DE19607071A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß den
Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus
der DE-OS-41 03 839 bekannt. Dort ist System zur
Beeinflussung der einer Brennkraftmaschine zugeführten
Luftmenge beschrieben. Ausgehend von dem Vergleich zwischen
einem Sollwert und einem Istwert bestimmen zwei Regler
Ansteuersignale für zwei Steller.
Bei Regelkreisen der eingangs genannten Art kann es zu
unerwünschten Zuständen kommen, wenn beispielsweise einer
der Steller defekt ist und in seiner Stellung verharrt, bzw.
der Regler nicht ordnungsgemäß arbeitet.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorgehensweise läßt sich bei
einem identifizierten Fehler die Kontrolle über den
Ladedruck aufrechterhalten, indem ersatzweise der nicht
ausgefallene Steller betätigt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsformen erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Fig. 2 ein Blockdiagramm und Fig. 3 ein
Flußdiagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen
Vorgehensweise.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung am
Beispiel einer selbstzündenden Brennkraftmaschine
dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann aber
auch bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen eingesetzt
werden, in diesem Fall sind die Steller und Sensoren
entsprechend zu modifizieren.
In Fig. 1 ist die Vorrichtung zur Steuerung einer
Brennkraftmaschine 100 dargestellt. Die Luft gelangt über
eine Zuführleitung 105 zur Brennkraftmaschine 100. Über eine
Abgasleitung 110 gibt sie Abgase ab. Eine Rückführleitung
115 verbindet die Abgasleitung 110 mit der Zuführleitung
105. In der Rückführleitung ist ein Abgasrückführventil 120
angeordnet, das die Menge an rückgeführtem Abgas beeinflußt.
In der Zuführleitung ist ein Verdichter 125 angeordnet, der
die zugeführte Luft verdichtet. Mittels eines
Drosselklappenstellers 130 kann die angesaugte
Frischluftmenge mittels einer Drosselklappe variiert werden.
Der Druck P2, unter dem die der Brennkraftmaschine
zugeführte Luft steht, wird mittels eines Sensors 135
erfaßt.
Der Verdichter 125 wird von einer in der Abgasleitung 110
angeordneten Turbine 140 angetrieben. Mittels eines
Laderstellers 141 kann der Wirkungsgrad des Laders, und
somit die Menge bzw. der Druck der verdichteten Luft
geregelt werden.
Eine Steuerung 150 beaufschlagt den Drosselklappensteller
130 mit einem Ansteuersignal AD, den Kraftstoffmengensteller
145 mit einem Signal QK, das Abgasrückführventil 120 mit
einem Signal AV und den Ladersteller 140 mit einem Signal
LV. Die Steuerung 150 wertet die Ausgangssignale eines
Drehzahlsensors 165, eines Fahrpedalstellungsgebers 160, des
Ladedrucksensors 135 und ggf. weitere Signale von weiteren
Sensoren, beispielsweise eines Fahrpedalstellungsgebers 160,
aus.
Das Ausgangssignal FP des Fahrpedalstellungsgebers 160 und
das Drehzahlsignal N des Drehzahlgebers 165 werden von einer
Kraftstoffmengensteuerung 152 verarbeitet, die dann den
Kraftstoffmengensteller 145 mit dem Ansteuersignal QK
beaufschlagt. Desweiteren gibt die Kraftstoffmengensteuerung
152 ein Signal S bezüglich des Sollwertes für den Ladedruck
sowie das Kraftstoffmengensignal QK an eine Ladersteuerung
154 weiter. Die Ladedrucksteuerung 154 verarbeitet ferner
das Ausgangssignal 1 des Ladedrucksenors 135. Die
Ladedrucksteuerung 154 stellt das Signal AV, das Signal AD
sowie das Signal LV zur Verfügung.
Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt: Die über die
Zuführleitung 105 zugeführte Frischluft wird von dem
Verdichter 125 verdichtet. Mittels des
Drosselklappenstellers 130 kann die Drosselklappe derart
angesteuert werden, daß die zugeführte Luftmenge gedrosselt
bzw. ungedrosselt zur Brennkraftmaschine 100 gelangt. Die
Abgase, die über die Abgasleitung 110 abgeführt werden,
treiben die Turbine 140 an, die wiederum den Verdichter 125
antreibt. Mittels des Laderstellers 141 kann der
Wirkungsgrad des Verdichters beeinflußt werden. Hierbei kann
es sich beispielsweise um ein Waste-Gate handeln, mittels
dem ein Teil des Abgases von der Abgasleitung unmittelbar,
unter Umgehung der Turbine 140 in den Auspuff gelangt.
Desweiteren kann vorgesehen sein, daß die Turbine eine
variable Geometrie aufweist, womit die Drehzahl der Turbine
steuerbar ist.
Ein Teil des Abgases gelangt über die Rückführleitung 115 in
die Zuführleitung 105. Mittels des Abgasrückführventils 120
ist der Querschnitt dieser Rückführleitung veränderbar und
damit ist der Anteil der rückgeführten Abgasmenge an der
Brennkraftmaschine zugeführten Luftmenge einstellbar.
Die Kraftstoffmengensteuerung 152 berechnet ausgehend vom
Fahrerwunsch, der mittels des Fahrpedalstellungsgebers 160
erfaßt wird, der Drehzahl N und ggf. weiteren
Betriebskenngrößen ein Ansteuersignal QK, das die
einzuspritzende Kraftstoffmenge festlegt. Mit diesem Signal
wird der Kraftstoffmengensteller 145 angesteuert. Ferner
gibt die Kraftstoffsteuerung 152 ein Sollwert für den
Ladedruck vor. Dieser Sollwert entspricht der gewünschten
Luftmenge, die zur Verbrennung der Kraftstoffmenge QK
erforderlich ist. Die Ladedrucksteuerung 154 steuert den
Drosselklappensteller 130, das Abgasrückführventil 120 sowie
den Ladersteller 141 derart an, daß sich der entsprechende
Ladedruck einstellt.
Die Ladersteuerung 154 ist in Fig. 2 detaillierter
dargestellt. Einer Überwachung 200 wird das Ausgangssignal S
der Kraftstoffmengensteuerung 152 zugeführt, die den
Sollwert S für den Ladedruck vorgibt. Desweiteren bearbeitet
die Überwachung 200 den Istwert 1 des Ladedrucks. Der Ist- und
der Sollwert des Ladedrucks werden im Verknüpfungspunkt
205 miteinander vorzugsweise additiv überlagert. Am Ausgang
des Verknüpfungspunktes 205 liegt die Differenz zwischen dem
Soll- und dem Istwert an. Diese Regelabweichung gelangt über
ein Schaltmittel 210 zu einem ersten Regler 215 und/oder zu
einem zweiten Regler 220.
Bei einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das
Schaltmittel 210 die Regelabweichung wahlweise dem ersten
Regler 215 oder dem zweiten Regler 220 zuführt. Bei einer
zweiten Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, daß das
Schaltmittel 210 so ausgestaltet ist, daß es im
Normalbetrieb die Regelabweichung sowohl dem ersten Regler
215 als auch dem zweiten Regler 220 zuleitet. Das
Schaltmittel 210 wird ebenfalls von der Überwachung 200
angesteuert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Schaltmittel 210 die
Regelabweichung abhängig von Betriebszustand dem einen
und/oder dem anderen Regler zuleitet. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn bei kleinen Lasten, der erste Regler 215 und
damit der Drosselklappensteller 130 aktiv ist. Bei hohen
Lasten dagegen ist der zweite Regler 220 aktiv. In einem
Zwischenbereich sind beide Regler aktiv.
Dies bedeutet jeder Regler hat einen Arbeitsbereich,
innerhalb dem er aktiv ist. Als Lastsignal wird bei einer
Brennkraftmaschine mit Selbstzündung vorzugsweise eine Größe
verwendet, die ein Maß für die eingespritzte Kraftstoffmenge
QK darstellt. Bei kantengesteuerten Systemen ist dies
beispielsweise die Position der Regelstange oder des
Verstellhebels, bei magnetventilgesteuerten Systemen ist es
die Einspritzdauer.
Die Ausgangssignale des ersten Reglers 215 und des zweiten
Reglers 220 gelangen ebenfalls zu der Überwachung 200 und zu
dem Verknüpfungspunkt 230 bzw. zu dem Verknüpfungspunkt 235.
Im Verknüpfungspunkt 230 wird das Ausgangssignal des ersten
Reglers 215 mit dem Ausgangssignal einer ersten Vorsteuerung
240 verknüpft. Entsprechend wird das Ausgangssignal des
zweiten Reglers 220 in dem Verknüpfungspunkt 235 mit dem
Ausgangssignal der zweiten Vorsteuerung 245 verknüpft. Die
erste Vorsteuerung 240 und die zweite Vorsteuerung 245
verarbeiten die Signale verschiedener Sensoren 248.
Das Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 230 gelangt zu
einem Schaltmittel 250. Das Ausgangssignal des
Verknüpfungspunktes 235 gelangt zu einem Schaltmittel 255.
Am zweiten Eingang des Schaltmittels 250 liegt das
Ausgangssignal einer Vorgabe 260 und am zweiten Eingang des
Schaltmittels 255 liegt das Ausgangssignal einer zweiten
Vorgabe 265. Die erste Vorgabe 260 und die zweite Vorgabe
265 werden mit den Signalen verschiedener Sensoren 268
beaufschlagt. Das Schaltmittel 25Ü beaufschlagt den
Drosselklappensteller 130 mit dem Signal AD. Dabei entstammt
das Signal AD wahlweise dem Verknüpfungspunkt 230 bzw. der
ersten Vorgabe 260. Das Schaltmittel 255 beaufschlagt den
Ladersteller 141 mit dem Ansteuersignal LV. Das Schaltmittel
beaufschlagt den Ladersteller 141 wahlweise mit dem
Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 235 bzw. der zweiten
Vorgabe 265. Die Schaltmittel 250 und 255 werden von der
Überwachung 200 angesteuert.
Diese Einrichtung arbeitet wie folgt: Der Verknüpfungspunkt
205 bildet ausgehend von dem Sollwert S und dem Istwert I
die Regelabweichung. Diese wird über das Schaltmittel 210
dem ersten Regler 215 und/oder dem zweiten Regler 220
zugeleitet. Im Normalfall kann vorgesehen sein, daß das
Schaltmittel 210 die Regelabweichung sowohl dem ersten
Regler 215 als auch dem zweiten Regler 220 zuleitet. Bei
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen
sein, daß abhängig von den vorliegenden Betriebsbedingungen
die Regelabweichung wahlweise dem ersten Regler 215 oder dem
zweiten Regler 220 zugeleitet wird.
Im Verknüpfungspunkt 230 bzw. im Verknüpfungspunkt 235 wird
den Ausgangssignalen der Regler die Ausgangssignale der
ersten Vorsteuerung 240 bzw. der zweiten Vorsteuerung 245
überlagert. Diese Vorsteuerung gibt abhängig von
verschiedenen Betriebskenngrößen einen Vorsteuerwert vor,
der in der Regel ausreichend ist, um bei den vorliegenden
Betriebsbedingungen den entsprechenden Ladedruck
einzustellen. Vorzugsweise werden zur Vorgabe der
Vorsteuerwerte die entsprechenden Betriebsparameter
ausgewertet wie zur Berechnung des Sollwertes.
Anschließend gelangt das Ausgangssignal, der
Verknüpfungspunkte 230 und 235, die Ausgangssignale der
Regler und der Vorsteuerungen vorzugsweise additiv
verknüpfen, über die Schaltmittel 250 bzw. 255 zu den
entsprechenden Stellgliedern. Die Schaltmittel 250 und 255
sind im Normalbetrieb in der durchgezogenen Position
geschaltet.
Die Überwachung 200 wertet den Ist- und den Sollwert, sowie
die Ausgangssignale des ersten Reglers 215 und des zweiten
Reglers 220 aus. Diese Signale vergleicht die Überwachung
200 miteinander auf Plausibilität. Unplausible Signale
liegen beispielsweise vor, wenn eine bleibende
Regelabweichung im Betriebsbereich eines Reglers auftritt.
Dies bedeutet, daß das Ausgangssignal des jeweils aktiven
Reglers länger als ein vorgebbarer Zeitraum größer als ein
Schwellwert ist.
Solange diese Signale plausible Werte annehmen, liegt
Normalbetrieb vor. Erkennt die Überwachung 200, daß eines
der Ausgangssignale der beiden Regler einen unplausiblen
Wert annimmt, so steuert die Überwachung zum einen das
Schaltmittel 210 derart an, daß dem defekten Regler keine
Regelabweichungen mehr zugeführt wird. Ferner kann
vorgesehen sein, daß gleichzeitig das Schaltmittel 250 bzw.
255, das dem defekten Regler zugeordnet ist, derart
angesteuert wird, daß anstelle des Ausgangssignals des
Reglers der entsprechende Vorgabewert verwendet wird.
Die unplausiblen Signale können darauf beruhen, daß der
Regler 250, 255 oder der zugeordnete Steller 120, 141 nicht
ordnungsgemäß arbeitet.
Bei einem erkannten Fehler in einem der beiden Regelkreise
wird der als defekt erkannte Regler deaktiviert, er erhält
kein Signal bzgl. der Regelabweichung zugeführt. Ferner wird
der Arbeitsbereich des intakten Reglers um den
Arbeitsbereich des als defekt erkannten Stellers erweitert.
Dies bedeutet, daß der intakte Steller in einem
Arbeitsbereich arbeitet, in dem im Normalbetrieb der defekte
Steller arbeiten würde.
Beispielsweise kann bei einem Defekt des
Drosselklappenstellers, der zur Folge hat, daß diese in
einem teilweise geschlossenen Zustand verbleibt, der Lader
so angesteuert werden, daß dieser den Fehler kompensiert.
Das heißt der Lader stellt einen höheren Druck und damit
mehr Luft zur Verfügung.
Als Ersatz für das Reglerausgangssignals kann dem jeweiligen
defekten Steller 120, 141 als Ersatzsignal das
Ausgangssignal der jeweiligen Vorgabe 260, 265 zugeführt.
Die Ausgangssignale der Vorgaben sind so bemessen, daß der
Steller inaktiv ist und/oder in eine sichere Position
übergeht, in der er keinen Einfluß auf den Ladedruck
besitzt.
Diese Steuerung arbeitet wie in Fig. 3 dargestellt. In
einem ersten Schritt 300 werden die Sollwerte S und der
Istwert I für den Ladedruck von der Überwachung 200 erfaßt.
Ausgehend von der Regelabweichung, die im Ausgang des
Verknüpfungspunkt 205 ansteht, berechnen der erste Regler
215 ein Ansteuersignal AD* für den Steller 120. Ferner
berechnet der zweite Regler 220 ein Ansteuersignal LV* für
den zweiten Steller 141. Die Ausgangssignale der Regler AD*
und LV* werden ebenfalls im Schritt 300 von der Überwachung
200 erfaßt.
Im anschließenden Schritt 310 überprüft die Überwachung 200
diese Signale auf Plausibilität. Beispielsweise wird
überprüft, ob bei einem der Regler eine bleibende
Regelabweichung auftritt. Dies bedeutet, es wird überprüft,
ob die Differenz zwischen dem Sollwert I und dem Sollwert S
länger als ein vorgegebene Zeitdauer größer als ein
vorgegebener Schwellwert ist. Ist dies bei einem der Regler
der Fall, so wird dieser als defekt erkannt. Die Abfrage 315
überprüft, ob auf Fehler erkannt wurde. Ist dies nicht der
Fall, so erfolgt erneut Schritt 300.
Erkennt die Abfrage 310, daß ein Fehler vorliegt, überprüft
die Abfrage 320, ob das Ausgangssignal des ersten Reglers
215 als unplausibel erkannt wurde. Ist dies nicht der Fall,
so folgt Abfrage 330. Ist dies der Fall, so wird im Schritt
325 das Schaltmittel 250 von der Überwachung 200 derart
angesteuert, daß anstelle des Ausgangssignals AD* des ersten
Reglers das Ausgangssignal der ersten Vorgabe 260 zum
Steller 120 gelangt.
Erkennt die Abfrage 330, daß ein Defekt im Bereich des
Reglers 220 aufgetreten ist, so wird entsprechend das
Schaltmittel 255 im Schritt 335 derart angesteuert, daß
anstelle des Ausgangssignals des Verknüpfungspunktes 235 das
Stellelement 141 von der zweiten Vorgabe 265 mit einem
Ansteuersignal beaufschlagt wird.
Claims (8)
1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit
ersten und zweiten Mitteln zur Beeinflussung der Luftmenge,
die der Brennkraftmaschine zugeführt wird, wobei ausgehend
von dem Vergleich zwischen einem Sollwert und einem Istwert
für die zugeführte Luftmenge, mittels eines ersten und eines
zweiten Reglers Ansteuersignale für ein erstes und ein
zweites Stellglied vorgegeben werden, dadurch
gekennzeichnet, daß ausgehend von den Ansteuersignalen für
die Stellglieder, dem Sollwert und/oder dem Istwert ein
Fehler erkannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Fehler einem der beiden Regler zugeordnet wird.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Regler, dem der Fehler zugeordnet
ist, deaktiviert wird.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Steller, der von dem Regler
beaufschlagt wird, dem der Fehler zugeordnet ist, ein
Ersatzwert zuführbar ist.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß jedem Regler ein Arbeitsbereich
zugeordnet ist und der Arbeitsbereich des intakten Reglers
um wenigstens einen Teilbereich des Arbeitsbereich des
Reglers erweitert wird, dem der Fehler zugeordnet ist.
6. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit
ersten und zweiten Mitteln zur Beeinflussung der Luftmenge,
die der Brennkraftmaschine zugeführt wird, wobei ein erster
und ein zweiter Regler ausgehend von dem Vergleich zwischen
einem Sollwert und einem Istwert für die zugeführte
Luftmenge, Ansteuersignale für ein erstes und ein zweites
Stellglied vorgeben, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel
vorgesehen sind, die ausgehend von den Ansteuersignalen für
die Stellglieder, dem Sollwert und/oder dem Istwert ein
Fehler erkennen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Stellglied den Anteil an rückgeführtem Abgas
beeinflußt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite Stellglied den Wirkungsgrad
eines Laders, und somit die Menge bzw. den Druck der
zugeführten Luft beeinflußt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19607071A DE19607071C2 (de) | 1996-02-24 | 1996-02-24 | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine |
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DE19607071A DE19607071C2 (de) | 1996-02-24 | 1996-02-24 | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine |
Publications (2)
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DE19607071A1 true DE19607071A1 (de) | 1997-08-28 |
DE19607071C2 DE19607071C2 (de) | 1997-12-18 |
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