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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung
einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen
der unabhängigen
Ansprüche.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
sind aus der
DE 195 48 278 bekannt.
Dort werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des
Drucks in einem Speicher eines Common-Rail-Systems beschrieben.
Zur Regelung des Drucks wird eine Regelmenge vom Speicher in einen
Niederdruckbereich abgelassen. Des Weiteren ist vorgesehen, dass
ein zweiter Regler auf den Niederdruckbereich einwirkt.
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Aus
der
DE 195 01 475 ist
ebenfalls eine Regelung des Raildrucks bei einer Brennkraftmaschine bekannt.
Hier ist vorgesehen, dass das Druckregelventil abhängig von
dem Vergleich zwischen dem Istwert und Sollwert derart angesteuert
wird, dass sich der Istwert dem Sollwert annähert. Des weiteren ist eine
Vorsteuerung vorgesehen, bei der abhängig von der gewünschten
Kraftstoffmenge bzw. von anderen Betriebskenngrößen die Hochdruckpumpe entsprechend
gesteuert wird.
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Das
Druckregelventil, das den Druck im Speicher regelt, arbeitet bei
kleinen Regelmengen instabil. Andererseits sind große Regelmengen
unerwünscht,
da in diesem Fall die Hochdruckpumpe unnötig Kraftstoff fördert. Diese
unnötige
Förderung
von Kraftstoff führt
zu einer Erwärmung
des Kraftstoffs und einer Verrin gerung der Leistung des Motors,
was wiederum eine Erhöhung
des Verbrauchs an Kraftstoff zur Folge hat.
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In
bestimmten Betriebszuständen,
wenn der Druck schnell auf einen niedereren Sollwert abgesenkt werden
soll, wird aber eine große
Regelmenge gewünscht,
damit ein schneller Druckabbau erfolgt.
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Aufgabe der
Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer
Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine der eingangs
genannten Art, eine stabile und genaue Regelung des Drucks zu erzielen,
wobei eine Erwärmung
des Kraftstoffs vermieden bzw. der Energieverbrauch der Druckerzeugung
verringert wird. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichneten
Merkmale gelöst.
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Vorteile der
Erfindung
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorgehensweise können die
beiden wichtigen Größen Kraftstoffdruck und
Regelmenge unabhängig
voneinander eingestellt werden. Der Kraftstoffdruck kann abhängig von den
Betriebszuständen
auf beliebige Werte schnell eingestellt werden. Die Regelmenge kann
sehr gering gehalten werden. Für
einen schnellen Druckabbau kann die Regelmenge aber auch schnell
auf einen hohen Wert gesetzt werden.
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Vorteilhafte
und zweckmäßige Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen erläutert. Es
zeigen 1 ein Blockdiagramm des Kraftstoffzumeßsystems, 2 ein
Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Regelstruktur, 3 ein Blockdiagramm
einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 4 die
Regelmenge über dem
Ansteuerstrom aufgetragen und 5 ein Flußdiagramm.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 sind
die für
das Verständnis
der Erfindung erforderlichen Bauteile eines Kraftstoffversorgungssystems
einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung dargestellt.
Das dargestellte System wird üblicherweise
als Common-Rail-System bezeichnet.
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Mit 100 ist
ein Kraftstoffvorratsbehälter
bezeichnet. Dieser steht über
ein ersten Filter 105, einer vorzugsweise steuerbaren Vorförderpumpe 110 mit einem
zweiten Filtermittel 115 in Verbindung. Vom zweiten Filtermittel 115 gelangt
der Kraftstoff über eine
Leitung zu einem Ventil 120. Die Verbindungsleitung zwischen
dem Filtermittel 115 und dem Ventil 120 steht über ein
Niederdruckbegrenzungsventil 140 mit dem Vorratsbehälter 100 in
Verbindung. Das Ventil 120 steht über eine Zumeßeinheit
ZME 122 mit einer Hochdruckpumpe 125 in Verbindung.
Die Zumeßeinheit
ZME ist saugseitig an der Hochdruckpumpe angeordnet. Als Zumeßeinheit
kann beispielsweise ein magnetgesteuertes Proportionalventil eingesetzt
werden.
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Die
Hochdruckpumpe ist mit einem Rail 130 verbunden. Das Rail
wird auch als Speicher bezeichnet und steht über Kraft-Stoffleitungen mit verschiedenen Injektoren 131 in
Kontakt. Über
ein Druckregelventil 135 ist das Rail 130 mit
dem Kraftstoffvorratsbehälter 100 verbindbar.
Das Druckregelventil 135 ist mittels einer Spule 136 steuerbar.
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Die
Leitungen zwischen dem Ausgang der Hochdruckpumpe 125 und
dem Eingang des Druckregelventils 135 werden als Hochdruckbereich
bezeichnet. In diesem Bereich steht der Kraft stoff unter hohem Druck.
Der Druck im Hochdruckbereich, insbesondere im Speicher, wird mittels
eines Sensors 145 erfaßt.
Die Leitungen zwischen dem Tank 100 und der Hochdruckpumpe 125 werden
als Niederdruckbereich bezeichnet.
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Eine
Steuerung 160 beinhaltet einen Druckregler und beaufschlagt
die entsprechenden Stellelemente, wie beispielsweise die Spule 136 des
Druckregelventils 135 und/oder die Zumeßeinheit 122, mit Ansteuersignalen.
Die Steuerung 160 verarbeitet verschiedene Signale verschiedener
Sensoren 165 und 166, die den Betriebszustand
der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeugs, daß die Brennkraftmaschine
antreibt, charakterisieren. Ein solcher Betriebszustand ist beispielsweise
die Drehzahl N der Brennkraftmaschine oder ein Temperaturwert.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Steuerung weitere oder andere Stellelemente
ansteuert. Zur Regelung des Druckes P im Hochdruckbereich können alternativ
und/oder zusätzlich
weitere Stellelemente eingesetzt werden. Dies sind beispielsweise eine
in der Fördermenge
verstellbare elektrische Vorförderpumpe 110,
eine steuerbare Hochdruckpumpe 125 und/oder ein Druckregelventil 140 im
Niederdruckbereich.
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Diese
Einrichtung arbeitet wie folgt: Der Kraftstoff, der sich im Vorratsbehälter befindet,
wird von der Vorförderpumpe 110 durch
die Filtermittel 105 und 115 gefördert. Ausgangsseitig
der Vorförderpumpe 110 ist
der Kraftstoff mit einem Druck von einigen bar beaufschlagt. Wenn
der Druck im Niederdruckbereich des Kraftstoffsystems einen vorgebbaren
Druck erreicht hat, öffnet
das Ventil 120 und der Eingang der Hochdruckpumpe 125 wird
mit einem bestimmten Druck beaufschlagt. Dieser Druck hängt von
der Ausführung-des
Ventils 120 ab. Üblicherweise
ist das Ventil 120 so ausgestal tet, daß es bei einem Druck von einigen
bar die Verbindung zur Hochdruckpumpe 125 freigibt.
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Steigt
der Druck im Niederdruckbereich auf unzulässig hohe Werte an, so öffnet das
Niederdruckbegrenzungsventil 140 und gibt die Verbindung zwischen
dem Ausgang der Vorförderpumpe 110 und dem
Vorratsbehälter 100 frei.
Mittels des Ventils 120 und dem Niederdruckbegrenzungsventil 140 wird
der Druck im Niederdruckbereich auf Werte zwischen ca. 1 und 3 bar
gehalten.
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Die
Ausgestaltung des Niederdruckbereichs, insbesondere die Anordnung
der Ventile und Filter ist nur beispielhaft dargestellt. Die Art,
die Anordnung und/oder die Anzahl der Elemente kann auch unterschiedlich
sein.
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Die
Hochdruckpumpe 125 fördert
den Kraftstoff vom Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich. Die
Hochdruckpumpe 125 baut im Rail 130 einen sehr
hohen Druck auf. Üblicherweise
werden bei Systemen für
fremdgezündete
Brennkraftmaschinen Druckwerte von etwa 30 bis 100 bar und bei selbstzündenden
Brennkraftmaschinen Druckwerte von etwa 1000 bis 2000 bar erzielt. Über die
Injektoren 131 kann der Kraftstoff unter hohem Druck den
einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine zugemessen werden.
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Mittels
des Sensors 145 wird der Druck im Rail bzw. im gesamten
Hochdruckbereich erfaßt.
Mittels des Druckregelventils 135, das mit einer Spule 136 ansteuerbar
ist, kann der Druck im Hochdruckbereich geregelt werden. Abhängig von
der an der Spule 136 anliegenden Spannung bzw. des durch
die Spule 136 fließenden
Stromes öffnet
das Druckregelventil 135 bei unterschiedlichen Druckwerten.
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Als
Vorförderpumpe 110 werden üblicherweise
mechanische Vorförderpumpen
eingesetzt. Es können
aber auch Elektrokraftstoffpumpen mit einem Gleichstrom-Motor (DC-Motoren)
oder einem elektrisch komutierten Gleichstrom-Motoren (EC-Motoren)
eingesetzt werden. Für
höhere
Fördermengen, die
insbesondere bei Nutzkraftfahrzeugen erforderlich sind, können auch
mehrere parallel geschaltete Vorförderpumpen eingesetzt werden.
In diesem Fall werden wegen der höheren Lebensdauer und höheren Verfügbarkeit
vorzugsweise EC-Motoren verwendet.
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Zur
Regelung des Druckes P im Hochdruckbereich können alternativ und/oder zusätzlich weitere Stellelemente
eingesetzt werden. Dies sind beispielsweise eine in der Fördermenge
verstellbare elektrische Vorförderpumpe 110 oder
eine steuerbare Hochdruckpumpe 125. Zusätzlich zum Druckregelventil 135 kann
auch ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen sein, das bei einem vorgegebenen Druck
die Verbindung zwischen Hochdruckbereich und Niederdruckbereich
freigibt.
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Von
der Hochdruckpumpe 125 wird die Fördermenge QP in das Rail 130 gefördert. Über das Druckregelventil 135 wird
die Regelmenge QDRV in den Niederdruckbereich abgelassen. Die Druckaufbaumenge
QR steht für
den Druckaufbau zur Verfügung. Über die
Injektoren 131 gelangt die Zumessmenge QI zu den Injektoren 131.
Die Menge QI setzt sich zusammen aus der eingespritzten Kraftstoffmenge
QK, der Leckagemenge und einer Steuermenge der Injektoren. Die Leckagemenge
und die Steuermenge gelangen wieder zurück in den Niederdruckbereich.
Die eingespritzte Kraftstoffmenge gelangt in die Brennräume der
Brennkraftmaschine. Mit Δ sind die
jeweiligen Mengenänderungen
in einem bestimmten Zeitraum bezeichnet.
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In 2 ist
die erfindungsgemäße Regelung anhand
eines Blockdiagrammes dargestellt. Eine Steuerung 200 gibt
einen Sollwert PS für
den Druck im Speicher sowie einen Sollwert QDRVS für die Regelmenge
vor. Der Sollwert PS für
den Druck gelangt mit positiven Vorzeichen zu einem Verknüpfungspunkt 205 an
dessen zweiten Eingang mit negativem Vorzeichen der Istwert P für den Druck
anliegt.
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Mit
dem Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 205 wird
ein Druckregler 210, der auch als erster Regler bezeichnet
wird, beaufschlagt. Das Ausgangssignal ID des Druckreglers 210 gelangt
zu einem ersten Stellelement 135. Bei dem ersten Stellelement 135 handelt
es sich vorzugsweise um das Druckregelventil 135. Dieses
Druckregelventil bestimmt die Regelmenge QDRV, die vom Speicher 130 in
den Niederdruckbereich abgeleitet wird.
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Der
Sollwert QDRVS für
die Regelmenge wird in einem Verknüpfungspunkt 230 mit
der tatsächlichen
Regelmenge QDRV, die mit negativen Vorzeichen den Verknüpfungspunkt 230 zugeleitet wird,
verknüpft.
Das Ergebnis dieser Verknüpfung gelangt
zu einem zweiten Regler 220, der auch als Mengenregler
bezeichnet wird. Der Mengenregler 220 beaufschlagt ein
zweites Stellelement 122 mit einem Ansteuersignal IN. Das
zweite Stellelement beeinflußt
den Pumpenförderstrom
QP.
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Mit 240 ist
die Regelstrecke bezeichnet. Der Verknüpfungspunkt 246 verdeutlicht,
daß der
Pumpenförderstrom
QP um die Menge QI, die den Injektoren 131 zugeführt wird,
vermindert wird. Der Verknüpfungspunkt 244 verdeutlicht,
daß diese
Menge ferner um die Regelmenge QDRV vermindert wird. Die verbleibende
Menge QR, die auch als Druckaufbaumenge bezeichnet wird, dient zum
Druckaufbau im Rail 130. Betrachtet man die Druckaufbaumenge QR,
so wirkt das Rail 130 als Integrierer an dessen Ausgang
der Druck P im Rail anliegt.
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Der
erste Regler regelt den Druck im Speicher auf einen Sollwert. Ausgehend
von der Regelabweichung zwischen dem Sollwert und dem Istwert für den Druck
bestimmt der erste Regler ein Ansteuersignal zur Beaufschlagung
des Druckregelmittels. Dieses läßt abhängig vom
Ansteuersignal ein Regelmenge vom Speicher in den Niederdruckbereich
ab. Diese Regelmenge wird von einem zweiten Regler auf einen Sollwert
geregelt.
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Diese
Einrichtung arbeitet wie folgt: Die Steuerung gibt einen Sollwert
für den
gewünschten Druck
PS vor. Dieser wird im Verknüpfungspunkt 205 mit
dem tatsächlichen
Druck P, der beispielsweise mittels des Sensors 145 gemessen
wird, verglichen. Ausgehend von diesem Vergleich bestimmt der Druckregler 210 das
Ansteuersignal ID zur Ansteuerung des ersten Stellelements 135.
Bei dem ersten Stellelement handelt es sich vorzugsweise um ein Druckregelventil,
mit dem die vom Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich abgesteuerte
Menge gesteuert werden kann.
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Aufgrund
der Rückkopplung
des Druckes stellt das Druckregelventil für sich selbst eine Regelschleife
dar. Im stationären
Zustand stellt sich ein dem Strom ID, der durch die Spule des Druckregelventils
fließt,
proportionaler Druck ein. Dabei gilt die Beziehung: ΔQDRV = ΔQP – ΔQI
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Dabei
entspricht ΔQP
der Pumpenfördermenge
pro Zeiteinheit und die Größe ΔQI der Einspritzmenge
pro Zeiteinheit. In die Zumessmenge ΔQI gehen dabei die einzuspritzende
Kraftstoffmenge QK sowie die Leckagemenge und die Steuermenge für die Injektoren
ein. Bei der Regelmenge ΔQDRV
handelt es sich um die Regelmenge, die von dem Druckregelventil
in einer Zeiteinheit in den Niederdruckbereich abgelassen wird.
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Entsprechend
gibt die Steuerung abhängig von
Betriebsparametern den Sollwert QDRVS für die Regelmenge vor. Dieser
wird bei der tatsächlichen Regelmenge
QDRV im Verknüpfungspunkt 230 bestimmt
und dem Mengenregler 220 zugeführt. Dieser bestimmt ausgehend
von dieser Regelabweichung ein Ansteuersignal IN für das zweite
Stellelement. Das zweite Stellelement ist vorzugsweise als Mengenregelventil 122 ausgebildet.
Dieses Mengenregelventil ist derart ausgebildet, daß es eine
dem Strom IN proportionaler Pumpenfördermenge QP einstellt. Anstelle
des Zumeßeinheit 122 kann
auch die Vorförderpumpe 110 bzw.
die Hochdruckpumpe 125 in geeigneter Weise angesteuert
werden.
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Es
erfolgt eine Zweigrößenregelung.
Der Druck P im Speicher 130 wird über das Druckregelventil 135 und
die Fördermenge
QP mit einem Stellelement im Niederdruckbereich geregelt.
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Die
Vorgabe des Sollwerts PS für
den Druck erfolgt abhängig
von verschiedenen Betriebskenngrößen. Dies
sind insbesondere die Einspritzmenge QK und die Drehzahl N der Brennkraftmaschine.
Der Sollwert QDRVS für
Regelmenge wird unter Berücksichtigung
der Antriebsleistung und der Kraftstofferwärmung möglichst gering gehalten. Wird
ein schneller Druckabbau gewünscht,
wird der Sollwert auf einen hohen Wert gesetzt.
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Der
Istwertes QDRV kann mittels eines Mengenflußsensors, der zwischen dem
Druckregelventil 135 und dem Tank 100 angeordnet
sein kann, gemessen werden. Ein solcher Mengenflußsensor
kann beispielsweise als Differenzdrucksensor ausgeführt sein.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Beobachterstruktur
zur Ermittlung des Istwertes QDRV für die Regelmenge.
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Die
Regelmenge QDRV wird auf einen Sollwert geregelt, der gerade so
groß ist,
daß das
Druckregelventil stabil arbeitet. Die Regelung erfolgt über ein
Stellelement im Niederdruckbereich, beispielsweise die Zumeßeinheit 122 oder
eine gesteuerte Hochdruckpumpe 125.
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Das
Druckregelventil 135 arbeitet bei kleinen Regelmengen instabil.
Bei kleinen Regelmengen ist die Druckkraft sehr klein. Dies führt dazu,
daß die Ventilnadel
auf den Ventilsitz aufschlägt
und sofort abhebt. Diese Schwingungen sollen möglichst vermieden werden. Erfindungsgemäß werden
diese Schwingungen durch eine erhöhte Regelmenge vermieden.
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In 3 ist
eine solche Beobachterstruktur detaillierter dargestellt. Bereits
in 2 beschriebene Elemente sind mit entsprechenden
Bezugszeichen versehen. Der eigentliche Beobachter ist mit 300 bezeichnet.
Dem Beobachter 300 wird der Istwert P für den Druck sowie ein Signal
ID, das den Strom, der durch das Druckregelventil 135 fließt, gekennzeichnet,
zugeführt.
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Das
Ausgangssignal des Beobachters 300 und die Regelabweichung,
die dem Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 205 entspricht,
werden einem Mengenregler 310 zugeleitet. Das Ausgangssignal
K des Mengenreglers gelangt über
ein Verknüpfungspunkt 315 und
einen Verknüpfungspunkt 330 zu dem
zweiten Stellelement 122.
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Am
zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 315 liegt
das Ausgangssignal V1 einer ersten Vorsteuerung 320, die
verschiedene Betriebskenngrößen wie
Temperatur T und Drehzahl N verarbeitet.
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Am
Verknüpfungspunkt 333 liegt
das Ausgangssignal V2 einer zweiten Vorsteuerung 335, die verschiedene
Betriebskenngrö ßen wie
eingespritzte Kraftstoffmenge QK und Drehzahl N verarbeitet.
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Erfindungsgemäß werden
zwei Regelziele verfolgt. Der Raildruck wird mit hoher Dynamik und hoher
Regelgüte
auf einen betriebszustandsabhängigen
Sollwert PS geregelt. Das heißt,
der Sollwert wird mit einer kleinen Ausregelzeit und extrem kleiner
Regelabweichung und Einschwingdauer erreicht.
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Die
Regelmenge QDRV wird auf eine minimale Mindestdurchflußmenge geregelt.
Dies erfolgt insbesondere bei großer Einspritz- und Steuermengen
in stationären
Motorbetriebszuständen.
Dieses Regelziel wird mit einem auf der Niederdruckseite angeordneten
Stellelement erzielt. Hierzu wir vorzugsweise die Zumeßeinheit 122 verwendet.
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Dieses
zweite Stellelement 122 wird dabei so angesteuert, daß der Hochdruckpumpe 125 nur
soviel Kraftstoff zugemessen wird, daß das Druckregelventil 135 im
Hochdruckkreis nur die mindestens erforderliche Regelmenge zur Verfügung steht.
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Diese
Menge ist so gewählt,
daß zum
einen die Funktion des Druckregelventils als Stellelement im Druckregelkreis
gewährleistet
und zum anderen die Lebensdauer des Dichtsitzes am Druckregelventil sicherstellt
ist.
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Erfindungsgemäß ist der
Regelkreis zur Mengenregelung so ausgestaltet, daß das Druckregelventil
mit seiner Mindestdurchflußmenge
betrieben wird, wobei die tatsächliche
Regelmenge QDRV nicht gemessen werden muß.
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Erfindungsgemäß wird die
Abhängigkeit
der Regelmenge QDRV vom elektrischen Strom ID, der durch das Druckregelventil
bei einem vorgegebenen Druck P fließt, verwendet.
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In
der 4 ist die Abhängigkeit
der Regelmenge QDRV von dem Strom ID dargestellt. In der 4 ist
die Regelmenge QDRV über
dem Strom ID aufgetragen. Dabei sind zwei Kennlinien für unterschiedliche
Drücke
dargestellt. Mit einer durchgezogenen Linie ist eine Kennlinie für einen
kleinen und mit einer strichpunktierten Linie eine Kennlinie für einen
hohen Druck dargestellt. Die Mindestdurchflußmenge, die als Sollwert verwendet
wird, ist mit QDRVS und einer gestrichelten Linie gekennzeichnet.
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Im
Regelbereich gehört
zu einer kleinen Änderung
des elektrischen Stroms ID eine große Änderung der Regelmenge QDRV,
was wiederum eine große Änderungen
des Drucks P zur Folge hat. Erreicht die Regelmenge QDRV die Mindestdurchflußmenge,
knickt die Kennlinie stark ab. Bei diesem Knick ist die sogenannte
Mindestdurchflußmenge QDRVS
erreicht, die das Druckregelventil zum fehlerfreien Betrieb benötigt. Bei
kleineren Regelmengen gehört
zu einer großen Änderung
des elektrischen Stroms ID eine kleine Änderung der Regelmenge QDRV,
was wiederum eine kleine Änderungen
des Drucks P zur Folge hat.
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Die
zweite Vorsteuerung 335 gibt ein Ansteuersignal V2 zur
Beaufschlagung des zweiten Stellelements abhängig von der Menge QI, die
den Injektoren zugeführt
werden soll, vor. Diese Menge ist abhängig von der einzuspritzenden
Kraftstoffmenge QK, der Drehzahl, der Steuermenge der Injektoren. Ferner
wird dieses Signal V2 abhängig
von der gewünschten Änderung
des Drucks und/oder der Änderung
der einzuspritzenden Kraftstoffmenge vorgegeben. Die Größe V2 wirkt
als Vorsteuerung für
das Stellglied 122 im Niederdruckbereich.
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Die
erste Vorsteuerung berücksichtigt
die Änderungen
des Pumpenwirkungsgrades abhängig von
der Kraftstofftemperatur T sowie der Abfall des Pumpenwirkungsgrades
mit der Zeit.
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Ebenso
berücksichtigt
diese Vorsteuerung die Leckagemenge am Injektor über der Lebensdauer und der
Temperatur. Diese Größen führen in
einem weiten Bereich des Fahrzeugbetriebs zu einer größeren Regelmenge
am Druckregelventil. Die erste Vorsteuerung gibt dabei einen Multiplikationsfaktor
vor, mit dem das Ausgangssignal der Mengenregelung 310 im
Verknüpfungspunkt 315 multipliziert
wird.
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Die
beiden Vorsteuerungen 320 und 335 geben ein solches
Ansteuersignal vor, daß sich
in allen Betriebszuständen
eine Regelmenge QDRV einstellt, die größer als die Mindestdurchflußmenge ist.
Der Mengenregler 310 gibt eine solchen Korrekturfaktor K
vor für
das Ansteuersignal IN der Zumeßeinheit 122 vor,
daß die
Regelmenge im Bereich der Mindestdurchflußmenge oder geringfügig darüber liegt. Hierzu
wertet der Mengenregler das Ausgangssignal des Beobachters 300 aus.
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Erkennt
der Mengenregler, daß eine
große Regelabweichung
vorliegt, gibt er ein Signal aus, das der Regelabweichung entgegenwirkt.
Dadurch kann erreicht werden, daß der Sollwert schnell erreicht wird.
Dies gilt insbesondere dann, wenn ein schneller Druckabbau erwünscht wird.
In diesem Fall gibt der Mengenregler ein solches Signal ab, daß die Regelmenge
maximal wird.
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Das
erfindungsgemäße Zusammenwirken der
ersten Vorsteuerung 320 und des Mengenreglers 310 und
des Beobachters 300 ist in 5 als Flußdiagramm
dargestellt. Erkennt die Einrichtung in Schritt 500, daß ein stationärer Betriebszustand
vorliegt, so wird die Adaption aktiviert. Im instationären Betrieb ist
der Faktor V1 der ersten Vorsteuerung gleich 1. Ein stationärer Betriebszustand
wird erkannt, wenn die Last und die Drehzahl der Brennkraftmaschine konstant
sind und/oder sich nicht mehr als ein bestimmter Grenzwert än dern. Als
Lastsignal wird ein die einzuspritzende Kraftstoffmenge kennzeichnende
Größe verwendet.
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Anschließend wird
in Schritt 510 der momentane Wert P1 für den Druck P und den Strom
I1 abgespeichert. Anschließend
in Schritt 520 verändert der
Mengenregler 310 den Faktor K so, das die Regelmenge QDRV
um den Wert Δ kleiner
wird. Anschließend
werden die neuen Werte für
den Druck P2 und den Strom I2 gemessen. Im Schritt 540 werden die
Differenzen dP und dI zwischen den alten Werten P1 und I1 sowie
den jeweiligen neuen Werten P2 und I2 bestimmt. Ausgehend von diesen
Werten berechnet der Schritt 550 das Verhältnis dP/dI.
Die Abfrage 560 überprüft, ob dieses
Verhältnis
dP/dI größer als ein
Schwellwert SW ist. Ist dies der Fall, das heißt die Regelmenge wurde soweit
abgesenkt, daß Werte
unterhalb der Mindestdurchflußmenge
QDRVS erreicht sind, so wird in Schritt 580 der Faktor
K so geändert, daß sich die
Regelmenge QDRV um den Wert Δ erhöht. Beim
erreichen des nächsten
stationären
Betriebszustandes erfolgt ein erneuter Programmdurchlauf.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der Faktor K beim Verlassen des stationären Betriebszustand die
QDRV konstant gehalten wird.
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Erkennt
die Abfrage 560, daß der
Schwellwert SW noch nicht erreicht ist, so werden in Schritt 570 die
alten Werte P1 und I1 mit den neuen Werten P2 und I2 überschrieben.
Anschließend
erfolgt ein erneuter Programmdurchlauf ab Schritt 520.
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Erfindungsgemäß wir in
stationären
Betriebszuständen
das Ansteuersignal für
das Stellelement 122 so verändert, daß die Regelmenge sich verringert.
Dabei wird die Änderung
des Drucks P abhängig
vom Strom I beobachtet. Das Ansteuersignal wird solange verändert, bis
eine große Änderung
des Stroms nötig
ist, um den Raildruck zu verändern.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
daß im stationären Betrieb
der Mengenregler 310 ein solches Ansteuersignal für das zweite
Stellelement 122 vorgibt, daß gerade die Mindestdurchflußmenge vom Druckregelventil
in den Niederdruckbereich abgelassen wird.
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Ausgehend
von der zu regelnden Größe, das heißt dem Druck
P, und der Stellgröße, das
heißt
dem Strom, der durch das erste Stellelement 135 fließt, des
ersten Regelkreis wird der Istwert des zweiten Regelkreises gebildet.
Der Istwert des zweiten Regelkreises hat seinen Sollwert erreicht,
wenn eine große Änderung
der Stellgröße nur noch
eine kleine Änderung
der zu regelnden Größe zur Folge
hat. Der Istwert des zweiten Regelkreises hat seinen Sollwert erreicht,
wenn sich das Verhalten des ersten Regelkreises wesentlich ändert. Das
heißt
wenn sich das Verhältnis
zwischen der Änderung
de Stroms dI und der Änderung
des Drucks dP wesentlich ändert.
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In
instationären
Betriebszuständen
bestimmt der Mengenregler 310 das Ansteuersignal für das zweite
Stellelement 122 abhängig
von der Differenz zwischen dem Sollwert PS und dem Istwert P für den Druck.