DE19905420A1 - Regulating charging pressure for exhaust gas turbocharger involves continuously adapting regulator parameters depending on charging pressure control error or rate of change of control error - Google Patents
Regulating charging pressure for exhaust gas turbocharger involves continuously adapting regulator parameters depending on charging pressure control error or rate of change of control errorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Ladedruck-Regelverfahren für einen Abgasturbola der gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a boost pressure control method for an exhaust gas turbola which according to the preamble of claim 1.
Die Aufladung eines Verbrennungsmotors mit einem Abgasturbolader ist all gemein bekannt. Ein Abgasturbolader besteht im wesentlichen aus den Hauptteilen Laufzeug, Lagergehäuse, Turbinen- und Verdichtergehäuse. Das Laufzeug wiederum besteht aus einem Turbinenrad mit Welle und Ver dichterrad. Für eine bessere Ladedruckregelung sind die Turbinenschaufeln oftmals verstellbar, beispielsweise pneumatisch oder elektrisch. In der Regel wird der Ladedruck-Istwert über Regler, z. B. mit einem digitalen PI-Regler (Proportional-Integral-Regler) oder alternativ oder zusätzlich mit einem D- Regler oder DT-Regler (Differentialregler) auf einen Ladedruck-Sollwert ein geregelt. Meist werden die Reglerparameter der verschiedenen eingesetzten Regler dabei über Kennlinien oder Kennfelder abhängig von verschiedenen Betriebswerten, wie Drehzahl, Fahrgeschwindigkeit, Getriebestufen, etc., bestimmt. Charging an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger is all common knowledge. An exhaust gas turbocharger consists essentially of the Main parts of the running gear, bearing housing, turbine and compressor housing. The rotor in turn consists of a turbine wheel with shaft and ver poet wheel. The turbine blades are for better boost pressure control often adjustable, for example pneumatic or electric. Usually the boost pressure actual value via controller, z. B. with a digital PI controller (Proportional-integral controller) or alternatively or additionally with a D- Controller or DT controller (differential controller) to a boost pressure setpoint regulated. Usually the controller parameters of the different are used Controllers depending on various characteristics or maps Operating values, such as speed, driving speed, gear stages, etc., certainly.
Problematisch ist bei solchen Regelungen jedoch der sich ständig ändernde Betriebspunkt bzw. die sich ständig ändernde Betriebsweise, so daß nicht von einer einheitlichen Regelstrecken-Charakteristik ausgegangen werden kann. Überdies existieren ausgeprägte Nichtlinearitäten und Totzeiten der Regelstrecke. So ist es herkömmlicherweise mit einem Abgasturbolader mit verstellbarer Turbinengeometrie nicht möglich, über den gesamten Betriebs bereich bzw. bei allen Betriebsbedingungen ein befriedigendes Einregelver halten mit hoher Verstelldynamik und homogenem Ladedruckaufbau zu er reichen.However, the problem with such regulations is the constantly changing one Operating point or the constantly changing mode of operation, so that not a uniform controlled system characteristic can be assumed can. In addition, there are pronounced non-linearities and dead times of the Controlled system. So it is traditionally with an exhaust gas turbocharger adjustable turbine geometry not possible over the entire operation area or a satisfactory adjustment in all operating conditions maintain with high adjustment dynamics and homogeneous boost pressure build-up pass.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen.The object of the invention is to eliminate these disadvantages.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features mentioned in claim 1.
Demgemäß ist ein erfindungsgemäßes Merkmal darin zu sehen, daß die Regelparameter zumindest eines Reglers zusätzlich in Abhängigkeit von der Regelabweichung zwischen Ladedruck-Istwert und Ladedruck-Sollwert kon tinuierlich angepaßt werden.Accordingly, an inventive feature is to be seen in that the Control parameters of at least one controller additionally depending on the Control deviation between actual boost pressure value and desired boost pressure setpoint con be adjusted continuously.
Vorzugsweise wird die Anpassung mittels eines Kennfeldes durchgeführt, in dem je nach Abweichung zwischen Ladedruck-Istwert und Ladedruck- Sollwert ein entsprechender Wert für eine Anpassung entnommen wird.The adaptation is preferably carried out by means of a map, in depending on the difference between the actual boost pressure value and the boost pressure A corresponding value is taken for an adjustment.
Alternativ kann als Eingangsgröße für das Kennfeld auf die Änderung der Differenz oder die Geschwindigkeit der Änderung der Differenz zwischen Ladedruck-Istwert und Ladedruck-Sollwert abgestellt werden.Alternatively, the input variable for the map can be changed to Difference or the rate of change of the difference between The boost pressure actual value and the boost pressure setpoint are switched off.
Die obengenannte Maßnahme wird im folgenden anhand eines Differential- Reglers erläutert. Dieser hat die Funktion, ein Überschwingen des Ladedruc kes beim Ladedruckaufbau - und damit eine übermäßige Motorbelastung - zu verhindern.The above measure is described below using a differential Controller explained. This has the function of overshooting the charge pressure kes when boost pressure builds up - and thus an excessive engine load - to prevent.
Der Differential-Regler löst seine Aufgabe dadurch, daß die Ausgangsgröße des Reglers (D-Anteil) für eine Verstelleinheit der Turbinenschaufeln (z. B. einen Unterdruckwandler oder einen Elektro-Motor) abhängig von der Ge schwindigkeit der Regelabweichung zwischen Ladedruck-Istwert und Lade druck-Sollwert reduziert wird. Wenn sich also der Ladedruck-Istwert beim Beschleunigen dem Ladedruck-Sollwert annähert, wird bereits die Verstell größe für die Ansteuerung der Verstelleinheit der Turbinenschaufeln redu ziert und zwar umso mehr, je schneller der Ladedruckaufbau vor sich geht. Um eine möglichst breitbandige Anpassung eines solchen Reglers an den gesamten Betriebsbereich zu erreichen, ist es notwendig, vorliegend den D- Anteil bereits zu Beginn des Ladedruckaufbaus aufzuschalten und durchge hend wirken zu lassen.The differential controller accomplishes its task in that the output variable of the controller (D component) for an adjustment unit of the turbine blades (e.g. a vacuum converter or an electric motor) depending on the Ge Speed of the control deviation between the actual boost pressure value and the boost pressure setpoint is reduced. So if the actual boost pressure value at Accelerate to the boost pressure setpoint, the adjustment is already size for controlling the adjustment unit of the turbine blades adorns and the more the faster the boost pressure goes on. In order to adapt such a controller to the widest possible range To reach the entire operating area, it is necessary to Share already at the beginning of the boost pressure build-up and let it work.
Durch dieses Gegenhalten des Differential-Reglers geht jedoch das Potential des variablen Abgasturboladers in Richtung eines möglichst schnellen Lade druckaufbaus verloren. Im schlimmsten Fall findet sogar eine Überkompen sation statt. Wird der Differential-Regler in erfindungsgemäßer Weise jedoch abhängig von der Regelabweichung adaptiert, ist es möglich, im Bereich großer Regelabweichungen den D-Anteil im Interesse eines möglichst schnellen Ladedruckaufbaus möglichst gering zu halten oder sogar negativ einzustellen. Erst kurz vor Erreichen des Solldruckes, also bei kleinen Re gelabweichungen, wird der D-Anteil wirksam aufgeschaltet. Mit dieser Maß nahme ist eine deutlich bessere Anpassung des Reglers an eine durch den Betriebspunkt sich ändernde Regelstrecken-Charakteristik über den gesam ten Regelbereich möglich. By holding the differential controller in place, however, the potential goes of the variable exhaust gas turbocharger in the direction of charging as quickly as possible pressure buildup lost. In the worst case, there is even an overcompen station instead. However, the differential controller in the inventive manner adapted depending on the control deviation, it is possible in the range large control deviations, the D component in the interest of one if possible keep rapid boost build-up as low as possible or even negative adjust. Only shortly before the target pressure is reached, i.e. when the Re is small gel deviations, the D component is activated. With this measure is a significantly better adaptation of the controller to one by the Operating point-changing controlled system characteristic over the total control range possible.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand eines einfachen Aus führungsbeispiels und mit Bezug auf die einzige Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein schematisches Blockdiagramm für eine Regelpara meteradaption.The present invention will now be described in a simple manner management example and explained in more detail with reference to the single drawing. The drawing shows a schematic block diagram for a control pair meter adaptation.
Vorliegend wird der Ladedruck mit einem nicht dargestellten PID-Regler ge regelt. Der PID-Regler besitzt jeweils einen Eingang für die P-Verstärkung, die I-Verstärkung und die D-Verstärkung, wobei aufgrund der einzelnen Ver stärkungsgrade ein zugehöriges Signal für die Verstelleinheit der Turbinen schaufeln eines variablen Abgasturboladers erzeugt wird. Die jeweilige Ver stärkung, also P-Verstärkung, I-Verstärkung und D-Verstärkung, resultiert jeweils aus einem Kennfeld, nämlich einem P-Kennfeld, einem I-Kennfeld und einem D-Kennfeld, aus denen entsprechend der Eingabe von Betrieb sparametern A die Verstärkungsfaktoren als Ausgabewerte ausgelesen wer den.In the present case, the boost pressure is ge with a PID controller, not shown regulates. The PID controller has one input for the P gain, the I gain and the D gain, whereby due to the individual Ver degrees of strength an associated signal for the adjustment unit of the turbines blades of a variable exhaust gas turbocharger is generated. The respective ver strengthening, i.e. P-gain, I-gain and D-gain, results each from a map, namely a P map, an I map and a D map, from which according to the input of operation parameters A, the gain factors are read out as output values the.
Die jeweiligen Ausgabewerte der Kennfelder werden dann in einer jeweils zugeordneten Multiplikationsstufe verändert, wobei jeweils eine P-Adaption, eine I-Adaption und eine D-Adaption stattfindet. Die jeweiligen Adaptionen hängen wiederum von Betriebsparametern B ab, welche als lnputvariablen in die entsprechenden Adaptionsverfahren eingehen. Die Betriebsparameter A und B sind jeweils aus einem Satz von im Fahrzeug vorhandenen Betriebs parametern zusammengesetzt.The respective output values of the maps are then in each case assigned multiplication level changed, each with a P adaptation, an I adaptation and a D adaptation takes place. The respective adaptations in turn depend on operating parameters B, which are input variables in go through the corresponding adaptation procedures. The operating parameters A and B are each from a set of operations existing in the vehicle parameters.
Zusätzlich wird bei der Differenz-Adaption eine Regelabweichungsverände rung eingelesen, aufgrund der die Differenz-Adaption über die Multiplikation den D-Anteil und damit den Regelvorgang beeinflußt. Bei einer geeigneten Kennfeldwahl für die Regelabweichungsveränderung wird nun der D-Anteil in der Weise geändert, daß er bei großen Regelabweichungen klein, bei klei nen Regelabweichungen jedoch groß ist. Damit ist es möglich, im Bereich großer Regelabweichungen einen möglichst schnellen Ladedruckaufbau einzustellen. Der Ladedruckaufbau wird erst kurz vor Erreichen des Solldruckes wirksam gebremst.In addition, there is a control deviation change in the differential adaptation tion read in due to the difference adaptation via multiplication affects the D component and thus the control process. With a suitable one The map component for the control deviation change is now the D component in changed the way that it is small with large control deviations, with small rule deviations is large, however. It is possible in the area large control deviations, the fastest possible boost pressure build-up adjust. The boost pressure builds up shortly before reaching the Target pressure effectively braked.
Natürlich können auch andere Parameter als diejenigen eines Differential- Reglers von der vorgenannten Parameteradaption erfaßt sein.Of course, parameters other than those of a differential Regulator be covered by the aforementioned parameter adaptation.
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