DE19936269C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung einer Stellgröße für die Ansteuerung einer verstellbaren Kraftfahrzeugkomponente - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung einer Stellgröße für die Ansteuerung einer verstellbaren Kraftfahrzeugkomponente

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Re­ gelung einer Stellgröße für die Ansteuerung einer verstellbaren Kraftfahr­ zeugkomponente nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 4.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind insbesondere bei Fahrzeugen mit elektronisch geregelten Brennkraftmaschinenfunktionen bekannt.
Beispielsweise aus der DE 35 02 573 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Regelung von Stellgrößen für die Ansteuerung von verstellbaren Kraftfahrzeugkomponenten in Abhängigkeit von verschiedenen Fahrzeugpa­ rametern bekannt, wobei die Regelung ebenfalls mittels Vorsteuerwerten aus Vorsteuerkennfeldern vorgenommen wird. Dabei sind die verstellbaren Kraftfahrzeugkomponenten beispielsweise ein Einspritzventil und ein Tank­ entlüftungsventil. Hier werden bei unveränderten Vorsteuerkennfeldern ein­ zelne Vorsteuerwerte in Abhängigkeit von der Regelabweichung korrigiert. Eine Adaption der Vorsteuerkennfelder findet nicht statt.
Aus der DE 37 31 983 A1 ist ein Verfahren und ein Stellregler zur adaptiven Stellre­ gelung eines reibungsbehafteten elektro-mechanischen Antriebs bekannt. Gemäß dieser Druckschrift wird die endgültige Stellgröße in einem eingeregelten Zustand ausgelesen und in ein Vorsteuerkennfeld eingetragen.
Weiterhin ist aus der DE 35 00 594 C2 ein Zumesssystem für eine Brennkraftma­ schine zur Beeinflussung des Betriebsgemisches bekannt, bei dem ein EEPROM zur Speicherung adaptiver Kennfelder oder zur Speicherung von Regelparametern vorgesehen wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung eingangs genannter Art derart zu verbessern, daß unabhängig von beliebigen die Re­ gelung beeinflussenden Größen ein schnellerer Regelvorgang stattfindet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 4 ver­ fahrensmäßig bzw. vorrichtungsmäßig gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der ab­ hängigen Patentansprüche.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Regelung einer Stellgröße für die Ansteuerung einer ver­ stellbaren Kraftfahrzeugkomponente in Abhängigkeit von verschiedenen Fahrzeugparametern, bei dem der Istwert der Stellgröße mittels eines Reg­ lers und eines Vorsteuerkennfeldes auf den Sollwert geregelt wird, wird der Vorsteuerwert des Vorsteuerkennfeldes bei Erkennung eines definierten Ein­ regelzustandes in einem Betriebspunkt durch Berücksichtigung einer Kor­ rekturgröße für diesen Betriebspunkt dynamisch korrigiert.
Unter dem Begriff dynamische Korrektur wird eine beliebig oft wiederholte Korrektur während des Fahrzeugbetriebs verstanden, um eine Optimierung des Vorsteuerkennfeldes und somit eine möglichst schnelle Regelung zu erreichen. Dabei können für verschiedene Betriebspunkte auch unterschied­ liche Korrekturgrößen berücksichtigt werden. Ein Betriebspunkt wird insbe­ sondere durch die Größen der Fahrzeugparameter bestimmt, die Eingangs­ signale des Vorsteuerkennfeldes sind.
Vorzugsweise ist die Korrekturgröße für einen Betriebspunkt der jeweilige I- Anteil des Reglers im Einregelzustand für diesen Betriebspunkt. Der I-Anteil des Reglers stellt den Wert dar, um den der Vorsteuerwert vom tatsächlich benötigten Wert der Stellgröße im jeweiligen Betriebspunkt abweicht, um im Idealfall keine Regelabweichung, d. h. keine Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert, zu erhalten.
Die Korrekturgröße für einen in einem Einregelzustand vorliegenden Betriebspunkt wird zu dem zuletzt abgespeicherten Vorsteuerwert hinzuad­ diert bzw. vom zuletzt abgespeicherten Vorsteuerwert subtrahiert.
Der Einregelzustand wird vorzugsweise erkannt, wenn die Regelabweichung für eine vorgegebene erste Minimalzeitdauer einen bestimmten Schwellwert nicht überschreitet und/oder wenn sich ein Betriebspunkt für eine vorgege­ bene zweite Minimalzeitdauer nicht wesentlich ändert. Hierbei kann die erste Minimalzeitdauer auch gleich der zweiten Minimalzeitdauer sein.
Durch die Erfindung werden unabhängig von im Regelsystem unberücksich­ tigten Störgrößen, Bauteiltoleranzen und eventuellen laufzeitbedingten Funktionsveränderungen eine hohe Verstelldynamik, eine Vermeidung von unerwünschtem Überschwingen und somit eine mit dem erfindungsgemäßen Regelsystem arbeitende optimierte Fahrzeugfunktion erreicht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt ein erfindungsgemäßes Regelsystem am Beispiel einer Ladedruckre­ gelung bei einem Abgasturbolader für eine Dieselbrennkraftmaschine in Kraftfahrzeugen.
Insbesondere für Diesel-Brennkraftmaschinen sind zur Leistungssteigerung Abgasturbolader mit einer Turbine im Abgasstrang und einem Verdichter im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine bekannt. Die Turbine wird von der kine­ tischen, thermischen und potentiellen Energie des Abgases im Abgasstrang betätigt und treibt ihrerseits über eine gemeinsame Welle den Verdichter im Ansaugtrakt an. Über den Verdichter wird der Ladedruck der Verbrennungs­ luft im Ansaugtrakt erhöht. Die Erfindung geht hierbei von einer Turbine mit variabel verstellbarer Geometrie, beispielsweise mit verstellbaren Turbinen­ schaufeln aus. Die Turbinenschaufeln werden durch die getaktete Ansteue­ rung eines Unterdruckwandlers, beispielsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine als Fahrzeugparameter, ver­ stellt. Durch die Verstellung der Turbinenschaufeln (Winkeländerung) wird der Anströmquerschnitt und die Anströmgeschwindigkeit und somit der Ab­ gasgegendruck abhängig von der Menge und der Geschwindigkeit des Ab­ gases beeinflußt. Tedenziell werden bei einer hohen Abgasmenge, d. h. bei hoher Last und/oder hoher Drehzahl, die Schaufeln geöffnet und bei einer geringen Abgasmenge, d. h. bei niedriger Last und/oder niedriger Drehzahl, die Schaufeln geschlossen.
Die Stellgröße ist hierbei beispielsweise das Tastverhältnis eines pulswei­ tenmodulierten Signals zur getakteten Ansteuerung des Unterdruckwandlers 2 zur Verstellung der hier nicht dargestellten Turbinenschaufeln.
Der Ladedruck-Istwert wird beispielsweise mit einem Sensor erfaßt und mit einem beispielsweise aus einem hier nicht dargestellten Kennfeld entnom­ menen Ladedruck-Sollwert verglichen. Die Regelabweichung, die gleich der Differenz des Istwertes vom Sollwert ist, wird einerseits vorzugsweise an einen PI- oder einen PID-Regler 1 und andererseits an einen Erkennungs­ block 4 weitergeleitet. Der Erkennungsblock 4 erhält zusätzlich die Fahr­ zeugparameter Last und Drehzahl, die ihrerseits auch Eingangssignale eines dynamischen Vorsteuerkennfeldes 3 sind. Die Stellgröße des Unterdruck­ wandlers 2 ergibt sich aus einem Vorsteuerwert des Vorsteuerkennfeldes 3 und dem Ausgangssignal des Reglers 1.
Der Erkennungsblock 4 überprüft, ob ein Einregelzustand vorliegt. Der Ein­ regelzustand wird z. B. erkannt, wenn für eine vorgegebene Minimalzeit­ dauer die Regelabweichung einen bestimmten Schwellwert nicht über­ schreitet, d. h. vorzugsweise gegen Null geht, und wenn sich der momentan vorliegende Betriebspunkt für dieselbe Minimalzeitdauer nicht wesentlich ändert, d. h. vorzugsweise konstante Drehzahl und konstante Last vorliegen. Wird ein Einregelzustand für einen Betriebspunkt, bezogen auf Last und Drehzahl, erkannt, wird ein Schalter 5 geschlossen, der daraufhin den I-An­ teil des Reglers 1 als Korrekturgröße an das Vorsteuerkennfeld 3 weiterleitet. Der I-Anteil stellt den Wert dar, um den der Vorsteuerwert aus dem Vorsteu­ erkennfeld 3 vom tatsächlich benötigten Vorsteuerwert abweicht, der vorge­ geben werden müßte, um keine bzw. nur eine minimale Regelabweichung zu erhalten. Diese Korrekturgröße wird, wenn der Ladedruck-Istwert kleiner als der Ladedruck-Sollwert ist, für den jeweils vorliegenden Betriebspunkt (Last = . . ./Drehzahl = . . .) zu dem Vorsteuerwert hinzuaddiert, der für denselben Be­ triebspunkt zuvor abgespeichert war. Die Summe des zuvor abgespeicherten Vorsteuerwertes und des Korrekturwertes wird als neuer, für diesen Betriebspunkt gültiger Vorsteuerwert im Vorsteuerkennfeld 3 abgespeichert. Dieser dynamische Korrekturvorgang kann für verschiedene Betriebspunkte jeweils im Einregelzustand beliebig oft vorgenommen werden.
Durch die dynamische Korrektur werden die Einflüsse der vom Regelsystem nicht berücksichtigten Störgrößen, wie z. B. die Außentemperatur oder der Luftdruck, sowie Bauteiltoleranzen und laufzeitbedingte Funktionsverände­ rungen (z. B. durch Verschleiß oder Verschmutzung) kompensiert. Somit wird das Regelsystem mit zunehmender Betriebsdauer der Brennkraftma­ schine bzw. des Fahrzeuges aufgrund der Adaption des Vorsteuerkennfel­ des schneller sowie hinsichtlich des Einregelverhaltens (Über- und Unter­ schwingen) verbessert.

Claims (6)

1. Verfahren zur Regelung einer Stellgröße für die Ansteuerung einer verstellbaren Kraftfahrzeugkomponente in Abhängigkeit von verschiedenen Fahrzeugparametern, bei dem der Istwert der Stellgröße mit einem Regler und mit einem Vorsteuerkennfeld auf den Sollwert geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsteuerwert des Vorsteuerkennfeldes (3) bei Erkennen eines definierten Einregelzustandes in einem Betriebspunkt durch Berücksichtigung einer Korrekturgröße in Form des jeweiligen I-Anteils des Reglers (1) für diesen Betriebspunkt dynamisch korrigiert wird und dass der I-Anteil für einen in einem Einregelzustand vorliegenden Betriebspunkt zu dem zuletzt abgespeicherten Vorsteuerwert des Vorsteuerkennfeldes (3) hinzuaddiert oder vom zuletzt abgespeicherten Vorsteuerwert des Vorsteuerkennfeldes (3) subtrahiert Wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einregelzustand erkannt wird, wenn die Regelabweichung für eine vorgegebene erste Minimalzeitdauer einen bestimmten Schwellwert nicht überschreitet.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einregelzustand erkannt wird, wenn sich ein Betriebspunkt für eine vorgegebene zweite Minimalzeitdauer nicht wesentlich ändert.
4. Vorrichtung zur Regelung einer Stellgröße für die Ansteuerung einer verstellbaren Kraftfahrzeugkomponente in Abhängigkeit von verschiedenen Fahrzeugparametern, bei der der Istwert der Stellgröße mit einem Regler und mit einem Vorsteuerkennfeld auf den Sollwert geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (4, 5) vorgesehen sind, durch die ein Vorsteuerwert des Vorsteuerkennfeldes (3) bei Erkennen eines definierten Einregelzustandes in einem Betriebspunkt durch Berücksichtigung einer Korrekturgröße in Form des jeweiligen I-Anteils des Reglers (1) für diesen Betriebspunkt dynamisch korrigiert wird und durch die der I-Anteil für einen in einem Einregelzustand vorliegenden Betriebspunkt zu dem zuletzt abgespeicherten Vorsteuerwert des Vorsteuerkennfeldes (3) hinzuaddiert oder vom zuletzt abgespeicherten Vorsteuerwert des Vorsteuerkennfeldes (3) subtrahiert wird.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (4) vorgesehen sind, die den Einregelzustand erkennen, wenn die Regelabweichung für eine vorgegebene erste Minimalzeitdauer einen bestimmten Schwellwert nicht überschreitet.
6. Vorrichtung nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (4) vorgesehen sind, die den Einregelzustand erkennen, wenn sich ein Betriebspunkt für eine vorgegebene zweite Minimalzeitdauer nicht wesentlich ändert.
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