DE3727669C1 - Method for controlling a supercharged, air-compressing internal combustion engine with fuel injection - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer auf­ geladenen luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschine ge­ mäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Aus "Dieseleinspritzausrüstung Drehzahlregler für Reihenein­ spritzpumpen, Robert Bosch GmbH, 1. Ausgabe 30. 09. 1985, S. 41" ist eine Einspritzpumpe für eine luftverdichtende Einspritzbrenn­ kraftmaschine bekannt, bei der die Stellung einer die Kraft­ stoffmenge bestimmenden Regelstange von der Fahrpedalstel­ lung, von der Brennkraftmaschinendrehzahl und über einen la­ dedruckabhängigen Vollastanschlag für die Regelstange vom Ladedruck der Brennkraftmaschine abhängt. Es ist damit mög­ lich, daß sich die Lage der Regelstange und somit die Last der Brennkraftmaschine je nach Ladedruck ändert, während das eigentliche Lastvorgabesignal, nämlich die Fahrpedalstel­ lung konstant bleibt. Sind nun weitere lastabhängige Steuerungs- und Regelungsvorgänge an der Brennkraftmaschine, die direkt oder indirekt den Ladedruck beeinflußen (z. B. Abgasrück­ führung, Ansaugluftvorwärmung), vorgesehen und wird als Last­ signal die Stellung der Regelstange verwendet, so muß in­ folge dessen, daß der Stellung der Regelstange selbst ab­ hängig ist vom Ladedruck, damit gerechnet werden, daß in dem den aktuellen Regelstangenweg bestimmenden Regelkreis systembedingte Instabilitäten auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Art auf­ zuzeigen, mit welchem ein Lastsignal zur Verfügung gestellt ist, bei dessen Verwendung bei der Steuerung und Regelung von lastabhängigen den Ladedruck direkt oder indirekt be­ einflussenden Vorgängen an der Brennkraftmaschine keinerlei systembedingte Instabilitäten auftreten können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Hauptanspruches gelöst.

Für eine vorgegebene Fahrpedalstellung wird in erfindungsgemäßer Weise aus einem Kennfeld ein Ladedrucksollwert ermittelt, auf welchen der aktuelle Ladedruck geregelt wird. Eventuell auf­ tretende Änderungen des Ladedruckes infolge eines weiteren Re­ gelungs- oder Steuerungsvorgangs an der Brennkraftmaschine wie z. B. eine Abgasrückführung oder eine Ansaugluftvorwärmung haben somit keinerlei Einfluß auf die Ermittlung des Ladedruck­ sollwertes, d. h. also, sowohl der aktuelle Ladedruck und da­ mit jetzt auch der ladedruckabhängige Regelstangenweg selbst stellen je ein stabiles Lastsignal dar.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens und vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu sind den Un­ teransprüchen 4 bis 6 zu entnehmen.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge­ mäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens in einer Prinzipdar­ stellung und

Fig. 2 in einem Flußdiagramm die Arbeitsweise der im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 vorhandenen Steuereinheit 11.

In Fig. 1 zeigt 1 eine mittels eines Abgasturboladers 2 aufge­ ladene Dieselbrennkraftmaschine, an der eine von ihr ange­ triebene Reiheneinspritzpumpe 3 mit integriertem Drehzahl­ regler 4 angeordnet ist. An dem Regler 4 ist ein Verstellhe­ bel 5 angeordnet, der über ein Gestänge 7 direkt mit dem von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedal 6 verbunden ist. Die Ein­ spritzpumpe 3 weist ferner eine Regelstange 8 auf, von deren Stellung die jeweils eingespritzte Kraftstoffmenge abhängt. Die Stellung x _RS der Regelstange 8 wiederum hängt ab von erstens der Verstellhebelauslenkung α, zweitens von der Drehzahl n der Brennkraftmaschine 1 und drittens von dem gerade anstehen­ den Ladedruck p _L . Die Beeinflussung der Regelstangenstellung x _RS durch den Ladedruck p _L erfolgt dabei derart, daß stromauf des Verdichters 9 des Abgasturboladers 2 eine Pneumatiklei­ tung 10 abgezweigt ist, die einen in der Zeichnung nicht näher dargestellten Mechanismus an dem Regler 4 der Einspritzpumpe 3 beaufschlagt, über den die Stellung der Regelstange 8 je nach dem Ladedruck p _L veränderbar ist.

An der Brennkraftmaschine 1 ist ferner eine elektronische Steuereinheit 11 vorgesehen, der über einen Sensor 12 und eine Meßwertleitung 13 die aktuelle Verstellhebelauslenkung α, über einen Sensor 14 und eine Meßwertleitung 15 die aktuelle Brennkraftmaschinendrehzahl n, über einen Sensor 16 und eine Meßwertleitung 17 der aktuelle Ladedruck p _L und über den Sensor 18 und die Meßwertleitung 19 die aktuelle Regelstangen­ stellung x _RS zugeführt werden.

Die Steuereinheit 11 ermittelt nun aus einem ausschließlich Verstellhebelwinkel- und drehzahlabhängigen Kennfeld einen Ladedrucksollwert p _LSOLL , auf den sie nachfolgend den Ladedruck p _L der Brennkraftmaschine 1 regelt. Diese Regelung erfolgt über eine Steuerleitung 20, die ein mit einem ent­ sprechenden Stellmotor 21 versehenes, in einer die Turbine 22 des Abgasturboladers 2 umgehenden Bypassleitung 38 angeordne­ tes Ventil V 1 derart beaufschlagt, daß es dann, wenn der aktuelle Ladedruck p _L kleiner als der aus dem Kennfeld er­ mittelte Ladedrucksollwert p _LSOLL ist, in Richtung des Pfei­ les 23, also in Schließrichtung bewegt wird, wodurch es auf­ grund des jetzt vergrößerten die Turbine 22 des Abgasturbo­ laders 2 beaufschlagenden Abgasstromes zum Ansteigen des aktuellen Ladedruckes p _L kommt. Im anderen Fall, daß also der aktuelle Ladedruck p _L größer als der Ladedrucksollwert p _LSOLL ist, erfolgt eine Bewegung des Ventils V 1 in Richtung des Pfeiles 24, also in Öffnungsrichtung. Als Folge davon umgeht über die Bypassleitung 38 ein vergrößerter Abgasstrom die Turbine 22, wodurch der Ladedruck p _L ab­ sinkt. Die Regelung des Ladedrucks p _L kann ebenso anstelle mittels einer Umgehung der Turbine 22 durch eine entsprechen­ de Ansteuerung eines verstellbaren Turbinenleitapparates er­ folgen.

Als Lastsignal zur Steuerung und Regelung weiterer den La­ dedruck direkt oder indirekt beeinflussender Vorgänge (z. B. Abgasrückführung, Ansaugluftvorwärmung) wird nun von der Steuereinheit 11 der zuvor auf den kennfeldmäßig ermittel­ ten Ladedrucksollwert p _LSOLL geregelte aktuelle Ladedruck p _L (Pfeil 25) ausgegeben. Für Lastzustände, in denen noch kein ausreichender Ladedruck p _L vorliegt, wird als Lastsignal wei­ terhin die momentane Stellung x _RS der Regelstange 8 ausgegeben (gestrichelter Pfeil 26).

Die genaue Funktionsweise der Steuereinheit 11 geht aus dem in Fig. 2 dargestellten Flußdiagramm 27 hervor. Nach dem Start der Brennkraftmaschine 1 werden im Eingabeblock 28 die mittels der Sensoren 12, 14, 16 und 18 (Fig. 1) er­ faßten Werte für die Verstellhebelauslenkung α, für die Dreh­ zahl n der Brennkraftmaschine 1, für den aktuellen Ladedruck p _L und für die aktuelle Regelstangenauslenkung x _RS eingelesen. Im anschließenden Verzweigungsblock 29 erfolgt die Abfrage, ob der aktuelle Ladedruck p _L noch unterhalb eines fest vorge­ gegebenen, in einem Festwertspeicher abgelegten Grenzladedruck p _LG liegt. Für diesen Fall wird in dem Ausgabeblock 30 die zuvor eingelesene aktuelle Regelstangenauslenkung x _RS als weiter zu verwendendes Lastsignal ausgegeben (z. B. für Ab­ gasrückführungs-, Ansaugluftvorwärmungssteuerung). Hat der aktuelle Ladedruck p _L den Grenzladedruck p _LG erreicht oder bereits überschritten, so wird im Operationsblock 31 aus einem im Festwertspeicher der Steuereinheit 11 abgelegten Kennfeld 32 ein der zuvor eingelesenen Verstellhebelaus­ lenkung a und der zuvor eingelesenen Drehzahl n entsprechen­ der Ladedrucksollwert p _LSOLL ermittelt, auf den nun der aktuelle Ladedruck p _L geregelt wird. Dies geschieht derart, daß im Verzweigungsblock 33 überprüft wird, ob der Ladedruck­ sollwert p _LSOLL größer ist als der aktuelle Ladedruck p _L . Wenn ja, dann erfolgt eine Verzweigung zu dem Ausgabeblock 34, in dem ein Steuersignal ausgegeben wird, durch welches das Bypassventil V 1, je nach Abweichung des aktuellen Lade­ druckes p _L vom Ladedrucksollwert p _LSOLL , mehr oder weniger in Richtung des Pfeiles 23 (siehe Fig. 1) bewegt wird, was einen Anstieg des Ladedruckes p _L bewirkt. Im Falle, daß der aktuelle Ladedruck p _L größer ist als der Ladedruck­ sollwert p _LSOLL , erfolgt über den Ausgabeblock 35 eine ent­ sprechende Ansteuerung des Ventils V 1 in Richtung des Pfei­ les 24 (Fig. 1). Der aktuelle Ladedruck p _L sinkt damit wie­ der ab. Nach der Ausgabe des aktuellen Ladedrucks p _L im Aus­ gabeblock 36 zu seiner Weiterverwendung als Lastsignal er­ folgt ein erneutes Einlesen der Meßgrößen α, n, p _L und x _RS im Eingabeblock 28.

Im Falle eines Ausfalls der elektronischen Steuereinheit 11 ist vorgesehen, als Lastsignal für weitere Steuerungen und Regelungen an der Brennkraftmaschine 1 direkt den aktuellen Regelstangenweg x _RS (Pfeil 37 Fig. 1) zu verwenden, wo­ durch ein komfortabler Notfahrbetrieb gewährleistet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, den Ladedrucksollwert (p _LSOLL ) aus solch einem Kennfeld zu ermitteln, welches nicht nur fahrpedal- bzw. verstellhebel­ winkelabhängig und drehzahlabhängig ist. Selbstverständlich können in das Kennfeld auch weitere Parameter, wie z. B. die Fahrgeschwindigkeit, die Zeit, die Gangwahl usw. mit eingehen, einzige Anforderung an die weiteren Parameter ist nur die, sie müssen unabhängig vom aktuellen Ladedruck p _L sein.

Da durch das erfindungsgemäße Verfahren nun auch der Regel­ stangenweg x _RS ein stabiles Lastsignal darstellt, ist es ebenso denkbar, dieses Signal auch über den gesamten Betriebs­ bereich der Brennkraftmaschine für weitere Steuerungs- und Regelungsvorgänge zu verwenden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Regelung einer aufgeladenen luftverdichten­ den Einspritzbrennkraftmaschine bei dem in einem ersten Re­ gelkreis die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit eines Drehzahl-, eines Fahrpedalwinkel- und eines Ladedrucksignals auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zweiten Regelkreis der Ladedruck (p _L ) der Brennkraftmaschine (1) auf einen aus einem Kennfeld ermittelten Ladedrucksollwert (p _LSOLL ) ge­ regelt wird, welches mindestens fahrpedalwinkelabhängig und unabhängig vom aktuellen Ladedruck (p _L ) selbst ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer elektronischen Steuereinheit (11) ein dem aktuellen Fahrpedalwinkel (α) entsprechendes, ein der aktuellen Dreh­ zahl (n) entsprechendes und ein dem aktuellen Ladedruck (p _L ) entsprechendes Signal zugeführt wird, daß anschließend aus einem fahrpedalstellungs- und drehzahlabhängigen Kennfeld (32) ein bestimmter Ladedrucksollwert (p _LSOLL ) ermittelt und mit dem aktuellen Ladedruck (p _L ) verglichen wird und daß die Steuereinheit (11) ein der Abweichung des aktuellen La­ desdruckes (p _L ) vom Ladedrucksollwert (p _LSOLL ) entsprechendes Signal erzeugt, welches anschließend ein den aktuellen Ladedruck (p _L ) direkt beeinflussendes Stellglied (V 1) ansteuert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für an der Brennkraftmaschine (1) weiter vorgesehene lastabhängige Steuerungen und Regelungen der aktuelle La­ dedruck (p _L ) als Lastsignal verwendet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftstoffeinspritzpumpe, an der ein deren För­ derstrom über eine Regelstange festlegender Drehzahlregler angeordnet ist, der einen das von einem Fahrpedal aus vor­ gegebene Lastsignal weiterleitenden Verstell­ hebel und einen ladedruckabhängigen Vollastanschlag für die Regelstange aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (11) über eine erste Meß­ wertleitung (13) mit einem die aktuelle Verstellhebelaus­ lenkung (α) erfassenden ersten Sensor (12), über eine zwei­ te Meßwertleitung (15) mit einem die aktuelle Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine (1) erfassenden zweiten Sensor (14), über eine dritte Meßwertleitung (17) mit einem den aktuellen Ladedruck (p _L ) erfassenden dritten Sensor (16) und über eine Steuerleitung (20) mit dem den aktuellen Ladedruck (p _L ) beeinflussenden Stellglied (V 1) verbunden ist und daß die Steuereinheit (11) einen Festwertspeicher aufweist, in dem ein Kennfeld (32) zur Ermittlung eines Ladedrucksollwertes (p _LSOLL ) in Abhängigkeit der aktuellen Brennkraftmaschinen­ drehzahl (n) und der aktuellen Verstellhebelauslenkung (α) abgelegt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (V 1) ein den Querschnitt einer die Tur­ bine (22) eines Abgasturboladers (2) umgehenden Bypasslei­ tung (38) bestimmendes Steuerventil ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein verstellbarer Turbinenleitapparat eines Abgasturboladers ist.