DE4029086A1

DE4029086A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4029086A1
Application number: DE4029086A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Ing Albert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1990-09-13
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1992-03-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Ladedruck regelung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine.

Es sind bereits Brennkraftmaschinen zur Verwendung in Kraftfahr zeugen bekannt, bei denen die Kraftstoffmenge in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz regelbar ist. Letzterer wird in Abhängigkeit vom Luftmassenstrom oder Luftmengenstrom bestimmt. Bei Dieselmo toren findet eine Erfassung des Luftdurchsatzes zur Regelung einer Rauchbegrenzung bzw. einer Abgasrückführung statt.

Die Aufladung der Brennkraftmaschinen erfolgt über einen Abgas turbolader oder einen mechanischen Kompressor oder Verdichter. Zur Betriebsoptimierung und zur Vermeidung von Überlastungen ist es bekannt, den Ladedruck zu regeln. Der Istwert des Ladedruckes wird über einen zwischen Lader und Motor vorgesehenen Ladedruck fühler erfaßt.

Weiterhin bekannt ist die Verarbeitung und Auswertung der anfallen den Meß- und Regelgrößen, einschließlich der Ladedruckregelung innerhalb einer elektronischen Steuereinheit.

Durch die Menge an beeinflußbaren Parametern ist der Umfang der erforderlichen Meßwertgeber, Sensoren usw. sehr komplex. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannte Brennkraftmaschine zu vereinfachen, ohne vorhandene Funktionen einzuschränken.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein eigener Ladedruckfühler ist nicht mehr vorhanden. Stattdessen sind der Luftmassenstrom oder der gegebenenfalls kompensierte Luftmengenstrom als dem Ladedruck äquivalente Größen dem Ladedruckregelkreis zuführbar. Die Kompen sation des Luftmengenstroms erfolgt durch Abgleich mit der Luft temperatur und dem vorhandenen Atmosphärendruck. Entsprechend sieht das Verfahren gemäß Anspruch 2 zur Ladedruckregelung einen Vergleich zwischen einem vorgebbaren Sollwert und einem Istwert des Luftmassenstroms vor. Der Anspruch 3 sieht als weiterer Ver fahrensanspruch die Erfassung des Luftmengenstroms und einen Ver gleich mit einem in der zuvor beschriebenen Weise kompensierten Sollwert des Luftmengenstroms vor. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den anschließenden Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Ladedruckregelung für einen Diesel motor 10 mit einem Abgasturbolader 11. Mit der Ziffer 12 ist ein Ansaugrohrsystem und mit der Ziffer 13 ein Abgaskrümmersystem bezeichnet. Beide sind durch eine Abgasrückführung 14, welche von einem entsprechenden Ventil 15 aufsteuerbar ist, miteinander verbunden. Dem Abgasturbolader 11 nachgeordnet ist eine Auspuff anlage 16, die unter Umgehung des Laders 11 über ein entsprechendes Bypaß-Ventil 17 mit dem Abgaskrümmersystem 13 verbindbar ist. Das Ventil 17 regelt die Menge der den Abgasturbolader 11 beauf schlagenden Abgase und damit indirekt den Ladedruck. Unter be stimmten Betriebsbedingungen soll der Ladedruck unterhalb des gerade möglichen Maximums gehalten werden. Zu diesem Zweck öffnet das Bypaß-Ventil 17, so daß die Abgase über einen Bypaß-Krümmer 18 am Lader 11 vorbeigeleitet werden.

Im Ansaugtrakt 19 vor dem Lader 11 ist eine Einrichtung zum Erfas sen des Luftmengenstroms, etwa eine Stauklappe 20 mit integrierter Temperaturerfassung angeordnet. Die Ansteuerung des Ventils 15, des Bypaß-Ventils 17 sowie die Erfassung und Auswertung der Meß werte, insbesondere der Luftmenge und der Temperatur an der Stau klappe 20 erfolgt in einer elektronischen Steuereinheit 21. Ent sprechende elektrische Leitungen 22, 23, 24 sind gestrichelt gezeich net. Die Ventile 15 und 17 arbeiten mit Hilfe elektropneumatischer Wandler 25, 26. Die hierfür vorgesehene pneumatische Anlage ist nicht eingezeichnet.

Die elektronische Steuereinheit 21 regelt außerdem die Ansteuerung einer Verteilereinspritzpumpe 27. Weiterhin können hier nicht gezeigte Verbindungen zwischen der Steuereinheit 21 und ebenfalls nicht gezeigten Glühkerzen, einem Kurbelwinkelgeber, einem Was sertemperaturfühler, usw. vorgesehen sein. Elektrische Leitungen zwischen der Verteilereinspritzpumpe 27 und der Steuereinheit 21 sind mit 28 und 29 bezeichnet.

Der Motor weist eine Rauchgasbegrenzung auf. Dabei handelt es sich um eine Zurücknahme der über die Verteilereinspritzpumpe 27 eingespritzten Kraftstoffmenge. Insbesondere wichtig ist dies für den Betrieb bei abnehmendem Luftdruck, z. B. in großen Höhen. Die Rauchgasregelung benötigt als Eingangsgröße die dem Motor zugeführte Luftmasse. Hierfür dient die Ermittlung des Luftmengen stroms über die Stauklappe 20. Der Luftmengenstrom wird durch Abgleich mit der Temperatur und dem Atmosphärendruck in einen Luftmassenstrom umgerechnet. Der Atmosphärendruck wird mitttels eines in die Steuereinheit 21 integrierten Drucksensors 30 erfaßt.

Die Luftmasse wird außerdem zur Regelung der Abgasrückführung (Ventil 15) verwendet.

Anstelle der Luftmengenmessung (Stauklappe 20) kann auch eine direkte Luftmassenmessung, z. B. über einen hier nicht gezeigten Hitzdraht oder eine Hitzfolie erfolgen. Ein Abgleich mit der Tempera tur und dem Atmosphärendruck erübrigt sich dann.

Die weiterhin vorgesehene Ladedruckregelung verwendet bei bekannten Ausführungen als Eingangsgröße einen in der Figur gestrichelt gezeichneten Ladedruckfühler 31 im Ansaugrohrsystem 12. Der dem Ladedruck zugeordnete Meßwert wird in der elektronischen Steuer einheit 21 verarbeitet und ausgewertet.

Bei der vorliegenden Erfindung entfällt der Ladedruckfühler 31. Stattdessen erfolgt die Ladedruckregelung und damit die Ansteuerung des Bypaßventils 17 mit Hilfe der gemessenen Luftmasse bzw. -menge als Eingangsgröße. Bei Messung des Luftmassenstroms wird der ermit telte Istwert mit einem entsprechenden Sollwert verglichen, in einem PI-Regler weiterverarbeitet und schließlich zur Ansteuerung des Bypaßventils 17 genutzt. Der Sollwert des Luftmassenstroms ergibt sich anhand eines drehzahlabhängigen Kennfeldes. Dieses ist in der Steuereinheit 21 abgelegt. Zur weiteren Optimierung wird der aus dem Kennfeld ermittelte erste Sollwert für den Luft massenstrom mit Vorsteuerwerten beaufschlagt.

Bei Ermittlung der Luftmenge über die Stauklappe 20 wird, ähnlich wie zuvor, ein Sollwert für die Luftmenge anhand eines Drehzahlkenn feldes gebildet. Dieser Sollwert wird in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Atmosphärendruck kompensiert und schließlich mit Vorsteuerwerten beaufschlagt. Das Ergebnis des Soll-Istwert-Ver gleichs wird in der zuvor beschriebenen Weise einem PI-Regler zugeführt, über den schließlich das Bypaßventil 17 angesteuert wird.

Beide Verfahren nutzen die ohnehin vorhandene Erfassung der Luft menge oder der Luftmasse zum Zwecke der Ladedruckregelung, so daß ein separater Ladedruckfühler nicht mehr erforderlich ist.

Bezugszeichenliste

10 Dieselmotor
11 Abgasturbolader
12 Ansaugrohrsystem
13 Abgaskrümmersystem
14 Abgasrückführung
15 Ventil
16 Auspuffanlage
17 Bypaß-Ventil
18 Bypaß-Krümmer
19 Ansaugtrakt
20 Stauklappe
21 Elektronische Steuereinheit
22 Elektrische Leitung
23 Elektrische Leitung
24 Elektrische Leitung
25 Elektropneumatischer Wandler
26 Elektropneumatischer Wandler
27 Verteilereinspritzpumpe
28 Elektrische Leitung
29 Elektrische Leitung
30 Drucksensor
31 Ladedruckfühler

Claims

1. Brennkraftmaschine mit einem Lader, einer Einrichtung zum Er fassen des Luftmengenstroms oder des Luftmassenstroms, einer Einrichtung zur Beeinflussung des Ladedruckes, insbesondere einem Bypaß-Ventil, mit einer elektronischen Steuereinheit zumindest zur Ansteuerung und Überwachung eines Ladedruckregel kreises sowie zumindest für den Fall der Luftmengenerfassung mit einem Atmosphärendruckmesser und einem Lufttemperaturmesser, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ladedruckregelkreis als Eingangs größe der Luftmassenstrom oder gegebenenfalls der kompensierte Luftmengenstrom zuführbar ist.

2. Verfahren zur Ladedruckregelung einer aufgeladenen Brennkraft maschine, insbesondere nach Anspruch 1, die Einrichtungen zur Beeinflussung des Ladedrucks sowie zum Erfassen des Luftmassen stroms und eine elektronische Steuereinheit zumindest zur An steuerung und Überwachung eines Ladedruckregelkreises aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgebbarer Sollwert für den Luftmassenstrom mit einem aktuellen Istwert des Luftmassen stroms verglichen und daraus eine Größe zur Ansteuerung der Einrichtung zur Beeinflussung des Ladedrucks abgeleitet wird.

3. Verfahren zur Ladedruckregelung einer aufgeladenen Brennkraft maschine, insbesondere nach Anspruch 1, die Einrichtungen zur Beeinflussung des Ladedrucks sowie zum Erfassen des Luftmengen stroms, eine elektronische Steuereinheit zumindest zur Ansteuerung und Überwachung eines Ladedruckregelkreises, einen Atmosphären druckmesser und einen Lufttemperaturmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit von der Lufttemperatur und dem Atmosphärendruck vorgebbarer Sollwert des Luftmengen stroms mit einem aktuellen Istwert des Luftmengenstroms vergli chen und daraus eine Größe zur Ansteuerung der Einrichtung zur Beeinflussung des Ladedrucks abgeleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für den Luftmassenstrom bzw. den Luftmengenstrom über ein Kennlinienfeld in Abhängigkeit von einer Ist-Drehzahl bestimmt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Sollwert für den Luftmassenstrom bzw. den Luftmengenstrom in Abhängigkeit von einer Vorsteuerung verändert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß die Differenz aus Istwert und Sollwert des Luftmassen stroms bzw. des Luftmengenstroms als Eingangsgröße für einen Regler, insbesondere einen Proportional-Integral-Regler, verwendet wird.