DE4103839A1

DE4103839A1 - Regelkreisueberwachung fuer eine regler-schaltungsanordnung mit mindestens zwei stellern

Info

Publication number: DE4103839A1
Application number: DE4103839A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Bleuel; Ulrich Dipl Ing Gerstung
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1991-02-08
Publication date: 1992-08-13
Also published as: GB2252849A; JPH04321745A; GB9201574D0; GB2252849B

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine als Regelkreis aufge baute Schaltungsanordnung mit einem Regler, dem als Regelgröße die Differenz zwischen einem Soll- und einem Istwert zugeführt wird und der mindestens zwei Steller ansteuert, von denen jeder nur einen Regelbereichanteil des gesamten Regelbereichs ab deckt, wobei die Steller an eine Strecke ange schlossen sind.

Aus der DE-OS 32 33 290 ist eine Einrichtung für die Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Brennkraftmaschine kann insbesondere als Selbstzünder, also als Dieselmotor, ausgebildet sein. Die Einrichtung weist ein Ventil in einer Rückführleitung auf, dessen Stellung über die An steuerung zweier Magnetventilwicklungen bestimmbar ist. Ferner ist ein Steuergerät vorgesehen, das ausgehend von Betriebskenngrößen das Ansteuersignal für die beiden Magnetventilwicklungen bildet. Das Steuergerät weist ein PID-Regelverhalten mit Be grenzungen auf, wobei das Abgasrückführungsventil über die beiden Magnetventilwicklungen im Drei punkt-Betrieb ansteuerbar ist.

Bei Regelkreisen der eingangs genannten Art kann es zu unerwünschten, fehlerhaften Betriebszuständen kommen, wenn zum Beispiel einer der Steller defekt ist und in seiner Stellung verharrt. Es ist mög lich, daß der andere Steller die Fehlstellung des ersten Stellers kompensiert, so daß der Fehler zunächst gar nicht in Erscheinung tritt, da keine bleibende Regelabweichung auftritt. Eine Überwa chung auf bleibende Regelabweichung reicht also nicht aus, um derartige Fehler zu erkennen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße, als Regelkreis aufgebaute Schaltungsanordnung mit den im Hauptanspruch ge nannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß Fehler der vorstehend genannten Art erkannt werden. Der Regelkreis läßt sich damit einwandfrei überwa chen. Hierzu ist eine Überwachungsschaltung vorge sehen, die feststellt, in welchem der Regelbe reichanteile sich der Soll- und/oder Istwert be findet und prüft, ob der Ausgangswert des Reglers sich in einem diesem Regelbereichanteil zugeordne ten Regelausgangswert-Bereich befindet. Jedem Stel ler ist ein Regelbereichanteil zugeordnet, das heißt, daß, unter der Voraussetzung von zum Bei spiel zwei Stellern, der eine Steller einen Regel bereichanteil abdeckt, an dem sich ein weiterer Re gelbereichanteil -gegebenenfalls unter Zwischen schaltung einer Überlappungszone- anschließt, der von dem anderen Steller abgedeckt wird. Im Überlap pungsbereich, der vorzugsweise sehr klein ist oder auch ganz vermieden wird, arbeiten vorzugsweise beide Steller. Befindet sich der Regelkreis zum Beispiel in einem dem ersten Regelbereichanteil zu geordneten Zustand, das heißt, der erste Steller ist aktiv, so weist im fehlerfreien Zustand der Ausgangswert des Reglers - aus Plausibilitätsgrün den - eine bestimmte Größe auf, die innerhalb eines Reglerausgangswert-Bereichs liegt, der diesem Re gelbereichanteil zugeordnet ist. Ist dies nicht der Fall, entspricht der vorliegende Regelbereichanteil also nicht dem derzeit gültigen Reglerausgangswert- Bereich, so liegt ein Fehler vor. Hierdurch werden auch Fehler erkannt, die zum Beispiel keine blei bende Regelabweichung zur Folge haben, weil der eine, fehlerhafte Steller von dem anderen fehler haften Steller in seiner Funktion kompensiert wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß die Überwachungsschaltung eine Fehlermel dung abgibt, wenn keine Plausibilität zwischen dem vorliegenden Regelbereichanteil und dem gültigen Reglerausgangswert-Bereich, in dem sich der Aus gangswert des Reglers befindet, festgestellt wird.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Fehler meldung nur dann abgegeben wird, wenn der Fehlerzu stand länger als eine der Überwachungsschaltung vorgebbare Fehlerzeit vorliegt. Übergangszustände können dadurch überbrückt werden. Die Fehlermeldung wird also nur abgegeben, wenn trotz einer vorgebba ren Wartezeit (Fehlerzeit) sich kein plausibler Zu stand im Regelkreis einstellt.

Die Erfindung betrifft ferner ein Regelverfahren eines Regelkreises mit einem Regler, dem als Regel größe die Differenz zwischen einem Soll- und einem Istwert zugeführt wird und der mindestens zwei Steller ansteuert, von denen jeder nur einen Regel bereichanteil des gesamten Regelbereichs abdeckt, wobei die Steller an eine Strecke angeschlossen sind und wobei eine Überwachung feststellt, in wel chem der Regelbereichanteile sich der Soll- und/oder Istwert befindet und prüft, ob der Aus gangswert des Reglers sich in einem diesem Regelbe reichanteil zugeordneten Regelausgangswert-Bereich befindet.

Ebenso wie bei der Schaltungsanordnung ist auch bei dem Regelverfahren die Heranziehung des Sollwertes oder des Istwertes möglich, da - im ausgeregelten Zustand - der Sollwert dem Istwert entspricht. Selbstverständlich ist auch die Variante möglich, daß sowohl der Soll- und auch der Istwert herange zogen werden.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figur näher erläutert. Diese zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen, als Regelkreis aufgebauten Schaltungsanordnung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Figur zeigt eine Schaltungsanordnung 1, die als Regelkreis aufgebaut ist. Sie weist einen Regler 2 auf, der vorzugsweise als PI-Regler ausgebildet ist. Der Ausgangswert RA des Reglers 2 wird einer ersten Ansteuerschaltung 3 und einer zweiten An steuerschaltung 4 zugeleitet. Der Ausgangswert a₁ der ersten Ansteuerschaltung 3 wird einem ersten Steller 5 und der Ausgangswert a₂ der zweiten An steuerschaltung wird einem zweiten Steller 6 zuge führt. Der Ausgangswert b₁ der ersten Stellers 5 gelangt zu einem ersten Eingang 7 und der Ausgangs wert b₂ des zweiten Stellers 6 gelangt zu einem zweiten Eingang 8 einer Strecke 9, an deren Ausgang 10 ein Istwert w_ist zur Verfügung steht. Dieser Istwert w_ist wird - mit negativem Vorzeichen - einer Summierstelle 11 zugeleitet, die als weitere Ein gangsgröße - mit positivem Vorzeichen - einen Soll wert w_soll erhält. Am Ausgang 12 der Summierstelle 11 steht eine Regeldifferenz Δw zur Verfügung, die als Eingangsgröße dem Regler 2 zugeleitet wird.

In der Praxis kann es sich bei der in der Figur dargestellten Schaltungsanordnung um ein Regelsy stem für eine Brennkraftmaschine handeln. Vorzugs weise kann es sich bei der Brennkraftmaschine um einen Dieselmotor mit Turbo-Einrichtung handeln. Beispielsweise gibt es in der EDC (Electronic Die sel Control) Regelkreise für die Förderbeginnrege lung der Einspritzpumpe mit zwei Magnetventilen. Ferner ist eine Lader-/Drosselklappenregelung mög lich. Stets arbeitet der Regler dabei auf zwei Steller, zum Beispiel auf den Lader und auf die Drosselklappe. Jeder Steller deckt dabei nur einen Regelbereichanteil des gesamten Regelbereichs ab.

Im nachfolgenden soll beispielhaft auf die bereits erwähnte Lader-/Drosselklappenregelung einer Brenn kraftmaschine eingegangen werden. Der Regler 2 greift dabei sowohl auf das Waste-Gate des (nicht dargestellten) Laders, als auch auf die (nicht dar gestellte) Drosselklappe ein. Dabei ist die Anord nung derart getroffen, daß die Regelung des Laders für den Saugrohrdruck p₂ größer als der Atmosphä rendruck p_atm und die Regelung der Drosselklappe für Saugrohrdrücke p₂ kleiner p_atm erfolgt.

In der Figur wird die Laderregelung durch die erste Ansteuerschaltung 3 und den ersten Steller 5 und die Drosselklappenregelung durch die zweite Ansteu erschaltung 4 und den zweiten Steller 6 verkörpert. Die Ansteuerschaltungen 3 und 4 können eine Ansteu erkennlinie oder ein Ansteuerkennfeld aufweisen. Es ist dabei vorgesehen, daß für Ausgangswerte RA des Reglers 2 größer als ein Grenzwert x die Laderrege lung und für Ausgangswerte RA kleiner als ein Grenzwert y die Drosselklappenregelung wirkt. Im Bereich zwischen den Grenzwerten x und y arbeiten beide Steller 5 und 6. Der Knickpunkt der in der Figur dargestellten Kennlinie der Ansteuerschaltun gen 3 und 4 ist mit c bezeichnet. Er liegt im Be reich zwischen den Grenzwerten x und y.

Man kann sich als Ersatzschaltbild vorstellen, daß die Drosselklappe der Brennkraftmaschine in Reihe zum Lader liegt.

Bei nur geringer Leistungsanforderung befindet sich die Drosselklappe in einer mehr oder weniger ge schlossenen Stellung und der Lader arbeitet nicht. Der Saugrohrdruck p₂ ist dann kleiner als der Atmo sphärendruck p_atm. Andererseits befindet sich bei einem hohen Leistungsbedarf die Drosselklappe in weitestgehend geöffneter Stellung und der Lader ar beitet, wobei der Saugrohrdruck p₂ größer als der Atmosphärendruck p_atm ist.

Nunmehr sei auf folgenden Fehler hingewiesen. Bei spielsweise verhake sich der Steller 5 in einer Stellung, in der der Lader vollen Ladedruck lie fert. Wird nun die Leistung der Brennkraftmaschine zurückgenommen, so verbleibt der Lader aufgrund des Fehlers in seinem Zustand, das heißt, er liefert vollen Ladedruck. Im fehlerfreien Zustand würde der Ladedruck abgesenkt werden. Eine Drosselung des der Brennkraftmaschine zugeleiteten Drucks kann jedoch durch Verstellung der Drosselklappe, das heißt, also mit dem Steller 6 erfolgen, so daß trotz Vor lage dieses Fehlers keine bleibende Regelabweichung vorliegt. Erfindungsgemäß soll dennoch dieser Fehlerzustand aufgefunden und gemeldet werden.

In der Figur entspricht der Atmosphärendruck p_atm dem Knickpunkt c. Im Wertebereich größer als der Grenzwert x arbeitet der erste Steller 5 (Lader) und im Wertebereich kleiner als der Grenzwert y ar beitet der zweite Steller 6 (Drosselklappe). Erfin dungsgemäß ist vorgesehen, daß der Reglerausgang RA auf Plausibilität zum Istwert w_ist und/oder Soll wert w_soll überwacht wird:
Es liegt ein Fehler vor, wenn
der Ausgangswert RA < x und p₂ < p_atm oder
der Ausgangswert RA < y und p₂ < p_atm ist. Bei dem Saugrohrdruck p₂ kann es sich um den vorgegebenen Saugrohrdruck (Sollwert w_soll) oder um den tatsächlich bestehenden Saugrohrdruck (Istwert w_ist) handeln.

Es erfolgt vorzugsweise allerdings nur dann eine Fehlermeldung, wenn der vorliegende, nicht plausi ble Zustand länger als eine vorgebbare Fehlerzeit t_defekt vorliegt.

Claims

1. Als Regelkreis aufgebaute Schaltungsanordnung mit einem Regler, dem als Regelgröße die Differenz zwischen einem Soll- und einem Istwert zugeführt wird und der mindestens zwei Steller ansteuert, von denen jeder nur einen Regelbereichanteil des ge samten Regelbereichs abdeckt, wobei die Steller an eine Strecke angeschlossen sind, gekennzeichnet durch eine Überwachungsschaltung, die feststellt, in welchem der Regelbereichanteile sich der Soll- und/oder Istwert (w_soll, w_ist) befindet und prüft, ob der Ausgangswert (RA) des Reglers (2) sich in einem diesem Regelbereichanteil zugeordneten Reg lerausgangswert-Bereich befindet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung eine Fehlermeldung abgibt, wenn keine Plausibilität zwi schen dem vorliegenden Regelbereichanteil und dem gültigen Reglerausgangswert-Bereich, in dem sich der Ausgangswert (RA) des Reglers (2) befindet, festgestellt wird.

3. Schaltungsanordnung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlermeldung nur dann abgegeben wird, wenn der Fehlerzustand länger als eine der Überwachungs schaltung vorgebbare Fehlerzeit (t_defekt) vorliegt.

4. Regelverfahren eines Regelkreises mit einem Regler, dem als Regelgröße die Differenz zwischen einem Soll- und einem Istwert zugeführt wird und der mindestens zwei Steller ansteuert, von denen jeder nur einen Regelbereichanteil des gesamten Re gelbereichs abdeckt, wobei die Steller an eine Strecke angeschlossen sind, gekennzeichnet durch eine Überwachung, die feststellt, in welchem der Regelbereichanteile sich der Soll- und/oder Istwert (w_soll, w_ist) befindet und prüft, ob der Aus gangswert (RA) des Reglers (2) sich in einem diesem Regelbereichanteil zugeordneten Reglerausgangswert- Bereich befindet.