EP0385969B1 - Einrichtung zum Steuern und Regeln einer Dieselbrennkraftmaschine - Google Patents

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EP0385969B1
EP0385969B1 EP90890050A EP90890050A EP0385969B1 EP 0385969 B1 EP0385969 B1 EP 0385969B1 EP 90890050 A EP90890050 A EP 90890050A EP 90890050 A EP90890050 A EP 90890050A EP 0385969 B1 EP0385969 B1 EP 0385969B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
value
signal
soot
supplied
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP90890050A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0385969A1 (de
Inventor
Christian Dipl.-Ing. Augesky
Wolfgang Dipl.-Ing. Bittinger
Michael Dipl.-Ing. Heiss
Artur Dr. Ing. Seibt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Automotive Diesel GmbH
Original Assignee
Automotive Diesel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Automotive Diesel GmbH filed Critical Automotive Diesel GmbH
Priority to AT90890050T priority Critical patent/ATE81890T1/de
Publication of EP0385969A1 publication Critical patent/EP0385969A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0385969B1 publication Critical patent/EP0385969B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1466—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a soot concentration or content
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • An adaptive control of the exhaust gas turbidity caused by soot at full load has become known from DE-AS-36 38 474.
  • the soot content in the exhaust gases is determined using an electro-optic soot sensor. If the soot sensor detects an excessive amount of soot, this amount is reduced in small steps in a device for adjusting the full-load injection quantity until the predetermined number of smoke is reached again. If the number of smoke falls below the predetermined number, the full-load injection quantity can be gradually increased again until the predetermined number of smoke is reached.
  • a regulation depending on the speed or other operating parameters is not described in this document.
  • EP-A2-148 107 further describes a full-load control of a diesel engine, which is based on the measured value of a soot value sensor, which obviously works on an inductive basis. Maximum amounts of fuel are recorded in a fixed full-load map. Depending on the soot value determined, the lower limits (signal T L ) contained in the full-load map can be increased by increments ⁇ T L.
  • the control according to the soot value is always based on a fixed map, which means that due to the only gradual increase in the maximum fuel value, it is not optimally possible to adapt to rapidly changing processes, such as a sudden depression of the accelerator pedal for full acceleration.
  • DE-A1-28 29 958 relates to the control of an Otto engine according to the ⁇ value.
  • the oxygen content of the exhaust gases is measured before and after a catalyst 170 with O2 sensors 184, 186, the measured values are processed in a circuit 200 and fed to a ⁇ control circuit 246.
  • the "history" of the engine (last measured values) must be temporarily stored in a short-term memory 250 in order to also have an operating point available if a correction is made to the working point in time associated with the delay time Setting value is necessary.
  • the amount of the delay time is calculated from the speed and absolute pressure.
  • this known controller has an adaptive characteristic map, no limit value is determined, but is normally regulated according to the ⁇ value, which, combined with the description of the delay time, leads to a high computing effort and corresponding computing times, which in connection with the the present problem are undesirable.
  • the object of the invention is to provide a control system for a diesel engine, the starting point of which is primarily the actual speed, but which also takes into account the soot content in the exhaust gases and ensures full load limitation which is adapted to different operating conditions. Particular attention should be paid to the fact that the soot measurement and evaluation is delayed for physical reasons, for example because the measurement is carried out in the exhaust pipe at a certain distance from the exhaust valves. The limitation should be quick, but the machine should have the maximum possible amount of fuel available in every operating situation.
  • the object of the invention is achieved with a device of the type mentioned at the outset, which is designed in accordance with the characterizing part of claim 1.
  • the invention enables a quickly effective full load limitation with optimal utilization of the machine performance and consideration of the maximum permissible soot value, whereby manufacturing tolerances and in particular signs of aging do not prevent the machine performance from being exploited to the smoke limit.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a diagram of the time sequence of the calculation processes in a device according to the invention
  • FIGS. 3 and 4 show this flow in structure diagrams
  • FIG. 5 shows a variant of the invention in FIG a section of a block diagram according to FIG. 1.
  • Fig. 1 shows schematically a diesel engine 1 with an injection pump 2, the control rod in a known manner electro mechanically, according to a signal RW, can be adjusted.
  • a basic controller 3 which calculates a control rod control signal RW B as a function of supplied operating variable signals.
  • the essential operating variable signals are a speed signal n originating from a speed sensor 4 and an accelerator pedal signal f originating from an accelerator position transmitter 5.
  • further operating variables such as, for example, the machine temperature, the air pressure, etc., can be taken into account, which is indicated by sensors 6.
  • a soot value sensor 8 is provided in or on the exhaust pipe 7 of the machine 1, which sensor sensor evaluation, for example by optical turbidity measurement or other slower measurement methods 9 generates a signal AG i corresponding to the actual value of the soot value.
  • the soot value AG i determined during operation influences a maximum permissible control signal RW M for the control rod.
  • the selection stage 10 contains a memory 10 'and, together with this memory, is set up to emit a status signal S which indicates whether the limitation at the time t M was effective or not.
  • a starting point is that the soot value sensor 8 or the sensor evaluation 9 has a measurement delay ⁇ t, thus related a soot value signal AG i (t v - ⁇ t) is present at the time tv of the setpoint comparison.
  • This measurement delay is system-related and caused by one or more of the following factors: runtime of the exhaust gases up to the sensor, response time of the sensor, duration of the evaluation in the sensor evaluation.
  • the soot value signal AG i is fed to a subtractor 11, to which a maximum target soot value AG MS is fed as a second signal.
  • this value can be constant and stored in a setpoint memory.
  • the maximum soot value AG MS (t M ) is generated in a setpoint map 12, specifically as a function of operating variables, such as at least the average speed n (t M ), which lie behind the measurement dead time ⁇ t and are stored in a memory 13.
  • This memory 13 is shown in Fig. 1 as part of the basic controller 3, but it should be clear that the division into blocks is only for better understanding.
  • the device according to the invention is largely implemented in software in one or more microcomputers. If the setpoint map 12 is not only the average speed n (t M ) but other operating parameters, such as the machine temperature at time (t M ), there is a multi-dimensional map instead of a two-dimensional one.
  • the output signal ⁇ AG AG MS - AG i of the subtracting element 11 is fed to a control unit 14 ', which is formed in FIG. 1 together with the subtracting element 11 as a limiting controller 14.
  • this limit controller 14 or the control unit 14 ' also contains the status signal S already mentioned.
  • the limit controller outputs a correction signal ⁇ RW for an adaptive map 15 in a manner described in more detail below.
  • this adaptive characteristic map 15 is a memory for working point-dependent values of the maximum permissible control signal RW M , these values of the respective soot situation adjusted, so can be changed.
  • RW M maximum permissible control signal
  • the characteristic diagram 15 is supplied with strobe signals sync-in and sync-out by the basic controller. Furthermore, the map receives 15 operating point vector signals AP (to) or AP (t M ), which in the simplest case are signals of the average speed n (to) or n (t M ) are, however, may also contain other operating variable signals which are representative, for example, of the machine temperature, air pressure, boost pressure etc.
  • the operating point vector signal AP (t M ) is available in the memory 13 for operating variable values which are past the measurement dead time ⁇ t; it is required for the correct reading in of the correction signal ⁇ RW.
  • a very specific, maximum permissible control signal RM M is thus available for the limitation, depending on the working point vector AP (to) currently present.
  • the limiting controller 14 can also be set up, for example, to emit a correction signal ⁇ RW which is proportional to the difference ⁇ AG.
  • FIGS. 3 and 4 The course of the calculations is shown in FIGS. 3 and 4 in structure diagrams and in addition in FIG. 2 in a time diagram.
  • the operating variable for determining the maximum permissible soot value AG MS on the one hand and for controlling the adaptive map on the other hand not only the average speed n but also the machine temperature 9 is used.
  • the functional sequence is also evident from the diagram according to FIG. 2. This process begins at any time t ⁇ 3.
  • the basic controller (computer level A) reads in the measured values that it needs for control and provides the operating point vector of t ⁇ 3 (INPUT).
  • the operating point AP (t ⁇ 3) is stored in the memory 13. The values stored there will later be required for the control measurement of the setpoint map 12 and the adaptive map 15.
  • a major advantage of the invention lies in its independence from the measurement dead time required for soot measurement and the processing time which fluctuates as a result of different computer loads. Thanks to the invention, the full-load limitation based on a constant soot measurement can be carried out quickly and with the best possible use of the maximum possible machine power.
  • the basic controller 1 calculates an associated control signal RW Bi for each of, for example, six pump nozzles 16 i (in the case of a six-cylinder machine), which runs via the minimum value selection stage 10. This stage 10 is followed by a cylinder selection unit 17, which is controlled by a selection signal i originating from the basic controller 10.
  • the individual control signals RW1 to RW6 are still a latch 18 supplied and from here to the electromechanical actuator drives of the individual pump nozzles 16 i , the necessary driver circuits and possibly servo circuits are not shown for the sake of simplicity. Further details regarding the controlled single cylinder control can be found, for example, in the applicant's application DE 38 22 582, where further references to the technical background are also mentioned.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Einrichtungen zum Regeln von Dieselbrennkraftmaschinen dieser Art sind in einer Vielzahl bekannt geworden, wobei nur beispielsweise auf die DE-A-31 22 553 verwiesen wird.
  • Im Zusammenhang mit derartigen Einrichtungen sind auch verschiedene Lösungen bekannt, die sich auf eine Begrenzung des Rauchausstoßes beziehen, wobei zu diesem Zweck verschiedene Betriebsgrößen, insbesondere die Drehzahl, die Brennstofftemperatur sowie Druck und Temperatur der angesaugten Luft als Eingangsgrößen eines Rauchkennfeldes die jeweils maximal zulässige Rauchzahl festlegen (DE-A-28 20 807).
  • Eine adaptive Regelung der bei Vollast auftretenden, durch Ruß hervorgerufenen Abgastrübung ist aus der DE-AS-36 38 474 bekannt geworden. Hiebei wird mit einem Rußsensor auf elektrooptischer Grundlage der Rußanteil in den Abgasen festgestellt. Falls der Rußsensor einen zu hohen Rußanteil feststellt, wird in einer Vorrichtung zur Verstellung der Vollasteinspritzmenge diese Menge in kleinen Schritten reduziert, bis die vorgegebene Rauchzahl wieder erreicht ist. Auch kann bei Unterschreiten der vorgegebenen Rauchzahl wieder eine schrittweise Erhöhung der Vollasteinspritzmenge erfolgen, bis die vorgegebene Rauchzahl erreicht ist. Eine Regelung in Abhängigkeit von der Drehzahl oder anderer Betriebsparametern ist in diesem Dokument nicht beschrieben.
  • Eine adaptive Regelung einer Brennkraftmaschine unter Zuhilfenahme von Kennfeldern, deren Werte entsprechend den aktuellen Betriebsbedingungen der Maschine modifiziert werden, geht z.B. aus den DE-A-34 08 215, 35 39 395 und 36 03 137 hervor (Zeitverzögerung von Parametern ist z.B. aus US-A-4 130 095 bekannt.)
  • Die EP-A2-148 107 beschreibt weiters eine Vollastregelung eines Dieselmotors, die von dem Meßwert eines Rußwertsensors, der offensichtlich auf induktiver Grundlage arbeitet, ausgeht. Maximale Treibstoffmengen sind in einem festen Vollastkennfeld festgehalten. In Abhängigkeit von dem festgestellten Rußwert können die in dem Vollastkennfeld enthaltenen unteren Grenzen (Signal TL) um Inkremente ΔTL erhöht werden. Die Regelung nach dem Rußwert erfolgt somit immer ausgehend von einem festen Kennfeld, wodurch wegen der nur schrittweise erfolgenden Erhöhung des Treibstoffmaximalwertes eine Anpassung an sich rasch ändernde Vorgänge, wie z.B. ein plötzliches Durchtreten des Fahrpedals für volle Beschleunigung, nicht optimal möglich ist.
  • Die DE-A1-28 29 958 betrifft die Regelung eines Otto-Motors nach dem λ-Wert. Der Sauerstoffgehalt der Abgase wird vor und nach einem Katalysator 170 mit O₂-Sensoren 184, 186 gemessen, die Meßwerte werden in einer Schaltung 200 aufbereitet und einem λ-Regelkreis 246 zugeführt. Hier wird mit einem PI-Regler jener Wert bestimmt, um den ein Einstellfaktor in einer Tabelle 244 erhöht oder erniedrigt werden muß, um beim nächsten Betrieb in diesem Arbeitspunkt λ=1 erreichen zu können. Da ein Sauerstoffsensor erst nach einer gewissen Verzugszeit T anspricht, muß die "Geschichte" des Motors (letzte Meßwerte) in einem Kurzfristspeicher 250 zwischengespeichert werden, um auch einen Arbeitspunkt zur Verfügung zu haben, falls eine Korrektur des zu dem um die Verzugszeit zurückliegenden Arbeitszeitpunkt gehörenden Einstellwertes notwendig ist. Der Betrag der Verzugszeit wird aus Drehzahl und Absolutdruck berechnet.
  • Dieser bekannte Regler, weist zwar ein adaptives Kennfeld auf, jedoch wird kein Begrenzungswert ermittelt, sondern normal nach dem λ-Wert geregelt, was, verbunden mit der Bezeichnung der Verzugszeit, zu einem hohen Rechenaufwand und entsprechenden Rechenzeiten führt, die in Verbindung mit der bei der Erfindung vorliegenden Aufgabe unerwünscht sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regelung für eine Dieselmaschine zu schaffen, deren Ausgangspunkt zwar in erster Linie die Ist-Drehzahl ist, die jedoch auch den Rußanteil in den Abgasen berücksichtigt und für eine unterschiedlichen Betriebsbedingungen angepaßte Vollastbegrenzung sorgt. Besondere Berücksichtigung soll hiebei der Umstand erfahren, daß die Rußmessung und -auswertung aus physikalischen Gründen verzögert erfolgt, beispielsweise deshalb, weil die Messung in der Abgasleitung, in einer bestimmten Entfernung von den Auslaßventilen, durchgeführt wird. Die Begrenzung soll rasch erfolgen, doch soll der Maschine in jeder Betriebssituation die jeweils maximal mögliche Kraftstoffmenge zur Verfügung stehen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Einrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die gemäß dem Kennzeichen des Ansprüches 1 ausgebildet ist.
  • Die Erfindung ermöglicht eine rasch wirksam werdende Volllastbegrenzung bei optimaler Ausnutzung der Maschinenleistung und Berücksichtigung des maximal zulässigen Rußwertes, wobei auch Fertigungstoleranzen und insbesondere Alterungserscheinungen einem Ausnützen der Maschinenleistung bis an die Rauchgrenze nicht entgegenstehen.
  • Weitere wichtige Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung samt ihren Vorteilen ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht ist. In dieser zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 in einem Diagramm den zeitlichen Ablauf der Berechnungsvorgänge in einer Einrichtung nach der Erfindung und Fig. 3 und 4 diesen Ablauf in Struktogrammen und Fig.5 eine Variante der Erfindung in einem Ausschnitt eines Blockschaltbildes gemäß Fig. 1.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine Dieselmaschine 1 mit einer Einspritzpumpe 2, deren Regelstange in bekannter Weise elektro mechanisch, einem Signal RW entsprechend, verstellt werden kann. Zur Regelung der Maschine 1 ist ein Basisregler 3 vorgesehen, der in Abhängigkeit von zugeführten Betriebsgrößensig-nalen ein Regelstangenansteuersignal RWB berechnet. Die wesentlichen Betriebsgrößensignale sind ein von einem Drehzahlgeber 4 stammendes Drehzahlsignal n sowie ein von einem Fahrpedal-Stellungsgeber 5 stammendes Fahrpedalsignal f. Bei der Berechnung des Ansteuersignales RWB können noch weitere Betriebsgrößen, wie z.B. die Maschinentemperatur, der Luftdruck etc. berücksichtigt werden, was durch Sensoren 6 angedeutet ist.
  • Um bei der Regelung der Maschine 1 eine Vollastbegrenzung zu erreichen, die den tatsächlich auftretenden Rußwert berücksichtigt, ist in bzw. an der Abgasleitung 7 der Maschine 1 ein Rußwertsensor 8 vorgesehen, der, beispielsweise durch optische Trübungsmessung oder durch andere langsamere Meßverfahren, mittels einer Sensorauswertung 9 ein dem Istwert des Rußwertes entsprechendes Signal AGi erzeugt.
  • Wie weiter unten im Detail beschrieben, beeinflußt der im Betrieb laufend ermittelte Rußwert AGi ein maximal zulässiges Ansteuersignal RWM für die Regelstange. Das im Basisregler 3 berechnete Ansteuersignal RWB und das maximal zulässige Ansteuersignal RWM werden einer Minimalwertauswahlstufe 10 zugeführt. Dies hat zur Folge, daß die Regelung der Maschine 1 normal vor sich geht, solange das berechnete Ansteuersignal RWB kleiner ist, als das im jeweiligen Augenblick vorliegende, maximal zulässige Ansteuersignal RWM. Andernfalls tritt eine Begrenzung auf, d.h., RW=RWM. Die Auswahlstufe 10 enthält einen Speicher 10′ und ist zusammen mit diesem Speicher dazu eingerichtet, ein Statussignal S abzugeben, welches anzeigt, ob die Begrenzung zur Zeit tM wirksam war oder nicht.
  • Im folgenden wird erläutert, wie das maximal zulässige Ansteuersignal RWM erfindungsgemäß gewonnen wird. Ein Ausgangspunkt ist hiebei, daß der Rußwertsensor 8 bzw. die Sensorauswertung 9 eine Meßverzögerung Δt aufweist, somit, bezogen auf den Zeitpunkt tv des Sollwertvergleiches ein Rußwertsignal AGi (tv-Δt) vorliegt. Diese Meßverzögerung ist systembedingt und durch einen oder mehrere der folgenden Faktoren verursacht : Laufzeit der Abgase bis zum Sensor, Ansprechzeit des Sensors, Dauer der Auswertung in der Sensorauswertung.
  • Das Rußwertsignal AGi wird einem Subtrahierglied 11 zugeführt, dem als zweites Signal ein maximaler Soll-Rußwert AGMS zugeführt wird. Dieser Wert kann im einfachsten Fall konstant sein und in einem Sollwertspeicher abgelegt sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der maximale Rußwert AGMS (tM) jedoch in einem Sollwertkennfeld 12 erzeugt, und zwar in Abhängigkeit von Betriebsgrößen, wie zumindest von der mittleren Drehzahl n (tM), die um die Meßtotzeit Δt zurückliegen und in einem Speicher 13 abgelegt werden. Dieser Speicher 13 ist in Fig. 1 als Teil des Basisreglers 3 eingezeichnet, doch es soll klar sein, daß die Aufteilung in Blöcke bloß dem besseren Verständnis dient. Tatsächlich ist die Einrichtung nach der Erfindung größtenteils softwaremäßig in einem oder mehreren Mikrocomputern realisiert. Werden dem Sollwertkennfeld 12 nicht nur die mittlere Drehzahl n (tM) sondern weitere Betriebsgrößen, wie z.B. die Maschinentemperatur zum Zeitpunkt (tM) zugeführt, so liegt an Stelle eines zweidimensionalen ein mehrdimensionales Kennfeld vor.
  • Das Ausgangssignal Δ AG=AGMS - AGi des Subtrahiergliedes 11 wird einer Regeleinheit 14′ zugeführt, die in Fig.1 zusammen mit dem Subtrahierglied 11 als Begrenzungsregler 14 ausgebildet ist. Als weitere Informationen enthält dieser Begrenzungsregler 14 bzw. die Regeleinheit 14′ noch das bereits erwähnte Statussignal S. In Abhängigkeit von diesen Signalen gibt der Begrenzungsregler in weiter unten näher beschriebener Weise ein Korrektursignal ΔRW für ein adaptives Kennfeld 15 ab.
  • Dieses adaptive Kennfeld 15 ist im Prinzip ein Speicher für arbeitspunktabhängige Werte des maximal zulässigen Ansteuersignals RWM, wobei diese Werte der jeweiligen Rußsituation angepaßt, somit geändert werden können. Beispielsweise Ausführungen adaptiver Kennfelder gehen aus den drei eingangs genannten Literaturstellen hervor.
  • Zur Synchronisation des Ein- und Auslesens werden dem Kennfeld 15 seitens des Basisreglers Strobesignale sync-in und sync-out zugeführt. Weiters erhält das Kennfeld 15 Arbeitspunktvektorsignale AP(to) bzw. AP (tM), die im einfachsten Fall Signale der mittleren Drehzahl n(to) bzw. n(tM) sind, jedoch auch weitere Betriebsgrößensignale enthalten können, welche z.B. für die Maschinentemperatur, den Luftdruck, den Ladedruck etc. repräsentativ sind. Das Arbeitspunktvektorsignal AP (tM) steht in dem Speicher 13 für um die Meßtotzeit Δt zurückliegende Betriebsgrößenwerte zur Verfügung; es wird zum richtigen Einlesen des Korrektursignales ΔRW benötigt.
  • Ohne Berücksichtigung der adaptiven Eigenschaften des Kennfeldes 15 steht somit je nach dem augenblicklich vorliegenden Arbeitspunktvektor AP(to) ein ganz bestimmtes, maximal zulässiges Ansteuersignal RMM für die Begrenzung zur Verfügung.
  • Ergibt nun der im Subtrahierglied 11 bzw. im Begrenzungsregler 14′ erfolgende Vergleich des Rußistwertes AGi mit dem Rußsollwert AGMS, wobei zu beachten ist, daß der Zeit tM zugehörige Werte miteinander verglichen werden, daß der Istwert größer als der Sollwert ist, d.h. daß ΔAG<0, so fordert der Begrenzungsregler 14 eine Verkleinerung des entsprechenden Kennfeldwertes im Kennfeld 15 an, indem er ΔRW= -c setzt (c ist eine vorgegebene konstante Größe), sodaß der entsprechende Kennfeldwert um diese Größe verringert wird.
  • Falls hingegen der Istwert kleiner als der Sollwert, somit AG>0 ist, was bedeutet, daß die Begrenzung zu niedrig gewählt ist, fordert der Begrenzungsregler 14 eine Erhöhung des entsprechenden Kennfeldwertes an, indem er ΔRW= +c setzt, allerdings nur, falls gemäß dem Statussignal S (tM) die Begrenzung zur Zeit tM aktiv war. Falls dies nicht der Fall war, gibt der Begrenzungsregler 14 keinen Korrekturwert aus, d.h. Δ RW=0.
  • Es ist zu erwähnen, daß der Begrenzungsregler 14 bespielsweise auch dazu eingerichtet sein kann, ein Korrektursignal Δ RW abzugeben, das der Differenz ΔAG proportional ist.
  • Der Ablauf der Berechnungen ist in den Fig. 3 und 4 in Struktogrammen und überdies in Fig. 2 in einem Zeitdiagramm dargestellt. In dem Struktogramm ist hiebei angenommen, daß als Betriebsgröße für die Ermittlung des maximal zulässigen Rußwertes AGMS einerseits und für die Ansteuerung des adaptiven Kennfeldes andererseits nicht nur die mittlere Drehzahl n sondern auch die Maschinentemperatur 9 herangezogen wird.
  • Die Aufteilung in zwei Struktogramme einer Rechner-Ebene A und einer Rechner-Ebene B ist so zu verstehen, daß die eigentliche Regelung der Maschine im Basisregler 3 mit hoher Priorität durchgeführt wird, wogegen die Abgasbehandlung und ebenso verschiedene andere Berechnungen, wie beispielsweise eine Zylindergleichregelung, mit niedriger Priorität durchgeführt werden.
  • Der Funktionsablauf geht, in anderer Darstellung, auch aus dem Diagramm nach Fig. 2 hervor. Dieser Ablauf beginnt zu einem beliebigen Zeitpunkt t₋₃. Der Basisregler (Rechner-Ebene A) liest die Meßwerte ein, die er zur Regelung benötigt und stellt den Arbeitspunktvektor von t₋₃ zur Verfügung (INPUT). Der Arbeitspunkt AP (t₋₃) wird im Speicher 13 abgelegt. Die dort abgelegten Werte werden später für die Ansteuermessung des Sollwertkennfeldes 12 und des adaptiven Kennfeldes 15 benötigt.
  • Andererseits wird kurz nach dem Zeitpunkt t₋₃ wenn auf Rechner-Ebene A der Schritt BEGRENZUNG durchgeführt wird, festgestellt, ob zu diesem Zeitpunkt die Begrenzung aktiv ist. Ob ja oder nein wird im BEGRENZUNG-JA/NEIN SPEICHER 10′ fest gehalten, da dies später als Information für den BEGRENZUNGSREGLER (Rechner-Ebene B) benötigt wird (Statussignal S).
  • Zum Zeitpunkt t₋₃ liegt im adaptiven Kennfeld 15 natürlich noch ein altes Kennfeld vor und zwar jenes, das beispielsweise mit Daten von t₋₇ aktualisiert wurde. Dieses alte Kennfeld wird beim Schritt BEGRENZUNG (Rechner-Ebene A) noch solange verwendet, bis der Vorgang auf der Rechner-Ebene B der Rußmessung, der anschließenden Auswertung der Messung, der Einsatz des Begrenzungsreglers, der die Änderung des Kennfeldes ermittelt, und die Kennfeldkorrektur abgeschlossen ist, also im adaptiven Kennfeld das neue Kennfeld, das soeben mit den Daten von Zeitpunkt t₋₃ aktualisiert wurde, vorliegt. In diesem Beispiel wird das erste Mal zum Zeitpunkt to das neue Kennfeld verwendet.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt in ihrer Unabhängigkeit von der Meßtotzeit, die für die Rußmessung benötigt wird und der als Folge unterschiedlicher Rechnerbelastung schwankenden Verarbeitungszeit. Die von einer ständigen Rußmessung ausgehende Vollastbegrenzung kann dank der Erfindung rasch und bei bestmöglichen Ausnützung der jeweils maximal möglichen Maschinenleistung erfolgen.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 steuert die Regelung die Regelstange einer Einspritzpumpe 2 an. Die Erfindung läßt sich jedoch ebenso auf eine Maschine anwenden, die mit einzelnen Pumpedüsen bestückt ist, was kurz an Hand der Fig. 5 erläutert werden soll.
  • Der Basisregler 1 berechnet für jede von beispielsweise sechs Pumpedüsen 16i (bei einer Sechszylindermaschine) ein zugehöriges Ansteuersignal RWBi, das über die Minimalwertauswahlstufe 10 läuft. Auf diese Stufe 10 folgt eine Zylinderauswahleinheit 17, die von einem aus dem Basisregler 10 stammenden Auswahlsignal i gesteuert wird. Die einzelnen Ansteuersignale RW₁ bis RW₆ werden noch einem Haltespeicher 18 zugeführt und gelangen von hier zu den elektromechanischen Stellgliedantrieben der einzelnen Pumpedüsen 16i, wobei die erforderlichen Treiberschaltungen und ggf. Servokreise der Einfachheit halber nicht gezeigt sind. Nähere Einzelheiten hinsichtlich der geregelten Einzelzylinderansteuerung sind beispielsweise in der Anmeldung DE 38 22 582 der Anmelderin zu finden, wo auch weitere Literaturstellen zum technischen Hintergrund genannt sind.
  • Schließlich ist zu erwähnen, daß bei geregelter Einzelzylinderansteuerung die Erfindung entsprechend der Zylinderanzahl vervielfacht angewendet werden könnte, d.h., daß jedem Zylinder eine adaptive Begrenzung nach der Erfindung zugeordnet ist. Demgegenüber wird bei der vereinfachten Ausführungsform nach Fig. 5 ein auf alle Einzelzylinderansteuersignale RWBi gemeinsam wirkendes maximales Ansteuersignal RWM berechnet.
  • Der im Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Begriff "Ruß" soll natürlich jedwede Partikelbeladung der Maschinenabgase beinhalten, die mit dem "Rußen" oder "Rauchen" einer Brennkraftmaschine in Zusammenhang steht.

Claims (8)

  1. Einrichtung zum Steuern und Regeln der einer Dieselbrennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge,
    - mit einem elektronischen Basisregler (3), dem Signale von Gebern und Sensoren (4, 5 und 6) zur Erfassung von Betriebsgrößen der Maschine, wie Drehzahl (n), Fahrpedalstellung, Maschinentemperatur zugeführt sind und der in Abhängigkeit von diesen Betriebsgrößen ein Ausgangssignal als Ansteuersignal zum Antrieb zumindest eines elektromechanischen Stellgliedes (2) für die der Maschine zuzuführenden Kraftstoffmenge erzeugt,
    - mit einem die Rußbeladung des Abgases messenden Rußwertsensor (8) und einer einen Rußistwert (AG₁) liefernden Sensorsignalauswertung (9),
    - mit einem Sollwertspeicher (12) für den maximal zulässigen Rußwert (AGMS),
    - mit einem Kennfeld (15), in dem in Abhängigkeit von einem Arbeitspunktvektor (AP), der aus Werten von Betriebsgrößen besteht, ein maximal zulässiges Ansteuersignal (RWM) festgelegt ist, und aus dem die Werte des Ansteuersignales (RWM(to)) zur aktuellen Zeit (to), gesteuert von einem Arbeitspunktvektor (AP(to)) des Basisreglers (3) ausgelesen werden und
    - mit einem Begrenzungsregler (14) zum Vergleich des Sollwertes (AGMS) für den maximal zulässigen Rußwert des Sollwertspeichers (12) mit dem Rußistwert (AG₁) sowie zur Erzeugung eines dem Vergleichsergebnis entsprechenden Signals (ΔAG), das als Korrektursignal (ΔRW) verwendet wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (13) oder ein Verzögerungsglied für bezüglich des Zeitpunktes (tv) des Sollwertvergleiches um die Meßtotzeit (Δt) des Abgassensors und der Sensorauswertung zurückliegende Werte des Arbeitspunktvektors (AP(tM)) vorgesehen ist,
    daß das Kennfeld als adaptives Kennfeld (15) ausgebildet ist, daß eine Minimalwertauswahlstufe (10) vorgesehen ist, welcher das Ansteuersignal (RWM) des adaptiven Kennfeldes (15) sowie das im Basisregler (3) berechnete Ansteuersignal (RWB) zugeführt sind und deren Ausgangssignal (RW) zur Ansteuerung des elektromechanischen Stellgliedes (2) herangezogen ist, und daß das Ausgangssignal des Begrenzungsreglers (14) als das Korrektursignal (ΔRW) dem von einem um die Meßtotzeit zurückliegenden Arbeitspunktvektor (AP(tM)) gesteuerten Eingang des adaptiven Kennfeldes (15) zugeführt ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungsregler (14) ein Subtrahierglied (11) enthält, dem der maximal zulässige Rußsollwert (AGMS) des Sollwertspeichers (12) und der Rußistwert (AGi) zugeführt sind, sowie eine Regeleinheit (14′), welcher das Ausgangssignal (ΔAG) des Subtrahiergliedes (11) und das Statussignal (S) der Minimalwertauswahlstufe (10) zugeführt sind.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das adaptive Kennfeld (15) zur Synchronisation des Ein- und Auslesens der Kennfeldwerte von Strobesignalen (sync in, sync out) des Basisreglers (3) synchronisiert ist.
  4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertspeicher ein Sollwertkennfeld (12) ist, das von um die Meßtotzeit (Δt) zurückliegenden Werten von zumindest einer Betriebsgröße, vorzugsweise der mittleren Drehzahl n (tM) gesteuert ist und als Ausgangssignal einen Sollwert AGMS (tM) für den maximal zulässigen Rußwert abgibt, der für eine um die Meßtotzeit (Δt) zurückliegende Zeit (tM) repräsentativ ist.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungsregler (14) ein Korrektursignal (ΔRW) abgibt, dessen Größe der Differenz (ΔAG) von Sollwert (AGMS) und Istwert (AGi) des Rußwertes proportional ist.
  6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Statussignal (S) auf einen gegen die aktuelle Zeit (to) um die Meßtotzeit (Δt) zurückliegenden Zeitpunkt (tM) bezogen ist und daß ein Speicher (10′) für dieses Statussignal (S) vorgesehen ist.
  7. Einrichtung nach anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungsregler (14) ein negatives Korrektursignal (ΔRW) abgibt, falls AGi (≧) AGMS, ein positives Korrektursignal abgibt, falls AGi (≦) AGMS und überdies gemäß dem Statussignal (S) RWM (≦) RWB und ein Nullsignal (ΔRW=0) abgibt, falls AGi (≦) AGMS und überdies gemäß dem Statussignal (S) RWB (≦) RWM ist.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ansteuerung von Pumpedüsen (16i ) einer Maschine (1) der Minimalwertauswahlstufe (10) eine von dem Basisregler (10) angesteuerte Zylinderauswahleinheit (17) nachgeschaltet ist und auf diese Einheit (17) ein Haltespeicher (18) für die ausgewählten Ansteuersignale (RWi) für die Pumpedüsen (16i) folgt.
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