EP1387933A1 - Verfahren zum regeln der kühlmitteltemperatur einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum regeln der kühlmitteltemperatur einer brennkraftmaschine

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EP1387933A1
EP1387933A1 EP02742709A EP02742709A EP1387933A1 EP 1387933 A1 EP1387933 A1 EP 1387933A1 EP 02742709 A EP02742709 A EP 02742709A EP 02742709 A EP02742709 A EP 02742709A EP 1387933 A1 EP1387933 A1 EP 1387933A1
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internal combustion
combustion engine
coolant temperature
bypass valve
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413—Controller structures or design
    • F02D2041/1431—Controller structures or design the system including an input-output delay

Definitions

  • the present invention relates to a method for regulating the coolant temperature in an internal combustion engine coolant circuit with an electrically driven coolant pump and an electrically controllable bypass valve which guides a variable part of the coolant flow through a bypass line containing a cooler.
  • an electrically controlled bypass valve and an electrically driven coolant pump are used instead of a conventional thermostatic valve and a conventional coolant pump mechanically driven by the internal combustion engine.
  • the speed of the coolant pump and the position of the bypass valve are regulated as a function of the coolant temperature at the output of the internal combustion engine and of the difference between the coolant temperatures at the output and input of the internal combustion engine.
  • the speed of the coolant pump can be minimized in order to keep the energy consumption of the coolant pump low. Due to the resulting low flow rate of the coolant, however, the system has relatively long idle times. This is particularly serious when the bypass valve is arranged near the outlet of the internal combustion engine. Very long delay times then occur until after a change in the position of the bypass valve the coolant is available at the inlet of the internal combustion engine (for example for cooling the internal combustion engine). This can lead to the fact that in the event of short load jumps, such as occur, for example, when an associated motor vehicle is being overhung, the coolant does not start until The engine arrives when the overtaking process has already ended.
  • the present invention is based on the object of developing a method for regulating the coolant temperature of the type described above in such a way that the dead times of the system are taken into account and, if possible, reduced.
  • the speed of the coolant pump is increased briefly in the event of abrupt changes in the desired value for the coolant temperature.
  • the control for the speed of the coolant pump preferably contains a pilot control in the form of a PD element.
  • the coolant is increased accordingly so that it is available more quickly at the intake of the internal combustion engine.
  • the brief increase in the pump speed only causes a minor additional energy consumption.
  • a Smith controller is used to regulate the position of the valve.
  • the Smith controller uses an observer in the form of a model for the cooling circuit and the heat emission of the internal combustion engine Estimates dead time of the system continuously to generate estimated coolant temperature values of an imaginary system without dead time, which are used to regulate the valve position.
  • Smith controllers are known per se, cf. e.g. "Matlab” and
  • the Smith controller has the advantage over conventional controllers that it can also take long idle times into account in order to cause large stationary errors in the control avoid.
  • the dead time of the system is expediently estimated as a function of the coolant flow and the heat output of the internal combustion engine, it being possible for the heat output to be estimated as a function of the speed and the degree of filling of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a schematic circuit diagram of a coolant circuit
  • FIG. 2 shows a block diagram of a control system for controlling the coolant temperature
  • Fig. 3 is a block diagram of a controller used in the control system of Fig. 2;
  • FIGS. 4, 5 diagrams in which the coolant temperature is plotted over time.
  • the coolant circuit 1 shows the coolant circuit 1 of an internal combustion engine 2 in a highly schematic representation.
  • the coolant circuit 1 contains a coolant pump 3 and a bypass valve 4.
  • the coolant pump 3 is an electrically driven one
  • the bypass valve 4 which conducts the coolant flow coming from the internal combustion engine 2, depending on its position, through a cooler 5 or past the cooler 5 to the coolant pump 3, is a directional control valve, the position of which is electrically controllable, with a depending on the position of the bypass valve 4 more or less large proportion of the coolant flow is passed through the cooler 5.
  • temperature sensors 6, 7 and 8 with which the coolant temperature at the outlet and outlet of the internal combustion engine 2 and at the outlet of the cooler 5 can be detected.
  • a separate temperature sensor is not required to detect the coolant temperature at the outlet of the internal combustion engine 2, since this temperature can also be calculated or estimated using other operating parameters.
  • the temperature sensor 8 at the outlet of the cooler 5 is also not absolutely necessary, while sensors for detecting further operating parameters such as, for example, for detecting the speed of the internal combustion engine are not shown.
  • control signals CMF and COC are regulated as a function of the coolant temperature at the outlet of the internal combustion engine and the difference between the coolant temperatures at the outlet and outlet of the internal combustion engine.
  • the control system shown in FIGS. 2 and 3 is used to generate the control signals CMF and COC, reference being made to the list attached as an appendix with regard to the abbreviations used in these figures.
  • the control system shown in FIG. 2 has a setpoint specification 9, which is based on characteristic maps as a function of input signals N_32 (speed of the internal combustion engine), TQI
  • TCO_OUT_MES actual value of the coolant temperature at the internal combustion engine outlet
  • setpoint signals TCO_OUT_SET setpoint of the coolant temperature at the outlet
  • TCO_DELTA_SET setpoint of the difference between the coolant temperatures at the outlet and outlet
  • the controller 10 which is shown in more detail in FIG. 3, contains a control element 13 in the form of a PID element which, depending on the actual and setpoint signals TCO_OUT_MES, TCO_INP_MES and TCO_DELTA_SET, generates the output signal CMF_CTR from which the pump control signal CMF is generated is formed.
  • the controller 10 also contains a control element 14 in the form of a PI or PID element, which, depending on corresponding input signals, generates the output signal COC_CTR, from which the valve actuation signal COC is formed.
  • the error input signal of the control element 14 is, however, not formed with the actually measured actual values of the coolant temperature at the outlet (TCO_OUT), but with estimated actual value signals TCO_OUT_PRED and CO_OUT_PRED_WO, which are linked to one another in a element 18.
  • the control element 14 actually forms part of a Smith controller, as will be explained in more detail below.
  • Smith controllers are known. They are used to take long system idle times into account when regulating.
  • the dead times are caused on the one hand by the duration of the coolant flow in the lines and on the other hand by the duration of the heat transfer between the internal combustion engine 2 and the coolant.
  • FIG. 2 is a block diagram.
  • the observer 15 continuously estimates the dead time of the system. As mentioned, the dead time is made up of a first portion, which comes from the flow of the coolant through the lines, and a second portion, which comes from the heat emission of the internal combustion engine. The first portion is estimated as a function of the pump control signal CMF, which is a measure of the coolant flow. The second portion is estimated depending on the heat output from the internal combustion engine. The heat emission depends on the speed and the degree of filling of the internal combustion engine.
  • the observer 15 estimates these variables as a function of the input signals N_32 (speed), TQI (torque), TIA (temperature of the air in the intake tract) and TEG-DYN (exhaust gas temperature).
  • the observer 15 provides a model for the
  • Cooling cycle and the heat output of the internal combustion engine with which a system can be simulated without the estimated dead time.
  • the output signals TCO_OUT_PRED and CO_OUT_PRED_WO are generated, which are estimated actual value signals for the coolant temperature
  • control element 14 and the observer 15 thus together form a Smith controller, the control element 14 generating the control signal COC for the bypass valve, taking into account the dead time of the system.
  • the control system of FIG. 2 also contains means for reducing the dead time in the event of a short load step, such as takes place during an overtaking process. If a corresponding load jump occurs, the setpoint for the coolant temperature at the outlet of the internal combustion engine
  • TCO_OUT_SET suddenly reduced, for example from 110 ° to 80 °, in order to increase the delivery rate of the internal combustion engine, ie to achieve a better cylinder fill and thus a higher torque.
  • the observer 15 detects such a rapid change in the desired value of the coolant temperature and signals this to a precontrol 16 by means of an output signal TCU_OUT_DOT.
  • the precontrol 16 is also supplied with a operating state signal TEM_STATE by a block 17, the operating state of the internal combustion engine, e.g. signals the warm-up phase and the like.
  • the pilot control 16, to which additional input signals (not shown) are supplied, is designed as a PD element which, depending on the corresponding input signals, generates pilot control signals CMF_PRECTR for the control signal CMF of the pump and COC_PRECTR for the control signal COC of the bypass valve.
  • the D component of the PD element ensures a corresponding advance which, due to the combination of the signal CMF_PRECTR via the adder 11 with the controller output signal CMF_CTR, ensures a short-term increase in the speed of the coolant pump.
  • FIG. 4 shows a diagram for a control without the pilot control 16, in which the setpoint for the coolant temperature is reduced by e.g. 110 ° to 80 ° results in a dead time of 9 seconds until the measured coolant temperature has reached the value of 80 °.
  • Fig. 5 shows a corresponding diagram for a control with the feedforward control 16. The short-term increase in the pump speed reduces the dead time to 1.5 seconds.
  • the pilot control 16 can also generate a pilot control signal COC_PRECTR which is superimposed on the regulator signal COC_CTR for the bypass valve in the adder 12.
  • the pilot control signal COC_PRECTR can, however, also be made zero. List of abbreviations used in Figs. 2 and 3
  • TCO coolant temperature
  • TCO_DELTA (TCO DUT) - (TCO_INP)
  • TEM_STATE operating status signal
  • CMF control signal for coolant pump
  • N_32 speed of the internal combustion engine
  • TQI torque of the internal combustion engine
  • TIA air temperature in the intake tract
  • TEG_DYN exhaust gas temperature

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Verfahren zum Regeln der Kühlmitteltemperatur einer Brennkraftmaschine (2), deren Kühlmittelkreis eine elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpe (3) und ein elektrisch steuerbares Bypassventil (4) enthält. Bei abrupten Änderungen des Sollwertes für die Kühlmitteltemperatur wird die Drehzahl der Kühlmittelpumpe (3) kurzfristig angehoben, um die Totzeit der Regelung zu verringern. Außerdem wird zum Regeln des Bypassventils (4) ein Smith-Regler verwendet, der die Totzeiten des Systems berücksichtigt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Regeln der Kuhlmitteltemperatur einer Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Kuhlmitteltemperatur in einem Brennkraftmaschinen- Kuhlmittelkreis mit einer elektrisch angetriebenen Kuhlmittelpu pe und einem elektrisch steuerbaren Bypassventil, das einen veränderlichen Teil des Kuhlmittelstroms durch einen einen Kuhler enthaltende Bypassleitung fuhrt.
Bei diesem Verfahren werden somit statt eines konventionellen Thermostatventils und einer von der Brennkraftmaschine mecha- nisch angetriebenen konventionellen Kuhlmittelpumpe ein e- lektrisch gesteuertes Bypassventil und eine elektrisch angetriebene Kuhlmittelpumpe verwendet. Hierbei werden die Drehzahl der Kuhlmittelpumpe und die Stellung des Bypassventils m Abhängigkeit von der Kuhlmitteltemperatur am Ausgang der Brennkraftmaschine und von der Differenz zwischen den Kuhl- mitteltemperaturen am Ausgang und Eingang der Brennkraftmaschine geregelt.
Bei diesem Verfahren kann die Drehzahl der Kuhlmittelpumpe minimiert werden, um den Energieverbrauch der Kuhlmittelpumpe gering zu halten. Aufgrund der hierdurch bedingten geringen Stromungsgeschwindigkeit des Kuhlmittels ergeben sich allerdings relativ große Totzeiten des Systems. Dies st besonders dann gravierend, wenn das Bypassventil in der Nahe des Aus- lasses der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Es treten dann sehr lange Verzogerungszeiten auf, bis nach einer Änderung der Stellung des Bypassventils das Kuhlmittel am Einlass der Brennkraftmaschine (z.B. zum Kuhlen der Brennkraftmaschine) zur Verfugung steht. Dies kann dazu fuhren, dass bei kurzen Lastsprungen, wie sie z.B. bei einem Uberhplvorgang eines zugehörigen Kraftfahrzeuges auftreten, das Kuhlmittel erst am Emlass der Brennkraftmaschine ankommt, wenn der Uberholvor- gang bereits beendet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regeln der Kuhlmitteltemperatur der oben beschriebenen Gattung so weiter zu bilden, das die Totzeiten des Systems berücksichtigt und nach Möglichkeit reduziert werden .
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass bei abrupten Änderungen des Sollwertes für die Kuhlmitteltemperatur die Drehzahl der Kuhlmittelpumpe kurzfristig angehoben wird. Zu diesem Zweck enthalt die Regelung für die Drehzahl der Kuhlmittelpumpe vorzugsweise eine Vorsteuerung in Form eines PD-Gliedes. Hierdurch wird die Stromungsgeschwindigkeit des
Kuhlmittels entsprechend erhöht, so dass es schneller am Ein- lass der Brennkraftmaschine zur Verfugung steht. Die kurzzeitige Anhebung der Pumpendrehzahl verursacht nur einen gering- fugigen zusätzlichen Energieverbrauch.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, der in Verbindung mit dem ersten Aspekt vorgesehen werden kann, wird zum Regeln der Stellung des Ventils ein Smith-Regler verwendet, der mittels eines Beobachters in Form eines Modells für den Kuhl- kreislauf und die Wärmeabgabe der Brennkraftmaschine die Totzeit des Systems laufend schätzt, um geschätzte Kuhlmittel- temperaturwerte eines gedachten Systems ohne Totzeit zu erzeugen, die zum Regeln der Ventilstellung verwendet werden.
Smith-Regler sind an sich bekannt, vgl. z.B. „Matlab" und
„Simulmk" , Beispieloπentierte Einfuhrung in die Simulation dynamischer Systeme, Addison-Wesley 1998, S. 353 - 358. Der Smith-Regler hat gegenüber konventionellen Reglern den Vorteil, dass er auch große Totzeiten berücksichtigen kann, um zu große stationäre Fehler der Regelung zu vermeiden. Die Totzeit des Systems wird zweckmaßigerweise in Abhängigkeit von dem Kuhlmittelstrom und der Wärmeabgabe der Brennkraftmaschine geschätzt, wobei die Wärmeabgabe in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Fullungsgrad der Brennkraftma- schine geschätzt werden kann.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Kuhlmittelkreislau- fes;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Regelanlage zum Regeln der Kuhlmitteltemperatur;
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines in der Regelanlage der Fig. 2 verwendeten Reglers;
Fign. 4, 5 Diagramme, in denen die Kuhlmitteltemperatur über der Zeit aufgetragen sind.
Fig. 1 zeigt in stark schematisierter Darstellung den Kuhl- mittelkreislauf 1 einer Brennkraftmaschine 2. Der Kuhlmittel- kreis 1 enthalt eine Kuhlmittelpumpe 3 und ein Bypassventil 4. Die Kuhlmittelpumpe 3 ist eine elektrisch angetriebene
Pumpe, beispielsweise eine Radialpumpe, deren Drehzahl regelbar ist. Das Bypassventil 4, das den von der Brennkraftmaschine 2 kommenden Kuhlmittelstrom j e nach seiner Stellung durch einen Kuhler 5 oder am Kuhler 5 vorbei zur Kuhlmittel- pumpe 3 leitet, ist ein Wegeventil, dessen Stellung elektrisch steuerbar ist, wobei je nach Stellung des Bypassventils 4 ein mehr oder weniger großer Anteil des Kuhlmittelstroms durch den Kuhler 5 geleitet wird.
In Fig. 1 sind ferner Temperaturfühler 6, 7 und 8 dargestellt, mit denen die Kuhlmitteltemperatur am Auslass und Emlass der Brennkraftmaschine 2 sowie am Auslass des Kuhlers 5 erfaßt werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass zum Erfassen der Kuhlmitteltemperatur am Emlass der Brennkraftmaschine 2 kein eigener Temperaturfühler erforderlich ist, da diese Temperatur auch mit Hilfe anderer Betriebsparameter berechnet oder geschätzt werden kann. Auch der Temperaturfühler 8 am Auslass des Kuhlers 5 ist nicht unbedingt erforderlich, wahrend Fühler zum Erfassen weiterer Betriebsparameter wie z.B. zum Erfassen der Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht dargestellt sind.
Um die Kuhlmitteltemperatur des Kuhlmittelkreislaufes 1 zu regeln, werden die Drehzahl der Kuhlmittelpumpe 3 und die Stellung des Bypassventils 4 mittels Stellsignalen CMF und COC geregelt. D e Stellsignale COC und CMF werden in Abhan- gigkeit von der Kuhlmitteltemperatur am Auslass der Brenn- kraftmaschme sowie der Differenz der Kuhlmitteltemperaturen am Auslass und Emlass der Brennkraftmaschine geregelt. Zum Erzeugen der Stellsignale CMF und COC dient die in Fig. 2 und 3 dargestellte Regelanlage, wobei hinsichtlich der in diesen Figuren verwendeten Abkürzungen auf die als Anlage beigefugte Liste verwiesen sei.
Die in Fig. 2 dargestellte Regelanlage hat eine Sollwertvorgabe 9, die anhand von Kennfeldern in Abhängigkeit von Em- gangssignalen N_32 (Drehzahl der Brennkraftmaschine), TQI
(Drehmoment der Brennkraftmaschine) und TCO_OUT_MES (Istwert der Kuhlmitteltemperatur am Brennkraftmaschinenauslass) , Sollwertsignale TCO_OUT_SET (Sollwert der Kuhlmitteltempera- tur am Auslass) und TCO_DELTA_SET (Sollwert der Differenz der Kuhlmitteltemperaturen am Auslass und Emlass) erzeugt. Diese Sollwertsignale werden zusammen mit Istwertsignalen TCO_OUT_MES und TCO_INP_MES einem Regler 10 zugeführt. Der Regler 10 erzeugt - in noch zu beschreibender Weise - m Abhängigkeit von diesen sowie weiteren Eingangssignalen Aus- gangssignale CMF_CTR und COC_CTR, die über Additionsglieder
11, 12 und Begrenzungsglieder (SATURATION) gefuhrt werden, um das Stellsignal CMF zum Verstellen der Kuhlmittelpumpe 3 bzw. das Stellsignal COC zum Verstellen des Bypassventils 4 zu erzeugen. In den Additionsgliedern 11 und 12 können bei abrupten Sollwertanderungen den Ausgangssignalen CMF_CTR und COC_CTR des Reglers 10 Signale überlagert werden, wie weiter unten genauer erläutert wird.
Der Regler 10, der in Fig. 3 genauer dargestellt ist, enthalt ein Regelglied 13 in Form eines PID-Gliedes, das in Abhängigkeit von den Ist- und Sollwertsignalen TCO_OUT_MES, TCO_INP_MES und TCO_DELTA_SET das Ausgangssignal CMF_CTR erzeugt, aus dem das Pumpen-Stellsignal CMF gebildet wird.
Der Regler 10 enthalt ferner ein Regelglied 14 in Form eines PI- oder PID-Gliedes, das in Abhängigkeit von entsprechenden Emgangssignalen das Ausgangssignal COC_CTR erzeugt, aus dem das Ventil-Stellsignal COC gebildet wird. Das Fehler- Eingangssignal des Regelgliedes 14 wird jedoch nicht mit den tatsächlich gemessenen Istwerten der Kuhlmitteltemperatur am Auslass (TCO_OUT) , sondern mit geschätzten Istwert-Signalen TCO_OUT_PRED und CO_OUT_PRED_WO gebildet, die in einem Glied 18 miteinander verknüpft werden. Tatsachlich bildet das Regelglied 14 Teil eines Smith-Reglers, wie im folgenden genauer erläutert wird.
Wie bereits eingangs erwähnt, sind Smith-Regler bekannt. Sie dienen dazu, lange Totzeiten des Systems bei der Regelung zu berücksichtigen. Im Fall des dargestellten Kuhlmittelkreislaufes 1 sind die Totzeiten einerseits durch die Dauer der Kuhlmittelstromung den Leitungen und andererseits durch die Dauer der Wärmeübertragung zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Kuhlmittel bedingt.
Zum Erzeugen der dem Glied 18 zugefuhrten Signale TCO_OUT_PRED und TCO_OUT_PRED_WO werden die Ausgangssignale CMF und COC des Reglers 10 um einen Abtastzyklus verzögert (Unit Delay) zu einem Beobachter 15 zurückgeführt, s. das Blockschaltbild der Fig. 2. Der Beobachter 15 schätzt laufend die Totzeit des Systems. Wie erwähnt, setzt sich die Totzeit aus einem ersten Anteil, der von der Strömung des Kuhlmittels durch die Leitungen herrührt, und einem zweiten Anteil, der von der Wärmeabgabe der Brennkraftmaschine herrührt, zusa - men. Der erste Anteil wird in Abhängigkeit von dem Pumpen- Stellsignal CMF geschätzt, das ein Maß für den Kuhlmittelstrom darstellt. Der zweite Anteil wird in Abhängigkeit von der Wärmeabgabe der Brennkraftmaschine geschätzt. Die Wärmeabgabe hangt von der Drehzahl und dem Fullungsgrad der Brennkraftmaschine ab. Der Beobachter 15 schätzt diese Großen in Abhängigkeit von den Eingangssignalen N_32 (Drehzahl) , TQI (Drehmoment), TIA (Temperatur der Luft im Ansaugtrakt) und TEG-DYN (Abgastemperatur) .
Der Beobachter 15 stellt gewissermassen ein Modell für den
Kuhlkreislauf und die Wärmeabgabe der Brennkraftmaschine dar, mit dem ein System ohne die geschätzte Totzeit simuliert werden kann. Mit dessen Hilfe werden die Ausgangssignale TCO_OUT_PRED und CO_OUT_PRED_WO erzeugt, bei denen es sich um geschätzte Istwert-Signale für die Kuhlmitteltemperatur am
Auslass für ein gedachtes System mit Totzeit und ohne Totzeit handelt. Diese beiden Signale werden von dem Glied 18 (Fig. 3) verknüpft, um das geschätzte Fehlersignal für das Regelglied 14 zu erzeugen.
Das Regelglied 14 und der Beobachter 15 bilden somit zusammen einen Smith-Regler, wobei das Regelglied 14 das Stellsignal COC für das Bypass-Ventil unter Berücksichtigung der Totzeit des Systems erzeugt.
Die Regelanlage der Fig. 2 enthalt ferner Mittel zum Verringern der Totzeit im Fall eines kurzen Lastsprunges, wie er beispielsweise bei einem Uberholvorgang stattfindet. Tritt ein entsprechender Lastsprung auf, so wird der Sollwert für die Kuhlmitteltemperatur am Auslass der Brennkraftmaschine
(TCO_OUT_SET) schlagartig verringert, beispielsweise von 110° auf 80°, um den Liefergrad der Brennkraftmaschine zu erhohen, d.h. um eine bessere Zyl derfullung und damit ein höheres Drehmoment zu erzielen.
Der Beobachter 15 erfasst eine derartige schnelle Sollwertan- derung der Kuhlmitteltemperatur und signalisiert dies mittels eines Ausgangssignales TCU_OUT_DOT einer Vorsteuerung 16. Der Vorsteuerung 16 wird außerdem von einem Block 17 ein Be- tπebszustandssignal TEM_STATE zugeführt, das Betriebszustan- de der Brennkraftmaschine wie z.B. die Aufwarmphase und der- gleichen signalisiert. Die Vorsteuerung 16, der noch weitere nicht dargestellte Eingangssignale zugeführt werden, ist als PD-Glied ausgebildet, das in Abhängigkeit von entsprechenden Eingangssignalen Vorsteuersignale CMF_PRECTR für das Stellsignal CMF der Pumpe und COC_PRECTR für das Stellsignal COC des Bypassventils erzeugt. Der D-Anteil des PD-Gliedes sorgt hierbei für eine entsprechende Voreilung, die aufgrund der Verknüpfung des Signals CMF_PRECTR über das Additionsglied 11 mit dem Regler-Ausgangssignal CMF_CTR für eine kurzfristige Erhöhung der Drehzahl der Kuhlmittelpumpe sorgt.
Wie Untersuchungen gezeigt haben, lasst sich auf diese Weise die Totzeit um einen Faktor in der Größenordnung von 7 verringern. Dies ist anhand der Fign. 4 und 5 veranschaulicht. Fig. 4 zeigt ein Diagramm für eine Regelung ohne die Vorsteu- erung 16, bei der eine Absenkung des Sollwertes für die Kuhl- mitteltemperatur von z.B. 110° auf 80° eine Totzeit von 9 Sek. ergibt, bis die gemessene Kuhlmitteltemperatur den Wert von 80° erreicht hat. Die Fig. 5 zeigt ein entsprechendes Diagramm für eine Regelung mit der Vorsteuerung 16. Durch die kurzfristige Erhöhung der Pumpendrehzahl wir die Totzeit auf 1,5 Sek. verringert.
Wie in Fig. 2 angedeutet, kann die Vorsteuerung 16 auch ein Vorsteuersignal COC_PRECTR erzeugen, das in dem Additions- glied 12 dem Reglersignal COC_CTR für das Bypassventil überlagert wird. In einer vereinfachten Ausfuhrung kann das Vorsteuersignal COC_PRECTR jedoch auch zu Null gemacht werden. Liste der in den Fig. 2 und 3 verwendeten Abkürzungen
TCO = Kuhlmitteltemperatur
OUT = Auslass der Brennkraftmaschine INP = Emlass der Brennkraftmaschine
MES = Gemessener Istwert
SET = Sollwert
TCO_DELTA = (TCO DUT) - (TCO_INP)
TEM_STATE = Betriebszustandssignal CMF = Stellsignal für Kuhlmittelpumpe
COC = Stellsignal für Bypassventil
CTR = Regler
PRECTR = Vorsteuerung
N_32 = Drehzahl der Brennkraftmaschine TQI = Drehmoment der Brennkraftmaschine
RAD = Kuhler
DOT = Ableitung
TIA = Lufttemperatur im Ansaugtrakt
TEG_DYN = Abgastemperatur

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Regeln der Kuhlmitteltemperatur in einem Brennkraftmaschinen-Kuhlmittelkreis (1) mit einer elektrisch angetriebenen Kuhlmittelpumpe (3) und einem elektrisch steuerbaren Bypassventil (4), das einen veränderlichen Teil des Kuhlmittelstroms durch eine einen Kuhler (5) enthaltende By- passleitung fuhrt,
bei welchem Verfahren die Drehzahl der Kuhlmittelpumpe (3) und die Stellung des Bypassventils (4) in Abhängigkeit von der Kuhlmitteltemperatur am Ausgang der Brennkraftmaschine (2) und von der Differenz zwischen den Kuhlmitteltemperaturen am Ausgang und Eingang der Brennkraftmaschine (2) geregelt werden,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
d a s s bei abrupten Änderungen des Sollwertes für die Kuhl- mitteltemperatur die Drehzahl der Kuhlmittelpumpe (3) kurzfristig angehoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Regelung für die Drehzahl der Kuhlmittelpumpe (3) eine Vorsteuerung (14) enthalt, die das kurzfristige Anheben der Drehzahl bewirkt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s als Vorsteuerung (14) ein PD-Glied verwendet wird.
4. Verfahren zum Regeln der Kuhlmitteltemperatur in einem Brennkraftmaschinen-Kuhlmittelkreis (1) mit einer elektrisch angetriebenen Kuhlmittelpumpe (3) und einem elektrisch steu- erbaren Bypassventil (4), das einen veränderlichen Teil des Kuhlmittelstroms durch eine einen Kuhler (5) enthaltende By- passleitung fuhrt, bei welchem Verfahren die Drehzahl der Kuhlmittelpumpe (3) und die Stellung des Bypassventils (4) in Abhängigkeit von der Kuhlmitteltemperatur am Ausgang der Brennkraftmaschine (2) und von der Differenz zwischen den Kuhlmitteltemperaturen am Ausgang und Eingang der Brennkraftmaschine (2) geregelt werden, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
d a s s zum Regeln der Stellung des Bypassventils (3) ein Smith-Regler (14,15,18) verwendet wird, der mittels eines Beobachters (15) in Form eines Modells für den Kuhlkreislauf (1) und die Wärmeabgabe der Brennkraftmaschine (2) die Tot- zeit des Systems laufend schätzt, um geschätzte Kuhlmittel- temperaturwerte eines gedachten Systems ohne Totzeit zu erzeugen, die zum Regeln der Ventilstellung verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Totzeit in Abhängigkeit von dem Kuhlmittelstrom und der Wärmeabgabe der Brennkraftmaschine (2) geschätzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Wärmeabgabe der Brennkraftmaschine (3) in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Fullungsgrad der Brennkraftmaschine (3) geschätzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Smith-Regler (14,15,18) ein Regelglied (14) in Form eines PI- oder PID- Gliedes enthalt, das in Abhängigkeit von den geschätzten Kuhlmitteltemperaturwerten ein Stellsignal für das Bypassventil (4) erzeugt.
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