ES2352097T3

ES2352097T3 - Método y dispositivo para el control del funcionamiento de un regulador de velocidad angular.

Info

Publication number: ES2352097T3
Application number: ES08774056T
Authority: ES
Inventors: Sergiy Myronov; Guenter Kettenacker; Klaus Schwarze
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2011-02-15
Anticipated expiration: 2028-06-09
Also published as: CN101688485B; ATE486204T1; WO2009007186A1; RU2461726C2; DE102007032214A1; CN101688485A; DE502008001667D1; EP2165062B1; RU2010104399A; EP2165062A1

Abstract

Método para el control del funcionamiento de un regulador de velocidad angular de un motor de combustión interna (2), con los siguientes pasos: -Detección de una velocidad angular excesiva, cuando una velocidad angular real (&969;real) del motor de combustión interna exceda una velocidad angular nominal (&969;nominal) en más de un valor umbral (SW) predeterminado, caracterizado porque - cuando se detecta un exceso de velocidad angular, se limita una magnitud de ajuste (S) del sistema de regulación de velocidad angular, a una magnitud de ajuste máxima (Mmáx) con un decremento en el tiempo.

Description

5 Área técnica

La presente invención hace referencia a un método y a un dispositivo para el control del funcionamiento de un regulador de velocidad angular, particularmente en el funcionamiento del control de par de una regulación de motor diesel. Estado del arte

10 En la regulación de motor diesel, se puede activar un control de par como una función de control de errores si la velocidad angular real se encuentra por encima de la velocidad angular nominal en más de un valor umbral predeterminado. En el caso de una activación del control de par, resulta necesario que el regulador de velocidad angular lleve su magnitud de ajuste correspondiente a cero de una forma tan rápida

15 que permita que después de un intervalo de tiempo predeterminado, de un segundo aproximadamente, la inyección se desconecte de, inclusive, todas las otras funciones de retardo, es decir, que la duración del control de los inyectores se haya llevado a cero. Los reguladores de velocidad angular, provistos en la regulación de motor,

20 trabajan de acuerdo al campo de aplicación, es decir, en función de la clase de vehículo diseñado por el fabricante del vehículo a motor o bien, dependiendo del vehículo a motor, con diferentes grupos de parámetros que llevan a diferentes tiempos de respuesta del regulador de velocidad angular. Sin embargo, en la intervención del control de par, para cada grupo de parámetros se debe admitir que la

25 inyección se desconecte dentro del intervalo de tiempo predeterminado, para evitar una reacción suplementaria de control de par injustificada. Se debe realizar nuevamente una comprobación de cada grupo de parámetros para cada tipo de vehículo a motor o bien, campo de aplicación del motor de combustión interna. La comprobación se efectúa con la ayuda de simulaciones adecuadas, donde se

30 comprueba particularmente que la magnitud de ajuste conduzca a una detención de la inyección, dentro del intervalo de tiempo predeterminado, es decir, un segundo. Esto resulta costoso.

Por lo tanto, es objeto de la presente invención, poner a disposición un método y un dispositivo en los que se pueda asegurar que, ante una diferencia de velocidad angular demasiado elevada, la magnitud de ajuste del regulador de velocidad angular se reduzca a cero dentro del tiempo a cumplir, sin la necesidad de

5 comprobar individualmente los parámetros de regulación que se han determinado para la aplicación final. Dicho objeto se resuelve mediante el método de acuerdo con la reivindicación 1, así como mediante el dispositivo conforme a la reivindicación relacionada. Otros acondicionamientos ventajosos de la presente invención se indican en 10 las reivindicaciones relacionadas.

De acuerdo con un primer aspecto, se provee un método para el control del funcionamiento de un regulador de velocidad angular de un motor de combustión interna. El método comprende una detección de una velocidad excesiva, cuando una velocidad angular real del motor de combustión interna exceda una velocidad angular

15 nominal en más de un valor umbral predeterminado, y cuando se detecta un exceso de velocidad angular, una limitación de una magnitud de ajuste del sistema de regulación de velocidad angular, a una magnitud de ajuste máxima decreciente en el tiempo. Además, la magnitud de ajuste máxima puede depender de un intervalo de

20 tiempo predeterminado, a partir del cual la magnitud de ajuste se debe fijar en 0. Conforme a una forma de ejecución, el gradiente con el que la magnitud de ajuste máxima decrece en el tiempo, es constante. Además, se puede determinar el gradiente de una magnitud de ajuste máxima, que indica una magnitud de ajuste máxima admisible en el funcionamiento normal, dividido por el intervalo de tiempo

25 predeterminado. Alternativamente, el gradiente de la magnitud de ajuste máxima instantánea se determina dividido por el intervalo de tiempo predeterminado. Alternativamente, la magnitud de ajuste máxima puede decrecer en el tiempo, de acuerdo con un perfil de gradiente. Además, cuando la velocidad angular real del motor de combustión interna

30 exceda la velocidad angular nominal en menos del valor umbral predeterminado, se puede limitar la magnitud de ajuste del sistema de regulación de velocidad angular a una magnitud de ajuste máxima incremental en el tiempo, donde la magnitud de

ajuste máxima se incrementa hasta una magnitud de ajuste máxima que indica una magnitud de ajuste máxima admisible en el funcionamiento normal. Conforme a una forma de ejecución, en el caso de exceso de la velocidad angular nominal se puede regular la magnitud de ajuste máxima directamente en la

5 magnitud de ajuste máxima, mediante la velocidad angular real, donde la magnitud de ajuste máxima indica una magnitud de ajuste máxima admisible en el funcionamiento normal.

Conforme a un aspecto de la presente invención, se provee una regulación de motor para el accionamiento de un motor de combustión interna, provista de una 10 unidad de regulación para la provisión de una magnitud de ajuste dependiendo de la velocidad angular nominal y la velocidad angular real; y de una unidad limitadora para la detección de una velocidad excesiva, cuando una velocidad angular real del motor de combustión interna exceda una velocidad angular nominal en más de un valor umbral predeterminado, y para una limitación de una magnitud de ajuste del

15 sistema de regulación de velocidad angular, a una magnitud de ajuste máxima decreciente en el tiempo, cuando se detecta un exceso de velocidad angular.

Además, la unidad de regulación puede comprender un componente del regulador P y un componente del regulador I, donde la unidad limitadora limita una magnitud de ajuste en común provista por el componente del regulador P y el

20 componente del regulador I. Alternativamente, la unidad de regulación puede comprender un componente del regulador P y un componente del regulador I, donde la unidad limitadora se encuentra acoplada al componente del regulador I de manera que la unidad limitadora actualiza, en cada ciclo de regulación, un valor de inicio de integración de un integrador del componente del regulador I en la limitación con un

25 valor integrador límite. Las formas de ejecución preferidas de la presente invención, se explican a

continuación en detalle de acuerdo con los dibujos incluidos. Muestran: Fig. 1 un esquema de bloques de un regulador de velocidad angular para una regulación de motor, de acuerdo con una primera forma de ejecución de la

30 presente invención.

-4Fig. 2 un esquema de bloques de un regulador de velocidad angular para una regulación de motor, de acuerdo con otra forma de ejecución de la presente invención; y Fig. 3 diagrama de tiempo para la representación de la progresión en el 5 tiempo del par motor máximo, dependiendo de la velocidad angular real del motor. En la fig. 1 se representa esquemáticamente un sistema de motor 1 representado con un motor de combustión interna 2 y un sistema de regulación de velocidad angular. El sistema de regulación de velocidad angular se ejecuta, por 10 ejemplo, como un regulador PI y produce una magnitud de ajuste S, dependiendo de una velocidad angular diferencial Δω, por ejemplo, en forma de un par motor de ajuste o bien, una cantidad de combustible para la inyección. El sistema de regulación de velocidad angular comprende un elemento diferencial 5 para el cálculo de una diferencia de velocidad angular entre una velocidad angular nominal ωnominal 15 provista externamente (por ejemplo, conforme a un instante deseado por el conductor en un vehículo a motor), y una velocidad angular real ωreal detectada en el motor de combustión interna 2. La velocidad angular diferencial Δω se lleva a un elemento de control proporcional 6 (componente del regulador P) y a un elemento de integración 7 (componente de regulador I) del regulador. El elemento de control proporcional 6, 20 así como el elemento de integración 7, proveen respectivamente magnitudes parciales de ajuste S1 o S2 que se adicionan en un elemento sumatorio 8, para producir la magnitud de ajuste S. Además, se provee un elemento limitador 10 al que se suministra la información de la diferencia de velocidad angular Δω, y que se activa, tan pronto 25 como la diferencia de velocidad angular Δω sea más elevada que un valor umbral SW, que está predeterminado. En el caso que no se exceda el valor umbral SW, se pone a disposición del motor de combustión interna 2 la magnitud de ajuste S sin modificaciones. Sin embargo, en el caso de que la velocidad angular diferencial Δω se encuentre por encima del valor umbral SW, la magnitud de ajuste S del sistema de 30 regulación de la velocidad angular se limita a un par motor máximo Mmáx. El modo de funcionamiento del elemento limitador 10, se describe en relación con la figura 3. Para garantizar que la magnitud de ajuste S, con la que el motor de

combustión interna 2 se controla, en un caso de activación de esta clase, es decir, cuando la velocidad angular diferencial Δω se encuentre por encima del valor umbral, dentro de un intervalo de tiempo predeterminado que es indicado mediante TA, se lleva a 0, y el par motor máximo se reduce linealmente en el tiempo o de

5 acuerdo con un perfil de gradiente predeterminado (ver instante T1). Una magnitud de ajuste S, que corresponda a un par motor por encima del par motor máximo Mmáx, se limita a Mmáx. La reducción del par motor máximo Mmáx en el tiempo continúa hasta que Mmáx indique que ya es 0 Nm, o que la velocidad angular diferencial Δω pase a un nivel inferior del valor umbral (ver instante T2).

10 Si Δω pasa a un nivel inferior del valor umbral (ver instante T2) antes de que se alcance la magnitud de ajuste 0, el par motor máximo Mmáx, partiendo del par motor máximo alcanzado instantáneamente, se vuelve a elevar continuamente en el tiempo t en dirección a un valor máximo predeterminado, que, sin embargo, no se excederá. Si durante la elevación del par motor máximo Mmáx la Δω excede

15 nuevamente el valor umbral (ver instante T3), se reduce nuevamente el par motor máximo Mmáx, de forma lineal o de acuerdo a un perfil de gradiente, partiendo del par motor máximo ahora alcanzado, hasta alcanzar 0 Nm o hasta que Δω pase nuevamente a un nivel inferior del valor umbral. Si Δω se encuentra por encima del valor umbral SW y el par motor máximo Mmáx ya vale 0Nm (ver espacio de tiempo

20 entre T3 y T4), Mmáx se mantiene en 0 Nm y, de esta manera, la magnitud de ajuste S se limita en 0 Nm. Es decir, la magnitud de ajuste suministrada al motor de combustión interna 2 corresponde a cero, es decir, que no se inyecta combustible en el motor de combustión interna 2. En cuanto la velocidad angular diferencial Δω pase nuevamente a un paso inferior del valor umbral SW (ver instante T4), se vuelve a

25 elevar el par motor máximo admisible Mmáx, conforme a un gradiente. En una progresión lineal del par motor máximo, el gradiente con el que se reduce el par motor máximo Mmáx, en el instante en que el valor umbral SW es excedido por la velocidad angular diferencial Δω, se determina mediante el intervalo de tiempo en el que se debe llevar la magnitud de ajuste a cero, si la velocidad

30 angular diferencial Δω excede el valor umbral SW. Dicho intervalo de tiempo TA puede ascender, por ejemplo, a un segundo. El gradiente del decremento del par motor máximo Mmáx resulta de, por ejemplo, un par motor máximo predeterminado

(corresponde a un par motor máximo admisible en funcionamiento normal, representado como una línea horizontal fina que progresa por el diagrama en la parte superior de la fig. 3) dividido por un intervalo de tiempo predeterminado, de manera que, en un par motor máximo predominante, el valor límite se encuentre, como más 5 tarde, después del intervalo de tiempo predeterminado TA en 0 Nm. Alternativamente, en lugar de un par motor máximo también se puede recurrir al par motor máximo Mmáx para el cálculo del gradiente. El valor del gradiente en el caso de una elevación del par motor máximo Mmáx, en cuanto el valor umbral es pasado nuevamente a un nivel inferior por la velocidad angular diferencial, se selecciona

10 preferentemente con el mismo valor que el gradiente de la pendiente decreciente de la progresión del par motor máximo Mmáx, en el caso anteriormente mencionado. En cuanto la velocidad angular real ωreal sea menor que la velocidad angular nominal ωnominal, el par motor máximo Mmáx se fija en el par motor máximo. Además, no surge un salto de par motor porque la fracción de magnitud de ajuste S1 y S2 se

15 encuentran claramente por debajo del valor máximo. Para poder tener disponible una información sobre una respuesta requerida de la unidad limitadora 10, por ejemplo, para una evaluación, el valor de limitación se almacena, en la intervención de la limitación, en una memoria de datos estática, generalmente en una EEPROM existente. De esta manera, en una prueba se puede

20 establecer si debió intervenir la limitación o si los parámetros de regulación permiten una regulación de la velocidad angular lo suficientemente rápida para cumplir con la exigencia en el tiempo de reducción de la magnitud de ajuste.

La fig. 2 muestra otra forma de ejecución de un sistema de motor conforme a la presente invención. Los mismos elementos o bien, los elementos con la misma 25 función se indican con los mismos símbolos de referencia. La forma de ejecución de la fig. 2 se diferencia de la forma de ejecución de la fig. 1 en que la unidad limitadora no se provee en la senda de ajuste entre el elemento sumatorio 8 y el motor de combustión interna 2, sino que se provee en el elemento de integración 7. La unidad de limitación 11 de la forma de ejecución de la fig. 2 conserva, asimismo, como la 30 unidad de limitación 10 de la forma de ejecución de la fig. 1, la velocidad angular diferencial Δω el valor umbral SW, así como el intervalo de tiempo predeterminado TA y reconoce, de acuerdo con un exceso del valor umbral SW mediante la velocidad

angular diferencial Δω, que el par motor máximo Mmáx se debe limitar. El valor del par motor máximo Mmáx, que determina el valor de limitación, se detecta como se ha descrito anteriormente en el ejemplo de la forma de ejecución de la fig. 1.

Desde el par motor máximo Mmáx, la magnitud de ajuste S1, que es provista

5 por el elemento de control proporcional 6, se substrae en la unidad de limitación 11, y se determina, de esta manera, un valor de integración límite mediante el cual se actualiza antes de cada ciclo de integración del valor de inicio de integración (valor de integración del cual se parte en la integración en un ciclo) del elemento de integración 7. Es decir, que si de esta manera, el valor integrador instantáneo (valor

10 integrador después de la integración) es mayor que el valor de integración límite provisto por la unidad limitadora 11, el valor de inicio de integración se actualiza en el valor de integración límite que es provisto por la unidad limitadora 11. Si el valor de integración 7 en el elemento de integración 7 es menor que el valor de integración límite provisto por la unidad limitadora 11, no se ejecuta ninguna actualización.

15 El método conforme a la presente invención presenta la ventaja de que se puede asegurar que la magnitud de ajuste del sistema de regulación de la velocidad angular alcance cero, en todos los casos, después del intervalo de tiempo predeterminado. Para ello, se predetermina sólo un intervalo de tiempo TA dentro del cual el par motor máximo de inicio de regulación (magnitud de ajuste) en el caso de

20 una velocidad angular demasiado elevada del par motor máximo lineal, se lleva al valor neutral (magnitud de ajuste 0). Asimismo, de esta manera se asegura, en el caso de que se apliquen parámetros de regulación de una manera extremadamente lenta o incorrectamente, que el control de par interno, que chequea el par en una inyección injustificada después de un intervalo de tiempo determinado, como por ejemplo, un

25 segundo, responda sin errores. De esta manera, no puede iniciarse un error de esta clase por parte de un usuario, de forma que la aplicación de la regulación se pueda ceder completamente al usuario y que no se deba probar adicionalmente en relación con el control de par.

Se puede proveer naturalmente como regulador de velocidad angular también 30 un regulador PID, donde, sin embargo, la fracción diferencial de la magnitud de ajuste no se debe admitir mediante el componente de limitación y, por lo tanto, se

debe adicionar la magnitud de ajuste eventualmente ya limitada de la porción P e I de la magnitud de ajuste.

10

15

20 5

10

15

20

25

30
-9

Claims

1. Método para el control del funcionamiento de un regulador de velocidad

angular de un motor de combustión interna (2), con los siguientes pasos: -Detección de una velocidad angular excesiva, cuando una velocidad angular real (ωreal) del motor de combustión interna exceda una velocidad angular nominal (ωnominal) en más de un valor umbral (SW) predeterminado,

caracterizado porque

- cuando se detecta un exceso de velocidad angular, se limita una magnitud de ajuste (S) del sistema de regulación de velocidad angular, a una magnitud de ajuste máxima (Mmáx) con un decremento en el tiempo.

2.: Método de acuerdo con la reivindicación 1, donde la magnitud de ajuste máxima (Mmáx) depende del intervalo de tiempo predeterminado, a partir del que la magnitud de ajuste (S) se deba fijar en 0.

3.: Método de acuerdo con la reivindicación 2, donde el gradiente con el que la magnitud de ajuste máxima (Mmáx) decrece en el tiempo, es constante.

4.: Método de acuerdo con la reivindicación 3, donde el gradiente de una magnitud de ajuste máxima, que indica una magnitud de ajuste máxima admisible en el funcionamiento normal, se determina dividido por el intervalo de tiempo predeterminado.

5.: Método de acuerdo con la reivindicación 3, donde el gradiente de la magnitud de ajuste máxima (Mmáx) instantánea se determina dividido por el intervalo de tiempo predeterminado.

6.: Método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, donde la magnitud de ajuste máxima (Mmáx) decrece en el tiempo de acuerdo con un perfil de gradiente.

7.: Método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, cuando la velocidad angular real (ωreal) del motor de combustión interna exceda la velocidad angular nominal (ωnominal) en menos del valor umbral (SW) predeterminado, se limita la magnitud de ajuste del sistema de regulación de velocidad angular a una magnitud de ajuste máxima (Mmáx) incremental en el tiempo, donde la magnitud de ajuste máxima (Mmáx) se incrementa hasta una magnitud de ajuste máxima que indica una magnitud de ajuste máxima admisible en el funcionamiento normal.

8.: Método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, donde en el caso de exceso de la velocidad angular nominal (ωnominal) se regula la magnitud de ajuste máxima (Mmáx) directamente en la magnitud de ajuste máxima, mediante la velocidad angular real (ωreal), donde la magnitud de ajuste máxima indica una magnitud de ajuste

5 máxima admisible en el funcionamiento normal.

9. Unidad de regulación de motor para el accionamiento de un motor de

combustión interna (2) que comprende: -una unidad de regulación (5, 6, 7) para la disponibilidad de una magnitud de ajuste (S) regulable dependiente de una velocidad angular nominal (ωnominal) y

10 de una velocidad angular real (ωreal) y -una unidad limitadora (10, 11) para la detección de una velocidad angular excesiva, cuando la velocidad angular real (ωreal) del motor de combustión interna (2) exceda la velocidad angular nominal (ωnominal) en más de un valor umbral (SW) predeterminado; y para la limitación de una magnitud de ajuste

15 (S) del sistema de regulación de velocidad angular en una magnitud de ajuste máxima decreciente en el tiempo, cuando se detecta un exceso de velocidad angular.

10. Unidad de regulación de motor de acuerdo con la reivindicación 9, donde la unidad de regulación comprende un componente del regulador P y un componente

20 del regulador I, donde la unidad limitadora (10) limita una magnitud de ajuste en común provista por el componente del regulador P (6) y el componente del regulador I (7).

11. Unidad de regulación de motor de acuerdo con la reivindicación 9, donde la unidad de regulación comprende un componente del regulador P (6) y un

25 componente del regulador I (7), donde la unidad limitadora (11) se encuentra acoplada al componente del regulador I (7) de manera que la unidad limitadora (11) actualiza, en cada ciclo de regulación, un valor de inicio de integración de un integrador del componente del regulador I (7) en la limitación con un valor integrador límite.

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“Siguen 2 páginas de dibujos”