SE511789C2 - System för reglering av uppladdningen av en förbränningsmotor - Google Patents

Description

511 789 2 ningen visade utföringsexemplet.

Det visas i fig 1 en schematisk framställning av det upp- finningsenliga systemet och i fig 2 ett flödesdiagram för demonstration av det vid uppfinningen insatta förfarandet.

Beskrivning av utförinqsexemplet Fig 1 visar en förbränningsmotor 100 med ett insugningsomràde 102 och en avgaskanal 104. I insugningsområdet 102 är, sett i den insugna luftens strömningsriktning, en luftmängds- eller lufmassamätare 105, en kompressor 106, en strypventil 108 med en sensor 109 för detektering av strypventilens 108 öppnings- vinkel, en trycksensor 110 för detektering av laddnings- trycket, en temperatursensor 112 för deteketering av ladd- ningsluftstemperaturen och åtminstone ett insprutningsmun- stycke 113 anordnade. Kompressorn 106 drivs via ett förbin- delseorgan 114 av en i avgaskanalen 104 anordnad turbin 116.

En shuntledning 118 leder förbi turbinen 116. I shuntled- ningen 118 är en shuntventil 120 anordnad. Vid förbrännings- motorn 100 är en temperatursensor 122 för detektering av kylmedlets temperatur och en varvtalssensor 124 för detekte- ring av förbränningsmotorns 100 varvtal anordnade.

Med systemet enligt uppfinningen regleras uppladdningen av förbränningsmotorn. För den skull kan exempelvis den med laddningstrycksensorn 110 detekterade laddningstrycks- ärvärdet Pär regleras till ett från en karaktäristiktabell 126 utgivet laddningstryckbörvärde Pbör. I beroende av av- vikelsen mellan Pär och Pbör styrs shuntventilen 120 och därigenom påvkerkas turbinens 116 varvtal. Denna påverkan verkar via förbindelseorganet 114 på kompressorn 106, som i sin tur påverkar laddningstrycket nedströms kompressorn 106, d v s det av trycksensorn 110 detekterade laddningstrycks- ärvärdet Pär. Nedan beskrivs med vad och hur regleringen av laddningstrycket genomförs.

Karaktäristiktabellen 126 har två ingångar, varvid den första ingången är förbunden med varvtalssensorn 124 och den andra lO 511 789 3 ingången med sensorn 109 för detektering av strypventilens 108 öpppningsvinkel. I beroende av de på de båda ingångarna liggande signalerna avger karaktäristiktabellen 126 ladd- ningstrycksbörvärdet Pbör till en första ingång hos en sam- mankopplingspunkt 128. Sammankopplingspunktens 128 andra ingång är förbunden med trycksensorn 110 för detektering av laddningstrycksärvärdet Pär. Sammankopplingspunkten 128 fastställer genom differensbildning av laddningstrycksbörvär- det Pbör och laddningstrycksärvärdet Pär en regleravvikelse e och beredställer en motsvarande signal vid utgången. Samman- kopplingspunktens 128 utgång är förbunden med ingången hos en regulator 130. Regulatorn 130 fastställer regleravvikelsen e en ställstorhet u och avger denna till ingången hos ett be- gränsarsteg 132. Begränsarsteget 132 begränsar ställstorheten u till ett minimalvärde respektive ett maximalvärde och ger den begränsade regleravvikelsen u vidare till ett styrsteg 134. Styrsteget 134 alstrar ur ställstorheten u en signal för styrning av shuntventilen 120 och ger denna signal vidare till shuntventilen 120. Styrsignalen kan exempelvis vara en pulsbreddsmodulerad signal.

Hittills har själva 1addningstrycksreglerkretsen beskrivits.

Nedan beskrivs komponenterna som tjänar till att optimera regulatorn 130. Optimeringen av regulatorn 130 sker medelst ett identifikationsblock 136 och ett syntesblock 138. Identi- fikationsblocket 136 har två ingångar. Den första ingången är förbunden med begränsningsstegets 132 utgång och den andra ingången med trycksensorn 110 för detektering av laddnings- trycksärvärdet Pär, d v s på första ingången ligger den begränsade ställstorheten u och på den andra ingången ladd- ningstrycksärvärdet Pär. Identifikationsblockets 136 utgång är förbunden med syntesblockets 138 ingång. Syntesblockets 138 utgång är i sin tur förbunden med regulatorns 130 styr- ingång. Identifikationsblocket 136 fastställer modellparamet- rar ur ingångsstorheterna u och Pär med hjälp av en paramet- risk modell för reglersträckan (förbränningsmotor 100 inkl komponenter för påverkan av uppladdningen), exempelvis ett lågpassfilter av n-te ordningen med dödtid, och ett lämpligt förfarande, exempelvis en rekursiv minsta kvadratanpassnings- 511 789 4 metod, i online-drift(direktdrift)och leder dessa modell- parametrar vidare till syntesblocket 138. Syntesblocket fastställer ur modellparametrarna motsvarande reglerparamet- rar och vidareleder dessa till regulatorn 130. Detaljer i funktionsförloppen i identifikationsblocket 136 och i syntes- blocket 138 är visade i fig 2.

Fig 2 visar ett flödesdiagram för förklaring av funktionssät- tet hos uppfinningen. I ett första steg 200 inläses ställ- storheten u och laddningstrycksärvärdet Pär, d v s ingàngsstorheten och utgángsstorheten hos regler- sträckan, i identifikationsblocket 136. Till steget 200 ansluter sig ett steg 202. I steget 202 fastställs ur regler- sträckans ingángsstorhet och utgàngsstorhet modellparametrar- na för den i identifikationsblocket 136 använda modellen för reglersträckan, d v s det fastställs vilka modellparametrar som måste insättas i den i förväg givna modellen så att modellen ur signalen u alstrar signalen Pär. Som modell är ett lágpassfilter av n-te ordningen med dödtid lämplig, i synnerhet ett lágpassfilter av andra ordningen med dödtid.

Vid användning av ett lágpassfilter av andra ordningen med dödtid skall fyra modellparametrar optimeras. Dessa fyra mo- dellparametrar fastställs ur signalerna Pär och u. Bestäm- ningen av modellparametrarna kan exempelvis genomföras med hjälp av en rekursiv minsta kvadratpassningsmetod. Därmed fastställs respektive aktualiseras efterhand alla modellpara- metrar .

I steget 204, som följer på steget 202, ges de aktualiserade modellparametrarna vidare till syntesblocket 138. Till steg 204 ansluter sig ett steg 206. I steget 206 fastställer syntesblocket 138 reglerparametrarna ur modellparametrarna.

För den skull kan ett i sig känt förfarande insättas, exem- pelvis beloppsanpassning, vilket icke närmare förklaras här.

Till steg 206 ansluter sig ett steg 208, i vilket de i steg 206 fastställda reglerparametrarna ges vidare till regulatorn 130. På steg 208 följer ett steg 210.

I steg 210 kontrolleras eller avfràgas om en övergång fràn l0 511” 789 ett stationärt till ett instationärt driftstillstànd före- ligger och om varvtalsändringen under denna övergång är mindre än ett tröskelvärde. När avvikelsen mellan Pär och Pbör är större än ett i förväg givbart värde, antas det att en övergång från ett stationärt till ett instationärt drifts- tillstånd föreligger. Om villkoret icke är uppfyllt avslutas flödesdiagrammets genomlöpning. Om villkoret däremot är uppfyllt, så ansluter sig till steg 210 ett steg 212. Steget 212 tjänar till att aktualisera startkaraktäristiktabellen för reglerparametrarna.

Varje gång laddningstrycksregleringen aktiveras fastställs startvärdena för reglerparametrarna ur startkaraktäristik- tabellen, eftersom det icke ännu står några aktuella regler- parametrar till förfogande. Startkaraktäristiktabellen är uppspänd över varvtalet och en driftparameter, som karaktäri- serar utgångstillståndet hos förbränningsmotorn 100 samt uppladdningsanordning vid tidpunkten för aktiveringen av laddningstryckregleringen. I den tyska patentansökan 4219791 beskrivs det i detalj hur den där som g betecknade drifts- parametern för utgángstillstàndet fastställs, i synnerhet fig 2 och den därtill hörande beskrivningstexten. Startkarak- täristiktabellen kan också vara uppspänd över lasten och varvtalet. För att kunna aktualisera startkaraktäristiktabel- len, måste först varvtalet och driftparametern för utgångs- tillståndet respektive lasten fastställas. Sedan aktualiseras i startkaraktäristiktabellerna det till det så fastställda värdeparet hörande karaktäristiktabellvärdet genom de motsva- rande reglerparametrarna. Med steg 212 är flödesdiagrammets genomlöpning avslutat.

I en variant regleras istället för laddningstrycket den med luftmängds- eller luftmassamätaren 105 detekterade luftmäng- den eller luftmassan.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 511 789 'G Patentkrav

1. System för reglering av uppladdningen av en förbrännings- motor (100) med en regulator (130), som i beroende av av- vikelsen mellan en önskad uppladdning (Pbör) och den faktiska uppladdningen (Pär) alstrar en ställstorhet (u), med vilken ett ställorgan (120) styrs, vilket ställorgan (120) påverkar uppladdningen av förbränningsmotorn (100), kännetecknat av att - en modell skapas för förbränningsmotorn (100) inklusive uppladdningsanordning, - modellparametrarna fastställs ur ställstorheten (u) och den faktiska uppladdningen (Pär), - reglerparametrar fastställs ur modellparametrarna, och - reglerparametrarna bestämmer regulatorns (130) reglerför- hållande.

2. System enligt krav 1, kännetecknat av att reglerparamet- rarna utläses ur startkaraktäristiktabeller vid aktiveringen av regleringen.

3. System enligt krav 2, kännetecknat av att startkaraktäris- tiktabellerna är uppspända över förbränningsmotorns (100) varvtal och en driftparameter, som karaktäriserar utgångs- tillståndet hos förbränningsmotorn (100) inklusive uppladd- ningsanordning vid tidpunkten för regleringens aktivering och/eller förbränningsmotorns (100) last.

4. System enligt något av kraven 2 eller 3, kännetecknat av att efter en övergång från ett stationärt till ett instatio- närt driftstillstånd, vid vilken förbränningsmotorns (100) varvtal ändrade sig med mindre än ett i förväg givbart värde, aktualiseras startkaraktäristiktabellerna med de ur modellparametrarna fastställda reglerparametrarna.

5. System enligt något av de föregående kraven, kännetecknat av att som modell skapas ett lågpassfilter av n-te ordningen med dödtid. 10 15 511 789

6. System enligt krav 5, kännetecknat av att som modell skapas ett lågpassfilter av andra ordningen med dödtid.

7. System enligt något av de föregående kraven, kännetecknat av att modellparametrarna fastställs medelst en rekursiv minsta kvadratanpassningsmetod.

8. System enligt något av de föregående kraven, kännetecknat av att reglerparametrarna fastställs med beloppsanpassnings- metoden.

9. System enligt något av de föregående kraven, kännetecknat av att som regulator insättes företrädesvis en PID-regulator.

10. System enligt något av de föregående kraven, kännetecknat av att som reglerstorhet vid regleringen av uppladdningen an- vändes laddningstrycket eller luftmängden eller luftmassan.