DE4008670A1

DE4008670A1 - Regelsystem fuer die kraftstoffeinspritzung einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4008670A1
Application number: DE4008670A
Authority: DE
Inventors: Wolf Ing Grad Wessel; Norbert Dipl Ing Mueller; Reinhard Dipl Ing Fenchel; Manfred Dipl Ing Birk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-03-17
Filing date: 1990-03-17
Publication date: 1991-09-19
Also published as: JPH04224253A; FR2659691A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für die Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine, insbesondere für den Spritzbeginn eines Dieselmo tors, mit einem Regelkreis, dem an einer Summati onsstelle ein Sollwert und ein Istwert zugeführt wird, wobei an dem Ausgang der Summationsstelle ein erster Regler angeschlossen ist, dem ein zweiter Regler als Vorsteuerregler zur Verbesserung der Dy namik parallel geschaltet ist, und mit einer ein Verzögerungsverhalten aufweisenden Strecke.

Der Regelung des Spritzbeginns bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen kommt etwa die gleiche Bedeu tung zu, wie die Regelung des Zündzeitpunkts bei OTTO-Motoren. Der Spritzbeginn hat maßgeblichen Einfluß auf Leistung, Laufverhalten und Abgaszusam mensetzung.

Es ist bekannt, für die Bestimmung des Spritzbe ginns einen Regelkreis einzusetzen. Diesem wird der Sollwert des Spritzbeginns zugeführt und er erhält von der Kraftstoffeinspritzpumpe, die die Strecke des Regelkreises bildet, ein Signal, das dem Spritzbeginn-Istwert entspricht. Insofern ist es möglich, eine Regeldifferenz zu bilden, so daß der Istwert auf den Sollwert geregelt werden kann. Vor zugsweise weist der Regelkreis einen PI-Regler auf, dessen Reglerparameter auf den Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine abgestimmt sind. Die Rückmeldung des Istwerts zur Bildung der Regeldifferenz weist aufgrund des Streckenverhaltens eine Zeitverzöge rung auf, wodurch sich unter Berücksichtigung der Stabilität insgesamt eine ungünstige Dynamik des Regelkreises einstellt. Eine Verbesserung der Dyna mik ergibt sich durch eine Vorsteuerung. Hierzu wird ein zweiter Regler eingesetzt, der parallel zum bereits genannten, ersten Regler geschaltet wird. Parallelschaltung bedeutet in diesem Zusam menhang, daß dem Eingang des zweiten Reglers der Sollwert zugeführt wird und daß sein Ausgang zu ei nem Summationspunkt führt, an den auch der Ausgang des ersten Reglers angeschlossen ist. Um im Großsi gnal-Betrieb keine unzulässigen Überschwinger zu bekommen, wird eine Umschaltung der Reglerparameter vorgenommen. Gegenüber einem Kleinsignal ist es zum Beispiel möglich, den Proportionalanteil auf Null zu reduzieren und den Integralanteil auf die Hälfte zu verkleinern. Die Umschaltung der Reglerparameter wird vorzugsweise mittels eines "Fensters" durchge führt. Innerhalb des "Fensters" liegt der Spritzbe ginn-Sollwert. Nachteilig ist, daß bei extremen To leranzabweichungen der Istwert durch die Vorsteue rung außerhalb des "Fensters" liegen kann. Hinzu tritt, daß beim Großsignal durch den kleinen I-An teil das "Fenster" womöglich zu spät erreicht wird. Hieraus wird deutlich, daß die bekannte Anordnung verbesserungsbedürftig ist.

Aus der DE-OS 31 14 836 ist ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein von einem Fahrpedal stammenden Ausgangssignal bei be stimmten Betriebsbedingungen unmittelbar zur Weiter verarbeitung durchgeschaltet, insbesondere einem Kennfeld zugeleitet wird, wobei bei speziellen Be triebszuständen eine Verzögerung des Ausgangssi gnals erfolgt. Ein spezieller Betriebszustand ist zum Beispiel ein Beschleunigungsvorgang. Durch die Verzögerungsmaßnahme ist es möglich, insbesondere im Übergangsbetrieb stets ein sanftes und ruhiges Fahrverhalten herbeizuführen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Regelsystem mit dem im Haupt anspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Verbesserung der Regeldynamik eintritt, ohne daß es zu Schwingungen oder derglei chen kommt. Mithin bleibt der Regelkreis stabil. Ferner werden durch die erfindungsgemäß hohe Dyna mik große Regelabweichungen vermieden. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, den Sollwert über ein Verzögerungsglied an die Summationsstelle zu füh ren, läßt sich selbst bei außerhalb des zuvor er wähnten "Fensters" liegenden Werten ein stabiler Regelkreis realisieren.

Insbesondere weist das Verzögerungsglied etwa das gleiche Verzögerungsverhalten wie die Strecke des Regelsystems auf. Damit erfolgt die Vorgabe des verzögerten Sollwerts synchron mit dem Istwert. So fern - wie bereits ausgeführt - eine Spritzbeginn-Re gelung bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen vor genommen wird, ist damit sichergestellt, daß der Spritzbeginn-Sollwert erst anliegt, wenn auch der Spritzbeginn-Istwert zurückgemeldet wurde.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß der Istwert und der über das Verzögerungs glied geleitete Sollwert über mit dem Spritzbeginn zeitsynchrone Schalter an die Summationsstelle an legbar ist. Hierdurch ist die genannte Synchronität erzielt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der er ste Regler als PI-Regler ausgebildet. Der zweite Regler, der im Vorsteuerkreis liegt, ist vorzugs weise als P-Regler ausgebildet.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird - wie bereits erwähnt - die Strecke von einer Kraft stoffeinspritzpumpe gebildet.

Insbesondere ist die Ausbildung derart vorgenommen, daß die Parameter des ersten Reglers auf den Leer laufzustand der Brennkraftmaschine abgestimmt wer den.

Der Vorsteuerregler ist mit seinem Eingang an den Sollwert und mit seinem Ausgang an einen Summati onspunkt angeschlossen, der als weitere Eingangs größe den Ausgangswert des ersten Reglers erhält.

Für die bereits erwähnte Spritzbeginn-Regelung stellt der Sollwert einen Spritzbeginn-Sollwert und der Istwert eines Spritzbeginn-Istwert dar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Figur näher erläutert. Diese zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Regelsystems.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

An einem Eingang 1 eines in der Figur schematisch dargestellten Regelsystems liegt ein Spritzbeginn- Sollwert SB_soll der Kraftstoffeinspritzung eines nicht näher dargestellten Diesel-Motors an. Das Sollsignal SB_soll ist einerseits über ein Verzöge rungsglied 2 auf einen Schalter 3 und andererseits auf den Eingang eines als Vorsteuerung arbeitenden P-Reglers 4 geführt. Der Schalter 3 führt zu einer Summationsstelle 5, so daß bei geschlossenem Schal ter 3 der verzögerte Spritzbeginn-Sollwert S_soll mit positivem Vorzeichen der Summationsstelle 5 zu geleitet wird. Die Summationsstelle 5 ist mit ihrem Ausgang an den Eingang eines PI-Reglers 6 ange schlossen.

Die Ausgänge des PI-Reglers 6, der einen ersten Regler bildet, und des P-Reglers 4, der einen zwei ten Regler bildet, sind - jeweils mit positivem Vor zeichen - an die Eingänge eines Summationspunkts 7 angeschlossen. Am Ausgang des Summationspunkts 7 liegt das Eingangssignal für eine Strecke 8 an, die von der Einspritzpumpe des erwähnten Diesel-Motors gebildet ist. Das Streckenverhalten dieser Ein spritzpumpe weist eine Verzögerung auf.

Erfindungsgemäß wird das Verzögerungsverhalten des Verzögerungsglieds 2 ebenso gewählt, wie das durch die Übertragungseigenschaften der Strecke 8 (Ein spritzpumpe) vorgegebene Verhalten. Am Ausgang 9 der Strecke 8 liegt der Spritzbeginn-Istwert SB_ist, das heißt, hier liegt ein Signal an, das den tatsächlich von der Einspritzpumpe vorgenommenen Spritzbeginn betrifft. Der Spritzbeginn-Istwert SB_ist wird uber einen Schalter 10 zur Summations stelle 5 mit negativem Vorzeichen zurückgeführt. Die Schaltzeitpunkte des Schalters 10 sind mit denen des Schalters 3 synchronisiert.

Betrachtet man nur das durch den PI-Regler be stimmte Regelverhalten (ohne Berücksichtigung des P-Reglers und des Verzögerungsglieds 2), so macht sich aufgrund des Verzögerungsverhaltens der Strecke 8 eine Verzögerungszeit von Δt=100 bis 300 ms bemerkbar. Die Reglerparameter des PI-Reg lers 6 sind auf den Leerlaufbetrieb der Brennkraft maschine ausgelegt. Die Rückmeldung des Spritzbe ginn-Istsignals SB_ist erfolgt daher mit der genann ten Zeitverzögerung Δt bei einer Leerlaufdrehzahl von zum Beispiel 600 min^-1. Entsprechendes gilt für den Lastbetrieb. Zur Verbesserung der Dynamik ist die Vorsteuerung, das heißt, der P-Regler 4 vorge sehen, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß des sen Proportionalanteil nicht zu Überschwingungen im Regelsystem führt. Eine wesentliche Maßnahme dazu ist die Anordnung des erfindungsgemäßen Verzöge rungsglieds 2 zwischen dem Eingang 1 und dem Ein gang der Summationsstelle 5. Dabei wird das Verzö gerungsverhalten des Verzögerungsglieds 2 ebenso gewählt wie das der Strecke 8. Hierdurch werden In stabilitäten verhindert, ohne daß es einer Parame terumschaltung des PI-Reglers 6 bedarf. Um sicher zustellen, daß der Spritzbeginn-Sollwert SB_soll erst anliegt, wenn auch der Spritzbeginn-Istwert SB_ist zurückgemeldet ist, wird eine spritzbeginn synchrone Steuerung der Schalter 3 und 10 vorgenom men.

Claims

1. Regelsystem für die Kraftstoffeinspritzung ei ner Brennkraftmaschine, insbesondere für den Spritzbeginn eines Diesel-Motors, mit einem Regel kreis, dem an einer Summationsstelle ein Sollwert und ein Istwert zugeführt wird, wobei an dem Aus gang der Summationsstelle ein erster Regler ange schlossen ist, dem ein zweiter Regler als Vorsteu erregler zur Verbesserung der Dynamik parallel ge schaltet ist und mit einer ein Verzögerungsverhal ten aufweisenden Strecke, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert (SB_soll) über ein Verzögerungs glied (2) an die Summationsstelle (5) angeschlossen ist.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verzögerungsglied (2) etwa das gleiche Verzögerungsverhalten wie die Strecke (8) aufweist.

3. Regelsystem nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert (SB_ist) und der über das Verzögerungsglied (2) ge leitete Sollwert (SB_soll) über spritzbeginnsyn chrone Schalter (3, 10) an die Summationsstelle (5) anlegbar ist.

4. Regelsystem nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reg ler (6) ein PI-Regler ist.

5. Regelsystem nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Regler (4) ein P-Regler ist.

6. Regelsystem nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis den Spritzbeginn (SB) der Brennkraftmaschine re gelt.

7. Regelsystem nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke (8) von einer Kraftstoffeinspritzpumpe gebildet ist.

8. Regelsystem nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter des ersten Reglers (6) auf den Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine abgestimmt sind.

9. Regelsystem nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuer regler (zweite Regler 4) mit seinem Eingang an den Sollwert (SB_soll) und mit seinem Ausgang an einen Summationspunkt (7) angeschlossen ist, der als wei tere Eingangsgröße den Ausgangswert des ersten Reg lers (6) erhält.

10. Regelsystem nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert der Spritzbeginn-Sollwert (SB_soll) und daß der Ist wert der Spritzbeginn-Istwert (SB_ist) ist.