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Verfahren zur Adaption der Serienstreuung der Komponenten des Ladedruckregelkreises eines Verbrennungsmotors mit Abgasturboaufladung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000028476D
Original Publication Date: 2004-Jun-25
Included in the Prior Art Database: 2004-Jun-25
Document File: 2 page(s) / 317K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Zur Leistungssteigerung von Verbrennungsmotoren werden Abgasturbolader (ATL) eingesetzt, die die Ansaugluft verdichten, um den Luftdurchsatz des Motors zu erhoehen. Bisherige Ladedruckregelungen arbeiten mit einer Kombination einer offenen Vorsteuerung, deren Ausgang nur von Sollwerten - vor allem dem Ladedruck-Sollwert - abhaengt, und einer geschlossenen Regelung, deren Ausgang von der Ladedruckregeldifferenz (aus Ladedruck-Sollwert vermindert um den Ladedruck-Istwert) abhaengt. Die Ausgaenge der Vorsteuerung und der geschlossenen Regelung werden zur Ansteuerung des Ladedruckregelaktuators Wastegate addiert. Bei einer schnellen Betriebspunktaenderung (also Sprung des Ladedruck-Sollwertes) springt die Vorsteuerung mit, waehrend der Regler die verbleibende Ladedruckabweichung langsam ausregelt. Im Idealfall wird im Stationaerbetrieb die gesamte Ansteuerung von der Vorsteuerung geliefert, und der Reglerausgang ist gleich Null. Waehrend es moeglich ist, die Vorsteuerung fuer ein individuelles System mit ausreichender Genauigkeit mit Daten zu versorgen, verursachen Serientoleranzen bei mehreren Systemen unzulaessige Abweichungen der Ausregelzeit und der Ueberschwingweite des Ladedrucks, die zu Abweichungen im abgegebenen Wunschmoment des Verbrennungsmotors fuehren. Weiterhin fuehren die Alterung und der Verschleiss von Komponenten zu einer Aenderung des Systemverhaltens ueber die Zeit.

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S

Verfahren zur Adaption der Serienstreuung der Komponenten des Ladedruckregelkreises eines Verbrennungsmotors mit Abgasturboaufladung

Idee: Dr. Thomas Burkhardt, DE-Regensburg

Zur Leistungssteigerung von Verbrennungsmotoren werden Abgasturbolader (ATL) eingesetzt, die die Ansaugluft verdichten, um den Luftdurchsatz des Motors zu erhoehen. Bisherige Ladedruckregelungen arbeiten mit einer Kombination einer offenen Vorsteuerung, deren Ausgang nur von Sollwerten - vor allem dem Ladedruck-Sollwert - abhaengt, und einer geschlossenen Regelung, deren Ausgang von der Ladedruckregeldifferenz (aus Ladedruck-Sollwert vermindert um den Ladedruck-Istwert) abhaengt. Die Ausgaenge der Vorsteuerung und der geschlossenen Regelung werden zur Ansteuerung des Ladedruckregelaktuators Wastegate addiert. Bei einer schnellen Betriebspunktaenderung (also Sprung des Ladedruck-Sollwertes) springt die Vorsteuerung mit, waehrend der Regler die verbleibende Ladedruckabweichung langsam ausregelt. Im Idealfall wird im Stationaerbetrieb die gesamte Ansteuerung von der Vorsteuerung geliefert, und der Reglerausgang ist gleich Null. Waehrend es moeglich ist, die Vorsteuerung fuer ein individuelles System mit ausreichender Genauigkeit mit Daten zu versorgen, verursachen Serientoleranzen bei mehreren Systemen unzulaessige Abweichungen der Ausregelzeit und der Ueberschwingweite des Ladedrucks, die zu Abweichungen im abgegebenen Wunschmoment des Verbrennungsmotors fuehren. Weiterhin fuehren die Alterung und der Verschleiss von Komponenten zu einer Aenderung des Systemverhaltens ueber die Zeit.

Die Idee besteht in einem Verfahren zur Adaptation der Serientoleranzen, bei dem im Stationaerbetrieb die Differenz zwischen dem im Rahmen einer modellbasierten Vorsteuerung ermittelten Sollwert und dem aufgrund bekannter Groessen wie Ansteuerung des Wastegates, Umgebungsdruck und Ladedruck modellierten Istwert einer physikalischen Zwischengroesse (Druck in der Wastegate-Druckdose) in einem Arbeitspunkt unabhaengigen Kennfeld gespeichert wird, und bei dem beim erneuten Anfahren dieses Betriebspunktes die Vorsteuerung um diesen Speicherwert korrigiert wird.

Die modellbasierte Ladedruckregelung beinhaltet eine Kette von Modellen, mit der die Physik der einzelnen Komponenten des Turboladers und seiner Steuerelemente nachgebildet wird. Zum einen wird im sogenannten Vorwaertsmodell aus der Wastegate-Ansteuerung der Druck in der Wastegate- Druckdose (PRS_WG_ACR) berechnet, und daraus die Position des Wastegates, und daraus die Durchflussflaeche des Wastegates, und daraus der Durchfluss durch das Wastegate (FLOW_WG). Zum anderen wird im sogenannten inversen Modell aus dem Ladedruck-Sollwert die Turbin...