EP1134399A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Druckregelung - Google Patents

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EP1134399A2
EP1134399A2 EP00125558A EP00125558A EP1134399A2 EP 1134399 A2 EP1134399 A2 EP 1134399A2 EP 00125558 A EP00125558 A EP 00125558A EP 00125558 A EP00125558 A EP 00125558A EP 1134399 A2 EP1134399 A2 EP 1134399A2
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pressure
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control
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disturbance
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Christof Hammel
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    • F02D2250/31Control of the fuel pressure

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for Pressure control, especially for a common rail system the preamble of claim 1.
  • WO 96/03577 describes a system for controlling and regulating the Injection pressure of an internal combustion engine is known, in which a Pumping fuel under high pressure into a rail.
  • the rail has a number of outlets that start with corresponding injectors are connected.
  • the system exists from a pressure regulator, located between the outlet of the Pump and the entrance of the rail and the one Control signal is applied, which from a controller can be specified.
  • the pressure control according to the invention for a common rail system has the advantage that with a model for rail pressure control the hydraulic disturbance variable dQs / dt can be recorded. So that is on the one hand, a quickly responsive monitoring for a Leakage in the high pressure area of a common rail system entire operating range possible. On the other hand, one can improved dynamics of the rail pressure control by activating the Disturbance variable can be achieved on the manipulated variable.
  • Model a pressure regulator and / or an actuator Pressure control loop is modeled, and that the model provides at least one signal that the disturbances of the Characterized pressure control loop.
  • the procedure according to the invention is particularly advantageous in systems in which an injection quantity QK, a Leakage amount QL, a control amount QS and a pressure reduction amount act as disturbances on the pressure control loop.
  • the model includes at least one model for the actuator, preferably as a volume controlled high pressure pump is trained. With such a high pressure pump, the compressed amount of fuel and thus in the Pressure storage, which is also referred to as rail, promoted Control the amount of fuel.
  • the model includes at least one model for the Controlled system, which is also referred to as a controlled system model.
  • the rail is considered. In the simplest An integrator is used to model the rail.
  • the disturbance variable determined using the model is used for detection a leak and / or to form an activation variable for the Control loop.
  • the amount of fuel injected can be in the Disturbance variable may be included. But it can also be provided that the disturbance is not the amount of fuel injected includes.
  • FIG. 1 shows a system overview of a common rail system
  • 2 shows a block diagram of a pressure regulator
  • FIG. 3 a block diagram of a model of the pressure regulator circuit
  • Fig. 4 to 6 block diagrams of different variants of the Model
  • Fig. 7 is a block diagram of a leakage monitoring by means of an observed disturbance variable
  • FIG. 8 Block diagram of an improved pressure regulator with intrusion the observed disturbance.
  • 1 shows a controllable reference number 1 High pressure pump.
  • 2 is a valve that connects to the intake pipe of the Tanks 4 is operatively connected via the filter 5.
  • 3 is a Fuel filter. 6 is a gear pump. 7 is the Metering unit. 8 is the pressure relief valve, 9 is the rail, 10 is a rail pressure sensor, 11 is a flow restrictor, 12 are Injectors, 13 is the accelerator pedal, 14 is the transducer of the Crankshaft revolution, 15 the pickup of the Camshaft revolution, 16 is the control unit for injection or / and ignition. 17 are other actuators, for example for exhaust gas recirculation and 18 are other sensors.
  • FIG. 1 shows a Common rail system with pressure control via a quantity controlled High pressure pump 1 and optionally an additional one Pressure relief valve 8.
  • the pressure is controlled via the solenoid valve controlled proportional valve, which also as Zumeßtechnik 7 is referred to, which the inflow to High pressure pump 1 according to the control variable sets.
  • the fuel passes through the fuel filter 3 Metering unit 7. Depending on that on the metering unit adjustable control variable reaches an adjustable Amount of fuel in the high-pressure nozzle. From there the Fuel is pumped into rail 9 under high pressure. About the Injectors 12 get the fuel into the internal combustion engine.
  • the control unit 16 controls the metering unit 7, the injectors 12, further actuators 17 and possibly the pressure relief valve 8 depending on the signals from sensors 13 to 15.
  • Fig. 2 shows a block diagram of a pressure regulator.
  • a controller At 20 is designated a controller. This is via a link point the difference between a Pist actual value and a setpoint Psoll fed for the rail pressure.
  • the controller 20 provides one Manipulated variable PRail, should, at a node at which The second input of the connection point is a pre-control value dQvs / dt.
  • the output signal of the node becomes passed to an actuator 21.
  • the controller is preferably an element of the control unit 16.
  • the setpoint Psoll and the pilot control value dQvs / dt depending on different operating parameters, preferably depending on the speed of the internal combustion engine and one that quantity to be injected characterizing quantity of fuel, given.
  • the actuator 21 is preferably the controllable high-pressure pump 1, the metering unit 7 being acted upon by the manipulated variable.
  • the metering unit 7 is preferably designed as a solenoid valve which, depending on the signal applied to it, supplies a certain amount of fuel to the high-pressure pump.
  • the high pressure pump delivers the actual value of the delivery rate dQ HDP, is / dt of the high pressure pump into the rail. This quantity is reduced by the disturbance variables dQ L / dt, dQ s / dt, dQ DAV / dt and the injection quantity dQ I / dt. This results in the quantity dQ rail actually conveyed into the rail, ist / dt. This is done by a downstream of the actuator
  • the block diagram of FIG. 2 is intended to clarify that several disturbance variables attack behind the actuator 21. These are the injection quantity dQ I / dt, the leakage quantity dQ L / dt, the control quantity of the injectors dQ s / dt and the pressure reduction quantity dQ DAV / dt that flows through the pressure reduction valve. Apart from the injection quantity, these variables are initially unknown in the engine control unit. With knowledge of these disturbance variables, the dynamic behavior of the pressure regulator could be improved on the one hand, and leakage monitoring of the high pressure area on the other hand.
  • the disturbance variable dQ K / dt corresponds to the injection quantity.
  • the manipulated variable of the pressure controller dQ HDP, target > 0 the sum of the disturbance variables can be estimated using this manipulated variable.
  • the disadvantage here is that the estimated disturbance variable is coupled to the dynamics of the pressure control.
  • the procedure according to the invention allows the previously Described common rail system with pressure control via a quantity controlled high pressure pump and optionally one additional pressure relief valve the disturbances in the pressure control loop (Leakage quantity, control quantity, injection quantity, pressure reduction quantity) to determine constantly. This means that at every operating point Known disturbances and it can on the one hand the dynamics of the Pressure control can be improved and secondly a permanent one Leakage monitoring of the high pressure area is carried out.
  • FIG. 3 shows the structure of an embodiment of the model.
  • This structure essentially consists of a series connection of a process model 21.0 of the actuator 21 and a process model 22.0 of the controlled system.
  • the simulation PB of the controlled variable P is present at the output of this model.
  • the input signal dQ HDP, Soll / dt of the actuator 21 is supplied to the actuator model 21.0 as an input variable.
  • Actuator model 21.0 applies a node to its output signal.
  • the output signal of the connection point 30 reaches the route model 22.0.
  • the modeled controlled variable P B is present at the output of the line model 22.0. This is compared in a node 31 with the real controlled variable P ist .
  • the difference between the modeled and the real controlled variable comes to different factor specifications 29.1, 29.2, 29.n, 29.10 and 29.11.
  • the factor specifications 29.1, 29.2 and 29.n apply the actuator model and the factor specifications 29.10 and 29.11 apply signals to the connection point 30.
  • the modeled disturbance variable QB is present at the output of factor specification 29.11.
  • the factor specifications 29.1, 29.2 and 29.n give sizes gl, g2, gn before the transmission behavior of the actuator model affect, depending on the difference between the modeled and the real control variable. This means that Actuator model is dependent on the deviation between the modeled and adapted to the real control variable.
  • a proportional factor is marked with 29.10, 29.11 represents an integrator with T ⁇ as the integrator time constant represents.
  • 29.10 is a P-term and 29.11 an I-link.
  • the route model 22.0 simulates the rail 9 and points in essentially an integrating behavior.
  • the actuator model 21.0 essentially contains delay elements that the Behavior of the electrical output stage, the solenoid valve 7 and the delayed flow of the high pressure pump mark.
  • FIG. 4 shows a second variant proposal for a Pressure control loop with an observer structure.
  • This model differs from the embodiment of FIG. 3 in essential only in that the total disturbance is not that Output signal of the link 29.11 but the sum of the Output signals of elements 29.10 and 29.11 as total disturbance variable QB is used.
  • 5 shows a further alternative possibility of the observer structure. 5 differs essentially from the previous embodiment in that the actuator 21 is divided into a current controller 21a and the actual actuator 21b.
  • the signal dQ HDP, Soll / dt is fed to the controller 21a as a setpoint, the current IMPROP actually flowing through the solenoid valve 7 is fed back to the controller 21a as an actual value by the actuator 21b.
  • the controller 21a Based on the comparison between the actual value and the target value for the current through the solenoid valve, the controller 21a forms a manipulated variable UMPROP to act upon the actuator 21b.
  • FIG. 6 shows a further alternative to the observer structure.
  • the actuator model with the Actual value UMPROP of the current regulator 32 is applied. Through this Procedure can continue the order of the observer be reduced.
  • a block 34 specifies a maximum value b for the sum a from the control and leakage quantity.
  • the sum a from the control and leakage amount calculated by a node is then compared in a comparator 35 according to FIG. 7 with this maximum value b.
  • an error is detected in block 36 if the sum of the leakage quantity and the control quantity exceeds the maximum value.
  • it can also be provided that an error is recognized when the modeled disturbance variable dQ B / dt exceeds a threshold value.
  • the modeled disturbance variable dQ B / dt an improvement in the dynamics of the pressure regulator is possible.
  • this variable is taken into account at a suitable point in the control loop. This has the advantage that the disturbance variable does not have to be corrected by the controller.
  • the disturbance variable is compensated dynamically by the observer variable.
  • FIG. 8 A corresponding embodiment is shown in FIG. 8. There, the pressure regulator is as in FIG. 2 as Block diagram shown. Corresponding elements are included designated with corresponding reference numerals. The single ones Interference variables are generally referred to as dQo / dt.
  • the pilot control value dQ vs / dt is specified as a function of the injection quantity dQ K / dt.
  • an intrusion variable dQ Auf / dt is added to the output signal of the pressure regulator 20 in a further node.
  • the disturbance variable is taken into account when forming the pilot control variable dQ vs / dt.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Druckregelung, insbesondere bei einem Common-Rail-System, mit einer mengengesteuerten Hochdruckpumpe und/oder einem Druckabbauventil beschrieben. Mit einem Modell wird ein Druckregler und/oder ein Stellelement eines Druckregelkreises nachgebildet. Das Modell liefert wenigstens ein Signal, das die Störgrößen des Druckregelkreises charakterisiert. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Druckregelung, insbesondere für ein Common-Rail-System, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der WO 96/03577 ist ein System zum Steuern und Regeln des Einspritzdrucks einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem eine Pumpe Kraftstoff unter einem hohen Druck in ein Rail fördert. Das Rail weist eine Anzahl von Auslässen auf, die mit entsprechenden Injektoren verbunden sind. Das System besteht aus einem Druckregler, angeordnet zwischen dem Ausgang der Pumpe und dem Eingang des Rails und der mit einem Ansteuersignal beaufschlagt wird, welches von einem Regler vorgebbar ist.
Mit dieser Regeleinrichtung läßt sich eine Leckagemenge nicht oder nur schwer ermitteln. Außerdem besitzt diese Regeleinrichtung ohne weitere Störgrößenverarbeitung nur eine geringe Genauigkeit.
Die erfindungsgemäße Druckregelung für ein Common-Rail-System hat den Vorteil, daß mit einem Modell für die Raildruckregelung die hydraulische Störgröße dQs/dt erfaßt werden kann. Damit ist zum einen eine schnell ansprechende Überwachung auf eine Leckage im Hochdruckbereich eines Common-Rail-Systems über den gesamten Betriebsbereich möglich. Zum anderen kann eine verbesserte Dynamik der Raildruckregelung durch Aufschalten der Störgröße auf die Stellgröße erzielt werden.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß mittels eines Modells ein Druckregler und/oder ein Stellelement eines Druckregelkreises nachgebildet wird, und daß das Modell wenigstens ein Signal liefert, das die Störgrößen des Druckregelkreises charakterisiert.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist besonders vorteilhaft, bei Systemen, bei denen eine Einspritzmenge QK, eine Leckagemenge QL, eine Steuermenge QS und eine Druckabbaumenge als Störgrößen auf den Druckregelkreis einwirken.
Das Modell beinhaltet wenigstens ein Modell für den Steller, der vorzugsweise als mengengesteuerte Hochdruckpumpe ausgebildet ist. Bei einer solchen Hochdruckpumpe, läßt sich die verdichtete Kraftstoffmenge und damit die in den Druckspeicher, der auch als Rail bezeichnet wird, geförderte Kraftstoffmenge steuern.
Das Modell beinhaltet wenigstens ein Modell für die Regelstrecke, das auch als Streckenmodell bezeichnet ist. Als Regelstrecke wird das Rail betrachtet. In der einfachsten Ausgestaltung dient zur Modellierung des Rails ein Integrator.
Die mittels des Modells bestimmte Störgröße dient zur Erkennung einer Leckage und/oder zur Bildung einer Aufschaltgröße für den Regelkreis. Die eingespritzte Kraftstoffmenge kann in der Störgröße enthalten sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß die Störgröße die eingespritzte Kraftstoffmenge nicht umfaßt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigen Fig. 1 eine Systemübersicht eines Common-Rail-Systems, Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Druckreglers, Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Modells des Druckreglerkreises, Fig. 4 bis 6 Blockschaltbilder von verschiedenen Varianten des Modells, Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Leckageüberwachung mittels einer beobachteten Störgröße und Fig. 8 ein Blockdiagramm eines verbesserten Druckreglers mit Aufschaltung der beobachteten Störgröße.
Die Fig. 1 zeigt mit dem Bezugszeichen 1 eine steuerbare Hochdruckpumpe. 2 ist ein Ventil, das mit der Ansaugleitung des Tanks 4 über den Filter 5 in Wirkverbindung steht. 3 ist ein Kraftstoffilter. 6 ist eine Zahnradpumpe. 7 ist die Zumeßeinheit. 8 ist das Druckabbauventil, 9 ist das Rail, 10 ist ein Raildrucksensor, 11 ist ein Durchflußbegrenzer, 12 sind Injektoren, 13 ist das Gaspedal, 14 der Aufnehmer der Kurbelwellenumdrehung, 15 der Aufnehmer der Nockenwellenumdrehung, 16 ist das Steuergerät für Einspritzung oder/und Zündung. 17 sind weitere Steller, beispielsweise für die Abgasrückführung und 18 sind weitere Sensoren.
Das in Fig. 1 dargestellte Übersichtsschaubild zeigt ein Common-Rail-System mit Druckregelung über eine mengengesteuerte Hochdruckpumpe 1 und wahlweise einem zusätzlichen Druckabbauventil 8. Die Druckregelung erfolgt dabei über das magnetventilgesteuerte Proportionalventil, das auch als Zumeßeinheit 7 bezeichnet wird, welches die Zulaufmenge zur Hochdruckpumpe 1 entsprechend der Stellgröße des Reglers einstellt.
Der Kraftstoff gelangt über das Kraftstoffilter 3 zur Zumeßeinheit 7. Abhängig von dem an der Zumeßeinheit anliegenden Stellgröße gelangt eine einstellbare Kraftstoffmenge in die Hochdruckpupe. Von dort wird der Kraftstoff unter hohem Druck in das Rail 9 gefördert. Über die Injektoren 12 gelangt der Kraftstoff in die Brennkraftmaschine. Das Steuergerät 16 steuert die Zumeßeinheit 7, die Injektoren 12, weitere Steller 17 und gegebenenfalls das Druckabbauventil 8 abhängig von den Signalen der Sensoren 13 bis 15 an.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Druckreglers. Mit 20 ist ein Regler bezeichnet. Diesem wird über ein Verknüpfungspunkt die Differenz zwischen einem Istwert Pist und einem Sollwert Psoll für den Raildruck zugeführt. Der Regler 20 liefert eine Stellgröße PRail,soll, an einen Verknüpfungspunkt, an dem zweiten Eingang des Verknüpfungspunkt liegt ein Vorsteuerwert dQvs/dt an. Das Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes wird einem Steller 21 zugeleitet.
Der Regler ist vorzugsweise ein Element des Steuergeräts 16. Der Sollwert Psoll und der Vorsteuerwert dQvs/dt werden abhängig von verschieden Betriebsparametern, vorzugsweise abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und einer die einzuspritzenden Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe, vorgegeben.
Bei dem Steller 21 handelt es sich vorzugsweise um die steuerbare Hochdruckpumpe 1, wobei die Zumeßeinheit 7 mit der Stellgröße beaufschlagt wird. Die Zumeßeinheit 7 ist vorzugsweise als Magnetventil ausgebildet, die abhängig von dem an ihr anliegenden Signal eine bestimmte Kraftstoffmenge der Hochdruckpumpe zuführt. Die Hochdruckpumpe fördert den Istwert der Fördermenge dQHDP,ist/dt der Hochdruckpumpe in das Rail. Diese Menge wird um die Störgrößen dQL/dt, dQs/dt, dQDAV/dt und die Einspritzmenge dQI/dt vermindert. Daraus resultiert die tatsächlich in das Rail geförderte Menge dQrail,ist/dt. Dies ist durch einen dem Steller nachgeschalteten
Verknüpfungspunkt verdeutlicht. Mit dieser Größe dQrail,ist/dt wird das Rail, das auch als Strecke 22 bezeichnet ist, beaufschlagt. Am Ende der Regelstrecke steht der Istwert Pist des Raildrucks an. Diese wird mit dem Raildrucksensor 10 erfaßt.
Das Blockdiagramm der Fig. 2 soll verdeutlichen, daß hinter dem Steller 21 mehrere Störgrößen angreifen. Dies sind die Einspritzmenge dQI/dt, die Leckagemenge dQL/dt, die Steuermenge der Injektoren dQs/dt und die Druckabbaumenge dQDAV/dt, die durch das Druckabbauventil fließt. Außer der Einspritzmenge sind diese Größen im Motorsteuergerät zunächst nicht bekannt. Mit der Kenntnis dieser Störgrößen könnte zum einen das dynamische Verhalten des Druckreglers verbessert werden, und zum anderen eine Leckageüberwachung des Hochdruckbereichs durchgeführt werden.
Die Störgröße dQK/dt entspricht der Einspritzmenge. Für die Bestimmung der Leckage- und Steuermenge gibt es zwei bekannte Methoden:
Die Ermittlung der Leckagemenge erfolgt im Schubbetrieb des Fahrzeugs (Einspritzmenge = 0). Die Leckagemenge wird durch Berechnung des Raildruckgradienten (dp/dt) abgeschätzt, solange die Stellgröße dQHDP,Soll/dt = 0 ist.
Ist die Stellgröße des Druckreglers dQHDP,Soll > 0, so kann die Summe der Störgrößen durch diese Stellgröße abgeschätzt werden. Hierbei besteht der Nachteil, daß die abgeschätzte Störgröße an die Dynamik der Druckregelung gekoppelt ist.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise gestattet es, bei dem zuvor beschriiebenen Common-Rail-System mit Druckregelung über eine mengengesteuerte Hochdruckpumpe und wahlweise einem zusätzlichen Druckabbauventil die Störgrößen im Druckregelkreis (Leckagemenge, Steuermenge, Einspritzmenge, Druckabbaumenge) ständig zu bestimmen. Damit sind in jedem Betriebspunkt die Störgrößen bekannt und es kann damit zum einen die Dynamik der Druckregelung verbessert werden und zum anderen eine permanente Leckageüberwachung des Hochdruckbereichs erfolgen.
Fig. 3 zeigt die Struktur einer Ausführungsform des Modells. Diese Struktur besteht im wesentlichen aus einer Reihenschaltung eines Streckenmodells 21.0 des Stellers 21 und eines Streckenmodells 22.0 der Regelstrecke. Am Ausgang dieses Modells liegt die Nachbildung PB der Regelgröße P an. Dem Stellermodell 21.0 wird als Eingangsgröße das Eingangssignal dQHDP,Soll/dt des Stellers 21 zugeführt. Das Stellermodell 21.0 beaufschlagt einen Verknüpfungspunkt mit seinem Ausgangssignal. Das Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 30 gelangt zu dem Streckenmodell 22.0. Am Ausgang des Streckenmodells 22.0 steht die modellierte Regelgröße PB an. Diese wird in einem Verknüpfungspunkt 31 mit der realen Regelgröße Pist verglichen. Die Differenz zwischen der modellierten und der realen Regelgröße gelangt zu verschiedenen Faktorvorgaben 29.1, 29.2, 29.n, 29.10 und 29.11. Die Faktorvorgaben 29.1, 29.2 und 29.n beaufschlagen das Stellermodell und die Faktorvorgaben 29.10 und 29.11 beaufschlagen den Verknüpfungspunkt 30 mit Signalen. Am Ausgang der Faktorvorgabe 29.11 liegt die modellierte Störgröße QB an.
Die Faktorvorgaben 29.1, 29.2 und 29.n geben Größen gl, g2, gn vor, die das Übertragungsverhalten des Stellermodells beeinflussen, abhängig von der Abweichung zwischen der modellierten und der realen Regelgröße vor. Dies bedeutet das Stellermodel wird abhängig von der Abweichung zwischen der modellierten und der realen Regelgröße angepaßt. Mit 29.10 ist ein proportionaler Faktor gekennzeichnet, 29.11 stellt einen Integrierer mit Tσ als Integratorzeitkonstante dar.
In der Fachsprache der Regelungstechnik stellt 29.10 ein P-Glied und 29.11 ein I-Glied dar.
Das Streckenmodell 22.0 bildet das Rail 9 nach und weist im wesentlichen ein integrierendes Verhalten auf.
Es folgt eine gewichtete Aufschaltung der Differenz zwischen realem Istwert und nachgebildeter Regelgröße auf die einzelnen Zeitglieder des Stellermodells. Hierbei stellt GA(s) die Übertragungsfunktion des Stellers dar. Das Stellermodell 21.0 beinhaltet im wesentlichen Verzögerungsglieder, die das Verhalten der elektrischen Endstufe, des Magnetventils 7 und dem zeitverzögerten Förderstrom der Hochdruckpumpe kennzeichnen.
Am Eingang des Streckenmodells 22.0 liegen sämtliche Störgrößen an. Am Eingang dieses Modells erfolgt die proportionale Aufschaltung der Beobachterdifferenz (Pist - pB) mit dem Faktor go gewichtet. Sämtliche Größen, die am Eingang der Teilstrecke GB(s) außer der Stellgröße dQHDP,ist/dt angreifen, werden zur allgemeinen Störgröße zusammengefaßt.
Fig. 4 zeigt einen zweiten Variantenvorschlag für einen Druckregelkreis mit Beobachterstruktur. Dieses Modell unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 3 im wesentlichen nur darin, daß als gesamte Störgröße nicht das Ausgangssignal des Gliedes 29.11 sondern die Summe der Ausgangssignale der Glieder 29.10 und 29.11 als Gesamtstörgröße QB verwendet wird.
Fig. 5zeigt eine weitere alternative Möglichkeit der Beobachterstruktur. Im wesentlichen unterscheidet sich die Figur 5 von der vorherigen Ausführungsform darin, daß der Steller 21 in einen Stromregler 21a und den eigentlichen Steller 21b aufgeteilt ist. Das Signal dQHDP,Soll/dt wird dem Regler 21a als Sollwert zugeführt, der tatsächlich durch das Magnetventil 7 fließende Strom IMPROP wird als Istwert dem Regler 21a von dem Steller 21b zurückgeführt. Ausgehend von dem Vergleich zwischen dem Istwert und dem Sollwert für den Strom durch das Magnetventil bildet der Regler 21a eine Stellgröße UMPROP zur Beaufschlagung des Stellers 21b.
Da ein Beobachtersystem um so hochwertiger ist, je geringer seine Ordnungszahl ist, wird im folgenden eine Möglichkeit angegeben, wie die Ordnung des Beobachters verringert werden kann, indem die die Streckennachbildung mit der letzten bekannten Systemgrößen gespeist wird. Dies ist die Stellgröße des Stromreglers 32. Damit ist die Streckennachbildung um die Ordungszahl des Stromreglers reduziert.
Fig. 6 zeigt eine weitere Alternative der Beobachterstruktur. Bei dieser Ausführungsform wird das Stellermodell mit dem Istwert UMPROP des Stromreglers 32 beaufschlagt. Durch diese Vorgehensweise kann die Ordnung des Beobachters weiter verringert werden.
Mit der beobachteten Störgröße dQB/dt bieten sich in dem bestehenden System folgende Möglichkeiten:
Es ist eine Leckageüberwachung des Hochdruckbereichs der Einspritzanlage möglich. Durch eine Leckage in Leitungen bzw. im Rail oder durch hängende Düsennadeln an Einspritzventilen kann es zu unerwünschtem Austreten von Kraftstoff in die Umgebung oder in den Motorzylinder kommen. Die Einspritzmenge dQK/dt ist eine im System bekannte Größe, ebenso liegt der Zustand des Druckabbauventils im Motorsteuergerät vor. Im Normalbetrieb des Druckreglers ist das DAV (Druckabbauventil) nicht angesteuert, d.h. dQDAV/dt = 0. Die Summe aus Leckagemenge dQL/dt und Steuermenge dQs/dt kann daher folgendermaßen bestimmt werden: dQL/dt + dQs/dt = -dQB/dt - dQI/dt
Aufgrund von weiteren Betriebsbedingungen, wie beispielsweise dem Raildruck P, der Drehzahl N und der Einspritzmenge dQK/dt gibt ein Block 34 einen Maximalwert b für die Summe a aus Steuer- und Leckagemenge vor. Die von einem Verknüpfungspunkt berechnete Summe a aus Steuer- und Leckagemenge wird in einem Vergleicher 35 gemäß Fig. 7 dann mit diesem Maximalwert b verglichen. Abhängig von dem Vergleichsergebnis wird in Block 36 auf Fehler erkannt, wenn die Summe aus Leckagemenge und Steuermenge den Maximalwert übersteigt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß auf Fehler erkannt wird, wenn die modellierte Störgröße dQB/dt einen Schwellwert übersteigt.
Mittels dieser Vorgehensweise können Leckagen im System sicher und einfach erkannt werden.
Ferner ist mit der modellierten Störgröße dQB/dt eine Verbesserung der Dynamik des Druckreglers möglich. Hierzu wird diese Größe im Regelkreis an geeigneter Stelle berücksichtigt. Dies bietet den Vorteil, daß die Störgröße nicht durch den Regler ausgeregelt werden muß. Die Störgröße wird dynamisch durch die Beobachtergröße kompensiert.
Eine entsprechende Ausführungsform ist in Fig. 8 dargestellt. Dort ist der Druckregler entsprechend wie in Fig. 2 als Blockdiagramm dargestellt. Entsprechende Elemente sind dabei mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Die einzelnen Störgrößen sind pauschal mit dQo/dt bezeichnet.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Vorsteuerwert dQvs/dt abhängig von der Einspritzmenge dQK/dt vorgegeben. Zusätzlich wird eine Aufschaltgröße dQAuf/dt in einem weiteren Verknüpfungspunkt zum Ausgangssignal des Druckreglers 20 hinzuaddiert.
Da die Einspritzmenge bereits durch den Vorsteuerwert dQvs/dt kompensiert wird, wird nicht die gesamte Störgröße aufgeschaltet, sondern lediglich die Differenz aus Störgröße und Einspritzmenge. Die zusätzliche Aufschaltgröße dQAuf/dt ergibt sich daher zu dQAuf/dt = -dQB/dt - dQI/dt
Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß die Störgröße bei der Bildung der Vorsteuergröße dQvs/dt berücksichtigt wird.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Druckregelung, insbesondere bei einem Common-Rail-System, mit einer mengengesteuerten Hochdruckpumpe und/oder einem Druckabbauventil, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Modells ein Druckregler und/oder ein Stellelement eines Druckregelkreises nachgebildet wird, und das Modell wenigstens ein Signal liefert, das die Störgrößen des Druckregelkreises charakterisiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspritzmenge, eine Leckagemenge, eine Steuermenge und eine Druckabbaumenge als Störgrößen auf den Druckregelkreis einwirken.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Modells die Summe der einzelnen Störgrößen wie Einspritzmenge, Leckagemenge, Steuermenge und/oder Menge des Druckabbauventils bestimmbar ist und aus der Kenntnis dieser Größen die Leckagemenge bestimmbar ist.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell wenigstens ein Stellermodell und ein Streckenmodell beinhaltet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellermodell wenigstens einen Steller und das Streckenmodel wenigstens einen Druckspeicher nachbildet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Streckenmodell wenigstens integrierendes Verhalten aufweist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Störgröße zur Erkennung einer Leckage verwendbar ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Störgröße zur Bildung einer Aufschaltgröße für den Regelkreis verwendbar ist.
  9. Vorrichtung zur Druckregelung, insbesondere bei einem Common-Rail-System, mit einer mengengesteuerten Hochdruckpumpe und/oder einem Druckabbauventil, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Modell ein Druckregler und/oder ein Stellelement eines Druckregelkreises nachgebildet wird, und daß das Modell wenigstens ein Signal liefert, das die Störgrößen des Druckregelkreises charakterisiert.
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