ES2233481T3 - Sistema de regulacion para proteger un motor de combustion interna contra sobrecarga. - Google Patents
Sistema de regulacion para proteger un motor de combustion interna contra sobrecarga.Info
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Abstract
Sistema de regulación para proteger un motor de combustión interna (1) contra sobrecarga, cuya potencia se ajusta a través de una señal (ve) determinante de la potencia en función de una señal de entrada (FW) que caracteriza el deseo de potencia, caracterizado porque se calcula un par diferencial (MK(Diff)) a partir del par motor actual (MK) y un par motor máximo admisible (MK(Max)), determinando el par diferencial (MK(Diff)) decisivamente una segunda señal (ve2) (ve2 = f(MK(Diff))), se determina una primera señal (ve1) a partir de la señal de entrada (FW) que caracteriza el deseo de potencia, y a través de un medio de selección (16) se fija la primera señal (ve1) o la segunda señal (ve2) como señal (ve) determinante de la potencia.
Description
Sistema de regulación para proteger un motor de
combustión interna contra sobrecarga.
La invención concierne a un sistema de regulación
para proteger un motor de combustión interna contra sobrecarga, cuya
potencia se ajusta a través de una señal determinante de la potencia
en función de una señal de entrada que caracteriza el deseo de
potencia (véase el documento
DE-A-197 39 564).
Un sistema de regulación de esta clase es
conocido por el documento DE 195 15 481 A1. En este sistema se
especifica un deseo de potencia a través de una palanca selectora.
A partir de éste se calcula un valor nominal del número de
revoluciones del motor para un circuito de regulación del número de
revoluciones y un valor nominal del ángulo de pendiente para una
etapa de regulación de carga. El regulador del número de
revoluciones del motor calcula a partir de la desviación de
regulación una cantidad de inyección y su diferencia con respecto a
la máxima cantidad de inyección posible. Esta diferencia es
conducida a la etapa de regulación de potencia. Esta etapa de
regulación de potencia controla una hélice de ajuste en función del
valor nominal del ángulo de pendiente, la diferencia de cantidades
de inyección y el gradiente del número de revoluciones del motor.
Sin embargo, no se tiene en cuenta en este sistema el par que se
ajusta en el eje de salida del motor de combustión interna.
Condiciones marginales modificadas, por ejemplo mayor calidad del
carburante, o aumentos rápidos de carga en el eje de salida,
provocan altos pares motores. Estos pueden superar los valores
especificados por el fabricante del motores hacer que resulte
dañado el motor de combustión interna.
Partiendo del estado de la técnica anteriormente
descrito, la invención se basa en el problema de perfeccionar éste
en lo que respecta a una protección segura del motor de combustión
interna.
El problema se resuelve según la invención con un
sistema de regulación en el que se calcula un par diferencial a
partir del par motor actual y de un par motor máximo admisible. El
par diferencial determina aquí decisivamente una segunda señal. La
segunda señal y una primera señal establecida a partir del deseo de
potencia son conducidas a un medio de selección. A través del medio
de selección se aplica la primera o la segunda señal como señal
determinante de la potencia. Por señal determinante de la potencia
ha de entenderse en el sentido de la invención una cantidad de
inyección o un recorrido de regulación de un vástago de regulación.
En una ejecución de esto se propone que el medio de selección
contenga una selección de valor mínimo. A través de la selección de
valor mínimo se ajusta como señal determinante de potencia la señal
cuyo valor es el más pequeño. En una ejecución de esto se ha
previsto que la primera señal se determine por medio de un primer
regulador o, alternativamente, por medio de un bloque funcional. La
segunda señal a su vez se determina a través de un segundo
regulador. Otras ejecuciones están indicadas en las
reivindicaciones subordinadas.
El sistema de regulación según la invención está
construido de tal manera que, en el funcionamiento normal, la
primera señal representa la señal determinante de la potencia. La
potencia del motor de combustión interna es determinada por el
primer regulador o por un bloque funcional en función del deseo de
potencia, es decir que se encuentra en el modo de número de
revoluciones. Si el par en el eje de salida del motor de combustión
interna sobrepasa el par motor máximo admisible, el valor de la
segunda señal cae entonces por debajo del valor de la primera
señal. A través del medio de selección se efectúa entonces un
cambio de dominancia hacia el segundo regulador. El segundo
regulador determina a través de la segunda señal la potencia del
motor de combustión interna, es decir que se encuentra en el modo
de regulador de limitación de par, denominado en lo que sigue modo
MBR. Sobre la base de la desviación de regulación, el segundo
regulador reducirá el par en el eje de salida a través de la
reducción de la señal determinante de la potencia hasta que quede
nuevamente por debajo del par motor máximo admisible. A
continuación, se efectúa un cambio de retorno al primer
regula-
dor.
dor.
Para evitar variaciones en forma de saltos de la
señal determinante de la potencia al producirse un cambio de
dominancia, los dos circuitos de regulación están acoplados uno con
otro, siendo ajustada o limitada la parte integral del segundo
regulador en función del par diferencial al valor de la primera
señal.
La solución según la invención y su ejecución
ofrecen la ventaja de que se reacciona deliberadamente a un par
rápidamente creciente en el eje de salida, por ejemplo al
producirse una mueva inmersión de un accionamiento por chorros de
agua, a cuyo fin se reduce la señal determinante de la potencia. De
este modo, el motor de combustión interna queda eficazmente
protegido contra sobrecarga.
Otra ventaja consiste en que el motor de
combustión interna se puede ajustar con más facilidad. Como es
sabido, se establecen para cada motor de combustión interna durante
una marcha en el banco de pruebas los valores característicos
individuales del motor de combustión interna, por ejemplo la línea
de valor límite (curva DBR) de la máxima cantidad admisible de
inyección de carburante. Sin embargo, estos valores de datos
aplicados son diferentes de un motor de combustión interna a otro
del mismo tipo y se aplican solamente para las condiciones
marginales prefijadas. Frente a esto, la invención inaugura la
posibilidad de poder emplear valores de datos idénticos,
concretamente de modo que el par motor máximo sea entregado en todas
las condiciones marginales posibles. Si el par motor medido se hace
mayor que el par motor máximo admisible, el segundo regulador
realiza una corrección en el sentido de una reducción de la señal
determinante de la potencia.
El sistema de regulación presentado en la
invención puede utilizarse en motores de combustión interna en modo
de construcción de carril común (common rail), modo de construcción
PLD (bomba-tubería-boquilla) o modo
de construcción convencional.
En las figuras se representa un ejemplo de
ejecución preferido. Muestran:
la figura 1, un diagrama del sistema
la figura 2, un esquema de bloques de reguladores
primero y segundo
la figura 3, un esquema de bloques del bloque
funcional y del segundo regulador
la figura 4, un esquema de bloques del segundo
regulador
la figura 5, una tabla
la figura 6, un esquema de bloques del cálculo de
la porción I
la figura 7, un esquema de bloques del primer
regulador,
la figura 8, un diagrama de tiempos
la figura 9, un diagrama de desarrollo de un
programa.
En la figura 1 se representa un esquema de
bloques de un motor de combustión interna con sistema de inyección
acumulador (carril común). Este muestra un motor de combustión
interna 1 con turboalimentador y refrigerador 2 del aire del
alimentación, un aparato electrónico 11 de mando del motor, una
primera bomba 4, una segunda bomba 6, un acumulador de alta presión
(carril) 7, inyectores 8 conectados a éste y una válvula de
estrangulación 5. La primera bomba 4 transporta el carburante desde
el depósito de carburante 3 hasta la segunda bomba 6 a través de la
válvula de estrangulación 5. Esta segunda bomba a su vez transporta
el carburante a alta presión hasta el acumulador de alta presión 7.
El nivel de presión del acumulador de alta presión 7 se detecta por
medio de un sensor de presión 10 del carril. Del acumulador de alta
presión 7 se derivan tuberías con inyectores 8 conectados a ellas
para cada cilindro del motor de combustión interna 1.
El aparato electrónico 11 de mando del motor
controla y regula el estado del motor de combustión interna 1. Este
aparato presenta los componentes usuales de un sistema de
microordenador, por ejemplo microprocesador, módulos de
entrada/salida, memoria intermedia y módulos de memoria (EEPROM,
RAM). En los módulos de memoria los datos de funcionamiento
relevantes para el funcionamiento del motor de combustión interna 1
están aplicados en campos característicos/líneas características.
Las magnitudes de entrada del aparato electrónico 11 de mando del
motor representadas en la figura 1 son: presión de la cámara
cilíndrica pIST(i), la cual es medida por medio de sensores
de presión 9, presión pCR del acumulador de alta presión 7, deseo de
potencia FW y otras magnitudes de entrada que están designadas con
el símbolo de referencia colectivo E. Como magnitudes de salida A
del aparato electrónico 11 de mando del motor están representadas
las señales de activación para los inyectores 8, correspondientes al
comienzo de inyección SB y a la cantidad de inyección ve, y la
señal de activación ADV para la válvula de estrangulación 5. A
través de la válvula de estrangulación 5 se ajusta la entrada a la
segunda bomba 6.
La figura 2 muestra un esquema de bloques del
sistema de regulación con estructura de circuito de regulación
acoplada. Se han representado: un primer regulador 14, un segundo
regulador 15, un medio de selección 16 y el motor de combustión
interna 1 con el sistema de inyección. El motor de combustión
interna 1 acciona a través de un embrague 13 una carga de motor 12,
por ejemplo un accionamiento por chorros de agua. Los ángulos Phi1
y Phi2 de los dientes del embrague 13 son detectados por sensores
22 de número de revoluciones. A partir del ángulo Phi1 de los
dientes se calcula el número de revoluciones del motor nMOT a
través del bloque funcional de detección/filtrado 18. Esta señal es
comparada en el punto de substracción con la magnitud de guía, el
valor nominal del número de revoluciones del motor nMOT(SW).
El valor nominal nMOT(SW) representa aquí la señal de
entrada que caracteriza el deseo de potencia.
A través del bloque funcional de
detección/filtrado 17 se establece a partir de los dos ángulos Phi1
y Phi2 de los dientes el par motor MK en el eje de salida del motor
de combustión interna 1. El par motor MK se compara con un par motor
máximo admisible MK(Max). El par motor máximo admisible
MK(Max) se determina a partir de las magnitudes de entrada
E, por ejemplo número de revoluciones del motor nMOT, número de
revoluciones del alimentador, presión del aire de alimentación pLL,
temperatura del carburante, de los gases de escape y del agua de
refrigeración.
Como alternativa al par motor medido MK, éste
puede ser calculado también por medio de un modelo matemático. Por
ejemplo, el modelo matemático puede contener una reproducción
termodinámica del motor de combustión interna.
Las magnitudes de entrada del primer regulador 14
son: la diferencia de números de revoluciones dnMOT, el número de
revoluciones del motor nMOT y una señal ve2(F). La señal
ve2(F) se obtiene a partir de una segunda señal ve2, para lo
cual se modifica la segunda señal ve2 a través de un miembro de
retardo 20 y un filtro 21. En una forma de ejecución más sencilla
la segunda señal ve2 puede conducirse también directamente al
primer regulador 14 o puede conducirse solamente a través del
miembro de retardo 20 o el filtro 21. La magnitud de salida del
primer regulador 14 es la primera señal ve1. Ésta se conduce al
medio de selección 16 y al segundo regulador 15. Las magnitudes de
entrada del segundo regulador 15 son: el par diferencial
MK(Diff), la primera señal ve1 y un módulo de regulador
modificado RM(ver). La señal del modo de regulador
modificado RM(ver) corresponde a su vez a un modo de
regulador RM retardado en un período de exploración. El retardo de
tiempo se efectúa por medio del miembro de retardo 19. La señal de
salida del segundo regulador 15 es la segunda señal ve2. Ésta se
conduce al medio de selección 16 y al miembro de retardo 20.
El medio de selección 16 contiene una selección
de valor mínimo. A través de la selección de valor mínimo se fija la
primera señal ve1 como señal ve determinante de la potencia cuando
dicha primera señal ve1 es menor o igual que la segunda señal ve2.
Para este caso, se fija el modo de regulador RM en un primer valor.
Esto corresponde a un funcionamiento del motor de combustión
interna en el modo de número de revoluciones. Como señal ve
determinante de la potencia se fija la segunda señal ve2 cuando
dicha segunda señal ve2 es menor que la primera señal ve1. En este
caso, se fija el modo de regulador RM en un segundo valor. Esto
corresponde a un funcionamiento del motor de combustión interna en
el modo MBR. Las señales de salida del medio de selección 16 son la
señal ve determinante de la potencia y el modo de regulador RM. La
señal ve determinante de la potencia es conducida al dispositivo de
inyección del motor de combustión interna 1. Por señal determinante
de la potencia en el sentido de la invención ha de entenderse la
cantidad de inyección o el recorrido de regulación de un vástago de
regulación. La estructura del primer regulador 14 se explica en
unión de la figura 7. La estructura del segundo regulador 15 se
explica en unión de las figuras 4 a 6.
El funcionamiento del sistema de regulación es el
siguiente:
En tanto el par motor MK sea netamente más
pequeño que el par motor máximo admisible MK(Max), el segundo
regulador 15 no interviene en el primer regulador 14. Esto viene
garantizado por el hecho de que la parte integral (porción I) del
segundo regulador 15 se fija en el valor de la primera señal ve1
calculada por el primer regulador 14. Dado que el par diferencial
MK(Diff) es positivo, la parte integral del segundo regulador
15, por ejemplo empleando un regulador PI, se suma con una parte
proporcional positiva (parte P). Por tanto, la segunda señal ve2
calculada por el segundo regulador 15 es mayor que la primera señal
ve1. En consecuencia, el motor de combustión interna se mantiene en
el modo de número de revoluciones. Únicamente cuando el par motor MK
sigue aumentando y se aproxima al par motor máximo admisible
MK(Max), se inicia el proceso de integración de la parte I
del segundo regulador 15. Esto hace posible una transición sin
perturbaciones del primer regulador 14 al segundo regulador 15, ya
que la parte I del segundo regulador 15 puede funcionar ahora
libremente y ya no se fija. Cuando la segunda señal ve2 se hace más
pequeña que la primera señal ve1, el motor de combustión interna
cambia del modo de número de revoluciones al modo MBR.
La segunda señal ve2 calculada por el segundo
regulador 15 se emplea para limitar la parte I del primer regulador
14. Sin embargo, la limitación de la parte I del primer regulador
14 se efectúa con desplazamiento en el tiempo a causa del miembro de
retardo 20 y el filtro 21. Por tanto, no se presenta realimentación
alguna de la primera señal ve1 a la parte I del primer regulador
14. Por consiguiente, la salida del primer regulador 14 y la parte
I del primer regulador 14 están dinámicamente desacopladas. De este
modo, se impide eficazmente una amplificación no deseada de la
dinámica del regulador. Por ejemplo, en el caso de una descarga
rápida del motor de combustión interna se reduce la señal de salida
del primer regulador 14, es decir, la primera señal ve1. Por
consiguiente, se reducen también la parte I del segundo regulador
15 y la segunda señal ve2. Sin la acción de retardo del filtro 21
se reduciría también en ciertas circunstancias la parte I del
primer regulador 14, lo que podría conducir a una reducción
adicional de la primera señal ve1.
La figura 3 muestra una ejecución alternativa del
esquema de bloques de la figura 2. A diferencia de la figura 2, en
este esquema de bloques se calcula la primera señal ve1 a través de
un bloque funcional 23 en función de un deseo de potencia, aquí el
pedal del acelerador FP. El bloque funcional 23 incluye la
conversión de la posición del pedal del acelerador en la primera
señal ve1. A este fin, se han previsto unas líneas características
correspondientes, incluyendo una limitación. Las magnitudes de
entrada necesarias para el cálculo de conversión están
representadas con el símbolo de referencia E, por ejemplo número de
revoluciones del motor nMOT, presión del aire de alimentación pLL,
etc. Otra diferencia consiste en que la segunda señal ve2 en el
esquema de bloques según la figura 3 se conduce exclusivamente al
medio de selección 16. En contraste con la figura 2, se suprime la
comparación nominal/real del número de revoluciones del motor, ya
que el deseo de potencia se prefija a través de un pedal de
acelerador. La estructura restante corresponde a la de la figura 2,
por lo que es válido lo que allí se ha dicho.
La figura 4 muestra el esquema de bloques del
segundo regulador 15. Éste presenta una parte integral y se ha
representado a modo de ejemplo como regulador PI en forma discreta
en el tiempo. En la práctica, el segundo regulador 15 puede
materializarse también como un regulador PID o como un regulador
PI(DT1). Las magnitudes de entrada del segundo regulador 15
son: el modo de regulador modificado RM(ver), la primera
señal ve1 y el par diferencial MK(Diff). La magnitud de
salida del segundo regulador 15 es la segunda señal ve2. El segundo
regulador 15 presenta como componentes una multiplicación 25, un
bloque funcional de cálculo parte I 24 y una suma 26. A través de
la multiplicación 25 se calcula la parte P ve2(P). A través
del bloque funcional 24 se calcula la parte I ve2(I). La
estructura y el funcionamiento del bloque funcional de cálculo
parte I 24 se explica en unión de las figuras 5 y 6. La parte P
ve2(P) se calcula a partir del par diferencial
MK(Diff) y un coeficiente proporcional kp. El coeficiente
proporcional kp puede prefijarse como constante o bien puede
calcularse en función del par motor MK y del valor de la segunda
señal ve2 calculado un período de exploración antes. Como
alternativa, puede estar previsto también que el coeficiente
proporcional kp se calcule en función del par motor MK y de la
parte I ve2(I) calculada un período de exploración antes.
Mediante el cálculo del coeficiente proporcional kp se puede adaptar
el comportamiento de transmisión del segundo regulador 15 a
condiciones de funcionamiento diferentes, por ejemplo densidad
diferente del carburante o variaciones del rendimiento del motor
dependientes del punto de funcionamiento. El comportamiento dinámico
del segundo regulador 15 puede optimizarse cuando en el cálculo del
valor kp se tenga en cuenta adicionalmente el par diferencial
MK(Diff).
Como se representa en la figura 4, la segunda
señal ve2 resulta de la suma de la parte P y la parte I, suma 26.
Por tanto, rige para el cálculo:
ve2 =
ve2(P) +
ve2(I)
con:
| ve2 | segunda señal |
| ve2(P) | parte proporcional (parte P) |
| ve2(I) | parte integral (parte I) |
La figura 6 muestra un esquema de bloques para
calcular la parte I ve2(I) de la figura 4. Pertenece a esta
figura la tabla de la figura 5. Las magnitudes de entrada del
esquema de bloques de la figura 6 son: la primera señal ve1, el modo
de regulador modificado RM(ver) y el par diferencial
MK(Diff). La magnitud de salida es la parte I ve2(I)
de la segunda señal ve2. El bloque funcional de cálculo parte
integral 24 incluye un primer conmutador de software 33 y un
segundo conmutador de software 34. Para las posiciones de conexión
del primer conmutador de software 33 rigen las relaciones
siguientes:
- 1.
- Cuando el modo de regulador retardado RM(ver) es mayor o igual que el valor L2, entonces está activa la entrada C. El valor L2 se fija aquí constantemente en 1. El modo de regulador retardado RM(ver) es 1 en el modo de número de revoluciones, es decir, en el funcionamiento normal del motor de combustión interna.
- 2.
- Cuando el modo de regulador retardado RM(ver) es menor que el valor L2, entonces está activa la entrada D. El modo de regulador retardado RM(ver) es cero en el modo MBR.
Para el segundo conmutador de software 34 rigen
las relaciones siguientes:
- 1.
- Cuando el valor de salida del primer conmutador de software 33 es mayor o igual que el valor L1, entonces está activa la entrada A. El valor L1 es positivo. Éste puede calcularse a partir del par motor máximo admisible MK(Max) o puede ser constante, por ejemplo 150 Nm.
- 2.
- Cuando el valor de salida del primer conmutador de software 33 es menor que el valor L1, entonces está activa la entrada B.
Las posiciones de conexión representadas en la
figura 6 para los conmutadores de software primero 33 y segundo 34
corresponden a la primera línea de la tabla de la figura 5. Para
este caso, es decir, el primer regulador 14 es dominante y el par
diferencia MK(Diff) es mayor que el valor L1, están activas
las posiciones de conexión C/A. En estas posiciones de conexión la
parte I ve2(I) de la segunda señal ve2 corresponde a la
primera señal ve1. En otras palabras: la parte I ve2(I) de
la segunda señal ve2 se fija en el valor de la primera señal ve1.
Sobre la base del par diferencial positivo MK(Diff) se
obtiene también una parte P positiva ve2(P). Por tanto, se
obtiene en conjunto una segunda señal ve2 cuyo valor es mayor que
la primera señal ve1. Por consiguiente, a través de la selección de
valor mínimo del medio de selección 16 se fija la primera señal ve1
como señal ve determinante de la potencia.
Si el par diferencial MK(Diff) se queda
ahora por debajo del valor L1, es decir que el par motor del motor
de combustión interna se desarrolla en dirección al par motor
máximo admisible MK(Max), el segundo conmutador de software
34 varía entonces su posición de conexión y la entrada B se vuelve
activa. Este caso corresponde a la segunda fila de la tabla de la
figura 5. En esta posición de conexión la parte I ve2(I) de
la segunda señal ve2 ya no se fija en el valor de la primera señal
ve1, sino que se limita a éste por medio del bloque funcional de
valor mínimo 31. En otras palabras: la parte I de la segunda señal
ve2 comienza a funcionar libremente. El resultado de una suma 30 es
llevado a la segunda entrada del bloque funcional de valor mínimo
31. El primer sumando corresponde aquí al valor (miembro de retardo
32) de la parte I ve2(I) de la segunda señal ve2 establecido
un período de exploración antes. El segundo sumando se obtiene de
la multiplicación 29 de un factor F por la suma del par diferencial
MK(Diff) en el momento actual y en el momento precedente,
símbolos de referencia 27 y 28. El factor F se calcula en función
del valor proporcional previamente descrito kp, un tiempo de
exploración TA y un tiempo de reajuste TN. El tiempo de reajuste a
su vez es constante o representa una función del número de
revoluciones del motor nMOT. Por tanto, se cumplen las relaciones
siguientes:
F = f(kp, TA, TN) y
TN = f(nMOT); TN = constante
Se desprende de lo descrito anteriormente que la
transición del modo de número de revoluciones al modo MBR se
efectúa siempre mientras funciona libremente la parte integral del
segundo regulador 15. De este modo, se garantiza una transición
suave del primer regulador 14 al segundo regulador 15, sin una
variación brusca de la señal ve determinante de la potencia.
Si el par motor actual MK sobrepasa el par motor
máximo admisible MK(Max), la segunda señal ve2 se hace
entonces más pequeña que la primera señal ve1 debido al par
diferencial negativo MK(Diff). Como reacción consecuente, el
medio de selección 16 fija la segunda señal ve2 como la señal ve
determinante de la potencia y fija el modo de regulación RM en el
segundo valor, aquí cero. La variación del modo de regulador
modificado RM(ver) hace que el primer conmutador de software
33 varíe su posición, siendo ahora activa la entrada D. La posición
de conexión corresponde a la tercera línea de la tabla de la figura
5. Se efectúa un retorno al modo de número de revoluciones cuando
la segunda señal ve2 es mayor o igual que la primera señal ve1.
En la figura 7 se representa el primer regulador
14. Este presenta una parte integral y está representado a modo de
ejemplo como regulador PID en forma discreta en el tiempo. En la
práctica, el primer regulador puede estar construido también como un
regulador PI o PI(DT1). Las magnitudes de entrada del primer
regulador 14 son: la diferencia de números de revoluciones dnMOT,
el número de revoluciones del motor nMOT y la segunda señal
modificada ve2(F). El primer regulador representado incluye
tres bloques funcionales para calcular las partes P, I y D,
correspondientes a los símbolos de referencia 37 a 39. A través del
bloque funcional 37 se establece la parte P ve1(P) a partir
de una magnitud de entrada EP y la diferencia de números de
revoluciones dnMOT. A través del bloque funcional 38 se calcula la
parte I ve1(I) a partir de la diferencia de números de
revoluciones dnMOT, una primera señal de entrada ve(M) y una
segunda señal de entrada EI. La parte I ve1(I) está limitada
aquí a la primera señal de entrada ve(M). A través del
bloque funcional 39 se calcula la parte D ve1(D) a partir de
la diferencia de números de revoluciones dnMOT y una magnitud de
entrada ED. La primera señal de entrada ve(M) corresponde a
la señal ve2(F) o a una señal ve1(KF), según qué señal
presente el valor más pequeño. A este fin, está previsto un primer
bloque funcional de valor mínimo 36. La señal ve1(KF) se
determina a su vez a partir del número de revoluciones del motor
nMOT y otras magnitudes de entrada por medio de campos
característicos 35. Estas otras magnitudes de entrada están
representadas como símbolo de referencia colectivo E. Las
magnitudes de entrada E pueden ser, por ejemplo, la presión del aire
de alimentación pLL, etc. Las tres partes se suman por medio de una
suma 40 para dar una señal común ve1(S). A través del
segundo bloque funcional de valor mínimo 41 se selecciona
seguidamente de entre esta señal ve1(S) y la señal
ve1(KF) aquélla que presenta el valor más pequeño. Esta
señal corresponde a la primera señal ve1.
La segunda señal ve2 calculada por el segundo
regulador 15 influye sobre el cálculo de la parte integral
ve1(I) del primer regulador 14. Sin embargo, debido al
filtro 21, la señal ve2(F) está retardada en el tiempo con
respecto a la segunda señal ve2. Por tanto, no se presenta ninguna
realimentación directa de la salida del primer regulador 14 a la
parte integral ve1(I) del primer regulador 14. La salida ve1
del primer regulador 14 y la parte integral ve1(I) del
primer regulador 14 están dinámicamente desacopladas. De este modo,
se impide eficazmente una amplificación no deseada de la dinámica
del regulador. Por ejemplo, en una descarga rápida del motor de
combustión interna se reduce la señal de salida del primer
regulador 14, es decir, la primera señal ve1. Por consiguiente, se
reducen también la parte I del segundo regulador 15 y la segunda
señal ve2. Sin la acción de retardo del filtro 21 se reduciría
también en ciertas circunstancias la parte I del primer regulador
14, lo que podría conducir a una reducción adicional de la primera
señal ve1.
La figura 8 consiste en las figuras parciales 8A
a 8E. Se representan en cada caso en función del tiempo: el modo de
regulador modificado RM(ver) (figura 8A), el par motor MK
(figura 8C), la primera señal ve1 y la segunda señal ve2 (figura 8D)
y la señal ve determinante de la potencia (figura 8E). En la figura
8B se representan las posiciones de conexión de los conmutadores de
software primero 33 y segundo 34 en los respectivos instantes. En
la figura 8C se representan, paralelamente al eje de abscisas, dos
líneas de limitación MK(Max) y GW. La diferencia de estas dos
líneas de limitación corresponde al valor L1. El par diferencial
MK(Diff) resulta de la respectiva diferencia del trazo de
curva con los puntos A a F y el par motor máximo admisible
MK(Max). En la figura 8D se representa como línea continua la
evolución de la segunda señal ve2. La primera señal ve1 se
representa como línea de trazos.
El desarrollo del procedimiento es el siguiente:
en el instante t1 se parte de la consideración de que el motor de
combustión interna se hace funcionar en el modo de número de
revoluciones. En este modo la primera señal ve1 calculada por el
primer regulador 14 es fijada por el medio de selección 16 como
señal ve determinante de la potencia. Por tanto, el nivel
representado en la figura 8E y la evolución de la señal ve
determinante de la potencia corresponden al valor de la primera
señal ve1. El modo de regulador RM es fijado por el medio de
selección 16 en un primer valor, aquí uno. Los dos conmutadores de
software 33 y 34 están en la posición C/A. En esta posición de
conexión la parte I ve2(I) de la segunda señal ve2
corresponde al valor de la primera señal ve1. En otras palabras: la
parte I ve2(I) de la segunda señal se fija en el valor de la
primera señal ve1. En el instante t1 se presenta un par diferencial
positivo MK(Diff). Resulta de esto también una parte P
positiva ve2(P) del segundo regulador 15. La segunda señal
ve2 se calcula así:
ve2 = ve1 +
ve2(P)
con:
| ve2 | segunda señal |
| ve1 | primera señal |
| ve2(P) | parte P de la segunda señal |
Como se representa en la figura 8D, el valor de
la segunda señal ve2, punto J, está por encima del valor de la
primera señal ve1, punto G. Para el resto de la evolución se parte
de la consideración de que la primera señal ve1 se mantiene
constante.
En el instante t1 se parte ahora de la
consideración de que se incrementa el par motor MK en el eje de
salida del motor de combustión interna, es decir que en la figura
8C se modifica el trazado de la curva en el punto A en dirección al
punto C. Debido a la reducción del par diferencial MK(Diff)
se reducirá también la parte P ve2(P) de la segunda señal
ve2. La parte I ve2(I) de la segunda señal ve2 sigue estando
fijada en el valor de la primera señal ve1. Por este motivo, el
valor calculado de la segunda señal ve2 está por encima de la
primera señal ve1, es decir, en un valor mayor. En el punto B de la
figura 8C el par diferencial MK(Diff) es igual al valor L1.
Al sobrepasarse esta línea, el conmutador de software 34 varía su
posición de conexión. En la figura 8B esto se representa con la
variación de las posiciones de conexión de C/A y C/B. A partir de
este instante, la parte I ve2(I) de la segunda señal ve2 ya
no se fija en el valor de la primera señal ve1, sino que únicamente
se limita al valor de dicha primera señal ve1. Por tanto, la parte
integral del segundo regulador 15 comienza a funcionar libremente a
partir de este instante.
En el instante t2 se obtiene un par diferencial
MK(Diff) de cero. Resulta de esto que la parte P
ve2(P) de la segunda señal ve2 es también cero. En este
instante, el valor de la segunda señal ve2 corresponde al valor de
la primera señal ve1, punto K en la figura 8D. Si el par
diferencial MK(Diff) sobrepasa ahora el par motor máximo
admisible MK(Max), esto origina entonces un cambio de signo
del par diferencial MK(Diff). Se sigue de esto que la
segunda señal ve2 presenta ahora un valor más pequeño que la primera
señal ve1. Como reacción a esto, el medio de selección 16 varía el
modo de regulador RM de 1 a 0 y fija la segunda señal ve2 como
señal ve determinante de la potencia. Además, los dos conmutadores
de software 33 y 34 varían su posición de conexión hacia D/B. En el
espacio de tiempo t2 a t4 se obtiene, debido a la evolución supuesta
del par diferencial MK(Diff), una evolución correspondiente
de la segunda señal ve2, que corresponde al trazo de curva K a N.
Dado que el motor de combustión interna se hace funcionar ahora en
el modo MBR, la evolución de la señal ve determinante de la potencia
corresponde a la evolución de la segunda señal ve2.
En el instante t4 se parte ahora de la
consideración de que el valor de la segunda señal ve2 corresponde
al valor de la primera señal ve1. Sobre la base de la selección de
valor mínimo, el medio de selección 16 fijará nuevamente el modo de
regulador RM en el primer valor, aquí uno, y fijará la primera
señal ve1 como señal ve determinante de la potencia. Por tanto, a
partir del instante t4, la evolución de la señal ve determinante de
la potencia corresponde a la evolución de la primera señal ve1, es
decir que ve se mantiene constante, tal como se representa en la
figura 8E. Debido a la variación del modo de regulador RM, se
varían las posiciones de conexión de los dos conmutadores de
software 33 y 34 hacia C/B.
En el punto E, el par diferencial MK(Diff)
corresponde nuevamente al valor L1. De este modo, se varía la
posición de conexión del segundo conmutador de software 34, es
decir que los dos interruptores de software 33 y 34 ocupan ahora la
posición de conexión C/A. En esta posición de conexión se fija la
parte I ve2(I) de la segunda señal ve2 en el valor de la
primera señal ve1. En correspondencia con la evolución adicional del
par diferencial MK(Diff) se obtiene para la segunda señal
ve2 una evolución según el trazo de curva N a O. En el instante t5
ha concluido el espacio de tiempo considerado.
En la figura 9 se ha representado un diagrama de
desarrollo del programa del procedimiento según la invención. En el
paso S1 se inicializa el modo de regulador RM con 1, ya que no se
presenta todavía un par motor al poner en marcha el motor de
combustión interna. En el estado de partida se hace funcionar el
motor de combustión interna en el modo de número de revoluciones.
En el paso S2 se fija el primer regulador como dominante, es decir
que la primera señal ve1 se fija como señal ve determinante de la
potencia. En los pasos S3 y S4 se calcula la primera señal ve1 y se
introduce el par motor actual MK. Seguidamente, se calcula en el
paso S5 un par diferencial MK(Diff) a partir del par motor
actual MK y un par motor máximo admisible MK(Max). En el paso
S6 se comprueba si el modo de regulador RM es igual a 1, es decir,
si el motor de combustión interna sigue encontrándose en el modo de
número de revoluciones. Si no ocurre esto, es decir que el motor de
combustión interna se encuentra en el modo MBR, se recorren los
pasos S16 a S22. Si la comprobación arroja el resultado de que el
motor de combustión interna se hace funcionar en el modo de número
de revoluciones, se efectúa entonces en el paso S7 la consulta de
si el par diferencial MK(Diff) es mayor que el valor L1.
En caso de un resultado positivo de la
comprobación, se fija la parte I ve2(I) de la segunda señal
ve2 en el valor de la primera señal ve1, paso S8. En caso de un
resultado negativo de la comprobación en el paso S7, se activa el
cálculo de la parte I ve2(I) de la segunda señal ve2, paso
S9. En el paso S10 se limita la parte I ve2(I) de la segunda
señal ve2 al valor de la primera señal ve1. En el paso S11 se
calcula la parte P ve2(P) de la segunda señal ve2 en función
del par diferencial MK(Diff) y un coeficiente proporcional
kp. En el paso S12 se establece la segunda señal ve2 por medio de la
adición de las partes P e I. Seguidamente, se comprueba en el paso
S13 si la segunda señal ve2 es menor que la primera señal ve1.
Cuando no ocurre esto, el programa se deriva entonces hacia el
punto A. Si se comprueba en el paso S13 que el valor de la segunda
señal ve2 es menor que el valor de la primera señal ve1, se fija
entonces el modo de regulador RM, a través del medio de selección
16, en un segundo valor, aquí cero. A través del medio de selección
16 se fija ahora la segunda señal ve2 como señal ve determinante de
la potencia, es decir que el segundo regulador 15 es dominante.
Seguidamente, el desarrollo del programa se deriva hacia el punto A
con el nuevo cálculo de la primera señal ve1.
Si en el paso S6 se comprueba que el motor de
combustión interna se encuentra en el modo MBR, se activa en el paso
S16 el cálculo de la parte I ve2(I) de la segunda señal ve2.
Se limita entonces la parte I al valor de la primera señal ve1, paso
S17. Seguidamente, se calcula la parte P como antes se ha descrito,
paso S18. A partir de las partes P e I se establece en el paso S19
la segunda señal ve2. En el paso S20 se comprueba si el valor de la
segunda señal ve2 es menor que el valor de la primera señal ve1.
Cuando ocurre esto, se deriva el diagrama de desarrollo del
programa hacia el punto A. En caso de un resultado negativo de la
comprobación, es decir que la segunda señal ve2 no es más pequeña
que la primera señal ve1, se fija el modo de regulador RM en un
primer valor, aquí 1. Seguidamente, en el paso S22 se fija la
primera señal ve1 como señal ve determinante de la potencia, es
decir que el primer regulador 14 es dominante.
- 1
- Motor de combustión interna
- 2
- Turboalimentador
- 3
- Depósito de carburante
- 4
- Primera bomba
- 5
- Válvula de estrangulación
- 6
- Segunda bomba
- 7
- Acumulador de alta presión (carril)
- 8
- Inyector
- 9
- Sensor de presión
- 10
- Sensor de presión del carril
- 11
- Aparato electrónico de mando del motor
- 12
- Carga del motor
- 13
- Embrague
- 14
- Primer regulador (número de revoluciones)
- 15
- Segundo regulador (par)
- 16
- Medio de selección
- 17
- Bloque funcional detección/filtrado
- 18
- Bloque funcional detección/filtrado
- 19
- Miembro de retardo
- 20
- Miembro de retardo
- 21
- Filtro
- 22
- Sensores de número de revoluciones
- 23
- Bloque funcional
- 24
- Bloque funcional cálculo parte I
- 25
- Multiplicación
- 26
- Suma
- 27
- Miembro de retardo
- 28
- Suma
- 29
- Multiplicación
- 30
- Suma
- 31
- Bloque funcional valor mínimo
- 32
- Miembro de retardo
- 33
- Primer conmutador de software
- 34
- Segundo conmutador de software
- 35
- Campos característicos
- 36
- Primer bloque funcional valor mínimo
- 37
- Bloque funcional cálculo parte P
- 38
- Bloque funcional cálculo parte I
- 39
- Bloque funcional cálculo parte D
- 40
- Suma
- 41
- Segundo bloque funcional valor mínimo
Claims (29)
1. Sistema de regulación para proteger un motor
de combustión interna (1) contra sobrecarga, cuya potencia se ajusta
a través de una señal (ve) determinante de la potencia en función de
una señal de entrada (FW) que caracteriza el deseo de potencia,
caracterizado porque se calcula un par diferencial
(MK(Diff)) a partir del par motor actual (MK) y un par motor
máximo admisible (MK(Max)), determinando el par diferencial
(MK(Diff)) decisivamente una segunda señal (ve2) (ve2 =
f(MK(Diff))), se determina una primera señal (ve1) a
partir de la señal de entrada (FW) que caracteriza el deseo de
potencia, y a través de un medio de selección (16) se fija la
primera señal (ve1) o la segunda señal (ve2) como señal (ve)
determinante de la potencia.
2. Sistema de regulación según la reivindicación
1, caracterizado porque el medio de selección (16) contiene
una selección de valor mínimo, como señal (ve) determinante de la
potencia se fija la primera señal (ve1) (ve = ve1) cuando la primera
señal (ve1) es menor o igual que la segunda señal (ve1 = ve2), y
como señal (ve) determinante de la potencia se fija la segunda señal
(ve2) (ve = ve2) cuando la segunda señal (ve2) es menor que la
primera señal (ve1) (ve2 < ve1).
3. Sistema de regulación según la reivindicación
2, caracterizado porque a través del medio de selección (16)
se fija un modo de regulador (RM) en un primer valor (RM = 1) cuando
la primera señal (ve1) es dominante (ve = ve1), y se fija dicho modo
de regulador en un segundo valor (RM = 0) cuando la segunda señal
(ve2) es dominante (ve = ve2).
4. Sistema de regulación según la reivindicación
1, caracterizado porque la primera señal (ve1) se determina
por medio de un primer regulador (14) a partir del número de
revoluciones del motor (nMOT), una diferencia de números de
revoluciones (dnMOT) y la segunda señal (ve2).
5. Sistema de regulación según la reivindicación
1, caracterizado porque la primera señal (ve1) se determina
por medio de un bloque funcional (23) a partir de un valor de pedal
de acelerador (FP) y otras magnitudes de entrada, especialmente una
presión del aire de alimentación (pLL).
6. Sistema de regulación según la reivindicación
1, caracterizado porque la segunda señal (ve2) se determina
adicionalmente por medio de un segundo regulador (15) a partir del
modo de regulador (RM) y la primera señal (ve1).
7. Sistema de regulación según la reivindicación
4 ó 5, caracterizado porque la primera señal (ve1) se conduce
al segundo regulador (15).
8. Sistema de regulación según la reivindicación
6, caracterizado porque la salida del segundo regulador (15)
se conduce al primer regulador (14) y al medio de selección
(16).
9. Sistema de regulación según la reivindicación
8, caracterizado porque en la vía de señales del segundo
regulador (15) al primer regulador (14) están dispuestos un miembro
de retardo (20) y/o un filtro (21).
10. Sistema de regulación según las
reivindicaciones 4 y 9, caracterizado porque una segunda
señal modificada (ve2(F)), que se deriva de la segunda señal
(ve2) por medio del miembro de retardo (20) y/o el filtro (21),
representa una magnitud de entrada del primer regulador (14).
11. Sistema de regulación según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la salida
del medio de selección (16) se conduce al segundo regulador
(15).
12. Sistema de regulación según la reivindicación
11, caracterizado porque en la vía de señales del medio de
selección (16) al segundo regulador (15) está dispuesto un miembro
de retardo (19).
13. Sistema de regulación según las
reivindicaciones 6 y 12, caracterizado porque un modo de
regulador modificado (RM(ver)), que se determina por medio
del miembro de retardo (19), representa una magnitud de entrada del
segundo regulador (15).
14. Sistema de regulación según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segundo
regulador (15) está construido al menos como regulador I, calculando
éste una parte I (ve2(I)) y calculándose la segunda señal
(ve2) a partir de la parte I (ve2(I)) (ve2 =
f(ve2(I)).
15. Sistema de regulación según la reivindicación
14, caracterizado porque la parte I (ve2(I)) se fija
en el valor de la primera señal (ve1) (ve2(I) = ve1) cuando
el par diferencial (MK(Diff)) es mayor o igual que un valor
(L1) (MK(Diff) = L1) y el modo de regulador (RM) o,
alternativamente, el modo de regulador modificado (RM(ver))
corresponde al primer valor (RM = 1, RM(ver) = 1).
16. Sistema de regulación según la reivindicación
14, caracterizado porque la parte I (ve2(I)) se limita
al valor de la primera señal (ve1) cuando el par diferencial
(MK(Diff)) es menor que el valor (L1) (MK(Diff) <
L1) o el modo de regulador (RM) o bien, alternativamente, el modo de
regulador retardado (RM(ver)) corresponde al segundo valor
(RM = 0, RM(ver) = 0).
17. Sistema de regulación según la reivindicación
15 ó 16, caracterizado porque en el cálculo de la parte I
(ve2(I)) interviene también un tiempo de reajuste (TN) y el
tiempo de reajuste (TN) es constante (TN = const.) o representa una
función del número de revoluciones (nMOT) del motor de combustión
interna (1) (TN = f(nMOT)).
18. Sistema de regulación según la reivindicación
15 ó 16, caracterizado porque el valor (L1) se calcula en
función del par motor máximo admisible (MK(Max)) (L1 =
f(MK(Max))).
19. Sistema de regulación según la reivindicación
15 ó 16, caracterizado porque el valor (L1) se calcula en
función del número de revoluciones del motor (nMOT) (L1 =
f(nMOT)).
20. Sistema de regulación según la reivindicación
14, caracterizado porque el segundo regulador (15) está
construido adicionalmente como regulador P, éste calcula una parte P
(ve2(P)) y la segunda señal (ve2) se calcula adicionalmente a
partir de la parte P (ve2(P)) (ve2 =
f(ve2(P)).
21. Sistema de regulación según la reivindicación
20, caracterizado porque la parte P (ve2(P)) se
calcula en función del par diferencial (MK(Diff)) y un
coeficiente proporcional (kp) (ve2(P) =
f(MK(Diff), kp)).
22. Sistema de regulación según la reivindicación
21, caracterizado porque el coeficiente proporcional (kp) es
constante (kp = const.) o bien se calcula en función de al menos el
par motor (MK) o en función de al menos el par diferencial
(MK(Diff)).
23. Sistema de regulación según la reivindicación
21, caracterizado porque el coeficiente proporcional (kp) se
calcula al menos en función de la segunda señal (ve2) o en función
de la parte I (ve2(I)).
24. Sistema de regulación según la reivindicación
4, caracterizado porque el primer regulador (14) está
construido al menos como regulador I, calculando éste una parte I
(ve1(I)) en función de una primera señal de entrada
(ve(M)), una segunda señal de entrada (EI) y la diferencia de
números de revoluciones (dnMOT).
25. Sistema de regulación según las
reivindicaciones 4 y 24, caracterizado porque el segundo
regulador (14) presenta, además un primer bloque funcional de valor
mínimo (36), un segundo bloque funcional de valor mínimo (41) y
campos característicos (35).
26. Sistema de regulación según las
reivindicaciones 24 y 25, caracterizado porque la primera
señal de entrada (ve(M)) se establece por medio del primer
bloque funcional de valor mínimo (36) a partir de la segunda señal
(ve2) o bien, alternativamente, a partir de la segunda señal
modificada (ve2(F)) y una señal de campo característico
(ve1(KF)) calculada por medio de los campos característicos
(35).
27. Sistema de regulación según la reivindicación
26, caracterizado porque la señal de campo característico
(ve1(KF)) se calcula en función del número de revoluciones
del motor (nMOT) y otras magnitudes de entrada (E), especialmente la
presión del aire de alimentación (pLL).
28. Sistema de regulación según la reivindicación
27, caracterizado porque la primera señal (ve1) se establece
por medio del segundo bloque funcional de valor mínimo (41) a partir
de la señal de campo característico (ve1(KF)) y al menos a
partir de la parte I (ve1(I)).
29. Sistema de regulación según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el par
motor (MK) se calcula a partir de magnitudes de entrada medidas por
medio de un modelo matemático.
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