CN101688485B - 用于对转速调节器的功能进行监控的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对内燃机(2)的转速调节器的功能进行监控的一种方法和一种装置。在此，如果内燃机的实际转速(ω_Ist)超过额定转速(ω_soll)多于预先确定的阈值(SW)，那就探测出转速超过情况。如果探测出转速超过情况，那就将所述转速调节器的调节参量(S)限制到随时间下降的最大的调节参量(M_max)。

Description

用于对转速调节器的功能进行监控的方法和装置

技术领域

本发明涉及尤其在柴油发动机控制系统的推力监控功能中用于对转速调节器的功能进行监控的一种方法和一种装置。

背景技术

在柴油发动机控制系统中，作为故障处理功能可以在实际转速比额定转速高出一个预先确定的阈值以上时激活推力监控。在激活推力监控的情况下，有必要使转速调节器将其相应的调节参量如此快速地置于零，从而在包括所有其它延时的功能的预先确定的持续时间比如一秒钟之后切断喷射，也就是说将喷射器的触发持续时间置于零。

设置在发动机控制系统中的转速调节器按使用领域工作，也就是说根据汽车的制造商的类型或者说依赖于具有不同的参数组的汽车来工作，所述不同的参数组导致转速调节器的不同的响应时间。但是，在推力监控干预时，对于每个参数组来说必须适用这一点，即在预先确定的持续时间之内切断喷射，用于避免无根据的推力监控替代反应。必须为每个车型或者内燃机的使用领域重新检查每个参数组。借助于合适的模拟来进行检查，其中尤其检查，调节参量在预先确定的持续时间比如一秒钟之内导致喷射的停止。这十分麻烦。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种方法和一种装置，利用所述方法和装置可以保证，在转速偏差太高时在有待遵守的时间之内将转速调节器的调节参量降低到零，而不必单独地对已经为最终用途确定的调节器参数进行检查。

该任务通过一种用于对内燃机的转速调节器的功能进行监控的方法得以解决，该方法具有以下步骤：-如果内燃机的实际转速超过额定转速多于预先确定的阈值，那就探测出转速超过情况；-如果探测出转速超过情况，那就将所述转速调节器的调节参量限制到随时间下降的最大的调节参量；该任务也通过一种相应的装置得到解决，该装置构造为用于运行内燃机的发动机调节单元，其包括：-用于依赖于额定转速和实际转速来提供调节参量的调节单元，-限制单元，该限制单元用于在内燃机的实际转速超过额定转速多于预先确定的阈值时探测出转速超过情况并且在探测出转速超过情况时将所述转速调节器的调节参量限制到随时间下降的最大的调节参量。

本发明的其它有利的设计方案在后文中得到说明。

按照第一方面，规定了一种用于对内燃机的转速调节器的功能进行监控的方法。该方法包括在内燃机的实际转速超过额定转速多于预先确定的阈值时探测到转速超过情况并且在探测到转速超过情况时将转速调节器的调节参量限制到随时间下降的最大的调节参量。

此外，所述最大的调节参量依赖于预先确定的持续时间，在该持续时间之后必须将调节参量确定为0。

按照一种实施方式，所述最大的调节参量随时间下降的梯度是恒定的。在此，可以通过将表示在正常运行中最大允许的调节参量的最大调节参量除以预先确定的持续时间来求得所述梯度。作为替代方案，所述梯度可以通过将当前的最大的调节参量除以预先确定的持续时间来求得。

作为替代方案，所述最大的调节参量按照一种梯度模式随时间下降。

此外，在内燃机的实际转速超过额定转速少于预先确定的阈值时可以将转速调节器的调节参量限制到随时间上升的最大的调节参量，其中所述最大的调节参量一直上升到最大调节参量，该最大调节参量表示在正常运行中最大允许的调节参量。

按照一种实施方式，在实际转速低于额定转速时可以将最大的调节参量直接调节到所述最大调节参量，其中所述最大调节参量是在正常运行中最大允许的调节参量。

按照一个方面，设置了用于运行内燃机的发动机调节单元，该发动机调节单元具有用于依赖于额定转速和实际转速提供调节参量的调节单元以及限制单元，所述限制单元用于在内燃机的实际转速超过额定转速多于预先确定的阈值时探测到转速超过情况并且在探测到转速超过情况时将转速调节器的调节参量限制到随时间下降的最大的调节参量上。

此外，所述调节单元可以包括P调节器部分和I调节器部分，其中所述限制单元限制着由所述P调节器部分和I调节器部分共同提供的调节参量。作为替代方案，所述调节单元可以包括P调节器部分和I调节器部分，其中所述限制单元与所述I调节器部分相耦合，使得所述限制单元在限制时在每个调节周期中用极限积分值来对所述I调节器部分的积分器的积分初始值进行更新。

附图说明

下面借助于附图对本发明的优选的实施方式进行详细解释。其中：

图1是用于按本发明的第一实施方式的发动机控制系统的转速调节器的框图；

图2是用于按本发明的另一种实施方式的发动机控制系统的转速调节器的框图；并且

图3是用于示出最大转矩依赖于实际发动机转速的时间变化的时间变化图表。

具体实施方式

图1示意示出了具有内燃机2和转速调节器的发动机系统1。所述转速调节器示范性地构造为PI调节器并且在依赖于转速差Δω的情况下提供比如调节转矩或者有待喷射的燃料量的形式的调节参量S。所述转速调节器包括差值元件5，该差值元件5用于计算由外部(比如按照汽车上的驾驶员期望转矩)提供的额定转速ω_Soll与在内燃机2中检测到的实际转速ω_Ist之间的转速差。将所述转速差Δω输送给所述调节器的比例元件6(P调节器部分)和积分元件7(I调节器部分)。所述比例元件6和积分元件7分别提供部分调节参量S₁或者说S₂，所述部分调节参量S₁及S₂在加法元件8中相加，用于产生调节参量S。

此外设置了限制元件10，将关于转速差Δω的数据输送给该限制元件10，并且一旦所述转速差Δω大于固定地预先设定的阈值SW则将所述限制元件10激活。如果没有超过所述阈值SW，那就不加改变地将调节参量S提供给内燃机2。但是如果所述转速差Δω高于所述阈值SW，那就将所述转速调节器的调节参量S限制到最大转矩M_max。

参照图3对所述限制元件10的作用原理进行说明。为了保证在这样的激活的情况下也就是说在所述转速差Δω高于阈值时将用于触发内燃机2的调节参量S在通过T_A表示的预先确定的持续时间之内置于零，随时间线性地或者按照一种预先设定的梯度模式降低所述最大转矩M_max(参见时刻T1)。将相应于高于最大转矩M_max的转矩的调节参量S限制到M_max。随时间一直持续地降低所述最大转矩M_max，直到M_max要么表示0Nm要么转速差Δω低于所述阈值(参见时刻T2)。

如果Δω在调节参量达到0之前低于阈值(参见时刻T2)，那就从当前达到的最大转矩M_max出发将最大转矩M_max再次持续地随时间t朝预先设定的最大值的方向提高，但是不超过这个预先设定的最大值。如果在提高最大转矩M_max的过程中Δω重新超过所述阈值(参见时刻T3)，那就从现在达到的最大转矩M_max出发线性地或者按照一种梯度模式重新降低最大转矩M_max，直到要么达到0Nm要么直到Δω又低于阈值。如果Δω高于阈值SW并且最大转矩M_max已经是0Nm(参见T3与T4之间的时间段)，那就将M_max保持在0Nm并且由此将调节参量S限制到0Nm。也就是说提供给内燃机2的调节参量相当于零，也就是说没有燃料喷射到内燃机2中。一旦所述转速差Δω又低于阈值SW(参见时刻T4)，那么按照一种梯度再次提高最大允许的转矩M_max。

在所述最大转矩线性变化时，一旦阈值SW被转速差Δω超过，那就通过一个持续时间来确定用于降低最大转矩M_max的梯度，如果转速差Δω超过阈值SW则必须将所述调节参量在所述持续时间里置于零。这个持续时间T_A比如可以是一秒钟。所述最大转矩M_max的下降的梯度比如通过将一个预先设定的最大力矩(相当于在正常运行中最大允许的转矩，作为细的水平实线在图3的上面的图表中示出)除以预先确定的持续时间这种方式来获得，从而在存在最大力矩时极限值最迟在预先设定的持续时间T_A之后处于0Nm。作为替代方案，也可以取代所述最大力矩将最大转矩M_max用于梯度计算。一旦转速差又低于所述阀值，那么优选用和在前面所提到的情况中最大转矩M_max的变化的下降的斜坡的梯度相同的数值来选择在提高所述最大转矩M_max的情况下所述梯度的数值。

一旦实际转速ω_Ist小于额定转速ω_Soll，那就立即将所述最大转矩M_max确定到所述最大力矩。在此不产生力矩突变，因为调节参量份额S₁和S₂明显低于所述最大值。

为了比如为了分析而能够提供关于所述限制单元10的必要的响应的信息，在所述限制单元干预时将限制值保存在静态的数据存储器中，通常是已经存在的EEPROM中。由此可以在测试时发现，限制单元是否必须进行干预，或者调节参数是否能够实现足够快速的转速调节，以用于满足对调节参量降低时间的要求。

图2示出了按本发明的发动机系统的另一种实施方式。相同的元件或者说相同功能的元件用相同的附图标记来表示。图2的实施方式与图1的实施方式的区别在于，所述限制单元没有设置在所述加法元件8与内燃机2之间的调节路径中，而是设置在所述积分元件7上。图2的实施方式的限制单元11就像图1的实施方式的限制单元10一样得到转速差Δω、阈值SW以及预先确定的持续时间T_A，并且根据阈值SW被转速差Δω超过来识别应该限制最大转矩M_max。像此前在图1的实施方式的实例中所说明的一样，求得所述最大转矩M_max的数值，所述最大转矩M_max则确定了限制值。

在所述限制单元11中，从最大转矩M_max减去由比例元件6提供的部分调节参量S₁，并且由此求得极限积分值，利用该极限积分值在每个积分周期之前对积分元件7的积分初始值(积分值，在一个周期中积分时以该积分值为出发点)进行更新。也就是说，当前的积分值(在积分之后的积分值)大于由所述限制单元11提供的极限积分值，因此将积分初始值更新到由限制元件11提供的极限积分值。

如果积分元件7中的积分值7小于由所述限制单元11提供的极限积分值，则不进行更新。

所述按本发明的方法的优点是，可以保证，所述转速调节器的调节参量在预先确定的持续时间之后在任何情况下达到零。为此仅仅预先设定持续时间T_A，在该持续时间T_A之内最大调节器初始力矩(调节参量)在转速太高时从最大力矩线性地运行到中性值(调节参量0)上。由此甚至在极为缓慢或者错误地应用调节器参数时也保证，内部的推力监控不会错误地作出响应，在规定的持续时间之后比如在一秒钟之后就无根据的喷射对所述推力监控进行推力检查。由此在使用者方面不会在无意之中触发这样的故障情况，从而可以将调节器应用完全转让给使用者并且不必关于推力监控额外地检查调节器应用。

当然，作为转速调节器也可以设置PID调节器，但是不应该通过限制元件来加载调节参量的微分分额并且因此应该加上所述调节参量的P份额和I份额的可能已经受限制的调节参量。

Claims (11)

1.用于对内燃机(2)的转速调节器的功能进行监控的方法，具有以下步骤：

-如果内燃机的实际转速(ω_Ist)超过额定转速(ω_Soll)多于预先确定的阈值(SW)，那就探测出转速超过情况；

-如果探测出转速超过情况，那就将所述转速调节器的调节参量(S)限制到随时间下降的最大的调节参量(M_max)。

2.按权利要求1所述的方法，其中，所述最大的调节参量(M_max)依赖于预先确定的持续时间，在该持续时间之后必须将所述调节参量(S)确定为0。

3.按权利要求2所述的方法，其中，所述最大的调节参量(M_max)随时间下降的梯度是恒定的。

4.按权利要求3所述的方法，其中，所述梯度通过将最大调节参量除以预先确定的持续时间来求得，所述最大调节参量表示在正常运行中最大允许的调节参量。

5.按权利要求3所述的方法，其中，所述梯度通过将当前的最大的调节参量(M_max)除以预先确定的持续时间来求得。

6.按权利要求1或2所述的方法，其中，所述最大的调节参量(M_max)按照一种梯度模式随时间下降。

7.按权利要求1或2所述的方法，其中，在所述内燃机的实际转速(ω_Ist)超过额定转速(ω_Soll)少于预先确定的阈值(SW)时将转速调节器的调节参量限制到随时间上升的最大的调节参量(M_max)，其中所述最大的调节参量(M_max)一直上升到最大调节参量，该最大调节参量表示在正常运行中最大允许的调节参量。

8.按权利要求1或2所述的方法，其中，在所述实际转速(ω_Ist)低于额定转速(ω_Soll)时，将最大的调节参量(M_max)直接调节到最大调节参量，其中所述最大调节参量是在正常运行中最大允许的调节参量。

9.用于运行内燃机(2)的发动机调节单元，包括：

-用于依赖于额定转速(ω_Soll)和实际转速(ω_Ist)来提供调节参量(S)的调节单元(5、6、7)和

-限制单元(10、11)，该限制单元(10、11)用于在内燃机(2)的实际转速(ω_Ist)超过额定转速(ω_Soll)多于预先确定的阈值(SW)时探测出转速超过情况并且在探测出转速超过情况时将所述转速调节器的调节参量(S)限制到随时间下降的最大的调节参量。

10.按权利要求9所述的发动机调节单元，其中，所述调节单元包括P调节器部分和I调节器部分，其中所述限制单元(10)限制由所述P调节器部分(6)和I调节器部分(7)共同提供的调节参量。

11.按权利要求9所述的发动机调节单元，其中，所述调节单元包括P调节器部分(6)和I调节器部分(7)，其中所述限制单元(11)与所述I调节器部分(7)相耦合，使得所述限制单元(11)在限制时在每个调节周期中用极限积分值来对所述I调节器部分(7)的积分器的积分初始值进行更新。

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