CN103782015B - 用于调节路径更改的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于Lambda调节器的调节路径更改的方法，该Lambda调节器在输入侧与一排气传感器相连，并且考虑随传感器结构、样本偏差、可变的传感器温度或老化而发生变化的动态行为和/或时滞行为，且相应地适配Lambda调节器的调节行为。根据本发明，借助于纯软件适配，Lambda调节器的调节行为适配于不同的排气传感器的结构及其动态特性。本发明还提出用于实施该方法的相应的装置。利用该方法和实施该方法的装置，在市场上可得到的不同的排气传感器能够由一个且相同的控制器硬件来运行。所述排气传感器的不同的动态特性可以通过不同的可适配的反馈来复制。这特别在用于内燃机的发动机控制器中的标准化的硬件平台方面且因此在成本方面是有利的。
Description
技术领域
本发明涉及用于Lambda调节器的调节路径更改（Regelstreckmodifikation）的方法，所述Lambda调节器在输入侧与一排气传感器相连接，并且其中，考虑随传感器结构、样本偏差、可变的传感器温度或老化而发生变化的动态行为和/或时滞行为（Totzeitverhalten），且相应地匹配所述Lambda调节器的调节行为。
本发明还涉及用于执行根据本发明的方法的装置。
背景技术
法律法规规定内燃机的排气成分要维持在极限值之内。为此在排气中借助于被调节的三元催化剂将不希望的物质、如氮氧化物和一氧化碳转化为不视为关键的物质，例如水蒸汽、二氧化碳和氮气。这种转化假定：供给内燃机的空气-燃料-混合物处于一关于一化学计量组成的确定的组成范围内。这用参数Lambda=1来表示。空气-燃料-混合物的组成利用设置在内燃机的排气通道中的排气传感器、例如以宽带Lambda传感器（Breitband-Lambda-Sonden）的形式来监测，其中，所述宽带Lambda传感器确定氧分压。排气传感器的正确功能、且特别是其耐老化性能在很大程度上取决于其电子电路。这种电路的功能块示例性地记载在专利文献DE 10 2006 061 565 A1中。
为此，Lambda调节器的一个特殊的意义在于，所述在市场上可买到的排气传感器可以具有在动态响应和时滞方面不同的特性。
为了能够保证稳定的调节，当安装排气传感器、特别是来自不同的供应商的排气传感器时，必须例如在安装在发动机控制器中的Lambda调节器中补充附加的电子电路。与此相反，汽车制造商要求一个用于所有传感器的统一的控制器硬件。
在现有技术中公知了不同的调节器方案，在其中也使用自适应的调节器干预措施。
例如在专利文献DE3727369 A1中记载了一种调节系统，其中通过额定/实际比较的分析使得调节行为的切换成为可能。优选的实施例提供了在不同的调节器特性之间的切换。该调节系统还特别提供在lambda调节情况下的应用，并通过调节器行为的适当的切换允许对于所出现的干扰影响的良好的补偿。
在DE19844994 A1中，与Lambda传感器的动态诊断相关地描述了Lambda传感器的动态行为的补偿，其中，一可适配的反馈设置到所述Lambda调节器上。并且另外记载了一模块BL1，在该模块中保存所述调节路径的模型，该模型允许对调节路径的动态行为进行补偿。从这种路径行为的补偿就可以推断出Lambda传感器的延迟时间的改变。
专利文献DE 10 2008 001 569 A1涉及用于适配一排气传感器的动态模型的方法和装置，该排气传感器是内燃机的排气通道的组成部分，并且利用该排气传感器确定一用于调节空气-燃料-组分的Lambda值，其中，在一控制装置中或在所述内燃机的诊断装置中，计算一模拟的Lambda值，并且所述模拟的Lambda值和所测量的Lambda值都由一用户函数使用。在此根据本发明规定，在进行中的车辆运行中，通过在激励系统时评估信号变化，确定所述排气传感器的阶跃行为，并且借助于这些结果，适配所述排气传感器的动态模型。该发明用于确定所述排气传感器的实际响应行为，并且用于校正所计算出的Lambda值的模型参数，并因此改善所测量的Lambda值和模型化的Lambda值的一致性，只要从用户函数的视角来看这仍然显示是有意义的即可。为此，收集阶跃响应的结果，且按照确定的分类标准进行分类。主要标准由此可以是排气质量流量，因为排气传感器的响应行为和气体运行时间主要取决于该参量。
在上述专利文献中没有公开与不同的安装的排气传感器的适配，其目的是能够使用通用的调节器。
发明内容
因此，本发明的任务在于：提供一种用于调节路径更改的方法，利用该方法能够使用一通用的调节器，并因此能够使得与不同的安装的排气传感器的适配成为可能。
本发明的任务还在于：提供一种执行所述方法的相应的装置。
涉及所述方法的任务是这样实现的：借助于纯软件适配，将Lambda调节器的调节行为与不同的排气传感器的结构以及它们的动态特性进行适配。
涉及所述装置的任务是这样实现的：Lambda调节器构造成数字的PID调节器，并且借助于纯软件适配，所述Lambda调节器的调节行为能够适配于不同的排气传感器的结构及它们的动态特性，其中，用于实现根据本发明的方法的设备具有它们的变型。
借助于所述方法和用于实施所述方法的装置，可在市场上得到的各种不同的排气传感器能够利用一个且相同的控制器硬件来运行。所述排气传感器的各种不同的动态特性可以通过各种不同的可适配的反馈来复制。这特别是在用于内燃机的发动机控制器中的标准化的硬件平台方面是有利的，且因此在成本方面是有利的。此外，在运行期间，稳定化的措施能够通过软件适配根据需求来执行。
一种优选的方法变型规定：将一数字的PID调节器用作Lambda调节器，且所述调节器的输出信号被反馈，并且被加入到输入差分信号中，其中，总的调节器输出或所述调节器的调节特性的分量与可预先确定的放大系数相乘，并被反馈。利用这一措施，例如在某些排气传感器中由于其结构的原因可能出现的不稳定性能够得到补偿并相应地被调整。在所述排气传感器上的附加电路或在所述排气传感器和Lambda调节器之间的附加电路、诸如RC电路元件可以被省略。稳定化效果可以通过数字的PID调节器被完全复制。除了省略这类RC电路元件之外，会导致额外的残余电流的那种关断装置也可以被舍弃，否则的话，为了在一个Lambda调节器上运行各种不同的排气传感器是需要所述关断装置的。此外，可避免对排气传感器在校准过程中的内阻测量的干扰影响和/或对所述排气传感器的参考泵电流的干扰影响。
在此可以这样设置：PI-、PD-、DI-、P-、I-或D分量作为所述调节器特性的分量被反馈。所述调节器特性的哪个分量被反馈，取决于所联接的传感器类型。为此，进行模拟可有助于针对每种传感器类型确定最佳的反馈情形。因此，例如在使用具有大的时滞的传感器的过程中获知：对于这类排气传感器，P分量协同D分量的反馈导致了针对调节器稳定性的最佳结果。对于具有其它特性的其它传感器，这样的反馈也可以完全被收回或仅被使用一小部分。因此，所述调节路径可以相当便宜地适配几乎市场上所有的排气传感器类型，对车辆制造商也对修理商来说，这在高灵活性方面是有利的。
在一个优选的方法变型中规定：所述数字的PID调节器的输出信号利用一个小于1的可运用的系数被反馈，并且该反馈在所述数字的PID调节器的随后的时间步长（Zeitschritt）中被考虑。这可以对Lambda调节器产生特别有利的影响。
在运用某些排气传感器的过程中，可能会出现稳定化问题，这是由这种传感器类型的调节路径的气体运行时滞引发的。在排气传感器的APE电极和参考电极（RE）之间的高通滤波器形式的硬件辅助措施和一个高的D分量将消除所述问题。当然该评估在这种情况下是相当易受干扰的。为此，一个有利的方法变型规定：具有能斯特单元（Nernst-Zelle）和泵单元（Pumpzelle）的宽带Lambda传感器被用作排气传感器，其中，由于气体运行时间而产生的时滞借助于直接的电的反馈得以补偿，所述反馈将所述泵单元上的泵电流变化直接地成比例地且积分地传递到参考电极处。这稳定了所述泵电流调节，而不需要额外的配线或D分量。
该方法的如先前在其变型中描述的一种优选的应用规定，在Lambda评估ASIC的情况下使用调节路径更改，其作为数字的PID调节器，被构造为内燃机的Lambd调节的组成部分。这样的一种Lambda评估ASIC例如已知为申请人的“CJ135 Lambda探测器接口IC（CJ135Lambda Probe Interface IC）”，在其上可以连接各种不同的排放气体传感器，且通常可以是上级的马达控制装置的组成部分。如果在车辆制造过程中安装来自不同制造商的各种不同的排气传感器，在应用前述的方法时不需要附加的配线。
附图说明
下文借助于在附图中示出的实施例详细阐述本发明。其中：
图1：示出了具有反馈分量的数字的调节路径的示意图。
具体实施方式
图1局部地示出一Lambda调节器1，在其上可联接一排气传感器。所述类型的Lambda调节器1例如公知为“CJ135 Lambda探测器接口IC”。该Lambda调节器1包括一PID调节器10，所述PID调节器10在其调节路径中具有一用于比例分量的P调节器线路14、一用于积分分量的I调节器线路15和一用于差分分量的D调节器线路16，它们在输出侧借助于一加法器17相加，并且作为输出信号18以供使用。
如在图1的例子中所示，根据本发明规定，所述PID调节器10的P分量的反馈19被接入到一输入参量11上，其中，所述PID调节器10的P分量在一放大单元20中与一通常小于1的可应用的系数相乘，借助于一积分器21 进行积分，并借助于一减法器13从所述输入参量11中减去。
以上功能特别有利地实施为在所述Lambda调节器1中的纯软件的解决方案。
以下应用实例介绍了一个典型的应用。某些供应商的排气传感器通常可以在一PID数字调节器、例如上面已经提到的CJ 135组件上仅利用额外的RC配线来稳定地运行。与此相反，其它的排气传感器，其中也包括本申请人的排气传感器不需要所述高通滤波器。另一方面，这些传感器不能利用这个高通滤波器来运行，因为由此会使所述内阻测量不允许地受到影响。由于对车辆制造商来说对所有传感器要求使用统一的控制器硬件，因此应配置具有一关断装置的高通滤波器。这与另一个上面已经提到的缺点相关联。通过根据本发明的措施，其中，所述调节路径的稳定化效果得以复制，而无需额外的电气配线，上述排气传感器能够在CJ 135组件中运行。控制器与传感器类型的适配现在可以通过纯软件适配来实现。
Claims (6)
1.用于更改Lambda调节器（1）的调节行为的方法，所述Lambda调节器在输入侧与一排气传感器处于连接中，并且其中，考虑随传感器结构、样本偏差、可变的传感器温度或老化而发生变化的动态行为和/或时滞行为，并且相应地适配所述Lambda调节器（1）的调节行为，其特征在于，使用一数字的PID调节器（10）作为Lambda调节器（1），且所述调节器的输出信号（18）被反馈，并被加入到输入差分信号中，其中，所述调节器的总调节器输出或调节器特性的分量与能预先确定的放大系数相乘，并被反馈，并且由此所述Lambda调节器（1）的调节行为适应于各种不同的排气传感器的结构及其动态特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，PI-、PD-、DI-、P-、I-或D分量作为所述调节器特性的分量被反馈。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述数字的PID调节器（10）的输出信号利用一小于1的能应用的系数被反馈，并且，所述反馈（19）在所述数字的PID调节器（10）的随后的时间步长中被考虑。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，使用一具有一能斯特单元和一泵单元的宽带Lambda传感器作为排气传感器，其中，由于气体运行时间而产生的时滞借助于一直接的电的反馈（19）得以补偿，所述反馈成比例地且积分地传递到一参考电极上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法的应用，用于在一Lambda评估ASIC的情况下更改Lambda调节器（1）的调节行为，所述Lambda评估ASIC作为数字的PID调节器（10）构造成内燃机的Lambda调节的组成部分。
6.用于更改Lambda调节器（1）的调节行为的装置，所述Lambda调节器在输入侧与一排气传感器处于连接中，并且其中，考虑随传感器结构、样本偏差、可变的传感器温度或老化而发生变化的动态行为和/或时滞行为，且相应地适配所述Lambda调节器（1）的调节行为，其特征在于，所述Lambda调节器（1）构造成数字的PID调节器（10），所述调节器的输出信号（18）被反馈，并被加入到输入差分信号中，其中，所述调节器的总调节器输出或调节器特性的分量与能预先确定的放大系数相乘，并被反馈，并且由此所述Lambda调节器（1）的调节行为能够适应于各种不同的排气传感器的结构及其动态特性，其中，所述装置具有用于实施根据方法权利要求1至4中任一项所述的方法的设备。
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