DE102005039758A1 - Method for operating motor vehicle internal combustion (IC) engine, involves measuring disturbance torque of engine, then determining servo torque for engine control based on disturbance and target torques - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem eine Drehzahl der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Solldrehzahl geregelt wird, und bei dem in Abhängigkeit einer Regeldifferenz zwischen der Drehzahl und der Solldrehzahl mittels eines Regelglieds ein Sollmoment zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine ermittelt wird.The The present invention relates to a method for operating a Internal combustion engine, in which a speed of the internal combustion engine dependent on is controlled by a predetermined target speed, and in which dependence a control difference between the speed and the target speed by means of a control element, a desired torque for controlling the internal combustion engine is determined.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.The The present invention further relates to an apparatus for operating an internal combustion engine according to the preamble of claim 9.
Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind bekannt und basieren üblicherweise auf einem als PI (Proportional-Integral)-Regler ausgebildeten Regelglied. Aufgrund des Integralglieds des bei den herkömmlichen Systemen eingesetzten PI-Regelglieds wird im Falle einer starken Änderung der Führungsgröße und einer damit einhergehenden großen Regeldifferenz ein für eine nachfolgende stationäre Regelung ungünstiger Startwert in dem Integrator des Integralglieds aufgebaut, so dass es zu einem ausgeprägten Überschwingen kommt.method and devices of this type are known and commonly based on a PI (Proportional Integral) controller trained regulator. Due to the integral member of the at conventional systems inserted PI-Regelglieds becomes in the case of a strong change the reference variable and one associated large Control difference for a subsequent stationary Regulation unfavorable Start value built in the integrator of the integral term, so that it comes to a pronounced overshoot.
Regelglieder ohne ein derartiges Integralglied weisen zwar ein geringeres Überschwingen auf, aber sie besitzen in einem stationären Zustand eine nichtverschwindende Regeldifferenz, was ebenfalls unerwünscht ist.regulating members without such an integral term, although have a lower overshoot but they have a non-vanishing state in a steady state Control difference, which is also undesirable.
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass ein Überschwingen bei einer Änderung der Führungsgröße vermindert wird und gleichzeitig in einem stationären Zustand eine verschwindende Regeldifferenz erzielbar ist.Accordingly, it is Object of the present invention, a method and an apparatus of the type mentioned above to improve that overshoot in case of a change the reference variable is reduced becomes and at the same time in a stationary state a disappearing Control difference is achievable.
Bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Störmoment, das insbesondere nicht messbare Störgrößen repräsentiert, abgeschätzt wird, und dass ein zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine verwendetes Stellmoment in Abhängigkeit des Sollmoments und des Störmoments ermittelt wird.at a method according to the preamble of claim 1 is this task according to the invention thereby solved, that a disturbing moment, which represents, in particular, immeasurable disturbances, is estimated, and that a used for driving the internal combustion engine Actuating torque in dependence of Nominal torque and the disturbance torque is determined.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Durch die erfindungsgemäße Abschätzung des Störmoments können ansonsten nicht messbare Störgrößen, die sich dennoch auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine auswirken können und bei herkömmlichen Verfahren beispielsweise eine nichtverschwindende Regeldifferenz in einem stationären Zustand verursachen, in einem Drehzahlregler der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden. Damit kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens eine bleibende Regeldifferenz in einem stationären Zustand vermieden werden.By the estimation of the invention disturbance torque can otherwise immeasurable disturbances, the can still affect the speed of the internal combustion engine and in conventional methods for example, a non-disappearing control difference in one stationary Cause condition in a speed controller of the internal combustion engine considered become. Thus, when using the operating method according to the invention a permanent control difference in a stationary state can be avoided.
Als nicht messbare Störgrößen im Sinne der vorliegenden Erfindung werden alle Einflussfaktoren betrachtet, die die Drehzahl der Brennkraftmaschine beeinflussen können und zumindest nicht direkt aus anderen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine ableitbar sind. Insbesondere wirken sich eine Fahrbahnsteigung und/oder Gegenwind und dergleichen als Störgrößen auf die Drehzahlregelung aus.When non-measurable disturbances in the sense The present invention considers all influencing factors which can influence the speed of the internal combustion engine and at least not directly from other operating variables of the internal combustion engine are derivable. In particular, a roadway slope and / or affect Headwind and the like as disturbances on the speed control off.
Insgesamt wird durch das erfindungsgemäße Betriebsverfahren eine Verbesserung des Führungsverhaltens einer Drehzahlregelung gegenüber herkömmlichen Systemen erreicht.All in all is achieved by the operating method according to the invention an improvement in leadership behavior a speed control opposite usual Achieved systems.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 9 angegeben.When another solution The object of the present invention is a device according to claim 9 indicated.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments of the invention are shown. The features mentioned in the claims and in the description can each individually for themselves or be essential to the invention in any combination.
Zeichnungdrawing
In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
Der
Drehzahlregler
Bei der Regelung einer Regelstrecke mit integralem Verhalten (Fahrzeug) durch einen PI-Regler kommt es im geschlossenen Kreis zu einer I2-Struktur. Das System ist damit strukturinstabil. Die Reglerstruktur mit Momentenabschätzung weist keine Strukturinstabilität auf und vermeidet damit die Tendenz zu niederfrequenten Schwingungen.When controlling a controlled system with integral behavior (vehicle) by means of a PI controller, an I 2 structure occurs in a closed circuit. The system is thus structurally unstable. The controller structure with torque estimation has no structural instability and thus avoids the tendency to low-frequency vibrations.
Der
erfindungsgemäße Drehzahlregler
Bei
den Ansteuersignalen
Nachfolgend
ist die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Drehzahlreglers
Wie
aus
Zu
dem kompensierten Sollmoment M_soll' wird ein erfindungsgemäß abgeschätztes Störmoment M_stör addiert,
wodurch am Ausgang des Addierers
Die
erfindungsgemäße Berücksichtigung
dieser Störgrößen in Form
des Störmoments
M_stör
ermöglicht – analog
zu dem bekannten Verlustmoment M_vb – eine Verbesserung des Führungsverhaltens
des Drehzahlreglers
Das
um das bekannte Verlustmoment M_vb und das Störmoment M_stör kompensierte
Sollmoment M_soll'' , das gemäß
An
einem Ausgang des Momentenkoordinators MK liegt dementsprechend
das Stellmoment M_stell an, welches schließlich zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine
Das
bereits beschriebene Störmoment
M_stör
wird erfindungsgemäß aus der
tatsächlichen,
messtechnisch erfassbaren Drehzahl n_BKM der Brennkraftmaschine
Wie
aus
Das
Störmoment
M_stör
ergibt sich erfindungsgemäß als Differenz
eines um das bekannte Verlustmoment M_vb verringerten Stellmoments
M_stell' und des
Schätzmoments
M_schätz,
d.h. M_stör
= M_stell – M_vb – M_schätz. Das
Störmoment
M_stör
wird wie bereits beschrieben über
den Addierer
Da es sich bei einem dem Übertragungsglied G' zugrunde liegenden Modell üblicherweise um ein im Vergleich zu dem Übertragungsglied G vereinfachtes Modell handelt, kann bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die dem Übertragungsglied G' zugeführte Drehzahl n_BKM zunächst einer Filterung (nicht gezeigt) unterzogen werden, so dass dem Übertragungsglied G' nur diejenigen Frequenzanteile des Drehzahlsignals n_BKM zugeführt werden, für die das betreffende Modell gültig ist.There it is at a the transmission link G 'underlying Model usually in comparison to the transmission link G is a simplified model can, in a further embodiment of the present invention, the transfer member G 'supplied speed n_BKM first a filtering (not shown) are subjected, so that the transmission member G 'only ones Frequency components of the speed signal n_BKM be supplied for the relevant model valid is.
Ebenso
können
auch das um das bekannte Verlustmoment M_vb verringerte Stellmoment
M_stell' und/oder
das Störmoment
M_stör
einer entsprechenden Filterung (nicht gezeigt) unterzogen werden,
insbesondere um eine dynamische Stabilität des erfindungsgemäßen Drehzahlreglers
Durch
die erfindungsgemäße Abschätzung des
Störmoments M_stör mittels
des Übertragungsglieds G' können vorteilhaft
auch nicht direkt messbare Störgrößen wie
beispielsweise eine Fahrbahnsteigung bei der Drehzahlregelung in
dem Steuergerät
Da
die erfindungsgemäße Abschätzung der
Störgrößen, die
auf das Störmoment
M_stör
führt,
kontinuierlich vorgenommen wird, ist sowohl in einem stationären Zustand
als auch bei Anliegen eines Fahrerwunschmoments sowie bei transienten
Vorgängen
eine Berücksichtigung
der i.a. zeitvarianten Störgrößen möglich, wodurch
in allen Betriebssituationen des Drehzahlreglers
Simulationen
haben ergeben, dass bei einer vorübergehenden Erhöhung des
Stellmoments M_stell, beispielsweise in Form einer Rechteckfunktion
mit vorgebbarer Pulsbreite, die z.B. eine Änderung des Fahrerwunschmoments
repräsentiert,
die Drehzahl n_BKM bei dem erfindungsgemäßen Drehzahlregler
Bei
einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann
zur Ermittlung des Schätzmoments
M_schätz
in dem Übertragungsglied
G' auch ein Modell
vollständiger
Ordnung verwendet werden, das die tatsächlichen Übertragungseigenschaften der
Brennkraftmaschine
Ferner
ist es möglich,
das Übertragungsverhalten
des Übertragungsglieds
G' nicht statisch
sondern insbesondere adaptiv bzw. selbstlernend auszulegen, so dass
vorgebbare Parameter des Übertragungsglieds G' in Abhängigkeit
von erfolgten Drehzahlregelzyklen anpassbar sind. Hierfür erforderliche
Lernalgorithmen können
dementsprechend in dem Steuergerät
Ggf. kann bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch ein Speicherglied (nicht gezeigt), z.B. in Form eines PT1-Glieds, zur Speicherung des Störmoments M_stör vorhanden sein.Possibly. can in a further embodiment the invention also includes a memory member (not shown), e.g. in shape a PT1 element, for storing the disturbance torque M_stör available be.
Bei
einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird anstelle des vorstehend beschriebenen Übertragungslieds
G' die in
Der
in
Das
erfindungsgemäße Modell
Das
Kraftfahrzeug
Bei den Trägheitsmomenten J_AS, J_KFZ des Antriebsstrangs und des Kraftfahrzeugs ist zu beachten, dass diese von einem momentan eingelegten Gang abhängig sind.at the moments of inertia J_AS, J_KFZ of the powertrain and the motor vehicle is to be observed that these are dependent on a currently engaged gear.
Insgesamt
erhält
man durch Verwendung des erfindungsgemäßen Modells
Im Gegensatz zu den auf der linken Seite der Gleichung auftretenden Trägheitsmomenten und den Winkelgeschwindigkeiten sind die einzelnen Momente auf der rechten Seite der Gleichung nicht bekannt.in the Unlike the ones on the left side of the equation moments of inertia and the angular velocities are the individual moments on the right side of the equation unknown.
Bei
dem Moment M_BKM handelt es sich um ein resultierendes, an der Brennkraftmaschine
Bei
den Momenten M_KM, M_KAS handelt es sich um das koppelnden Moment
zwischen der Brennkraftmaschine
Für das Modell
sowie ggf. von weiteren bekannten
bzw. berechenbaren Größen abhängen. Die
Raddrehzahl n_Rad bzw. die entsprechende Winkelbeschleunigung ω_KFZ kann
durch das Steuergerät
Ein
ggf. an einem Rad
Das
Modell
Die
Summe der auf der rechten Seite der Gleichung aufgeführten Momente
entspricht dem resultierenden, an der Brennkraftmaschine
Die
bereits erwähnte
und in
Beispielsweise
dient der Zweig
Ein
zur Beschleunigung des Kraftfahrzeugs
Wie
durch den gestrichelten Pfeil
Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Ermittlung
des Schätzmoments
M_schätz
gemäß dem Modell
Die
unter Bezug auf
Anstelle
der bei dem Modell
Claims (11)
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