DE19729212C2 - Process for optimized control of internal combustion engines - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimierten Steuerung von Verbrennungsmotoren durch Berechnen von Steuerungsmaßnahmen in Abhängigkeit vom regelmäßigen Vergleichen des aktuellen Betriebszustandes mit Motorkennfeldern. Ein derartiges Verfahren wird insbesondere für die Steuerung von Verbrennungsmotoren benötigt, wenn sie unter wechselnden Umgebungsbedingungen zum Einsatz kommen können.The invention relates to a method for the optimized control of Internal combustion engines by calculating control measures in Dependence on regular comparison of the current operating status with engine maps. Such a method is used in particular for Control of internal combustion engines is needed when changing among them Environmental conditions can be used.
Für die Steuerung von modernen Verbrennungsmotoren werden Steuergeräte verwendet, die zur Ableitung von Vorgaben für ausgewählte Motorsteuergrößen Motorkennfelder nutzen, die in Speicherbausteinen abgelegt sind. Durch die Motorenhersteller werden diese Kennfelder für den Motorbetrieb unter genormten Betriebsbedingungen und gegebenenfalls auch für verschiedene Anforderungscharakteristika ermittelt.Control units are used to control modern internal combustion engines used to derive specifications for selected engine control variables Use engine maps that are stored in memory modules. Through the Engine manufacturers will map these maps for engine operation under standardized Operating conditions and possibly also for different Requirement characteristics determined.
Nach dem Stand der Technik werden die eingesetzten Speicherbausteine für eine bestimmte Motorentype mit einem einheitlichen Inhalt ausgestattet und stehen für in der Regel das Motormanagment in Form von Nur-Lesespeichern zur Verfügung. Dies kommt der kostengünstigen Herstellung der Steuergeräte entgegen, steht jedoch im Widerspruch zu der Erkenntnis, daß die optimierte Steuerung nicht nur von charakteristischen Motorkennwerten, sondern auch von wichtigen Umgebungsbedingungen abhängig ist. Außerdem wird dadurch die effektive Nutzung von Gebrauchswerteigenschaften nicht nur beim Motoreneinsatz unter anerkannt extremen Einsatzbedingungen sondern auch beim regelmäßigen Einsatz der Motoren unter von den Normbedingungen abweichenden Umweltfaktoren eingeschränkt.According to the state of the art, the memory modules used for a certain engine types are equipped with a uniform content and stand for usually the engine management in the form of read-only memories Available. This comes from the inexpensive manufacture of the control units opposes, but contradicts the knowledge that the optimized Control not only of characteristic engine parameters, but also of important environmental conditions. It also makes the effective use of performance characteristics not only in Use of engines under recognized extreme operating conditions but also with regular use of the engines under the standard conditions deviating environmental factors.
Eine technische Lösung zur adaptiven Steuerung für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges wird in der DE 38 25 749 A1 bekannt gemacht. Dem Steuergerät wird hierbei ein Standardkennfeld zur Verfügung gestellt, wobei es das Verfahren ermöglicht, die Kennfeldparameter selbsttätig zu korrigieren, wenn nach einer bestimmten Berechnungsvorschrift Korrekturen der Kennfeldparameter vonnöten sind. Dazu werden jeweils auftretende instationäre Motorzustände genutzt. A technical solution for adaptive control for the internal combustion engine a motor vehicle is made known in DE 38 25 749 A1. the The control unit is provided with a standard map, whereby it the method enables the map parameters to be corrected automatically if Corrections of the Map parameters are required. For this purpose, any transient occurring Engine states used.
Die vorgeschlagenen Lösung sieht vor, daß nach Durchfahren des gesamten Betriebssprektrums des Verbrennungsmotors die Korrekturerfordernisse entfallen und damit der Motorsteuerung für den weiteren Betrieb ein Kennfeld zur Verfügung steht, das sich möglicherweise infolge fertigungsbedingter Abweichungen der konkreten Verbrennungskraftmaschine von dem der Kennfeldaufnahme zugrundeliegenden Aggregat an den konkreten Motorbetrieb adaptiert hat. Bis zu diesem Zustand hat das Steuergerät mittels umfangreicher Rechenvorgänge regelmäßig zu prüfen, ob ein Korrekturerfordernis erforderlich ist oder nicht. Damit stellt diese Lösung eine Lehre für den Anpassungsprozeß des Standardkennfelds an die Anforderungen der individuellen Verbrennungskraftmaschine dar.The proposed solution provides that after driving through the entire Operating spectrum of the internal combustion engine eliminates the need for correction and thus a map for the engine control for further operation Is available, which may be due to manufacturing Deviations of the specific internal combustion engine from that of Map of the underlying unit to the specific engine operation has adapted. Up to this state, the control unit has extensive Calculations regularly check whether a correction requirement is required is or not. This solution thus provides a lesson for the adaptation process of the standard map to the requirements of the individual Internal combustion engine.
Die vorgeschlagene technische Lösung vermag es daher nicht, insbesondere wechselnden Einsatz- und Umweltbedingungen Rechnung zu tragen.The proposed technical solution is therefore unable, in particular to take changing operating and environmental conditions into account.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur optimierten Steuerung von Verbrennungsmotoren zu schaffen, das die Mängel des bekannten Standes der Technik nicht mehr aufweist und den effizienten Motorenbetrieb unter Ausschöpfung vorhandener Leistungs- und Lebensdauerreserven bei gegebenenfalls minimiertem Verschleiß ermöglicht.It is therefore an object of the invention to provide a method for optimized control of internal combustion engines to create the shortcomings of the prior art no longer has technology and efficient engine operation Exhaustion of existing performance and life reserves possibly minimized wear.
Dazu sollen dem Steuergerät des Verbrennungsmotors bedarfsweise Kennfeldinformationen zugänglich gemacht werden, die ihm die Berechnung von optimierten Steuerungsmaßnahmen im konkreten Einsatzfall ermöglichen, ohne die Kennfeldparameter selbst neu berechnen oder korrigieren zu müssen. Die technischen Mittel für die Anwendung des Verfahrens sollen dabei nicht wesentlich über den bisher gebräuchlichen technischen Aufwand hinausgehen.For this purpose, the control unit of the internal combustion engine should, if necessary Map information are made available to him, the calculation of enable optimized control measures in a specific application, without having to recalculate or correct the map parameters yourself. The technical means for the application of the method should not be go far beyond the usual technical effort.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved essentially by the characterizing Features of claim 1 solved.
Danach ist vorgesehen, daß die jeweiligen Steuerungsmaßnahmen in Abhängigkeit vom regelmäßigen Vergleichen des aktuellen Betriebszustandes mit dem Inhalt von Motorenkennfeldern berechnet werden, wobei die Parameter der Motorkennfelder in Abhängigkeit von den aktuellen Zustandskenndaten des Motors und weiterer den Motorbetrieb beeinflussenden Informationen über die Umgebungsbedingungen variiert werden. Thereafter it is provided that the respective control measures in Dependence on regular comparison of the current operating status are calculated with the content of engine maps, the parameters of the engine maps depending on the current status data of the Motors and other information influencing motor operation via the Ambient conditions can be varied.
Zusätzlich ist es möglich, als weitere Informationen für die Bestimmung der zu nutzenden Motorkennfelder Daten der Anforderungscharakteristik, wie Anfahrzustand, Fahrzeugbeschleunigung bzw. -verzögerung, Stadtfahrt und Tempomatbetrieb, zu verwenden.In addition, it is possible to provide additional information for the determination of the Engine maps using data of the requirement characteristics, such as Approach status, vehicle acceleration or deceleration, city driving and Cruise control mode to use.
Die unter Berücksichtigung der Motor-, Umwelt- und Anforderungsdaten korrigierten Kennfelder werden bevorzugt vom Steuergerät des jeweiligen Verbrennungsmotors selbst bereitgestellt.Taking into account the engine, environmental and requirements data corrected maps are preferred by the control unit of the respective Internal combustion engine provided itself.
Es ist jedoch auch möglich, daß die benötigten korrigierten Kennfelder entsprechend dem konkreten Einsatzort des Fahrzeuges vom Hersteller konfiguriert und im Steuergerät des Verbrennungsmotors abgespeichert werden.However, it is also possible that the required corrected maps according to the specific location of the vehicle from the manufacturer configured and stored in the control unit of the internal combustion engine.
Dazu werden für das Abspeichern der Motorkennfelder in den jeweiligen Steuergeräten als Speichermedium für die Bereitstellung der Motorkennfelder reprogrammierbare Speicherbausteine verwendet. Das Speichern der für die konkreten Einsatzbedingungen bestimmten Motorkennfelder wird vom Mikrorechner des Steuergerätes selbst ausgelöst.For this purpose, the engine maps are saved in the respective Control devices as storage medium for the provision of the engine maps reprogrammable memory modules used. Saving the for that specific operating conditions certain engine maps is from Microcomputer of the control unit triggered itself.
Es ist auch möglich, daß die Neuberechnung von Parametern des Motorkennfeldes sowie das Abspeichern des jeweils aktualisierten Motorkennfeldes auf einen Schreib-Lesespeicher als zusätzliche Aufgabe vom Mikrorechner des Steuergerät für die Motorsteuerung durchgeführt wird. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, anstelle der dynamischen Anpassung der Kennfelder an die aktuellen Einsatz- und Betriebsbedingungen eine regelmäßige Kennfeldaktualisierung durch qualifizierte Servicestützpunkte vornehmen zu lassen. Prinzipiell läßt sich die Anpassung der für die Motorsteuerung benötigten Kennfelder an die konkreten Einsatz- und Betriebsbedingungen auch vom Hersteller selbst realisieren.It is also possible that the recalculation of parameters of the Engine map and saving the updated Engine map on a read-write memory as an additional task from Microcomputer of the control unit for the engine control is carried out. Alternatively, however, it is also possible to use dynamic adjustment instead of the maps to the current operating and operating conditions regular map updates by qualified service points to be carried out. In principle, the adaptation of the for Engine control required maps to the specific application and Realize operating conditions by the manufacturer himself.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird für die Neuberechnung von Parametern des Motorkennfeldes im Steuergerät des Verbrennungsmotors ein zusätzlicher Rechnerbaustein verwendet.In a special embodiment of the invention is used for the recalculation of parameters of the engine map in the control unit of the internal combustion engine additional computer module used.
Es ist auch möglich, für die Erfassung der aktuellen Daten der Umgebungsbedingungen und für deren Übermittlung an das Steuergerät Fernmeß- und -wirktechnik zu verwenden.It is also possible to record the current data of the Ambient conditions and for their transmission to the control unit and knitting technology to use.
Ebenso kann vorgesehen werden, daß die korrigierten Kennfelder in den Schreib- Lesespeicher des Steuergerätes für den Verbrennungsmotor von einem externen Datenträger eingelesen werden. In diesem Falle verfügt das Steuergerät über eine entsprechende Datenschnittstelle. It can also be provided that the corrected maps in the writing Read memory of the control unit for the internal combustion engine from an external Disk can be read. In this case, the control unit has one corresponding data interface.
Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, die aktuellen Daten der Umgebungsbedingungen und der Anforderungscharakteristik für den ständigen Zugriff des Rechnerbausteins für die Neuberechnung der Kennfeldparameter in einem Zwischenspeicher abzulegen.There is also the option of updating the current data of the Ambient conditions and the requirement characteristics for the permanent Access of the computer module for the recalculation of the map parameters in to store a buffer.
In diesem Falle wird lediglich der Zwischenspeicher als reprogrammierbarer Speicherbaustein ausgebildet, während die vom Hersteller bereitgestellten Motorkennfelder unverändert auf einem Nur-Lesespeicher erhalten bleiben. Dies kann beispielsweise für Zwecke der Motordiagnostig hilfreich sein.In this case, only the buffer is reprogrammable Memory chip trained while the manufacturer-provided Engine maps remain unchanged on a read-only memory. This can be helpful, for example, for engine diagnostics purposes.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Informationen zur aktuellen Anforderungscharakteristik als standardisierte Anforderungszustände vorgewählt werden, wobei die Auswahl der Kennfelder in Abhängigkeit von der geforderten Fahrweise verbrauchsoptimiert, leistungsoptimiert und/oder schadstoffemissionsminimiert erfolgen kann.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the Information on the current requirement characteristics as standardized Requirement states are preselected, the selection of the maps in Depending on the required driving style, consumption-optimized, performance optimized and / or pollutant emission minimized.
Die Vorteile der Erfindung bestehen zusammengefaßt darin, mit verhältnismäßig geringen technischen und logistischen Aufwendungen die Gebrauchswerteigenschaften von modernen Verbrennungsmotoren deutlich zu verbessern. Insbesondere läßt sich diese Effizienzverbesserung erreichen, indem unter Rückgriff auf leistungsfähige Mikroelektronikbausteine der optimale Betrieb von Verbrennungsmotoren nicht nur unter als statisch angenommenen genormten Betriebsbedingungen sondern auch unter den jeweils konkreten Einsatzbedingungen, die zeitweilig oder dauernd erheblich von angenommenen Normbedingungen abweichen können, sichergestellt werden kann. Mit Hilfe des neuen Verfahrens kann prinzipiell gewährleistet werden, daß der Steuerungselektronik durch Vorgabe des erforderlichen Steuerungsalgorithmus die Fähigkeit übertragen wird, unter Berücksichtigung der bekannten Motorkeundaten und der zu messenden Umweltkenndaten, soweit sie für den Motorbetrieb wesentlich sind, die korrigierten Kennfelder selbst zu berechnen. Diese vorgeschlagene Lösung einer dynamischen Kennfeldkorrektur als wesentliche Voraussetzung für die optimierte Steuerung von Verbrennungsmotoren unterstützt zugleich die Bestrebungen, die Fertigung von Gebrauchsgütern an Orte mit den günstigsten Fertigungsbedingungen zu konzentrieren und dennoch die optimierte Nutzung dieser Waren weltweit zu ermöglichen.The advantages of the invention are summarized as being proportional low technical and logistical expenses Use properties of modern internal combustion engines significantly improve. In particular, this efficiency improvement can be achieved by the optimal one by using powerful microelectronic components Operation of internal combustion engines not only under those assumed to be static standardized operating conditions but also under the specific ones Operating conditions that are temporarily or permanently significantly different from those assumed Standard conditions may differ, can be ensured. With the help of the new method it can in principle be ensured that the Control electronics by specifying the required control algorithm the ability is transferred taking into account the known Engine characteristics and the environmental data to be measured, insofar as they are for the Engine operation are essential to calculate the corrected maps yourself. This proposed solution of a dynamic map correction as essential prerequisite for the optimized control of Internal combustion engines also support the efforts to manufacture Consumer goods to places with the most favorable manufacturing conditions concentrate and still optimize the use of these goods worldwide enable.
Die Erfindung soll nachstehend mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment become.
In der beiliegenden Zeichnung zeigtThe attached drawing shows
Fig. 1; die schematische Darstellung des Steuergerätes eines Verbrennungsmotors. Fig. 1; the schematic representation of the control unit of an internal combustion engine.
Ein Verbennungsmotor ist mit einem Steuergerät 1 ausgestattet, das mit folgenden
Bauelementen bestückt ist:
Der zentrale Mikrorechnerbaustein 4 ist mit Wandlern 2 verbunden, die ihrerseits
mit Sensoren zur Erfassung der Betriebs- und Umgebungsbedingungen in
Verbindung stehen.An internal combustion engine is equipped with a control unit 1 which is equipped with the following components:
The central microcomputer module 4 is connected to transducers 2 , which in turn are connected to sensors for detecting the operating and environmental conditions.
Üblicherweise enthält das Steuergrät 1 auch einen Baustein 3 zur Spannungsversorgung und Schutzbeschaltung.The control device 1 usually also contains a component 3 for the voltage supply and protective circuit.
Daneben verfügt das Steuergerät 1 über einen Impulsgenerator 5 und über eine Datenschnittstelle 9.In addition, control unit 1 has a pulse generator 5 and a data interface 9 .
Außer einem Nur-Lesespeicher als Kennfeldspeicher 6 enthält das Steuergerät 1 auch einen reprogrammierbaren Speicherbaustein als Zwischenspeicher 7. Schließlich verfügt das Steuergerät 1 über Endstufen 8, mit denen die Steuerungsinformationen an die entsprechenden Steuerungsvariablen des Verbrennungsmotors bereitgestellt werden.In addition to a read-only memory as a map memory 6 , the control unit 1 also contains a reprogrammable memory module as a buffer 7 . Finally, the control unit 1 has output stages 8 with which the control information is made available to the corresponding control variables of the internal combustion engine.
Im Ausführungsbeispiel greift der Mikrocomputer 4 auf die im Kennfeldspeicher 6 abgelegten Kennfeldinformationen und Algorithmen für die Kennfeldkorrektur sowie für die Ableitung von Steuerinformationen zurück. Er vergleicht die von den Wandlern 2 erhaltenen Informationen zu den Betriebs- und Umgebungsbedingungen und korrigiert bedarfsweise unter Anwendung der vorgegebenen Algorithmen das jeweilige Motorkennfeld, das im Zwischenspeicher 7 abgelegt wird und bis zu einer neuerlichen Kennfeldkorrektur die Grundlage für das Ableiten von Steuerungsinformationen durch den Mikrocomputer 4 bildet. Die berechneten Steuerungsinformationen werden vom Mikrocomputer 4 über die Endstufen 8 an die Steilmechanismen des Verbrennungsmotors übermittelt.In the exemplary embodiment, the microcomputer 4 uses the map information stored in the map memory 6 and algorithms for the map correction and for the derivation of control information. It compares the information received from the converters 2 on the operating and ambient conditions and, if necessary, corrects the respective engine map, which is stored in the buffer memory 7 , and the basis for deriving control information by the microcomputer 4 using a new map map until a new map correction is made forms. The calculated control information is transmitted from the microcomputer 4 via the output stages 8 to the steep mechanisms of the internal combustion engine.
Durch ständiges Vergleichen der gemessenen Betriebs- und Umgebungsbedingungen des Verbrennungsmotors stellt der Mikrocomputer 4 sicher, daß es zu einer ständigen dynamischen Aktualisierung der im Zwischenspeicher 7 abgelegten Motorkennfelder kommt.By constantly comparing the measured operating and ambient conditions of the internal combustion engine, the microcomputer 4 ensures that there is a constant dynamic update of the engine characteristics maps stored in the buffer memory 7 .
Damit wird ermöglicht, daß der Mikrocomputer 4 die für den optimierten Motorenbetrieb erforderlichen Steuerungssignale jederzeit auf der Gundlage eines im erforderlichen Maße korrigierten Motorkennfeldes berechnet. This enables the microcomputer 4 to calculate the control signals required for optimized engine operation at any time on the basis of an engine map corrected to the extent required.
Der Mikrocomputer steht schließlich auch noch mit einer Schnittstelle 9 in Verbindung, mit deren Hilfe zum Beispiel für Diagnoszwecke auf die im Kennfeldspeicher 6 und im Zwischenspeicher 7 abgelegten Kennfeldinformationen zurückgegriffen werden kann.Finally, the microcomputer is also connected to an interface 9 , which can be used, for example, for diagnostic purposes to access the map information stored in the map memory 6 and the intermediate memory 7 .
Die Schnittstelle 9 dient bedarfsweise auch zum Einlesen extern aktualisierter Kennfeldinformationen in den Zwischenspeicher 7.If necessary, the interface 9 is also used to read externally updated map information into the buffer memory 7 .
Nicht zuletzt kann über die Schnittstelle 9 auch eine Korrektur der anzuwendenden Steuerungsalgorithmen vorgenommen werden.Last but not least, the control algorithms to be used can also be corrected via the interface 9 .
Claims (11)
dadurch gekennzeichnet, daß
die Parameter der Motorkennfelder in Abhängigkeit von aktuellen Zustandskenndaten des Motors und weiterer den Motorbetrieb beeinflussenden Informationen über die Umgebungsbedingungen variiert werden,
vom Steuergrät neben den gespeicherten Motorkennfeldern ebenfalls abgespeicherte Algorithmen für die Auswahl des zutreffenden Motorkennfeldes, für die bedarfsweise Korrektur von Kennfeldparametern und für die Berechnung von Steuerungsmaßnahmen benutzt werden,
die intern und/oder extern aktualisierten Motorkennfelder und/oder Auswahl-, Korrektur- und Steuerungsalgorithmen für das elektronische Steuerungsgerät in speziellen Speicherbausteinen ständig verfügbar sind,
die Steuerungsmaßnahmen für wichtige Einflußgrößen des Motorbetriebs in Abhängigkeit von aktuellen Informationen über den Betriebszustand und von den ermittelten Motorkennfeldern für spezifische Anforderungscharakteristika und Umweltbedingungen bestimmt werden.1. Method for optimized control of internal combustion engines by calculating control measures depending on the regular comparison of the current operating state with engine maps
characterized in that
the parameters of the engine characteristics maps are varied as a function of current engine status data and other information influencing engine operation about the ambient conditions,
In addition to the stored engine maps, the control unit also uses stored algorithms for the selection of the appropriate engine map, for the correction of map parameters as required and for the calculation of control measures.
the internally and / or externally updated engine maps and / or selection, correction and control algorithms for the electronic control device are constantly available in special memory modules,
the control measures for important influencing variables of engine operation are determined as a function of current information about the operating state and of the engine maps ascertained for specific requirement characteristics and environmental conditions.
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Also Published As
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