DE3539395A1 - METHOD AND DEVICE FOR ADAPTING THE MIXTURE CONTROL IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR ADAPTING THE MIXTURE CONTROL IN INTERNAL COMBUSTION ENGINESInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs und einer Einrichtung nach der Gattung des Anspruchs. Die Erfindung baut auf der früheren Anmeldung P 35 05 965.6 der Anmelderin auf, bei der die adaptive Vorsteuerung sowohl strukturell bestimmte Bereiche eines Grundkennfeldes als auch über einen globalen Faktor jeden aus dem Kennfeld gewonnenen Steuerwert multiplikativ im Sinne einer Verschiebung aller Kennfeld-Stützstellen beeinflußt.The invention is based on a method according to the Genus of the main claim and a facility according to the genus of the claim. The invention builds on the applicant's earlier application P 35 05 965.6 where the adaptive feedforward control is both structural certain areas of a basic map as also about a global factor everyone from the map tax value obtained multiplicative in the sense of a Displacement of all map support points influenced.
In der ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldung P 34 08 215.9 wird vorgeschlagen, in einem Kennfeld gespeicherte und in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine angewählte Werte entsprechend einem Lernvorgang so zu verändern, daß nicht nur lediglich ein einziger vorgegebener Kennfeldwert, sondern auch die in seiner Umgebung liegenden jeweiligen Kennfeldwerte in Abhängigkeit zur Änderung des jeweils betroffenen Wertes zusätzlich modifiziert werden. Um im Bereich der Vorsteuerung ein Lernverfahren einführen zu können, benötigt man eine Istwertangabe über den tatsächlichen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, wobei als Istwert üblicherweise der Regelfaktor oder die Stellgröße eines Lambda-Reglers ausgewertet wird. Diese Stellgröße des Lambda-Reglers beeinflußt daher im Sinne eines adaptiven Lernens des Vorsteuerbereichs (beispielsweise Einspritzzeit-Kennfeld mit Auswertung eines Drosselklappensignals und der Brennkraftmaschinendrehzahl) diesen Vorsteuerbereich und dient gleichzeitig als rückgeführter Istwert bei der aktuellen Regelung der Gemischsteuerung unter Zugrundelegung der gegebenenfalls durch adaptives Lernen veränderten Vorsteuerwerte aus dem Kennfeldbereich.In the patent application which also goes back to the applicant P 34 08 215.9 is suggested in a map stored and depending on Operating parameters of the internal combustion engine selected To change values according to a learning process that not just a single predetermined Map value, but also those in its environment respective map values depending on the change of the respective value additionally modified will. To a learning process in the field of feedforward control To be able to introduce an actual value is required about the actual operating state of the internal combustion engine, usually the control factor as the actual value or the manipulated variable of a lambda controller is evaluated becomes. This manipulated variable of the lambda controller influences therefore in the sense of adaptive learning of the input control area (for example injection time map with evaluation of a throttle valve signal and the Engine speed) this pilot range and also serves as a feedback actual value at current regulation of the mixture control on the basis those that may have been changed through adaptive learning Pre-control values from the map area.
Im einzelnen kann dabei so vorgegangen werden, daß der vom Lambda-Regler herausgegebene Korrekturfaktor gemittelt, geeigneten Randbedingungen unterworfen und dann sowohl in ein das Grundkennfeld überlagerndes strukturelles Kennfeld (Strukturadaption) als auch in einen globalen Faktor (Globaladaption) eingearbeitet wird. Diese Einarbeitung erfolgt dann bei Verlassen eines um jede Kennfeld-Stützstelle definierten Einzugsbereichs (Adaptionsfläche). In detail, it can be done so that the issued by the lambda controller Correction factor averaged, suitable boundary conditions subjected and then both in a superimposed on the basic map structural map (structure adaptation) as well incorporated into a global factor (global adaptation) becomes. This familiarization then takes place on leaving a catchment area defined around each map support point (Adaptation area).
Allgemein ist es in diesem Zusammenhang bekannt (DE-OS 28 47 021; GB-PS 20 34 930 B), Gemischzumeßsysteme so auszubilden, daß die Dosierung oder Zumessung des Kraftstoffs beispielsweise über sogenannte lernende Regelsysteme erfolgt. Ein solches lernendes Regelsystem enthält in einem permanent aktivem Schreib-Lese-Speicher beispielsweise Werte für die Einspritzung, die beim Betrieb der Maschine zur Verfügung stehen. Durch die Kennfelder ergibt sich eine schnell reagierende Vorsteuerung beispielsweise für die Einspritzmenge oder generell für die Kraftstoffzumessung oder auch für andere, möglichst schnell sich ändernden Betriebsbedingungen anzupassenden Betriebsparametern an der Brennkraftmaschine, etwa Zündzeitpunkt, Abgasrückführrate u. dgl. Um zu lernenden Regelsystemen zu gelangen, können die einzelnen Kennfeldwerte betriebskenngrößenabhängig korrigiert und in den jeweiligen Speicher eingeschrieben werden.It is generally known in this context (DE-OS 28 47 021; GB-PS 20 34 930 B), mixture metering systems so train that the dosage or metering of the Fuel, for example via so-called learning control systems he follows. Such a learning control system contains in a permanently active read-write memory for example values for the injection, which at Operation of the machine are available. The maps result in a fast reacting feedforward control, for example for the Injection quantity or generally for the fuel metering or for others, changing as quickly as possible Operating parameters to be adapted to the operating conditions on the internal combustion engine, such as ignition timing, exhaust gas recirculation rate u. Like. To learn control systems the individual map values can depend on the operating parameters corrected and in the respective Memory can be written.
Die folgenden Ausführungen basieren auf den Erkenntnissen und dem Offenbarungsgehalt der früheren Anmeldung P 35 05 965.6. Der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung bezieht sich auf weitere Verbesserungen im Bereich der Strukturellen und Globalen Adaption bei solchen Kraftstoffzumeßsystemen.The following explanations are based on the findings and the disclosure content of the earlier application P 35 05 965.6. The subject of the present application relates focus on further improvements in the area the structural and global adaptation in such Fuel metering systems.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das adaptive Lernverfahren bei sich ändernden äußeren Bedingungen selbstanpassenden Kennfeldern für die Kraftstoffzufuhr bei Brennkraftmaschinen zu verbessern und sicherzustellen, daß die Korrektureinwirkung in gewünschter Weise auf die strukturelle und die globale Adaption verteilt wird und eine Bezugnahme auf das tatsächliche Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine (Frequenz der Stellgrößenschwingungen) auch im Ablauf des adaptiven Lernvorganges umfaßt.The invention is therefore based on the object adaptive learning processes with changing external conditions self-adapting maps for the Improve fuel delivery in internal combustion engines and ensure that the corrective action is in the desired Way in the structural and the global Adaption is distributed and a reference to the actual Operating behavior of the internal combustion engine (Frequency of the manipulated variable vibrations) also in the course of includes adaptive learning.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen der Hauptansprüche 1 und 2 bzw. der Ansprüche 8 und 9 und hat den Vorteil, daß durch unterschiedliche Quantisierung der Faktoren für Strukturelle Adaption und Globale Adaption die Lernfähigkeit so aufgeteilt wird, daß bei vorausgesetzter stabiler Struktur im Motorbereich äußere, langsam verlaufende Betriebsänderungsbedingungen (beispielsweise sich verändernder Luftdruck) im wesentlichen durch den globalen Faktor kompensiert werden und nicht auf den strukturellen Bereich einwirken. Andererseits ermöglicht die Erfindung durch eine unterschiedliche Gewichtung zwischen Global- und Strukturadaption eine solche Aufteilung, daß dort, wo effektiv strukturell eine Korrektur erforderlich ist, diese auch durch den Strukturellen Faktor im jeweiligen Kennfeldbereich vorgenommen und zum geringeren Teil dem Globalen Faktor zugeschlagen wird.The invention solves this problem with the characterizing Features of the main claims 1 and 2 or of claims 8 and 9 and has the advantage that through different quantization of the factors for structural adaptation and global Adaptation the learning ability is divided so that at Assumed stable structure in the engine area outer, slowly changing operating conditions (e.g. changing air pressure) essentially be compensated for by the global factor and do not affect the structural area. On the other hand enables the invention by a different Weighting between global and structural adaptation such a division that where effective structural a correction is required, this through the structural factor in the respective map area made and to a lesser extent the global factor is struck.
Vorteilhaft ist schließlich, daß entsprechend einer Ausgestaltung etwa die Mitteilung der Stellgröße des Lambda- Reglers, die Bildung von Strukturellem und Globalem Faktor sowie weiterer Arbeitsabläufe im Raster der Sprünge der Stellgröße des Lambda-Reglers, also bezogen auf die Anzahl der Sondendurchgänge, abgestellt wird, so daß die Adaption dynamisch der Betriebsgröße λ angepaßt ist und nicht asynchron in einem beliebigen Zeitraster abläuft. Die Faktoren können daher optimal ermittelt werden.Finally, it is advantageous that, according to one embodiment, the information about the manipulated variable of the lambda controller, the formation of the structural and global factor and further work processes are switched off in the grid of jumps in the manipulated variable of the lambda controller, that is, based on the number of probe passes. so that the adaptation is dynamically adapted to the operating variable λ and does not run asynchronously in any time grid. The factors can therefore be optimally determined.
Ferner ergibt sich durch diese Beziehung auf das Stellgrößen- Sprungraster des Lambda-Reglers die Auslegung der Adaption als selbsthemmend, da dann, wenn der Lambda- Regler an einen seiner Stellanschläge läuft, also keine Rastersprünge mehr erfolgen, auch nicht weiter adaptiert werden kann und jedenfalls zunächst die Stellgröße insoweit als unplausibel erkannt wird.Furthermore, this relationship to the manipulated variable Jump grid of the lambda controller the interpretation of the Adaptation as self-locking, because when the lambda Controller runs to one of its setting stops, so none Grid jumps take place, also not further adapted can be and in any case first the manipulated variable is recognized as implausible.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.By the measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements to Invention possible.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisiert ein Blockschaltbild des aktiven Lernbereichs mit Auswertung des Stellgrößenverlaufs des Lambda- Reglers und Aufteilung in Struktur- und Global-Adaption, Fig. 2 zeigt den Bereich einer Adaptionsfläche mit Ein- und Austrittszeitpunkt der Betriebskenngrößen und Fig. 3 in Form eines Diagramms den zeitlichen Ablauf der Lambda-Regler-Stellgröße. Embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 schematically shows a block diagram of the active learning area with evaluation of the control variable curve of the lambda regulator and division into structural and global adaptation, Fig. 2 shows the range of an adaptation surface with inlet and outlet timing of the operating parameters, and Fig. 3 in the form a diagram the time sequence of the lambda controller manipulated variable.
Die verschiedenen Formen und Varianten vorliegender Erfindung ergänzen die in der Hauptanmeldung ausführlich erläuterten Grundgedanken in mehrfacher Hinsicht, nämlich einmal Art und Aufteilung der Adaption auf ein strukturelles Kennfeld, welches das Grundkennfeld überlagert, und auf den Bereich des Globalen Faktors sowie die Beziehung der Faktorbildung, der Ermittlung der Stellgröße, der Zählung von Einschwingverzögerungen u. dgl. auf das Sprungverhalten der Lambda-Sonde (Stellgrößensprünge des Lambda-Reglers), so daß die Adaption dynamisch der Betriebskenngröße λ angepaßt wird.The various forms and variants of the present invention complement the basic ideas explained in detail in the main application in several respects, namely the type and division of the adaptation to a structural map which overlaps the basic map, and to the area of the global factor and the relationship between the factor formation Determination of the manipulated variable, the counting of settling delays u. Like. On the jump behavior of the lambda probe (manipulated variable jumps of the lambda controller), so that the adaptation is dynamically adapted to the operating parameter λ .
Es ist zum Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich, den Gegenstand der Hauptanmeldung zu kennen, der hier, wie eingangs schon erwähnt, vorausgesetzt wird mit voll inhaltlicher Offenbarung der dortigen Ausführungen und Merkmale auch in dieser Anmeldung.To understand the present invention, it is necessary know the subject of the main application, this, as already mentioned, assumes with full disclosure of the content there Versions and features also in this application.
Ferner wird darauf hingewiesen, daß die in den Zeichnungen jeweils dargestellten, die Erfindung und deren verschiedene Aspekte anhand diskreter Schaltstufen oder Blöcke angebenden Mittel die Erfindung nicht einschränken, sondern insbesondere dazu dienen, funktionelle Grundwirkungen zu veranschaulichen und spezielle Funktionsabläufe in einer möglichen Realisierungsform anzugeben. Es versteht sich, daß die einzelnen Bausteine, Komponenten, Blöcke, Funktionen u. dgl. in analoger, digitaler oder auch hybrider Technik aufgebaut sein können oder auch, ganz oder teilweise zusammengefaßt, entsprechende Bereiche von programmgesteuerten digitalen Systemen oder von Programmen sein können, beispielsweise realisiert durch Mikroprozessoren, Mikrorechner, digitalen Logikschaltungen u. dgl. Da den Fachleuten jederzeit die Hilfe von Programmexperten zur Verfügung steht, die entsprechende Funktionsabläufe, Befehle und Wirkungen in eine geeignete Programmsprache umsetzen können, wird dieser Schritt als nicht mehr erläuterungsbedürftig angesehen und auf die zusätzliche Darstellung von Flußdiagrammen bei Anwendung etwa durch Mikroprozessoren als für das Verständnis vorliegender Erfindung entbehrlich ausgegangen. Die im folgenden angegebene Beschreibung der Erfindung ist daher lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel bezüglich des funktionellen Gesamt- und Zeitablaufs, der durch die jeweiligen besprochenen Blöcke erzielten Wirkungsweise und bezüglich des jeweiligen Zusammenwirkens der durch die einzelnen Komponenten dargestellten Teilfunktionen zu werten, wobei die Hinweise auf die Schaltungsblöcke aus Gründen eines besseren Verständnisses erfolgen.It is also noted that the in the drawings each illustrated, the invention and its different aspects based on discrete switching levels or block-indicating agents do not limit the invention, but in particular serve to be functional To illustrate basic effects and special ones Functional sequences in a possible form of implementation specify. It goes without saying that the individual building blocks, Components, blocks, functions and. Like. in analog, digital or even hybrid technology can be or also, in whole or in part, corresponding areas of program-controlled digital systems or programs, for example realized by microprocessors, microcomputers, digital logic circuits u. Like. Because the professionals The help of program experts is always available stands, the corresponding functional sequences, commands and implement effects in a suitable program language can, this step is no longer in need of explanation viewed and on the additional representation of flowcharts when applied through Microprocessors than available for understanding Invention dispensed with. The one given below Description of the invention is therefore merely a preferred embodiment with respect to functional overall and timing, which by the respective blocks achieved effect and regarding the respective interaction of the through the individual components shown sub-functions to be evaluated, the references to the circuit blocks for reasons of better understanding.
Zunächst wird zur Abrundung und zum besseren Verständnis kurz auf einige grundlegende Beziehungen in einem z. Teil auch Ausführungen der Stammanmeldung wiederholenden Sinn eingegangen. Die Erfindung basiert darauf, daß für die Bildung der Einspritzzeit (oder einer sonstigen Angabe der einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge bei Anwendung bei Vergasern o. dgl.) im Normalbetrieb (in diesem sind üblicherweise Startbedingungen, Notlauf, Schubabschaltung u. dgl. nicht eingeschlossen) ein Einspritzzeit-Kennfeld zugrundegelegt wird, das drehzahl-drosselklappenstellungsabhängig sein kann und beispielsweise über eine vorgegegebene Anzahl von Drehzahl- und Drosselklappen-Signal- Stützstellen aufgespannt ist. In numerischen Werten können beispielsweise 15 Drehzahl- und 15 Drosselklappen- Signalstützstellen vorgesehen sein. Dieses Grundeinspritz- Kennfeld kann dann beispielsweise auf ein spezielles Fahrzeug eines jeweiligen Fahrzeugtyps ausgelegt sein. Beispielsweise zur Anpassung an andere Fahrzeuge mit Abweichungen etwa im Motorbereich, beim Drosselklappenstützen u. dgl. wird diesem Grundkennfeld ein strukturelles Kennfeld überlagert, das, in numerischen Werten ausgedrückt, beispielsweise 8 Drehzahl- und 8 Drosselklappensignal- Stützstellen haben kann. Diese stellen eine Teilmenge aus den 15×15 Stützstellen des Einspritzzeit- Kennfeldes dar.First, to round it off and for a better understanding briefly on some basic relationships in a z. part also repeat statements of the parent application Received meaning. The invention is based on the fact that for the formation of the injection time (or another Specification of the to be fed to an internal combustion engine Amount of fuel when used in carburetors or the like.) in normal operation (usually start conditions, Emergency running, overrun cut-off and Like not included) is based on an injection time map is dependent on the speed throttle valve position can be and for example via a predetermined Number of speed and throttle valve signal Support points is spanned. Can in numerical values for example 15 speed and 15 throttle valves Signal support points may be provided. This basic injection Map can then, for example, on a special Vehicle designed for each vehicle type be. For example, to adapt to other vehicles with deviations in the engine area, for example, with throttle valve supports u. The like. This basic map becomes a structural one Map superimposed on that, in numerical values expressed, for example 8 speed and 8 throttle signal Support points can have. These pose a subset from the 15 × 15 sampling points of the injection time Map.
Zur Adaption von Randbedingungen, die sich multiplikativ auf die Gemischbildung insgesamt auswirken (hier kommen beispielsweise Umgebungs-Druckunterschiede durch Höhe, Temperatur, Alterung von Aggregaten o. dgl. in Frage), dient ferner ein sogenannter Globaler Faktor.For the adaptation of boundary conditions, which are multiplicative affect overall mixture formation (come here for example environmental pressure differences due to altitude, Temperature, aging of aggregates or the like in question), a so-called global factor also serves.
Die jeweilige Adaptionsfläche für den Lernvorgang, hier zunächst der strukturellen Adaption im Kennfeld, ist in Fig. 2 gezeigt und ergibt sich aus der Vereinbarung, daß, wie weiter vorn schon erwähnt, die 8×8 Stützstellen des strukturellen Adaptionskennfeldes eine Teilmenge aus den 15×15 Stützstellen des Grund-Kennfeldes sind, welches auch als Einspritzzeit-Kennfeld bezeichnet werden kann, wenn die Kraftstoffzuführung zur Brennkraftmaschine über elektromagnetisch betätigte Einspritzventile erfolgt. Da jede zweite Stützstelle des 15×15- Kennfeldes eine Stützstelle des 8×8-strukturellen Kennfeldes ist, ist eine gemeinsame Grund- und FSA-Stützstelle (FSA = Faktor für strukturelle Adaption) innerhalb des Kennfeldes von 8 Grundstützstellen umgeben, was durch die unterschiedliche Netzstruktur (einfach gekreuzte Linien für Grundstützstelle und doppelt gekreuzte Linien für kombinierte Grund- und FSA-Stützstelle) aus der Darstellung der Fig. 2 auch erkennbar ist. Diese 8 Grundstützstellen spannen die Adaptionsfläche 10 auf. Bei Eintritt der hier das Kennfeld definierenden Betriebskenngrößendrosselklappenposition oder -winkel DK und Drehzahl N in die Adaptionsfläche zum Zeitpunkt t = T 1 wird nach X Zündungen die begrenzte, vom Lambda-Regler 11 (s. Fig. 1) herausgegebene Stellgröße begrenzt und ohne Berücksichtigung der jeweiligen "Vorgeschichte" im globalen und strukturellen Anteil aufgeteilt. Dabei ist ein Lernzyklus definiert als der zwischen dem Eintrittszeitpunkt t = T 1 (Eintrittsstelle) und dem Austrittszeitpunkt t = T 2 (Austrittsstelle) liegenden Zeitraum.The respective adaptation area for the learning process, here first the structural adaptation in the map, is shown in FIG. 2 and results from the agreement that, as already mentioned above, the 8 × 8 support points of the structural adaptation map are a subset of the 15 × 15 support points of the basic map, which can also be referred to as the injection time map, when the fuel is supplied to the internal combustion engine via electromagnetically actuated injection valves. Since every second support point of the 15 × 15 map is a support point of the 8 × 8 structural map, a common base and FSA support point ( FSA = factor for structural adaptation) is surrounded by 8 base points within the map, which is due to the different Network structure (single crossed lines for basic support point and double crossed lines for combined basic and FSA support point) can also be seen from the illustration in FIG. 2. These 8 basic support points span the adaptation surface 10 . When the operating characteristic throttle valve position or angle DK and speed N defining the characteristic diagram enter the adaptation surface at the time t = T 1 , the limited manipulated variable issued by the lambda controller 11 (see FIG. 1) is limited after X ignitions and without taking into account the respective "previous history" divided into global and structural parts. A learning cycle is defined as the time period between the time of entry t = T 1 (entry point) and the time of exit t = T 2 (exit point).
Der Lernvorgang läuft daher wie folgt ab. Dem Lambda- Regler 11 wird an seinem Eingang das Ausgangssignal der Lambda-Sonde zugeführt; am Ausgang des Lambda-Reglers 11 ergibt sich eine normierte Lambda-Stellgröße Xr, die nach Passieren eines Begrenzungsblocks 12 zur Stellhubbegrenzung mit den Grenzwerten Xr′max und Xr′min als begrenzte, normierte Stellgröße Xr′ zum Tiefpaß 13 gelangt, der die begrenzte Stellgröße Xr′ des Lambda- Reglers einer Mittelung unterwirft. Es ergibt sich dann am Ausgang des Tiefpasses, der eine vorgegebene (auch rekursive) Tiefpaßformel umfassen kann, ein Tiefpaßausgangswert Ya, wobei der Ausgangswert des Tiefpasses Ya zum Zeitpunkt t = T 1 jeweils dem Eingangswert gleichgesetzt wird → Ya(t = T 1) = Xr′(t = T 1). Sind dann seit Eintritt in die Adaptionsfläche 10 entsprechend Fig. 2 mehr als X plus einer vorgegebenen Anzahl, beispielsweise etwa 32 Zündimpulse vergangen, dann wird der im Strukturbereich zu lernende Faktor FSA bei Austritt aus der Adaptionsfläche (Zeitpunkt t = T 2) in das Kennfeld übernommen, wobei sich dieser Faktor zum Zeitpunkt T 2 zusammensetzt aus dem Faktor zum Zeitpunkt t ≦ωτ T 1 und dem neuen Wert des Tiefpasses Ya zum Zeitpunkt T 2, sich also zu folgender Formel ergibt:The learning process therefore proceeds as follows. The output of the lambda probe is fed to the lambda controller 11 at its input; At the output of the lambda controller 11 there is a standardized lambda manipulated variable Xr , which, after passing through a limiting block 12 for limiting the actuating stroke with the limit values Xr'max and Xr'min , reaches the low-pass filter 13 as a limited, standardized manipulated variable Xr ' , which is the limited manipulated variable Xr 'of the lambda controller is subjected to averaging. A low-pass output value Ya then results at the output of the low-pass filter, which can include a predetermined (also recursive) low-pass formula, the output value of the low-pass filter Ya at time t = T 1 being set equal to the input value → Ya ( t = T 1 ) = Xr ′ ( t = T 1 ). If then more than X plus a predetermined number, for example approximately 32 ignition pulses, have passed since the entry into the adaptation area 10 according to FIG. 2, then the factor FSA to be learned in the structural area is entered into the characteristic diagram upon exiting the adaptation area (time t = T 2 ) taken over, whereby this factor at the time T 2 is composed of the factor at the time t ≦ ωτ T 1 and the new value of the low pass Ya at the time T 2 , resulting in the following formula:
FSA(T 2) = FSA(t ≦ωτ T 1) + Ya(T 2). FSA ( T 2 ) = FSA ( t ≦ ωτ T 1 ) + Ya ( T 2 ).
Hierbei ist der Term FSA(t ≦ωτ T 1) der beim letzten Lernvorgang abgespeicherte Faktor für den strukturellen Bereich FSA.The term FSA ( t ≦ ωτ T 1 ) is the factor stored for the structural area FSA during the last learning process.
Eine wesentliche erfinderische Maßnahme besteht in diesem Zusammenhang darin, daß pro Lernzyklus eine Verstellung des Faktors für den strukturellen Bereich nur um einen vorgegebenen prozentualen Wert, und zwar beim bevorzugten Ausführungsbeispiel lediglich um 3% zulässig ist, d. h. der Δ-Wert des FSA liegt in relativ grober Stufung nur bei 0,03 und daher, wie weiter unten noch erläutert wird, entscheidend unterschiedlich zum Δ-Wert des Faktors für die globale Adaption FGA. Es wird insgesamt aufmerksam gemacht auf die Darstellung der Fig. 1, wobei bisher nicht erläuterte Schalter oder Funktionsblöcke weiter unten noch in Verbindung mit ergänzenden Gesichtspunkten bei vorliegender Erfindung angegeben werden. An essential inventive measure in this context is that an adjustment of the factor for the structural area per learning cycle is only permissible by a predetermined percentage value, specifically only 3% in the preferred exemplary embodiment, ie the Δ value of the FSA is relative Coarse gradation only at 0.03 and therefore, as will be explained further below, significantly different from the Δ value of the factor for the global adaptation FGA . Attention is drawn overall to the illustration in FIG. 1, switches or function blocks which have not been explained so far being specified further below in connection with supplementary aspects in the present invention.
Der Lernvorgang, also die Bildung des Faktors für die globale Adaption FGA erfolgt wie bei der strukturellen Adaption innerhalb eines Lernzyklus (Zeit zwischen T 1 und T 2 in Fig. 2) und in etwa in der gleichen Weise, wobei lediglich die begrenzte und gefilterte Stellgröße Ya des Lambda-Reglers 11 nochmals gefiltert werden kann, mit einer entsprechenden Filterformel.The learning process, that is to say the formation of the factor for the global adaptation FGA, takes place in the same way as with the structural adaptation within a learning cycle (time between T 1 and T 2 in FIG. 2) and in approximately the same way, with only the limited and filtered manipulated variable Ya of the lambda controller 11 can be filtered again with a corresponding filter formula.
Der zu lernende Faktor FGA wird ebenfalls bei Austritt aus der Adaptionsfläche (t = T 2) gebildet zuThe factor FGA to be learned is also formed when exiting the adaptation surface ( t = T 2 )
FGA(T 2) = FGA(T ≦ωτ T 1) + Zg(T 2), FGA ( T 2 ) = FGA ( T ≦ ωτ T 1 ) + Zg ( T 2 ),
wobei Zg(T 2) der zum Zeitpunkt T 2 am Ausgang des zweiten Filters anstehende Wert der Lambda-Regler-Stellgröße ist.where Zg ( T 2 ) is the value of the lambda controller manipulated variable present at the time T 2 at the output of the second filter.
Globale sowie strukturelle Adaption sind verboten bei den Betriebszuständen abgeschaltete Lambda-Regelung, bei Warmlaufanreicherung, Start u. ä. für eine Adaption nicht auswertbare Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine.Global as well as structural adaptation are prohibited at the operating states Lambda control switched off, with warm-up enrichment, start u. for an adaptation of operating conditions that cannot be evaluated the internal combustion engine.
Im Gegensatz zu der erlaubten Verstellung des Faktors der strukturellen Adaption FSA von beispielsweise 3% pro Lernzyklus ist für den globalen Faktor eine wesentlich feinere Stufung, beispielsweise lediglich 1/8 oder 1/16 der Auflösung des strukturellen Faktors FSA erlaubt, wie die beiden Stufungsblöcke 14 a und 14 b in Fig. 1 auch angeben. Durch diese unterschiedliche Stufung soll erreicht werden, daß bei vorausgesetzter stabiler Struktur im Brennkraftmaschinenbereich (beispielsweise Drosselklappenansaugstutzen verändert sich nicht, Brennkraftmaschine ist stabil) sich jedoch verändernden multiplikativ, also global eine Änderung bewirkenden Einflüssen, wie etwa allmähliche Luftdruckänderungen u. dgl., diese nicht dem strukturellen, sondern lediglich den globalen Faktor mitgeteilt werden. Dadurch, daß man die Stufung für mögliche Änderungen des strukturellen Faktors FSA wesentlich gröber, beispielsweise also mit den angegebenen 3%, ausführt als die Änderungen des globalen Faktors (Stufung beispielsweise 0,19%), können langsame Änderungen mit nur geringer Änderungsgeschwindigkeit (diese bleibt dann voraussichtlich unter 3% pro Lernzyklus) immer schon durch den globalen Faktor kompensiert, also aufgefangen werden, bevor die Änderungsschwelle (3%) beim strukturellen Faktor FSA erreicht wird. Als beispielhaft kann eine Fahrt über eine Paßhöhe angenommen werden, bei der sich mit zunehmender Höhe die Luftdichte langsam ändert und so über den Globalfaktor FGA eine adaptive Kompensation bewirkt wird.In contrast to the permitted adjustment of the factor of the structural adaptation FSA of, for example, 3% per learning cycle, a much finer gradation is permitted for the global factor, for example only 1/8 or 1/16 of the resolution of the structural factor FSA , like the two grading blocks 14 a and 14 b in Fig. 1 also specify. This different gradation is intended to ensure that given a stable structure in the internal combustion engine area (for example, throttle valve manifold does not change, internal combustion engine is stable), however, there are changing multiplicative, that is to say global influences which cause a change, such as gradual changes in air pressure and the like. Like., These are not communicated to the structural, but only the global factor. By making the grading for possible changes in the structural factor FSA much coarser, for example with the specified 3%, than the changes in the global factor (grading e.g. 0.19%), slow changes with only a slow rate of change (this remains then probably less than 3% per learning cycle) will always be compensated for by the global factor, i.e. it must be absorbed before the change threshold (3%) for the structural factor FSA is reached. A trip over a passport height can be assumed as an example, in which the air density changes slowly with increasing altitude and thus an adaptive compensation is effected via the global factor FGA .
Größere zu erwartende Änderungen können allerdings auftreten, wenn ein Fahrzeug beispielsweise bei bestimmter, auch extremer Tiefdruckwetterlage abgestellt und bei einer entsprechenden Hochdruckwetterlage wieder gestartet wird.Larger expected changes can occur, however, if, for example, a vehicle also turned off extreme low pressure weather conditions and at a corresponding high pressure weather situation started again becomes.
Zur Kompensation dieses ebenfalls nur multiplikativ einwirkenden Effektes, der dann jedoch schlagartig größer als beispielsweise die angegebenen 3% sein kann, ist entsprechend einer vorteilhaften Maßnahme vorliegender Erfindung nach Start für eine beschränkte Anzahl von Lernzyklen nur die Globale Adaption über den globalen Faktor FGA erlaubt. Man erkennt daher auch in der Darstellung der Fig. 1 einen hier als beispielhaft zu verstehenden Schalter 15, der die Verbindung zum Tiefpaß auftrennt und insofern ein Strukturverbot bildet. Erst wenn die multiplikative Abweichung kompensiert ist, wird auch die adaptive Kompensation bei evtl. sich verändernder Struktur zugelassen. Man erzielt hierdurch eine erheblich verbesserte Stabilität des Lernkennfeldes und vermeidet unnötiges "Atmen", auch mit dem Vorteil, daß bei beliebigem Abstellen der Brennkraftmaschine einwandfrei auswertbare Stützstellenpositionen im Kennfeldbereich (Struktur) für die nachfolgende Ingebrauchnahme vorliegen.To compensate for this effect, which also has a multiplicative effect, but which can then suddenly be greater than, for example, the specified 3%, according to an advantageous measure of the present invention, only global adaptation via the global factor FGA is allowed after start for a limited number of learning cycles. One can therefore also see in the illustration in FIG. 1 a switch 15 to be understood here as an example, which disconnects the connection to the low-pass filter and thus forms a structural ban. Only when the multiplicative deviation has been compensated is the adaptive compensation permitted if the structure changes. This results in a considerably improved stability of the learning map and avoids unnecessary "breathing", also with the advantage that support points positions in the map area (structure) that can be evaluated perfectly for any subsequent shutdown of the internal combustion engine are available for subsequent use.
Demnach setzt sich die im Normalbetrieb ausgegebene Gesamteinspritzzeit t i wie folgt zusammen:Accordingly, the total injection time t i output during normal operation is made up as follows:
t i = FSA · FGA · π i Fi · t L ′ + t -S . t i = FSA · FGA · π i Fi · t L ′ + t - S.
In dieser Formel sind FSA und FGA die Faktoren für Strukturelle Adaption (aus 8α · 8N-Kennfeld mit α = Drosselklappenwinkel und N = Drehzahl) und für Globale Adaption, π i Fi sind Faktoren aus anderen Funktionen zur Bildung von t i , t L ′ ist die Grundeinspritzzeit aus dem 15α · 15N-Kennfeld und t S ist die Ventilverzugszeit.In this formula, FSA and FGA are the factors for structural adaptation (from 8 α · 8 N map with α = throttle valve angle and N = speed) and for global adaptation, π i Fi are factors from other functions for the formation of t i , t L 'is the basic injection time from the 15 α · 15 N map and t S is the valve delay time.
Im strukturellen Kennfeld wird bei Ausgabe der Faktoren nicht interpoliert. Um den Sprung beim Übergang von einer Stützstelle auf die nächste zu kompensieren, wird die Stellgröße der Lambda-Regelung gegenläufig prozentual um den gleichen Betrag geändert, um den sich die an den beiden Stützstellen abgelegten Faktoren unterscheiden.In the structural map, when the factors are output not interpolated. To jump at the transition from one base to the next the manipulated variable of the lambda control in opposite percentage changed by the same amount that the distinguish between the factors stored at the two support points.
Eine weitere Ausgestaltung vorliegender Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei vorausgesetzter Konvergenz des Lernverfahrens pro Lernschritt (Lernzyklus) die volle Abweichung als Korrekturwert in die Lernfaktoren übernommen wird. Dabei wird die Abweichung so aufgeteilt, und zwar über dem Tiefpaß 13 in der Parallelverzweigung für Struktur- und Globaladaption nachgeschaltete Gewichtungsglieder 16 a, 16 b, daß der größere Teil der Abweichung dem strukturellen Faktor FSA und der kleinere Teil dem globalen Faktor FGA zugeschlagen wird. Durch die schwächere Gewichtung (k) des globalen Faktors läßt sich erreichen, daß strukturell bedingt Korrekturen, wenn sie (unvermeidbar) auch vom globalen Faktor aufgenommen werden, über diesen nicht zu stark auf die anderen Kennfeldpunkte (Struktur) ausstrahlen. Die durch die Gewichtungsblöcke 16 a, 16 b bewirkte unterschiedliche Aufteilung des Korrekturwerts sichert daher die Tendenz, strukturell bedingte Korrekturen im Faktor für die strukturelle Korrektur (und daher nur in einem bestimmten Kennfeldbereich) adaptiv vorzunehmen und sich auf das gesamte Kennfeld in gleicher Weise (multiplikativ) auswirkende Änderungen über den globalen Faktor zu erfassen. Diese Tendenz wird weiter verstärkt und unterstützt durch die weiter vorn schon erwähnte unterschiedliche Stufung (Δ-Werte für FSA und FGA pro Lernzyklus), ausgehend von der Annahme, daß globale Änderungen durch die Grobstufung in der Übernahmefähigkeit des strukturellen Faktors relativiert und unterdrückt werden.A further embodiment of the present invention is based on the knowledge that, if the learning process assumes convergence per learning step (learning cycle), the full deviation is adopted as a correction value in the learning factors. The deviation is divided so that over the low pass 13 in the parallel branch for structure and global adaptation downstream weighting elements 16 a , 16 b , that the greater part of the deviation is added to the structural factor FSA and the smaller part to the global factor FGA . The weaker weighting ( k ) of the global factor means that structural corrections, if (inevitably) they are also taken up by the global factor, do not radiate too strongly to the other map points (structure). The different distribution of the correction value caused by the weighting blocks 16 a , 16 b therefore ensures the tendency to adaptively make structural corrections in the factor for the structural correction (and therefore only in a certain map area) and to affect the entire map in the same way (multiplicative ) to record changes that have an impact via the global factor. This tendency is further strengthened and supported by the different grading mentioned above (Δ values for FSA and FGA per learning cycle), based on the assumption that global changes are relativized and suppressed by the rough grading in the ability of the structural factor to be adopted.
Der in Fig. 1 noch am Ausgang des Tiefpasses 13 vorgesehene Unterbrecherschalter 17 dient der Realisierung des allgemeinen Adaptionsverbots.The circuit breaker 17 provided in FIG. 1 at the output of the low pass 13 serves to implement the general prohibition on adaption.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, die Adaption der Gemischsteuerung dynamisch zu verbessern, und zwar dadurch, daß beispielsweise die Mittelung (über den Tiefpaß 13) der Stellgröße X′r des Lambda-Reglers 11, die Bildung von strukturellem und globalem Faktor FSA und FGA sowie beispielsweise die Zählung der Einschwingverzögerung und der minimalen Mittelungsdauer im Raster der Sprünge der Stellgröße des Lambda-Reglers abläuft (s. Fig. 3), wobei die Anzahl dieser Durchgänge der Anzahl der Sondendurchgänge, die eine Betriebskenngröße (Istwert) der Brennkraftmaschine ist, entspricht.A further, particularly advantageous embodiment of the invention consists in dynamically improving the adaptation of the mixture control, specifically in that, for example, the averaging (via the low-pass filter 13 ) of the manipulated variable X'r of the lambda controller 11 , the formation of structural and global Factors FSA and FGA, as well as, for example, the counting of the settling delay and the minimum averaging time in the grid of the steps of the manipulated variable of the lambda controller (see FIG. 3), the number of these passes being the number of probe passes which is an operating parameter (actual value) Internal combustion engine is, corresponds.
Gegenüber einem bisher angewandten Zeitraster ergibt sich daher einmal die vorteilhafte Anpassung der Adaption dynamisch an die Betriebskenngröße λ, mit anderen Worten, die Adaption läuft nicht asynchron in einem Zeitraster ab. Durch die dynamische Anpassung können die jeweiligen Faktoren optimal ermittelt werden - ferner ergibt sich hierdurch eine selbsthemmende Ausbildung der Adaption, denn wenn der Regler an einen seiner Stellanschläge läuft, wird nicht weiter adaptiert, weil die Stellgröße keine Sprünge mehr durchführt und in diesem Fall als unplausibel angesehen wird.Compared to a previously used time grid, there is therefore the advantageous adaptation of the adaptation dynamically to the operating parameter λ , in other words, the adaptation does not run asynchronously in a time grid. The respective factors can be optimally determined by the dynamic adaptation - this also results in a self-locking design of the adaptation, because if the controller runs against one of its actuating stops, no further adaptation takes place because the manipulated variable no longer performs jumps and in this case is implausible is seen.
Bei dieser Variante vorliegender Erfindung bleiben bei grundsätzlich gleicher Bildung der Faktoren die Verbote für Strukturelle und Globale Adaption erhalten und das zusätzliche Verbot für Strukturelle Adaption nach einem Start wird definiert für eine vorgebbare Zahl von x Lernzyklen des Globalfaktors FGA. Während dieser x Lernzyklen ergibt sich durch Öffnen des Schalters 15 ein Strukturverbot - die Gewichtung des Filterausgangs Ya wird für den Globalfaktor jedoch auch für diese Lernzyklen beibehalten.In this variant of the present invention, the bans for structural and global adaptation are retained with basically the same formation of the factors and the additional ban for structural adaptation after a start is defined for a predeterminable number of x learning cycles of the global factor FGA . During these x learning cycles, opening the switch 15 results in a structural ban - the weighting of the filter output Ya is also retained for the global factor for these learning cycles.
Nach Ablauf der x Lernzyklen wird parallel, global und strukturell entsprechend der Gewichtung k und (k-1) adaptiert. Die Begrenzung auf die weiter vorn erwähnten 3% Korrektur pro FSA-Lernzyklus können jedoch entfallen, so daß um beliebige Vielfache von 3% pro Lernzyklus im strukturellen Faktor FSA verändert werden kann - die Änderungsstufen für den Globalfaktor FGA bleiben dabei stets um das 8fache oder 16fache feiner.After the x learning cycles have elapsed, adaptation takes place in parallel, globally and structurally according to the weighting k and ( k -1). However, the limitation to the 3% correction per FSA learning cycle mentioned earlier can be omitted, so that any multiple of 3% per learning cycle can be changed in the structural factor FSA - the change levels for the global factor FGA always remain 8 times or 16 times finer.
Wesentlich ist, daß, wie der Diagrammdarstellung der Fig. 3 entnommen werden kann, die Stellgröße des Lambda- Reglers 11 bei erlaubter Adaption (Struktur und/oder Global) jeweils mit dem Wert im Tiefpaß verarbeitet wird, der sich nach dem Sprung der Stellgröße ergibt, also zu den Sprungzeitpunkten t = i; i + 1; i + 2. . . . Nach Ablauf von n s solcher Stellgrößensprünge, die auf einen Adaptionsflächenwechsel folgen, wird dann der Tiefpaß 13 gesetzt zuIt is essential that, as can be seen from the diagram in FIG. 3, the manipulated variable of the lambda controller 11 with permitted adaptation (structure and / or global) is each processed with the value in the low-pass filter that results after the manipulated variable has jumped , ie at the jump times t = i ; i + 1; i + 2.. . . After the expiration of n s of such jumps in the manipulated variable, which follow an adaptation area change, the low-pass filter 13 is then set
Ya(i + n s ) = Xr′(i + n s ). Ya ( i + n s ) = Xr ′ ( i + n s ).
Mit anderen Worten, durch die Anzahl der ab Eintritt in eine jeweils neue Adaptionsfläche abgelaufenen Sprünge wird der Tiefpaß 13 freigegeben (auf Anfangswert gesetzt), wobei die weiteren Werte dann gemäß der im folgenden angegebenen rekursiven Tiefpaßformel ermittelt werden: In other words, the low-pass filter 13 is released (set to the initial value) by the number of jumps that occur from the time a new adaptation surface is entered, the further values then being determined in accordance with the recursive low-pass formula given below:
Die Rekursion erfolgt nach jedem Stellgrößensprung. Die Übernahme des mit obigen Gleichungen ermittelten Korrekturwertes zum Adaptionsfaktor (Bildung von FSA und FGA) wird erst dann erlaubt, wenn nochmals mindestens m s Rekursionsschritte des Filters 13 abgeschlossen sind.The recursion takes place after each manipulated variable jump. The adoption of the correction value for the adaptation factor (formation of FSA and FGA ) determined with the above equations is only permitted when at least m s recursion steps of the filter 13 have been completed.
Sind dann die Bedingungen n ≧ n s und m ≧ m s zur Zeit t = T 2 (Adaptionsflächenwechsel) erfüllt, so wird der aktuelle Filterausgangswert Ya(j) über die Gewichtungsstufen k bzw. (1-k) und entsprechende Quantisierung bei 14 a und 14 b als Korrekturwert für die Neubildung der Faktoren FSA und FGA weiterverarbeitet, wie dies das Blockschaltbild der Fig. 1 zeigt. Hieraus erklären sich auch die in der Fig. 1 noch vorhandenen Schalter, nämlich einen ersten Schalter 18, der bei Erfüllung der Bedingung n ≧ n s schließt und den Tiefpaß 13 mit dem Ausgang des Begrenzungsblocks (begrenzter Stellgröße des Lambda-Reglers) beaufschlagt - sowie des Schalters 19, der bei Erfüllung der Bedingung m ≧ m s den Ausgangswert des Filters zur Parallelverarbeitung und Adaption weiterleitet.If the conditions n ≧ n s and m ≧ m s are then fulfilled at the time t = T 2 (adaptation area change), then the current filter output value Ya ( j ) via the weighting levels k and (1- k ) and corresponding quantization at 14 a and 14 b further processed as a correction value for the new formation of the factors FSA and FGA , as the block diagram of FIG. 1 shows. This also explains the switches in FIG. 1, namely a first switch 18 , which closes when the condition n ≧ n s is met and acts on the low-pass filter 13 with the output of the limiting block (limited manipulated variable of the lambda controller) - and of the switch 19 which forwards the output value of the filter for parallel processing and adaptation when the condition m ≧ m s is met.
Jeweils zum Zeitpunkt eines Adaptionsflächenwechsels werden n und m zu Null gesetzt; dabei wird im Diagrammverlauf der Fig. 3 davon ausgegangen, daß n s = 4 ist. At the time of an adaptation area change, n and m are set to zero; while FIG. 3, it is assumed that n s = 4 in the diagram of the course.
Die folgende Tabelle gibt die einstellbaren Größen sowie deren als vorteilhaft erkannte Bereichsgrenzen an - sie ist nicht als einschränkend anzusehen. The following table shows the adjustable sizes as well as their range limits which are recognized as advantageous - it is not to be regarded as restrictive.
Durch das Abstellen (Abzählen) von Sondendurchgängen oder Sprüngen am Stellwert des Lambda-Reglers wird die Adaption automatisch selbsthemmend, wenn der Regler an einen seiner Stellanschläge läuft. Es ist sinnvoll, aufgrund des großen wählbaren Stell- und Adaptionsbereichs diesen Fall als unplausibel zu bewerten und, jedenfalls als erste Möglichkeit, dann nicht mehr weiter zu adaptieren.By stopping (counting) probe passes or The adaptation becomes jumps in the manipulated variable of the lambda controller automatically self-locking when the controller is connected to a his positioning stops is running. It makes sense because of of the large selectable adjustment and adaptation range To assess the case as implausible and, at least as first possibility, then no longer to adapt.
Alle in der Beschreibung und in den Ansprüchen angegebenen neuen Merkmale können allein oder in Kombination erfindungswesentlich sein.All specified in the description and in the claims new features can be essential to the invention alone or in combination be.
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