DE4015293A1 - System zur regelung eines betriebsparameters einer brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein System zur Regelung eines Betriebsparame­ ters einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 bzw. 2.

Ein derartiges System zur Regelung eines Betriebsparameters einer Brennkraftmaschine ist für die Leerlaufdrehzahlregelung von Brenn­ kraftmaschinen aus der DE-A-30 39 435 bekannt. Dort wird vorgeschla­ gen, zur Regelung der Leerlaufdrehzahl ein auf diesen Betriebspara­ meter einwirkendes, elektrisch betätigbares Stellglied durch einen PID-Regler derart anzusteuern, daß die Leerlaufdrehzahl als der zu regelnde Betriebsparameter einen vorgegebenen Sollwert annimmt. Zur drehzahlabhängigen und temperaturabhängigen Begrenzung des Ansteuer­ signals des Stellgliedes ist ferner ein Begrenzungsregler vorge­ sehen, der im Sinne einer maximalen bzw. minimalen Begrenzung des Ansteuersignals auf den PID-Regler einwirkt.

Schwer regelbare Systeme, die beispielsweise bei Verwendung von Stellgliedern auftreten, die über den Stellbereich stark veränder­ liche Reibungskräfte und der Steuerbewegung entgegengesetzte Momente aufweisen, wobei zusätzlich Exemplarstreuungen und Temperaturdrifts eine Rolle spielen können, können durch einen PID-Regler hinsicht­ lich Regelgenauigkeit, Dynamik und/oder Stabilität nicht befriedi­ gend geregelt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, die eine zufriedenstellende Regelung eines Betriebsparameters einer Brenn­ kraftmaschine auch bei schwer regelbaren Systemen gewährleisten. Dies wird dadurch erreicht, daß bei Vorliegen vorbestimmter Bedin­ gungen die Änderungsgeschwindigkeit des zu regelnden Betriebsparame­ ters durch Eingriff in den Integrationsvorgang und/oder in den Proportionalverstärkungsvorgang auf einen vorgegebenen Wert steuerbar ist.

Aus der DE-A-36 31 283 ist ein Stellorgan zur gesteuerten Zumessung von Verbrennungsluft zu einer Brennkraftmaschine bekannt, das mit einer Rückstellfeder ausgestattet ist, gegen die eine Gegenfeder zur Einstellung einer vorgegebenen Ruheposition einwirkt. Dieses Stell­ organ setzt einer Verstellbewegung in den verschiedenen Bereichen seines Verstellweges unterschiedliche Kräfte bzw. Momente entgegen.

Die DE-C-27 51 125 beschreibt ein Regelsystem zur Lageregelung einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit der Fahrpe­ dalstellung, ein sogenanntes elektronisches Gaspedal. Zur Verbesse­ rung der Abgaszusammensetzung wird das Ausgangssignal des Lagereg­ lers in seiner Höhe begrenzt. Dies führt zu einer Begrenzung der Än­ derungsgeschwindigkeit der Drosselklappe und einer Verbesserung der Abgaszusammensetzung im Übergangsbereich bei einer schnellen Ände­ rung der Fahrpedalposition.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen gewährleisten eine zufriedenstel­ lende Regelung schwer regelbarer Systeme. Die Steuerung der Ände­ rungsgeschwindigkeit des zu regelnden Betriebsparameters auf einen vorgegebenen Wert unter vorbestimmten Bedingungen durch Eingreifen in den von der Regeleinheit ausgeführten Integrations- und/oder Pro­ portionalverstärkungsvorgang ermöglicht es, den Integral- und/oder den Proportionalanteil des Reglers mit Blick auf eine ausreichende Dynamik des Regelsystems zu wählen. So erlauben die obengenannten Maßnahmen beispielsweise einen sehr großen Integrationsanteil. Die normalerweise auftretende Instabilität der Regelsysteme mit starkem Integralanteil wird durch Eingreifen in den Integrations- und/oder Proportionalverstärkungsvorgang im Sinne einer Reduzierung der Ände­ rungsgeschwindigkeit des Istwert bei Erreichen einer vorgegebenen Schwelle durch die Änderungsgeschwindigkeit des zu regelnden Be­ triebsparameters unterdrückt.

Eine besonders vorteilhafte Realisierung des Eingriff in den Inte­ grationsvorgang ist die Überlagerung des Integralanteils des Reglers mit einem durch Umkehrung der Integrationsrichtung bei Erreichen oder Überschreiten bzw. Unterschreiten des Schwellwertes gebildeten Zweipunktregler. Dadurch wird eine Steuerung der Änderungsgeschwin­ digkeit des zu regelnden Betriebsparameters der Brennkraftmaschine erreicht.

Der Eingriff in den Proportionalverstärkungsvorgang des Reglers er­ folgt analog zum Eingriff in den Integrationsvorgang in vorteilhaf­ ter Weise durch Vorzeichenumkehr des Verstärkungsfaktors des P-An­ teils des Reglers, was einer Überlagerung des P-Anteils mit einem Zweipunktregler gleichkommt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen auf der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispieles.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsformen erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Über­ sichtsblockschaltbild eines Regelsystems zur Regelung der Stellung eines Leistungsstellgliedes einer Brennkraftmaschine, mit dessen Hilfe die Funktion der erfindungsgemäßen Vorgehensweise verdeutlicht wird. Fig. 2 zeigt anhand eines Flußdiagrammes die Realisierung dieser Vorgehensweise in digitaler Ausführung. Fig. 3 schließlich zeigt einen beispielhaften zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals des Integralanteils.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 beschreibt ein Stellorgan 10 zur Einstellung eines Betriebs­ parameters einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Dieses Stellorgan 10 umfaßt einen Stellmotor 12, der über eine starre Ver­ bindung 14 mit einem Stellglied 16 zur Beeinflussung des Betriebs­ parameters der Brennkraftmaschine verbunden ist. Dieses Stell­ glied 16 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 als Drosselklappe im Ansaugsystem 18 einer Brennkraftmaschine dargestellt. Der erfin­ dungsgemäße Gedanke ist jedoch nicht auf diese Art von Stellglied beschränkt, dieses kann beispielsweise auch die Regelstange einer Dieselbrennkraftmaschine sein.

Ferner ist in Fig. 1 ein Motorsteuerungssystem 20 dargestellt, das verschiedene Funktionen wie z. B. Kraftstoffzumessung, Zündzeit­ punktsbestimmung, Abgasregelung, Leerlaufdrehzahlregelung und/oder elektronisches Gaspedal durchführen kann. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist lediglich der zur Positionsregelung des Stellor­ gans 10 und zur Durchführung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise benötigte Teil beschrieben. Die Eingangsleitungen 22, 24 bis 26 ver­ binden das Motorsteuerungssystem 20 mit Meßanordnungen 28, 30 bis 32, die der Sollwertbildungseinheit 34 allgemein bekannte Betriebs­ parameter der Brennkraftmaschine und des Kraftfahrzeugs zur Bildung des Regelsollwertes, wie beispielsweise Motortemperatur, Drehzahl, Gang- und/oder Kupplungsstellung, Batteriespannung, Fahrpedalstel­ lung, usw. zuführen. Die Ausgangsleitung 36 der Sollwertbildungs­ einheit 34 wird in einer Vergleichsstelle 38 mit einer weiteren Ein­ gangsleitung 40 des Motorsteuerungssystems 20 verknüpft. Die Ein­ gangsleitung 40 ist mit einer Istwertmeßeinrichtung 42, die gemäß dem Ausführungsbeispiel die aktuelle Position des Stellorgans 10 mißt, verbunden.

Die Ausgangsleitung 44 der Vergleichsstelle 38 bildet eine Eingangs­ leitung einer strichpunktiert umrandeten Regeleinheit 46, die im we­ sentlichen aus einem mit der Eingangsleitung 44 verbundenen propor­ tionalen Regleranteil 48 und einem ebenfalls mit der Eingangslei­ tung 44 verbundenen integralen Regleranteil 50 besteht. Eine Lei­ tung 52 verbindet den proportionalen Regleranteil 48 mit einer Addi­ tionsstelle 54, die ferner über eine Leitung 56 mit dem integralen Regleranteil 50 verbunden ist. Das Additionsergebnis der Additions­ stelle 54 wird auf einer Leitung 58, die die Additionsstelle 54 mit einer Treiberstufe 60 verknüpft und auf einer Verbindungsleitung 62, die die Treiberstufe 60 und damit das Motorsteuerungssystem 20 mit dem Stellorgan 10 bzw. dem Stellmotor 12 verbindet, zur Steuerung der Position des Stellgliedes 16 bzw. Stellorgans 10 weitergeleitet.

Die Reglereinheit 46 besteht darüber hinaus aus einem differenzie­ renden Element 64, das mit der Eingangsleitung 40 des Motorsteue­ rungssystems 20 verbunden und andererseits über eine Leitung 66 mit einer Schwellwertstufe 68 und einer Einheit 70 verknüpft ist. Ferner ist die Einheit 70 über eine Leitung 80 mit der Leitung 58 verbun­ den. Die Schwellwertstufe 68 verfügt über weitere Eingänge 82, die weiter unten näher ausgeführte Meßwerte zur Beeinflussung des Schwellwertes von entsprechenden, in Fig. 1 nicht dargestellten Meßeinrichtungen zuführen. Die Ausgangsleitung 72 der Schwellwert­ stufe 68 bildet einen Eingang eines logischen Und-Elements 74, des­ sen zweiter Eingang die Verbindungsleitung 76 bildet, die das logi­ sche Und-Element 74 mit der Einheit 70 verbindet. Die Ausgangslei­ tung 78 des logischen Und-Elements 74 ist auf den integralen Regler­ anteil 50 zur Bestimmung des Integrationsvorgangs, und/oder auf den proportionalen Regleranteil 48 zur Bestimmung des Proportionalver­ stärkungsvorgangs geführt.

In Abhängigkeit der über die Leitungen 22, 24 bis 26 zugeführten Be­ triebsparameter bildet die Sollwertbildungseinheit 34 einen Sollwert für die Position des Stellorgans 10. Dient die Anordnung nach Fig. 1 zur Regelung der Leerlaufdrehzahl über die Position des Stell­ organs 10, so bestimmt die Sollwertbildungseinheit 34 den Sollwert als Funktion der Betriebsparameter Drehzahl, Motortemperatur, Batte­ riespannung, Gangstellung und/oder Kupplungsstellung, etc.; bei einem elektronischen Gaspedal, das die Leistung der Brennkraftma­ schine über die Stellung des Stellorgans 10 steuert, bestimmt die Sollwertbildungseinheit 34 den Lagesollwert insbesondere aus der Stellung des Fahrpedals. Der Sollwert wird über die Leitung 36 an die Vergleichsstelle 38 abgegeben, wo aus dem berechneten Sollwert und dem von der Istwert-Meßeinrichtung 42 gemessenen und über die Leitung 40 der Vergleichsstelle 38 zugeführten Stellungsistwert des Stellorgans 10 ein der Abweichung zwischen den beiden Werten reprä­ sentierendes Signal über die Leitung 44 an die Reglereinheit 46 ab­ gegeben wird. In Abhängigkeit dieses Abweichungssignals bildet der proportionale und der integrale Regleranteil 48, 50 entsprechende Ausgangssignale die in der Additionsstelle 54 zum Reglerausgangs­ signal zusammengeführt werden, das über die Treiberstufe 60 und die Ausgangsleitung 62 des Motorsteuerungssystem 20 die Stellung des Stellorgans im Sinne einer Verringerung der Abweichung betätigt.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Steuerung der Änderungsgeschwin­ digkeit des zu regelnden Betriebsparameters, im Falle des Ausfüh­ rungsbeispiels nach Fig. 1 der Stellung des Stellorgans 10, wird dadurch bewerkstelligt, daß das differenzierende Element 64 die Än­ derungsgeschwindigkeit des auf der Eingangsleitung 40 anliegenden Stellungs- bzw. Istwertsignals bestimmt. Dieser Wert wird einerseits über die Leitung 66 an die Schwellwertstufe 68 und andererseits an die Einheit 70 abgegeben. Die Schwellwertstufe 68 gibt in Abhängig­ keit der auf ihren Eingangsleitungen 82 anliegenden Parameter, bei­ spielsweise Motortemperatur, Stellorgantemperatur und/oder Regelab­ weichung, einen Schwellwert vor. Die Einheit 70 ist ferner mit dem Reglerausgangssignal auf der Leitung 58 oder 62 verbunden und be­ stimmt die Vorzeichen der Änderung von Reglerausgangssignal und Än­ derungsgeschwindigkeitssignal des Istwerts. Sind beide Vorzeichen gleich, so gibt sie auf Leitung 76 ein entsprechendes Signal an das Und-Element 74 ab. Überschreitet bzw. erreicht nun das differenzier­ te Istwertsignal den von der Schwellwertstufe 68 vorgegebenen Schwellwert, so wird ein entsprechendes Signal über die Leitung 72 an das Und-Element 74 abgegeben. Die Ausgangsleitung des Und-Ele­ ments 74 führt dann ein Signal, welches in den Integrationsvorgang des integralen Regleranteil 50, insbesondere zur Änderung der Inte­ grationsrichtung des integralen Regleranteils 50, bzw. in den Pro­ portionalverstärkungsvorgang des proportionalen Regleranteils 48, insbesondere zur Änderung des Vorzeichens des proportionalen Ver­ stärkungsfaktors, eingreift, wenn sowohl das differenzierte Istwert­ signal den Schwellwert der Schwellwertstufe 68 erreicht bzw. über­ schritten hat, als auch die Vorzeichen von differenzierten Istwert­ signal und Reglerausgangssignal gleich sind.

Eine beispielsweise durch eine Sollwertänderung, im Falle der Leer­ laufdrehzahlregelung z. B. durch Zuschalten einer zusätzlichen Last, auftretende große Abweichung zwischen Soll- und Istwert führt bei starkem Integralanteil des Reglers zu einer entsprechend schnellen Änderung im Reglerausgangssignal, die zu einer ebensolchen im Ist­ wertsignal führt. Überschreitet die Änderungsgeschwindigkeit des Istwertsignals den vorgegebenen Schwellwert, so daß Regelschwingun­ gen und Instabilitäten auftreten können, so wird, ausgelöst von der Überschreitung des von der Schwellwertstufe 68 vorgegebenen Schwell­ werts, die Integrationsrichtung des integralen Regleranteils 50 um­ gekehrt, beispielsweise durch Vorzeichenumkehr seines Eingangssig­ nals. Dadurch ergibt sich ein der Änderung entgegenwirkendes Aus­ gangssignal des integralen Regleranteils 50, was zu einer Reduzie­ rung der Änderungsgeschwindigkeit im Istwertsignal führt. Wird der von der Schwellwertstufe 68 vorgegebene Schwellwert unterschritten, ändert sich die Integrationsrichtung des integralen Regleranteils 50 erneut in seine ursprüngliche Richtung, wodurch sich eine Erhöhung der Änderungsgeschwindigkeit unter der Voraussetzung einer nach wie vor vorhandenen Abweichung zwischen Soll- und Istwert ergibt. Auf diese Weise wird durch Umkehrung der Integrationsrichtung des inte­ gralen Regleranteils 50 ein diesen integralen Anteil überlagerter Zweipunktregler realisiert, der die Änderungsgeschwindigkeit des Istwertes auf einen vorbestimmten Wert steuert. Dieser vorbestimmte Wert wird von der Schwellwertstufe 68 bestimmt. Durch diese Maßnahme wird die zur Regelung notwendige Dynamik als auch die notwendige Stabilität für die eingangs beschriebenen schwer regelbaren Systeme ereicht.

Die Wirkungsweise des Eingriffs in den Proportionalverstärkungsvor­ gang ergibt sich in analoger Weise aus der obigen Beschreibung des Eingriffes in den Integrationsvorgang.

Die zusätzliche, nicht zwingend notwendige, Bedingung, das die Änderung bzw. das Vorzeichen von Istwertsignal und Reglerausgangs­ signal gleich sein müssen, dient zur vorteilhaften Verbesserung des Verhaltens im Übergangsbereich. Zeigt Reglerausgangssignal und Ist­ wertsignal fallende Tendenz, so wird bei durch eine Erhöhung des Sollwert vorgegebene Änderung im Abweichungssignal zwischen Soll- und Istwert, die zu einer Erhöhung des Reglerausgangssignals führt, ein Ansprechen der Einrichtung in diesem Übergangsfall ver­ hindert.

Der erfindungsgemäße Gedanke ist nicht nur auf eine Lageregelung eines Stellgliedes beschränkt, sondern kann bei allen Regelsystemen der Brennkraftmaschine, insbesondere einer Drehzahlregelung, ange­ wendet werden, die die eingangs beschriebenen Nachteile eines schwer regelbaren Systems besitzen. Die Zuordnung der einzelnen Bauteile zu den verschiedenen Baugruppen Motorsteuerungssystem und Reglereinheit dient dabei lediglich zur Übersichtlichkeit. Ferner kann es sich bei dem Regler auch um einen PID-Regler oder einen Regler mit propor­ tionalen, integralen und/oder differentiellen Anteilen handeln.

Neben der oben beschriebenen Umkehr der Integrationsrichtung kann die Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit durch Eingriffe in den Integrationsvorgang wie z. B. Anhalten der Integration bei über­ schrittener Schwelle, Änderung der Integrationssteigung oder Umkehr der Integrationsrichtung bzw. Änderung der Steigung nach einer vor­ gegebenen Verzögerungszeit vorgenommen werden. Die Umkehr der Inte­ grationsrichtung hat sich in einem konkreten Fall am geeignetsten erwiesen.

Eine digitale Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gedankens wird in Fig. 2 vorgestellt. Nach Start des Programmteils wird im Schritt 100 durch Vergleich von Soll- und Istwert die Abweichung zwischen Soll- und Istwert festgestellt. Ferner wird in Schritt 100 die Änderungsgeschwindigkeit des Istwertsignals beispielsweise durch Differenzierung berechnet. In Schritt 102 wird in Abhängigkeit der Abweichung zwischen Soll- und Istwert das Ausgangssignal des propor­ tionalen Regleranteils berechnet.

Die Berechnung des Ausgangssignals des proportionalen Regleranteils 48 erfolgt vorzugsweise als Funktion der Regelabweichung. Dabei wird der Verstärkungsfaktor des proportionalen Regleranteils derart be­ stimmt, daß die Ausregelung der Abweichung mit großer Dynamik unter Vermeidung von Überschwingen im gesamten Wertebereich der Abweichung stattfindet. Zu diesem Zweck wird ein Wert für die systembedingte, maximale Regelabweichung vorgegeben und die Differenz zwischen die­ sem maximalen und dem tatsächlichen Wert der Regelabweichung gebil­ det. Diese Differenz ist proportional zum Verstärkungsfaktor des proportionalen Anteils des Reglers.

Unterschreitet der auf diese Weise gebildete Verstärkungsfaktor einen vorgegebenen Wert, so wird der Verstärkungsfaktor auf diesen vorgegebenen Wert festgelegt, anderenfalls stellt er eine Funktion der Regelabweichung dar. Das Ausgangssignal des proportionalen An­ teils wird dann aus Regelabweichung und Verstärkungsfaktor ermittelt.

Die Abhängigkeit des Proportionalanteils von der Regelabweichung in vorgegebenen Betriebsbereichen läßt sich durch die folgenden Glei­ chungen veranschaulichen:

P = P₀_*(MAX-DELTA)_*K, wenn P<P₀

P=P₀, wenn P<P₀

(P Proportionalverstärkungsfaktor, P₀ vorgegebener Festwert des Proportionalverstärkungsfaktors, MAX systembedingter Maximalwert der Regelabweichung, DELTA Regelabweichung mit Wertebereich 0-MAX, K Konstante).

Dadurch ergibt sich eine charakteristische Abhängigkeit des P-Ver­ stärkungsfaktors von der Regelabweichung, die in einem P-DELTA-Dia­ gramm im wesentlichen durch eine Gerade negativer Steigung für P < P₀ und durch eine waagrechte Gerade P = P₀ für P < P₀ darge­ stellt werden kann.

Das daraus resultierende Ausgangssignal des Proportionalanteils des Reglers, welches aus einer Multiplikation des gemäß obiger Gleichung berechnetem Proportionalfaktors mit dem Wert der Regelabweichung ge­ bildet wird, zeigt dabei das im folgenden skizzierte Verhalten in Abhängigkeit der Regelabweichung. Ausgehend vom Wert 0, der bei einer Regelabweichung 0 eingenommen wird, ergibt sich eine Abhängig­ keit des Ausgangssignals von der Regelabweichung, die im wesentli­ chen mit der Regelabweichung steigend und, je nach Wahl von K und P₀, nach Überschreiten eines Maximalwertes fallend sich einem Festwert für die maximale Regelabweichung nähert, der von der Wahl des Wert P₀ abhängig ist.

Dadurch wird mit Blick auf die Dynamik und Stabilität des Regelkrei­ ses eine verbesserte Regelung erreicht, da bei geringer Regelabwei­ chung die Verstärkung kleiner als bei größerer Abweichung ist. Darüber hinaus läßt sich der Verstärkungsfaktor durch Wahl der Para­ meter an den jeweiligen Regelkreis anpassen.

Schritt 104 bestimmt anhand einer dem Fachmann bekannten digitalen integralen Reglergleichung den im aktuellen Programmdurchlauf in Ab­ hängigkeit der Abweichung zwischen Soll- und Istwert dem integralen Ausgangswert des Reglers aufzuaddierenden Steigerungswert I_n. Ist die Abweichung zwischen Soll- und Istwert negativ, so ist der in 104 berechnete Wert ebenfalls negativ. Im Abfrageschritt 106 wird über­ prüft, ob die Änderungsgeschwindigkeit des Istwertes den vorgegebe­ nen Wert erreicht bzw. überschritten hat. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 108 das in Schritt 102 bestimmte proportionale Ausgangssignal ausgelesen, das integrale Ausgangssignal des Reglers als Summe des Integratorausgangswerts des vorhergehenden Programm­ durchlaufs und dem in diesem Programmdurchlauf bestimmten Steige­ rungswert festgelegt und ebenfalls ausgelesen, in Schritt 114 wird dann entsprechend des im Schritt 108 ermittelte Integratorausgangs­ wert als Summenwert für den nächsten Programmdurchlauf festgelegt und der Programmteil erneut ausgeführt.

Wird in Schritt 106 festgestellt, daß die Änderungsgeschwindigkeit des Istwertes den vorgegebenen Schwellwert überschritten bzw. er­ reicht hat, so wird im Abfrageschritt 110 die Vorzeichen bzw. Ände­ rungsrichtung von Istwertsignal und Reglerausgangssignal auf Gleich­ heit überprüft. Sind beide Vorzeichen nicht gleich, so wird mit Schritt 108 fortgefahren, in Schritt 114 wird dann entsprechend der im Schritt 108 ermittelte Integratorausgangswert als Summenwert für den nächsten Programmdurchlauf festgelegt und der Programmteil been­ det.

Wird jedoch festgestellt, daß die Vorzeichen von Reglerausgangssig­ nal und Istwertsignal gleich sind, so wird im Schritt 112 das im Schritt 102 bestimmte proportionale Ausgangssignal beispielweise unter Umkehrung des Vorzeichens des Verstärkungsfaktors berechnet und ausgelesen, während das Ausgangssignal des integralen Regleran­ teils aus der Subtraktion des Summenwerts der vorhergehenden Pro­ grammdurchläufe und des in diesem Programmdurchlauf in Schritt 104 berechneten Steigerungswertes ermittelt wird. Die Subtraktion des Steigerungswertes von dem Summenwert führt zu einer Änderung der Integrationsrichtung des digitalen Reglers. In Schritt 114 wird dann entsprechend der im Schritt 112 ermittelte Integratorausgangswert als Summenwert für den nächsten Programmdurchlauf festgelegt.

In Fig. 3 ist beispielhaft der zeitliche Verlauf des integralen Ausgangssignals über der Zeit beschrieben. Zur Zeit T0 beginnt der Regelungsvorgang zu laufen. Besteht zwischen Soll- und Istwert keine Abweichung, startet das integrale Ausgangssignal von einem konstan­ ten Wert ausgehend. Bei Auftreten einer Soll-Ist-Abweichung nimmt das Integratorausgangssignal in Abhängigkeit der Abweichung einer vorgegebenen Funktion folgend zu, die in Fig. 3 der Einfachheit halber linear dargestellt ist. Zum Zeitpunkt T₁ wird ein Über­ schreiten der Änderungsgeschwindigkeitschwelle des Istwertes festge­ stellt und entsprechend Fig. 2 die Integrationsrichtung durch Sub­ traktion der Steigerungswerte umgekehrt, so daß der Integratoraus­ gangswert einer vorgegebenen Funktion folgend abnimmt. Ein Unter­ schreiten der vorgegebenen Schwelle der Änderungsgeschwindigkeit des Istwertes führt zu einer erneuten Umkehr der Integrationsrichtung, so daß der Integratorausgang erneut zunimmt. Dabei kann in vorteil­ hafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens der Schwellwert als Hysterese ausgebildet sein. Dieser zickzackförmige Verlauf in der Art eines Zweipunktreglers (in weiterer Ausgestaltung mit Hysterese) steuert die Änderungsgeschwindigkeit des Istwertes auf einen vorgegebenen Wert.

Zum Zeitpunkt T₂ sei die Regelungsbedingungen derart, daß der vor­ gegebene Schwellwert der Änderungsgeschwindigkeit nicht mehr er­ reicht wird. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn die Regelab­ weichung zwischen Soll- und Istwert einen kleinen oder den Wert Null angenommen hat, oder wenn sich beispielweise durch Abschalten einer Zusatzlast die Polarität der Regelabweichung umgekehrt hat. In Fig. 3 wird ersteres dargestellt. Das Intergratorausgangssignal nimmt entsprechend der normalen Regelfunktion einer vorgegebenen, im Idealfall exponentiellen Funktion folgend zu und nähert sich dem stationären Wert bei Regelabweichung Null. Bei digitalen Systemen ist der Signalverlauf stufenförmig.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gedankens ergibt sich aus einer Überlagerung des integralen Anteils und/oder des pro­ portionalen Anteils des Reglers mit einem Zweipunktregler. Dieser Regler, der mit oder ohne Hysterese ausgestattet sein kann, wird bei Erreichen bzw. Überschreiten der Schwelle aktiviert, wobei der Inte­ grationsvorgang dann gestoppt wird. Bei Unterschreiten eines unteren Schwellwert der Änderungsgeschwindigkeit wird die Funktion des Inte­ gralanteils wiederaufgenommen und der Zweipunktregler abgeschaltet.

Ferner wird in vorteilhafter Weise die erfindungsgemäße Vorgehens­ weise nicht nur bei positiven Regelabweichungen und ansteigender Regelfunktion, sondern auch bei negativer Regelabweichung und fal­ lender Regelfunktion angewendet.

Bei Umkehr der Integrationsrichtung ist es in vorteilhafter Ausge­ staltung des erfindungsgemäßen Gedankens möglich für jede Richtung unterschiedliche Integrationszeitkonstanten zu verwenden. Erfolgt die Umkehrung der Integrationsrichtung im Sinne einer Verminderung der Änderungsgeschwindigkeit des Istwerts, so kann es von Vorteil sein, die Integration in dieser Richtung zur schnelleren Reaktion des Systems mit einer größeren Integrationskonstante als in der an­ deren Richtung vorzunehmen.

Eine analoge Einflußnahme auf einen gegebenenfalls vorhandenen D-An­ teil kann ebenfalls vorgesehen sein.

Claims (13)

1. System zur Regelung eines Betriebsparameters einer Brennkraftma­ schine eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrisch betätigbaren Stellglied, welches auf den zu regelnden Betriebsparameter mittelbar oder unmittelbar einwirkt und welches durch eine Regeleinheit mit wenigstens integralem und/oder proportionalem Anteil derart einge­ stellt wird, daß der zu regelnde Betriebsparameter einen vorgege­ benen Wert annimmt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen vorbestimmter Bedingungen die Änderungsgeschwindigkeit des zu regelnden Betriebsparameters auf einen vorgegebenen Wert durch Eingriff in den von der Regeleinheit ausgeführten Integra­ tions- und/oder Proportionalverstärkungsvorgang steuerbar ist.

2. System zur Regelung eines Betriebsparameters einer Brennkraftma­ schine eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrisch betätigbaren Stellglied, welches auf den zu regelnden Betriebsparameter durch Beeinflussung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine einwirkt und welches durch eine Regeleinheit mit wenigstens integralen Anteil derart eingestellt wird, daß der zu regelnde Betriebsparameter einen vorgegebenen Wert annimmt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen vorbestimmter Bedingungen die Änderunggeschwindigkeit des zu regelnden Betriebsparameters auf einen vorgegebenen Wert durch Eingriff in den von der Regeleinheit ausgeführten Integra­ tionsvorgang steuerbar ist.

3. Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsgeschwindigkeit des zu regelnden Parameters bei Er­ reichen oder Überschreiten eines vorgebenenen Schwellwerts durch Eingriff des von der Regeleinheit ausgeführten Integrationsvorgangs und/oder Proportionalverstärkungsvorgang auf den vorgegebenen Schwellwert steuerbar ist.

4. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Eingriff in den Integrationsvorgang und/oder Proportionalverstärkungsvorgang bei Erreichen bzw. Überschreiten des Schwellwertes im Sinne einer Verminderung, bei Unterschreiten des Schwellwertes im Sinne einer Erhöhung der Änderungsgeschwindigkeit des Istwerts erfolgt.

5. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit des zu regelnden Parameters dann erfolgt, wenn zusätzlich die Änderung des zu regelnden Parameters und die Änderung des Stellgliedansteuersig­ nals in ihrer Richtung übereinstimmen.

6. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der vorgebenene Schwellwert in Abhängigkeit von Motortemperatur, Stellgliedtemperatur und/oder Regelabweichung ver­ änderbar ausgestaltet ist.

7. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen der vorbestimmten Bedingungen die Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit des zu regelnden Parameters durch Beeinflussung des integralen und/oder proportionalen Anteils im Sinne eines Zweipunktreglers erfolgt.

8. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem integralen und/oder proportionalen Anteil des Reglers ein Zweipunktregler mit oder ohne Hysterese überlagert ist, der bei Vorliegen bestimmter Bedingungen unter Anhalten des Integra­ tionsvorgangs aktivierbar ist.

9. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei Erreichen des vorgegebenen Schwellwerts die Integrationsrichtung des integralen Anteils der Regeleinheit umge­ kehrt wird und bei Unterschreiten des Schwellwerts erneut umgekehrt wird.

10. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Schwellwert mit einer Hysterese ausgebildet ist.

11. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Eingriff durch Anhalten des Integrationsvor­ gangs, durch Änderung der Integrationssteigung oder durch verzögerte Umkehr der Integrationsrichtung und/oder Änderung der Steigung er­ folgt.

12. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Eingriff in den Proportionalverstärkungsvor­ gang des Reglers durch Umkehrung des Vorzeichens des Verstärkungs­ faktors vorgenommen wird.

13. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der P-Verstärkungsfaktor auf vorgegebene Weise von der Regelabweichung abhängig gewählt wird.