EP0136449B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Adaption eines Stellglied-Kennlinienverlaufs - Google Patents

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EP0136449B1
EP0136449B1 EP84108796A EP84108796A EP0136449B1 EP 0136449 B1 EP0136449 B1 EP 0136449B1 EP 84108796 A EP84108796 A EP 84108796A EP 84108796 A EP84108796 A EP 84108796A EP 0136449 B1 EP0136449 B1 EP 0136449B1
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EP
European Patent Office
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controller
slope
adaptation
offset
air
Prior art date
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EP84108796A
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English (en)
French (fr)
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EP0136449A3 (en
EP0136449A2 (de
Inventor
Cornelius Dipl.-Ing. Peter
Claus Dipl.-Ing. Ruppmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0136449A3 publication Critical patent/EP0136449A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F02D31/002—Electric control of rotation speed controlling air supply
    • F02D31/003—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control
    • F02D31/005—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control by controlling a throttle by-pass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464—Characteristics of actuators

Definitions

  • the invention is based on a method and a device according to the type of the main claim and the first device claim.
  • a variable which is usually electrical and has a specific function profile, is supplied to any actuator by a controller that processes and also inputs certain signals from the controlled system incorporates the result achieved by adjusting the actuator into its control behavior.
  • the invention is basically suitable for adapting any actuator characteristic curves, but is used in the following for a preferred exemplary embodiment, applied to the actuator behavior in the idle charge control (LFR) for an internal combustion engine and explained in more detail, since this is also a preferred area of application for the present invention results.
  • LFR idle charge control
  • an idle speed controller is supplied with certain information about the current operating state of the internal combustion engine, for example pressure in the intake manifold, actual speed, a desired target speed for idling and other, peripherally usable operating status information , such as throttle valve position, position of a bypass valve at which the idle charge control system in particular acts and / or, also instead of the pressure in the intake pipe, information about the amount of air or air mass sucked in.
  • the idle speed controller can determine an electrical manipulated variable as a setpoint, for example an air volume signal 05011 or an air mass signal m setpoint, and feed it to an idle actuator (LL actuator), which converts the air mass setpoint, for example, into an opening cross-section (of the valve in the bypass mentioned earlier) .
  • LL actuator idle actuator
  • Idle actuators usually work in the adjustment of the opening cross-section, via which the internal combustion engine is supplied with the required amount of air, as an electromagnetic converter and can in this case be designed as a winding rotary actuator (EWD) or as a magnetic part for valve actuation.
  • EWD winding rotary actuator
  • the idle actuator In order to have the least possible mismatch in the actuator area, the idle actuator, in order to correctly convert the electrical manipulated variable supplied to it into the opening cross section, must be constructed in a complex manner and have a characteristic curve that is as reproducible as possible.
  • One of the objects of the present invention is therefore to provide a device for adapting an actuator characteristic curve which fulfills the condition that the control setpoint value supplied to the actuator is substantially the same as the actual size resulting from the action of the actuator including peripheral influences on the idle speed controller with an idle speed controller characteristic curve, that the air quantity or air mass setpoint at the output of the idle speed controller is essentially the same is the air quantity or air mass supplied to the internal combustion engine or drawn in by it.
  • the method according to the invention with the characterizing features of the main claim and the device according to the invention with the characterizing features of the first device claim have the advantage, in contrast, that the adaptation to the (possibly changing under certain influencing factors) characteristic of the actuator and the inclusion and, in this respect, regulation of others Disturbances occur in such a way that there is an effective independence from the actuator characteristic curve, so that it is no longer necessary to construct the actuator used in each case, applied to the idle charge control, that is to say the idle actuator, in a particularly complex manner.
  • the invention makes it possible to work with simpler actuator designs, with air mass measurement being completely independent of the height at which the internal combustion engine is located and the air quantity measurement being drastically reduced as a function of height.
  • the invention also ensures independence from the leakage air, so that engine settings are no longer required and, moreover, the inventive adaptation, which takes place during the entire control operation, does not influence the actual idle charge control.
  • FIG. 1 shows, in the form of a block diagram, an idle charge control with idle speed controller and the idle controller actuated by it and an intermediate characteristic adaptation circuit interposed in accordance with a feature of the present invention
  • FIG. 3 in the form of a Diagram of the actuator characteristic air quantity or air mass over the electrical manipulated variable T and the effects of the adaptation according to the invention on the course of the characteristic curve.
  • the adaptation to the characteristic curve of the idle controller that is then available at the respective time and the leakage air take place according to a specific strategy, which has the aim of an additive and / or multiplicative intervention in the setpoint output by the (idle speed) controller.
  • the idle speed controller with 10 and the actuator actuated by it via the system for adapting the characteristic curve 11 is referred to as an idle controller with 12.
  • the idle actuator acts on the opening cross section in the intake manifold of an internal combustion engine 13, in particular by correspondingly enlarging or reducing a bypass cross section or by motorized adjustment of the throttle valve.
  • the air that the internal combustion engine 13 ultimately receives is composed of the air through the actuator or the air that the actuator passes through due to its actuation, and a residual air leakage, for example, flowing through the throttle valve.
  • the characteristic curve adaptation according to the invention in block 11 converts the target air quantity Q target or m target output by idle speed controller 10 into an electrical manipulated variable ⁇ in such a way that an air quantity (or air mass) is set with idle actuator 12 which, together with the leakage air, produces the desired intake air quantity Q is (or air mass m) is obtained.
  • each integrator 11 is assigned release links, the offset integrator 11 a release element FG1 and the slope integrator 12 a release element FG2.
  • the slope integrator 12 intervenes on the setpoint output by the idle speed controller 10 multiplicatively via a multiplier M with a predetermined multiplication factor, while the offset correction from the output of the integrator 11 takes place additively at a summation point S1.
  • Both integrators 11 and 12 are supplied with an air quantity difference signal ⁇ Q from a second summation or comparison point S2, which corresponds to the deviation of the target size (target air quantity Q target or target air mass m target ) from the actual value (air quantity Q actual or air mass m actual ).
  • the specification Q actual can be derived from an air flow meter in the intake pipe or can be obtained in another known manner.
  • the desired relationship Q actual Q target (or also based on the air mass, which will not be repeated in the following) can therefore be achieved by changing two parameters, namely by varying the offset K1 and by varying the gradient K2.
  • the integrators 11 and 12 are each followed by summation points S3 and S4, to which start values K10 for the offset and K20 for the slope are supplied.
  • the working point shift is the first adaptation step by offset, as indicated by arrow A; it is obvious that the multiplicative slope intervention must not be implemented in a working point which is below the offset working point, since in this case there is an inverse, that is to say undesirable, effect.
  • the slope adaptation always takes place in working points above the offset working point.
  • the conditions for the release block FG2 of the slope integrator 12 are additionally designed such that the slope is only adapted for air flow rates that are greater than, for example, a minimum air flow rate, such as results for the clear idle case.
  • the procedure is preferably such that the instantaneous Q target or m target values are stored at the moment the throttle valve is opened, for which purpose a memory block SB is provided, to which a throttle valve signal DK and the Q target value are supplied; this storage then corresponds to the last operating point at which the offset integrator 11 has been adapted.
  • a memory block SB is provided, to which a throttle valve signal DK and the Q target value are supplied; this storage then corresponds to the last operating point at which the offset integrator 11 has been adapted.
  • it is then checked in each case whether the now requested air volume value (Q target ; m target ) is greater than the value last saved and only then can the release be carried out; the block comparing the two setpoints is designated VG in FIG. 2.
  • This condition can alternatively be replaced by the consideration that a slope adaptation can always be enabled when the current speed is above a certain speed, for example the following condition is met n> n LL + 500 min-1, because assumed can be that, at higher speed, an operating point on the characteristic curve is also taken, which is above the idling point, so that one is on the correct section of the characteristic curve.
  • a slope adaptation can always be enabled when the current speed is above a certain speed, for example the following condition is met n> n LL + 500 min-1, because assumed can be that, at higher speed, an operating point on the characteristic curve is also taken, which is above the idling point, so that one is on the correct section of the characteristic curve.
  • Such a case of an increased speed occurs, for example, after a gas surge or in overrun. It must be mentioned, however, that this consideration should only apply in the alternative and that the storage of the setpoints has an unconditional advantage before the throttle valve is opened.
  • a further summation point S5 is provided in front of the multiplier M, at which an air quantity 0 0 is subtracted from the setpoint Q target .
  • This measure serves to optimize the work area.
  • the value of 0 0 should not be greater than the minimum target Air quantity Q Soll , so that the quantity reaching the multiplier M after the summation point S5 is preferably always larger than O.
  • This addition with a negative value of 0 0 makes it possible to set the pivot point of the curve or characteristic as close as possible to the working point.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs. Auf vielen Gebieten der Technik ist es üblich, bestimmte Größen, Werte oder Positionen durch Regelung oder Steuerung zu bestimmen, indem einem beliebigen Stellglied eine üblicherweise elektrische, einen bestimmten Funktionsverlauf aufweisende Größe von einem Regler zugeführt wird, der bestimmte Eingangssignale aus der Regelstrecke verarbeitet und auch das durch die Stellglied-Verstellung erzielte Ergebnis in sein Ansteuerverhalten einbezieht. Ergeben sich in der Gesamtkonzeption einer Steuerung oder Regelung dann schon Stör- oder sonstige unerwünschte Einflußgrößen, die ausschließlich auf das Stellgliedverhalten zurückzuführen sind, mit anderen Worten, daß das Stellglied in seinem Kennlinienverlauf nicht nur ausschließlich dem ihm jeweils zugeführten Sollwert folgt, dann können erhebliche Abweichungen von den eingestellten Werten auftreten, die bei Regelungen je nach den auftretenden Zeitkonstanten auch zu einem Überschwingen führen können oder dazu, daß die Regelung einfach zu langsam wird.
  • Die Erfindung eignet sich in ihrer Anwendung grundsätzlich zur Adaption beliebiger Stellglied-Kennlinienverläufe, wird im folgenden aber für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel angewendet auf das Stellgliedverhalten bei der Leerlauf-Füllungsregelung (LFR) für eine Brennkraftmaschine und genauer erläutert, da sich hier auch ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für die vorliegende Erfindung ergibt.
  • So ist es bekannt, die Regelung der Leerlaufdrehzahl bei einer Brennkraftmaschine in der Weise durchzuführen, daß einem Leerlaufdrehzahlregler bestimmte Angaben über den momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine zugeführt werden, beispielsweise Druck im Ansaugrohr, Istdrehzahl, eine gewünschte Solldrehzahl für den Leerlauffall und sonstige, peripher verwertbare Betriebszustandangaben, wie Drosselklappenstellung, Position eines Bypassventils, an welchem die Leerlauf-Füllungsregelung insbesondere angreift und/oder, auch anstelle des Drucks im Ansaugrohr, Angaben über die angesaugte Luftmenge oder Luftmasse.
  • Aus diesen Größen kann der Leerlaufdrehzahlregler eine elektrische Stellgröße als Sollwert, beispielsweise ein Luftmengensignal 05011 oder ein Luftmassensignal mSoll ermitteln und einem Leerlaufsteller (LL-Steller) zuführen, der den Luftmassensollwert beispielsweise in einen Öffnungsquerschnitt (des weiter vorn schon erwähnten Ventils im Bypass) umwandelt.
  • Gerade bei der Leerlauf-Füllungsregelung (LFR) einer Brennkraftmaschine müssen aber besondere Bedingungen einbezogen werden, beispielsweise möglichst geringer Kraftstoffverbrauch und die Konstanthaltung einer minimalen Leerlaufdrehzahl _auch bei p'ötziichen Lastwechseln. Leerlaufdrehzahlregler sind daher bekannt (DE-OS-3 039 435) und so ausgelegt, daß Abweichungen von einer gewünschten Solldrehzahl aufgefangen und klein gehalten werden. Problematisch ist hier jedoch der Umstand, daß Drehzahlschwankungen letztendlich Reaktionen der Brennkraftmaschine auf äußere Einflüsse sind und entsprechende Drehzahlsignale das letzte Glied in der Regelungskette bilden, so daß zwangsläufig eine gewisse Zeitdauer zwischen einer auf die Brennkraftmaschine ausgeübten Wirkung bis zum Auftreten der Reaktion der Brennkraftmaschine verstreicht. Es besteht daher bei im Leerlauf extrem niedrig laufenden Brennkraftmaschinen mindestens die Gefahr eines unruhigen Rundlaufs und letztlich die Möglichkeit, daß die Brennkraftmaschine stehen bleibt, wenn schnell hohe Verbraucher, wie beispielsweise Klimaanlage und dergleichen zugeschaltet werden. Diese Problematik wird noch durch das Verhalten des Leerlaufstellers selbst vergrößert, da die Stellerkennlinie eine erhebliche Abhängigkeit über der jeweiligen Temperatur und der Betriebsspannung der Brennkraftmaschine zeigt, die ebenfalls erheblich schwanken kann. Leerlaufsteller arbeiten üblicherweise bei der Verstellung des Öffnungsquerschnitts, über welchen der Brennkraftmaschine die erforderliche Luftmenge zugeführt wird, als elektromagnetische Wandler und können in diesem Fall als Einwicklungsdrehsteller (EWD) ausgebildet sein oder als Magnetteil für eine Ventilbetätigung. Bei kaltem Leerlaufsteller nimmt die Wicklung des Stellers bei einem gegebenen Arbeitstastverhältnis einen größeren Strom auf; es ergibt sich ein größerer Ausschlag und eine entsprechende Fehlanpassung. Ähnliche negative Verhältnisse ergeben sich bei erheblichen Batteriespannungsschwankungen, wie dies bei Brennkraftmaschinen sehr häufig auftritt. Um daher im Stellerbereich eine möglichst geringe Fehlanpassung zu haben, muß der Leerlaufsteller, um die Umwandlung der ihm zugeführten elektrischen Stellgröße in den Öffnungsquerschnitt korrekt durchzuführen, aufwendig konstruiert sein und eine möglichst genau reproduzierbare Kennlinie aufweisen.
  • Aber auch bei soweit wie möglich einwandfrei reagierendem Leerlaufsteller bleiben nicht vermeidbare Abhängigkeiten, beispielsweise an der Drosselklappe in der Leerlaufposition vorbeiströmende Leckluftmengen, eine Höhenabhängigkeit des vom Leerlaufsteller ausgegebenen Öffnungsquerschnitts u. dgl.
  • Eine der Aufgaben vorliegender Erfindung besteht daher darin, eine Einrichtung zur Adaption einer Stellglied-Kennlinie zu schaffen, die die Bedingung erfüllt, daß die dem Stellglied zugeführte Ansteuersollgröße im wesentlichen gleich ist der durch die Wirkung des Stellglieds unter Einbeziehung von Randeinflüssen sich ergebenden Istgröße, angewendet auf den Leerlaufsteller bei einer Leerlaufstellerkennlinie also, daß die Luftmengen- oder Luftmassen-Sollgröße am Ausgang des Leerlaufdrehzahlreglers im wesentlichen gleich ist der der Brennkraftmaschine zugeführten oder von ihr angesaugten Luftmenge oder Luftmasse.
  • Aus der GB-A-2 084 353 ist prinzipiell ein mathematisches Verfahren aus dem Kraftfahrzeugbereich bekannt, in dem ein elektrisches An-/Aus-Signal zur Ansteuerung eines Einspritzventiles in der zeitlichen Länge additiv und multiplikativ korrigiert wird. Bei diesem diskontinuierlich arbeitenden Stellglied wird jedoch die eingespritzte Menge weder gemessen noch korrigiert sondern ein Kennlinienfeld im Sinne einer Optimierung von Lamda = 1 korrigiert. Dabei ist die direkt beeinflußte Größe die eingespritzte Benzinmenge, während die gemessene Größe Lamda ist. Weiterhin werden aus dem Solleinspritzzeitsignal tp, an welchem die multiplikative und additive Korrektur vorgenommen wird, nicht durch einen Soll-/Istvergleich die Korrekturgrößen ermittelt, sondern aus der Messung von λ.
  • Die Unsicherheiten in bezug auf das Stellglied werden durch die vorliegende Erfindung, die Adaption der Stellgliedkennlinie, erheblich verbessert, so daß auch bei größeren Exemplarsteuerungen der Stellglieder bzw. deren Alterung auch im dynamischen Verhalten von Motoren bessere Abgaswerte zu erwarten sind.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Vorrichtungsanspruchs haben demgegenüber den Vorteil, daß die Adaption an die (sich gegebenenfalls unter bestimmten Einflußgrößen verändernde) Kennlinie des Stellglieds sowie die Einbeziehung und insofern auch Ausregelung sonstiger Störgrößen so erfolgt, daß sich eine effektive Unabhängigkeit von der Stellerkennlinie ergibt, so daß es auch nicht mehr erforderlich ist, das jeweils verwendete Stellglied, angewendet auf die Leerlauf-Füllungsregelung, also den Leerlaufsteller, besonders aufwendig zu konstruieren. Durch die Erfindung ist es möglich, mit einfacheren Stellerausführungen zu arbeiten, wobei sich bei einer Luftmassenmessung eine vollständige Unabhängigkeit von der Höhe ergibt, auf welcher sich die Brennkraftmaschine jeweils befindet und bei der Luftmengenmessung jedenfalls die Abhängigkeit von der Höhe drastisch verringert ist. Die Erfindung sichert ferner eine Unabhängigkeit von der Leckluft, so daß Motoreinstellungen nicht mehr erforderlich sind und außerdem ergeben sich durch die erfindungsgemäße, während des gesamten Regelbetriebs erfolgende Adaption keine Beeinflussungen der eigentlichen Leerlauf-Füllungsregelung.
  • Weitere Vorteile der Erfindung und vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigen Fig. 1 in Form eines Blockschaltbilds eine Leerlauf-Füllungsregelung mit Leerlaufdrehzahlregler und von diesem angesteuertem Leerlaufsteller und entsprechend einem Merkmal vorliegender Erfindung zwischengeschalteter Kennlinienadaptions-Schaltung, Fig. ebenfalls vorwiegend in Form eines Blockschaltbildes die Vorrichtung zur Kennlinienadaption und Fig. 3 in Form eines Diagramms die Stellerkennlinie Luftmenge oder Luftmasse über der elektrischen Stellgröße T und die Auswirkungen der erfindungsgemäßen Adaption auf den Verlauf der Kennlinie.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Die folgenden Erläuterungen beziehen sich speziell auf das Anwendungsbeispiel der Erfindung auf die Optimierung der Leerlauf-Füllungsregelung (LFR) bei einer Brennkraftmaschine (Otto-Motor) derart, daß die von einem Leerlaufdrehzahlregler ausgegebene Soll-Luftmenge QSoll über eine Stellerkennlinienadaption und den Leerlaufsteller in ein QIst umgesetzt wird, wobei gelten soll, daß QSoll == QIst.
  • Entsprechend einem Grundgedanken vorliegender Erfindung erfolgt die Adaption an die dann in dem jeweiligen Zeitpunkt gerade vorliegende Kennlinie des Leerlaufstellers und die Leckluft nach einer bestimmten Strategie, die ein additives und/oder multiplikatives Eingreifen in die vom (Leerlaufdrehzahl)-Regler ausgegebene Sollgröße zum Ziel hat.
  • In Fig. 1 ist der Leerlaufdrehzahlregler mit 10 und der von ihm über das System zur Kennlinienadaption 11 angesteuerte Stellglied als Leerlaufsteller mit 12 bezeichnet. Der Leerlaufsteller wirkt im vorliegenden Anwendungsfall auf den Öffnungsquerschnitt im Saugrohr einer Brennkraftmaschine 13 ein, insbesondere durch entsprechende Vergrößerung oder Verkleinerung eines Bypassquerschnitts oder auch durch motorische Verstellung der Drosselklappe.
  • Dabei setzt sich die Luft, die die Brennkraftmaschine 13 letztendlich erhält, zusammen aus der Luft durch den Steller bzw. aus der Luft, die der Steller aufgrund seiner Ansteuerung durchläßt, und einer beispielsweise über die Drosselklappe strömende Leckluft-Restmenge. Durch die erfindungsgemäße Kennlinienadaption im Block 11 wird die vom Leerlaufdrehzahlregler 10 ausgegebene Solluftmenge QSoll oder mSoll so in eine elektrische Stellgröße τ umgewandelt, daß mit dem Leerlaufsteller 12 eine Luftmenge (oder Luftmasse) eingestellt wird, die zusammen mit der Leckluft die gewünschte angesaugte Luftmenge QIst (oder Luftmasse mist) ergibt.
  • Um die Kennlinienadaption durchzuführen, sind zwei Integratoren 11 für den Kennlinienoffset oder die Fußpunktverschiebung der Kennlinie und 12 für die Kennliniensteigung vorgesehen, wobei die jeweiligen Integratoren immer nur dann laufen, wenn durch bestimmte Betriebsbedingungen der jeweils von ihnen bewirkte Eingriff in die Kennlinienadaption freigegeben werden kann; daher sind jedem Integrator Freigabeglieder zugeordnet, dem Offset-Integrator 11 ein Freigabeglied FG1 und dem Steigungs-Integrator 12 ein Freigabeglied FG2.
  • Dementsprechend erfolgt der Eingriff des Steigungs-Integrators 12 auf die vom Leerlaufdrehzahlregler 10 ausgegebene Sollgröße multiplikativ über einen Multiplizierer M mit einem vorgegebenen Multiplizierfaktor, während die Offset-Korrektur vom Ausgang des Integrators 11 additiv an einem Summationspunkt S1 erfolgt.
  • Beide Integratoren 11 und 12 werden von einem zweiten Summations- oder Vergleichspunkt S2 ein Luftmengendifferenzsignal ΔQ zugeführt, welches der Abweichung der Sollgröße (Solluftmenge QSoll oder Solluftmasse mSoll) von der Istgröße (Luftmenge QIst oder Luftmasse mIst) entspricht. Die Angabe QIst kann von einem Luftmengenmesser im Ansaugrohr abgeleitet oder auf sonstige, für sich gesehen bekannte Weise gewonnen sein.
  • Man kann daher die gewünschte Beziehung QIst = QSoll (oder auch bezogen auf die Luftmasse, was im folgenden nicht mehr weiter wiederholt wird) durch Verändern von zwei Parametern erzielen, nämlich durch Variation des Offsets K1 und durch Variation der Steigung K2. Um bestimmte Kennlinienanfangswerte sicherzustellen, sind den Integratoren 11 und 12 jeweils noch Summationspunkte S3 und S4 nachgeschaltet, denen Anfangswerte K10 für den Offset und K20 für die Steigung zugeführt werden.
  • Wesentlich ist, daß die Adaption an die gerade vorliegende Kennlinie des Leerlaufstellers und die Leckluft nach folgender Strategie erfolgt:
  • Der Integrator 11 für den Offset oder die Fußpunktverschiebung der Kennlinie läuft nur, wenn die Drosselklappe länger als eine vorgegebene Zeit T1 = f(n) geschlossen ist und die Drehzahl n des Motors sich in einem bestimmten Bereich, nämlich im Leerlaufbereich befindet. Dementsprechend ist das Freigabeglied FG1 für den Integrator 11 so ausgebildet, daß ihm ein Drosselklappensignal DK und der Istwert der Brennkraftmaschinendrehzahl n zugeführt ist und nur bei Vorliegen dieser beiden Bedingungen der Offset-Integrator 11 freigegeben ist und läuft.
  • Für den Eingriff durch den Integrator 12, der multiplikativ eine Kennlinienverdrehung (Steigungsänderung) betrifft und daher erheblich stärker auf die elektrische Ausgangsstellgröße τaIs Eingangssignal für den Leerlaufsteller einwirkt, gilt, daß dieser Integrator nur dann freigegeben ist, wenn die Drosselklappe eine vorgegebene längere Zeitspanne T2, die beispielsweise bei 100 ms betragen kann, geschlossen ist, wobei für T2 die folgende Beziehung gilt
    • T2 < t < T1 = f(n)

    wordurch es möglich ist, ein Überschwingverhalten und eine entsprechende Fehlereinführung des Luftmengenmessers auszublenden, und ferner Qsoll größer ist als der letzte Wert Qsoll vor dem Öffnen der Drosselklappe. Das heißt, daß der momentane Adaptions-Arbeitspunkt für den Integrator 12 auf der Kennlinie über dem Adaptions-Arbeitspunkt liegen muß, der durch den Eingriff des Offset-Integrators 11 erreicht worden ist.
  • Betrachtet man den in Fig.3 dargestellten Kennlinienverlauf, wobei der in der Zeichenebene linke, schraffierte Kennlinienknickverlauf lediglich der Vollständigkeit halber bei einem Leerlaufsteller angegeben ist und als Notlaufkennlinie durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch nicht beeinflußt wird, dann erkennt man, daß als erster Adaptionsschritt die Arbeitspunktverlagerung durch Offset, wie durch den Pfeil A angegeben, erfolgt; es ist offensichtlich, daß der multiplikative Steigungseingriff nicht in einem Arbeitspunkt realisiert werden darf, der unterhalb des Offset-Arbeitspunkts liegt, da sich in diesem Fall eine umgekehrte, also gerade nicht gewünschte Wirkung ergibt. Die Steigungsadaption erfolgt immer in Arbeitspunkten oberhalb des Offset-Arbeitspunktes.
  • Dementsprechend sind die Bedingungen für den Freigabeblock FG2 des Steigungsintegrators 12 ergänzend so ausgelegt, daß die Steigung nur adaptiert wird bei Luftmengendurchsätzen, die größer sind als beispielsweise ein minimaler Luftmengendurchsatz, wie er sich für den eindeutigen Leerlauffall ergibt.
  • Bevorzugt wird zur Gewinnung dieser Bedingungen daher so vorgegangen, daß im Moment des Öffnens der Drosselklappe die momentanen QSoll- oder mSoll-Werte abgespeichert werden, wozu ein Speicherblock SB vorgesehen ist, dem ein Drosselklappensignal DK und der QSoll-Wert zugeführt wird; diese Abspeicherung entspricht dann dem letzten Arbeitspunkt, an welchem durch den Offset-Integrator 11 adaptiert worden ist. Zur Freigabe der Steigungsadaption wird dann jeweils überprüft, ob der jetzt angeforderte Luftmengenwert (QSoll; mSoll) größer ist als der jeweils zuletzt abgespeicherte Wert und erst dann kann die Freigabe erfolgen; der die beiden Sollwerte vergleichende Block ist in Fig. 2 mit VG bezeichnet.
  • Diese Bedingung kann hilfsweise auch durch die Überlegung ersetzt werden, daß eine Steigungsadaption immer dann freigegeben werden kann, wenn die momentane Drehzahl sich oberhalb einer gewissen Drehzahl befindet, also beispielsweise die folgende Bedingung erfüllt ist n > nLL + 500 min-1, weil angenommen werden kann, daß bei höherer Drehzahl auch ein Arbeitspunkt auf der Kennlinie eingenommen wird, der über dem Leerlaufpunkt liegt, so daß man sich auf dem richtigen Kennlinienabschnitt befindet. Ein solcher Fall einer erhöhten Drehzahl tritt beispielsweise nach einem Gasstoß oder im Schub auf. Es muß aber erwähnt werden, daß diese Überlegung nur hilfsweise gelten sollte und die Speicherung der Sollwerte vor dem Öffnen der Drosselklappe unbedingten Vorzug hat.
  • Auf einen Umstand ist noch einzugehen. Noch vor dem Multiplizierer M ist ein weiterer Summationspunkt S5 vorgesehen, an welchem von der Sollgröße QSoll eine Luftmenge 00 abgezogen wird. Diese Maßnahme dient der Optimierung des Arbeitsbereiches. Dabei sollte der Wert von 00 nicht größer sein als die minimal auftretende Soll-luftmenge QSoll, so daß die zum Multiplizierer M gelangende Größe nach dem Summationspunkt S5 vorzugsweise immer größer als O ist. Durch diese Addition mit einem negativen Wert von 00 gelingt es, den Drehpunkt der Kurve oder Kennlinie möglichst nahe an den Arbeitspunkt zu legen. Geht man von einem allerdings nicht wünschenswerten Idealfall aus, in welchem der zugeführte Qo-Wert genau auf dem Arbeitspunkt liegt, dann gelingt es nämlich, mit nur lediglich einem Iterationsschritt, nämlich einmal Offset-Einstellung und einmal Steigungs-Einstellung, die Kurve zu adaptieren und darzustellen. Aber auch wenn der Drehpunkt durch die Abweichung des QO-Wertes vom direkten Arbeitspunkt tiefer liegt, kommt man doch insgesamt mit weniger Iterationsschritten aus.

Claims (11)

1. Adaptionsverfahren in Verbindung mit einer Steuerung bzw. Regelung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine im Leerlauffall über ein elektromechanisches Stellglied, zum Steuern der angesaugten Luftmenge oder Masse mittels einer Adaption eines Kennlinienverlaufes des kontinuierlich arbeitenden Stellgliedes der Brennkraftmaschine durch Umwandlung der vom Ausgang der Steuerung bzw. Regelung dem Stellglied (12, LL-S) zugeführten Ansteuerungsgröße (QSoll, mson) in eine adaptierte elektrische Stellgröße (τ) für das Stellglied, in dem die Ansteuerungsgröße (QSoll, mSoll) multiplikativ und/oder durch Summation mit mindestens einem, den Offset und/oder die Steigung der Stellgliedkennlinie beeinflussenden gespeicherten Wert (I1, 12) verknüpft wird, wobei die gespeicherten Werte ein Ausgangssignal je eines Regelkreises darstellen, welcher bei bestimmten Betriebsbedingungen aktiviert wird und der aus einem Vergleich der Ansteuerungsgröße (QSoll, mSoll) mit einem Istmeßwert des Luftmassen-oder Luftmengenmessers das Ausgangssignal erzeugt, mit dem wenigstens einer der gespeicherten Werte (I1, 12) im Sinne einer geringeren Regelabweichung verändert wird, wobei am zeitlichen Ende der bestimmten Betriebsbedingung der so veränderte Wert abgespeichert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte (I1, 12) in Integratoren gespeichert werden und in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsbedingungen (Leerlauf etc.) der Brennkraftmaschine zur Beeinflussung der elektrischen Stellgröße (z) für das Stellglied freigegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstanten der Integratoren (I1, 12) für Offset- und Steigungsadaption so groß sind, daß die Kennlinienadaption daher so langsam ist, daß die eigentliche Leerlaufdrehzahlregelung nicht beeinflußt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3 für eine Brennkraftmaschine, welche neben dem elektromechanischen (Luft-)Stellglied zum Steuern der angesaugten Luftmenge im Leerlauffall noch ein (Luft-)Stellglied in einem Hauptluftkanal hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Offset-Integrator (I1) zur additiven Korrektur der elektrischen Stellgröße (τ) nur dann freigegeben wird, wenn das (Luft-)Stellglied im Hauptluftkanal der Brennkraftmaschine für einen vorgegebenen, von der Drehzahl abhängigen Zeitraum (T, = f (n)) geschlossen ist und die Drehzahl des Motors sich im Leerlaufbereich befindet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungsintegrator (I2) nur dann freigegeben wird, wenn das (Luft-)Stellglied im Hauptluftkanal der Brennkraftmaschine für eine vorgegebene Zeit (T2 = f (n)) geschlossen ist, die größer als die Drosselklappenschließdauer für die Offset-Verstellung ist und der Arbeitspunkt, an welchem die Steigungsadaption erfolgt, über einem Arbeitspunkt liegt, der durch die Offset-Verstellung erreicht wurde.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Freigabe der Steigungsadaption jeweils ein im Momen des letzten Öffnens des (Luft-)Stellglieds im Hauptluftkanal gespeicherte Ansteuerungsgröße (QSoll, mSoll), entsprechend dem letzten Arbeitspunkt, bei welchem durch Offset-Verstellung adaptiert worden ist, verglichen wird mit der angeforderten Ansteuerungsgröße (QSoll, mSoll), derart, daß der steigungsadaptierte Arbeitspunkt stets über dem offsetadaptierten Arbeitspunkt liegt.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung der Iterationsschritte für Offset und Steigung vom Leerlaufdrehzahlregler (10) ausgegebenen Ansteuerungsgröße (QSoll, mSoll) ein konstanter Luftmengenwert (Q0) abgezogen wird, der höchstens gleich oder kleiner ist als die minimal auftretende Ansteuerungsgröße (QSoll, mSoll).
8. Vorrichtung in Verbindung mit einer Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung zur Drehzahlregulierung einer Brennkraftmaschine im Leerlauffall über ein elektromechanisches Stellglied zum Steuern der angesaugten Luftmenge oder Masse, nach einem der Adaptionsverfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 7 mit Mitteln für eine Adaption eines Kennlinienverlaufes des kontinuierlich arbeitenden Stellglieds der Brennkraftmaschine, durch Umwandlung der vom Ausgang der Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung dem Stellglied (12, LL-S) zugeführten Ansteuerungsgröße (QSoll, mSoll) in eine adaptierte elektrische Stellgröße (τ) für das Stellglied, indem die Ansteuerungsgröße (QSoll, mSoll) multiplikativ und/ oder durch Summation mit mindestens einem, den Offset und/oder die Steigung der Stellgliedkennlinie beeinflussenden Wert (11, 12) aus einem Speicher verknüpft wird, wobei die gespeicherten Werte ein Ausgangssignal eines Regelkreises darstelien, welcher bei bestimmten Betriebsbedingungen aktiviert wird und aus einem Vergleich der Ansteuerungsgröße (QSoll, mSoll) mit einem IstMeßwert des Luftmassen- oder Luftmengenmessers das Ausgangssignal erzeugt, mit dem wenigstens einer der gespeicherten Werte (I1, 12) im Sinne einer geringeren Regelabweichung verändert wird, wobei am zeitlichen Ende der bestimmten Betriebsbedingung der so verändert Wert abgespeichert wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Offset-Integrator (I1) zur Adaption des Kennlinienfußpunktes und ein Steigungsintegrator (I2) zur Adaption der Kennliniensteigung vorgesehen und parallel an einen die Differenz zwischen der vom Regler (10) ausgegebenen Ansteuerungsgröße (QSoll, mSoll), zum beispielsweise von einem Luftmengen- oder Luftmassenmesser gelieferten IstWertes erzeugenden Summationspunkt (S2) angeschlossen sind, das den Integratoren jeweils weitere Summationspunkte (S3, S4) zur Zuführung von Kennlinienanfangswerten (K10, K20) nachgeschaltet sind und daß der Ausgang des Summationspunktes (S4) für den Steigungsintegrator (I2) mit einem Multiplikator (M) und der Ausgang des dem Offset-Integrator (11) nachgeschalteten Summationspunkt (S3) mit einem in Reihe zum Multiplizierer (M) geschalteten Summationspunkt (S,) verbunden ist, derart, daß die Ansteuerungsgröße (QSoll, mSoll) des Reglers (10) additiv und multiplikativ über eine Stellerkennlinienadaption und den Leerlaufsteller (LL-S) in den Istwert umgesetzt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Integratoren (I1, I2) für Offset und Steigung jeweils Freigabeblöcke (FG1, FG2) zugeordnet sind, die die Integratoren jeweils in Abhängigkeit zu bestimmten Betriebsbedingungen freigeben.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an einem dem Regler (10) nachgeschalteten Summationspunkt (Ss) der Ansteuerungsgröße ein negativer Luftmengengrundwert (QO) zugesetzt ist, wobei der Luftmengengrundwert höchstens gleich oder größer als der minimale Ansteuerungswert ist.
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