EP0191923B1 - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung und Regelverfahren für die Betriebskenngrösse einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0191923B1
EP0191923B1 EP85115451A EP85115451A EP0191923B1 EP 0191923 B1 EP0191923 B1 EP 0191923B1 EP 85115451 A EP85115451 A EP 85115451A EP 85115451 A EP85115451 A EP 85115451A EP 0191923 B1 EP0191923 B1 EP 0191923B1
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EP
European Patent Office
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factor
characteristic map
control
map
global
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EP85115451A
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French (fr)
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EP0191923A2 (de
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Rolf Dipl.-Ing. Kohler
Peter Jürgen Dipl.-Ing. Schmidt
Manfred Dipl.-Ing. Schmitt
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0191923A3 publication Critical patent/EP0191923A3/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
    • F02D41/2454—Learning of the air-fuel ratio control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F02D41/2477—Methods of calibrating or learning characterised by the method used for learning

Definitions

  • the invention is based on a method and a device for controlling operating parameters of an internal combustion engine according to the category of the independent claims (see US Pat. No. 4,348,727).
  • the invention is based on the subject of the not previously published DE-OS 3 408 215 of the applicant. This relates to the possibility, in a generic method, of changing values stored in a map and selected as a function of operating parameters of the internal combustion engine in accordance with a learning process so that not only a single predetermined map value but also the respective map values in its environment can also be modified depending on the change in the map value concerned.
  • an integral controller continuously multiplies the current value of the engine during the current operation of the internal combustion engine, but at the same time the multiplicative correction factor of the controller is averaged and when leaving the catchment area of a specific support point in the map, which is in a predetermined number of support points is subdivided, and at which intermediate values are calculated by a linear interpolation, as a result of which the mentioned catchment area is defined around each support point, this mean value is worked into the corresponding support point.
  • DE-OS 3408215 eliminates the problem that, in particular in the case of relatively finely divided characteristic diagrams, individual values are selected only very rarely or never, and therefore are not adapted, so that the entire characteristic diagram serving to pre-control corresponding operating characteristic variables over the course of time would experience significant distortion.
  • Self-optimizing injection systems or other systems for controlling and regulating operating parameters have a map, here for the injection time, with the input parameters (addresses), speed and throttle valve position, for example, and the map is e.g. divided into the areas of idling, partial load, full load and thrust.
  • the idle speed is regulated, in the partial load range, for example, the minimum fuel consumption and in the full load range, the maximum output.
  • the fuel is cut off in the overrun, whereby by adapting the map to the values undertaken by the controller in general, a learning procedure for the fast control range (self-adapting pilot control) is introduced.
  • the output variable for the area of the current control has a multiplicative influence on the value given by the map depending on the addresses controlling it (e.g. speed and throttle valve position or load) and, preferably via an averaged control factor in the learning area of the pilot control (map ) intervenes, can evaluate any suitable actual value of the control section as an input variable; If the controlled system is an internal combustion engine, as in the present application, the machine variable evaluated as the actual value can be the output signal of a lambda or other suitable probe in the exhaust gas duct, or the speed of the internal combustion engine if certain regulated operating parameters are controlled by an extreme value control (wobble) Injection time period ti, air quantity and the like) is set to minimum fuel consumption or maximum output - such control methods are also described in detail in DE-OS 3 408 215.
  • the machine variable evaluated as the actual value can be the output signal of a lambda or other suitable probe in the exhaust gas duct, or the speed of the internal combustion engine if certain regulated operating parameters are controlled by an extreme value control (
  • a change in a map value K 3 (N, M) by a value 3 * ⁇ leads to changes by the value 2 in the case of adjacent map values K 3 (N + 1, M + 1), K 3 (N + 2, M + 2) -A or ⁇ .
  • the characteristic values are influenced by variables which are determined on the basis of operational parameters.
  • the present invention is therefore based on the object of improving the learning method in the case of self-adapting characteristic diagrams and decisively shortening the duration of the adaptive takeover by introducing additional options, in particular reacting as quickly as possible to those influencing factors in the case of changes in the characteristic diagram which influence extensive characteristic diagram areas in the same way .
  • a further advantageous embodiment of the present invention is that by subdividing into a basic map and a factor map that realizes self-adaptation (adaptive learning), the interpolation that is usually to be carried out in the area of the basic map cannot exert any disruptive influences on the learning method, the self-adapting map ( Factor map) enables the consideration of additive influences and disturbance variables, while multiplicative influences, which usually form a uniform proportion of the disturbance influences, can be taken into account by a combination with the global factor already mentioned earlier, so that overall a quick and optimal adjustment can be realized taking into account additive and multiplicative influences.
  • FIG. 1 shows a highly schematic block diagram of the basic principle of a combined control and regulating method for operating an internal combustion engine, whereby, derived from the current regulation, intervention also takes place in the area of fast control to achieve a relatively slow self-adaptation of the characteristic map provided in this pilot control (adaptive learning)
  • Fig. 2 shows a first embodiment immediately indicating a combination of preferred learning methods as a block diagram, with a representation of the possibilities of how the self-adjustment area can act on the pilot control value of the operating parameter in question
  • Fig. 1 shows a highly schematic block diagram of the basic principle of a combined control and regulating method for operating an internal combustion engine, whereby, derived from the current regulation, intervention also takes place in the area of fast control to achieve a relatively slow self-adaptation of the characteristic map provided in this pilot control (adaptive learning)
  • Fig. 2 shows a first embodiment immediately indicating a combination of preferred learning methods as a block diagram, with a representation of the possibilities of how the self-adjustment area can act
  • FIG. 3 shows a more detailed embodiment for determination of a global factor which additionally influences the input control variable output from the characteristic diagram, extreme value control being used as a possible control method
  • FIG. 4 curve profiles for reaching the final value es of the global factor as a function of an influencing factor serving to calculate it
  • FIGS. 5 and 6 the course of the transient response of the global factor as a function of the number of respective runs in an underlying calculation method and a predetermined value of the influencing factor
  • FIG. 7 also the transient response of the global factor at a different value of the influencing factor
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of a self-adapting pilot control, the self-adaptation being carried out with the aid of a factor map, , - map), Fig.
  • FIG. 11 shows in the form of a block diagram a first exemplary embodiment for determining the global factor from the control factor
  • FIG. 12 shows, as a second exemplary embodiment, the determination of the global factor from an additional factor map and the interaction of the individual variables to influence the output Input tax value.
  • Fig. 1 shows a combined control and regulating system for the operation of an internal combustion engine, namely spark-ignition gasoline engine or self-igniting diesel engine, each with an emitting or continuous injection by a fuel injection system or by supplying the fuel by any fuel metering means (controlled carburetor), the following Essentially, the statements are made with the fuel metering, more precisely with the creation of fuel injection pulses t to be determined in their duration ; deal, the combined control and regulation method but also for the creation and measurement of other operating parameters, in particular an internal combustion engine, can be used with preference, for example in the ignition timing control, the charge pressure control, the determination of the exhaust gas recirculation rate or the idle control.
  • the block diagram of FIG. 1 can be divided into a (pre) control area 10 for the rapid creation of a pre-control value te for fuel injection and a control area 11 superimposed on the control, which comprises the map as a function of the supplied addresses, which in turn depend on Depending on the operating parameters, the respective map value is multiplied by 13.
  • the pilot control area 10 is additionally designed, as already described in DE-OS 3408215, in such a way that a block 15 is provided for adaptive learning from the controller output value, which allows the characteristic map variables to be self-adjusted causes the respective operating points so that the mismatch of the basic map 12, which is normally corrected as quickly as possible, becomes increasingly smaller.
  • DE-OS 3408215 explains in detail how the adaptive corrections of the respective map values are brought about, with the proviso that additional map values (catchment area) falling in the vicinity of respectively changed map values are additionally modified, preferably depending on the change in the respective map value weighted to modify, so that there is a quick and accurate adaptation of the map to the current operating conditions of the engine 16.
  • FIG. 2 is then completed by the control loop, formed by the above-mentioned controller 23, which is controlled by a suitable measuring device 26, which is an output variable (lambda value, rotational speed, more specifically, fluctuations in speed in the case of an extreme value control to be explained or the like).
  • a suitable measuring device 26 which is an output variable (lambda value, rotational speed, more specifically, fluctuations in speed in the case of an extreme value control to be explained or the like).
  • the global factor GF has a multiplicative and / or additive effect on each of the input control values output by the characteristic diagram; the factor F originating from the factor map 21 acts locally only to this extent. Therefore also the parallel control with the same input addresses as for the basic map 20.
  • a mean value formation block 28 is also provided for the control factor RF from the output of the controller 23; the global factor can then be derived from the averaged control factor RF or from the factor map.
  • FIG. 3 shows in more detail the generation of a fuel injection pilot control value with superimposed control of an internal combustion engine, this control, in contrast to the exemplary embodiment of FIG. 3, being designed specifically as an extreme value control.
  • the respective components or blocks if they have the same structure and perform the same functions, bear identical reference numerals; if they differ only slightly in both, then they also have a comma at the top.
  • the fuel quantity to be metered to the internal combustion engine 27 as a controlled system is controlled via a map 12, to which the speed n and the throttle valve position D K (which can also be specified as angle a) are in turn supplied as input variables (addresses).
  • the throttle valve 29 is controlled by an accelerator pedal 30.
  • the injection time t stored in the map is converted into a corresponding fuel quantity Q K via injection valves 31; this amount of fuel and the amount of air O L determined by the throttle valve position are supplied to the internal combustion engine 27, a certain torque M being effected as a function of the lambda value of the air / fuel mixture.
  • the controlled system internal combustion engine 27 can be approximated by its integrator effect represented by the block 27a.
  • the output variable (speed n) of the internal combustion engine then serves, in addition to the throttle valve position, as a control variable for the characteristic diagram 12.
  • the controller 35 which is preferably in the form of an integrator, is followed by a block 36 for averaging the control factor, which, with its output RF, influences individual map or reference point values of the map 12 via a switch S1.
  • the influencing can take place as described in detail in DE-OS 3408215, in particular with decreasing weighting in the environment of the map or reference point value concerned in each case.
  • a block 37 area detection which is controlled in parallel by the input variables or addresses of the map 12, serves to actuate the switch S1 and further switches S2 and S3, by which the Averaging device 36 and controller 35 can be reset to respective initial values.
  • the area detection 37 determines in which area (also idling, partial load, full load and thrust) or the catchment area of a support point (1/2 support point spacing) the travel curve defined by the input data D K and n to the map 12 is located and accordingly provides the incorporation of the in each case averaged correction value RF into the last activated support point of the characteristic diagram 12 and, via a cross connection 38, to a block 39 for global factor formation; with simultaneous resetting of controller 35 and averager 36 to their initial values.
  • the output variable GF of the block 39 for the global factor formation and the control factor RF as the output of the controller 35 do not act separately on the pilot control value te from the characteristic diagram 12 via respective multiplicative influence points, but are at a separate multiplier - or also adding point 40 merged and then influencing together at multiplication point 41 the respective te value in the sense of an overall correction. Therefore, in the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the global factor GF is determined from the value of the averaged control factor, specifically in such a way that as explained in more detail below.
  • the I controller 35 forms the control factor RF from the control difference, which continuously and multiply influences the manipulated variable interpolated from the map via 40, 41, initially, namely for map adaptation, when the engine speed or the change Throttle valve position and a resultant leaving the catchment area of a support point, the averaged control factor RF is incorporated into the map, which is done according to the following formula
  • the global factor therefore receives an integrator behavior with a large time constant. Since the global factor is only changed when the map is adjusted, it is also ensured that a larger map area is used to determine the global factor.
  • the global factor and the control factor are multiplicatively linked, as shown in FIG. 3 at 40, to form an overall correction quantity, which then also acts (at 41) multiplicatively on the control value interpolated from the characteristic diagram.
  • changes to the values of the target map can be caused by influences, which are preferably multiplicative, which is the main part of the map changes at all, but which can also have an additive effect on the entire map, or which change the structure of the map.
  • influences which are preferably multiplicative, which is the main part of the map changes at all, but which can also have an additive effect on the entire map, or which change the structure of the map.
  • the invention therefore provides means for only determining the global factor for a certain time after the start, which can be done via the area detection block 37, and only then, when the new value of the global factor has been recorded, for the map to be closed again To update. So that, on the other hand, it can be avoided that the global factor is determined anew even if the vehicle has only been parked for a short time, the function of determining the global factor described above is activated only after the internal combustion engine has warmed up.
  • the determination and calculation of the global factor GF can be carried out according to the following basic principle:
  • a selectable percentage a of the control factor is adopted in the global factor, using the following formula or rule: with the requirement that the entire (averaged) control factor should be adopted if the regulation 1) is applied once. respectively. ie the global factor is multiplied by RFa with each adjustment;
  • the control value taken from the map is additionally multiplied by the new global factor after the interpolation: where SS is the control or support point value from the map.
  • the global factor can be calculated approximately in accordance with the following regulation 5) in order to reduce the computing effort. (Good approximation with GF - 1) to 4):
  • the influencing factor 'a' is chosen to be very small: a «1. Therefore, with a good approximation to 1, it can be neglected, and one obtains: as mentioned earlier.
  • FIGS. 4-7 relate to the final value and transient behavior of the global factor (in FIG. 7 with a different influencing factor), result from further measurements and investigations that have been carried out to clarify how a uniform change in practice distributed over the global factor and the map.
  • an actual map corresponds to the map of the control device
  • a target map correlates to the ideal values for the engine
  • a continuous-flow generator correlates to the driving curve generated by the driver
  • the check can be carried out by a computer simulation, without this affects the distribution of the uniform portion of the map correction, a possible map run can be reduced to a map run.
  • the run generator generates the address of the current support point of the map; the quotient from the target and actual support point is used directly as a correction factor and is distributed from the respective learning strategy to the global factor and the map.
  • the process continues until the system has stabilized, ie until the global factor no longer changes. If you vary with different parameters, for example the influencing factor, the number of active support points controlled by the run generator, the size and structure of the deviation of the target map from the actual map, the type of run (sequential, random), then the result in FIGS. 7 recorded curve profiles, FIG.
  • the final value depends on the PRODUCT of the influencing factor and the active support points. (Double 'a' and half the SS number result in the same final value.)
  • the final value depends on the ratio of the points to be corrected to the total number of active points. (If only 1/4 of the active reference points are corrected, the global factor is only 1/4 of the possible final value.)
  • the qlobal factor is determined as follows: and there are lower final values than with additive calculation according to equation 5).
  • the factor is:
  • Map adjustment When used in motor vehicles, a method that does not require multiplication and division is more suitable for reasons of computing time.
  • the manipulated variable interpolated from the map is not additionally multiplied by the global factor, but the control factor and global share are added before the multiplication with the interpolated map value.
  • FIG. 8 shows the basic principle of a self-adapting map (learning pilot control) in a schematically simplified block diagram representation; the map area is subdivided into a basic map 20, preferably in the form of a read-only memory (ROM), in which corresponding data are stored in the form of reference points, intermediate values being able to be calculated by a linear interpolation.
  • the number of interpolation points and interpolating intermediate values are determined in accordance with the required quantization for the respective control process;
  • the quantization can be selected such that the map comprises 16 * 16 reference points, each with 15 intermediate values.
  • the self-adaptation takes place with the aid of a second or separate, so-called factor map 21, which is preferably designed as a read-write memory (RAM) and in which the self-adaptation values are stored.
  • the basic map is divided into areas, each area being assigned a factor of the factor map 21.
  • the interpolated output value of the basic characteristic diagram 20 is then multiplied in each case by the associated factor or by a value interpolated from several factors, specifically at the multiplication point 22 in the exemplary embodiment in FIG. 8.
  • 8 * 8 factors are provided for the factor characteristic diagram. which each have the initial values "1.0" and undergo corresponding changes in the course of the adaptation process.
  • the final injection value is then obtained by multiplying the basic value t K issued by the basic map, the factor F from the factor map 21 and the current control factor RF from the control loop (subsequent multiplication point 25) as well as a further, possibly correction factor to:
  • control factor RF is averaged and the associated factor F is varied via the interposed block 40 learning method for the factor map.
  • the adjustment process for a factor then proceeds as shown schematically in FIG. 10, the diagram at a) in FIG. 10 indicating an extract from the basic map 20 with a drawn driving curve and the respective catchment area for the selected (one) factor .
  • the driving curve comes into this catchment area, and at B the catchment area is left again by the driving curve.
  • FIG. 10 shows the course of the control factor RF over time.
  • the control factor After entering the catchment area at a), the control factor is averaged after a predetermined settling delay, which can be determined, whereby a predetermined minimum averaging period must be observed, which is also indicated in the illustration in FIG. 10.
  • the averaged control factor RF is then included in the factor F according to the formula just given earlier.
  • the specified settling delay and the minimum averaging time distinguish between stationary and dynamic operating points; it has already been mentioned above that the adjustment is only sensible in the stationary area, this being additionally prevented during warm-up, post-start, thrust cutting and during acceleration enrichment; Tasks, which can also be performed by the area recognition block 37 of FIG. 3, with an understandable assessment of the proviso that corresponding functional and effect sequences are also carried out in part or in whole, for example in the form of programs, by means of suitable computer systems, microcomputers or the like and to that extent can be realized.
  • FIG. 11 shows in greater detail the determination of the global factor value already mentioned at the beginning, whereby this first determination method consists in switching the control factor subjected to averaging at block 28 ′ to two parallel attenuator blocks 41, 42 via a double switch S4 8 and the block 24 'for the global factor, which, like the factor map, can be designed as a read / write memory (RAM).
  • the averaging of the control factor RF takes place as long as the operating points lie in a respectively specified feed range of the basic map 20.
  • the corresponding factor F is adjusted, as explained, in predetermined time intervals or when this feed area is left, the global factor GF being changed only when the feed area changes.
  • the adjustment for the new factor F of the factor map and the respective new global factor follows the formulas given below, so that part of the mean control deviation is always incorporated into the associated factor and another part into the global factor.
  • an additional, i.e. second factor map II is provided and is designated by the reference symbol 21 * , which is also parallel to the basic map 20 and the first factor map I (reference symbol 21 ') from the same input data (in this case the speed and Last) is controlled as addresses and also has a multiplicative effect on the basic map, with a first multiplication point at 43 and a second multiplication point at 44, at which a total correction factor then acts on the respective te value output by the basic map 20.
  • the factor map II is set to "1.0" at the start of the internal combustion engine and then continuously adjusted.
  • the factor map I and the global factor do not change initially.
  • a flag map shows which factors are controlled.
  • the factor map II is then evaluated in predetermined larger time periods, the deviation of the mean value of all factors from the initial value "1.0” being incorporated into the global factor (connecting line 45 via a switch 46), while the remaining “structural” deviation from "1.0” in the factor map I is incorporated, whereby only the controlled factors are taken into account. Thereafter, the factor map II is reset to "1.0" and a new adjustment process begins in the same way.
  • the formulas that are valid for this determination of the global factor resulting from method II are given below:
  • a corresponding program for this Investigation Procedure II consists of two parts.
  • the second part is an additional subroutine of method I and is shown as a flowchart on page 38 with corresponding information in circles where the insertion is to be made.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Einrichtung zur Regelung von Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche (vergl US-A-4 348 727). Die Erfindung baut auf auf dem Gegenstand der nicht vorveröffentlichten DE-OS 3 408 215 der Anmelderin. Diese bezieht sich auf die Möglichkeit, bei einem gattungsgemäßen Verfahren jeweils 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 Kennfeldwertes zusätzlich modifiziert werden. Im einzelnen kann dabei so vorgegangen werden, daß ein Integralregler fortlaufend multiplikativ während des aktuellen Betriebs der Brennkraftmaschine den aus dem Kennfeld ausgelesenen Wert beeinflußt, gleichzeitig aber der multiplikative Korrekturfaktor des Reglers gemittelt wird und beim Verlassen des Einzugsbereichs einer betimmten Stützstelle im Kennfeld, welches in eine vorgegebene Anzahl von Stützstellen unterteilt ist, und bei welchem Zwischenwerte durch eine lineare Interpolation berechnet werden, wodurch um jede Stützstelle der erwähnte Einzugsbereich definiert ist, dieser Mittelwert in die entsprechende Stützstelle eingearbeitet wird. Es gelingt auf diese Weise, einerseits das Kennfeld durch Änderung der Stützstellen an die vom Regler vorgegebenen Werte anzupassen, so daß der gesamte Bereich der Vorsteuerung adaptiv lernt, andererseits aber zu vermeiden, daß überhaupt nur bestimmte Bereiche des Kennfeldes lernen können, was sonst bei einer Einzelwertanpassung der Fall wäre. Daher wird durch den Gegenstand der DE-OS 3408215 das Problem beseitigt, daß insbesondere bei relative fein unterteilten Kennfeldern einzelne Werte nur sehr selten oder nie angewählt und daher auch nicht angepaßt werden, wordurch das gesamte, der Vorsteuerung entsprechender Betriebskenngrößen dienende Kennfeld im Laufe der Zeit erhebliche Verzerrung erfahren würde.
  • Allgemein ist es in diesem Zusammenhang bekannt (DE-OS 28 47 021, GB-PS 20 34 930B, EP 151 768 A3, DE-OS 28 12 442), Gemischzumeßsysteme so auszubilden, daß die Dosierung oder Zumessung des Kraftstoffs beispielsweise über sogenannte lernende Regelsysteme erfolgt. Eine solches lernendes Regelsystem enthält in einem Kennfeld abgelegt beispielsweise Werte für die Einspritzung, die dann jeweils beim Starten der Maschine in einen Schreib-Lese-Speicher ubertragen werden können. Durch die Kennfelder ergibt sich eine sehr schnell reagierende Vorsteuerung beispielsweise für die Einspritzmenge oder generell für die Draftstoffzumessung oder auch für andere, möglichst schnell den sich ändernden Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine anzupassende Größen, auch Zündzeitpunkt, Abgasrückführrate u. dgl. Um hierbei zu lernenden Regelsystemen zu gelangen, können die einzelnen Kennfeldwerte betriebskenngrößenabhängig korrigiert und in den jeweiligen Speicher eingeschrieben werden.
  • Die folgenden Erläuterungen, die im übringen mindestens teilweise und aus Gründen einer Vermeidung von Wiederholungen auf den Ausführungen und Feststellungen in der DE-OS 3 408 215 basieren, beziehen sich auf weitere Verbesserungen im Regelverhalten von selbstanpassenden Kennfeldern.
  • Dabei besitzen selbstoptimierende Einspritzsysteme oder andere Systeme zur Steuerung und Regelung von Betriebskenngrößen eine Kennfeld, hier für die Einspritzzeit, mit den Eingangsgrößen (Adressen), Drehzahl und beispielsweise Drosselklappenstellung, und das Kennfeld ist z.B. in die Bereich Leerlauf, Teillast, Vollast und Schub unterteilt. Im Leerlauf wird die Drehzahl geregelt, im Teillastbereich wird beispielsweise auf minimalen Kraftstoffverbrauch und im Volllastbereich auf maximale Leistung geregelt. Im Schub wird der Kraftstoff abgeschnitten, wobei durch die Anpassung des Kennfeldes an die jeweils vom Regler vorgenommenen Werte allgemein ein Lernverfahren für den schnellen Steuerungsbereich (selbstanpassende Vorsteuerung) eingeführt wird. Der wiederholt erwähnte Regler, dessen Ausgangsgröße für den Bereich der Aktuellen Regelung den jeweils vom Kennfeld in Abhängigkeit zu den ihn ansteuernden Adressen (beispielsweise Drehzahl und Drosselklappenstellung oder Last) herausgegebenen Wert multiplikativ beeinflußt und, vorzugsweise über einen gemittelten Regelfaktor in den Lernbereich der Vorsteuerung (Kennfeld) eingreift, kann jede beliebige, geeignete lstwertgröße der Regetstrecke als Eingangsgröße auswerten; ist die Regelstrecke eine Brennkraftmaschine, wie beim vorliegenden Anwendungsfall, dann kann die als Istwert jeweils ausgewertete Maschinvariable das Ausgangssignal einer Lambda- oder einer sonstigen geeigneten Sonde im Abgaskanal sein, oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine, wenn durch eine Extremwertregelung (Wobbelung) bestimmter geregelter Betriebskenngrößen (Einspritzzeitdauer ti, Luftmenge u. dgl.) auf minimalen Kraftstoffverbrauch oder maximale Leistung abgestellt wird - solche Regelverfahren sind in der DE-OS 3 408 215 ebenfalls umfassend beschrieben.
  • Weiterhin ist aus der US―PS 4 348 727 ein lernendes Regelsystem bekannt, das für die Kraftstoffdosierung u. a. zwei Faktoren K2 und K3 verwendet. K2 wird bestimmt aus dem Ausgangssignal einer Lambda-Sonde und K3 = K3 (n, Q) bilden ein Kennfeld über der Drehzahl (n) und der angesaugten Luftmenge (Q). Ein Teil dieses Kennfeldes kann beeinflußt werden durch Multiplikation mit einer Konstanten. Eine Änderung eine Kennfeldwertes K3(N, M) um einen Wert 3·Δ führt bei benachbarten Kennfeldwerten K3 (N + 1, M + 1), K3(N + 2, M + 2) zu Änderungen um den Wert 2-A bzw. Δ. Zu verbessern bleibt dabei noch, daß eine Beeinflussung der Kennfeldwerte durch Größen erfolgt, die aufgrund von Betriebskenngrößen bestimmt werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Lernverfahren bei selbstanpassenden Kennfeldern zu berbessern und durch die Einführung zusätzlicher Möglichkeiten die Dauer der adaptiven Übernahme entscheidend zu verkürzen, insbesondere möglichst schnell auf solche Einflußfaktoren bei Kennfeldänderungen zu reagieren, die ausgedehnte Kennfeldbereiche in der gleichen Weise beeinflussen.
    • Vorteile der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst mit dem Vorteil, daß gerade bei den Haupttanteil der Kennfelddänderungen ausmachenden, multiplikativ und/ oder additiv wirkenden Störgrößen das gesamte Kennfeld über die Einführung eines sogenannten globalen Faktors wesentlich schneller angepaßt werden kann als über eine, wenn auch den jeweiligen Einzugsbereich miterfassende Anpassung der jeweiligen Enzelwerte oder Stützstellen. Ferner ergibt sich auch eine schnellere und entsprechend genaue Anpassung solcher Kennfeldbereiche, die nur selten oder sehr selten angesteuert werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung verliegender Erfindung besteht darin, daß durch eine Unterteilung in ein Grunkdkennfeld und in ein die Selbstanpassung (das adaptive Lernen) realisierendes Faktorkennfeld die üblicherweise im Bereich des Grundkennfelds durchzuführende Interpolation keine störenden Einflüsse auf das Lernverfahren ausüben kann, wobei das selbstanpassende Kennfeld (Faktorkennfeld) vor allem die Berücksichtigung von additiven Einflüssen und Störgrößen ermöglicht, während multiplikative Einflüsse, die einen gleichförmigen Anteil der Störeinflüsse üblicherweise bilden, durch eine Kombination mit dem weiter vorn schon erwähnten globalen Faktor berücksichtigt werden können, so daß sich insgesamt eine schnelle und optimale Anpassung unter Berücksichtigung additiver und multiplikativer Einflüsse realisieren läßt.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind verteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den Hauptansprüchen und nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Aspekte vorliegender Erfindung möglich.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 stark schematisiert als Blockschaltbild das Grundprinzip eines kombinierten Steuer- und Regelverfahrens zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, wobei von der aktuellen Regelung abgeleitet auch in den Bereich der schnellen Versteuerung zur Erzielung einer relativ langsam verlaufenden Selbstanpassung des bei dieser Vorsteuerung beispielsweise vorgesehenen Kennfeldes eingegriffen wird (adaptives Lernen), Fig. 2 ein erstes, sofort eine Kombination bevorzugter Lernverfahren angebendes Ausführungsbeispiel als Blockschaltbild, mit einer Darstellung der Möglichkeiten, wie vom Selbstanpassungsbereich auf den Vorsteuerwert der jeweils betroffenen Betriebskenngröße eingewirkt werden kann, Fig. 3 ein detaillierteres Ausführungsbeispiel zur Ermittlung eines globalen Faktors, der die vom Kennfeld ausgegebene Vorsteuergröße ergänzend beeinflußt, wobei als ein mögliches Regelverfahren eine Extremwertregelung zugrundegelegt ist, Fig. 4 Kurvenverläufe zur Erreichung des Endwertes des globalen Faktors in Abhängigkeit zu einem dessen Berechnung dienendem Einflußfaktor, die Figuren 5 und 6 den Verlauf des Einschwingverhaltens des globalen Faktors in Abhängigkeit zur Anzahl der jeweiligen Durchläufe bei einem zugrundegelegten Rechnungsverfahren und einem vorgegebenen Wert des Einflußfaktors, Fig. 7 ebenfalls das Einschwingverhalten des globalen Faktors bei einem anderen Wert des einflußfaktors, Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer selbstanpassenden Vorsteuerung, wobei die Selbstanpassung mit Hilfe eines Faktorkennfeldes durchgeführt wird, Fig. 9 in dreidimensionaler Darstellung die Abhängigkeit hier speziell von Kraftstoffeinspritzimpulsen von Drosselklappenstellung und Drehzahl (Bereich Vorsteuerung - t, - Kennfeld), Fig. 10 bei a) einen Auszug aus dem Grundkennfeld mit Fahrkurve und Darstellung des Einzugsgebiets für eine aktuelle Stützstelle und bei b) den Verlauf des Regelfaktors über der Zeit mit Darstellung des Übernahmezeitpunktes zur Stützstellenanpassung, Fig. 11 zeigt in Form eines Blockschaltbildes ein erstes Ausführungsbeispiel zur Ermittlung des globalen Faktors aus dem Regelfaktor, und Fig. 12 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel die Ermittlung des glabalen Faktors aus einem zusätzlichen Faktorkennfeld und das Zusammenwirken der einzelnen Größen zur Beeinflussung des ausgegebenen Vorsteuerwerts.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Die verschiedenen Formen und Varianten der vorliegenden Erfindung ergänzen den in der Hauptanmeldung ausführlich erläuterten Grundgedanken in zwei verschiedenen, wesentlichen Aspekten, nämlich einmal, vereinfacht ausgedrückt, durch Aufteilung des selbstanpassenden Kennfeldes in ein nicht veränderbares Grundkennfeld und in ein dazugehöriges, veränderbares Faktorkennfeld, wobei der jeweils ausgelesene, bestimmten Eingangsadressen zugeordnete Grundwert und der aus dem Faktorkennfeld gewonnene, den gleichen Eingangsadressen zugeordnete Faktor miteinander multipliziert werden, sowie, als zweiten Aspekt, die Möglichkeit, einen auf das gesamte Kennfeld wirkenden, worzugsweise multiplikativ und/oder additiv wirkenden globalen Faktor zu definieren.
  • Ferner wird darauf hingewiesen, daß die in dem Zeichnungen jeweils dargestellten, diskreten Schaltstufen oder Blöcke dazu dienen, deren funktionelle Grundwirkungen zu veranschaulichen und spezielle Funktionsabläufe in einer möglichen Realisierungsform anzugeben. Es versteht sich, daß einzelne Bausteine, Komponenten oder Blöcke in analoger, digitaler oder auch hybrider Technik aufgebaut sein können, oder auch, ganz oder teilweise zusammengefaßt, entsprechende Bereiche von programmgesteuerten digitalen Systemen oder Programmen sein können, beispielsweise also realisiert werden können durch Mikroprozessoren, Mikrorechner, digitale Logikschaltungen u. dgl. Die im folgenden angegebene Beschreibung der Erfindung ist daher lediglich als 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.
  • Fig. 1 zeigt ein kombiniertes Steuer- und Regelsystem für den Betrieb einer Brennkraftmaschine, nämlich fremdgezündeter Otto-Motor oder selbstzündender Dieselmotor, jeweils mit inermittierender oder kontinuierlicher Einspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzanlage oder durch Zuführung des Kraftstoffs durch beliebige Kraftstoffzumeßmittel (gesteuerter Vergaser), wobei die folgenden Ausführungen sich im wesentlichen mit der Kraftstoffzumessung, noch genauer mit der Erstellung von in ihrer Dauer jeweils zu bestimmenden Kraftstoffeinspritzimpulsen t; beschäftigen, das kombinierte Steuer- und regelverfahren aber auch für die Erstellung und Bemessung anderer Betriebskenngrößen insbesondere einer Brennkraftmaschine mit Vorzug Anwendung finden kann, beispielsweise bei der Zündzeitpunktregelung, der Ladedruckregelung, der Bestimmung der Abgasrückführungsrate oder auch der Leerlaufregelung.
  • Das Blockschaltbild der Fig. 1 läßt sich in einen (Vor)Steuerungsbereich 10 für die schnelle Erstellung heir eines Vorsteuerwertes te für die Kraftstoffeinspritzung und in einen dei Steuerung überlagernden Regelungsbereich 11 unterteilen, der den vom Kennfeld in Abhängigkeit der zugeführten Adressen, die ihrerseits wieder von Betriebsgrößen abhängen, erstellten jeweiligen Kennfeldwert bei 13 multiplikativ beeinflußt. Da der Regler 14 allerdings in jedem Arbeitspunkt neu einschwingen muß, ist, wie schon in der DE-OS 3408215 beschrieben, der Vorsteuerbereich 10 ergänzend so asugelegt, daß ein Block 15 für adaptives Lernen aus dem Reglerausgangswert vorgesehen ist, der eine Selbstanpassung der Kennfeldgrößen für die jeweiligen Betriebspunkte bewirkt, so daß die durch den Regler 14 normalerweise so schnell wie möglich ausgeregelte Fehlanpassung des Grundkennfeldes 12 zunehmend geringer wird.
  • In der DE-OS 3408215 ist im einzelnen erläutert, wie die adaptiven Korrekturen der jeweiligen Kennfeldwerte bewirkt werden mit der Maßgabe, in die Umgebung von jeweils geänderten Kennfeldwerten fallende weitere Kennfeldwerte (Einzugsbereich) in Abhängigkeit zu der Änderung des jeweiligen Kennfeldwertes zusätzlich zu modifizieren, vorzugsweise gewichtet zu modifizieren, so daß sich eine schnelle und genaue Anpassung des Kennfeldes an die aktuellen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 16 ergibt.
  • Um eine schnelle Optimierung der Kennfeld-Selbstanpassung sicherzustellen bei Berücksichtigung sowohl von additiven als auch multiplikativen Störeinflüssen, schlägt die vorliegende Erfindung entsprechend Fig. 2 im wesentlichen die beiden, weiter vorn schon genannten, unterschiedliche Aspekte der Erfindung wiedergebenden Ausgestaltungen vor, nämlich den Block 15 für das adaptive Lernen der Vorsteuerung, also des Kennfeldes, so auszubilden, daß, wie am Beispiel der in Fig. 2 gezeigten elektronischen Benzineinspritzung mit überlagerter Lambda-Regelung, Extremwertregelung o.dgl. dargestellt, das Lernverfahren dür das Kennfeld eine Spezialisierung erfährt, wie folgt:
    • 1. Die Einspritzzeit wird, wie bisher auch, durch ein Grundkennfeld 20 dargestellt, welches bevorzugt ein Nur-Lesespeicher (ROM) ist, der durch zugeführte Betriebsgrößen, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Drehzahl n und einer Lastgröße (QL oder Drosselklappenstellung α) adressiert wird und, je nach Anzahl der in ihm vorhandenen Stützstellen und Anzahl der Interpolationsschritte in der entsprechend gewünschten Quantisierung einen Vorsteuerwert (TK) der zu diesen Adressen jeweils gehörenden Kraftstoffmenge ausgibt.
    • 2. Die Selbstanpassung (das adaptive Lernen) erfolgt mit Hilfe eines separaten sog. Faktorkennfelds 21, weiches bevorzugt ein Schreiblesespeicher (RAM) ist und der ebenfalls und daher parallel von den gleichen Adressen (hier Drehzahl n und Last) angesteuert ist, wie das Grundkennfeld 20 auch. Vorzugsweise wird hierzu das Grundkennfeld 20 in bestimmte Bereiche vorgegebener Größe eingeteilt, wobei jedem Bereich ein Faktor aus dem Faktorkennfeld zugeordnet wird. Innerhalb dieser Bereiche wird dann die Ausgangsgröße IK des Grundkennfeldes mit dem jeweiligen, vom Faktorkennfeld ausgegebenen Faktor F an einer Einwirkungsstelle 22, vorzugsweise Multiplizierstelle, multipliziert.
    • 3. Dabei erfolgt die Anpassung durch das Faktorkennfeld nur in stationären Betriebspunkten.
    • 4. Der zweite grundlegende erfindungsgemäße Aspekt, der in Fig. 2 gleich mitangegeben ist, besteht darin, daß hauptsächlich zur Berücksichtigung multiplikativ einwirkender Störgrößen, also Störgrößen, die gleichförmig das gesamte Kennfeld beeinflussen können, durch einen sog. globalen Faktor berücksichtigt werden, der das gesamte Grundkennfeld 20 multiplikativ beeinflußt. Die Bildung des globalen Faktors kann dabei entweder abgeleitet werden aus dem gemittelten Wert des vom Regler 23 stammenden Regelfaktors ; RF oder aus dem schon erwähnten Faktorkennfeld 21, wobei der globale Faktor als Block 24 dargestellt ist und seine multiplikative Einwirkungsstelle auf den durch den jeweiligen Faktor F schon korrigierten Kennfeldwert TK bei 25 hat.
  • Die Ausführungsform der Fig. 2 vervollständigt sich dann noch durch die Regelschleife, gebildet von dem schon erwähnten Regler 23, der von einer geeigneten Meßeinrichtung 26 angesteuert ist, die eine als Istwert der Regelstrecke 'Brennkraftmaschine' zu behandelnde Ausgangsgröße (Lambda-Wert, Drehzahl, genauer gesagt Drehzahlschwankungen bei einer noch zu erläuternden Extremwertregelung oder dergleichen). erfaßt. Demnach ergibt sich entsprechend der Gesamtdarstellung der Fig. 2 - es versteht sich, daß die beiden Aspekte Faktorkennfeld und globaler Faktor auch für sich getrennt jeweils erfinderische Bedeutung haben, und selbstverständlich unabhängig voneinander eingesetzt werden können und in der Darstellung der Fig. 2 lediglich zur Gewinnung eines besseren Verständnisses für die erfindungsgemäße Gesamtkonzeption in ihrer gegenseitigen Einwirkung auf die Beeinflussung des Vorsteuerwerts dargestellt sind - die endgültige Einspritzzeit t; entsprechend Fig. 2 nach der folgenden Formel
    Figure imgb0001
  • Der globale Faktor GF wirkt multiplikativ und/oder additiv auf jeden der vom Kennfeld ausgegebenen Vorsteuerwerte; der aus dem Faktorkennfeld 21 herrührende Faktor F wirkt nur insoweit lokal. Deshalb auch die parallele Ansteuerung mit den gleichen Eingangsadressen wie beim Grundkennfeld 20. Neben der mit 27 in Fig. 2 bezeichneten, die Regelstrecke bildenden Brennkraftmaschine ist noch ein Mittelwert-Bildungsblock 28 für den Regelfaktor RF vom Ausgang des Reglers 23 vorgesehen; dabei kann dann der globale Faktor aus dem jeweils gemittelten Regelfaktor RF oder aus dem Faktorkennfeld abgeleitet werden.
  • Im folgenden wird anhand der Darstellung der Fig. 3 genauer auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines selbstanpassenden Kennfeldes mit Korrektur durch den globalen Faktor GF eingegangen sowie auf ein erstes mögliches Bestimmungs- oder Rechenverfahren für den Wert des globalen Faktors. Dabei zeigt die Darstellung der Fig. 3 detaillierter die Erzeugung eines Kraftstoffeinspritz-Vorsteuerwerts mit überlagerter Regelung einer Brennkraftmaschine, wobei diese Regelung, anders als beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 speziell als Extremwertregelung ausgebildet ist. Es sei noch bemerkt, daß in den Zeichnungen die jeweiligen Komponenten oder Blöcke dann, wenn sie von gleichem Aufbau sind und gleiche Funktionen erfüllen, identische Bezugszeichen tragen; unterscheiden sie sich in beiden lediglich geringfügig, dann weisen sie zusätzlich einen Beistrich oben auf. In Fig. 3 erfolgt die Steuerung der der Brennkraftmaschine 27 als Regelstrecke zuzumessenden Kraftstoffmenge über eine Kennfeld 12, dem wiederum als Eingangsgrößen (Adressen) die Drehzahl n und die Drosselklappenstellung DK (auch als Winkel a angebbar) zugeführt werden. Die Drosselklappe 29 ist von einem Fahrpedal 30 angesteuert. Die im Kennfeld abgespeicherte Einspritzzeit t; wird über Einspritzventile 31 in eine entsprechende Kraftstoffmenge QK umgesetzt; diese Kraftstoffmenge sowie die von der Drosselklappenstellung bestimmte Luftmenge OL werden der Brennkraftmaschine 27 zugeführt, wobei in Abhängigkeit vom Lambda-Wert des Luftkraftstoffgemisches ein gewisses Drehmoment M bewirkt wird. Die Regelstrecke Brennkraftmaschine 27 kann dabei angenähert durch ihre durch den Block 27a dargestellte Integratorwirkung angenähert werden. Die Ausgangsgröße (Drehzahl n) der Brennkraftmaschine dient dann neben der Drosselklappenstellung wieder als Ansteuergröße für das Kennfeld 12.
  • Dieses bisher beschriebene, reine Steuerungsverfahren wird durch eine auf dem Grundprinzip einer Extremwertregelung basierenden Regelung überlagert (es ist schon darauf hingewiesen worden, daß hier auch mit anderen Brennkraftmaschinen-Istwertausgangsgrößen gearbeitet werden kann, etwa Zusammensetzung des Abgases, Laufunruhe o. dgl.). Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einer Extremwertregelung werden entweder die Luftmenge QL (beispielsweise über einen Bypass) mit einem vorgegebenen Hub ΔQL oder die Einspritzzeit t, mit einem Hub Δt gewobbelt. Hierzu notwendige Testsignale werden von einem Testsignalgenerator 32 erzeut, wobei diese, je nach Art der Extremwertregelung, entweder auf die Kraftstoff- oder die Luftmenge wirkt, mit einer Wobbelfrequenz, die konstant oder aber drehzahlabhängig gewählt werden kann. Durch diese jeweiligen periodischen Änderungen von Luftmenge OL oder der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge ergeben sich, wie ohne weiteres einzusehen, Drehmomentänderungen, die auch als Drehzahländerungen durch eine Meßeinrichtung 33 erfaßt werden können, die diese Drehzahländerungen analysiert und in geeigneter Weise durch Amplituden und/oder Phasenauswertung auf die Wobbelfrequenzen und den Wobbeleinfluß bezieht. Der Meßeinrichtung 33 ist eine Sollwert-Istwertvergleichsstelle 34 nachgeschaltet, deren Ausgang mit einem Regler 35 verbunden ist, der einen Regelfaktor RF erzeugt, der unmittelbar für die Beeinflussung der vom Kennfeld ausgegebenen Werte dienen kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird allerdings unterschiedlich verfahren, worauf gleich noch eingegangen wird.
  • Dem vorzugsweise als Integrator ausgebildeten Regler 35 ist ein Block 36 zur Mittelwertbildung des Regelfaktors nachgeschaltet, der mit seinem Ausgang RF über einen Schalter S1 einzelne Kennfeld- bzw. Stützstellenwerte des Kennfeldes 12 beeinflußt. Die Beeinflussung kann dabei so erfolgen, wie in der DE-OS 3408215 ausführlich erläutert, insbesondere also mit abnehmender Gewichtung im Umfeld des jeweils betroffenen Kennfeld- oder Stützstellenwerts.
  • Ein Block 37 Bereichserkennung, der parallel von den Eingangsgrößen oder Adressen des Kennfeldes 12 angesteuert ist, dient zur Betätigung des Schalters S1 und weiterer Schalter S2 und S3, durch welche der Mittelwertbildner 36 und der Regler 35 auf jeweilige Anfangswerte zurückgesetzt werden können. Die Bereichserkennung 37 stellt fest, in welchem Bereich (auch Leerlauf, Teillast, Vollast und Schub) oder Einzugsbereich einer Stützstelle (1/2 Stützstellenabstand) sich die durch die Eingangsdaten DK und n zum Kennfeld 12 definierte Fahrkurve befindet und gibt dementsprechend die Einarbeitung des jeweils gemittelten Korrekturwerts RF in die zuletzt angesteuerte Stützstelle des Kennfeldes 12 und, über eine Querverbindung 38, zu einem Block 39 für die globale Faktorbildung, frei; bei gleichzeitiger Rücksetzung von Regler 35 und Mittelwertbildner 36 auf ihre Anfangswerte.
  • Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wirken die Ausgangsgröße GF des Blocks 39 für die globale Faktorbildung und der Regelfaktor RF als Ausgang des Reglers 35 nicht getrennt über jeweilige multiplikative Einflußstellen auf den Vorsteuerwert te aus dem Kennfeld 12 ein, sondern sind an einer gesonderten Multiplizier- oder auch Addierstelle 40 zusammengeführt und beeinflussen dann gemeinsam an der Multiplizierstelle 41 den jeweiligen te-Wert im Sinne einer Gesamtkorrektur Daher erfolgt bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Ermittlung des globalen Faktors GF aus dem Wert des gemittelten Regelfaktors, und zwar so, wie im folgenden im enzelnen genauer erläutert.
    • Verfahren I zur Ermittlung des globalen Faktors GF
  • Bei Auftreten einer Kennfeldänderung wird festgestellt, in welchem Maß des kennfeld verändert worden ist, wobei ein wählbarer, also vorgebbarer Prozentsatz dieser Änderung in den globalen Faktor GF übernommen wird. Jeder aus dem Kenfeld gewonnene oder interpolierte Steuerwert wird dann mit diesem globalen Faktor GF (über die Enfluß- oder Multiplizierstellen 40, 41) multipliziert, so daß der Faktor wie eine multiplikative Verschiebung aller Stützstellen wirkt.
  • Entsprechend der Darstellung der Fig. 3 bildet der I-Regler 35 aus der Regeldifferenz den Regelfaktor RF, der über 40,41 fortlaufend die aus dem Kennfeld interpoliert Stellgröße multiplikativ beeinflußt, wobei zunächst, nämlich zur Kennfeldadaption, bei einer Änderung der Motordrehzahl bzw. der Drosselklappenstellung und einem hierdurch bewirkten Verlassen des Einzugsbereichs einer Stützstelle der gemittelte Regelfaktor RF in das Kennfeld eingearbeitet wird, was nach der folgenden Formel geschieht
  • Figure imgb0002
  • Aus die Herleitung dieser Formel wird weiter unten eingegangen; gleichzeitig wird eine Teil dieser Korrektur auch in den globalen Faktor GF übernommen, wobei der Block 39 für die globale Faktorbildung entsprechend ausgebildet ist, beispielsweise auch als Mikroprozessor oder Mikrocomputer, um die entsprechenden Rechenarbeiten durchzuführen. Der globale Faktor wird dabei nach der folgenden Näherungsformel bestimmt:
    Figure imgb0003
  • Auch diese Formel wird weiter unten noch genauer erläutert; der globale Faktor erhält demnach ein Integratorverhalten mit einer großen Zeitkonstante. Da eine Veränderung des globalen Faktors nur jeweils beim Kennfeldangleich durchgeführt wird, ist auch sichergestellt, daß ein größerer Kennfeldbereich zur Ermittlung des globalen Faktors herangezogen wird. Der globale Faktor und der Regelfaktor werden multiplikativ, wie in Fig. 3 bei 40 gezeigt, zu einer Gesamtkorrekturgröße verknüpft, die dann ebenfalls (bei 41) multiplikativ auf den aus dem Kennfeld interpolierten Steuerwert einwirkt.
  • Allgemein können Änderungen auf die Werte des Sollkennfeldes durch Einflüsse hervorgerufen werden, die vorzugsweise multiplikativ, was nämlich den Hauptanteil der Kennfeldänderungen überhaupt ausmacht, die aber auch additiv auf das gesamte Kennfeld wirken können, oder die die Struktur des Kennfeldes verändern. Untersuchungen haben ergeben, daß, obwohl die beiden Einflußgrößen nur zum Teil getrennt werden können, eine optimale Korrektur der beiden einflüsse durch das Nachführen der Stützstellen und des globalen Faktors vorgenommen werden kann. Dabei wird allerdings, je vollständiger eine multiplikative Beeinflussung des Kennfeldes durch den globalen Faktor erfaßt wird, die Einschwingzeit umso größer. Es ist daher sinnvoll, einen Kompromiß bei einer etwa 50 %igen multiplikativen Beeinflussung durch den globalen Faktor vorzunehmen, während der Rest durch Änderung der Stützstellen Berücksichtigung findet. Man erzielt daher durch die Einführung des globalen Faktors zusätzlich zu der Stützstellen-Adaption eine wesentlich bessere Kennfeldanpassung.
  • Wird das Fahrzeug über längere Zeiträume abgestellt, dann kann während dieser Zeit eine relativ starke Kennfeldverschiebung, beispielsweise durch veränderten Luftdruck, Temperatur u. dgl. auftreten. Wird eine solche "globale Änderung" nach dem Start teilweise auch in das Kennfeld mitübernommen, bis der globale Faktor neu ermittelt ist, dann ist nicht auszuschließen, daß sich hierdurch eine Verfälschung einer bereits richtig angeglichenen Kennfeldstruktur ergibt. Die Erfindung sieht daher Mittel vor, während einer gewissen Zeit nach dem Start ausschließlich den globalen Faktor zu ermitteln, was über dem Block Bereichserkennung 37 erfolgen kann, und erst dann, wenn der neue Wert des globalen Faktors erfaßt worden ist, auch das Kennfeld wieder zu aktualisieren. Damit andererseits vermieden werden kann, daß der globale Faktor auch dann neu ermittelt wird, wenn das Fahrzeug nur kurzfristig abgestellt worden ist, wird die weiter oben beschriebene Funktion der Ermittlung des globalen Faktors nur nach dem Warmlauf der Brennkraftmaschine aktiviert.
  • Die Ermittlung und Berechnung des globalen Faktors GF kann nach dem folgenden Grundprinzip durchgeführt werden:
  • Bei jedem Kennfeldangleich wird eine wählbarer Prozentsatz a des Regelfaktors in den globalen Faktor übernommen, nach folgender Formel oder Vorschrift:
    Figure imgb0004
    mit der Forderung, daß bei 1/a maliger Anwendung der Vorschrift 1) der gesamte (gemittelte) Regelfaktor übernommen werden soll.
    Figure imgb0005
    bzw.
    Figure imgb0006
    d.h. der globale Faktor wird bei jedem Angleich mit RFa multipliziert;
    Figure imgb0007
  • Der dem kennfeld entonommene Steuerwert wird nach der Interpolation zusätzlich mit dem neuen globalen Faktor multipliziert:
    Figure imgb0008
    wobei SS der Steuer- oder Stützstellenwert aus dem Kennfeld ist.
  • Um einen Stellgrößensprung zu vermeiden, darf deshalb nicht der gesamte Regelfaktor in das Kennfeld eingearbeitet werden.
  • Forderung: Stellgröße alt = Stellgröße neu bzw.
    Figure imgb0009
    wird
    Figure imgb0010
    zu 3):
  • Der globale Faktor kann bei einer Realisierung im Kraftfahrzeug näherungsweise nach folgender Vorschrift 5) berechnet werden, um den rechenaufwand zu reduzieren. (Gute Näherung bei GF - 1)
    Figure imgb0011
    zu 4):
  • Der Einflußfaktor'a' wird in der Praxis sehr klein gewählt: a « 1. Deshalb kann er mit guter Näherung gegen 1 vernachlässigt werden, und man erhält:
    Figure imgb0012
    wie weiter vorn erwähnt.
  • Weitere Untersuchungen haben ergeben, daß der gleichförmige Anteil einer Kennfeldkorrektur bei der soeben angegebenen Art der Berechnung nur zum Teil im globalen Faktor erfaßt wird, weil dieser Anteil solange, wie der globale Faktor seinen Endwert noch nicht erreicht hat, ins Kennfeld übernommen wird.
  • Die nachfolgend anhand der Darstellung der Fig. 4-7 angegebenen Diagrammverläufe, die Endwert und Einschwingverhalten des globalen Faktors (bei Fig. 7 mit unterschiedlichem Einflußfaktor) betreffen, ergeben sich aus weiteren Messungen und Untersuchungen, die durchgeführt worden sind zur Klärung, wie sich eine gleichförmige Änderung in der Praxis auf den globalen Faktor und das Kennfeld verteilt. Zu diesem Zweck wurde ein Istkennfeld (entspricht dem Kennfeld des Regelgeräts), ein Sollkennfeld (entspricht den Idealwerten für den Motor), ein Durchlaufgenerator (entspricht der vom fahrer erzeugten Fahrkurve) definiert und die in den weiter vorn in den Vorschriften 5) und 6) angegebene Lernstrategie zugrundegelegt. Dei Überprüfung kann durch eine Rechnersimulation realisiert werden, wobei, ohne daß hierdurch die Aufteilung des gleichförmigen Anteils der Kennfeldkorrektur beeinflußt wird, ein möglicher Kennfelddurchlauf auf einen Kennliniendurchlauf reduzierbar ist. Der Durchlaufgenerator erzeugt die Adresse der aktuellen Stützstelle des Kennfeldes; der Quotient aus Soll- und lststützstelle wird direkt als Korrekturfaktor verwendet und von der jeweiligen Lernstrategie auf den globalen Faktor und das Kennfeld verteilt. Dabei wird der Ablauf (die Simulation) solange fortgeführt, bis das System sich stabilisiert hat, d.h. bis der globale Faktor sich nicht mehr ändert. Variiert man mit verschiedenen Parametern, beispielsweise des Einflußfaktors, der Anzahl der vom Durchlaufgenerator angesteuerten aktiven Stützstellen, der Größe und Strucktur der Abweichung des Sollkennfeldes vom Istkennfeld, der Art des Durchlaufs (sequentiell, zufällig), dann ergeben sich die in den Fig. 4-7 niedergelegten Kurvenverläufe, wobei die Fig. 4 den in den globalen Faktor Übernommenen Anteil der gleichförmigen Abweichung, normiert auf die Gesamtabweichung des Sollkennfeldes, in Abhängigkeit zum Einflußfaktor a darstellt; der Einflußfaktor a ist logarithmisch aufgetragen. Dabei bezieht sich der Kennlinienverlauf I der Fig. 4 auf acht aktive Stützstellen bei
    Figure imgb0013
    die Kennlinie II auf 16 aktive Stützstellen bei gleichen Bedingungen; die Kenlinie III auf eine Näherung ohne Multiplikation, Division mit Abweichung = 20 % und die Kennlinie IV auf eine Abweichung = 100 %.
  • Die Kurvenverläufe in den Fig. 5, 6 und 7 zeigen die verschiedenen Stadien zweier Simulations-läufe. Die Diagramme zeigen die sequentiell durchlaufene Kennlinie (Stützstellen 1-8) und die Werte der Stützstellen und des globalen Faktors während eines Durchlaufs von SS1 nach SS8. Bei großem Enflußfaktor 1 = 0,5 (Fig. 5 und 6) wird zwar ein Großteil der Änderung vom globalen Faktor erfaßt (Endwert nach dem 20. Durchlauf = 80 %); das System stabilisiert sich aber wesentlich langsamer (20 Durchläufe bei a = 0,5, verglichen mit 4 Durchläufen bei a = 0,0625), und der Einschwingvorgang verläuft unruhiger.
  • Die folgenden Berechnungen betreffen den sich jeweils ergebenden Endwert, der von verschiedenen Einflußgrößen abhängig ist:
    A) E = f (a * SSA) mit E = Endwert des globalen Faktors und
    • SSA = Anzahl der aktiven Stützstellen.
  • Der Endwert ist vom PRODUKT des Einflußfaktors und der aktiven Stützstellen abhängig. (Doppeltes 'a' und halbe SS-Anzahl ergeben denselben Endwert.)
  • Dieses Abhängigkeit ist allerdings nur im linearen Teil der kennlinien der Fig. 4 (bei Endwert = 50 %, Wendepunkt) erfüllt.
    • b) E = 0 für a = 0
    • c) E = 0,5 für a = 1/SSA
    • d) E = 1-1/SSA für a = 1 (Dauerschwingung)
  • Der maximal erreichbare Endwert ist direkt von der Anzahl der aktiven Stützstellen abhängig. Er beträgt bei SSA = 8 87,5 % der gleichförmigen Kennfeldänderung, bei SSA = 16 93,75 %, bei SSA = 20 95 % etc.
    • e) E = 1 für unendliche SS-Anzahl
    • f) E = f(SSK/SSA) mit SSK = Anzahl der zu korrigierenden Stützstellen
  • Der Endwert ist vom Verhältnis der zu korrigierenden Stützstellen zur Gesamtzahl der aktiven Stützstellen abhängig. (Ist nur 1/4 der aktiven Stützstellen mit einer Korrektur beaufschlagt, beträgt der globale Faktor auch nur 1/4 des möglichen Endwerts.)
    • Allgemein:
  • Variiert der Betrag der Korrektur von Stützstelle zu Stützstelle, so kann zur Berechnung des Endwerts des globalen Faktors der Mittelwert aller Korrekturen herangezogen werden.
    • g) E = f(1/n * ΣKorr.i) mit ΣKorr.i = Summe der individuell unterschiedlichen Stützstellenkorrektur
    • h) Der Endwert ist unabhängig von der Art des Durchlaufs.
  • Allerdings ist die Einschwingdauer unterschiedlich. (Bei sequentiellem Durchlauf: SS1 -* SS8, SS1 → ... ergibt sich eine kleinere Einschwingdauer als bei sequentiellem VOR/RÜCK-Durchlauf: SS1 → SS8, SS8 → SS1, SS1 →....
  • Bei Andreßvorgabe durch einen Pseudozufallsgenerator ergibt sich für große Einflußfaktoren (a > 1/3) eine kürzere Einschwingdauer, während für kleine Einflußfaktoren längere Einschwingdauer auftritt.
  • Bei multiplikativer Berechnung des globalen Faktors nach der vorne angegebenen Formel 3) bestimmt sich der qlobale Faktor zu:
    Figure imgb0014
    und es ergeben sich niedrigere Endwerte als bei additiver Berechnung nach Gleichung 5). Der Faktor beträgt:
    Figure imgb0015
  • Der Verlauf der Endwertkennlinie entspricht (um E = 0,5) dem Verlauf bei additiver Berechnung. Die Einschwingdauer ist nahezu identisch.
  • Bei der Anwendung im Kraftfahrzeug ist aus Rechenzeitgründen ein Verfahren, das ohne Multiplikation und Division auskommt, besser geeignet. In diesem Fall wird die aus dem Kennfeld interpolierte Stellgröße nicht zusätzlich mit dem globalen Faktor multipliziert, sondern Regelfaktor und globaler Anteil werden vor der Multiplikation mit dem interpolierten Kennfeldwert addiert.
    Figure imgb0016
    Kennfeldanpassung:
    Figure imgb0017
    Figure imgb0018
  • Zur Berechnung der neuen Stützstelle ist damit eine Division nötig. Dieser aufwendige Rechenvorgang kann, wie schon bei der multiplikativen Verknüpfung von Regelfaktor und globalem Faktor durch Gleichung 6) angenähert werden.
    Figure imgb0019
  • Es ergeben sich hierbei dieselben Endwerte wie bei der Stützstellenberechnung mit Division. Die Einschwingdauer ist sogar erhbelich kürzer.
  • Allerdings ist bei additiver Berechnung der Endwert generell von der Größe der erforderlichen Stützstellenkorrektur abhängig. Bei großer Korrektur und großem Einflußfaktor ergeben sich wesentlich höhere Werte für den globalen Faktor als nach Fig. 4, Kennlinie I zu erwarten. (Vergl. Kennlinie 111 und VI).
  • Bei einer Kennfeldverschiebung von +100 % ergeben sich ab einem Einflußfaktor von a = 0,14 sogar negative Werte für den globalen Faktor. Außerdem verlängert sich die Einschwingdauer erheblich.
  • Der Einflußfaktor sollte bei einem derartigen Verfahren nicht größer als a = 0,1 gewählt werden, falls Kennfeldverschiebungen >20 % auftreten können.
    • Selbstanpassung mit Faktor-Kennfeld
  • In dem Blockschaltbild der Fig. 8 ist das Grundprinzip eines selbstanpassenden Kennfeldes (lernende Vorsteuerung) in schematisiert vereinfachter Blockbilddarstellung angegeben; der Kennfeldbereich ist in ein Grundkennfeld 20, vorzugsweise in Form eines Festwertspeichers (ROM) unterteilt, in welchem entsprechende Daten in Form von Stützstellen abgespeichert sind, wobei Zwischenwerte durch eine lineare Interpolation berechnet werden können. Die Anzahl der Stützstellen und interpolieren Zwischenwerte werden entsprechend der geforderten Quantisierung für das jeweils betroffene Steuer/ Regelverfahren festgelegt; bei der Bestimmung von Kraftstoffeinspritzwerten, die auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Erläuterung der Erfindung dienen, kann die Quantisierung so gewählt werden, daß das Kennfeld 16 * 16 Stützstellen umfaßt, mit jeweils 15 Zwischenwerten.
  • Die Selbstanpassung erfolgt mit Hilfe eines zweiten oder separaten, sogenannten Faktorkennfeldes 21, welches vorzugsweise als Schreiblesespeicher (RAM) ausgebildet ist und in welchem die Selbstanpassungswerte abgelegt werden. Dabei ist das Grundkennfeld in Bereiche unterteilt, wobei jedem Bereich ein Faktor des Faktorkennfeldes 21 zugeordnet ist. Der interpolierte Ausgangswert des Grundkennfeldes 20 wird dann jeweils mit dem dazugehörigen Faktor oder mit einem aus mehreren Faktoren interpolierten Wert multipliziert, und zwar an der Multiplikationsstelle 22 bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind für das Faktorkennfeld 8 * 8 Faktoren vorgesehen, die jeweils die Ausgangswerte "1.0" haben und im Laufe des Anpassungsvorgangs entsprechende Änderungen erfahren.
  • Der endgültig einspritzwert entsteht dann durch eine Multiplikation des vom Grundkennfeld herausgegebenen Grundwerts tK, des Faktors F aus dem faktorkennfeld 21 und des jeweils aktuellen Regelfaktors RF aus der Regelschleife (nachgeschaitete Multiplikationssstelle 25) sowie eines weiteren, evtl. Korrekturfaktors zu:
    Figure imgb0020
  • Beim Wechsel des Arbeitspunktes in einen anderen Bereich mit einem anderen Faktor F des Faktorkennfelds 21 tritt in der Ausgangsgröße ein Sprung auf, der, wenn dieser störend sein sollte, durch ein entsprechendes Setzen des Regelfaktors RF vermieden werden kann. Es kann auch sinnvoll sein, zwischen den einzelnen Faktoren F im Faktorkennfeld 21 zu interpolieren; auf den Einfluß einer solchen Interpolation auf das Lernverfahren wird weiter unten noch eingegangen. Die Anpassung der im Faktorkennfeld 21 abgelegten Faktoren erfolgt nach der folgenden Formel:
    Figure imgb0021
  • Solange daher ein Bereich im Grundkennfeld 20 angesteuert wird, wird der Regelfaktor RF gemittelt und der dazugehörige Faktor F über den zwischengeschalteten Block 40 Lernverfahren für das Faktorkennfeld varändert.
  • Hierbei wird zunächst auf die Darstellung der Fig. 9 verwiesen, der ein mögliches Grundkennfeld 20 mit seinen 16 * 16 Stützstellen entnommen werden kann, in numerischen Werten zeigt dieses Grundkennfeld die jeweilige Dauer von Kraftstoffeinspritzimpulsen t, in Abhängigkeit zur Drosselklappenstellung DK (= Y) und zur Drehzahl n (= X). In dem Kennfeld der Fig. 9 sind Gebiete mit und ohne Schraffur dargestellt; wobei diese Gebiete mit und ohne Schraffur (insgesamt also 64 Bereiche) den jeweiligen Einzugbereich andeuten, für die dann ein (gemeinsamer) Faktor im Faktorkennfeld 21 abgespeichert ist. Wie schon erwähnt, verfügt in diesem vorliegenden Fall das Faktorkennfeld dann über 8 * 8 Faktoren, und es versteht sich, daß die Einteilung der in Fig. 9 dargestellten Einzugsbereiche beliebig wählbar ist.
  • Der Anpassungsvorgang für einen Faktor läuft dann so ab, wie schematisch in Fig. 10 dargestellt, wobei das Diagramm bei a) in Fig. 10 einen Auszug aus dem Grundkennfeld 20 angibt mit einer eingezeichneten Fahrkurve und dem jeweiligen Einzugsgebiet für den gewählten (einen) Faktor. Bei A kommt die Fahrkurve in diesen Einzugsbereich, und bei B wird der Einzugsbereich von der Fahrkurve wieder verlassen.
  • Entsprechend ist bie b) in Fig. 10 der Verlauf des Regelfaktors RF über der Zeit dargestellt. Nach dem Eintreten in den Einzugsbereich bei a) wird nach einer vorgegebenen Einschwingverzögerung, die bestimmbar ist, der Regelfaktor gemittelt, wobei eine vorgegebene Mindest-Mittelungsdauer eingehalten werden muß, die in der Darstellung der Fig. 10 ebenfalls angegeben ist. Beim Verlassen des Einzugsbereichs durch die Fahrkurve bei B oder nach jeweils einer zeitlich vorgebbaren Mittelungsdauer wird dann der gemittelte Regelfaktor RF nach der weiter vorn soeben schon angegebenen Formel in den Faktor F eingerechnet.
  • Durch die angegebene Einschwingverzögerung und die minimale Mittelungsdauer wird zwischen stationären und dynamischen Betriebspunkten unterschieden; es ist weiter vorn schon erwähnt worden, daß die Anpassung nur im stationären Bereich sinnvoll ist, wobei diese zusätzlich bei Warmlauf, Nachstart, Schubabschneiden und bei Beschleunigungsanreicherung unterbunden wird; Aufgaben, die ebenfalls durch den Bereichserkennungsblock 37 der Fig. 3 wahrgenommen werden können, unter verständlicher Würdigung der Maßgabe, daß entsprechende Funktions- und Wirkungsabläufe auch teilweise oder ganz, beispielsweise in Form von Programmen, durch entsprechend geeignete Rechnersysteme, Mikrocomputer o. dgl. durchgeführt und insoweit realisert werden können.
  • Durch die Anordnung eines Faktorkennfelds 21 können unter Zugrundelegung entsprechend geeigneter Regelverfahren alle Fehlanpassungen des Grundkennfeldes 20 korrigiert werden, wobei alle diese Korrekturen nur in solchen Teilbereichen wirksam werden, die nicht zu selten im stationären Betrieb angefahren werden; es stellt daher eine vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfindung vor, additiv und/oder multiplikativ wirkende Störeinflüsse noch dadurch optimal und in Ergänzung zu der Anordnung eines Faktorkennfeldes zu berücksichtigen, daß insbesondere bei Einwirken gleichförmiger Störeinfluß-Anteile diese durch das Prinzip der globalen Faktorbildung noch berücksichtigt und korrigiert werden.
  • Dabei zeigt die nachfolgend in Form einer Tabelle angegebene Aufteilung, welche Störgrößen im wesentlichen multiplikativ und welche additiv einwirken, sowie deren Charakter bei Verwendung in Verbindung mit einem Alpha-N-System (Drosselklappenstellung und Drehzahl als Haupteingangsgrößen für die Berechnung der Einspritzzeit). Dabei sind die Zeiten, in denen sich diese Störgrößen ändern können, unterschiedlich.
    Figure imgb0022
  • Die Darstellung der Fig. 11 zeigt in größerem Detail die eingangs schon angesprochene Ermittlung des globalen Faktorwerts, wobei dieses erste Ermittlungsverfahren darin besteht, den einer Mittelung beim Block 28' unterworfenen Regelfaktor über einen Doppelschalter S4 auf zwei parallele Abschwächerblöcke 41, 42 zu schalten, zur separaten Beaufschlagung des aus der Darstellung der Fig. 8 schon bekannten Faktorkennfelds 21 sowie des Blocks 24' für den globalen Faktor, der, ebenso wie das Faktorkennfeld als Schreiblesespeicher (RAM) ausgebildet sein kann. Die Mittelung des Regelfaktors RF erfolgt, solange die Betriebspunkte in einem jeweils vorgegebenen Einzugsbereich des Grundkennfeldes 20 liegen. In vorgegebenen Zeitabschnitten oder dann, wenn dieser Einzugsbereich verlassen wird, erfolgt eine Anpassung des entsprechenden Faktors F, wie erläutert, wobei der globale Faktor GF nur bei Wechsel des Einzugsbereichs jeweils geändert wird. Entsprechend den im folgenden angegebenen Formeln verläuft die Anpassung für den jeweils neuen Faktor F des Faktorkennfeldes und den jeweils neuen globalen Faktor, wobei also immer ein Teil der mittleren Regelabweichung in den zugehörigen Faktor und eine weiterer Teil in den globalen Faktor eingearbeitet wird.
    Figure imgb0023
    Figure imgb0024
    Figure imgb0025
  • Der Ablauf dieses Lernverfahrens zur Ermittlung des globalen Faktors entsprechend Fig. 11 ist in Form eines Flußdiagramms auf Seite 37 angegeben, wobei dieses Verfahren als Verfahren I bezeichnet ist, während ein weiteres Verfahren zur Ermittlung des globalen Faktors als Verfahren 11 mit zwei Untervarianten im folgenden anhand der Darstellung der Fig. 12 zunächst mittels eines Blockschaltbilds und nachfolgend ebenfalls als Flußdiagramm auf den Seiten 38 und 39 als Zusatz zum Flußdiagramm auf Seite 37 angegeben ist.
  • Bei dem Blockschaltbild der Fig. 12 ist bemerkenswert, daß ein zusätzliches, also zweites Faktorkennfeld II vorgesehen und mit dem Bezugszeichen 21* bezeichnet ist, welches ebenfalls parallel zum Grundkennfeld 20 und erstem Faktorkennfeld I (Bezugszeichen 21') von den gleichen Eingangsdaten (hier Drehzahl und Last) als Adressen angesteuert ist und ebenfalls multiplikativ auf das Grundkennfeld wirkt, mit einer ersten Multiplikationsstelle bei 43 und einer zweiten Multiplikationsstelle bei 44, an welcher ein Gesamtkorrekturfaktor dann auf den vom Grundkennfeld 20 ausgegebenen jeweiligen te-Wert einwirkt. Das Faktorkennfeld II wird beim Start der Brennkraftmaschine jeweils auf "1.0" gesetzt und dann laufend angepaßt. Das Faktorkennfeld I und der globale Faktor ändern sich zunächst nicht. Zusätzlich wird in einem Merkerkennfeld festgehalten, welche Faktoren angesteuert werden.
  • In vorgegebenen größeren Zeitabschnitten wird das Faktorkennfeld II dann ausgewertet, wobei die Abweichung des Mittelwerts aller Faktoren vom Anfangswert "1.0" in den globalen Faktor eingearbeitet wird (Verbindungsleitung 45 über einen Schalter 46), während die restliche "strukturelle" Abweichung von "1.0" in das Faktorkennfeld I eingearbeitet wird, wobei nur die angesteuerten Faktoren berücksichtigt werden. Danach wird das Faktorkennfeld II wieder auf "1.0" gesetzt, und es beginnt ein neuer Anpassungsvorgang in der gleichen Weise. Die Formeln, die bei dieser nach dem Verfahren II sich ergebenden Ermittlung des globalen Faktors gültig sind, sind im folgenden angegeben:
    Figure imgb0026
    Aus den veränderten Stützstellen F" wird:
    Figure imgb0027
  • Ein entsprechendes Programm für dieses Ermittlungsverfahren II besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil entspricht dem auf Seite 37 angegebenen Verfahren I mit der dort dargestellten Alternative, wobei der globale Faktor dort nicht eingerechnet wird (b = 0). Der zweite Teil ist ein zusätzliches Unterprogramm des Verfahrens I und ist als Flußdiagramm auf Seite 38 dargestellt mit entsprechenden Angaben in Kreisen, wo die Einfügung vorgenommen werden soll.
  • Schließlich ist es möglich, daß Ermittlungsverfahren II für den globalen Faktor im Bereich der Software so darzustellen, daß auf den Schreiblesespeicher (RAM) für das Faktorkennfeld II verzichtet werden kann und alle Rechenschritte nur mit dem Faktorkennfeld durchgeführt werden; ein entsprechendes Teilflußdiagramm für dieses Verfahren ist auf Seite 39 dargestellt.
    Figure imgb0028
    Figure imgb0029
    Figure imgb0030

Claims (20)

1. Verfahren zur Steuerung/Regelung von Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine, mit einem von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine aufgespannten Kennfeld zur Vorsteuerung von die Betriebskenngrößen beeinflussenden Maschinenvariablen, wobei eine auf mindestens eine Maschinenvariable als Istwert empfindliche Regeleinrichtung die jeweils ausgegebenen Kennfeldwerte korrigierend beeinflußt und wobei ferner die im Kennfeld gespeicherten und in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine angewählten Werte über die Regeleinrichtung zur Korrektur der Kennfeldwerte geändert werden, dadurch gekennzeichnet, daß unter Zugrundelegung und Auswertung der Änderung der Kennfeldwerte ein vorgegebener Anteil dieser Änderung als zusätzlicher globaler Faktor (GF) übernommen und jeder aus dem Kennfeld gewonnene Steuerwert multiplikativ und/oder additiv durch den globalen Faktor (GF) beeinflußt wird.
2. Verfahren zur Steuerung/Regelung von Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine, mit einem von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine aufgespannten Kennfeld zur Vorsteuerung von die Betriebskenngrößen beeinflussenden Maschinenvariablen, wobei eine auf mindestens eine Maschinenvariable als Istwert empfindliche Regeleinrichtung die jeweils ausgegebenen Kennfeldwerte korrigierend beeinflußt und wobei ferner die im Kennfeld gespeicherten und in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine angewählten Werte über die Regeleinrichtung zur Korrektur der Kennfeldwerte geändert werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgegebener Anteil des gemittelten Wertes (RF) des von der Regeleinrichtung in mindestens einem mehrere Kennfeldwerte umfassenden Teilbereich des Kennfeldes herausgegebenen Regelfaktors (RF) zur Bildung eines zusätzlichen globalen Faktors (GF) benutzt und jeder aus dem Kennfeld, auch durch Interpolation, gewonnene Steuerwert, in dem Bereich in dem der gemittelte Wert ermittelt wurde, multiplikativ und/oder additiv durch den globalen Faktor (GF) beeinflußt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Selbstanpassung der Kennfeldwerte diese in ein von einem Festwertspeicher (ROM) gebildetes Grundkennfeld und in ein jeweils Korrekturen zugängliches Faktor-Kennfeld unterteilt werden, wobei bestimmte Bereiche des Grundkennfeldes durch jeweils einen aus dem Faktorkennfeld abgeleiteten spezifischen Faktor (F) multiplikativ und/oder additiv beeinflußt werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Grundkennfeld jeweils herausgegebene, durch Adressierung durch vorgegebene Betriebskenngrößen, wie Drehzahl, Last, Luftmenge, Drosselklappenstellung, angewählte Steuerwert sowohl durch multiplikative und/oder additive Beeinflussung durch den globalen Faktor (GF) als auch durch multiplikative und/oder additive Beeinflussung des jeweils ebenfalls in Abhängigkeit zu den als Adressen ausgewählten Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine angewählten Faktorwerts (F) des zusätzlichen Faktorkennfelds korrigiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Mittelung des Regelfaktors unter Zugrundelegung eines vorgegebenen Einflußfaktors (a) ermittelte globale Faktor für die multiplikative und/oder additive Gesamtverschiebung der Kennfeldwerte und der aktuelle Regelfaktor (RF) multiplikativ und/oder additiv zu einem Gesamtkorrekturfaktor zusammengefaßt den jeweils vom Grundkennfeld herausgegebenen Steuerwert (te) multiplikativ und/oder additiv beeinflussen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung als Istwert der Maschinenvariablen die Abgaszusammensetzung, wie beispielsweise der Sauerstoffgehalt des Abgases, die Laufruhe der Brennkraftmaschine, die Drehzahl der Brennkraftmaschine und dergleichen auswertet und mit dem gebildeten Regelfaktor (RF) zur aktuellen Regelung den von der Vorsteuerung herausgegebenen Steuerwert und über den gemittelten Regelfaktor parallel die Selbstanpassung der Vorsteuerung beeinflußt.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß überwiegend multiplikativ wirkende Störgrößen, wie Lufttemperatur, Luftdruck, Kraftstoffdruck, Kraftstoffqualität, von dem das gesamte Grundkennfeld multiplikativ beeinflussenden globalen Faktor (GF) und überwiegend additiv einwirkende Störgrößen, wie Ventilabfall und Anzugszeiten, Potentiometerjustage, Klappenverschluß, Tankentlüftung, durch einzelne Faktoren des dem jeweiligen Grundkennfeld zugeordneten Faktorkennfelds berücksichtigt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittelung der einzelnen Faktoren (GF und F) aus dem gemittelten Regelfaktor (RF) die Mittelung des Regelfaktors solange durchgeführt wird, wie die jeweils von der Brennkraftmaschine angefahrene Betriebspunkte in einem jeweils vorgegebenen Einzugsbereich des Grundkennfelds liegen, und daß die Faktoren (GF und F) jeweils beim Wechsel des Einzugsbereichs durch Einarbeitung eines vorgegebenen Anteils des gemittelten Regelfaktors geändert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Teil vom gemittelten Regelfaktor (RF) in den globalen Faktor und ein Teil in den Faktor des Faktorkennfeldes eingearbeitet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung des jeweiligen Faktors (F) des zusätzlichen Faktorkennfelds durch Zuführung des gemittelten Regelabweichungsfaktors (RF) und gleichzeitig durch Definition eines vorgegebenen Einzugsbereichs innerhalb des Grundkennfelds für diesen Faktor bewirkt wird, wobei dem zusätzlichen Faktorkennfeld als Adressen parallel die auch dem Grundkennfeld zur Ausgbe der Vorsteuergröße zugeführten Betriebskenngrößen zugeführt werden, wobei die Anpassung entweder in vorgegebenen Zeitabschnitten oder dann erfolgt, wenn der jeweils definierte Einzugsbereich im Grundkennfeld verlassen wird, und wobei jeweils ein vorgegebener Anteil der mittleren Regelabweichung in den zugehörigen Faktor (F) des zusätzlichen Faktorkennfelds eingearbeitet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundkennfeld (20) von einem Lesespeicher und das zusätzliche Faktorkennfeld von einem Schreiblesespeicher gebildet sind.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Eintreten der Fahrtkurve in einen vorgegebenen Einzugsbereich der Regelfaktor zunächst nach einer vorgegebenen Einschwingverzögerung gemittelt und anschließend eine vorgegebene minimale Mittelungsdauer eingehalten und nachfolgend entweder beim Verlassen des Einzugsbereichs oder nach einer bestimmten Mittelungsdauer der gemittelte Regelfaktor in den für diesen Einzugsbereich jeweils zuständigen Faktor (F) des zusätzlichen Faktorkennfelds addiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der nachfolgenden Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Faktorkennfeld 11 definiert wird zur multiplikativen Einwirkung auf das Grundkennfeld, wobei dieses zweite Faktorkennfeld 11 beim Start auf einen vorgegebenen Anfangswert gesetzt und laufend angepaßt wird bei zunächst unveränderter Beibehaltung der Werte im ersten zusätzlichen Faktorkennfeld I und des globalen Faktors und daß in vorgegebenen, bevorzugt größeren Zeitabschnitten das zusätzliche zweite Faktorkennfeld 11 ausgewertet, die Abweichung des Mittelwerts sämtlicher Faktoren vom Anfangswet in die Bildung des globalen Faktorwerts eingearbeitet und die restliche strukturelle Abweichung, d. h. die, die nicht in die Bildung des globalen Faktors eingearbeitet wird, vom Anfangswert in das erste Faktorkennfeld I eingearbeitet wird, wobei lediglich die angesteuerten Faktoren berücksichtigt werden, woraufhin das zusätzliche zweite Faktorkennfeld 11 wieder auf den vorgegebenen Anfangswert gesetzt und ein neuer Anpassungsvorgang eingeleitet wird.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch die Verwendung bei Verbrennungsmotoren beliebiger Art, insbesondere selbstzündenden oder fremdgezündeten Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffzumessung oder mit intermittierender oder kontinuierlicher Einspritzung ferner Wankelmotor, Stirlingmotor, Gasturbine und dgl.
15. Verfahren nach einem oder mehreren oder Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Verwendung in mindestens einem der Systeme für die Kraftstoffluftgemischzumessung, die Zündzeitpunktregelung, Ladedruckregelung, Abgasrückführrate, Leerlaufregelung u. dgl.
16. Einrichtung zur Steuerung/Regelung von Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit Mitteln die
Betriebsgrößen erfassen und ein entsprechendes Ausgangssignal abgeben,
ein aus vorgegebenen Betriebsgrößen und zu ermittelnden Steuerwerten für Betriebskenngrößen gegebenes Kennfeld (12, 21, 21', 21*) abspeichern,
ein Regelsignal (RF) aufgrund mindestens einer Betriebsgröße abgeben, das die vom Kennfeld ausgegebenen Steuerwerte korrigiert, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die unter Zugrundelegung und Auswertung der Änderung der Kennfeldwerte eine vorgegebenen Anteil dieser Änderung als zusätzlichen gelobalen Faktor (GF) übernehmen und jeden aus dem Kennfeld gewonnenen Steuerwert multiplikativ und/oder additiv durch den globalen Faktor (GF) beeinflussen, oder daßmittel vorgesehen sind, die einen vorgegebenen Anteil des gemittelten Wertes (RF) des von der Regeleinrichtung in mindestens einem mehrere Kennfeldwerte umfassenden Teilbereich des Kennfeldes herausgegeben Regelfaktors (RF) zur Bildung eines zusätzlichen globalen Faktors (GF) benutzen und jeden aus dem Kennfeld, auch durch Interpolation, gewonnene Steuerwert, in dem Bereich in dem der gemittelte Wert ermittelt wurde, multiplikativ und/oder additiv durch den globalen Faktor (GF) beeinflussen.
17. Einrichtung zur Steuerung/Regelung von Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 16 zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 mit Mitteln die
Betriebsgrößen erfassen und ein entsprechendes Ausgangssignal abgeben,
ein aus vorgegebenen Betriebsgrößen und zu ermittelnden Steuerwerten für Betriebskenngrößen gegebenes Kennfeld (12, 21, 21', 21*) abspeichern,
ein Regelsignal (RF) aufgrund mindestens einer Betriebsgröße abgeben, das die vom Kennfeld ausgegebenen Steuerwerte korrigiert, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die
Mittelwerte (RF) des Reglersignals (RF) bilden,
aufgrund von (RF) einen globalen Faktor (GF) bestimmen,
die aus dem Kennfeld ausgegebenen Steuerwerte additiv und/oder multiplikativ mit dem globalen Faktor (GF) korrigieren.
18. Einrichtung zur Steuerung/Regelung von Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die Speichermittel für das Kennfeld aus einem Lesespeicher für das unveränderbare Grundkennfeld und einem Schreiblesespeicher für das mindestens in seinen Einzelwerten durch den gemittelten Regelfaktor (RF) beeinflußbare Faktorkennfeld bestehen,
sowohl der Lesespeicher als auch der Schreiblesespeicher von den gleichen Betriebskenngrößen adressierbar ist,
Mittel vorgesehen sind, die die durch das Grundkennfeld ausgegebenen Steuerwerte (tk) additiv und/oder multiplikative mit dem durch das Faktorkennfeld ausgegebenen Wert (F) korrigieren.
19. Einrichtung zur Steuerung/Regelung von Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüch 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die
den globalen Faktor (GF) und den jeweiligen aus dem Faktorkennfeld stammenden Faktor (F) für einen vorgegebenen Einzugsbereich zusammenfassen,
diese zusammengefaßten Faktoren (GF, F) gemeinsam multiplizieren (Multiplizierstelle 44), um so eine Gesamtkorrektur des vom Kennfeld jeweils herausgegebenen Steuerwertes im Sinne einer selbst anpassenden Vorsteuerung zu bewirken,
die zusammengefaßten Faktoren (GF, F) der Multiplizierstelle (44) zuführen.
20. Einrichtung zur Steuerung/Regelung von Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die
neben dem ersten zusätzlichen Faktorkennfeld I (21 ein weiteres Faktorkennfeld 11 (21*) aufnehmen, welches unmittelbar vom gemittelten Regelfaktor (RF) beaufschlagt ist, wobei die Abweichung des Mittelwertes aller Faktoren des zusätzlichen Faktorkennfelds 11 in vorgegebenen Zeitabschnitten zur Bildung des globalen Faktors ausgewertet und die restliche strukturelle Aweichung, d.h. die die nicht in die Bildung des globalen Faktors eingearbeitet wird, vom Anfangswert in die Werte des ersten zusätzlichen Faktorkennfelds t (21, 2T) eingearbeitet werden.
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