EP0445339A1 - Engine idling control system - Google Patents
Engine idling control system Download PDFInfo
- Publication number
- EP0445339A1 EP0445339A1 EP90104535A EP90104535A EP0445339A1 EP 0445339 A1 EP0445339 A1 EP 0445339A1 EP 90104535 A EP90104535 A EP 90104535A EP 90104535 A EP90104535 A EP 90104535A EP 0445339 A1 EP0445339 A1 EP 0445339A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- observer unit
- control system
- reconstructed
- variable
- idle control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
-
- 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
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
- F02D41/08—Introducing corrections for particular operating conditions for idling
- F02D41/083—Introducing corrections for particular operating conditions for idling taking into account engine load variation, e.g. air-conditionning
-
- 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
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1409—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using at least a proportional, integral or derivative controller
-
- 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
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1413—Controller structures or design
- F02D2041/1415—Controller structures or design using a state feedback or a state space representation
-
- 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
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1413—Controller structures or design
- F02D2041/1415—Controller structures or design using a state feedback or a state space representation
- F02D2041/1416—Observer
-
- 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
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1433—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
Definitions
- the present invention relates to an idle control system for an internal combustion engine, with a loss and disturbance variable feedback from an observer unit.
- Kiencke U., VDI-Ber. 612 (1986) Design of a state controller for idle control of a gasoline engine "is a state control loop with feedback of the intake manifold pressure.
- This known state control loop is robust against leaps in command variables (accelerator pedal), but can only change changes in loss and disturbance variables (mechanical losses during warm-up, auxiliary drives to be switched on) to a limited extent, namely via the conventional speed Setpoint / actual value comparison and compensate by additional heuristic interventions.
- the present invention has for its object to provide an idle control system of the type mentioned, which is capable of the idle speed with a state controller that detects both the operating point-dependent mechanical losses and the mechanical system engine disturbing elements with an observer unit and compensating the mixture feed switches to regulate.
- an idle control system in which the total mechanical losses of the internal combustion engine, including the energy requirements of all auxiliary units currently switched on, are reconstructed in the observer unit with a predetermined time constant, for which purpose the observer unit uses the angular velocity of the internal combustion engine and the gas work released in its combustion chamber as input variables are supplied and the idle torque reconstructed by the observer unit of the quantity corresponding to the mixture supplied is added to compensate as a reference variable component in order to achieve an ideal disturbance variable behavior.
- the invention offers the advantage that the running limit (this is the minimum speed from which "stalling” can no longer occur when idling) can be further reduced and the smoothness can be improved. Since consumption and emissions decrease approximately proportionally with the speed, this can be used especially in city traffic, see e.g. Bosch technical briefing "Motronic" Sept. 1985, p. 26, and in the warm-up phase, improvements can be achieved.
- the required amount of mixture can be determined well in advance, and the operation of the control loop is no longer initiated solely by the speed setpoint / actual value comparison alone.
- control adapts e.g. the engine friction falling during warm-up or the varying energy requirements of the auxiliary drives.
- the feedback of the state from the "loss observer", namely the observer unit, can also compensate for arbitrary disturbance variable feeds (such as switching on the air conditioning system, servomotors and the like) without overwhelming the speed controller, taking into account a settling time of the observer unit.
- the invention eliminates all the disadvantages associated with a (previously explained) "pilot control of the required idling torque" by the observer reconstructing this quantity from the comparison of the gas work (M I ) released in the combustion chamber with the dynamics of the engine speed (dn / dt) and the introduction of the mixture pretends as a command component.
- the dynamic behavior of the overall system can be predetermined by appropriately acting on the control variable “mixture introduction” with feedbacks formed from the state variables “intake manifold pressure” and “idling torque”.
- FIG. 2 shows, as previously indicated, the functional diagram of a so-called observer model for the reconstruction of the "mechanical losses in idle mode" according to the prior art, to which an observer unit B according to the invention is fed.
- the inertial mass J is adapted by means of switch messages or from the control signals of the connected auxiliary units and in the analog circuit (FIG. 3) switches corresponding capacitors to C in parallel.
- the input variables and the variable corresponding to the internal signal variable v are sampled with a switch S1 and buffered.
- a hold and delay element (z -1 ) carries out the processing of the observer-internal signal quantity v by delaying it by a sampling interval T.
- the digital observer unit B stores as many sampling times (n) T, (n + 1) T, ... as it is System order of the observer unit B corresponds.
- the engine model (1t. Fig. 1) may be extended by this "energy sink".
- the result is an idle control, which is not only robust against gas shocks by the driver, but also - adaptable to the warm-up behavior, to mechanical changes due to aging, to specimen scatter and - robust to disturbing torques, introduced by switching auxiliary drives.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leerlaufregelsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einer Verlust- und Störgrößenrückführung aus einer Beobachtereinheit.The present invention relates to an idle control system for an internal combustion engine, with a loss and disturbance variable feedback from an observer unit.
Herkömmliche Leerlaufdrehzahlregler gewinnen den der Brennkraftmaschinen-Vorsteuerung überlagerten Regeleingriff für den Leerlauf ausschließlich aus einem Sollwert-Istwert-Vergleich der Motordrehzahl, vergl. Fig. 1. Um Überschwinger und/oder Einbrüche der Leerlaufdrehzahl möglichst klein zu halten, wird dazu üblicherweise ein PID-(Proportional-Integral-Differential-)Regler, vergl. z.B. Leonhard "Einführung in die Regelungstechnik", Vieweg, eingesetzt, der bereits auf den Gradienten eines "drohenden" Drehzahleinbruchs reagieren kann.Conventional idle speed controllers obtain the control intervention for idling superimposed on the internal combustion engine precontrol exclusively from a setpoint / actual value comparison of the engine speed, see FIG. 1. In order to keep overshoots and / or drops in the idle speed as small as possible, a PID ( P roportional- I ntegral- ifferential- D) controller, comp. example Leonhard "introduction to control Engineering", Vieweg, used, which can react already on the gradient of an "imminent" speed burglary.
Wegen
- a) der großen Tot- und Verzögerungszeiten zwischen der Stellgröße "Gemischeinbringung" und der im Brennraum freigesetzten Gasarbeit (MI), sowie
- b) der zu beschleunigenden Trägheitsmassen (J) von Motor und Hilfsantrieben
müssen hochverstärkende DT₁-Regelparameter angesetzt werden. Hohe D-Anteile begünstigen jedoch bekannterweise ein instabiles Regelverhalten (aufschwingende Eigenbewegung), was zu einer drastisch erhöhten Emission, einem erhöhtem Verbrauch und im Extremfall zum "Abwürgen" des Motors führen kann. Um bei ungenügend beherrschbaren Oszillationen ein "Abwürgen" des Motors zu verhindern, wird die Leerlaufdrehzahl üblicherweise um einen Sicherheitsreserve-Betrag höher eingestellt.Because of
- a) the large dead and delay times between the manipulated variable "mixture introduction" and the gas work released in the combustion chamber (M I ), and
- b) the inertial masses (J) to be accelerated of the engine and auxiliary drives
high-
Zur Verbesserung des Führungsgrößen-Verhaltens bezüglich a) wurde bereits in der Druckschrift Kiencke U., VDI-Ber. 612 (1986) "Entwurf eines Zustandsreglers für die Leerlaufregelung eines Ottomotors" ein Zustandsregelkreis mit Rückführung des Saugrohrdrucks angegeben. Dieser bekannte Zustandsregelkreis ist robust gegenüber Führungsgrößensprüngen (Gaspedal), kann jedoch Änderungen von Verlust- und Störgrößen (mech. Verluste während des Warmlaufs, zuschaltende Hilfsantriebe) nur begrenzt, nämlich über den herkömmlichen Drehzahl-Sollwert-Istwert-Vergleich und durch heuristische Zusatzeingriffe kompensieren.In order to improve the behavior of reference variables with regard to a), Kiencke U., VDI-Ber. 612 (1986) "Design of a state controller for idle control of a gasoline engine "is a state control loop with feedback of the intake manifold pressure. This known state control loop is robust against leaps in command variables (accelerator pedal), but can only change changes in loss and disturbance variables (mechanical losses during warm-up, auxiliary drives to be switched on) to a limited extent, namely via the conventional speed Setpoint / actual value comparison and compensate by additional heuristic interventions.
Zur Verbesserung des Störgrößen-Verhaltens bezüglich b) wurden bisher nur Vorsteuerungen über Erfahrungsmodelle realisiert, in die Zustandsparameter, wie z.B. Motortemperatur, Luftmasse, Mischungsverhältnis und Drehzahl sowie Schaltersignale von Hilfsantrieben, eingehen.To improve the behavior of disturbance variables with regard to b), only precontrols have been implemented using experience models, in which state parameters, such as Engine temperature, air mass, mixing ratio and speed as well as switch signals from auxiliary drives.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leerlaufregelsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das in der Lage ist, die Leerlaufdrehzahl mit einem Zustandsregler, der sowohl die betriebspunktabhängigen mechanischen Verluste als auch auf das mechanische System Motor einwirkende Störelemente mit einer Beobachtereinheit erfaßt und kompensierend der Gemisch-Zuführung aufschaltet, zu regeln.The present invention has for its object to provide an idle control system of the type mentioned, which is capable of the idle speed with a state controller that detects both the operating point-dependent mechanical losses and the mechanical system engine disturbing elements with an observer unit and compensating the mixture feed switches to regulate.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Leerlaufregelsystem vorgeschlagen, bei dem die gesamten mechanischen Verluste der Brennkraftmaschine einschließlich des Energiebedarfs aller momentan zugeschaltenen Hilfsaggregate in der Beobachtereinheit mit einer vorgegebenen Zeitkonstante rekonstruiert werden, wozu der Beobachtereinheit als Eingangsgrößen die Winkelgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine und die in deren Brennraum freigesetzte Gasarbeit zugeführt werden und das von der Beobachtereinheit rekonstruierte Leerlaufdrehmoment der dem zugeführten Gemisch entsprechenden Größe als Führungsgrößenkomponente kompensierend aufaddiert wird, um ein möglichst ideales Störgrößenverhalten zu erzielen.To solve the problem, an idle control system is proposed in which the total mechanical losses of the internal combustion engine, including the energy requirements of all auxiliary units currently switched on, are reconstructed in the observer unit with a predetermined time constant, for which purpose the observer unit uses the angular velocity of the internal combustion engine and the gas work released in its combustion chamber as input variables are supplied and the idle torque reconstructed by the observer unit of the quantity corresponding to the mixture supplied is added to compensate as a reference variable component in order to achieve an ideal disturbance variable behavior.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are characterized by the features specified in the subclaims.
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die Laufgrenze (dies ist die Mindestdrehzahl, von der ab ein "Abwürgen" im Leerlauf nicht mehr auftreten kann) weiter abgesenkt und die Laufruhe verbessert werden kann. Da Verbrauch und Emission etwa proportional mit der Drehzahl sinken, können hiermit vor allem im Stadtverkehr, vergl. z.B. Bosch Techn. Unterrichtung "Motronic" Sept. 1985, S. 26, und in der Warmlaufphase, Verbesserungen erreicht werden.The invention offers the advantage that the running limit (this is the minimum speed from which "stalling" can no longer occur when idling) can be further reduced and the smoothness can be improved. Since consumption and emissions decrease approximately proportionally with the speed, this can be used especially in city traffic, see e.g. Bosch technical briefing "Motronic" Sept. 1985, p. 26, and in the warm-up phase, improvements can be achieved.
Mit Hilfe des somit von der Beobachtereinheit in Echtzeit ermittelten für Leerlaufbetrieb erforderlichen Drehmoments kann die benötigte Gemischmenge gut vorausbestimmt werden, und das Agieren des Regelkreises wird nicht mehr nur vom Drehzahl-Sollwert-Istwert-Vergleich allein eingeleitet.With the help of the torque required by the observer unit in real time for idle operation, the required amount of mixture can be determined well in advance, and the operation of the control loop is no longer initiated solely by the speed setpoint / actual value comparison alone.
Damit adaptiert sich die Regelung z.B. an die während des Warmlaufs sinkende Motorreibung oder an den variierenden Energiebedarf der Hilfsantriebe. Die Zustandsrückführung aus dem "Verlustbeobachter", nämlich der Beobachtereinheit, kann - bei Berücksichtigung einer Einschwingzeit der Beobachtereinheit - auch willkürliche Störgrößenaufschaltungen (wie Einschalten der Klimaanlage, von Servomotoren und dgl.) kompensieren, ohne den Drehzahlregler zu überfordern.With this, the control adapts e.g. the engine friction falling during warm-up or the varying energy requirements of the auxiliary drives. The feedback of the state from the "loss observer", namely the observer unit, can also compensate for arbitrary disturbance variable feeds (such as switching on the air conditioning system, servomotors and the like) without overwhelming the speed controller, taking into account a settling time of the observer unit.
Die Erfindung eliminiert alle mit einer (zuvor erläuterten) "Vorsteuerung des erforderlichen Leerlaufdrehmoments" verbundenen Nachteile, indem die Beobachtereinheit diese Größe aus dem Vergleich der im Brennraum freigesetzten Gasarbeit (MI) mit der Dynamik der Motordrehzahl (dn/dt) rekonstruiert und der Gemischeinbringung als eine Führungsgrößenkomponente vorgibt.The invention eliminates all the disadvantages associated with a (previously explained) "pilot control of the required idling torque" by the observer reconstructing this quantity from the comparison of the gas work (M I ) released in the combustion chamber with the dynamics of the engine speed (dn / dt) and the introduction of the mixture pretends as a command component.
Bei Anwendung der bekannten Methode der Polvorgabe läßt sich durch entsprechende Beaufschlagung der Steuergröße "Gemischeinbringung" mit aus den Zustandsgrößen "Saugrohrdruck" und "Leerlaufdrehmoment" gebildeten Rückführungen das dynamische Verhalten des Gesamtsystems vorbestimmen.When using the known method of pole specification, the dynamic behavior of the overall system can be predetermined by appropriately acting on the control variable “mixture introduction” with feedbacks formed from the state variables “intake manifold pressure” and “idling torque”.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Figuren im einzelnen beschrieben.The invention is described in detail below with reference to several figures.
Es zeigt:
- Fig. 1
- den Funktionsplan eines Zustandsregelkreises für ein gutes Führungsverhalten nach dem Stand der Technik gemäß Kiencke U., VDI-Ber. 612(1986) ("Entwurf eines Zustandsreglers für die Leerlaufregelung eines Ottomotors");
- Fig. 2
- den Funktionsplan eines sog. Beobachtermodells zur Rekonstruktion der "mechanischen Verluste im Leerlaufbetrieb" nach dem Stand der Technik, dem eine Beobachtereinheit B gemäß der Erfindung zugefügt ist;
- Fig. 3
- das Prinzipschaltbild der Beobachtereinheit B in einer Analogschaltungsanordnung;
- Fig. 4
- den Funktionsplan einer Beobachtereinheit B gemäß der Erfindung für die "Beobachtung der mechanischen Verluste" in einer Digitalschaltungsanordnung;
- Fig. 5
- den Funktionsplan einer Verlust- und Störgrößenrückführung in einem Leerlaufregelsystem gemäß der Erfindung.
- Fig. 1
- the functional diagram of a state control loop for good leadership behavior according to the state of the art according to Kiencke U., VDI-Ber. 612 (1986) ("Design of a State Controller for the Idle Control of a Gasoline Engine");
- Fig. 2
- the functional diagram of a so-called observer model for the reconstruction of the "mechanical losses in idle mode" according to the prior art, to which an observer unit B according to the invention has been added;
- Fig. 3
- the basic circuit diagram of the observer unit B in an analog circuit arrangement;
- Fig. 4
- the functional diagram of an observer unit B according to the invention for the "observation of mechanical losses" in a digital circuit arrangement;
- Fig. 5
- the functional diagram of a loss and disturbance variable feedback in an idle control system according to the invention.
Die Differentialgleichung des bisher bekannten (Kiencke, U.) Leerlauf-Zustandsregelkreises lautet:
mit
- ṁG,zu
- : dem Einlaßtrakt zugeführte Gemischmasse [kg/s]
- ṁG,ab
- : vom Einlaßtrakt abgesaugte Gemischmasse [kg/s]
- KIS
- : Saugrohr-Integrationskonstante [N/m²s]
- R
- : spezielle Gaskonstante
- K
- : Adiabatenexponant [ca. 1,40]
- TS
- : Temperatur im Ansaugrohr
- VS
- : Volumen des Ansaugrohrs
- Indizes" ̇"
- : Ableitung nach der Zeit
- Me *
- : in einem Kennfeld abgelegtes effektives Motormoment (aus stationären Prüfstandsversuchen) [Nm]
- MI
- : alternativ zu Me * . (1-e-t/ts) e-t/tt . 2π [Nm] falls Brennraumdruck-Messung vorhanden [Nm]
- J
- : Trägheitsmoment des Motors inklusive aller im Leerlauf aktivierten Aggregate [kgm²]
- n
- : Motordrehzahl [S-1]
weitere Nomenklatur siehe Fig. 1.
- Mvn
- = permanente mechan. Verluste im Leerlauf
- Mvz
- = zuschaltbare mechan. Verluste im Leerlauf
- fM
- = vereinfachte math. Funktion für Zeitverhalten der thermodyn. Energieumsetzung im Motor.
With
- ṁ G, too
- : mixture mass fed to the inlet tract [kg / s]
- ṁ G, from
- : mixture mass extracted from the inlet tract [kg / s]
- K IS
- : Intake pipe integration constant [N / m²s]
- R
- : special gas constant
- K
- : Adiabatic exposure [approx. 1.40]
- T S
- : Temperature in the intake pipe
- V p
- : Volume of the intake pipe
- Indices "̇"
- : Derivation by time
- M e *
- : Effective engine torque stored in a map (from stationary test bench tests) [Nm]
- M I
- : alternative to M e * . (1-e -t / ts ) e -t / tt. 2π [Nm] if combustion chamber pressure measurement is available [Nm]
- J
- : Moment of inertia of the motor including all aggregates activated when idling [kgm²]
- n
- : Engine speed [S -1 ]
for further nomenclature see FIG. 1.
- M vn
- = permanent mechan. Idle losses
- M vz
- = switchable mechan. Idle losses
- f M
- = simplified math. Function for time behavior of the thermodyne. Energy conversion in the engine.
Um nun den Leerlaufregler gemäß Fig. 1 auch adaptiv auf die betriebspunktabhängigen mechanischen Verluste (insbesondere Warmlaufverhalten) sowie robust gegenüber Störmomenten durch zuschaltende Hilfsantriebe zu machen, wird ein Beobachtermodell zur Rekonstruktion dieser Verlust- und Störgrößen eingeführt.In order to make the idle controller according to FIG. 1 also adaptive to the operating point-dependent mechanical losses (in particular warm-up behavior) and robust to interference torques by auxiliary drives to be switched on, an observer model is introduced for the reconstruction of these loss and interference variables.
mit
- v
- : beobachterinterne Signalgröße
- v
- : deren Zeitableitung
- h₁
- : die entsprechend der gewünschten Güteklasse festgelegte Zeitkonstante für das Abklingen des dynamischen Rekonstruktionsfehlers, [S⁻¹]
- dφ/dt
- : motordrehzahlabh. Impulsfrequenz von einer Kurbelwellenindizierung in s-1 als Winkelgeschwindigkeit
- MI
- : alternativ zu Me *, falls Brennraumdruck-Messung vorhanden
- J
- : Trägheitsmoment des Motors inklusive aller im Leerlauf aktivierten Aggregate
- Mv
- : die "vom Beobachter rekonstruierten" mechanischen Verluste (inkl. Hilfsantriebe)
- Indizes" ̂"
- : für über Beobachterschaltung rekonstruierte Abbilder einer physikalischen Größe .
With
- v
- : internal signal size
- v
- : their time derivative
- h₁
- : the time constant for the decay of the dynamic reconstruction error, determined according to the desired quality class, [S⁻¹]
- dφ / dt
- : engine speed dependent Pulse frequency from a crankshaft indexing in s -1 as angular velocity
- M I
- : alternative to M e * if combustion chamber pressure measurement is available
- J
- : Moment of inertia of the motor including all aggregates activated at idle
- M v
- : the "losses reconstructed by the observer" (including auxiliary drives)
- Indices "̂"
- : for images of a physical quantity reconstructed using an observer circuit.
Fig. 2 Zeigt, wie zuvor angegeben, den Funktionsplan eines sog. Beobachtermodells Zur Rekonstruktion der "mechanischen Verluste im Leerlaufbetrieb" nach dem Stand der Technik, dem eine Beobachtereinheit B gemäß der Erfindung zugeführt ist.2 shows, as previously indicated, the functional diagram of a so-called observer model for the reconstruction of the "mechanical losses in idle mode" according to the prior art, to which an observer unit B according to the invention is fed.
Da sich das "aktive Trägheitsmoment" J geringfügig ändert, sobald Hilfsantriebe Zu- oder abschalten, wird es deshalb mit Hilfe von Schaltermeldungen oder den Ansteuerbefehlen der zugeschalteten Aggregate
oder aus einem im Beobachter implementierten Erfahrungsmodell adaptiert.
Das Erfahrungsmodell nimmt den Zeitverlauf eines im ersten Arbeitsgang nur qualitativ rekonstruierten "Störmoments" auf und vergleicht diesen mit den ihm bekannten der in Frage kommenden zuschaltbaren Aggregate.Since the "active moment of inertia" J changes slightly as soon as auxiliary drives switch on or off, it is therefore switched on using switch messages or the control commands of the connected units
or adapted from an experience model implemented in the observer.
The empirical model records the time course of a "disturbance torque" that has only been qualitatively reconstructed in the first work step and compares it with the known switchable units that are possible.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die gesamten mechanischen Verluste der Brennkraftmaschine MvM einschließlich des Energiebedarfs aller momentan zugeschaltenen Hilfsaggregate MvA in der Beobachtereinheit B mit einer vorgegebenen Zeitkonstante h₁ rekonstruiert werden, wozu der Beobachtereinheit B als Eingangsgrößen die Winkelgeschwindigkeit ω der Brennkraftmaschine und die in deren Brennraum freigesetzte Gasarbeit MI (
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung arbeitet die Beobachtereinheit B analog (vergl. Fig. 3) und rekonstruiert aus den Eingangsgrößen ω, MI eine Ausgangsgröße Mv nach den Gleichungen
mit
- v:
- beobachterinterne Signalgröße
- v:
- deren Zeitableitung
- h₁:
- die entsprechend der gewünschten Güteklasse festgelegte Zeitkonstante für das Abklingen des dynamischen Rekonstruktionsfehlers [s-1]
- dφ/dt :
- Impulse von einer Kurbelwellenindizierung
- MI:
- alternativ zu Me *, falls Brennraumdruck-Messung vorhanden,
- J :
- Trägheitsmasse der Brennkraftmaschine einschließlich aller im Leerlauf aktivierten Aggregate [kgm²],
- M̂v:
- die von der Beobachtereinheit B rekonstruierten mechanischen Verluste (einschließlich Hilfsaggregate) [Nm].
With
- v:
- internal signal size
- v:
- their time derivative
- h₁:
- the time constant for the decay of the dynamic reconstruction error determined according to the desired quality class [s -1 ]
- dφ / dt:
- Pulses from a crankshaft indexing
- M I :
- alternative to M e * , if combustion chamber pressure measurement is available,
- J:
- Inertia mass of the internal combustion engine including all aggregates activated when idling [kgm²],
- M̂ v :
- the mechanical losses reconstructed by observer unit B (including auxiliary units) [Nm].
Gemäß einer anderen Ausführungsform arbeitet die Beobachtereinheit B digital (vergl. Fig. 4) und bildet aus den Eingangsgrößen ω , MI eine Ausgangsgröße Mv(n)T nach Algorithmus gemäß den Gleichungen
allgemein:
- U(n)T
- : Ausdruck für den Steuervektor des Systems zum Tastzeitpunkt n·T
- V(n)T
- : allgem. Ausdruck für den Zustandsvektor des Systems zum Tastzeitpunkt
general:
- U (n) T
- : Expression for the control vector of the system at the moment of scanning n · T
- V (n) T
- : general Expression for the state vector of the system at the moment of scanning
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Trägheitsmasse J mittels Schaltermeldungen oder aus den Ansteuersignalen der zugeschalteten Hilfsaggregate adaptiert und in der Analogschaltung (Fig. 3) entsprechende Kondensatoren zu C parallel schaltet.It is provided according to the invention that the inertial mass J is adapted by means of switch messages or from the control signals of the connected auxiliary units and in the analog circuit (FIG. 3) switches corresponding capacitors to C in parallel.
Bei einer nicht verfügbaren Brennraumdruck-Indizierung wird die freigesetzte Gasarbeit über Kennfeldwerte k4 und k5 (Fig. 1) abgerufen.If the combustion chamber pressure indexing is not available, the released gas work is called up via map values k4 and k5 (FIG. 1).
Eine in der Beobachtereinheit (B) unvermeidbare Einschwingzeit (= Abklingzeit des dynamischen Rekonstruktionsfehlers) wird durch einen entsprechend dimensionierten Differentialanteil (Vorhalt) in einem Störgrößenregler (Fig. 3) kompensiert.A settling time that is unavoidable in the observer unit (B) (= decay time of the dynamic reconstruction error) is compensated for by an appropriately dimensioned differential component (lead) in a disturbance variable controller (FIG. 3).
Die Eingangsgrößen und die der beobachterinternen Signalgröße v entsprechende Größe werden mit einem Schalter S1 abgetastet und zwischengespeichert. Ein Halte- und Verzögerungsglied (z-1) führt die Verarbeitung der beobachterinternen Signalgröße v durch Verzögerung um ein Abtastintervall T aus. Die digitale Beobachtereinheit B speichert soviele Abtastzeitpunkte (n)T, (n+1)T , ... zwischen, wie es der Systemordnung der Beobachtereinheit B entspricht.The input variables and the variable corresponding to the internal signal variable v are sampled with a switch S1 and buffered. A hold and delay element (z -1 ) carries out the processing of the observer-internal signal quantity v by delaying it by a sampling interval T. The digital observer unit B stores as many sampling times (n) T, (n + 1) T, ... as it is System order of the observer unit B corresponds.
Eine Adaption der "aktivierten Trägheitsmasse", welche sich geringfügig ändert, sobald sich Hilfsantriebe zu- oder abschalten, wird durch ein in der Beobachtereinheit B implementiertes Erfahrungsmodell ausgeführt, das den Zeitverlauf eines in einem ersten Arbeitsgang nur qualitativ rekonstruierten "Störmoments" aufnimmt und diesen mit den ihm bekannten Zeitverläufen aller zuschaltbaren Hilfsantriebe vergleicht.An adaptation of the "activated inertial mass", which changes slightly as soon as auxiliary drives are switched on or off, is carried out by an experience model implemented in the observer unit B, which records the time profile of an "interference torque" that is only qualitatively reconstructed in a first work step and this with it compares the time profiles known to him for all switchable auxiliary drives.
Da in dieser Arbeit nun aufgezeigt wurde, wie die mechanischen Verluste des Motors im Leerlauf (inklusive der Energie für die zugeschalteten Hilfsantriebe) mit einem Beobachter rekontruiert werden können, darf das Motormodell (1t. Fig. 1) um diese "Energiesenke" erweitert werden. Das Ergebnis ist eine Leerlaufregelung, welche nicht nur robust gegenüber Gasstößen des Fahrers, sondern auch - adaptiv auf das Warmlaufverhalten, auf mechanische Veränderungen infolge Alterung, gegenüber Exemplarstreuungen und - robust gegenüber Störmomenten, eingebracht durch zuschaltende Hilfsantriebe ist.Since this work has now shown how the mechanical losses of the engine when idling (including the energy for the connected auxiliary drives) can be reconstructed with an observer, the engine model (1t. Fig. 1) may be extended by this "energy sink". The result is an idle control, which is not only robust against gas shocks by the driver, but also - adaptable to the warm-up behavior, to mechanical changes due to aging, to specimen scatter and - robust to disturbing torques, introduced by switching auxiliary drives.
Die Differentialgleichung des "störmomentrobusten" Leerlaufreglers lautet:
The differential equation of the "idle torque robust" is:
Bei Versuchsmeßreihen ergaben sich für eine Abtastperiode T = 10 ms und einer gewählten Rekonstruktionszeit von TB = 100 ms folgende mittlere Werte für die einzelnen Größen:
h₁ = 23 s-1
J = 3.02 kgm² (Forschungsmotor AVL-Einzylinder mit Vz=400cm³
h₁ = 23 s -1
J = 3.02 kgm² (research engine AVL single cylinder with V z = 400cm³
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet ,
characterized ,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Beobachtereinheit (B) analog arbeitet und aus den Eingangsgrößen ( , MI) eine Ausgangsgröße (MV) nach den Gleichungen
mit
characterized ,
that the observer unit (B) works analogously and from the input variables (, M I ) an output variable (M V ) according to the equations
With
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Beobachtereinheit (B) digital arbeitet und aus den Eingangsgrößen ( , MI) eine Ausgangsgröße (M(n)T) nach den Gleichungen
characterized ,
that the observer unit (B) works digitally and from the input variables (, M I ) an output variable (M (n) T ) according to the equations
dadurch gekennzeichnet ,
characterized ,
dadurch gekennzeichnet ,
daß bei einer nicht verfügbaren Brennraumdruck-Indizierung die freigesetzte Gasarbeit über Kennfeldwerte (k4) und (k5) (Fig. 1) abgerufen wird.Idle control system according to claim 3,
characterized ,
that if the combustion chamber pressure indexing is not available, the released gas work is called up via map values (k4) and (k5) (FIG. 1).
dadurch gekennzeichnet ,
daß eine in der Beobachtereinheit (B) unvermeidbare Einschwingzeit (= Abklingzeit des dynamischen Rekonstruktionsfehlers) durch einen entsprechend dimensionierten Differentialanteil (Vorhalt) in einem Störgrößenregler (Fig. 3) kompensiert wird.Idle control system according to claim 2 or 3,
characterized ,
that an inevitable settling time in the observer unit (B) (= decay time of the dynamic reconstruction error) is compensated for by an appropriately dimensioned differential component (lead) in a disturbance variable controller (FIG. 3).
dadurch gekennzeichnet ,
characterized ,
dadurch gekennzeichnet ,
daß eine Adaption der "aktivierten Trägheitsmasse", welche sich geringfügig ändert, sobald sich Hilfsantriebe zu- oder abschalten, durch ein in der Beobachtereinheit (B) implementiertes Erfahrungsmodell ausgeführt wird, das den Zeitverlauf eines in einem ersten Arbeitsgang nur qualitativ rekonstruierten "Störmoments" aufnimmt und diesen mit den ihm bekannten Zeitverläufen aller zuschaltbaren Hilfsantriebe vergleicht.Idle control system according to one of the preceding claims,
characterized ,
that an adaptation of the "activated inertial mass", which changes slightly as soon as auxiliary drives switch on or off, is carried out by an experience model implemented in the observer unit (B), which takes up the time profile of a "disturbing torque" which is only qualitatively reconstructed in a first operation and compares this with the time curves known to him for all switchable auxiliary drives.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP90104535A EP0445339A1 (en) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | Engine idling control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP90104535A EP0445339A1 (en) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | Engine idling control system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0445339A1 true EP0445339A1 (en) | 1991-09-11 |
Family
ID=8203737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP90104535A Withdrawn EP0445339A1 (en) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | Engine idling control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0445339A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2672086A1 (en) * | 1991-01-29 | 1992-07-31 | Siements Automotive Sa | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A CLOSED LOOP OF THE POWER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROPELLING A MOTOR VEHICLE. |
US7321822B2 (en) * | 2002-11-29 | 2008-01-22 | Audi Ag | Device and method for estimation of an engine torque |
DE102005056516B4 (en) | 2005-11-28 | 2018-07-26 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating an internal combustion engine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0326188A2 (en) * | 1983-11-04 | 1989-08-02 | Nissan Motor Co., Ltd. | Electronic control system for internal combustion engine with stall preventive feature and method for performing stall preventive engine control |
EP0338560A2 (en) * | 1988-04-21 | 1989-10-25 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for controlling internal combustion engines |
EP0352705A1 (en) * | 1988-07-27 | 1990-01-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for regulating the fuel to air ratio of an air/fuel mixture feeding an internal-combustion engine, of the closed-loop type and without the working of a physical fuel to air ratio measurement |
-
1990
- 1990-03-09 EP EP90104535A patent/EP0445339A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0326188A2 (en) * | 1983-11-04 | 1989-08-02 | Nissan Motor Co., Ltd. | Electronic control system for internal combustion engine with stall preventive feature and method for performing stall preventive engine control |
EP0338560A2 (en) * | 1988-04-21 | 1989-10-25 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for controlling internal combustion engines |
EP0352705A1 (en) * | 1988-07-27 | 1990-01-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for regulating the fuel to air ratio of an air/fuel mixture feeding an internal-combustion engine, of the closed-loop type and without the working of a physical fuel to air ratio measurement |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Band 12, Nr. 296 (M-731), 12. August 1988; & JP-A-63 74 733 (TOYOTA MOTOR) 05-04-1988 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2672086A1 (en) * | 1991-01-29 | 1992-07-31 | Siements Automotive Sa | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A CLOSED LOOP OF THE POWER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROPELLING A MOTOR VEHICLE. |
WO1992013185A1 (en) * | 1991-01-29 | 1992-08-06 | Siemens Automotive S.A. | Method and device for closed-loop control of the power of an internal combustion engine propelling a motor vehicle |
US5372110A (en) * | 1991-01-29 | 1994-12-13 | Siemens Automotive S.A. | Method and device for closed-loop control of the power of an internal combustion engine propelling a motor vehicle |
US7321822B2 (en) * | 2002-11-29 | 2008-01-22 | Audi Ag | Device and method for estimation of an engine torque |
DE102005056516B4 (en) | 2005-11-28 | 2018-07-26 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating an internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2949151C2 (en) | Device for regulating the idling speed for an internal combustion engine as a function of the operating parameters | |
DE2715408A1 (en) | CONTROL DEVICE FOR SELECTABLE SPEED IN COMBUSTION MACHINERY | |
DE10006341C2 (en) | Control system for an internal combustion engine | |
EP0151768A2 (en) | Measuring system for the fuel-air mixture of a combustion engine | |
DE19545221A1 (en) | Method and device for controlling an internal combustion engine | |
DE4315885C1 (en) | Torque adjustment procedure | |
DE19749815A1 (en) | Device and method for determining the amount of fuel injected | |
DE69027410T2 (en) | Overload monitoring system for electric motor in systems simulating vehicle internal combustion engines | |
DE2845357C2 (en) | ||
DE4024212C2 (en) | Process for the constant lambda control of an internal combustion engine with a catalyst | |
DE3151131A1 (en) | "METHOD AND DEVICE FOR FUEL INJECTION QUANTITY CONTROL IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE" | |
EP0612915B1 (en) | Reciprocating piston engine | |
EP0445339A1 (en) | Engine idling control system | |
DE4222298B4 (en) | Method for damping occurring jerking vibrations for internal combustion engines | |
EP2080885A2 (en) | Method and device for monitoring a motor control unit | |
EP0415048B1 (en) | Control method for an engine/transmission assembly | |
DE10221337A1 (en) | Method and device for correcting an amount of fuel that is supplied to an internal combustion engine | |
DE4303560B4 (en) | Method and device for controlling an adjusting device | |
EP0285556A1 (en) | Method for controlling the dynamic behaviour of a Diesel engine with an electronic speed regulator, and device for carrying out this method | |
EP0395901A1 (en) | Device for controlling the temperature of a glowing plug | |
WO1989009334A1 (en) | Learning control process and device for internal combustion engines | |
DE19618849B4 (en) | Method and device for controlling an internal combustion engine of a vehicle | |
DE3808820C2 (en) | ||
DE3403392C2 (en) | ||
DE4207159B4 (en) | Motor controller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 19901205 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LI LU NL SE |
|
RBV | Designated contracting states (corrected) |
Designated state(s): DE FR GB IT |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 19920110 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 19930528 |