EP1309784B1 - Method and device for regulating an operating variable of an internal combustion engine - Google Patents
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- EP1309784B1 EP1309784B1 EP01956349A EP01956349A EP1309784B1 EP 1309784 B1 EP1309784 B1 EP 1309784B1 EP 01956349 A EP01956349 A EP 01956349A EP 01956349 A EP01956349 A EP 01956349A EP 1309784 B1 EP1309784 B1 EP 1309784B1
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- F02P5/1502—Digital data processing using one central computing unit
- F02P5/1508—Digital data processing using one central computing unit with particular means during idling
Definitions
- the invention relates to a method and a device for controlling an operating variable of an internal combustion engine.
- control systems In modern control systems for internal combustion engines of vehicles control systems are widely used, which a Operating size of the internal combustion engine and / or the vehicle regulate to a predetermined setpoint.
- An example for such control systems are idle speed controllers, by which indicates the engine idle speed a predetermined setpoint is regulated.
- Other examples are control systems for regulating the air flow through the Internal combustion engine, the exhaust gas composition, the torque, etc.
- DE 30 39 435 A1 US patent 4,441,471
- an idle speed control system in which to improve the control properties is provided, at least to design a variable parameter of the controller.
- the proportional portion of the Controller adjusted depending on the size of the control deviation.
- the prior art discloses a switchover from the acceleration mode to cruise control; (DE-C 44 43 219) with a P or PDT1 controller at least partially fixed controller parameters or between operating modes, characterized by the use of various speed controls (EP-A-0936354) with variable controller parameters in each controller type, whereby in the different operating modes different controller parameters for the operation of one Internal combustion engine can be used.
- an internal combustion engine is used for each operating mode Direct gasoline injection each on this operating mode adjusted optimal control quality in terms of speed and Control stability achieved.
- Figure 1 is an overview circuit diagram of a controller for an operating variable an internal combustion engine using the example of an idle speed controller
- Figure 2 is a flow chart is shown, which is a preferred embodiment represents a controller in which at least one parameter is changed depending on the current operating mode.
- Figure 1 shows an electronic control unit 10 for control an internal combustion engine, the one not shown Computer unit, in which a regulation at least a company size is implemented.
- the regulation is a Idle speed control.
- the regulation can it be an air flow control, a load control, torque regulation, regulation of the exhaust gas composition, the driving speed, etc. act where the corresponding target and actual values as well as control signals are to be used.
- a setpoint value image 12 is shown in FIG. 1, which depending on at least one over the input lines 14 to 18 fed to the control unit 10 Operating variable a setpoint SHOULD for the to be controlled Company size forms.
- an idle speed controller is for Setpoint formation using the variables around motor temperature, the operating status of secondary consumers such as an air conditioning system, etc.
- control unit 10 A signal is fed via the input line 20, which represents the actual size of the farm size to be controlled. Should- and actual size are compared in the comparator 22.
- the deviation between target and actual size is called Control deviation ⁇ supplied to controllers 24 and 25.
- At least one this controller 24 and 25 has at least one variable Parameters. In the preferred embodiment there is at least one of these controllers from proportional, differential and integral part, depending on the embodiment each of the shares or only one or more shares are variable, both depending on company sizes as well as in terms of switching depending on the operating mode the internal combustion engine.
- the Controller 24 as a function of the control deviation ⁇ at least an output signal ⁇ 1, which at least one of the control variables the internal combustion engine influenced by one cause rapid torque change of the internal combustion engine.
- These manipulated variables are the ignition angle and / or fuel supply, whereby in homogeneous operation an ignition angle influence, outside of which a fuel quantity control was carried out becomes.
- the second controller 25 also forms depending the control deviation ⁇ in accordance with the implemented control strategy (preferably PD structure) at least one more Output signal ⁇ 2, which is at least one control variable influenced, which leads to a comparatively slow adjustment of the torque leads.
- control variable represents the air supply, so that the control signal ⁇ 2 an actuator, for example a throttle valve, to influence the air supply to the internal combustion engine controls.
- each part forms controller 24 or controller 25 a controller output signal, which merges (e.g. adds) the output signal Form ⁇ 1 or ⁇ 2.
- the different proportions of the controller 24 and / or the Regulator 25 have parameters, for example gain factors, depending on the version, the value of which may be is changeable, d. H. between at least two values or Characteristic curves can be switched.
- an idle control is usually a controller with proportional, integral and differential component used.
- a controller is used to adjust the ignition angle, another to adjust the filling (air supply).
- stratified charging or in homogeneous Lean operation is an adjustment of the engine torque only about the amount of fuel, not about the amount of air possible. It differs in these operating modes hence the dynamic behavior of the internal combustion engine from that in homogeneous operation.
- the time of the torque determining Intervention in relation to the top dead center of the cylinder is different in these operating modes. This gives another dead time of the controlled system. Also lets a large change in torque by changing the amount of fuel Realize much faster than in homogeneous operation.
- At least one parameter of controller 24 and / or 25 is shown in Dependence on one mode signal between different Values (individual values or characteristic curves) switched. This is generated in 30 depending on the current operating mode and via line 32 or 34 to the respective controller Switching fed. Take the parameter values into account the optimal adaptation of the controller to the changing System dynamics. In this respect, the idle controller is under Use of operating mode dependent parameter sets better adapted to the route dynamics. In addition to switching the parameter values depending on the operating mode In one embodiment, all parameter values are additional Functions of the control deviation.
- the controller 25 which represents the air fraction, switched off, for example by its controller output signal or its parameter values set to 0 becomes.
- the controller parameter values are determined by the switching signal of the controller 24, there in the preferred embodiment of the proportional, integral and differential components, matched to those for the new operating mode Values set. The following must be considered as the operating mode all shift operation and homogeneous lean operation. Corresponding is used when switching between shift operation and homogeneous lean operation method. Here too there is a parameter value switchover made in controller 24. The controller 25 for the slow intervention remains switched off.
- FIG. 2 is a program of the computer unit of the control unit 10.
- the flowchart shows special ones Refinements of the controllers 24 and 25.
- the control deviation ⁇ is fed to the controllers as a deviation between actual and target value (actual and target speed).
- controller 24 is an integrator 100, an amplifier stage 102 and a differential stage 104 provided while in the preferred embodiment an amplifier stage 106 in the controller 25 for the slow path and a differential stage 108 are provided.
- controller 24 is an integrator 100, an amplifier stage 102 and a differential stage 104 provided while in the preferred embodiment an amplifier stage 106 in the controller 25 for the slow path and a differential stage 108 are provided.
- the control strategy shown each represents only a preferred embodiment.
- the described procedure for switching parameter values depending on the operating mode of the internal combustion engine is also used for other controller structures with the corresponding Advantages used.
- the idle controller shown in Figure 2 is used of mode-dependent parameter sets better adapted to the route dynamics.
- the control deviation ⁇ becomes preferably by subtracting the target speed from the Actual engine speed IS calculated.
- the output signal DMLLRI of the integral part 100 is obtained by integrating the control deviation ⁇ over time in integrator 100 and subsequent Gain (multiplication) in amplifier stage 110 educated.
- the integrator output signal multiplied by a parameter KI, which each assumes different values depending on the current operating mode.
- a switching means 112 is provided for selecting the parameter values, which depending on the supplied via line 32 Operating mode signal BDEMOD is switched.
- the Signal BDEMOD contains information about the current operating mode the internal combustion engine.
- a proportional share exists. Its output signal DMLLRP is implemented in amplifier stage 102 by linking (Multiplication) of the control deviation ⁇ by a proportional gain factor KP formed. This factor too has different values depending on the operating mode. This Selection takes place by means of a switching means 114 as specified of the operating mode signal BDEMOD. Here too Shift operation one or more first parameter values KPSCH, in homogeneous lean operation one or more second values KPHMM and selected third values KPHOM in homogeneous operation.
- the differential portion of the controller 24 is formed by temporal differentiation of the control deviation ⁇ in the differentiator 104 and subsequent linking (multiplication) the result of the differentiation in the amplifier stage 116.
- This is where the result of the differentiation level is linked 104 with a predetermined parameter KD instead, which differs depending on the current operating mode Assumes values.
- the selection is made using a Switching means 118 as a function of the above-mentioned operating mode signal BDemod. So in shift operation it becomes a parameter value KDSCH fed to multiplication, in homogeneous lean operation a value KDHMM and a value in homogeneous operation KDHOM.
- the output signal DMLLRD is in an addition point 120 with the output signal DMLLRP of the proportional portion linked to the controller output signal DMLLR.
- Addition point 122 becomes this controller output signal the output signal DMLLRI of the integral component is applied.
- the output signal of stage 122 forms the drive signal ⁇ 1, through which an adjustment in homogeneous operation the ignition angle and in the shift mode and homogeneous lean operation an adjustment of the injected Fuel mass takes place.
- the control signal ⁇ 1 acts on the so-called fast path, since with the represented Intervention options a quick change of Torque of the internal combustion engine is made possible.
- the controller 25 operates the slow one as shown above Path, the intervention on the amount of air supplied.
- This path is only used in homogeneous operation to set the torque used while in lean modes like Shift operation or homogeneous lean operation from the consumption advantage benefits from dethrottling the internal combustion engine. Therefore, a switching element 124 is provided, which of the shown position switches to its second position and so that the controller 25 switches to the outside when the The homogeneous mode is set.
- a corresponding one Switching signal is supplied via line 34. In all other operating modes, the switching element 124 takes shown position, so that as the output signal ⁇ 2 of Regulator 25 has the value 0.
- the formation of the controller output signal DMLLRL or ⁇ 2 of the controller 25 takes place in the Amplifier stage 106 by multiplying the system deviation ⁇ with a factor KPLHOM for homogeneous operation. Corresponding becomes the control deviation ⁇ in the differentiation stage 108 differentiated and then in the multiplication level 126 multiplied by the factor KDLHOM.
- the output signals of the proportional and differential parts are in the link 128 to the controller output signal DMLLRL merged, which in the addition point 130 with the Output signal DMLLRI of the integral component 100, 110 is applied becomes.
- the output of node 130 forms the output signal ⁇ 2 of the controller 25, which like said above only in the operating mode homogeneous operation to the outside acts.
- the individual parameter values for the individual operating modes are tailored to the specific requirements of the respective controlled system customized. Experience has shown that in many In shifts, smaller values must be specified than in the other modes.
- controller becomes a in other embodiments other control strategy used, e.g. can depending on the embodiment the differential parts are dispensed with.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung einer Betriebsgröße einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a method and a device for controlling an operating variable of an internal combustion engine.
In modernen Steuersystemen für Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen werden vielfach Regelsysteme eingesetzt, welche eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs auf einen vorgegebenen Sollwert regeln. Ein Beispiel für derartige Regelsysteme sind Leerlaufdrehzahlregler, durch welche die Drehzahl im Leerlauf der Brennkraftmaschine auf einen vorgegebenen Sollwert geregelt wird. Andere Beispiele sind Regelsysteme zur Regelung des Luftdurchsatzes durch die Brennkraftmaschine, der Abgaszusammensetzung, des Drehmoments, etc. So zeigt die DE 30 39 435 A1 (US-Patent 4 441 471) ein Leerlaufdrehzahlregelsystem, bei dem zur Verbesserung der Regeleigenschaften vorgesehen ist, wenigstens einen Parameter des Reglers variabel auszugestalten. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Proportionalanteil des Reglers in Abhängigkeit der Größe der Regelabweichung angepasst. In modern control systems for internal combustion engines of vehicles control systems are widely used, which a Operating size of the internal combustion engine and / or the vehicle regulate to a predetermined setpoint. An example for such control systems are idle speed controllers, by which indicates the engine idle speed a predetermined setpoint is regulated. Other examples are control systems for regulating the air flow through the Internal combustion engine, the exhaust gas composition, the torque, etc. For example, DE 30 39 435 A1 (US patent 4,441,471) an idle speed control system in which to improve the control properties is provided, at least to design a variable parameter of the controller. In the shown Embodiment is the proportional portion of the Controller adjusted depending on the size of the control deviation.
Der Stand der Technik offenbart eine Umschaltung von der Betriebsart Beschleunigungs- zu Geschwindigkeitsregelung; (DE-C 44 43 219) mit einem P bzw. PDT1-Regler mit zumindest teilweise festen Reglerparametern bzw. zwischen Betriebsarten, gekennzeichnet durch die Benutzung von verschiedenen Drehzahlregelungen (EP-A-0936354) mit in jeder Reglerart variablen Reglerparametern, wobei in den unterschiedlichen Betriebsarten unterschiedliche Reglerparameter für den Betrieb einer Brennkraftmaschine benutzt werden. The prior art discloses a switchover from the acceleration mode to cruise control; (DE-C 44 43 219) with a P or PDT1 controller at least partially fixed controller parameters or between operating modes, characterized by the use of various speed controls (EP-A-0936354) with variable controller parameters in each controller type, whereby in the different operating modes different controller parameters for the operation of one Internal combustion engine can be used.
Bei Brennkraftmaschinen mit Benzindirekteinspritzung unterscheidet sich das dynamische Verhalten des Motors je nach aktueller Betriebsart, d.h. z.B. im Schichtladungsbetrieb, im Homogenmagerbetrieb oder im Homogenbetrieb. Der bekannte Regler ist an eine derartige Änderung des dynamischen Verhaltens der Regelstrecke nicht angepasst.Differentiates in internal combustion engines with gasoline direct injection the dynamic behavior of the engine depending on current operating mode, i.e. e.g. in stratified charge mode, in homogeneous lean operation or in homogeneous operation. The known Controller is thinking of such a change in dynamic behavior not adapted to the controlled system.
Durch die Verwendung wenigstens eines betriebsartenabhängigen Parameters des Reglers wird eine verbesserte Anpassung des Reglers an die Regelstrecke und ihre Änderungen insbesondere im dynamischen Verhalten erreicht.By using at least one mode-dependent Parameters of the controller will be an improved adjustment of the controller to the controlled system and its changes in particular achieved in dynamic behavior.
Somit wird für jede Betriebsart einer Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung eine jeweils auf diese Betriebsart angepasste optimale Regelgüte in Bezug auf Schnelligkeit und Stabilität der Regelung erreicht.Thus, an internal combustion engine is used for each operating mode Direct gasoline injection each on this operating mode adjusted optimal control quality in terms of speed and Control stability achieved.
Weitere Vorteile der Erfindung, die mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 definiert ist, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.Additional advantages of the invention with the features is defined according to claim 1, result from the following description from exemplary embodiments or from the dependent ones Claims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt Figur 1 ein Übersichtsschaltbild eines Reglers für eine Betriebsgröße einer Brennkraftmaschine am Beispiel eines Leerlaufdrehzahlreglers, während in Figur 2 ein Ablaufdiagramm dargestellt ist, welches ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Reglers darstellt, bei dem wenigstens ein Parameter abhängig von der aktuellen Betriebsart verändert wird.The invention is described below with reference to the drawing illustrated embodiments explained in more detail. It shows Figure 1 is an overview circuit diagram of a controller for an operating variable an internal combustion engine using the example of an idle speed controller, while in Figure 2 is a flow chart is shown, which is a preferred embodiment represents a controller in which at least one parameter is changed depending on the current operating mode.
Figur 1 zeigt eine elektronische Steuereinheit 10 zur Steuerung
einer Brennkraftmaschine, die eine nicht dargestellte
Rechnereinheit aufweist, in welcher eine Regelung wenigstens
einer Betriebsgröße implementiert ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei der Regelung um einen
Leerlaufdrehzahlregelung. In anderen Ausführungsbeispielen
kann es sich um eine Luftdurchsatzregelung, eine Lastregelung,
eine Drehmomentenregelung, eine Regelung der Abgaszusammensetzung,
der Fahrgeschwindigkeit, etc. handeln, wobei
die entsprechenden Soll- und Istgrößen sowie Ansteuersignale
einzusetzen sind. In Figur 1 ist ein Sollwertbilder 12 dargestellt,
welcher in Abhängigkeit von wenigstens einer über
die Eingangsleitungen 14 bis 18 der Steuereinheit 10 zugeführten
Betriebsgröße einen Sollwert SOLL für die zu regelnde
Betriebsgröße bildet. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
eines Leerlaufdrehzahlreglers handelt es sich bei den zur
Sollwertbildung herangezogenen Größen um Motortemperatur,
den Betriebsstatus von Nebenverbrauchern wie beispielsweise
einer Klimaanlage, etc. Ferner wird der Steuereinheit 10
über die Eingangsleitung 20 ein Signal zugeführt, welches
die Istgröße der zu regelnden Betriebsgröße darstellt. Soll-
und Istgröße werden im Vergleicher 22 miteinander verglichen.
Die Abweichung zwischen Soll- und Istgröße wird als
Regelabweichung Δ Reglern 24 und 25 zugeführt. Zumindest einer
dieser Regler 24 und 25 weist wenigstens einen veränderlichen
Parameter auf. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht
zumindest einer dieser Regler aus Proportional-, Differenzial-
und Integralanteil, wobei je nach Ausführungsbeispiel
jeder der Anteile oder nur ein oder mehrere Anteile
veränderlich sind, sowohl in Abhängigkeit von Betriebsgrößen
als auch im Sinne einer Umschaltung abhängig von der Betriebsart
der Brennkraftmaschine. Figure 1 shows an
Auf der Basis der implementierten Regelstrategie bildet der
Regler 24 in Abhängigkeit der Regelabweichung Δ wenigstens
ein Ausgangssignal τ1, welches wenigstens eine der Steuergrößen
der Brennkraftmaschine beeinflusst, durch die eine
schnelle Momentenänderung der Brennkraftmaschine bewirken.
Diese Stellgrößen sind Zündwinkel und/oder Kraftstoffzufuhr,
wobei im Homogenbetrieb eine Zündwinkelbeeinflussung, außerhalb
davon eine Kraftstoffmengenbeeinflussung durchgeführt
wird. Der zweite Regler 25 bildet ebenfalls in Abhängigkeit
der Regelabweichung Δ nach Maßgabe der implementierten Regelstrategie
(vorzugsweise PD-Struktur) wenigstens ein weiteres
Ausgangssignal τ2, welches wenigstens eine Steuergröße
beeinflusst, der zu einer vergleichsweise langsamen Verstellung
des Drehmoments führt. Bei einer Brennkraftmaschine
stellt diese Steuergröße die Luftzufuhr dar, so dass das Ansteuersignal
τ2 ein Stellglied, beispielsweise eine Drosselklappe,
zur Beeinflussung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine
ansteuert. Im dargestellten Beispiel bildet jeder Anteil
des Reglers 24 bzw. des Reglers 25 ein Reglerausgangssignal,
welche zusammengeführt (z. B. addiert) das Ausgangssignal
τ1 bzw. τ2 bilden.Based on the implemented control strategy, the
Die verschiedenen Anteile des Reglers 24 und/oder die des
Reglers 25 weisen Parameter, beispielsweise Verstärkungsfaktoren,
auf, deren Wert je nach Ausführung gegebenenfalls
veränderbar ist, d. h. zwischen wenigstens zwei Werten oder
Kennlinien umschaltbar ist.The different proportions of the
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Leerlaufregelung wird in der Regel ein Regler mit Proportional- , Integral- und Differenzialanteil eingesetzt. In der Betriebsart Homogenbetrieb, in der die Brennkraftmaschine mit stöchiometrischem Gemisch betrieben wird, sind zumindest Proportional- und Differenzialanteil doppelt ausgeführt. Ein Regler dient zur Verstellung des Zündwinkels, ein anderer zur Verstellung der Füllung (Luftzufuhr). Im Schichtladebetrieb oder im homogenen Magerbetrieb ist ein Verstellen des Motordrehmoments nur über die Kraftstoffmenge, nicht dagegen über die Luftmenge möglich. In diesen Betriebsarten unterscheidet sich daher das dynamische Verhalten der Brennkraftmaschine von dem im Homogenbetrieb. Der Zeitpunkt des drehmomentbestimmenden Eingriffs in Bezug auf den oberen Totpunkt des Zylinders liegt in diesen Betriebsarten anders. Dadurch ergibt sich eine andere Totzeit der Regelstrecke. Außerdem lässt sich durch Verändern der Kraftstoffmenge eine große Drehmomentenänderung wesentlich schneller realisieren als im Homogenbetrieb.In the preferred embodiment of an idle control is usually a controller with proportional, integral and differential component used. In the homogeneous mode, in which the internal combustion engine with stoichiometric Mixture is operated, are at least proportional and differential component duplicated. A controller is used to adjust the ignition angle, another to adjust the filling (air supply). In stratified charging or in homogeneous Lean operation is an adjustment of the engine torque only about the amount of fuel, not about the amount of air possible. It differs in these operating modes hence the dynamic behavior of the internal combustion engine from that in homogeneous operation. The time of the torque determining Intervention in relation to the top dead center of the cylinder is different in these operating modes. This gives another dead time of the controlled system. Also lets a large change in torque by changing the amount of fuel Realize much faster than in homogeneous operation.
Wenigstens ein Parameter des Reglers 24 und/oder 25 wird in
Abhängigkeit von einem Betriebsartensignal zwischen verschiedenen
Werten (Einzelwerte oder Kennlinien) umgeschaltet.
Dieses wird je nach aktueller Betriebsart in 30 erzeugt
und über die Leitung 32 bzw. 34 dem jeweiligen Regler zur
Umschaltung zugeführt. Die Parameterwerte berücksichtigen
dabei die optimale Anpassung des Reglers an die sich verändernde
Streckendynamik. Insofern wird der Leerlaufregler unter
Verwendung von betriebsartenabhängigen Parametersätzen
besser an die Streckendynamik angepasst. Neben der Umschaltung
der Parameterwerte in Abhängigkeit von der Betriebsart
sind in einem Ausführungsbeispiel alle Parameterwerte zusätzlich
Funktionen der Regelabweichung.At least one parameter of
Findet eine Umschaltung der Betriebsart der Brennkraftmaschine
vom Homogenbetrieb in eine der anderen Betriebsarten
statt, so wird der Regler 25, welcher den Luftanteil darstellt,
abgeschaltet, beispielsweise indem sein Reglerausgangssignal
oder seine Parameterwerte auf den Wert 0 gesetzt
wird. Ferner werden durch das Schaltsignal die Reglerparameterwerte
des Reglers 24, dort im bevorzugten Ausführungsbeispiel
des Proportional- , des Integral- und des Differenzialanteils,
auf die für die neue Betriebsart abgestimmten
Werte gesetzt. Zu berücksichtigen als Betriebsart sind vor
allem Schichtbetrieb und Homogenmagerbetrieb. Entsprechend
wird bei der Umschaltung zwischen Schichtbetrieb und Homogenmagerbetrieb
verfahren. Auch hier wird eine Parameterwerteumschaltung
im Regler 24 vorgenommen. Der Regler 25 für
den langsamen Eingriff bleibt abgeschaltet. Bei der Umschaltung
vom Homogenmager- bzw. vom Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb
erfolgt ebenfalls eine Parameterwerteumschaltung
im Regler 24, während bei Vorliegen des entsprechenden Aktivierungssignals
der Regler 25 für den langsamen Anteil im
Homogenbetrieb aktiviert wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
erfolgt die Aktivierung bzw. Abschaltung des Reglers
25 durch Setzen seines Ausgangssignals auf den Wert 0.
Der Regler selbst arbeitet dann in dieser Ausführung auch in
anderen Betriebsarten weiter, lediglich sein Ausgangssignal
kommt nicht nach außen zur Wirkung.Finds a switchover of the operating mode of the internal combustion engine
from homogeneous operation to one of the other operating modes
instead, the
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der beschriebenen Vorgehensweise
ist anhand des Ablaufdiagramms der Figur 2 skizziert,
welches ein Programm der Rechnereinheit der Steuereinheit
10 darstellt. Das Ablaufdiagramm zeigt spezielle
Ausgestaltungen der Regler 24 und 25.A preferred embodiment of the procedure described
is outlined using the flow diagram of FIG. 2,
which is a program of the computer unit of the
Den Reglern zugeführt wird die Regelabweichung Δ als Abweichung
zwischen Ist- und Sollwert (Ist- und Solldrehzahl). Im
Regler 24 für den schnellen Eingriffspfad ist ein Integrator
100, eine Verstärkerstufe 102 sowie eine Differenzialstufe
104 vorgesehen, während im bevorzugten Ausführungsbeispiel
im Regler 25 für den langsamen Pfad eine Verstärkerstufe 106
sowie eine Differenzialstufe 108 vorgesehen sind. In anderen
Ausführungsbeispielen wird eine andere Ausgestaltung der
Regler eingesetzt, so dass die dargestellte Regelstrategie
jeweils nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellt.
Die beschriebene Vorgehensweise der Umschaltung von Parameterwerten
abhängig von der Betriebsart der Brennkraftmaschine
wird auch bei anderen Reglerstrukturen mit den entsprechenden
Vorteilen eingesetzt.The control deviation Δ is fed to the controllers as a deviation
between actual and target value (actual and target speed). in the
Fast
Der in Figur 2 dargestellte Leerlaufregler wird unter Verwendung
von betriebsartenabhängigen Parametersätzen besser
an die Streckendynamik angepasst. Die Regelabweichung Δ wird
vorzugsweise durch Subtraktion der Solldrehzahl SOLL von der
Motoristdrehzahl IST berechnet. Das Ausgangssignal DMLLRI
des Integralanteils 100 wird durch Integration der Regelabweichung
Δ über die Zeit im Integrator 100 und anschließender
Verstärkung (Multiplikation) in der Verstärkerstufe 110
gebildet. In der Verstärkerstufe 110 wird das Integratorausgangssignal
mit einem Parameter KI multipliziert, welcher je
nach aktueller Betriebsart unterschiedliche Werte annimmt.
Zur Auswahl der Parameterwerte ist ein Schaltmittel 112 vorgesehen,
welches in Abhängigkeit des über die Leitung 32 zugeführten
Betriebsartensignal BDEMOD umgeschaltet wird. Das
Signal BDEMOD enthält eine Information über die aktuelle Betriebsart
der Brennkraftmaschine. Die Multiplikation im
Schichtbetrieb findet mit einem Faktor KISCH, im Homogenmagerbetrieb
mit einem Faktor KIHMM und im Homogenbetrieb mit
einem Faktor KIHOM statt. Diese Faktoren sind speziell an
das dynamische Verhalten der Regelstrecke in der jeweiligen
Betriebsart angepasst. Dabei hat es sich gezeigt, dass im
Schichtbetrieb in der Regel kleinere Werte vorzugeben sind
als im Homogenbetrieb. Dies gilt entsprechend auch für die
anderen Anteile des Reglers 24. Die genannten Werte sind je
nach Ausführung entweder Festwerte oder aus Kennlinien betriebsgrößenabhängig
vorgegebene Werte.The idle controller shown in Figure 2 is used
of mode-dependent parameter sets better
adapted to the route dynamics. The control deviation Δ becomes
preferably by subtracting the target speed from the
Actual engine speed IS calculated. The output signal DMLLRI
of the
Neben dem Integralanteil ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel
ein Proportionalanteil vorhanden. Dessen Ausgangssignal
DMLLRP wird in der Verstärkerstufe 102 durch Verknüpfung
(Multiplikation) der Regelabweichung Δ mit einem Proportionalverstärkungsfaktor
KP gebildet. Auch dieser Faktor
weist je nach Betriebsart unterschiedliche Werte auf. Diese
Auswahl erfolgt mittels eines Schaltmittels 114 nach Maßgabe
des Betriebsartensignals BDEMOD. Auch hier werden im
Schichtbetrieb ein oder mehrere erster Parameterwerte KPSCH,
im Homogenmagerbetrieb ein oder mehrere zweite Werte KPHMM
und im Homogenbetrieb dritte Werte KPHOM ausgewählt.In addition to the integral component is in the preferred embodiment
a proportional share exists. Its output signal
DMLLRP is implemented in
Der Differenzialanteil des Reglers 24 wird gebildet durch
zeitliche Differenziation der Regelabweichung Δ im Differenziator
104 und anschließender Verknüpfung (Multiplikation)
des Ergebnisses der Differenziation in der Verstärkerstufe
116. Dort findet die Verknüpfung des Ergebnisses der Differenziationsstufe
104 mit einem vorgegebenen Parameter KD
statt, welcher je nach aktueller Betriebsart unterschiedliche
Werte annimmt. Auch hier erfolgt die Auswahl mittels eines
Schaltmittels 118 in Abhängigkeit des oben genannten Betriebsartensignals
BDEMOD. So wird im Schichtbetrieb ein Parameterwert
KDSCH der Multiplikation zugeführt, im Homogenmagerbetrieb
ein Wert KDHMM und im Homogenbetrieb ein Wert
KDHOM. Das Ausgangssignal DMLLRD wird in einer Additionsstelle
120 mit dem Ausgangssignal DMLLRP des Proportional anteils
zum Reglerausgangssignal DMLLR verknüpft. In der darauffolgenden
Additionsstelle 122 wird diesem Reglerausgangssignal
das Ausgangssignal DMLLRI des Integralanteils aufgeschaltet.
Das Ausgangssignal der Stufe 122 bildet das Ansteuersignal
τ1, durch welches im Homogenbetrieb eine Verstellung
des Zündwinkels und in den Betriebsarten Schichtbetrieb
und Homogenmagerbetrieb eine Verstellung der einzuspritzenden
Kraftstoffmasse stattfindet. Das Ansteuersignal
τ1 wirkt auf den sogenannten schnellen Pfad, da mit den dargestellten
Eingriffsmöglichkeiten eine schnelle Änderung des
Drehmoments der Brennkraftmaschine ermöglicht ist. The differential portion of the
Der Regler 25 bedient wie oben dargestellt den langsamen
Pfad, den Eingriff auf die zugeführte Luftmenge. Dieser Pfad
wird nur im Homogenbetrieb zum Einstellen des Drehmoments
verwendet, während man in den Magerbetriebsarten wie
Schichtbetrieb oder Homogenmagerbetrieb vom Verbrauchsvorteil
durch Entdrosselung der Brennkraftmaschine profitiert.
Daher ist ein Schaltelement 124 vorgesehen, welches von der
gezeigten Stellung in seine zweite Stellung umschaltet und
damit den Regler 25 nach außen wirksam schaltet, wenn die
Betriebsart Homogenbetrieb eingestellt ist. Ein entsprechendes
Schaltsignal wird über die Leitung 34 zugeführt. In allen
anderen Betriebsarten nimmt das Schaltelement 124 die
gezeigte Stellung ein, so dass als Ausgangssignal τ2 des
Reglers 25 der Wert 0 vorliegt. Die Bildung des Reglerausgangssignals
DMLLRL bzw. τ2 des Reglers 25 erfolgt in der
Verstärkerstufe 106 durch Multiplikation der Regelabweichung
Δ mit einem Faktor KPLHOM für den Homogenbetrieb. Entsprechend
wird die Regelabweichung Δ in der Differenziationsstufe
108 differenziert und daraufhin in der Multiplikationsstufe
126 mit dem Faktor KDLHOM multipliziert. Die Ausgangssignale
des Proportional- und Differenzialanteils werden in
der Verknüpfungsstelle 128 zum Reglerausgangssignal DMLLRL
zusammengeführt, welches in der Additionsstelle 130 mit dem
Ausgangssignal DMLLRI des Integralanteils 100, 110 beaufschlagt
wird. Das Ausgangssignal der Verknüpfungsstelle 130
bildet das Ausgangssignal τ2 des Reglers 25, welches wie
oben gesagt nur in der Betriebsart Homogenbetrieb nach außen
wirkt.The
Die einzelnen Parameterwerte für die einzelnen Betriebsarten werden an die konkreten Anforderungen der jeweiligen Regelstrecke angepasst. Die Erfahrung hat gezeigt, dass in vielen Fällen im Schichtbetrieb kleinere Werte vorzugeben sind als in den anderen Betriebsarten. The individual parameter values for the individual operating modes are tailored to the specific requirements of the respective controlled system customized. Experience has shown that in many In shifts, smaller values must be specified than in the other modes.
Anstelle der in Figur 2 dargestellten konkreten Ausgestaltung der Regler wird in anderen Ausführungsbeispielen eine andere Regelstrategie eingesetzt, z.B. kann je nach Ausführungsbeispiel auf die Differenzialanteile verzichtet werden.Instead of the specific embodiment shown in FIG. 2 the controller becomes a in other embodiments other control strategy used, e.g. can depending on the embodiment the differential parts are dispensed with.
Claims (9)
- Method for regulating an operating variable of an internal combustion engine, which is switched over between at least two operating modes during its operation, at least one regulator output signal being formed, as a function of the difference between a setpoint value and an actual value for the operating variable, in accordance with at least one variable parameter of the regulator by means of which the operating variable which is to be regulated is influenced, the value of the at least one parameter being switched over when there is a change in the method of operation of the internal combustion engine, characterized in that the internal combustion engine is an internal combustion engine with direct petrol injection, in which switching over is performed between the operating modes comprising stratified operating mode, homogeneous lean operating mode and homogeneous operating mode with throttling.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the regulator output signal influences the ignition angle in the homogeneous operating mode, and the fuel supply in the throttled operating modes.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the regulator comprises an integral component and/or a proportional component and/or a differential component.
- Method according to Claim 3, characterized in that the value of the at least one parameter is switched over, as a function of a signal which represents the current operating mode, to values which are adapted to the control path behaviour in the specific operating mode.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in the throttled operating mode, the output signal influences the air supply to the internal combustion engine, the output signal being shifted to a deactivated mode outside the throttled operating mode of the internal combustion engine.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one parameter is also dependent on the control error.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the values of the at least one parameter are fixed values which are dependent on the operating mode, or operating-variable-dependent values which are formed from characteristic curves which are selected in accordance with the operating mode.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the regulator is an idling rotational speed regulator or a driving speed regulator.
- Device for regulating an operating variable of an internal combustion engine, which is switched over between at least two operating modes during its operation, having a regulator which forms, as a function of the difference between a setpoint value and an actual value for the operating variable, at least one regulator output signal in accordance with at least one variable parameter of the regulator, the output signal influencing the operating variable, the regulator also receiving a signal which characterizes the current operating mode and the value of the at least one parameter being switched over as a function of this signal, characterized in that the internal combustion engine is an internal combustion engine with direct petrol injection, in which switching over is performed between the operating modes comprising stratified operating mode, homogeneous lean operating mode and homogeneous operating mode with throttling.
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