JPS6193269A - 周期的に動作する機械の設定パラメータを最適設定する方法 - Google Patents

周期的に動作する機械の設定パラメータを最適設定する方法

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JPS6193269A
JPS6193269A JP60211223A JP21122385A JPS6193269A JP S6193269 A JPS6193269 A JP S6193269A JP 60211223 A JP60211223 A JP 60211223A JP 21122385 A JP21122385 A JP 21122385A JP S6193269 A JPS6193269 A JP S6193269A
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setting
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crankshaft angle
setting parameters
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JP60211223A
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ヘルマン・ランフアー
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/1455Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means by using a second control of the closed loop type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 最適パラメータ例えば供給されるエネルギーを形成し、
設定パラメータの設定のための制御回路の実際値として
、少なくとも1つの作動パラメータを検出する、周期的
に動作する機械例えば内燃機関の点火時点の設定パラメ
ータを最適設定する方法および装置に関する。
従来技術および発明が解決しようとする問題点 1966年1月14日発行、SAE紙660口22゜1
01エンジン出力を最適化するためのコントロールシス
テムJ (Control System to Op
timizeEnglne Power)からこの種の
方法や、方法を実施するための装置は、公知である。そ
の場合に、内燃機関のクランク軸に供給される回転トル
クが、検出され、点火時点の自動設定を介して最大化さ
れる。点火時点は、その瞬時位置を持続的に、例えば有
利には機械回転数のl/□。から1/2oに相当する周
波数で変えられ、それから生じる回転トルクの変化を比
較している。点火時点調整と回転トルク変化との間に同
相変化または逆相変化が、あるか否かに依存して、新し
い点火時点は、最高回転トルクが得られるまで設定され
る。その方法の場合には、内燃機関の非静しゆく度(ラ
フネス)の増大は避けられない。
他の公知の方法は、最大燃焼圧力が、上死点OT後の所
定の不変クランク軸角度に設定される時、はぼ最大効率
を有する燃焼が生じるという前提から出発している。こ
のための設定は、最大燃焼圧力が、実際値として現われ
る、それぞれの燃焼に対するクランク軸角度を検出する
目標値として、既知の不変のクランク1軸角度が、固定
して設定される。それから、制御偏差が形成され、その
偏差は点火時点の設定のための積分制御器に供給される
。しかしながら、この方法では、所定の不変のクランク
軸角度が測定される最適試験機関から、製造公差または
作動時間の増加に伴う摩耗によってその都度の機関の特
性がずれている場合に、最大効率が保証されない。
問題点を解決するための手段 前述の問題点を解決するために、第1に設定パラメータ
を最適設定する方法の発明においては制御回路の制御偏
差を、最適パラメータと乗算して、相関パラメータにし
、機械の先行する機能サイクルの相関パラメータの平均
値を形成し、2つの機能サイクル間で制御回路の目標値
を、平均値Oに対してよシ高い期待確率値の方向に設定
するようにし、さらに本発明の設定パラメータを最適設
定する装置においては、内燃機関の点火時点の設定のた
めの点火制御器を有し、最大燃焼室圧力のクランク軸角
度の検出のための実際値検出段を有し、実際値としての
最大燃焼室圧力のクランク軸角度と目標値とから、制御
器に対する入力値を形成するための制御偏差形成器を有
する、周期的に動作する機械の設定パラメータを最適設
定する装置において、固定したクランク軸角度範囲内で
それぞれの燃焼室で、行なわれる仕事量を検出するため
の仕事量検出段が設けられているようにする。
さらに本発明の有利な実施例では、最適な目標値への速
くて正確な収れんが得られるので、目標値の設定距離が
、すぐ前の平均値の値に比例していることは、設定のた
めに特に有利である。内燃機関の点火時点設定のための
方法を実施するために、燃焼経過中に、積分器において
内燃機関によって行なわれだ仕事量を燃焼室圧力の積分
によって検出することは、この仕事量を最適パラメータ
として用いるために、特に有利である。2つの燃焼サイ
クル間で検出した仕事量をすぐ前の制御偏差と乗算し積
分器で平均化する場合、新しい目標値の形成が、特に簡
単に行なわれる。このだめ、機能段および記憶素子を余
り必要とせず、アナログ技術で実施する場合に高価なハ
ーバウェアを使用しなくてよくまたマイクロコンピュー
タにて実施する場合には、高価なプログラミングに対す
るコストが低く所要時間が少くなくてよくなる。
実施例 次に本発明の実施例を図面を用いて詳しく説明する。
第1図に圧力的@Pがクランク軸角度αを横軸にとって
示されている。当該のピストンが下死点にある場合、つ
まり、クランク軸角度α=−180°において、ピスト
ンは上方へ向って移動し、その結果、αのクランク軸角
度においZ て点火が行なわれるまで、圧力が上昇する。シリンダ内
で燃焼が始まると共に、圧力は、上死点を越えて、αP
、+aaxのクランク軸角度において最大圧力Pmax
まで上昇する。その後圧力は、燃焼ガスの膨張およびシ
リンダの下方への移動により、クランク軸角度がα=1
80°になるまで下降する。4サイクル内燃機関の場合
には、それに続いて排気行程が続き、その後吸気行程が
続く。これらの行程に関しての説明は省略する。
第2図において横軸にはクランク軸の角度目盛が第11
図と同じスケールで、第1図の下方に示されている。そ
れに対して、縦軸にピストンによって行なわれた仕事量
が、下死点からクランク軸角度α= 180’tでのシ
リンダ容積に関しての圧力の積分として取られている。
上死点OTIでシリンダ内でガスが圧縮される間、エネ
ルギーが消費される。つまり仕事は負の記号を付けられ
る。上死点後、シリンダ内でガスが膨張し、その間燃焼
によって、圧縮の間に生じるよりもより高い圧力が生じ
る。それで、燃焼工程の終わりに、エネルギー利得Aが
得られる。
内燃機関の運転サイクルの間、エネルギー利得Aを実際
に検出するだめには、圧力を容積に関して積分するので
なくクランク軸角度αに関して置換積分する。置換係数
(クランク軸角度への容積の依存関係)は、機関のため
に一度求められ、数値表としてメモリの中に記憶される
数値表は、同じ構造の機関に対して有効である。
第6図と第4図は、一定点大角度における内燃機関の統
計的な特性を示している。第6図は、一定に設定された
点火角度α2と最大燃焼室圧力のクランク軸角度の統計
的平均値αP 、maxとの関係を示している。その関
数は、負の点火角度の間、すなわち上死点OTO前にあ
る点火時点の間、単調に上昇する。第4図には、最大燃
焼室圧力の平均クランク軸角度と、平均的に供給される
機械エネルギーとの関係が示されている。この関数はと
つ状の経過をとり、最大燃焼室圧力の所定のクランク軸
角度において、明確な最大値を有している。第6図との
関連から、平均真火角度可の設定調整を介して、取出さ
れる平均機械エネルギーの最大値が得られることがわか
る。
第5図は、点火角度α2(設定パラメータ)の最適設定
のための、内燃機関1に接続されている制御回路のダイ
アダラムである。その場合に、内燃機関1によってなさ
れる仕事は最大になるべきである。内燃機1関1には、
燃焼室圧力Pを検出するための、詳しく示されていない
圧力センサと、クランク軸角度αを検出するための、ク
ランク軸角度センサが設けられている。実際値検出段2
において、最大内燃室圧力αP、max(最適パラメー
タ)のクランク軸角度が点火制御器3のための制御回路
の実際値として検出され、点火制御器3の出力側に点火
角度αが現われる。仕事量検出段4は、クランク軸角度
αおよび圧力Pから積分によって仕事量Aを形成する。
次の掛算段5において、点火制御器3の入力信号が、仕
事量Aの検出値と乗算され、目標値制御器6への入力値
K(相関パラメータ)になる。目標値制御器6の出力側
には、目標値α8が現われ、制御偏差形成器7のプラス
入力側に供給される。制御偏差形成器7の出力側に、点
火制御器3および掛算器5に対する入力値である制御偏
差α1が現われる。制御偏差形成器7の負の入力側には
、実際値αP 、maxが供給される。
第6図は、定常運転状態、つまシ観察・期間において不
変の目標値α8・に対して第5図の制御′回路の特性を
示している。第6図(a)は、8燃焼サイクルに対する
制御偏差値α、を示している。第6図(C)は、仕事量
検出段4の出力側の、この燃焼サイクルに対する仕事量
Aの検出値を示している。この関係を理解するために、
第6図(b)には、最大シリンダ圧力αP 、maxの
クランク軸角度と仕事量Aとの関係が示されている。
°この関係は、点火角度が一定の場合の定常運転に対し
て当はまる。定常運転の場合に、目標値α8が不変であ
り、制御偏差α、は平均値がないので、対応する仕事−
iAの値は第6図(b)に示されている特性曲線におい
て、定常予定値α8の周りで制御偏差α値を投影するこ
とによつで求められる。掛算器5において、燃焼サーク
ルに対する検出仕事量Aの値とその都度の制御卸偏差α
、の値とが、乗算される。その結果、第6図(d)に示
す関数ダイアダラムが生じ、第6図では、掛算器5の出
力値Kが、それぞれの燃焼サークルに対する時間tを横
軸にとって示されている。
第6図(d)には、さらに掛算器の出力値にの平均値M
が破線で記入されている。この出力値には、積分特性を
表わす目標値制御器6を制御するので、目標値制御器6
の出力側では目標値α8が最大圧力の点火角度がより大
きくなるように変化し、そのためより高い機械仕事量が
得られるような方向に、目標値設定が行なわれる。
第7図には、最適目標値の後に目標値α8が存在する、
制御回路特性の例が示されている。
第6図と同様に、第7図(a)は、対応する制御偏差α
、を示し、第7図(c)は、仕事量Aの検出値を示して
おり、第7図(d)は、掛算段5の出力信号Kを示して
いるっ出力信号にの平均値は負であり、そのために目標
値j制御器6の積分特性により目標値α8が、低下する
ようになる。
要するに、第6図及びに第7図に示された、制御回路の
特性に関して、次のようなことが言える。即ち、内燃機
関の仕事量Aが最大であるような目標値α8に自動的に
設定される。その後、生じた制御偏差α、およびに仕事
量Aの検出値は、相関されず、掛算器5の出力側に平均
呟0を有する信号にのパルスが生じ、その結果目標値は
安定し、不変である。
内燃機関の点火時点の本発明の制御のすぐれた特徴は、
ダイナミック特性である。速い負荷変化は、実際値検出
段2およびに点火制御器3を有する速い制御を介して、
所定の圧力最大位へと点火角度を速く制御することによ
って、克服される。制御系は、緩慢な目標値最適化を介
して、機関の温度や、機関の持続的な負荷状態のような
、内燃機関の長期の作動パラメータに無関係にある効率
へと最適点火角度を制御する。
発明の効果 本発明の、周期的に動作する機械の設定パラメータを最
適に設定するための方法は、次のような有利な点を有す
る。即ち、機関の最適な効率設定が、機械に関する先行
情報が既知でなくとも、自動的に行え、るという有利な
点を有する。
まだ、緩慢な目標値設定により妨害されることなくダイ
ナミック特性の高い機械にも本発明の速い制御により、
用いることができることは、特に有利である。この制御
から付加的な機関の非静しゆくな状態が生ずることはな
い。
本発明は、前述の実施例のみに制限されない。
本発明は、周期的に作動している機械の設定パラメータ
が、機械の最適設定に作用する所、たとえば内燃機関の
ガスの有害な組成が、設定される所、タービンのエネル
ギー供給が、タービンの羽根角度の設定調整によって調
整される所等に使用が可能である。その場合、本発明の
範囲内で存在する制御系の部分制御において用いられる
【図面の簡単な説明】
第1図から第4図は、使用パラメータの関係を示すだめ
の線図である。また第5図は、本発明の方法を実施する
ための設定調整回路の実施例であり、第6図と第7図は
、設定制御回路の機能を説明するための線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、最適パラメータを形成し、設定パラメータの設定の
    ための制御回路の実際値として、少なくとも1つの作動
    パラメータを検出する、周期的に動作する機械の設定パ
    ラメータを最適に設定する方法において、制御回路の制
    御偏差を、最適パラメータと乗算して相関パラメータに
    し、機械の先行する機能サイクルの相関パラメータの平
    均値を形成し、2つの機能サイクル間で制御回路の目標
    値を、平均値0に対してより高い期待確率値の方向に設
    定することを特徴とする、周期的に動作する機械の設定
    パラメータを最適設定する方法。 2、目標値の設定距離が、すぐ前の平均値の値に比例す
    るようにする特許請求の範囲第1項記載の周期的に動作
    する機械の設定パラメータを最適設定する方法。 3、内燃機関(1)の点火時点の設定のための点火制御
    器(3)を有し、最大燃焼室圧力のクランク軸角度の検
    出のための実際値検出段(2)を有し、実際値としての
    最大燃焼室圧力のクランク軸角度と目標値とから、制御
    器(3)に対する入力値を形成するための制御偏差形成
    器(7)を有する、周期的に動作する機械の設定パラメ
    ータを最適設定する装置において、固定したクランク軸
    角度範囲内でのそれぞれの燃焼室で、行なわれる仕事量
    を検出するための仕事量検出段(4)が設けられている
    ことを特徴とする、周期的に動作する機械の設定パラメ
    ータを最適設定する装置。
JP60211223A 1984-09-26 1985-09-26 周期的に動作する機械の設定パラメータを最適設定する方法 Pending JPS6193269A (ja)

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DE3435254.6 1984-09-26
DE19843435254 DE3435254A1 (de) 1984-09-26 1984-09-26 Verfahren zur optimalen einstellung eines einstellparameters einer zyklisch arbeitenden maschine

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