WO1989009334A1 - Learning control process and device for internal combustion engines - Google Patents

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WO1989009334A1
WO1989009334A1 PCT/DE1989/000135 DE8900135W WO8909334A1 WO 1989009334 A1 WO1989009334 A1 WO 1989009334A1 DE 8900135 W DE8900135 W DE 8900135W WO 8909334 A1 WO8909334 A1 WO 8909334A1
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WO
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pilot control
comparison value
small
global
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PCT/DE1989/000135
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Klenk
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a learning control method with pilot control for setting the lambda value for the air / fuel mixture to be supplied to an internal combustion engine.
  • the invention also relates to a device for performing such a method.
  • Such a method and an associated device are known from DE 35 05 965 A1 (US Ser. No. 831 476/1986).
  • the device has a pilot control means, a setpoint generator means, a control means and an adaptation factor memory.
  • the method serves e.g. B. to adjust the injection time.
  • the pilot control means outputs a pilot control value for the injection time.
  • the setpoint generator provides a single controlled variable setpoint, namely the lambda value 1. This is compared with the respective actual lambda value, which is measured by a lambda probe.
  • the control means depends on the difference between the above Both values are a manipulated variable, namely a control factor with which the respective pilot control value is corrected by multiplication.
  • the feedforward control value is, however, also corrected in a controlling manner, with the aid of an adaptation factor which is respectively read from the adaptation factor memory.
  • the adaptation factor memory stores adaptation values in an addressable manner via values of addressing operating variables. To correct the feedforward control value, it reads out the adaptation factor that belongs to the set of values of the addressing operating variables present at the time. The pilot control value is linked multiplicatively with this factor.
  • the adaptation factors are determined again and again with the help of the control factor supplied by the control means. In predetermined larger time periods, the factors of the adaptation factor memory are evaluated in such a way that the mean value of all factors is formed and this mean value is incorporated into a so-called multiplicative global factor. This value is then taken into account global corrections both for multiplicative acting on the injection time Störein ⁇ rivers as well additively acting disturbances erforder ⁇ Lich are '.
  • the associated device also has a summand determining means which determines a summand which is added to the pilot control value corrected by multiplicative factors.
  • the summand is measured at idle, that is, with small injection times. This is due to the consideration that with short injection times there is a multiplicative effect Interference is relatively weak, but an additive interference has a relatively strong effect.
  • the invention is based on the object of specifying a method for learning control with precontrol for setting the lambda value, which takes into account interference influences which have an additive effect on the metering of the fuel quantity better than known methods.
  • the invention is also based on the object of specifying a device for performing such a method.
  • the device has the means already described, that is to say a precontrol means, a setpoint generator means, a control means, an adaptation factor memory and a summand determination means.
  • a precontrol means a setpoint generator means
  • a control means a control means
  • an adaptation factor memory a summand determination means.
  • the comparator means compares a large comparison equals a small comparison value and outputs an increase or a decrease signal.
  • the change means increases the global summand in response to the increase signal by a correction value or decreases the summand in response to the decrease signal.
  • the method according to the invention compares a large comparison value with a small comparison value, the large comparison value being formed by averaging adaptation factors for large input control values, while the small comparison value is formed by averaging adaptation factors for small input control values. If the large comparison value is smaller than the small comparison value, the additive for the additive correction of the pilot control value is increased by a correction value, otherwise it is decreased.
  • the additive error in the pilot control value is z. B. + 5% and the multiplicative error also 5.
  • the total error is then 10% and the adaptation factor is 1.1 as long as no additive correction is carried out. If the injection time is five times longer, the fixed additive error is only 1%, while the multiplicative error is still 5%. The total deviation thus amounts to 6% and results in an adaptation factor of 1.06 as long as no additive correction is made.
  • the pilot control time is corrected not only by the adaptation factor, but also by a summand, the situation changes.
  • FIG. 1 shows a functional diagram of a learning pre-control / regulating method, shown as a block diagram, for setting the injection time using, among other things, a global summand
  • FIG. 2 shows a functional diagram of the functional group within FIG. 1 that determines the global summand, shown as a block diagram
  • FIG. 3 shows a function diagram shown as a block diagram of a variant of a function sub-group within FIG. 2.
  • FIG. 1 and 2 relate to a single exemplary embodiment, FIG. 1 giving an overall overview of a pre-control / regulation method for setting the injection time for an injection valve of an internal combustion engine 10, while in FIG. 2 the most important radio function for the invention tion group is shown in detail in Fig. 1.
  • An injection valve 12 is arranged in the intake manifold 11 of an internal combustion engine 10 and is controlled with a signal for the injection time TI.
  • a lambda value is set, which is measured by a lambda probe 14 arranged in the exhaust gas duct 13 of the internal combustion engine 10.
  • the measured lambda actual value is compared with a lambda setpoint value supplied by a setpoint generator means 15 in a comparison step 16, and the control deviation value formed is fed to a control means 17 with integrating behavior, which outputs a control factor FR as a manipulated variable.
  • a pilot control time TIV for the injection time is modified by multiplication in a multiplication step 18.
  • the pilot control time TIV is supplied in the exemplary embodiment shown by a pilot control memory 19 which addressable via values of the speed n and the position of an accelerator pedal FP saves pilot control times TIV.
  • the pilot control tents TIV are defined for certain operating conditions and certain system properties. Now, however, the operating conditions change when operating the internal combustion engine, for. B. the air pressure or the system properties, e.g. B. air leakage properties or the closing time of the injection valve 12.
  • the pilot control time read out from the pilot control memory 19 is modified with an adaptation factor FA (FP, n).
  • FA adaptation factor
  • This adaptation factor is read from an adaptation factor memory 21, which has a corresponding number of support points as the pilot control memory 19 and, like this, can be addressed via sets of values of the speed n and the accelerator pedal position FP. It is e.g. B.
  • TIV x (FG x FA (FP, n) x FR).
  • TIV x (FG + FA (FP, n) + FR) TIV x F.
  • the factor F formed by summing the correction factors is multiplicatively linked in multiplication step 18 with the respective pilot control time TIV. Instead, there could also be three multiplier stages.
  • the pilot control time also undergoes an additive correction by means of a global summand in an adding step 27.
  • the injection time TI calculated as follows is thus supplied to the injection valve 12:
  • the adaptation factors FA, the global factor FG and the global summand SG are formed in an adaptation means 22 which has three function subgroups, namely an adaptation factor calculation means 23, a global summand calculation means 24 and a global factor calculation means 25.
  • an adaptation factor calculation means 23 a global summand calculation means 24 and a global factor calculation means 25.
  • the function of the global summand calculation means 24 which is explained in more detail below with reference to FIG. 2.
  • the two calculation means just mentioned can work, such as. B. described in DE 35 05 965 A1 already mentioned at the beginning.
  • the regulating factor FR is fed to the adaptation means 22 via an averaging step 26, and a new value is then calculated from this on the basis of the old adaptation factor for a support point whenever the values of the addressing operating variables are in a range , which belongs to the respective base, and then this area is left.
  • the newly determined adaptation factor is adopted in the adaptation factor memory 21 after it has been determined, so that it is available as an improved value when an operating state with the same values of the addressing operating variables occurs again.
  • the average value is formed from all the adaptation factors in the adaptation factor memory 21 and the global factor FG, which previously applied, is modified with this.
  • the adaptation factors of previously visited support points are corrected.
  • the adaptation factors FA and the global factor FG can, however, be obtained in any way.
  • the methods according to the cited document serve only as an example. They have no influence on the acquisition of the global summand SG described below.
  • the global summand calculation means 24 the function of which is shown in detail in FIG. 2, has an average value calculation means 28, a large comparison value means 29. G, a small comparison value means 29.K, a comparator means 30 Correction value memory 31, a switchover step 32 with switch actuation means 33, a linkage step 34 and a sample / hold means (S / H) 35.
  • the mean value calculation means 28 calculates the mean value from all pilot times TIV, as they are stored for the k x 1, ie 8 x 8 support points of the pilot control memory 20, and divides the sum by the value k x 1.
  • the mean value TIV k obtained in this way alone serves to be able to distinguish for which values of the indices k and 1 pilot control times TIV k are greater than the mean value and for which values of the indices the pilot control times are smaller.
  • the large comparison value mean 29 G namely forms the sum of all adaptation factors which are stored under the values of the reference point indices k and 1 for which the respective pilot control time in the indexed pilot control memory 20 is greater than the mean value of all pilot control times.
  • the small comparison value average 29 K forms the sum for all adaptation factors FA. , which belong to pilot control times that are smaller than the mean value of all pilot control times.
  • the difference between the two sums is formed by the comparator means 30, which outputs a difference signal D. If the large comparison value provided by the large comparison value mean 29G is greater than the small comparison value supplied by the small comparison value mean 29.K, so if the difference D is negative, the correction value memory 31 gives a negative fixed correction value - ßß aus, otherwise a fixed positive correction value + 4SG of the same size.
  • the difference signal D is also fed to the switch actuating means 33, which executes the switching step 32 when the magnitude of the difference exceeds a threshold value D Q.
  • the positive or negative correction value 4SG is then added to the old global summand SG stored in the sample / hold means 35 in the linking step 34, as a result of which a new increased or decreased global summand SG is formed.
  • a difference signal D occurs as long as the global summand SG acting additively on the pilot control time is not correctly determined and the adaptation factors for long injection times deviate from those for short injection times.
  • a variant of the function groups for obtaining the large comparison value and the small comparison value is shown in FIG. 3. Instead of the mean value calculation means 28 and the two comparison value means 29.
  • comparison value means are available in a different way of functioning, namely a large comparison value means 29.G3 and a small comparison value means 29.K3, to which the adaptation factors FA . , are fed.
  • the comparison means themselves store for which values k and 1 of the indices k and 1, respectively, relatively large feedforward values apply and for which values k. and 1. the indices low pilot control values apply. For adaptation factors with the corresponding indices, the sum is carried out in each case.
  • the method according to FIG. 2 with the mean value calculation means 28 has the advantage of great flexibility, but the disadvantage of a certain computing effort.
  • the flexibility is due to the fact that devices of the type described here are generally designed in microcomputer technology and that when a device is adapted to a particular engine type, essentially only the values stored in the pilot control memory 20 need to be changed. If the variant according to FIG. 3 is used, the values of those indices for which large or small pilot control times apply now generally have to be specified for the adaptation to a new motor type. However, if these values are stored, the system according to FIG. 3 has the advantage that the calculation effort for forming the mean value of the pilot control times is eliminated.
  • the computational effort can be reduced even further, for the fewer adaption factors, the sum is formed by the comparative value means 29.x.
  • the adaptation factor that belongs to a support point with a particularly long pilot control time with an adaptation factor that belongs to a support point with a particularly short pilot control time.
  • this only works with a method that ensures that these support points are regularly adapted, e.g. B. by a method for adapting distant nodes or by a method that works with a global Multi bearings ⁇ factor.
  • Such methods are described in DE 35 05 965 A1, which has already been mentioned several times. However, it is safer to calculate the sum of the adaptation factors over as many support points as possible.
  • Forming the sum over many support points also has the advantage that a strong change in the adaptation factor of a support point has only a relatively weak percentage effect on the total. This reduces the tendency of the system to vibrate.
  • the correction value can also be determined according to a variant as indicated in brackets in FIG. 2 in the symbol for the correction value memory 31, namely in that the value is obtained by multiplying the value of the difference signal D by a proportionality constant M he follows.
  • the global summand SG is then corrected the more the larger the value of the difference signal D is.
  • This has the advantage that the method can react quickly to larger, additive-acting faults.
  • the disadvantage is that vibrations can occur due to the existing feedback.
  • pilot control times TIV can also be obtained by dividing the signal supplied by an air mass sensor by the rotational speed, as is customary in commercially available devices.
  • the variant according to FIG. 2 for obtaining the comparison values is ruled out, and only variants can be carried out in which it is determined in advance for which indices of support points adaptation factors are to be summed.
  • the setpoint generator 16 does not have to be designed as a map, as shown in FIG. 1, but that the setpoint can also be determined differently, in particular that the only fixed lambda setpoint "1" is specified can.
  • the condition for changing the global sum SG was that the magnitude of the differential signal D should be greater than a threshold value D Q.
  • D Q a threshold value
  • this has the advantage that the global summand is not immediately changed with every small change in an adaptation factor, which would increase the tendency to oscillate.
  • other conditions can also be used, e.g. B. that that the global summand is corrected after a predetermined time or that the correction takes place after a predetermined number of corrections of adaptation factors.
  • a global summand is formed as a function of the difference between adaptation factors for large pilot control values and adaptation factors for small pilot control values, the summand being increased, if the difference is negative and it is lowered if the difference is positive.
  • the correction values by which the global summand is increased or decreased can have different sizes.
  • the concrete values are to be determined in such a way that the adaptation is as quick and good as possible with a low tendency to oscillate.

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Description

Lernendes Regelungsverfahren für eine Brennkraftmaschine und Vorrichtung hierfür
Die Erfindung betrifft ein lernendes Regelungsverfahren mit Vorsteuerung zum Einstellen des Lambdawertes für das einer Brennkraftmaschine zuzuführende Luft/Kraftstoffge- misch. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens.
Stand der Technik
Ein derartiges Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung sind aus der DE 35 05 965 A1 (US-Ser. No. 831 476/1986) bekannt. Die Vorrichtung weist ein Vorsteuerungsmittel, ein Sollwertgebermittel, ein Regelungsmittel und einen Adaptionsfaktorenspeicher auf. Das Verfahren dient z. B. zum Einstellen der Einspritzzeit. Das Vorsteuerungsmittel gibt abhängig von Werten von anderen Betriebsgrößen als der Einspritzzeit einen Vorsteuerungswert für die Ein¬ spritzzeit aus. Das Sollwertgebermittel liefert einen ein¬ zigen Regelgrößen-Sollwert, nämlich den Lambdawert 1. Die¬ ser wird mit dem jeweiligen Lambda- Istwert verglic-hen, der durch eine Lambdasonde gemessen wird. Das Regelungsmittεl bildet abhängig von der Differenz zwischen den genannten beiden Werten einen Stellwert, nämlich einen Regelfaktor, mit dem der jeweilige Vorsteuerungswert regelnd durch Multi¬ plikation korrigiert wird. Der Vorsteuerungswert wird jedoch auch steuernd korrigiert, und zwar mit Hilfe eines aus dem Adaptionsfaktorenspeicher jeweils ausgelesenen Adaptions¬ faktors. Der Adaptionsfaktorenspeicher speichert Adaptions¬ werte adressierbar über Werte von Adressierbetriebsgrößen. Er liest zum Korrigieren des Vorsteuerungswertes jeweils denjenigen Adaptionsfaktor aus, der zum jeweils vorliegenden Satz von Werten der Adressierbetriebsgrößen gehört. Mit die¬ sem Faktor wird der Vorsteuerungswert multiplikativ ver¬ knüpft. Die Adaptionsfaktoren werden mit Hilfe des vom Regelungsmittel gelieferten Regelfaktors immer wieder neu bestimmt. In vorgegbenen größeren Zeitabschnitten werden die Faktoren des Adaptionsfaktorenspeichers dahingehend ausgewertet, daß der Mittelwert aller Faktoren gebildet wird und dieser Mittelwert in einen sogenannten multipli- kativen globalen Faktor eingearbeitet wird. Dieser Wert berücksichtigt dann global Korrekturen, die sowohl wegen multiplikativ auf die Einspritzzeit wirkender Störein¬ flüsse wie auch additiv wirkender Störeinflüsse erforder¬ lich sind'.
Additiv wirkende Störeinflüsse werden bei einem Verfahren besser berücksichtigt, wie es aus dem SAE-Paper No. 860594, 1986 ebenfalls zum Einstellen der Einspritzzeit bekannt ist. Die zugehörige Vorrichtung weist außer den oben ge¬ nannten Fuπktionsstufen noch ein Summanden-Ermittlungsmit¬ tel auf, das einen Summanden ermittelt, der zu dem durch multiplikatlve Faktoren korrigierten Vorsteuerwert addiert wird. Der Summand wird im Leerlauf gemessen, also,bei klei¬ nen Einspritzzeiten. Dies aufgrund der Überlegung, daß sich bei kleinen Einspritzzeiten ein multiplikativ wirkender Störeinfluß relativ schwach, ein additiv wirkender Stör¬ einfluß jedoch relativ stark auswirkt.
Das soeben genannte System hat den folgenden Nachteil. Es kann ohne weiteres der Fall eintreten, daß sich auch bei kleinen Einspritzzeiten ein additiv wirkender Störeinfluß mit einem gegenläufigen multiplikativ wirkenden kompen¬ siert. Dann wird die Vorsteuerzeit nicht additiv (und gegen¬ läufig multiplikativ) korrigiert, obowhl dies eigentlich er¬ forderlich wäre. Dieser Fehler, der von der Bestimmung im Leerlauf herrührt, wirkt sich im gesamten Last- und Dreh¬ zahlbereich der Brennkraftmaschine aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum lernenden Regeln mit Vorsteuerung zum Einstellen des Lambda- wertes anzugeben, das Störeinflüsse, die additiv auf die Zu essung der Kraftstoffmenge wirken, besser berücksich¬ tigt als bekannte Verfahren. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens anzugeben.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung ist für das Verfahren durch die Merkmale von Anspruch 1 und für die Vorrichtung durch die Merkmale von Anspruch 5 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Aus¬ gestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 5 weist die bereits beschrie¬ benen Mittel auf, also ein Vorsteuerungsmittel, ein Soll¬ wertgebermittel, ein Regelungsmittel, einen Adaptionsfak¬ torenspeicher und ein Summanden-Ermittlungsmittel . 'Dazu- hin weist sie ein Ko paratormittel und ein Änderungsmit¬ tel auf. Das Komparatormittel vergleicht einen Groß-Ver- gleichswert mit einem Klein-Vergleichswert und gibt ein Erhöhungs- oder ein Erniedrigungssignal aus. Das Änderungs¬ mittel erhöht den Globalsummanden auf das Erhöhungssignal hin um einen Korrekturwert bzw. erniedrigt den Summanden auf das Erniedrigungssignal hin.
Das erfindungsgemäße Verfahren vergleicht einen Groß-Ver¬ gleichswert mit einem Klein-Vergleichswert, wobei der Groß- Vergleϊchswert durch Mittelung von Adaptionsfaktoren für große Vorsteuerwerte gebildet wird, während der Klein-Ver¬ gleichswert durch Mittelung von Adaptionsfaktoren für kleine Vorsteuerwerte gebildet wird. Ist der Groß-Ver¬ gleichswert kleiner als der Klein-Vergleichswert, wird der Summand zum additiven Korrigieren des Vorsteuerwertes um einen Korrekturwert erhöht, andernfalls erniedrigt.
Dieser Maßnahme liegt die folgende Erkenntnis zugrunde. Bei einer kurzen Einspritzzeit, also einem kleinen Vor¬ steuerwert, betrage der additive Fehler im Vorsteuer¬ wert z. B. + 5 % und der multiplikative Fehler ebenfalls 5 . Der Gesamtfehler ist dann 10 % und der Adaptionsfaktor somit 1 ,1 , solange keine additive Korrektur ausgeführt wird. Bei fünffach längerer Einspritzzeit macht der feste additive Fehler nur noch 1 % aus, während der multiplikative nach wie vor 5 % beträgt. Die Gesamtabweichung macht somit 6 % aus und hat einen Adaptionsfaktor von 1 ,06 zur Folge, solange nicht additive korrigiert wird. Wird aber die Vorsteuerzeit nicht nur durch den Adaptionsfaktor, sondern auch durch einen Summanden korrigiert, ändern sich die Verhältnisse. Es sei angenommen, daß der Summand genau richtig ermittelt sei, also gerade diejenige kurze Zeitspanne zur Vorsteue¬ rungszeit addiere, die zum Ausgleich des additiv wirkenden Fehlers erforderlich ist. Dann bleibt nur noch der multi¬ plikativ wirkende Fehler übrig, der sowohl für kurze wie auch für lange Einspritzzeiten zu einem Fehler von 5 % im Bei spielsfal 1 , also einem Adaptionsfaktor von 1 ,05 führt. Das Beispiel veranschaulicht die Erkenntnis, daß ein klei¬ nerer Adaptionsfaktor für große Einspritzzeiten im Vergleich zum Adaptionsfaktor für kurze Einspritzzeiten ein Zeichen dafür ist, daß ein additiv wirkender Fehler vorliegt und daß zweckmäßigerweise zur Korrektur ein Summand zur jewei¬ ligen Vorsteueruπgszeit addiert wird.
Diese Maßnahme behebt auch den oben beschriebenen Mangel der vorgetäuschten nicht erforderlichen Korrektur aufgrund der Wirkung entgegengesetzter Einflüsse. Existieren bei kurzer Einspritzzeit ein additiv wirkender Fehler von z. B. + 5 % und ein multiplikativ wirkender Fehler von - 5 %, führt dies zu einem Adaptionsfaktor von 1 ,0 für die be¬ trachtete kurze Einspritzzeit, jedoch zu einem Faktor von 0,96 für eine fünffach längere Einspritzzeit (+ 1 % additiv, - 5 % multiplikativ). Auch in diesem Fall ist der Adaptions¬ faktor für die große Einspritzzeit kleiner als der Adaptions¬ faktor für die kurze Einspritzzeit, was, wie erläutert, das Zeichen für das Erfordernis des Addierens eines Korrektur¬ summanden ist.
Im soeben beschriebenen Beispiel zum Erläutern des Prinzips der Erfindung wurde im Vergleich jeweils nur eines Adap¬ tionsfaktors für eine kurze und eine lange Einspritzzeit ausgegangen. Für die Praxis vorteilhafter ist es jedoch, aus mehreren Adaptioπsfaktoren für große Vorsteuerwerte durch Mittelung einen Groß-Vergleichswert zu bilden und entsprechend für kleine Vorsteuerwerte einen Klein-Ver¬ gleichswert zu berechnen. Es werden dann nicht nur_zwei Adaptionsfaktoren, sondern die beiden Vergleichswerte durch die Komparatorstufe miteinander verglichen. Für das Bilden dieser Vergleichswerte sind für unterschiedliche System- aufbauten unterschiedliche Methoden von Vorteil, was wei¬ ter unten anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert wird.
Von besonderem Vorteil in Bezug auf die Schwingstabilität eines durch dieses Verfahren geregelten Systemes ist es, den Summanden nicht bei jeder kleinen Abweichung zwischen Groß- und Klein-Vergleichswert zu ändern, sondern eine Än¬ derung erst vorzunehmen, wenn ein vorgegebener Schwellwert überschritten wird. Kleinere Schwankungen führen dann nicht zu Änderungen der Systemparameter.
Ebenfalls zur Stabilisierung gegen Schwingungsneigungen trägt es bei, den Summanden nur jeweils um einen kleinen vorgegebenen festen Korrekturwert zu ändern, unabhängig von der Differenz zwischen Groß- und Klein-Vergleichswert. Ein Abweichen davon und ein Verwenden eines Korrekturwertes, dessen Größe proportional zur Differenz zwischen Groß- und Klein-Vergleichswert ist, empfiehlt sich nur dann, wenn die Vergleichswerte durch Mittelwertbildung aus relativ vielen Einzelwerten gebildet werden, so daß eine große Änderung des Summanden zwar schnell eine Änderung der Regelparameter bringt, dies jedoch nur zu schwacher Rückkopplung auf die Vergleichswerte führt.
Zeichnung
Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein als Blockschaltbild dargestelltes Funktions¬ diagramm e-ines lernenden Vorsteuerungs/Regelungs- verfahrens zum Einstellen der Einspritzzeit unter anderem mit Hilfe eines globalen Summanden; Fig. 2 ein als Blockschaltbild dargestelltes Funktions¬ diagramm derjenigen Funktionsgruppe innerhalb von Fig. 1, die den globalen Summanden bestimmt; und
Fig. 3 ein als Blockschaltbild dargestelltes Funktioπs- diagramm einer Variante einer Funktionsunter¬ gruppe innerhalb von Fig. 2.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die Fig. 1 und 2 betreffen ein einzelnes Ausführungsbei¬ spiel, wobei Fig. 1 einen Gesamtüberblick über ein Vorsteue- rungs/Regelungsverfahren zum Einstellen der Einspritzzeit für ein Einspritzventil einer Brennkraftmaschine 10 gibt, während in Fig. 2 die für die Erfindung wichtigste Funk¬ tionsgruppe innerhalb von Fig. 1 im Detail dargestellt ist.
Im Saugrohr 11 einer Brennkraftmaschine 10 ist ein Ein¬ spritzventil 12 angeordnet, das mit einem Signal für die Einspritzzeit TI angesteuert wird. Abhängig von der einge¬ spritzten Kraftstoffmenge und der angesaugten Luftmenge stellt sich ein Lambdawert ein, der von einer im Abgaska¬ nal 13 der Brennkraftmaschine 10 angeordneten Lambdasonde 14 gemessen wird. Der gemessene Lambda- Istwert wird mit einem von einem Sollwertgebermittel 15 gelieferten Lambda-Soll- wert in einem Vergleichsschritt 16 verglichen, und der ge¬ bildete Regelabweichungswert wird einem Regelungsmittel 17 mit integrierendem Verhalten zugeführt, das als Stellgröße einen Regelfaktor FR ausgibt. Mit diesem Regelfaktor wird eine Vorsteuerzeit TIV für die Einspritzzeit durch ,Multi¬ plikation in einem Multiplizierschritt 18 modifiziert. Die Vorsteuerzeit TIV wird beim dargestellten Ausführungsbei¬ spiel durch einen Vorsteuerungsspeicher 19 geliefert, der adressierbar über Werte der Drehzahl n und der Stellung eines Fahrpedales FP Vorsteueruπgszeiten TIV speichert.
Die Vorsteuerungszelten TIV sind für bestimmte Betriebs¬ bedingungen und bestimmte Systemeigenschaften festgelegt. Nun ändern sich jedoch beim Betrieb der Brennkraftmaschine die Betriebsbedingungen, z. B. der Luftdruck oder die Systemeigenschaften, z. B. Lecklufteigenschaften oder die Schließzeit des Einspritzventi les 12. Um trotz dieser Ände¬ rungen dauernd einen möglichst guten Vorsteuerwert zu erzielen, wird die aus dem Vorsteuerungsspeicher 19 ausge¬ lesene Vorsteuerungszeit noch mit einem A aptionsfaktor FA (FP, n) modifiziert. Dieser Adaptionsfaktor wird aus einem Adaptionsfaktorenspeicher 21 ausgelesen, der entsprechend viele Stützstellen aufweist wie der Vorsteuerungsspeicher 19 und, wie dieser, über Sätze von Werten der Drehzahl n und der Fahrpedalstellung FP adressierbar ist. Es handelt sich z. B. um jeweils 64 Stützstellen mit k = 8 Adressen für Klassen von Fahrpedalstellungen FP und 1 = 8 Adressen für Klassen von Drehzahlwerten n. Auch der jeweilige Adaptions¬ faktor FA wird multiplikativ durch den Multiplizierschritt 18 eingearbeitet, ebenso wie ein globaler Faktor FG. Streng genommen sollte folgende multiplikative Korrektur statt¬ finden :
TIV x (FG x FA (FP, n) x FR).
Da jedoch alle Korrekturfaktoren in der Praxis nur wenige Prozent von 1 ,0 abweichen, entspricht dem soeben genannten Wert näherungweise der folgende Wert:
TIV x (FG + FA (FP, n) + FR) = TIV x F. Beim System gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der durch Summation der Korrekturfaktoren gebildete Faktor F im Multiplizierschritt 18 mit der jeweiligen Vorsteuerungszeit TIV multiplikativ verknüpft. Statt¬ dessen könnten auch drei Multiplizierstufen vorhanden sein.
Außer der multipl ikativen Korrektur erfährt die Vorsteue¬ rungszeit noch eine additive Korrektur durch einen globalen Summanden in einem Addierschritt 27. Dem Einspritzventil 12 wird somit die wie folgt berechnete Einspritzzeit TI zuge¬ führt:
TI = TIV x F + SG.
Die Adaptionsfaktoren FA, der globale Faktor FG und der globale Summand SG werden in einem Adaptionsmittel 22 ge¬ bildet, das drei Funktionsuntergruppen aufweist, nämlich ein Adaptionsfaktoren-Berechnungsmittel 23, ein Global¬ summanden-Berechnungsmittel 24 und ein Globalfaktor-Berech¬ nungsmittel 25. Von besonderem Interesse ist die Funktion des Global summanden-Berechnungsmittels 24, das anhand von Fig. 2 weiter unten näher erläutert wird. Zunächst sei je¬ doch kurz auf die Funktion des Adaptionsfaktoren-Berech¬ nungsmittels 23 und des Globalfaktor-Berechnungsmitt l 25 eingegangen. Die soeben genannten beiden Berechnungsmittel können arbeiten, wie z. B. in der bereits eingangs genann¬ ten DE 35 05 965 A1 beschrieben. Es wird nämlich dem Adap¬ tionsmittel 22 über einen Mittelungsschritt 26 der Regel¬ faktor FR zugeführt und aus diesem wird dann auf Grundlage des alten Adaptionsfaktors für eine Stützstelle immer dann ein neuer Wert berechnet, wenn sich die Werte der Adressier¬ betriebsgrößen in einem Bereich bewegen, der zur jeweils betrachteten Stützstelle gehört, und dieser Bereich dann verlassen wird. Der neu bestimmte Adaptionsfaktor wird nach seinem Bestimmen in den Adaptionsfaktorenspeicher 21 über¬ nommen, so daß er als verbesserter Wert zur Verfügung steht, wenn wieder ein Betriebszustand mit denselben Werten der Adressierbetriebsgrößen eintritt.
In vorgegebenen größeren Zeitabschnitten wird aus allen Adaptionsfaktoren im Adaptionsfaktorenspeicher 21 der Mit¬ telwert gebildet und mit diesem wird der zuvor geltende globale Faktor FG modifiziert. Die Adaptionsfaktoren zuvor angefahrener Stützstellen werden rückkorrigiert.
Die Adaptionsfaktoren FA und der globale Faktor FG können jedoch auf beliebige Art und Weise gewonnen werden. Die Verfahren gemäß der genannten Schrift dienen nur als Bei¬ spiel. Auf das im folgenden beschriebene Gewinnen des glo¬ balen Summanden SG haben sie keinen Einfluß.
Zum Gewinnen des globalen Summanden weist das Globalsummand- Berechnungsmittel 24, dessen Funktion in Fig. 2 im Detail dargestellt ist, ein Mittelwertberechnungsmittel 28, ein Groß-Vergleichswertmittel 29. G, ein Klein-Vergleichswert- mittel 29.K, ein Komparatormittel 30, einen Korrekturwert¬ speicher 31, einen Umschaltschritt 32 mit Schalterbetäti¬ gungsmittel 33, einen Verknüfpungsmittelschritt 34 und ein Abtast/Halte-Mittel (S/H) 35 auf.
Das Mittelwertberechnungsmittel 28 berechnet den Mittelwert aus allen Vorsteuerzeiten TIV, wie sie für die k x 1, also 8 x 8 Stützstellen des Vorsteuerungsspeichers 20 abge¬ speichert sind, und teilt die Summe durch den Wert k x 1.
Der so gewonnene Mittelwert TIVk , dient alleine dazu, unterscheiden zu können, für welche Werte der Indizes k und 1 Vorsteuerungszeiten TIVk , größer sind als der Mittelwert und für welche Werte der Indizes die Vorsteuerzeiten klei¬ ner sind. Diese Information ist für die beiden Vergleichs¬ wertmittel von Bedeutung. Das Groß-Vergleichswertmittel 29. G bildet nämlich die Summe aller Adaptionsfaktoren, die unter denjenigen Werten der Stützstellenindizes k und 1 abgelegt sind, für die im gleichindizierten Vorsteuerungsspeicher 20 die jeweilige Vorsteuerungszeit größer ist als der Mittel¬ wert aller Vorsteuerungszeiten. Entsprechend bildet das Klein-Vergleichswertmittel 29. K die Summe für alle Adap¬ tionsfaktoren FA. , , die zu Vorsteuerungszeiten gehören, die kleiner sind als der Mittelwert aller Vorsteuerungszei¬ ten. Die Differenz zwischen den beiden Summen wird durch das Komparatormittel 30 gebildet, das ein Differenzsignal D ausgibt. Ist der aus dem Groß-Vergleichswertmittel 29. G ge¬ lieferte Groß-Vergleichswert größer als der vom Klein-Ver¬ gleichswertmittel 29. K gelieferte Klein-Vergleichswert, ist also die Differenz D negativ, gibt der Korrekturwertspei¬ cher 31 einen negativen festen Korrekturwert - äSß aus, an¬ dernfalls einen festen positiven Korrekturwert +4SG glei¬ cher Größe. Das Differenzsignal D wird außerdem dem Schal¬ ter-Betätigungsmittel 33 zugeführt, das den Umschalt¬ schritt 32 dann ausführt, wenn der Betrag der Differenz einen Schwellwert DQ überschreitet. Zu dem im Abtast/Halte- Mittel 35 gespeicherten alten globalen Summanden SG wird dann der positive oder negative Korrekturwert 4SG im Ver¬ knüpfungsschritt 34 addiert, wodurch ein neuer erhöhter bzw. erniedrigter Global summand SG gebildet ist. Wie weiter vorne erläutert, tritt ein Differenzsignal D so lange auf, wie der additiv auf die Vorsteuerzeit einwirkende Global¬ summand SG nicht richtig bestimmt ist und dadurch die Adap¬ tionsfaktoren für große Einspritzzeiten von denen für kleine Einspritzzeiten abweichen. Eine Variante der Funktionsgruppen zum Gewinnen des Groß- Vergleichswertes und des Klein-Vergleichswertes ist in Fig. 3 dargestellt. Statt des Mittelwertberechnungsmit¬ tels 28 und den beiden Vergleichswertmitteln 29. G und 29.K sind nur noch die zwei Vergleichswertmittel in anderer Funktionsweise, nämlich ein Groß-Vergleichswertmittel 29.G3 bzw. ein Klein-Vergleichswertmittel 29.K3 vorhanden, denen die Adaptionsfaktoren FA. , zugeführt werden. In den Ver¬ gleichswertmitteln selbst ist gespeichert, für welche Wer¬ te k und 1 der Indizes k bzw. 1 relativ große Vorsteue- rungswerte gelten und für welche Werte k. und 1. der Indi¬ zes kleine Vorsteuerungswerte gelten. Für Adaptionsfakto¬ ren mit den entsprechenden Indizes erfolgt jeweils die Sum¬ mierung.
Das Verfahren gemäß Fig. 2 mit dem Mittelwertberechnungs¬ mittel 28 hat den Vorteil großer Flexibilität, jedoch den Nachteil eines gewissen Rechenaufwandes. Die Flexibilität ist darin begründet, daß Vorrichtungen der hier beschriebe¬ nen Art in der Regel in Mikrocomputertechnik ausgebildet sind und daß beim Anpassen einer Vorrichtung an einen be¬ sonderen Motortyp im wesentlichen nur die im Vorsteuerungs¬ speicher 20 abgelegten Werte zu ändern sind. Wird die Va¬ riante gemäß Fig. 3 verwendet, müssen für die Anpassung an einen neuen Motortyp in der Regel auch die Werte derjenigen Indizes angegeben werden, für die nun große bzw. kleine Vorsteuerungszeiten gelten. Sind diese Werte jedoch einge¬ speichert, hat das System gemäß Fig. 3 den Vorteil, daß der Berechnungsaufwand für das Bilden des Mittelwertes der Vor¬ steuerungszeiten wegfällt.
Der Rechenaufwand läßt sich umso weiter verringern, für je weniger Adaötioπsfaktoren die Summe durch die Vergleichs¬ wertmittel 29.x gebildet wird. Im Grenzfall würde es aus- reichen, den Adaptionsfaktor, der zu einer Stützstelle mit besonders großer Vorsteuerungszeit gehört, mit einem Adap¬ tionsfaktor zu vergleichen, der zu einer Stützstelle mit besonders kleiner Vorsteuerungszeit gehört. Dies funktio¬ niert jedoch nur bei einem Verfahren, das sicherstellt, daß diese Stützstellen regelmäßig adaptiert werden, z. B. durch ein Verfahren zum Anpassen auch entfernter Stützstellen oder durch ein Verfahren, das mit einem globalen Multiplikations¬ faktor arbeitet. Solche Verfahren sind in der bereits mehr¬ fach erwähnten DE 35 05 965 A1 beschrieben. Sicherer ist es jedoch, die Summe der Adaptionsfaktoren über möglichst viele Stützstellen zu bilden.
Das Bilden der Summe über viele Stützstellen hat auch den Vorteil, daß sich ein starkes Verändern des Adaptionsfaktors einer Stützstelle prozentual nur relativ schwach auf die Summe auswirkt. Dies verringert die Schwingungsneigung des Systems. Dann kann der Korrekturwert auch nach, einer Varian¬ te bestimmt werden, wie sie in Fig. 2 im Symbol für den Kor¬ rekturwertspeicher 31 in Klammern angegeben ist, nämlich dadurch, daß der Wert durch Multiplikation des Wertes des Differenzsigπales D mit einer Proportionalitätskonstanten M erfolgt. Der Globalsummand SG wird dann umso stärker korri¬ giert, je größer der Wert des Differenzsignales D ist. Dies hat den Vorteil, daß das Verfahren schnell auf größere addi¬ tiv wirkende Störungen reagieren kann. Der Nachteil liegt jedoch darin, daß es aufgrund der vorhandenen Rückkopplung zu Schwingungen kommen kann. Diese Schwiπgungsneigung ist, wie bereits erläutert, verringert, wenn die Rückkopplung dadurch schwach ausgebildet ist, daß sich ein veränderter Adaptionswert nur schwach auf den Wert des Differenzs igna- les auswirkt. Es wurde bereits an verschiedenen Stellen der Beschreibung darauf hingewiesen, daß Details des Ausführungsbeispieles für die Erfindung unerheblich sind. In Ergänzung dieser Aussagen sei hier noch erwähnt, daß Vorsteuerungszeiten TIV auch durch Division des von einem Luftmassensensor gelie¬ ferten Signales durch die Drehzahl gewonnen werden können, wie dies bei handelsüblichen Vorrichtungen gebräuchlich ist. In diesem Fall scheidet allerdings die Variante gemäß Fig. 2 zum Gewinnen der Vergleichswerte aus, und es sind nur noch Varianten durchführbar, bei denen im voraus festgelegt ist, für welche Indizes von Stützstellen Adaptionsfaktoren sum¬ miert werden sollen. Es sei auch darauf hingewiesen, daß das Sollwertgebermittel 16 nicht als Kennfeld ausgebildet sein muß, wie in Fig. 1 dargestellt, sondern daß.der Soll¬ wert auch anders bestimmt werden kann, insbesondere daß der einzige feste Lambda-Sollwert "1" vorgegeben sein kann.
Im Ausführungsbeispiel wurde als Bedingung für das Ändern des Globalsummaπden SG genannt, daß der Betrag des Dif¬ ferenzsignales D größer sein sollte als ein Schwellwert DQ. Dies hat, wie ebenfalls bereits erwähnt, den Vorteil, daß nicht bei jeder kleinen Änderung in einem Adaptionsfaktor sogleich auch der Globalsummand verändert wird, was die Schwingungsneigung vergrößern würde. Je nach Schwingungs¬ neigung des Gesamtsystems können jedoch auch andere Bedin¬ gungen verwendet werden, z. B. diejenige, daß nach einer fest vorgegebenen Zeit der Globalsummand korrigiert wird oder daß das Korrigieren nach einer vorgegebenen Anzahl von Korrekturen von Adaptionsfaktoren erfolgt.
Wesentlich für die Erfindung ist nur, daß ein Globalsummand abhängig von der Differenz zwischen Adaptionsfaktoren für große Vorsteuerwerte und Adaptionsfaktoren für kleine Vor¬ steuerwerte gebildet wird, wobei der Summand erhöht wird, wenn die Differenz negativ ist und er erniedrigt wird, wenn die Differenz positiv ist.
Die Korrekturwerte, um die der Globalsummand erhöht oder erniedrigt wird, können unterschiedliche Größe aufweisen. Die konkreten Werte sind so zu bestimmen, daß sich eine möglichst schnelle und gute Adaption bei geringer Schwin¬ gungsneigung ergibt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum lernenden Regeln mit Vorsteuerung zum Einstellen des Lambdawertes für das einer Brennkraftmaschi¬ ne zuzuführende Luft/Kraftstoffge isch, bei dem. ein Vor¬ steuerungswert durch einen Regelstellwert, durch Adaptions¬ faktoren und einen Globalsummanden korrigiert wird, d adu rch g ekennze i chnet » daß Globalsummanden wie folgt ermittelt werden:
- ein Groß-Vergleichswert wird mit einem Klein-Vergleichs¬ wert verglichen, wobei der Groß-Vergleichswert durch Mittelung von Adaptionsfaktoren für große Vorsteuerungs¬ werte gebildet wird und der Klein-Vergleichswert durch Mittelung von Adaptionsfaktoren für kleine Vorsteuerung- werte gebildet wird, und
- der Globalsummand um einen Korrekturwert erhöht wird, wenn der Groß-Vergleichswert kleiner ist als der Klein- Vergleichswert, und umgekehrt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d adu rc h g ekenn ¬ z e i ch net , daß als Korrekturwert für das Erniedrigen und das Erhöhen jeweils ein gleicher fester Wert verwen¬ det wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Korrekturwert proportional zur Differenz zwischen dem Groß- und dem Klein-Vergleichswert bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Globalsummand nur dann geändert wird, wenn der Betrag der Differenz zwischen dem Groß- und dem Klein-Vergleichswert einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
5. Vorrichtung zum lernenden Regeln mit Vorsteuerung zum Einstellen des Lambdawertes für das einer Brennkraftmaschi¬ ne zuzuführende Luft/Kraftstoffgemisch , mit
- einem Vorsteuerungsmittel (19) , das abhängig von Werten von Betriebsgrößen einen Vorsteuerungswert für eine kraftstoffzumessende Betriebsgröße ausgibt,
- einem Sollwertgebermittel (15) zum Ausgeben des Lambda- Sol lwertes ,
- einem Regelungsmittel (17) , das abhängig von der Diffe¬ renz zwischen dem Lambda-Sol Iwert und dem jeweils gemes¬ senen Lambda-Istwert einen Regelfaktor als Stellwert bildet, mit dem der jeweilige Vorsteuerungswert regelnd durch Multiplikation korrigiert wird,
- einem Adaptionsfaktorenspeicher (21 ) , der Adaptionsfak¬ toren adressierbar über Werte von Adressierbetriebsgrößen speichert und jeweils denjenigen Adaptionsfaktor ausgibt, der zum jeweils vorliegenden Satz von Werten der Adres¬ sierbetriebsgrößen gehört, mit welchem Adaptioπsfaktor der Vorsteuerungswert zum steuernden Korrigieren zusätz¬ lich multipliziert wird, und
- einem Globalsummanden-Berechnungsmittel (23) , das einen Summanden ermittelt, der zu dem durch die multipl i kati ven Faktoren korrigierten Vorsteueruπgswert addiert wird, d a d u r c h g eke n n z e i c h n e t , daß das Globalsumman¬ den-Ermittlungsmittel folgende Funktionsmittel aufweist:
- ein Komparatormittel (28, 29. G., 29.K, 30), das einen Groß-Vergleichswert mit einem Klein-Vergleichswert ver¬ gleicht, wobei der Groß-Vergleichswert durch Mittelung von Adaptionsfaktoren für große Vorsteuerungswerte gebil¬ det ist und der Klein-Vergleichswert durch Mittelung von Adaptionsfaktoren für kleine Vorsteuerungswerte gebildet ist, und ein Erhöhungssignal ausgibt, wenn der Groß-Ver¬ gleichswert kleiner ist als der Klein-Vergleichswert und im umgekehrten Fall ein Erniedrigungssignal ausgibt, und
- eine Änderuπgsmittel (31 - 35), das auf das Erhöhungs¬ signal hin den Globalsummanden um einen Korrekturwert er¬ höht bzw. auf das Erniedrigungssignal hin um einen Kor¬ rekturwert erniedrigt.
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