WO1999002833A1 - Method for achieving optimized control of internal combustion engines - Google Patents

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WO1999002833A1
WO1999002833A1 PCT/DE1998/001862 DE9801862W WO9902833A1 WO 1999002833 A1 WO1999002833 A1 WO 1999002833A1 DE 9801862 W DE9801862 W DE 9801862W WO 9902833 A1 WO9902833 A1 WO 9902833A1
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WO
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control
maps
internal combustion
motor
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PCT/DE1998/001862
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Cornel Stan
Jürgen GRABNER
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Forschungs- Und Transferzentrum E.V. An Der Westsächs. Hochschule Zwickau
Ibw Ing.-Büro Wünschel Elektronik Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
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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
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1406—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method with use of a optimisation method, e.g. iteration

Definitions

  • the invention relates to a method for the optimized control of internal combustion engines by calculating control measures as a function of the regular comparison of the current operating state with engine maps. Such a method is required in particular for the control of internal combustion engines if they can be used under changing environmental conditions.
  • control devices For the control of modern internal combustion engines, control devices are used that use engine maps that are stored in memory modules to derive specifications for selected engine control variables.
  • the engine manufacturers determine these characteristic maps for engine operation under standardized operating conditions and, if necessary, also for various requirement characteristics.
  • the memory modules used for a specific engine type are equipped with a uniform content and are available for engine management in the form of read-only memories. This complies with the cost-effective manufacture of the control units, but is in conflict with the knowledge that the optimized control is not only dependent on characteristic engine parameters, but also on important environmental conditions. This limits the effective use of performance characteristics not only when the engine is used under recognized extreme operating conditions, but also when the engines are used regularly under environmental factors that deviate from the standard conditions.
  • the technical means for the application of the method should not go much beyond the usual technical effort.
  • the object is achieved essentially by the characterizing features of claim 1. According to this, it is provided that the respective control measures are calculated as a function of the regular comparison of the current operating state with the content of engine characteristic maps, the parameters of the engine characteristic maps being varied depending on the current status characteristic data of the engine and other information about the ambient conditions influencing the engine operation.
  • the updated engine maps are always available for the electronic control unit of the respective engine.
  • the specific control measures are determined for important influencing variables of the engine operation in each case as a function of current information about the operating state and of the engine maps determined for specific application characteristics.
  • the engine maps to be used for the engine control are varied not only taking into account the current status data of the engine but also the other information about the ambient conditions influencing the engine operation. According to the proposal, this is done via calculation processes which, if necessary, are carried out by the manufacturer, by authorized workshops or by the respective control unit itself. In this way, updated engine maps are available to the control device for the internal combustion engine, from which the necessary control measures for important influencing variables of engine operation can be derived.
  • control measures for the influencing variables composition, metering quantity, admission pressure and temperature of the fuel and for the influencing variable ignition timing are preferably determined.
  • data of the ambient conditions such as air pressure, outside temperature and air humidity
  • data of the request characteristics such as starting condition, vehicle acceleration or deceleration, city travel and cruise control operation, as further information for determining the engine maps to be used.
  • the maps, corrected taking into account the engine, environmental and requirement data, are preferably provided by the control unit of the respective internal combustion engine itself.
  • the corrected characteristic maps required to be configured by the manufacturer in accordance with the specific place of use of the vehicle and to be stored in the control unit of the internal combustion engine.
  • re-programmable memory modules are used for storing the engine maps in the respective control units as a storage medium for the provision of the engine maps.
  • the microcomputer of the control unit itself triggers the saving of the engine maps intended for the specific application.
  • the recalculation of parameters of the engine map and the saving of the updated engine map to a read-write memory are performed as an additional task by the microcomputer of the control unit for the engine control.
  • the map updated regularly by qualified service centers instead of dynamically adapting the maps to the current operating and operating conditions.
  • the manufacturer can also adapt the maps required for the engine control to the specific operating and operating conditions.
  • an additional computer module is used for the recalculation of parameters of the engine map in the control unit of the internal combustion engine.
  • the corrected characteristic maps are read into the read / write memory of the control unit for the internal combustion engine from an external data carrier.
  • the control unit has a corresponding data interface.
  • the intermediate memory is designed as a reprogrammable memory module, while the engine maps provided by the manufacturer remain unchanged on a read-only memory. This can be helpful, for example, for engine diagnostics purposes.
  • the information on the current requirement characteristics are preselected as standardized requirement states, the selection of the characteristic diagrams depending on the required driving style being able to be consumption-optimized, performance-optimized and / or pollution-reducing.
  • the advantages of the invention are, in summary, to significantly improve the utility properties of modern internal combustion engines with relatively low technical and logistical expenditure.
  • this improvement in efficiency can be achieved by using optimal Mü ⁇ oelekfronikbauchen the optimal operation of internal combustion engines not only under standardized operating conditions assumed as statically but also under the respective specific operating conditions, which can temporarily or permanently deviate significantly from assumed standard conditions.
  • the control electronics by specifying the required control algorithm, is given the ability to calculate the corrected characteristic maps themselves, taking into account the known engine characteristics and the environmental characteristics to be measured, insofar as they are essential for engine operation.
  • This proposed solution of a dynamic map correction as an essential prerequisite for the optimized control of internal combustion engines at the same time supports the efforts to concentrate the production of consumer goods in locations with the most favorable manufacturing conditions and yet to enable the optimized use of these goods worldwide.
  • Fig. 1 the schematic representation of the control unit of a
  • An internal combustion engine is equipped with a control unit 1, which has the following
  • Components are:
  • the central microcomputer module 4 is connected to transducers 2, which in turn are connected to sensors for detecting the operating and ambient conditions
  • Control unit 1 usually also contains a component 3
  • control unit 1 has a pulse generator 5 and one
  • control unit 1 In addition to a read-only memory as a map memory 6, the control unit 1 also contains a reprogrammable memory module as a buffer 7.
  • control unit 1 has output stages 8 with which the
  • the microcomputer 4 accesses those in the map memory
  • Buffer 7 is stored and until a new characteristic diagram the basis for the derivation of control information by the
  • Microcomputer 4 forms.
  • the calculated tax information is from
  • Microcomputer 4 via the output stages 8 to the adjusting mechanisms of the
  • the microcomputer 4 ensures that there is a constant dynamic update of the im
  • control signals required for engine operation are calculated at any time on the basis of an engine map corrected to the required extent.
  • the microcomputer also has an interface 9 in
  • Map information can be accessed.
  • the interface 9 also serves for reading in externally updated data
  • control algorithms to be used can also be corrected via the interface 9.

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Abstract

The invention relates to a method for achieving optimized control of internal combustion engines. Said method enables efficient running of a motor while making use of the available power and durability reserves, with, where relevant, minimized wear. To this end, the control measures are calculated in accordance with the regular comparison of the actual running state and the content of the characteristic diagrams of the motor. To achieve this, the parameters of the characteristic diagrams of the motor are varied in accordance with the characteristic data of the actual state of the motor and other information about the ambience conditions affecting the running of the motor. The actualized characteristic diagrams of the motor are permanently available for the electronic control device of the relevant motor. The invention thus relates to a method for achieving optimized control of internal combustion engines by calculating control measures through the regular comparison of the actual running state with characteristic diagrams of the motor. The inventive method is used in particular for controlling internal combustion engines which are used in changing ambience conditions.

Description

Verfahren zur optimierten Steuerung von VerbrennungsmotorenProcess for optimized control of internal combustion engines
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimierten Steuerung von Verbrennungsmotoren durch Berechnen von Steuenmgsmaßnahmen in Abhängigkeit vom regelmäßigen Vergleichen des aktuellen Betriebszustandes mit Motorkennfeldern. Ein derartiges Verfahren wird insbesondere für die Steuerung von Verbrennungsmotoren benötigt, wenn sie unter wechselnden Umgebungsbedingungen zum Einsatz kommen können.The invention relates to a method for the optimized control of internal combustion engines by calculating control measures as a function of the regular comparison of the current operating state with engine maps. Such a method is required in particular for the control of internal combustion engines if they can be used under changing environmental conditions.
Für die Steuerung von modernen Verbrennungsmotoren werden Steuergeräte verwendet, die zur Ableitung von Vorgaben für ausgewählte Motorsteuergrößen Motorkennfelder nutzen, die in Speicherbausteinen abgelegt sind. Durch die Motorenhersteller werden diese Kennfelder fiir den Motorbetrieb unter genormten Betriebsbedingungen und gegebenenfalls auch fiir verschiedene Anfordeningscharakteristika ermittelt.For the control of modern internal combustion engines, control devices are used that use engine maps that are stored in memory modules to derive specifications for selected engine control variables. The engine manufacturers determine these characteristic maps for engine operation under standardized operating conditions and, if necessary, also for various requirement characteristics.
Nach dem Stand der Technik werden die eingesetzten Speicherbausteine für eine bestimmte Motorentype mit einem einheitlichen Inhalt ausgestattet und stehen für das Motormanagment in Form von Nur-Lesespeichern zur Verfügung. Dies kommt der kostengünstigen Herstellung der Steuergeräte entgegen, steht jedoch im Widerspruch zu der Erkenntnis, daß die optimierte Steuerung nicht nur von charakteristischen Motorkennwerten, sondern auch von wichtigen Umgebungsbedingungen abhängig ist. Dies schränkt die effektive Nutzung von Gebrauchswerteigenschaften nicht nur beim Motoreneinsatz unter anerkannt extremen Einsatzbedingungen sondern auch beim regelmäßigen Einsatz der Motoren unter von den Normbedingungen abweichenden Umweltfaktoren ein.According to the state of the art, the memory modules used for a specific engine type are equipped with a uniform content and are available for engine management in the form of read-only memories. This complies with the cost-effective manufacture of the control units, but is in conflict with the knowledge that the optimized control is not only dependent on characteristic engine parameters, but also on important environmental conditions. This limits the effective use of performance characteristics not only when the engine is used under recognized extreme operating conditions, but also when the engines are used regularly under environmental factors that deviate from the standard conditions.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur optimierten Steuerung von Verbrennungsmotoren zu schaffen, das die Mängel des bekannten Standes der Technik nicht mehr aufweist und den effizienten Motorenbetrieb unter Ausschöpfung vorhandener Leistungs- und Lebensdauerreserven bei gegebenenfalls minimiertem Verschleiß ermöglicht. Die technischen Mittel für die Anwendung des Verfahrens sollen dabei nicht wesentlich über den bisher gebräuchlichen technischen Aufwand hinaus gehen.It is therefore an object of the invention to provide a method for the optimized control of internal combustion engines, which no longer has the deficiencies of the known prior art and which enables efficient engine operation while exhausting existing power and life reserves with possibly minimized wear. The technical means for the application of the method should not go much beyond the usual technical effort.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, daß die jeweiligen Steuerungsmaßnahmen in Abhängigkeit vom regelmäßigen Vergleichen des aktuellen Betriebszustandes mit dem Inhalt von Motorenkennfeldern berechnet werden, wobei die Parameter der Motorkennfelder in Abhängigkeit von den aktuellen Zustandskenndaten des Motors und weiterer den Motorbetrieb beeinflussenden Informationen über die Umgebungsbedingungen variiert werden.The object is achieved essentially by the characterizing features of claim 1. According to this, it is provided that the respective control measures are calculated as a function of the regular comparison of the current operating state with the content of engine characteristic maps, the parameters of the engine characteristic maps being varied depending on the current status characteristic data of the engine and other information about the ambient conditions influencing the engine operation.
Die aktualisierten Motorkennfelder sind fiir das elektronische Steuerungsgerät des jeweiligen Motors ständig verfügbar.The updated engine maps are always available for the electronic control unit of the respective engine.
Die konkreten Steuerungsmaßnahmen werden für wichtige Einflußgrößen des Motorbetriebs jeweils in Abhängigkeit von aktuellen Informationen über den Betriebszustand und von den ermittelten Motorkennfeldern für spezifische Einsatzcharakteristika bestimmt.The specific control measures are determined for important influencing variables of the engine operation in each case as a function of current information about the operating state and of the engine maps determined for specific application characteristics.
Mit dieser neuen Vorgehensweise ist es möglich, den vom Hersteller für genormte Einsatzbedingungen vorgesehenen Motorenbetrieb auf effiziente Weise aufrechtzuerhalten, wenn es zu einem Einsatz des jeweiligen Verbrennungsmotors unter markant von den Normbedingungen abweichenden Umweltfaktoren kommt. Diese Situation tritt deutlich in Erscheinung, wenn es beispielsweise zum Einsatz eines fiir den europäischen Markt produzierten Kraftfahrzeuges unter tropischen Bedingungen kommt. Ähnlich wechselnde Randbedingungen verzeichnen beispielsweise auch Schiffsantriebe auf der Basis von Verbrennungsmotoren, die regelmäßig unter von Normalbedingungen abweichenden Situationen betrieben werden.With this new approach, it is possible to efficiently maintain the engine operation provided by the manufacturer for standardized operating conditions if the respective internal combustion engine is used under environmental factors that differ significantly from the standard conditions. This situation appears clearly when, for example, a motor vehicle produced for the European market is used under tropical conditions. Similar changing boundary conditions are also recorded, for example, by ship propulsion systems based on internal combustion engines that are operated regularly under situations that deviate from normal conditions.
Mit der Anwendung der vorgeschlagenen technischen Lösung werden die für die Motorsteuerung zu nutzenden Motorkennfelder nicht nur unter Berücksichtigung der aktuellen Zustandskenndaten des Motors sondern auch der weiteren den Motorenbetrieb beeinflussenden Informationen über die Umgebungsbedingungen variiert. Dies geschieht vorschlagsgemäß über Berechnungsvorgänge, die bedarfsweise vom Hersteller, von autorisierten Werkstätten oder vom jeweiligen Steuergerät selbst vorgenommen werden. Auf diese Weise stehen dem Steuergerät für den Verbrennungsmotor jeweils aktualisierte Motorkenfelder zur Verfügung, von denen die erforderlichen Steuerungsmaßnahmen für wichtige Einflußgrößen des Motorbetriebes abgeleitet werden können.With the application of the proposed technical solution, the engine maps to be used for the engine control are varied not only taking into account the current status data of the engine but also the other information about the ambient conditions influencing the engine operation. According to the proposal, this is done via calculation processes which, if necessary, are carried out by the manufacturer, by authorized workshops or by the respective control unit itself. In this way, updated engine maps are available to the control device for the internal combustion engine, from which the necessary control measures for important influencing variables of engine operation can be derived.
Bevorzugt werden die Steuerungsmaßnahmen für die Einflußgrößen Zusammensetzung, Dosiermenge, Vordruck und Temperatur des Kraftstoffes sowie fiir die Einflußgröße Zündzeitpunkt bestimmt.The control measures for the influencing variables composition, metering quantity, admission pressure and temperature of the fuel and for the influencing variable ignition timing are preferably determined.
Dazu werden als weitere Informationen fiir die Bestimmung der zu nutzenden Motorkennfelder Daten der Umgebungsbedingungen, wie Luftdruck, Außentemperatur und Luftfeuchtigkeit, verwendet. Zusätzlich ist es möglich, als weitere Informationen für die Bestimmung der zu nutzenden Motorkennfelder Daten der Anforderungscharakteristik, wie Anfahrzustand, Fahrzeugbeschleunigung bzw. -Verzögerung, Stadtfahrt und Tempomatbetrieb, zu verwenden.For this purpose, data of the ambient conditions, such as air pressure, outside temperature and air humidity, are used as further information for the determination of the engine maps to be used. In addition, it is possible to use data of the request characteristics, such as starting condition, vehicle acceleration or deceleration, city travel and cruise control operation, as further information for determining the engine maps to be used.
Die unter Berücksichtigung der Motor-, Umwelt- und Anforderungsdaten korrigierten Kennfelder werden bevorzugt vom Steuergerät des jeweiligen Verbrennungsmotors selbst bereitgestellt.The maps, corrected taking into account the engine, environmental and requirement data, are preferably provided by the control unit of the respective internal combustion engine itself.
Es ist jedoch auch möglich, daß die benötigten korrigierten Kennfelder entsprechend dem konkreten Einsatzort des Fahrzeuges vom Hersteller konfiguriert und im Steuergerät des Verbrennungsmotors abgespeichert werden.However, it is also possible for the corrected characteristic maps required to be configured by the manufacturer in accordance with the specific place of use of the vehicle and to be stored in the control unit of the internal combustion engine.
Dazu werden für das Abspeichern der Motorkennfelder in den jeweiligen Steuergeräten als Speichermedium für die Bereitstellung der Motorkennfelder reprograrnmierbare Speicherbausteine verwendet. Das Speichern der fiir die konkreten Einsatzbeά^ngungen bestimmten Motorkennfelder wird vom Mikrorechner des Steuergerätes selbst ausgelöst.For this purpose, re-programmable memory modules are used for storing the engine maps in the respective control units as a storage medium for the provision of the engine maps. The microcomputer of the control unit itself triggers the saving of the engine maps intended for the specific application.
Es ist auch möglich, daß die Neuberechnung von Parametern des Motorkennfeldes sowie das Abspeichern des jeweils aktualisierten Motorkennfeldes auf einen Schreib- Lesespeicher als zusätzliche Aufgabe vom Mikrorechner des Steuergerät für die Motorsteuerung durchgefiihrt wird. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, anstelle der dynamischen Anpassung der Kennfelder an die aktuellen Einsatz- und Betriebsbedingungen eine regelmäßige Kennfeldaktuaüsierung durch qualifizierte Servicestützpunkte vornehmen zu lassen. Prinzipiell läßt sich die Anpassung der für die Motorsteuerung benötigten Kennfelder an die konkreten Einsatz- und Betriebsbedingungen auch vom Hersteller selbst realisieren.It is also possible that the recalculation of parameters of the engine map and the saving of the updated engine map to a read-write memory are performed as an additional task by the microcomputer of the control unit for the engine control. Alternatively, it is also possible to have the map updated regularly by qualified service centers instead of dynamically adapting the maps to the current operating and operating conditions. In principle, the manufacturer can also adapt the maps required for the engine control to the specific operating and operating conditions.
In einer besonderen Ausführungsfoπn der Erfindung wird für die Neuberechnung von Parametern des Motorkennfeldes im Steuergerät des Verbrennungsmotors ein zusätzlicher Rechnerbaustein verwendet.In a special embodiment of the invention, an additional computer module is used for the recalculation of parameters of the engine map in the control unit of the internal combustion engine.
Es ist auch möglich, für die Erfassung der aktuellen Daten der Umgebungsbedingungen und für deren Übermittlung an das Steuergerät Fernmeß- und -wirktechnik zu verwenden,It is also possible to use remote measurement and control technology for the acquisition of the current data of the ambient conditions and for their transmission to the control unit.
Ebenso kann vorgesehen werden, daß die korrigierten Kennfelder in den Schreib- Lesespeicher des Steuergerätes für den Verbrennungsmotor von einem externen Datenträger eingelesen werden. In diesem Falle verfügt das Steuergerät über eine entsprechende Datenschnittstelle. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, die aktuellen Daten der Umgebungsbedingungen und der Anforderungscharakteristik für den ständigen Zugriff des Rechnerbausteins fiir die Neuberechnung der Kennfeldparameter in einem Zwischenspeicher abzulegen.It can also be provided that the corrected characteristic maps are read into the read / write memory of the control unit for the internal combustion engine from an external data carrier. In this case, the control unit has a corresponding data interface. Furthermore, there is also the possibility of storing the current data of the environmental conditions and the requirement characteristics for the permanent access of the computer module for the recalculation of the map parameters in a buffer.
In diesem Falle wird lediglich der Zwischenspeicher als reprogrammierbarer Speicherbaustein ausgebildet, wärend die vom Hersteller bereitgestellten Motorkennfelder unverändert auf einem Nur-Lesespeicher erhalten bleiben. Dies kann beispielsweise für Zwecke der Motordiagnostig hilfreich sein.In this case, only the intermediate memory is designed as a reprogrammable memory module, while the engine maps provided by the manufacturer remain unchanged on a read-only memory. This can be helpful, for example, for engine diagnostics purposes.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Informationen zur aktuellen Anforderungscharakteristik als standardisierte Anforderungszustände vorgewählt werden, wobei die Auswahl der Kennfelder in Abhängigkeit von der geforderten Fahrweise verbrauchsoptimiert, leistungsoptimiert und/oder schadstoffer ssionsmύiimiert erfolgen kann.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the information on the current requirement characteristics are preselected as standardized requirement states, the selection of the characteristic diagrams depending on the required driving style being able to be consumption-optimized, performance-optimized and / or pollution-reducing.
Die Vorteile der Erfindung bestehen zusammengefaßt darin, mit verhältnismäßig geringen technischen und logistischen Aufwendungen die Gebrauchswerteigenschaften von modernen Verbrennungsmotoren deutlich zu verbessern. Insbesondere läßt sich diese Effizienzverbesserung erreichen, indem unter Rückgriff auf leistungsfähige Müσoelekfronikbausteine der optimale Betrieb von Verbrennungsmotoren nicht nur unter als statisch angenommenen genormten Betriebsbedingungen sondern auch unter den jeweils konkreten Einsatzbedingungen, die zeitweilig oder dauernd erheblich von angenommenen Normbedingungen abweichen können, sichergestellt werden kann. Mit Hilfe des neuen Verfahrens kann prinzipiell gewährleistet werden, daß der Steuerungselektronik durch Vorgabe des erforderlichen Steuerungsalgorithmus die Fähigkeit übertragen wird, unter Berücksichtigung der bekannten Motorkenndaten und der zu messenden Umweltkenndaten, soweit sie fiir den Motorbetrieb wesentlich sind, die korrigierten Kennfelder selbst zu berechnen. Diese vorgeschlagene Lösung einer dynamischen Kennfeldkorrektur als wesentliche Voraussetzung für die optimierte Steuerung von Verbrennungsmotoren unterstützt zugleich die Bestrebungen, die Fertigung von Gebrauchsgütern an Orte mit den günstigsten Fertigungsbedingungen zu konzentrieren und dennoch die optimierte Nutzung dieser Waren weltweit zu ermöglichen.The advantages of the invention are, in summary, to significantly improve the utility properties of modern internal combustion engines with relatively low technical and logistical expenditure. In particular, this improvement in efficiency can be achieved by using optimal Müσoelekfronikbauchen the optimal operation of internal combustion engines not only under standardized operating conditions assumed as statically but also under the respective specific operating conditions, which can temporarily or permanently deviate significantly from assumed standard conditions. With the help of the new method, it can in principle be ensured that the control electronics, by specifying the required control algorithm, is given the ability to calculate the corrected characteristic maps themselves, taking into account the known engine characteristics and the environmental characteristics to be measured, insofar as they are essential for engine operation. This proposed solution of a dynamic map correction as an essential prerequisite for the optimized control of internal combustion engines at the same time supports the efforts to concentrate the production of consumer goods in locations with the most favorable manufacturing conditions and yet to enable the optimized use of these goods worldwide.
Die Erfindung soll nachstehend mit einem Ausfiihrungsbeispiel näher erläutert werden. In der beihegenden Zeichnung zeigtThe invention will be explained in more detail below with an exemplary embodiment. In the attached drawing shows
Fig. 1: die schematische Darstellung des Steuergerätes einesFig. 1: the schematic representation of the control unit of a
Verbrennungsmotors.Internal combustion engine.
Ausführungsbeispiel:Design example:
Ein Verbennungsmotor ist mit einem Steuergerät 1 ausgestattet, das mit folgendenAn internal combustion engine is equipped with a control unit 1, which has the following
Bauelementen bestückt ist:Components are:
Der zentrale Mikrorechnerbaustein 4 ist mit Wandlern 2 verbunden, die ihrerseits mit Sensoren zur Erfassung der Betriebs- und Umgebimgsbedingungen inThe central microcomputer module 4 is connected to transducers 2, which in turn are connected to sensors for detecting the operating and ambient conditions
Verbindung stehen.Connect.
Üblicherweise enthält das Steuergrät 1 auch einen Baustein 3 zurControl unit 1 usually also contains a component 3
Spannungsversorgung und Schutzbeschaltung.Power supply and protective circuit.
Daneben verfügt das Steuergerät 1 über einen Impulsgenerator 5 und über eineIn addition, the control unit 1 has a pulse generator 5 and one
Datenschnittstelle 9.Data interface 9.
Außer einem Nur-Lesespeicher als Kennfeldspeicher 6 enthält das Steuergerät 1 auch einen reprogrammierbaren Speicherbaustein als Zwischenspeicher 7.In addition to a read-only memory as a map memory 6, the control unit 1 also contains a reprogrammable memory module as a buffer 7.
Schließlich verfügt das Steuergerät 1 über Endstufen 8, mit denen dieFinally, the control unit 1 has output stages 8 with which the
Steuerungsinformationen an die entsprechenden Steuerungsvariablen desControl information to the corresponding control variables of the
Verbrennungsmotors bereitgestellt werden.Internal combustion engine are provided.
Im Ausfiihrungsbeispiel greift der Mikrocomputer 4 auf die im KennfeldspeicherIn the exemplary embodiment, the microcomputer 4 accesses those in the map memory
6 abgelegten Kennfeldinformationen und Algorithmen für die Kennfeldkorrektur sowie für die Ableitung von Steuerinformationen zurück. Er vergleicht die von den Wandlern 2 erhaltenen Informationen zu den Betriebs- und6 stored map information and algorithms for map correction and for deriving control information. It compares the information received from the converters 2 on the operating and
Umgebungsbedingungen und korrigiert bedarfsweise unter Anwendung der vorgegebenen Algorithmen das jeweilige Motorkennfeld, das imAmbient conditions and, if necessary, corrects the respective engine map using the specified algorithms
Zwischenspeicher 7 abgelegt wird und bis zu einer neuerlichen Kennfelα _oιτektur die Grundlage für das Ableiten von Steuerungsinformationen durch denBuffer 7 is stored and until a new characteristic diagram the basis for the derivation of control information by the
Mikrocomputer 4 bildet. Die berechneten Steuerimgsinformationen werden vomMicrocomputer 4 forms. The calculated tax information is from
Mikrocomputer 4 über die Endstufen 8 an die Stellmechanismen desMicrocomputer 4 via the output stages 8 to the adjusting mechanisms of the
Verbrennungsmotors übermittelt.Internal combustion engine transmitted.
Durch ständiges Vergleichen der gemessenen Betriebs- undBy constantly comparing the measured operating and
Umgebungsbedingungen des Verbrennungsmotors stellt der Mikrocomputer 4 sicher, daß es zu einer ständigen dynamischen Aktualisierung der imAmbient conditions of the internal combustion engine, the microcomputer 4 ensures that there is a constant dynamic update of the im
Zwischenspeicher 7 abgelegten Motorkennfelder kommt.Intermediate memory 7 stored engine maps comes.
Damit wird ermöglicht, daß der Mikrocomputer 4 die für den optimiertenThis enables the microcomputer 4 to be optimized for the
Motorenbetrieb erforderlichen Steuerungssignale jederzeit auf der Gundlage eines im erforderhchen Maße korrigierten Motorkennfeldes berechnet. Der Mikrocomputer steht schließlich auch noch mit einer Schnittstelle 9 inThe control signals required for engine operation are calculated at any time on the basis of an engine map corrected to the required extent. Finally, the microcomputer also has an interface 9 in
Verbindung, mit deren Hilfe zum Beispiel für Diagnoszwecke auf die imConnection, with the help of which, for example, for diagnostic purposes in the
Kennfeldspeicher 6 und im Zwischenspeicher 7 abgelegtenMap memory 6 and stored in the intermediate memory 7
Kennfeldinformationen zurückgegriffen werden kann.Map information can be accessed.
Die Schnittstelle 9 dient bedarfsweise auch zum Einlesen extern aktualisierterIf necessary, the interface 9 also serves for reading in externally updated data
Kennfelcünformationen in den Zwischenspeicher 7.Map information in the buffer 7.
Nicht zuletzt kann über die Schnittstelle 9 auch eine Korrektur der anzuwendenden Steuerungsalgorithmen vorgenommen werden. Last but not least, the control algorithms to be used can also be corrected via the interface 9.
BezugszeichenlisteReference list
1 - Steuergerät1 - control unit
2 - Wandler2 - converter
3 - Spannungsversorgung3 - power supply
4 - Mikrocomputer4 - microcomputer
5 - Impulsgenerator5 - pulse generator
6 - Kennfeldspeicher6 - map memory
7 - Zwischenspeicher7 - Buffer
8 - Endstufen8 - power amplifiers
9 - Schnittstelle 9 - interface

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur optimierten Steuerung von Verbrennungsmotoren durch1. Process for the optimized control of internal combustion engines
Berechnen von Steuerungsmaßnahmen in Abhängigkeit vom regelmäßigen Vergleichen des aktuellen Betriebszustandes mit Motorkennfeldern dadurch gekennzeichnet, daßCalculation of control measures depending on the regular comparison of the current operating state with engine maps, characterized in that
* die Parameter der Motorkennfelder in Abhängigkeit von aktuellen Zustandskenndaten des Motors und weiterer den Motorbetrieb beeinflussenden Informationen über die Umgebungsbedingungen variiert werden,* the parameters of the engine characteristics maps are varied depending on the current status data of the engine and other information influencing the engine operation about the ambient conditions,
* die aktualisierten Motorkennfelder für das elektronische Steuerungsgerät ständig verfügbar sind,* the updated engine maps for the electronic control unit are always available,
* die Steuerungsmaßnahmen für wichtige Einflußgrößen des Motorbetriebs in Abhängigkeit von aktuellen Informationen über den Betriebszustand und von den eπnittelten Motorkennfeldern für spezifische Einsatzcharakteristika bestimmt werden.* The control measures for important influencing variables of the engine operation are determined depending on current information about the operating state and on the engine map for specific application characteristics.
2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmaßnahmen für die Einflußgrößen Zusammensetzung, Dosiermenge, Vordruck und Temperatur des Kraftstoffes sowie Zündzeitpunkt bestimmt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the control measures for the influencing variables composition, metered amount, form and temperature of the fuel and ignition timing are determined.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Informationen für die Bestimmung der zu nutzenden Motorkennfelder Daten der Umgebungsbedingungen, wie Luftdruck, Außentemperatur und Luftfeuchtigkeit, verwendet werden.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that data of the ambient conditions, such as air pressure, outside temperature and humidity, are used as further information for the determination of the engine maps to be used.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Informationen für die Bestimmung der zu nutzenden Motorkennfelder Daten der Anforderungscharakteristik, wie Anfahrzustand, Fahrzeugbeschleunigung bzw. -Verzögerung, Stadtfahrt und Tempomatbetrieb, verwendet werden. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that data of the request characteristics, such as starting condition, vehicle acceleration or deceleration, city travel and cruise control, are used as further information for determining the engine maps to be used.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichermedium fiir die Bereitstellung der Motorkennfelder reprogrammierbare Speicherbausteine verwendet werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that reprogrammable memory modules are used as the storage medium for the provision of the engine maps.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichern der für die konkreten Einsatzbedingungen bestimmten Motorkennfelder vom Mikrorechner des Steuergerätes ausgelöst wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the storage of the engine maps intended for the specific operating conditions is triggered by the microcomputer of the control device.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Neuberechnung von Parametern des Motorkennfeldes als zusätzliche Aufgabe vom Mikrorechner des Steuergerät für die Motorsteuerung durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the recalculation of parameters of the engine map is carried out as an additional task by the microcomputer of the control unit for the engine control.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Neuberechnung von Parametern des Motorkennfeldes ein zusätzlicher Rechnerbaustein verwendet wird.8. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that an additional computer module is used for the recalculation of parameters of the engine map.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erfassung der aktuellen Daten der Umgebungsbedingungen und für die Übermittlung an das Steuergerät Fernmeß- und -wirktechnik verwendet wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that remote measurement and control technology is used for the detection of the current data of the ambient conditions and for the transmission to the control unit.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuellen Daten der Umgebungsbedingungen und der Anforderungscharakteristik fiir den ständigen Zugriff des Rechnerbausteins für die Neuberechnung der Kennfeldparameter in einem Zwischenspeicher abgelegt werden. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the current data of the environmental conditions and the requirement characteristics for the constant access of the computer module for the recalculation of the map parameters are stored in a buffer.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen zur aktuellen Anforderungscharakteristik als standardisierte Anforderungszustände vorgewählt werden. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the information on the current request characteristic is selected as standardized request states.
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