DE19649424A1 - Drehmomentabschätzung für Motorgeschwindigkeitssteuerung - Google Patents
Drehmomentabschätzung für MotorgeschwindigkeitssteuerungInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft eine Motorgeschwindigkeitssteuerung
und insbesondere die Abschätzung eines Motorausgangsdrehmo
ments und eine Motorsteuerung in Abhängigkeit davon.
Es ist allgemein bekannt, daß die Geschwindigkeitssteuerung
eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors sowohl stationäre als
auch Übergangskompensationstrategien umfaßt. Die stationäre
Strategie sorgt für eine Motorgeschwindigkeitsreferenznach
führung unter stationären Motorarbeitszuständen mit minimalem
Stetigkeitsfehler. Die Übergangsstrategie sorgt für eine Stö
rungsunterdrückung und eine Übergangskompensation, um die Re
ferenzmotorgeschwindigkeit im wesentlichen aufrechtzuerhal
ten, wenn sich die Motorlast ändert oder Störungen des Sy
stems auftreten.
Typischerweise verarbeitet die stationäre Kompensationsstra
tegie Eingangssignale, die den Motorarbeitspegel anzeigen,
und erzeugt durch gespeicherte Kalibrierungswerte einen sta
tionären Motorausgangsdrehmomentbedarf. Es wird ein Steuerbe
fehl periodisch eingestellt, um den Motorausgangsdrehmoment
bedarf zu liefern. Üblicherweise wird der Steuerbefehl an ei
nen Steueraktuator der Motoreinlaßluftrate, wie ein Bypass-
Luftventil, gerichtet, um die Motoreinlaßluftrate zu verän
dern und somit den Ausgangsdrehmomentbedarf zu erreichen. Ob
wohl die Einlaßluftratensteuerung auf einen Drehmomentsteuer
parameter nicht ebenso anspricht wie auf eine Veränderung der
Funkenzeitpunkteinstellung, spricht sie ausreichend an, um
eine angemessene Drehmomentsteuerung unter den meisten sta
tionären Motorarbeitszuständen zu liefern.
Die Genauigkeit des Einlaßluftratenbefehls für die stationäre
Kompensationsstrategie ist durch die Genauigkeit der gespei
cherten Kalibrierungsinformation begrenzt. Im allgemeinen
kann der stationäre Drehmomentbedarf Tss wie folgt bestimmt
werden:
Tss = f(MAP, RPM, EST, A/F, AMB, TEMP, BARO),
wobei MAP der Absolutdruck der Motoreinlaßleitung ist, RPM
die Motorgeschwindigkeit ist, EST die Funkenzeitpunktvorver
stellung ist, A/F das Motor-Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist,
AMB die Umgebungstemperatur ist, TEMP die Motorkühlmitteltem
peratur ist und BARO der barometrische Druck ist. Während ei
nes herkömmlichen Kalibrierungsvorganges können die Parameter
MAP, RPM, EST und A/F ohne wesentliche Schwierigkeit verän
dert werden, um eine genaue Kalibrierung der resultierenden
Veränderung von Tss zu liefern. Jedoch werden die Parameter
AMB, TEMP und BARO während eines herkömmlichen Kalibrierungs
vorganges nicht leicht steuerbar verändert und sind daher
nicht genau in der Tss-Kalibrierungsinformation enthalten,
wenn überhaupt. Das Ergebnis ist eine Kompensation des Motor
geschwindigkeitsfehlers im Betrieb sowohl unter stationären
als auch Übergangsarbeitszuständen, die durch eine ungeeigne
te Kalibrierung von Änderungen von BARO, TEMP und AMB hervor
gerufen wird. Die Kompensation im Betrieb umfaßt typischer
weise das Steuern der Zündzeitpunkt-EST-Vorverstellung, um
eine derartige ungeeignete Kalibrierung zu kompensieren. Dies
verringert den verfügbaren Einfluß der Zündzeitpunkteinstel
lung, um andere Übergangszustände und Störungen, die auftre
ten können, zu kompensieren, was die Übergangssteuerleistung
verringern kann. Weiter wird jeder Versuch einer Kalibrierung
einer Änderung von TEMP, AMB und BARO im wesentlichen ungenau
sein und die Kalibrierungszeit und -schwierigkeit vergrößern,
was die Kosten des Kraftfahrzeuges erhöht.
Es wäre daher wünschenswert, die Wirkung derartiger sich
langsam ändernder und schwierig zu kalibrierender Parameter,
wie BARO, AMB und TEMP auf den stationären Motordrehmomentbe
darf zu bestimmen und derartige gelernte Information in die
Bestimmung des stationären Drehmomentbedarfs einzuarbeiten,
um die Motorgeschwindigkeitssteuerreferenznachführung zu ver
bessern und somit den Einfluß der Zündzeitpunkteinstellungs
steuerung zu bewahren und eine wesentliche Kalibrierungslast
wegzunehmen.
Die Erfindung schafft eine gewünschte Motorgeschwindigkeits
steuereinrichtung, welche den stationären Motorausgangsdreh
momentbedarf im Betrieb und mit minimaler Kalibrierungsge
schwindigkeit und Information über derartige sich langsam än
dernde Parameter, wie BARO, AMB und TEMP umfassend, genau be
stimmt, so daß ein genauer Steuerbefehl, der alle Parameter
berücksichtigt, die den stationären Motordrehmomentbedarf be
einflussen, über eine Positionssteuerung eines Motoreinlaß
luftventils bewußt aktiv bestimmt und geliefert werden kann.
Wenn stationäre Zustände vorhanden sind, wie durch eine sta
bile Motoreinlaßluftrate oder einen stabilen Motoreinlaßlei
tungsdruck angezeigt, wird eine Abweichung eines Parameters
weg von einem unter Kalibrierungszuständen erwarteten Wert
bestimmt. Diese Abweichung stellt den Pegel zusätzlicher Kom
pensation dar, die zusätzlich zu einer kalibrierten stationä
ren Kompensation angewendet wird, um den Motorgeschwindig
keitsfehler zu minimieren. Die zusätzliche Kompensation, die
unter den stationären Zuständen angewendet wird, ist auf
nicht modellierte Wirkungen gerichtet, wie aufgrund einer
Veränderung von Parametern, die in einem Kalibrierungsmodell
eines stationären Motorausgangsdrehmomentbedarfs nicht be
rücksichtigt sind. Die zusätzliche Kompensation kann durch
eine Veränderung der Funkenzeitpunkteinstellung geliefert
werden, was zu einer unnötigen Verringerung des bereits be
grenzten Einflusses der Funkenzeitpunkteinstellung führt. Die
Änderung des Motorausgangsdrehmomentbedarfs, die durch die
zusätzliche Kompensation dargestellt wird, kann unter Kennt
nis der Empfindlichkeit des Motorausgangsdrehmoments auf eine
Abweichung in dem Parameter abgeleitet werden. Ein kompensie
render Motoreinlaßluftsteuerbefehl kann dann als eine direkte
Funktion von der Änderung des Motorausgangsdrehmomentbedarfs
bestimmt und als eine Korrektur auf den Einlaßluftsteuerbe
fehl angewendet werden. Sobald die Korrektur angewendet wird,
kann die eventuell erforderliche Kompensation der Funkenzeit
punkteinstellung verringert werden, was den Einfluß der Fun
kenzeitpunkteinstellung für die geeignetere Aufgabe einer
Übergangszustands - und Störungsunterdrückung vergrößert.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung kann die gelern
te Änderung des Motorausgangsdrehmomentbedarfs, die den kali
brierten Modellfehler bei dem gegenwärtigen Motorarbeitszu
stand darstellt, für eine nachfolgende Anwendung bei oder na
he dem gegenwärtigen Motorarbeitszustand aufgezeichnet wer
den. Weiter kann der gegenwärtige Wert von derartigen sich
langsam ändernden oder sonst nicht modellierten Parametern,
wie AMB, BARO und TEMP, wahrgenommen oder abgeschätzt und die
gelernte Änderung des Motorausgangsdrehmomentbedarfs als eine
Funktion davon gespeichert werden, um ein Modell aufzubauen
und somit die Kalibrierungsinformation zu erweitern. Das Mo
dell kann über eine Vielzahl von Motorarbeitszuständen, wobei
auf variierende AMB-, BARO- und TEMP-Werte getroffen wird,
entwickelt und angepaßt werden und entsprechende Änderungen
des Drehmomentbedarfs können gemäß einem zusätzlichen Aspekt
dieser Erfindung bestimmt werden. Wenn ein derartiges Modell
im wesentlichen vollständig entwickelt ist, kann die Drehmo
mentkorrektur geliefert werden, indem derartige wahrgenommene
oder abgeschätzte Werte, wie AMB, TEMP und BARO direkt auf
das Modell angewendet werden, um einen Drehmomentbedarfskor
rekturwert festzustellen und somit den gesamten stationären
Motorausgangsdrehmomentbedarfswert mit einem Minimum an zu
sätzlicher Analyse oder Durchsatzlast, mit minimaler Kali
brierungsschwierigkeit, mit minimalem Vertrauen auf eine Kor
rektur des stationären Drehmomentes durch Veränderung der
Zündzeitpunkteinstellung und mit verringertem Fehler der Mo
torgeschwindigkeitsreferenznachführung eingestellt werden.
Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der
Zeichnung beschrieben, in dieser zeigt:
Fig. 1 ein allgemeines Diagramm des Motors und der Motor
steuerungs-Hardware der bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung,
Fig. 2 Diagramme der Struktur der Steuereinrichtung von Fig.
1 zum Erzeugen eines Motoreinlaßluftbefehls und
Fig. 3A und 3B Flußdiagramme, die einen Fluß von Steuervor
gängen zum Erzeugen des Motoreinlaßluftbefehls zum
Steuern der Motorgeschwindigkeit gemäß der Struktur
der Steuereinrichtung von Fig. 2 und unter Verwendung
der Hardware von Fig. 1 darstellen.
Mit Bezug auf Fig. 1 wird Einlaßluft einem Verbrennungsmotor
10 über Einlaßluftweg 28 geliefert, in welchem ein Einlaß
luftventil 30 angeordnet ist, das ein herkömmliches Drossel
klappenventil sein kann, dessen Rotationsgrad den Luftstrom
von dem Einlaßluftweg 28 zu einer Einlaßleitung 32 begrenzt.
Der Motoreinlaßluftstrom kann zusätzlich im wesentlichen un
abhängig von der Positionierung des Einlaßluftventils durch
eine Luftleitung 34 geliefert werden, die sich an einem er
sten Ende in den Einlaßluftweg 28 stromaufwärts von dem Ven
til 30 öffnet und sich an einem zweiten Ende in die Einlaß
leitung 32 stromabwärts von dem Ventil 30 öffnet. Ein
Präzisionsventil 36, wie ein Solenoidventil, ist entlang der
Bypass-Leitung 34 zwischen den ersten und zweiten Enden zum
Steuern der Begrenzung der Leitung gegenüber dem Luftstrom
dort hindurch vorgesehen. Das Ventil 36 wird durch einen An
steuerungsbefehl I gesteuert, der daran von einer IAC-An
steuerung 20 angelegt wird, welche ein einfacher herkömmli
cher Ansteuerungsschaltkreis zum Umwandeln eines digitalen
Ventilpositionsbefehlswertes in einen Ansteuerungsstrompegel
sein kann. Der Positionsbefehlswert wird bestimmt, um für ei
nen präzisen Luftstrom in den Motor für eine feine Motoraus
gangsdrehmomentjustierung zu sorgen, beispielsweise um für
eine glatte, stabile Motorleerlaufgeschwindigkeitssteuerung
zu sorgen.
In einer alternativen Ausführungsform gemäß dieser Erfindung
können die Bypass-Leitung 34 und das Leerlaufluftventil 36
beseitigt sein, und eine präzise Steuerung der Motoreinlaß
luft kann durch bekannte elektronische Drosselsteuertechniken
geliefert werden, beispielsweise indem direkt ein Aktuator
gesteuert wird, der mit dem Einlaßluftventil 30 gekoppelt
ist, um das Ventil in dem Einlaßluftweg präzise zu positio
nieren und somit für eine hochauflösende Steuerung der Motor
einlaßluft zu sorgen, beispielsweise um den exakten Bedarf
einer Motorleerlaufluftsteuerung zu erfüllen. In einer derar
tigen alternativen Ausführungsform ist eine geeignete An
steuerungsschaltung, die beispielsweise im allgemeinen der
IAC-Ansteuerung 20 entspricht, vorgesehen, um den digitalen
Positionsbefehl zu empfangen und den Befehl in ein analoges
Ansteuerungsstromsignal umzuwandeln, das an einen geeigneten
Drosselaktuator, wie einen Gleichstrommotor, angelegt wird.
Der absolute Luftdruck MAP in der Einlaßleitung 32 wird von
einem herkömmlichen Druckübertrager wahrgenommen, der in der
Motoreinlaßleitung 32 angeordnet ist, und als Ausgangssignal
MAP geliefert. Die Motorkühlmitteltemperatur wird über einen
Temperatursensor (nicht gezeigt), wie ein herkömmliches
Thermopaar, wahrgenommen, das in einem Motorkühlmittelzirku
lationsweg (nicht gezeigt) angeordnet ist, und wird als Aus
gangssignal TEMP kommuniziert. Die Motoreinlaßluft wird in
der Einlaßleitung 32 aufgenommen und auf eine Vielzahl von
Motorzylindern verteilt. Die Einlaßluft wird mit einer gelie
ferten Kraftstoffmenge gemischt, welche in die Einlaßleitung,
in die Motorzylinder oder in die Einlaßdurchgänge stromauf
wärts von den Motorzylindern durch eine oder mehrere herkömm
liche Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, an welche ein unter
Druck gesetzter Kraftstoffvorrat geliefert wird, eingespritzt
werden kann. Die Luft/Kraftstoff-Mischung wird in den Motor
zylindern gezündet, die Kolben innerhalb der Zylinder antrei
ben, um eine oder mehrere Motorausgangswellen einschließlich
einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) zu drehen. Die Rotationsra
te der Kurbelwelle kann von einem kommerziell erhältlichen
Übertrager, wie einen Hall-Effekt-Sensor oder Sensor mit va
riablem magnetischen Widerstand, der so positioniert ist, daß
er den Durchtritt von Zähnen oder Kerben detektiert, die in
Umfangsrichtung um die Kurbelwelle herum angeordnet sind, in
ein periodisches Motorgeschwindigkeitssignal RPM übertragen
werden. Das Signal RPM kann im wesentlichen sinusförmig sein
mit einer Frequenz, die die Durchtrittsrate der Zähne oder
Kerben von dem Übertrager darstellt. Die Zähne oder Kerben
können um den Umfang der Kurbelwelle herum positioniert und
relativ zueinander beabstandet sein, so daß jedesmal, wenn
das periodische Signal RPM eine vorbestimmte Spannungsschwel
le überschreitet, angenommen werden kann, daß ein Motorzylin
derereignis, wie ein Ereignis einer Nettoausgangsdrehmoment
produktion des Motors aufgetreten ist.
Die Steuerstruktur von Fig. 1 sorgt für eine Motorgeschwin
digkeitssteuerung einschließlich einer Zündzeitpunkteinstel
lungssteuerung und Einlaßluftsteuerung gemäß dieser Ausfüh
rungsform. Die Funkenzeitpunkteinstellung liefert eine an
sprechende Motorausgangsdrehmomentsteuerung für eine Laststö
rungsunterdrückung, für vergrößerte Motorstabilität durch ei
ne Dämpfung des Motorausgangsdrehmoments und für genauere mi
nimale Funkenvorverstellung für die Bestimmung des Befehls
für ein bestes Drehmoment, die Motorlastinformation enthält,
wie durch gegenwärtigen und zukünftigen vorhergesagten Abso
lutdruck der Einlaßleitung angezeigt, wie weiter in der Pa
tentschrift mit dem Titel "Vorhersage-Funkensteuerein
richtung", Aktenzeichen des Patentanwalts G4408, die am Ein
reichungsdatum dieser Anmeldung eingereicht wird und deren
Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme miteinbezogen
wird, detailliert dargelegt.
Die Motoreinlaßluftsteuerung, wie durch gesteuerte Positio
nierung von Bypass-Ventil 36, sorgt für eine genaue Motorge
schwindigkeitssteuerung sowohl unter stationären als auch
Übergangsarbeitszuständen, indem ein umfassender stationärer
Motorausgangsdrehmomentbedarf bestimmt und ein derartiger Be
darf durch eine Einlaßluftsteuerung geliefert wird, allein um
das Vertrauen auf eine Veränderung der Funkenzeitpunktein
stellung für eine stationäre Steuerungskompensation zu mini
mieren.
Genauer werden in Fig. 1 Signale RPM und TEMP einem Zielmo
torgeschwindigkeitsgenerator 12 geliefert, welcher gemäß ei
ner in einer Speichereinrichtung gespeicherten vorbestimmten
Festlegung eine Zielmotorgeschwindigkeit REF(K), wie eine ge
wünschte Motorleerlaufgeschwindigkeit für den derzeitigen
Steuerzyklus, der durch Index K angedeutet ist, und für einen
nächsten folgenden Steuerzyklus REF(K+1), der durch den Index
K+1 angedeutet ist, erzeugt. Die Zielmotorgeschwindigkeiten
können konstante Geschwindigkeiten sein, die gemäß einem ge
eigneten Motorarbeitspegel für Leerlauf, wie näherungsweise
700 U/min, bestimmt werden, oder können gemäß einer vorbe
stimmten Festlegung, wie einer Motoraufwärmungsfestlegung,
variieren, worin die Motorgeschwindigkeit mit zunehmender Mo
torkühlmitteltemperatur TEMP abnimmt.
Die derzeitige Zielmotorgeschwindigkeit REF(K) und die vor
hergesagte Zielmotorgeschwindigkeit für den nächsten folgen
den Steuerzyklus REF(K+1) werden als Referenzeingänge zu ei
ner Steuereinrichtung 14 zum Verarbeiten von daran angelegten
Eingangssignalen kommuniziert, die einen derzeitigen und ei
nen vorhergesagten Motorarbeitszustand darstellen, und zum
Erzeugen und Ausgeben eines Motoreinlaßluftratensteuerbe
fehls, wie Befehl I zum Steuern einer Bypass-Ventil-Position,
wie beschrieben. Die zu beschreibende Steuereinrichtung 14
ist weiter in Fig. 2 detailliert dargelegt.
Die Steuereinrichtung 14 gibt einen Motoreinlaßluftbefehl,
wie einen Bypass-Ventil-Positionsbefehl I(K) für das gegen
wärtige (K-te) Zylinderereignis an eine zu beschreibende Zu
standabschätzeinrichtung 26 aus und gibt einen gewünschten
Motoreinlaßluftbefehl, wie einen Bypass-Ventil-Positions
befehl I(K+1) für das nächste (K+1te) Zylinderereignis an ei
nen Begrenzer 40 aus, welcher in einer Schaltung oder durch
einen Steuervorgang umgesetzt sein kann, um beispielsweise
eine obere Grenze der Größe des Leerlaufluftbefehls zu lie
fern, so daß der Befehl keinerlei Begrenzungen der Hardware
oder der Bandbreite überschreitet. Der begrenzte Befehl
I(k+1) wird dann an IAC-Ansteuerung 20, wie einen herkömmli
cher Ansteuerungsschaltkreis zum Erzeugen eines Ansteue
rungsstromes bei einem Pegel, der im wesentlichen der Größe
des Befehls I(k+1) entspricht, und zum Ausgeben des Ansteue
rungsstromes an den IAC-Aktuator 36 (Fig. 1) angelegt.
Die Zustandabschätzeinrichtung 26 von Fig. 1 empfängt Motor
parameterinformation und liefert eine Vorhersage von Motorzu
ständen, die gemäß dieser Erfindung verwendet wird. Eingangs
information in die Zustandabschätzeinrichtung 26 umfaßt Si
gnale RPM und MAP, einen derzeitigen Leerlaufluftbefehl I(K)
von Steuereinrichtung 14 und einen derzeitigen Funkenzeit
punkteinstellungsbefehl EST(K), der durch die Zündungssteuer
einrichtung 22 erzeugt wird, wie später beschrieben wird.
Derartige Eingangsinformation wird verwendet, um die Motorge
schwindigkeit für das nächste Zylinderereignis RPM(K+1), das
Motordrehmoment für das gegenwärtige Zylinderereignis T(k)
und für das nächste Zylinderereignis T(K+1) vorherzusagen,
und der Einlaßleitungsdruck wird für das nächste Zylinderer
eignis MAP(K+1) vorhergesagt. Eine derartige Vorhersage kann
unter Verwendung irgendeines herkömmlichen Parametervorhersa
gemittels ausgeführt werden. Vorzugsweise sollen jedoch die
Motorgeschwindigkeits- und Drehmomentvorhersagetechniken, die
in der US-Patentschrift 5 421 302 beschrieben sind, deren Of
fenbarungsgehalt durch Bezugnahme hierin miteinbezogen wird,
als der Teil der Zustandabschätzeinrichtung 26 angewendet
werden, der verwendet wird, um RPM(K+1), T(K+1) und T(K) vor
herzusagen. Des weiteren wird der Vorhersageansatz, der in
der US-Patentschrift 5 094 213 beschrieben ist, vorzugsweise
als der Teil der Zustandabschätzeinrichtung 26 angewendet,
der verwendet wird, um MAP(K+1) vorherzusagen.
Der gegenwärtige Motorgeschwindigkeitsfehler ERR(K) wird als
eine Differenz zwischen der Referenzmotorgeschwindigkeit
REF(k) und einer gegenwärtigen Abtastung RPM(K) des Motorge
schwindigkeitssignals RPM bestimmt. Der vorhergesagte Motor
geschwindigkeitsfehler wird als eine Differenz zwischen der
zukünftigen Referenzmotorgeschwindigkeit REF(K+1) und der
vorhergesagten Motorgeschwindigkeit für das nächste Zylin
derereignis RPM(K+1) bestimmt. Die Fehlersignale ERR(K) und
ERR(K+1) werden an die Zündungssteuereinrichtung 22 angelegt.
Zusätzlich wird das Signal AMB, das eine gemessene Umgebungs
temperatur des Kraftfahrzeuges darstellt, wie sie durch einen
herkömmlichen Temperatursensor geliefert wird, der an dem
Fahrzeug positioniert ist, um die Umgebungslufttemperatur zu
detektieren, an die Zündungssteuereinrichtung 22 angelegt.
Weiter wird ein Signal BARO, das den barometrischen Umge
bungsdruck darstellt, wie er beispielsweise durch einen her
kömmlichen barometrischen Druckübertrager oder durch Abtasten
des Signals MAP unter Motorarbeitszuständen geliefert werden
kann, in welchen der Druckabfall über dem Ventil 30 minimal
ist, der Zündungssteuereinrichtung 22 geliefert. Zudem wird
ein Zustandeingangswert, der in einem Steuereinrichtungsspei
cher gespeichert ist und eine Anzahl von Marken umfaßt, die
den Zustand von bestimmten Zusatzlastanforderungen anzeigen,
der Zündungssteuereinrichtung 22 geliefert. Jede der Marken
des Zustandeingangswertes kann einer oder mehreren Zusatzla
sten entsprechen, die anzeigen, ob eine Anforderung, die ent
sprechende Last aufzubringen, anhängig ist. Die Zusatzlasten
können eine Luftaufbereitungskopplung, ein Automatikgetriebe
schalten und andere Lasten umfassen, welche schnell an den
Motor angelegt und von diesem entfernt werden können, worin
ein derartiges Anlegen und Entfernen eine plötzliche und we
sentliche Änderung der Motorausgangsdrehmomentspanne hervor
ruft, die die Stabilität der Motorgeschwindigkeit beeinflußt,
wie es allgemein in der Technik verstanden wird. Wenn zum
Beispiel die Marke des Zustandeingangswertes gesetzt ist, ist
eine Anforderung zum Aufbringen der entsprechenden Zusatzlast
anhängig, und wenn die Marke gelöscht ist, kann die Last ge
gebenenfalls entfernt werden.
Die Zündungssteuereinrichtung 22 sorgt für eine Nachführung
der Motorgeschwindigkeit und eine Lastunterdrückung durch ei
ne Bestimmung eines Zündzeitpunkteinstellungsbefehls für ein
minimales bestes Drehmoment (MBT) in Abhängigkeit von der Mo
torgeschwindigkeit und dem Absolutdruck der Einlaßleitung
MAP. Die MAP-Information sorgt für eine verbesserte Modellie
rung der Motorlast, so daß eine genauere MBT-Berechnung ge
liefert werden kann. Die Zündungssteuereinrichtung sorgt wei
ter für eine Bestimmung und Anwendung des Funkenzeitpunktein
stellungs-Offsets als eine Funktion von derartigen Arbeitszu
ständen, wie Zusatzlastzustand, barometrischer Druck und Um
gebungstemperatur. Dies sorgt für eine Kompensation von Zu
ständen, die schwierig in eine Kalibrierung der Funkenzeit
punkteinstellung einzuarbeiten sind, und ersetzt weiter die
Vorwärtskopplungssteuerung von Leerlaufluft- und Funkenzeit
punkteinstellung, die beispielsweise in dem Zündzeitpunktein
stellungsansatz der oben erwähnten Schrift geliefert wird,
wodurch die Kalibrierungsschwierigkeit bedeutend verringert
wird. Zudem liefert die Zündungssteuereinrichtung 22 eine
vorhersagende Funkensteuerung mit Rückkopplungsinformation
der Motorgeschwindigkeit und Steuerverstärkungen, die als ei
ne Funktion von vorhergesagten RPM und MAP bestimmt werden.
Die Zündungssteuereinrichtung 22 nimmt die Form von derjeni
gen an, die in der oben erwähnten Patentanmeldungsschrift be
schrieben ist und kann alternativ die Form der Zündungssteu
ereinrichtung 22 der oben erwähnten US-Patentschrift anneh
men. Die Zündungssteuereinrichtung 22 kombiniert die MBT- und
vorhersagende Funkensteuerungsinformation mit dem Zeitpunk
teinstellungs-Offset, um einen Zündzeitpunkteinstellungsbe
fehl für ein nächstes folgendes Motorzündereignis EST(k+1)
hervorzubringen, welcher an einen Begrenzer 38 ausgegeben
wird, wie er als herkömmliche Befehlsbegrenzungsschaltung zum
Begrenzen des Befehls EST(K+1) auf einen vorbestimmten Be
fehlsbereich geliefert wird, um dafür zu sorgen, daß der Be
fehl keinerlei Begrenzungen der Hardware oder der Bandbreite
überschreitet. Der begrenzte Befehl wird dann als ein Funken
vorverstellungsbefehl für das nächste Zylinderereignis
EST(K+1) an die Zündungsansteuerung 24 übergeben, welche
Zündbefehle für eine oder mehrere aktive Motorzündkerzen
(nicht gezeigt) erzeugen und derartige Befehle bei dem Motor
arbeitswinkel liefern kann, der durch die Position des oberen
Totpunktes des nächsten Zylinders diktiert wird, um ein Ver
brennungsereignis zu haben, das gemäß dem Befehl EST(k+1)
vorverstellt ist.
Mit Bezug auf Fig. 2 sorgt die Steuereinrichtung 14 für ein
Erzeugen eines Bypass-Ventilbefehls I zum Steuern von Bypass-
Luft zu dem Motor, um ein Motorausgangsdrehmoment zu liefern,
das die Motorgeschwindigkeit in Richtung einer Zielgeschwin
digkeit REF(K) steuert. Die Steuereinrichtung 14 ist entspre
chend der eingebetteten Schleifenstruktur vorgesehen, die in
der oben erwähnten Patentschrift beschrieben ist, worin eine
Außenschleife vorgesehen ist, um rotationsdynamische Wirkun
gen und allgemeine Störungen zu kompensieren, die bei dem Mo
torgeschwindigkeitssteuersystem dieser Ausführungsform vor
kommen. Die Außenschleife durch RPM-Steuereinrichtung 16 emp
fängt Eingangssignale RPM(K), RPM(K+1), REF(K) und REF(K+1)
und erzeugt einen gewünschten Drehmomentbefehl TC, um eine
Differenz zwischen dem RPM(k) und REF(k) zu minimieren und
eine Differenz zwischen RPM(k+1) und REF(k+1) zu minimieren,
wie in der oben erwähnten Schrift beschrieben. Der gewünschte
Drehmomentbefehl TC wird durch Anwenden von herkömmlichen
Steuertechniken, wie klassische Proportional-Integral-Diffe
rential-(PID-)Regelungstechniken, erzeugt, die auf die Ge
schwindigkeitsdifferenzen angewendet werden.
Der kompensierende Drehmomentbefehl TC wird einer inneren
Drehmomentsteuerschleife geliefert, die innerhalb der be
schriebenen Außensteuerschleife eingebettet ist, was sowohl
für eine stationäre Motorgeschwindigkeitssteuerung als auch
für eine Laständerungskompensation sorgt. Ein Kompensator 18
innerhalb dieser Schleife ist vorgesehen, um Kraftstoffliefe
rungs- und -verbrennungsverzögerungen in dem System zu kom
pensieren, wobei er einen Befehl Ir als eine Funktion von TC
und von T(K+1) beispielsweise durch eine herkömmliche Steuer
strategie, wie eine herkömmliche Proportional-Differential-
(PD-) Regelungsstrategie erzeugt. Weiter wird ein gegenwärti
ger Einlaßluftventilbefehl I(K) durch Drehmomentsteuerein
richtung 18 zur Verwendung durch die Zustandabschätzeinrichtung 26
von Fig. 1 auf die in der oben erwähnten Patent
schrift beschriebene Weise ausgegeben.
Um für einen minimalen Fehler der Steuerung des stationären
Motorausgangsdrehmoments zu sorgen, umfaßt die Steuereinrich
tung 14 weiter eine Abschätzeinrichtung für ein stationäres
Drehmoment Tss 42 zum Erzeugen eines stationären Basissteuer
befehls Iss gemäß der Kalibrierungsinformation und einen Kor
rekturbefehl δIAC, um gemäß dieser Erfindung den stationären
Basissteuerbefehl für eine Änderung des Drehmomentbedarfs zu
korrigieren, die nicht in der Kalibrierungsinformation model
liert worden ist. Der Basisbefehl Iss kann aus gespeicherter
Kalibrierungsinformation festgestellt werden, die die Mo
toreinlaßluftrate unter stationären Leerlaufarbeitszuständen
beschreibt, die notwendig ist, um eine stabile, genaue Motor
geschwindigkeitssteuerung aufrechtzuerhalten. Die Kalibrie
rungsinformation kann nicht ohne übermäßige Schwierigkeit In
formation über die Änderung der Motoreinlaßluftrate als eine
Funktion von einer Änderung derartiger Parameter, wie Umge
bungstemperatur, Motorkühlmitteltemperatur und barometrischer
Druck, welche sich nur allmählich ändern und daher schwierig
in die gespeicherte Kalibrierungsinformation einzuarbeiten
sind, enthalten. Entsprechend wird eine Korrektur derartiger
Parameteränderungen gemäß dieser Erfindung durch den Befehl
δIAC geliefert, welche zu Iss und Ir addiert wird, um I(K+1)
zu bilden. Sonst kann eine Korrektur einer Veränderung derar
tiger sich langsam ändernder Parameter, die nicht in der ge
speicherten Kalibrierungsinformation modelliert sind - selbst
unter stationären Zuständen - durch ansprechende Justierung
der Funkenzeitpunkteinstellung vorgesehen werden, was einen
Teil des Einflusses der Zündzeitpunkteinstellung verschlingt,
der für sich schneller ändernde Zustände reserviert sein
sollte. Die Verfügbarkeit der genauen, ansprechenden Funken
zeitpunkteinstellungssteuerung wird dadurch verringert, was
potentiell zu einer weniger ansprechenden, weniger genauen
Motorgeschwindigkeitssteuerung führt.
Eine Änderung des stationären Motordrehmoments δT, die von
der Tss-Abschätzeinrichtung 42 so bestimmt wird, als daß sie
durch eine Veränderung von derartigen sich langsam ändernden
Parametern hervorgerufen wird, wird an eine Speichereinrich
tung, wie eine herkömmliche nichtflüchtige Speichereinrich
tung 44 zusammen mit Information über den gegenwärtigen Pegel
von derartigen sich langsam ändernden Parametern wie BARO,
AMB und TEMP ausgegeben. Wie beschrieben wird, wird diese In
formation angewendet, um in der Speichereinrichtung 44 eine
Funktion, die die Beziehung zwischen derartigen sich langsam
ändernden Parametern, wie AMB, TEMP und BARO, beschreibt, und
eine Änderung des stationären Motorausgangsdrehmomentes anzu
passen und zu speichern, welche verwendet werden kann, um den
δIAC-Befehl zu korrigieren oder den Vorgang des Bestimmens
von δIAC und δT zu ersetzen, indem einfach die Änderung des
Motorausgangsdrehmoments als eine Funktion von gegenwärtigen
Werten von TEMP, BARO und AMB nachgeschlagen wird, wie es be
schrieben wird.
Die Reihe von Vorgängen zum Ausführen der Steuerfunktionen,
die allgemein in den Fig. 1 und 2 beschrieben sind, ist
schrittweise in Fig. 3 dargestellt. Die Vorgänge dieser Aus
führungsform, um für eine Funkenzeitpunkteinstellungssteue
rung zu sorgen, sind wie in der anhängigen US-Patentanmel
dungsschrift detailliert dargelegt, die hierin oben erwähnt
ist. Die Vorgänge der Routine von Fig. 3A und 3B werden von
der Steuereinrichtung 14 jedem Motorzylinderereignis folgend,
wie durch einen Spannungsreferenzübergang von Signal RPM de
tektiert, wie beschrieben ausgeführt. Beim Referenzspannungs
übergang kann eine Unterbrechung der Steuereinrichtung er
zeugt werden, worin die Steuereinrichtung 14 ihre normalen
Vorgänge aussetzt und die Vorgänge von Fig. 3A und 3B aus
führt, die bei Schritt 90 starten und fortschreiten, derzei
tige Parameterwerte bei einem nächsten Schritt 92 zu erzeu
gen. Die derzeitigen Parameterwerte umfassen derzeitige Werte
der Parameter, die den Signalen BARO, AMB, TEMP, MAP, RPM,
A/F und EST(K) entsprechen.
Als nächstes wird eine MAP-Anderungsgröße bei einem Schritt
94 als ein Absolutwert einer Differenz zwischen dem gegenwär
tigen MAP-Wert, wie bei Schritt 92 bestimmt, und einem kürz
lichsten früheren MAP-Wert erzeugt. Die erzeugte Änderungs
größe wird als nächstes zu einer Summe derartiger Größen bei
einem nächsten Schritt 96 addiert. Eine Zielmotorreferenzge
schwindigkeit REF(K) für das gegenwärtige oder "K-te" Motor
zylinderereignis wird als nächstes bei einem Schritt 98 von
dem Generator 12 von Fig. 1 wie beschrieben erzeugt, wie
durch Feststellen einer Referenzmotorgeschwindigkeit aus ei
ner herkömmlichen Nachschlagtabelle, die in einem nichtflüch
tigen Steuereinrichtungsspeicher als eine Funktion von der
Motorkühlmitteltemperatur TEMP gespeichert ist. Wenn die Mo
torkühlmitteltemperatur zunimmt, kann die Referenztemperatur
von einer maximalen Geschwindigkeit von 1200 U/min auf unge
fähr 700 U/min für einen vollständig aufgewärmten Motor ab
nehmen. Die Beziehung zwischen Motorkühlmitteltemperatur und
Referenzmotorgeschwindigkeit kann für eine Motoranwendung
durch einen herkömmlichen Kalibrierungsprozeß bestimmt und
die Beziehung in der Form einer Nachschlagtabelle gespeichert
werden. Eine Motorgeschwindigkeitsfehlergröße wird als näch
stes bei einem Schritt 100 als ein Absolutwert einer Diffe
renz zwischen REF(K) und RPM erzeugt. Die Geschwindigkeits
fehlergröße wird dann zu einer Summe derartiger Größen bei
einem nächsten Schritt 102 addiert.
Eine Zielreferenzgeschwindigkeit REF(K+1) wird als nächstes
bei einem Schritt 104 als die gewünschte Motorgeschwindigkeit
für das nächste ("K+1te") folgende Motorzylinderereignis vor
hergesagt. REF(K+1) kann auf die für REF(K) beschriebene Wei
se, beispielsweise durch Feststellen von REF(K+1) aus einer
gespeicherten Nachschlagtabelle als eine Funktion von der Mo
torkühlmitteltemperatur, erzeugt werden. Eine Vorhersage des
Absolutdrucks der Einlaßleitung bei einem nächsten nachfol
genden Motorzylinderereignis, als MAP(K+1) bezeichnet, wird
als nächstes bei einem Schritt 108 geliefert, beispielsweise
unter Verwendung des Zustandvorhersageansatzes der US-Patent
schrift Nr. 5 094 213, die auf die Vorhersage des Einlaßlei
tungsdrucks angewendet wird.
Die Routine der Fig. 3A und 3B schreitet als nächstes fort,
die Motorgeschwindigkeit RPM(K+1) bei dem nächsten Zylinder
ereignis bei einem Schritt 108 vorherzusagen. Eine derartige
Vorhersage wird in dieser Ausführungsform durch Anwenden der
Vorhersagetechniken ausgeführt, die detailliert in der US-
Patentschrift Nr. 5 421 302 dargelegt sind, wobei die Bypass-
Ventil-Position gesteuert wird, wie es beschrieben wird. Der
Drehmomentbefehl TC, der beschrieben wird, als daß er von der
RPM-Steuereinrichtung 16 von Fig. 2 erzeugt wird, wird als
nächstes bei einem Schritt 110 erzeugt, beispielsweise als
eine Funktion von dem Motorgeschwindigkeitsfehler, wie weiter
in der oben erwähnten Patentschrift, Element 14 von Fig. 1
detailliert dargelegt. Ein Einlaßluftbefehl Ir1, um für eine
Laständerungskompensation zu sorgen, wird als nächstes von
dem Kompensator 18 von Fig. 2 bei einem Schritt 112 erzeugt,
beispielsweise als eine Funktion von TC und T(K+1), wie in
Fig. 2 beschrieben. Ir1 kompensiert Übergangszustände, um
derartige Zustände zu unterdrücken und somit für eine robuste
Motorgeschwindigkeitssteuerung zu sorgen.
Ein Wert IM, der den Quotienten der MAP-Änderungsgrößensumme
dividiert durch ABTASTZÄHLUNG darstellt, wird als nächstes
bei einem Schritt 114 erzeugt, der allgemein einen Durch
schnitts-MAP über ABTASTZÄHLUNG aufeinanderfolgende MAP-Abta
stungen anzeigt. Ein Wert IE, der den Quotienten der Motorge
schwindigkeitsfehlergrößensumme dividiert durch ABTASTZÄHLUNG
darstellt, wird als nächstes bei einem Schritt 116 erzeugt,
der allgemein einen Durchschnittsmotorgeschwindigkeitsfehler
über ABTASTZÄHLUNG aufeinanderfolgende Motorgeschwindigkeits
fehlerbestimmungen anzeigt. ABTASTZÄHLUNG wird als nächstes
bei einem Schritt 118 inkrementiert und bei einem nächsten
Schritt 120 mit einer kalibrierten Konstanten verglichen, die
in dieser Ausführungsform auf 64 gesetzt ist. Wenn
ABTASTZÄHLUNG K1 überschreitet, ist eine ausreichendes Ausmaß
an Motorgeschwindigkeitsfehler- und MAP-Änderungsinformation
angesammelt worden, um den gegenwärtigen Motorarbeitszustand
genau zu kennzeichnen, indem zu einem Schritt 122 fortge
schritten wird, um IM mit einer Kalibrierungskonstanten K2 zu
vergleichen, welche auf ungefähr zwei kPa in dieser Ausfüh
rungsform kalibriert sein kann. Wenn IM K2 überschreitet, hat
sich dann MAP um eine ausreichende Größe über ABTASTZÄHLUNG
Anzahlen von Abtastungen geändert, um anzuzeigen, daß gegen
wärtig kein stationärer Zustand vorhanden ist, und die sta
tionären Kompensationsvorgänge der Routine von Fig. 3A und 3B
werden durch Fortschreiten zu einem nächsten Schritt 138 ver
mieden, um IM, IE, ABTASTZÄHLUNG und die Größensummen, die
bei den Schritten 96 und 102 erzeugt werden, zu löschen, um
sich auf die nächsten zu analysierenden K1 Abtastungen vorzu
bereiten. Die zu beschreibenden Schritte 140-148 werden als
nächstes ausgeführt, um eine Basismotoreinlaßluftbefehlsin
formation zu erzeugen.
Zu Schritt 122 zurückgekehrt, wenn IM kleiner als K2 ist, ist
ein stationärer Zustand vorhanden und die Vorgänge der sta
tionären Kompensation von Schritten 124-136 werden als näch
stes ausgeführt. Genauer wird ein gespeicherter Kalibrie
rungswert MAPcal bei einem Schritt 124 festgestellt. MAPcal
ist der Absolutdruck der Einlaßleitung, der während eines
herkömmlichen Kalibrierungsprozesses festgelegt worden ist,
entsprechend den gegenwärtigen Werten von EST(K) und MAP, wie
sie bei Schritt 92 bestimmt wurden. Der Kalibrierungsprozeß
sorgt für eine Abschätzung eines stationären Motorausgangs
drehmomentbedarfs, beispielsweise von einem Motoreinlaßluft
befehl Iss unter variierenden Motorarbeitszuständen darge
stellt, die durch variierende MAP, RPM, EST und Luft/Kraft
stoff-Verhältnis angezeigt sind. Die Kalibrierungsinformatio
nen in dieser Ausführungsform ist als eine Information von
RPM- und EST-Werten gespeichert. Ein MAP-Wert und ein Iss-
Wert sind für jeden Motorarbeitszustand gespeichert, der
durch einen einzigen RPM-Wert und einen einzigen EST-Wert an
gezeigt ist. Es ist anzumerken, daß angenommen wird, daß das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis während eines derartigen Kalibrie
rungsprozesses im wesentlichen konstant ist.
Zu Fig. 3B zurückgekehrt, wird ein MAP-Wert, der als MAPcal
benannt ist, bei einem Schritt 124 aus den Kalibrierungsta
bellen als eine Funktion von gegenwärtigen RPM und EST fest
gestellt. Der Iss-Befehlswert wird wahlweise bei einem zu be
schreibenden Schritt 140 als die gewünschte stationäre Mo
toreinlaßluftrate festgestellt, die durch RPM und EST darge
stellt wird. Der Kalibrierungsprozeß berücksichtigt nicht die
Wirkung auf den stationären Motorausgangsdrehmomentbedarf für
eine stabile Motorgeschwindigkeitssteuerung von derartigen
sich langsam ändernden Parametern, wie BARO, AMB und TEMP,
welche typischerweise schwierig genau in die Kalibrierung von
Iss einzuarbeiten sind. Wenn sich derartige Parameter von Ka
librierungspegeln ändern, kann sich entsprechend der statio
näre Motorausgangsdrehmomentbedarf wesentlich ändern. Diese
Änderung kann als eine Änderung von MAP weg von MAPcal ent
sprechend den gegenwärtigen RPM und EST erscheinen. Diese Änderung
von MAP, die als ΔMAP benannt ist, wird bei einem
nächsten Schritt 126 als eine Differenz zwischen MAPcal und
dem gegenwärtigen MAP-Wert berechnet, der bei Schritt 92 be
stimmt wird. Ein Drehmomentkorrekturwert δT wird als nächstes
bei Schritt 128 als ein Produkt von ΔMAP und einem kalibrier
ten MAP zu einem Drehmomentempfindlichkeitsfaktor am berech
net, der als die Änderung des Motorausgangsdrehmomentes für
eine Änderung von MAP unter festen RPM, EST und A/F festge
legt ist und während stationären Zuständen vorhanden ist. Der
Wert δT ist die Änderung des Motorausgangsdrehmoments, die
notwendig ist, um eine Änderung von Parametern zu berücksich
tigen, die in dem beschriebenen Kalibrierungsprozeß nicht be
rücksichtigt worden sind, wie eine Änderung von BARO, AMB und
TEMP. Unter stationären Zuständen zeigt eine Abweichung von
MAP weg von MAPcal für ein gegebenes festes RPM und EST an,
daß das Motorausgangsdrehmoment bei einem Pegel liegt, der in
dem Kalibrierungsprozeß nicht betrachtet wird. Eine derartige
Drehmomentveränderung wird durch nicht modellierte Wirkungen
hervorgerufen, wie eine Veränderung der beschriebenen, sich
langsam ändernden Parameter.
Nach dem Bestimmen des Drehmomentkorrekturwertes δT, wird IE
bei einem nächsten Schritt 130 mit einer kalibrierten Schwel
lenmotorgeschwindigkeit K3 verglichen, welche auf ungefähr
fünf U/min in dieser Ausführungsform eingestellt ist. Wenn IE
K3 überschreitet, wird eine Korrektur des stationären Drehmo
mentes benötigt, während der Motorgeschwindigkeitsfehler, der
durch IE dargestellt wird, die Toleranz K3 überschreitet, die
festgelegt ist, um für eine stabile Steuerung der Motorge
schwindigkeit zu sorgen. Wenn bestimmt wird, daß eine Korrek
tur benötigt wird, wird eine Änderung der Motoreinlaßluftrate
bei einem nächsten Schritt 134 bestimmt, die durch δIAC dar
gestellt ist, welche eine Änderung der Position von Ventil 36
von Fig. 1 ist. δIAC ist eine direkte Funktion von δT, wäh
rend eine Änderung der Motoreinlaßluftrate, die durch eine
Änderung der Position des Ventils 36 hervorgerufen wird, zu
einer direkten Änderung des Motorausgangsdrehmoments führen
wird, wie es allgemein in der Technik anerkannt ist. Die
funktionelle Beziehung zwischen δIac und δT kann in einem Ka
librierungsprozeß gemessen werden, indem die Wirkung auf das
Motorausgangsdrehmoment für eine Änderung der Ventilposition
unter einer Vielzahl von Motorarbeitszuständen bestimmt wird.
Zu Schritt 130 zurückgekehrt, wenn bestimmt wird, daß keine
Korrektur erforderlich ist, wird eine Funktion f1, die in der
Speichereinrichtung 44 (Fig. 2) gespeichert ist, bei einem
nächsten Schritt 132 angepaßt. Die Funktion ist festgelegt,
um die Beziehung zwischen BARO, TEMP, AMB und δT zu beschrei
ben. Die Funktion kann angepaßt werden, indem der gegenwärti
ge δT-Wert in der Speichereinrichtung 44 (Fig. 2) als eine
Funktion von den gegenwärtigen Werten von BARO, TEMP und AMB
gespeichert wird. Beispielsweise kann ein stückweise lineares
Modell der Funktion f1 in der Form einer herkömmlichen Nach
schlagtabelle gespeichert sein, indem ein Punkt in dem Modell
gespeichert wird, der durch gegenwärtige δT, BARO, TEMP und
AMB definiert ist. So daß neue Modellwerte alten Modellwerten
nicht zuvorkommen, kann eine relativ allmähliche Anpassung an
neue Modellschnittpunkte ausgeführt werden, indem eine vorbe
stimmte funktionelle Beziehung zwischen alten Modellschnitt
punktwerten und neueren gemittelt, interpoliert oder defi
niert wird, beispielsweise durch die Verwendung einer her
kömmlichen Mehrfachregressionstechnik.
Die Ergebnisse derartiger adaptiver Prozesse von Schritt 132
werden in der Speichereinrichtung 44 (Fig. 2) zur Verwendung
in der gegenwärtigen Routine oder in Routinen von alternati
ven Ausführungsformen gespeichert. Beispielsweise können ei
ner Bestimmung von einem δT-Wert bei Schritt 128 folgend, die
gegenwärtigen AMB-, TEMP- und BARO-Werte auf die Funktion f1
angewendet werden, und es kann ein entsprechender δT-Wert aus
der Funktion festgestellt werden. Die festgestellten δT-Werte
und die berechneten δT-Werte können dann gegeneinander gelöst
werden, so daß die Motorsteuerungen von Information über die
benötigte stationäre Drehmomentkorrektur profitieren können,
die in früheren Steuer-Iterationen gelernt worden sind. Al
ternativ kann bestimmt werden, daß eine ziemlich genaue Funk
tion f1 entwickelt und in der Speichereinrichtung 44 gespei
chert wird, durch die Vorgänge von Schritt 132. In einem der
artigen Fall können die Vorgänge von Schritt 128 nicht länger
ausgeführt werden, und ein δT-Wert kann direkt von f1 als ei
ne Funktion von AMP, BARO und TEMP festgestellt werden, was
Verarbeitungszeit spart.
Nach dem Anpassen der gespeicherten Funktion f1 bei Schritt
132, oder Schritt 134 folgend, werden die gespeicherten Werte
von IM, IE, ABTASTZÄHLUNG und die zwei Größensummen bei einem
nächsten Schritt 136 gelöscht, um sich auf die nächste Reihe
von gespeicherten MAP- und RPM-Werten vorzubereiten. Der Iss-
Wert, der den gegenwärtigen RPM und EST(K) entspricht, wird
als nächstes aus den gespeicherten Kalibrierungsnachschlagta
bellen bei einem nächsten Schritt 140 festgestellt. Der Ge
samtluftbefehl I(K+1) wird als nächstes als eine Summe von
Iss, δIAC und Ir bei einem Schritt 142 bestimmt. Es sollte
herausgestellt werden, daß jeglicher frühere δIAC-Wert, der
eine Korrektur von AMB-, BARO- und TEMP-Veränderungen wider
spiegelt, verwendet werden kann, um den Stationärzustandsbe
fehl Iss zu korrigieren, wenn keine Aktualisierung derartiger
Information durch Schritt 134 geliefert wird. Der Einlaßluft
befehl I(K+1), der dem Bypass-Ventil in dieser Ausführungs
form geliefert wird, wird als nächstes durch Begrenzer 40 von
Fig. 1 bei einem Schritt 144 begrenzt, so daß das Bypass-
Ventil 36 in seinem linearen Betriebsbereich betätigt wird,
wie es allgemein in der Technik verstanden wird. Der begrenz
te I(K+1)-Befehl wird als nächstes bei einem Schritt 146 an
die IAC-Ansteuerung 20 von Fig. 1 ausgegeben, so daß eine Ju
stierung der Begrenzung des Motor-Bypass-Ventils geliefert
werden kann, um das Motorausgangsdrehmoment in eine Richtung
zu steuern, um den Motorgeschwindigkeitsfehler zu minimieren,
wie beschrieben. Ein nächster Schritt 148 wird dann ausge
führt, der den Abschluß der Motoreinlaßluftsteuervorgänge von
Fig. 3A und 3B markiert. Bei einem derartigen Schritt können
nun jegliche herkömmlichen Steuerungs-, Diagnose- oder War
tungsvorgänge, die während der Unterbrechung des gegenwärti
gen Zylinderereignisses ausgeführt werden müssen, nun durch
geführt werden, wie Standard-Motorkraftstoffzufuhrsteuerungs-
und Diagnosevorgänge. Nach Abschluß derartiger zusätzlicher
Vorgänge kann eine Wiederaufnahme von jeglichen ausgesetzten
Vorgängen der Steuereinrichtung geschaffen werden.
Die bevorzugte Ausführungsform zum Zweck der Erläuterung die
ser Erfindung ist nicht als die Erfindung begrenzend oder
einschränkend zu nehmen, da viele Modifikationen durch Aus
üben gewöhnlicher Fachkenntnis ausgeführt werden können, ohne
vom Bereich der Erfindung abzuweichen.
Zusammengefaßt liefert die Motordrehmomentsteuerung als eine
Funktion von einem Steuerbefehl eines stationären und eines
Übergangsdrehmomentes, um die Motorgeschwindigkeit in Rich
tung einer Zielmotorgeschwindigkeit zu steuern, eine Korrek
tur des Steuerbefehls des stationären Drehmomentes, um nicht
modellierte Effekte von derartigen sich langsam ändernden Pa
rametern, wie Umgebungstemperatur und -druck und Motorkühl
mitteltemperatur zu berücksichtigen, indem eine Differenz
zwischen einem erwarteten und einem tatsächlichen Motorsteu
erparameter als eine Funktion von dem gegenwärtigen Motorar
beitspegel bestimmt wird, eine derartige Differenz in eine
Motordrehmomentbedarfsabweichung übersetzt wird, die durch
nicht modellierte Effekte hervorgerufen wird, und eine
Drehmomentkorrektur dafür geliefert wird, so daß eine Kompen
sation auf eine geeignete Weise für die nicht modellierten
Effekte geliefert werden kann. Die Drehmomentkorrektur kann
weiter als eine Funktion von dem gegenwärtigen Wert der sich
langsam ändernden Parameter gespeichert werden, um ein ge
speichertes Modell zu entwickeln, auf welches zugegriffen
werden kann, sobald es entwickelt worden ist, um für eine
Kompensation mit einer minimalen Berechnung im Betrieb zu
sorgen.
Claims (14)
1. Motorgeschwindigkeitssteuerverfahren zum Steuern des Mo
torausgangsdrehmomentes gemäß einem Motordrehmomentbe
darf, das als das Drehmoment bestimmt ist, das erforder
lich ist, um die Motorgeschwindigkeit in Richtung einer
Zielmotorgeschwindigkeit zu steuern,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine vorbestimmte Festlegung von abgeschätzten Be darfswerten für ein stationäres Drehmoment als eine Funk tion von einem vorbestimmten Motorarbeitszustand gespei chert wird,
daß der gegenwärtige Motorarbeitszustand bestimmt wird, daß aus der gespeicherten Festlegung ein gegenwärtiger abgeschätzter stationärer Drehmomentbedarf als eine Funk tion von dem gegenwärtigen Motorarbeitszustand festge stellt wird,
daß der Fehler des stationären Drehmomentbedarfs abge schätzt wird,
daß der gegenwärtige stationäre Drehmomentbedarfin einer Richtung eingestellt wird, um den abgeschätzten Fehler des stationären Drehmomentbedarfs zu minimieren, und daß das Motorausgangsdrehmoment gemäß dem eingestellten gegenwärtigen stationären Drehmomentbedarf gesteuert wird.
daß eine vorbestimmte Festlegung von abgeschätzten Be darfswerten für ein stationäres Drehmoment als eine Funk tion von einem vorbestimmten Motorarbeitszustand gespei chert wird,
daß der gegenwärtige Motorarbeitszustand bestimmt wird, daß aus der gespeicherten Festlegung ein gegenwärtiger abgeschätzter stationärer Drehmomentbedarf als eine Funk tion von dem gegenwärtigen Motorarbeitszustand festge stellt wird,
daß der Fehler des stationären Drehmomentbedarfs abge schätzt wird,
daß der gegenwärtige stationäre Drehmomentbedarfin einer Richtung eingestellt wird, um den abgeschätzten Fehler des stationären Drehmomentbedarfs zu minimieren, und daß das Motorausgangsdrehmoment gemäß dem eingestellten gegenwärtigen stationären Drehmomentbedarf gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abschätzungsschritt umfaßt,
daß eine Festlegung von erwarteten Werten eines vorbe stimmten Motorarbeitsparameters als eine Funktion von ei nem Motorarbeitspegel geliefert wird,
daß der gegenwärtige Motorarbeitspegel bestimmt wird,
daß der gegenwärtige erwartete Wert des vorbestimmten Mo torarbeitsparameters aus der gelieferten Festlegung als eine Funktion von dem gegenwärtigen Motorarbeitspegel festgestellt wird,
daß der gegenwärtige Wert des vorbestimmten Motorarbeits parameters abgetastet wird,
daß eine Parameterabweichung als eine Differenz zwischen dem gegenwärtigen erwarteten Wert und dem abgetasteten gegenwärtigen Wert berechnet wird und
daß ein Fehler des stationären Drehmomentbedarfs als eine vorbestimmte Funktion von der berechneten Parameterabwei chung abgeschätzt wird.
daß eine Festlegung von erwarteten Werten eines vorbe stimmten Motorarbeitsparameters als eine Funktion von ei nem Motorarbeitspegel geliefert wird,
daß der gegenwärtige Motorarbeitspegel bestimmt wird,
daß der gegenwärtige erwartete Wert des vorbestimmten Mo torarbeitsparameters aus der gelieferten Festlegung als eine Funktion von dem gegenwärtigen Motorarbeitspegel festgestellt wird,
daß der gegenwärtige Wert des vorbestimmten Motorarbeits parameters abgetastet wird,
daß eine Parameterabweichung als eine Differenz zwischen dem gegenwärtigen erwarteten Wert und dem abgetasteten gegenwärtigen Wert berechnet wird und
daß ein Fehler des stationären Drehmomentbedarfs als eine vorbestimmte Funktion von der berechneten Parameterabwei chung abgeschätzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Empfindlichkeitsfaktor kalibriert wird, der die
Empfindlichkeit des Motorausgangsdrehmomentes auf eine
Abweichung des vorbestimmten Motorarbeitsparameters weg
von einem erwarteten Parameterwert darstellt, und
worin die vorbestimmte Funktion von der berechneten Para
meterabweichung das Produkt der berechneten Parameterab
weichung und des kalibrierten Empfindlichkeitsfaktors
ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein vorbestimmter stationärer Motorarbeitszustand
wahrgenommen wird, und
worin der Abtastschritt den gegenwärtigen Wert des vorbe
stimmten Motorarbeitsparameters abtastet, wenn der vorbe
stimmte stationäre Motorarbeitszustand wahrgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein gespeichertes Fehlermodell des stationären
Drehmomentbedarfs entwickelt wird, indem der abgeschätzte
Fehler des stationären Drehmomentbedarfs als eine Funkti
on von dem abgetasteten gegenwärtigen Wert gespeichert
wird, und
worin beim Entwickeln des gespeicherten Fehlermodells des
stationären Drehmomentes der Schritt des Abschätzens des
Fehlers des stationären Drehmomentbedarfs den Fehler des
stationären Drehmomentbedarfs abschätzt, indem (i) ein
derzeitiger Wert des zumindest einen Motorarbeitsparame
ters wahrgenommen wird, und (ii) der gespeicherte Fehler
des stationären Drehmomentbedarfs als eine Funktion von
dem wahrgenommenen derzeitigen Wert festgestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der zumindest eine Motorarbeitsparameter die Umge
bungstemperatur und den Umgebungsdruck umfaßt.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der zumindest eine Motorarbeitsparameter die Motor
kühlmitteltemperatur umfaßt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß derzeitige Werte eines vorbestimmten Satzes von Mo
torparametersignalen abgetastet werden,
und worin der Schritt des Bestimmens des gegenwärtigen
Motorarbeitszustandes den gegenwärtigen Motorarbeitszu
stand als eine Funktion von den abgetasteten derzeitigen
Werten bestimmt.
9. Motorgeschwindigkeitssteuerverfahren zum Erzeugen eines
Steuerbefehls, der eine Steuerbefehlskomponente des sta
tionären Drehmomentes und eine Steuerbefehlskomponente
des Übergangsdrehmomentes umfaßt, wobei der Steuerbefehl
an einen Steueraktuator des Motorausgangsdrehmoments an
gelegt wird, um die Motorgeschwindigkeit in Richtung ei
ner gewünschten Motorgeschwindigkeit zu steuern,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine vorbestimmte Festlegung von Steuerbefehlen des stationären Drehmomentes vorgesehen wird, die das Drehmo ment darstellen, das für eine stationäre Motorgeschwin digkeitssteuerung erforderlich ist, wobei die Festlegung als eine Funktion von einem Motorarbeitspegel vorgesehen wird,
daß der gegenwärtige Motorarbeitspegel abgeschätzt wird,
daß aus der vorgesehenen Festlegung der Steuerbefehl des stationären Drehmomentes als eine Funktion von dem gegen wärtigen Motorarbeitspegel festgestellt wird,
daß der Fehler des Steuerbefehls des stationären Drehmo mentes abgeschätzt wird,
daß eine Befehlseinstellung als eine Funktion von dem ab geschätzten Fehler des Steuerbefehls des stationären Drehmomentes bestimmt wird,
daß der Steuerbefehl als eine Funktion von dem Steuerbe fehl des festgestellten stationären Drehmomentes und von der Befehlseinstellung erzeugt wird, und
daß der Steuerbefehl auf den Drehmomentsteueraktuator an gewendet wird, um das Motorausgangsdrehmoment zu steuern und somit die Motorgeschwindigkeit in Richtung der ge wünschten Motorgeschwindigkeit zu steuern.
daß eine vorbestimmte Festlegung von Steuerbefehlen des stationären Drehmomentes vorgesehen wird, die das Drehmo ment darstellen, das für eine stationäre Motorgeschwin digkeitssteuerung erforderlich ist, wobei die Festlegung als eine Funktion von einem Motorarbeitspegel vorgesehen wird,
daß der gegenwärtige Motorarbeitspegel abgeschätzt wird,
daß aus der vorgesehenen Festlegung der Steuerbefehl des stationären Drehmomentes als eine Funktion von dem gegen wärtigen Motorarbeitspegel festgestellt wird,
daß der Fehler des Steuerbefehls des stationären Drehmo mentes abgeschätzt wird,
daß eine Befehlseinstellung als eine Funktion von dem ab geschätzten Fehler des Steuerbefehls des stationären Drehmomentes bestimmt wird,
daß der Steuerbefehl als eine Funktion von dem Steuerbe fehl des festgestellten stationären Drehmomentes und von der Befehlseinstellung erzeugt wird, und
daß der Steuerbefehl auf den Drehmomentsteueraktuator an gewendet wird, um das Motorausgangsdrehmoment zu steuern und somit die Motorgeschwindigkeit in Richtung der ge wünschten Motorgeschwindigkeit zu steuern.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abschätzungsschritt umfaßt,
daß eine Festlegung von erwarteten Werten eines vorbe stimmten Motorparameters als eine Funktion von einem Mo torarbeitspegel vorgesehen wird,
daß aus der vorgesehenen Festlegung der erwartete Wert entsprechend dem gegenwärtigen Motorarbeitspegel festge stellt wird,
daß ein vorbestimmter stationärer Motorarbeitszustand wahrgenommen wird,
daß der gegenwärtige tatsächliche Wert des vorbestimmten Motorparameters bestimmt wird, wenn der stationäre Motor arbeitszustand wahrgenommen wird,
daß eine Differenz zwischen dem erwarteten Wert und dem bestimmten gegenwärtigen tatsächlichen Wert des vorbe stimmten Motorparameters berechnet wird, und
daß der Fehler des Steuerbefehls des stationären Drehmo mentes als eine vorbestimmte Funktion von der Differenz abgeschätzt wird.
daß der Abschätzungsschritt umfaßt,
daß eine Festlegung von erwarteten Werten eines vorbe stimmten Motorparameters als eine Funktion von einem Mo torarbeitspegel vorgesehen wird,
daß aus der vorgesehenen Festlegung der erwartete Wert entsprechend dem gegenwärtigen Motorarbeitspegel festge stellt wird,
daß ein vorbestimmter stationärer Motorarbeitszustand wahrgenommen wird,
daß der gegenwärtige tatsächliche Wert des vorbestimmten Motorparameters bestimmt wird, wenn der stationäre Motor arbeitszustand wahrgenommen wird,
daß eine Differenz zwischen dem erwarteten Wert und dem bestimmten gegenwärtigen tatsächlichen Wert des vorbe stimmten Motorparameters berechnet wird, und
daß der Fehler des Steuerbefehls des stationären Drehmo mentes als eine vorbestimmte Funktion von der Differenz abgeschätzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß ein vorbestimmter Drehmomentempfindlichkeitsfaktor
als die Empfindlichkeit des Motorausgangsdrehmomentes auf
die Größe der Differenz zwischen dem erwarteten Wert des
vorbestimmten Motorparameters und dem gegenwärtigen tat
sächlichen Wert des vorbestimmten Motorparameters vorge
sehen wird, und
worin die vorbestimmte Funktion von der Differenz das
Produkt aus dem Drehmomentempfindlichkeitsfaktor und der
Differenz ist.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß gegenwärtige Werte eines vorbestimmten Satzes von
sich langsam ändernden Motorparametern bestimmt werden,
und
daß ein gespeichertes Modell des abgeschätzten Fehlers des Steuerbefehls des stationären Drehmoment es als eine Funktion von den bestimmten gegenwärtigen Werten und von dem abgeschätzten Fehler des Steuerbefehls des stationä ren Drehmomentes angepaßt wird,
und worin der Abschätzungsschritt den Fehler des Steuer befehls des stationären Drehmomentes abschätzt, indem (a) ein Wert des vorbestimmten Satzes von sich langsam än dernden Motorparametern abgetastet wird, und (b) aus dem gespeicherten Modell der Fehler des Steuerbefehls des stationären Drehmomentes als eine Funktion von den abge tasteten Werten festgestellt wird.
daß ein gespeichertes Modell des abgeschätzten Fehlers des Steuerbefehls des stationären Drehmoment es als eine Funktion von den bestimmten gegenwärtigen Werten und von dem abgeschätzten Fehler des Steuerbefehls des stationä ren Drehmomentes angepaßt wird,
und worin der Abschätzungsschritt den Fehler des Steuer befehls des stationären Drehmomentes abschätzt, indem (a) ein Wert des vorbestimmten Satzes von sich langsam än dernden Motorparametern abgetastet wird, und (b) aus dem gespeicherten Modell der Fehler des Steuerbefehls des stationären Drehmomentes als eine Funktion von den abge tasteten Werten festgestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der vorbestimmte Satz von sich langsam ändernden Mo
torparametern die Umgebungstemperatur, den Umgebungsdruck
und die Motorkühlmitteltemperatur umfaßt.
14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steueraktuator des Motordrehmomentes ein Mo
toreinlaßluftventil ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/563,743 US5577474A (en) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | Torque estimation for engine speed control |
Publications (2)
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