DE19939973A1

DE19939973A1 - Regelung eines Ottomotors

Info

Publication number: DE19939973A1
Application number: DE19939973A
Authority: DE
Inventors: Axel Heinrich; Mohammed Ayeb
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2001-03-01
Also published as: EP1125042A1; DE50010602D1; WO2001014704A1; EP1125042B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Validierung von Parametermodellen zugrundeliegender Größen, wobei die Parametermodelle zur Ermittlung von Sollwerten für Betriebsparameter dienen, die einen Betriebsmodus einer Verbrennungskraftmaschine charakterisieren und der Verbrennungskraftmaschine Mittel zur Erfassung von Betriebsparametern zugeordnet sind. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß DOLLAR A (a) während eines dynamischen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine zumindest ein erfaßter Betriebsparameter mit dem Sollwert verglichen wird, DOLLAR A (b) in Abhängigkeit von einer Höhe einer Abweichung des Sollwertes von dem Betriebsparameter ein Korrekturwert erzeugt wird und DOLLAR A (c) nachfolgend der Korrekturwert zur Wichtung der dem Parametermodell zugrundeliegenden Größen genutzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Validierung von Parametermodellen zugrundeliegender Größen, wobei die Parametermodelle zur Ermittlung von Sollwerten für Betriebsparameter einer Verbrennungskraftmaschine dienen, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Es ist bekannt, einen Betriebsmodus von Verbrennungskraftmaschinen durch Zuordnung von geeigneten Stellmitteln wie einer Drosselklappe, einem Einspritzsystem oder einem Abgasrückführsystem zu beeinflussen. In einem bestimmten Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine lassen sich charakterisierende Betriebsparameter wie beispielsweise eine Lufttemperatur, eine Motortemperatur, eine Drehzahl, eine EGR-Rate oder eine Einspritzzeit direkt, beispielsweise mit geeigneten Sensoren, bestimmen. Dabei ist es bekannt, diese Betriebsparameter in ein Motorsteuergerät einzulesen und hierüber die Steuerung der Stellmittel anhand von vorgebbaren Stellgrößen zu verwirklichen. Da einige Betriebsparameter wie beispielsweise ein Drehmoment oder ein Luftmassenstrom nicht direkt erfaßt werden können oder eine entsprechende Sensorik zu aufwendig ist, sind Parametermodelle entwickelt worden, mit denen ein Sollwert für diese Be triebsparameter berechnet werden kann. Dazu müssen bei den bekannten Parametermodellen zunächst die zugrundeliegenden Größen des jeweiligen Modells vor gegeben werden. Anschließend wird ein Eingangssignal unter Zuhilfenahme der vorgegebenen Größen verarbeitet und in Form des Sollwertes für den jeweiligen Be triebsparameter ausgegeben.

Nachteilig an derartigen Parametermodellen ist, daß Änderungen, die während eines dynamischen Betriebes der Verbrennungskraftmaschine auftreten können, nicht berücksichtigt werden. So erfolgt zwar bei bekannten Verfahren, insbesondere zur Regelung des Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine, ein Vergleich der Sollwerte mit den gemessenen Betriebsparametern in dem Motorsteuergerät und nachfolgend wird aus deren Abweichung eine Stellgröße für die Stellmittel ermittelt, jedoch bleibt hier un berücksichtigt, daß mit fortschreitender Lebensdauer der Verbrennungskraftmaschine die vormals aufgestellten Parametermodelle von dem wirklichen Zustand abweichen. Dies kann die Folge haben, daß die Verbrennungskraftmaschine an dem jeweiligen Arbeitspunkt nicht mehr optimal betrieben werden kann und ein Mehrverbrauch und eine Mehremission an Schadstoffen in Kauf genommen werden muß. Eine Korrektur der dem Parametermodell zugrundeliegenden Größen ist bei herkömmlichen Verfahren nur möglich, wenn entsprechende Schnittstellen zur Dateneinspeisung vorhanden sind. Dies erhöht einerseits die Materialkosten und führt andererseits zu einem erhöhten Wartungsaufwand. Abgesehen davon ist es praktisch sehr aufwendig, über einen externen Zugriff die individuelle Anpassung der Parametermodelle durchzuführen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, die Parametermodelle auch in einem dynamischen Betrieb dem tatsächlichen Zustand der Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Dabei soll dies mit hoher Betriebssicherheit und unter geringstmöglichem zusätzlichen Wartungsaufwand erfolgen. Ferner soll der Materialaufwand möglichst gering gehalten werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren zur Validierung von Parametermodellen zugrundeliegender Größen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß

a) während eines dynamischen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine zumindest ein erfaßter Betriebsparameter mit dem Sollwert verglichen wird,
b) in Abhängigkeit von einer Höhe einer Abweichung des Sollwertes von dem Betriebsparameter ein Korrekturwert erzeugt wird und
c) nachfolgend der Korrekturwert zur Wichtung der dem Parametermodell zugrundeliegenden Größen genutzt wird,

ist es möglich, eine selbsttätig angepaßte Regelstruktur in den Parametermodellen zu implementieren. Die Parametermodelle müssen vor ihrem ersten Einsatz nur einmalig einen entsprechenden Datensatz für die zugrundeliegenden Größen vorgegeben bekommen. Gegebenenfalls kann dieser Datensatz bereits in einer Trainingsphase, bei spielsweise auf einem Prüfstand oder bei Testfahrten, voroptimiert werden und ist daher schon individuell angepaßt. Dadurch können Serienstreuungen, unterschiedliche Betriebsbedingungen und Alterungen einfach berücksichtigt werden.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß die verwendeten Parametermodelle nur mit sich selbst rückgekoppelt sind, so daß während der Validierung der zugrundeliegenden Größen größtmögliche Stabilität sichergestellt werden kann. Auf eine zusätzliche Einspeisung von Daten - wie bei herkömmlichen Parametermodellen üblich - kann verzichtet werden. Damit entfällt auch die Notwendigkeit, geeignete Schnittstellen für den Datentransfer zur Verfügung zu stellen, was die Materialkosten senkt.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das erfindungsgemäße Verfahren mit Parametermodellen, die einen Saugrohrinnendruck, einen Luftmassenstrom und das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine umfassen, durchzuführen. Dabei ist es möglich, daß der über ein Parametermodell ermittelte Sollwert eine zugrundeliegende Größe eines weiteren Parametermodells ist. So kann beispielsweise das Parametermodell für den Saugrohrinnendruck einen Sollwert liefern, der als eine zugrundeliegende Größe des Parametermodells für den Luftmassenstrom dient. Im weiteren kann in gleicher Weise ein Sollwert für das Drehmoment ermittelt werden.

Da es sich gezeigt hat, daß letzterer Betriebsparameter besonders vorteilhaft zur Steuerung eines Betriebsmodusreglers genutzt werden kann, fließt der Sollwert für das Drehmoment als eine zugrundeliegende Größe in ein Modelt für die Stellgrößen des Be triebsmodusreglers ein. Die Stellgrößen umfassen dann beispielsweise einen Drosselklappenöffnungswinkel und einen Zündwinkel.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Figur ein schematisches Blockschaltbild zur Validierung von Parametermodellen zugrundeliegender Größen.

Das in dem Ausführungsbeispiel beschriebene Verfahren dient zur Festlegung von Stellgrößen für einen Betriebsmodusregler einer Verbrennungskraftmaschine. Insgesamt sind in der Figur drei Parametermodelle 10, 12, 14 dargestellt, wovon ersteres einen Sollwert für einen Saugrohrinnendruck (Parametermodell 10), zweiteres einen Sollwert für einen Luftmassenstrom (Parametermodell 12) und letzteres einen Sollwert für ein Drehmoment (Parametermodell 14) liefert. Ferner ist den Parametermodellen 10, 12, 14 ein Modell 16 für Stellgrößen eines Betriebsmodusreglers einer Verbrennungskraftma schine zugeordnet.

Die Verbrennungskraftmaschine verfügt üblicherweise über eine geeignete Sensorik, um ausgewählte Betriebsparameter zu erfassen. Derartige Sensoren sind bekannt und ermöglichen beispielsweise die Erfassung einer Lufttemperatur 18, einer Motortemperatur 20, einer Drehzahl 22, einer EGR-Rate 24, einen Lambdawert 26 oder einen Saugrohrinnendruck 28. Neben diesen direkt erfaßbaren Betriebsparametern ist es selbstverständlich weiterhin möglich, auch über konventionelle Parametermodelle ermittelte Werte für Betriebsparameter den erfindungsgemäßen Parametermodellen 10, 12, 14 zugrunde zu legen.

Dem Parametermodell 10 für den Saugrohrinnendruck liegen die Lufttemperatur 18, ein Luftmassenstrom 40 und ein Drosselklappenöffnungswinkel 34 als Eingangsgrößen zugrunde. Diese Eingangsgrößen werden entsprechend den Parametermodellen zugrundeliegender Größen verarbeitet und liefern einen Sollwert 36 für den Saugrohrinnendruck. Der Sollwert 36 wird anschließend mit dem gemessenen Saugrohrinnendruck 28 verglichen. In Abhängigkeit von einer Höhe einer Abweichung des Sollwertes 36 von dem Saugrohrinnendruck 28 wird ein Korrekturwert 38 erzeugt, der wiederum zur Wichtung der dem Parametermodell 10 zugrundeliegenden Größen herangezogen wird. Auf diese Weise kann das Parametermodell 10 laufend neuen Bedingungen angepaßt werden.

Nachfolgend dienen der Sollwert 36 für den Saugrohrinnendruck sowie die Lufttemperatur 18, die Motortemperatur 20, die Drehzahl 22 und die EGR-Rate 24 als Eingangsgrößen für das Parametermodell 12 des Luftmassenstroms. Wieder wird mittels dem Modell zugrundeliegender Größen ein Sollwert 40 für den Luftmassenstrom berechnet. Sofern der Luftmassenstrom nicht direkt ermittelbar ist, kann dieser auch noch gesondert über ein autarkes - hier nicht dargestelltes - Modell, das den gemessenen Lambdawert 26 mit einem berechneten Lambdawert 32 vergleicht, berechnet werden. Dieser "Istwert" des Luftmassenstroms wird mit dem Sollwert 40 verglichen und führt bei einer Abweichung zur Bildung eines Korrekturwertes 42, der wiederum bei der Wichtung der dem Parametermodell 12 zugrundeliegenden Größen genutzt wird. Der Sollwert 40 kann ferner zur Regelung eines Kraftstoffmassenstroms 44 dienen, indem beispielsweise eine Einspritzzeit 30 entsprechend vorgegeben wird.

Ferner dient der Sollwert 40 des Luftmassenstroms als Eingangsgröße des Parametermodells 14 für das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine. Zusätzlich fließen in das Parametermodell 14 Eingangsgrößen ein wie die Lufttemperatur 18, die Motortemperatur 20, die Drehzahl 22 und ein Zündwinkel 46. Unter Berücksichtigung der dem Parametermodell 14 zugrundeliegenden Größen wird ein Sollwert 48 für das Drehmoment ermittelt. Durch Vergleich des Sollwertes 48 mit einem autark hiervon ermittelten Drehmoment 50 - beispielsweise durch ein weiteres, hier nicht dargestelltes Modell - läßt sich wiederum eine Abweichung ermitteln, die gegebenenfalls zu einem Korrekturwert 52 führt, der bei einer erneuten Wichtung der dem Parametermodell 14 zugrundeliegenden Größen berücksichtigt werden muß.

Der Sollwert 48 des Drehmoments stellt neben einer Leistungsanforderung 54 durch den Fahrzeugführer die Eingangsgröße für das Modell 16 zur Ermittlung der Stellgrößen des Betriebsmodusreglers dar. Selbstverständlich kann auch dieses Modell 16 derart aus gestaltet werden, daß auch hier dynamische Größen dem Modell 16 zugrundeliegen. Entsprechend den durch das Modell 16 ermittelten Stellgrößen können dann der Drosselklappenöffnungswinkel 34 sowie der Zündwinkel 46 als Stellmittel des Betriebsmodus beeinflußt werden.

Claims

1. Verfahren zur Validierung von Parametermodellen zugrundeliegender Größen, wobei die Parametermodelle zur Ermittlung von Sollwerten für Betriebsparameter dienen, die einen Betriebsmodus einer Verbrennungskraftmaschine charakterisieren und der Verbrennungskraftmaschine Mittel zur Erfassung von Betriebsparametern zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet daß

a) während eines dynamischen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine zumindest ein erfaßter Betriebsparameter mit dem Sollwert verglichen wird,
b) in Abhängigkeit von einer Höhe einer Abweichung des Sollwertes von dem Betriebsparameter ein Korrekturwert erzeugt wird und
c) nachfolgend der Korrekturwert zur Wichtung der dem Parametermodell zugrundeliegenden Größen genutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Parametermodelle einen Saugrohrdruck, einen Luftmassenstrom und ein Drehmoment der Verbren nungskraftmaschine umfassen.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der über ein Parametermodell ermittelte Sollwert eine zugrundeliegende Größe eines weiteren Parametermodells ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Parametermodell für den Saugrohrdruck einen Sollwert liefert, der als eine zugrundeliegende Größe des Parametermodells für den Luftmassenstrom dient.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Parametermodell für den Luftmassenstrom einen Sollwert liefert, der als eine zugrundeliegende Größe des Parametermodells für den Saugrohrdruck dient.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Parametermodell für den Luftmassenstrom einen Sollwert liefert, der als eine zugrundeliegende Größe des Parametermodells für das Drehmoment dient.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Parametermodell für das Drehmoment einen Sollwert liefert, der als eine zugrundeliegende Größe eines Modells für Stellgrößen eines Betriebsmodusreglers der Verbrennnungskraftmaschine dient, wobei der Betriebsmodusregler Stellmittel umfaßt, die entsprechend der Stellgrößen zur zumindest temporären Beeinflussung des Betriebsmodus dienen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgrößen einen Drosselklappenöffnungwinkel und einen Zündwinkel umfassen.