DE3826526A1

DE3826526A1 - Verfahren und vorrichtung zum einstellen von betriebsgroessen einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3826526A1
Application number: DE3826526A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Wild; Gerhard Dipl Ing Schneider
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-08-04
Filing date: 1988-08-04
Publication date: 1990-02-08
Also published as: EP0382823B1; KR900702208A; WO1990001629A1; DE58901094D1; KR0147075B1; EP0382823A1; JP2740317B2; JPH03500438A; US5162999A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen von Betriebsgrößen, insbesondere des Zünd winkels und/oder des Lambdawertes einer Brennkraftmaschine.

Stand der Technik

In einer Vorrichtung zum Einstellen von Betriebsgrößen einer Brennkraftmaschine laufen Programme unterschiedli cher zeitlicher Priorität ab. Prioritätshoch sind alle Programme, die dafür zu sorgen haben, daß bei einem be stimmten Kurbelwinkel ein bestimmter Vorgang ausgelöst wird, z. B. gezündet wird oder mit dem Einspritzen von Kraftstoff begonnen wird oder dieser Vorgang beendet wird. Diese Programme synchronisieren somit in der Regel Vor gänge mit der Kurbelwellenumdrehung. Die Gesamtheit dieser Programme, die sehr kurz sind und kurbelwellenabhängig ge startet werden, wird im folgenden als Synchroprogramm be zeichnet. Prioritätsmäßig im Gegensatz zum Synchroprogramm stehen Programme, die z. B. Kennfelder oder Kennlinien aus werten, um Ausgangswerte für prioritätshöhere Programme be reitzustellen. Die Gesamtheit derartiger prioritätsniedri ger Programme wird im folgenden als Hintergrundprogramm bezeichnet. Prioritätsmäßig zwischen dem Hintergrundprogramm und dem Synchroprogramm steht eine Gruppe zeitabhängiger Programme, die überwiegend irgendwelchen Integrationszwecken dienen. Für diese Programme ist es wichtig, daß sie in mög lichst genau eingehaltenen Zeitabständen aufgerufen werden, wobei bei jedem Ablauf ein Wert, z. B. der Integralwert der Stellgröße zum Regeln des Lambdawertes um einen vor bestimmten Zählwert erhöht oder erniedrigt wird. Da der Zählwert festliegt, läßt sich eine gewünschte Integrations geschwindigkeit nur dann erzielen, wenn die Zeitspanne zwischen zwei Integrationsschritten möglichst konstant ist.

Der Ablauf des Hintergrundprogrammes HGP von seinem An fang HGPA bis zuseinem Ende HGPE und der Gruppe zeitabhän giger Programme GZAP gemäß dem Stand der Technik ist in Fig. 1 dargestellt. Abwechselnd wird die Gruppe zeitabhän giger Programme GZAP und Teile des Hintergrundprogrammes HGP abgearbeitet. Während der Ausführung des Hintergrundpro grammes wird überprüft, ob von einem Zeitgeber eine Flagge gesetzt ist, die anzeigt, daß seit dem letzten Start der Gruppe zeitabhängiger Programme eine vorgegebene Raster zeitspanne ZSR abgelaufen ist. Diese Rasterzeitspanne be trägt z. B. 10 ms. Die reine Laufzeit der Gruppe zeitab hängiger Programme beträgt dagegen z. B. nur etwa 4 ms und die des Synchroprogrammes weniger als 1 ms. Nun ist es jedoch so, daß die Abarbeitung des Hintergrundprogrammes bzw. der Gruppe zeitabhängiger Programme immer wieder durch das prioritätshöchste Synchroprogramm unterbrochen wird. Dies hat zur Folge, daß die tatsächliche Laufdauer der Gruppe zeitabhängiger Programme bei hoher Drehzahl nicht mehr 4 ms sondern z. B. 8 ms beträgt. Für das Abarbeiten von Teilen des Hintergrundprogrammes innerhalb der Raster zeitspanne verbleiben dann jeweils etwa 2 ms.

Verfahren und Vorrichtungen zum Einstellen von Betriebs größen einer Brennkraftmaschine werden seit jeher in unter schiedlichen Ausbaustufen hergestellt. In sehr einfachen Systemen werden nur wenige Einflußgrößen berücksichtigt und nur wenige Betriebsgrößen berechnet, während in umfang reichen Systemen erheblich mehr Berechnungen stattfinden und auch Lernvorgänge unterschiedlichster Art durchgeführt werden. Dies hat zur Folge, daß die Gruppe zeitabhängiger Programme GZAP aus unterschiedlich vielen zeitabhängigen Programmen ZAP zusammengesetzt ist, beim Beispiel gemäß Fig. 2 z. B. aus vier zeitabhängigen Programmen ZAP 1-ZAP 4. Je mehr Programme innerhalb der Gruppe zeitabhängiger Pro gramme GZAP untergebracht sind, desto länger dauert das Abarbeiten dieser Gruppe. Dem wurde im Stand der Technik dadurch Rechnung getragen, daß die Rasterzeitspanne ZSR erhöht wurde. Betrug die reine Laufdauer der Gruppe z. B. 6 ms statt der oben genannten 4 ms, was bei hoher Drehzahl zu einer echten Laufzeit von 12 ms statt 8 ms führte, wurde die Rasterzeitspanne ZSR z. B. auf 14 ms festgelegt. Ein solches Verlängern der Rasterzeitspanne war möglich und ist nach wie vor problemlos möglich, da die genannten Zeiten bei weitem ausreichend kurz sind, um zeitabhängige Vorgänge mit ausreichender Genauigkeit abarbeiten zu können. Das Ändern der Rasterzeitspanne bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß es erforderlich ist, Betriebsparameter an die ge änderte Rasterzeitspanne anzupassen, z. B. die Zählschritt weisen in Integrationsvorgängen. Die konkrete Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung bei einer Brennkraftmaschine, die sogenannte Applikation, ist dadurch mit verhältnismäßig großem Aufwand verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine leicht appli zierbare Vorrichtung bzw. ein leicht applizierbares Verfah ren zum Einstellen von Betriebsgrößen einer Brennkraftma schine anzugeben.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale von Anspruch 1 und die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Merkmale von Anspruch 5 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildun gen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnen sich dadurch aus, daß die zeitabhängi gen Programme nicht mehr in einer einzigen Gruppe gesammelt, sondern in verschiedene Gruppen eingeteilt sind, nämlich mindestens in eine abstandskürzeste Programmgruppe und ab standslängere Programme und daß an die abstandskürzeste Programmgruppe mindestens eines der abstandslängeren Pro gramme angefügt ist, wodurch mindestens eine Verbundgruppe gebildet ist.

Wieviele Programme in der abstandskürzesten Programmgruppe zusammengefaßt werden und wieviele Programme zum Bilden einer Verbundgruppe jeweils angefügt werden, hängt von der vorgegebenen Rasterzeitspanne und der Laufdauer der Einzel programme ab. Zweckmäßig ist es, die reine Laufdauer der längstlaufenden Verbundgruppe nur so groß zu wählen, daß sie auch dann, wenn sie bei sehr hoher Drehzahl oft durch das Synchroprogramm unterbrochen wird, die Rasterzeitspanne nicht ganz ausfüllt, also noch etwas Zeit zum weiteren Ab arbeiten des Hintergrundprogrammes während jeder Raster zeitspanne läßt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterscheiden sich System, die unterschiedlich viele Größen berechnen, nicht mehr dadurch, daß unterschied liche Rasterzeitspannen verwendet werden, sondern daß bei gleicher Rasterzeitspanne umsomehr Verbundgruppen gebildet werden, je mehr unterschiedliche Rechenoperationen auszu führen sind. Wie beim Stand der Technik werden jeweils dann zeitabhängige Programme gestartet, wenn die vorgegebene Rasterzeitspanne abgelaufen ist. Bei diesen Programmen han delt es sich jedoch nicht mehr um eine Gesamtgruppe aller zeitabhängiger Programme, sondern um die genannten unter schiedlichen Gruppen.

Aus programmtechnischen Gründen ist es von besonderem Vor teil, das Verfahren so ablaufen zu lassen, daß in einem er sten Programmbearbeitungsabschnitt an zeitabhängigen Pro grammen nur jeweils die abstandskürzeste Programmgruppe und in einem anschließenden zweiten Programmbearbeitungsab schnitt an zeitabhängigen Programmen jeweils nur Verbund gruppen aufgerufen und abgearbeitet werden und erste und zweite Abschnitte dauernd aufeinander folgen.

Wie oben erwähnt, wird während des Ausführens des Haupt programms dauernd geprüft, ob die Flagge gesetzt ist, die den Ablauf der Rasterzeitspanne anzeigt. Nun ist es so, daß gerade dann, wenn diese Überprüfung erfolgt, das prio ritätshohe Synchroprogramm abzuarbeiten ist. Dann verzögert sich der Start der zeitabhängigen Programme. Eine solche Verzögerung kann auch bei extrem hohen Drehzahlen auftreten, bei denen das Abarbeiten der zeitabhängigen Programme so oft durch das Synchroprogramm unterbrochen wird, daß die Gesamtlaufzeit zumindest der längstlaufenden Verbundgruppe die Rasterzeitspanne überschreitet. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß durch eine Zeitmeßeinrichtung die genannte Verschiebung gemessen wird und dann, wenn diese Verschiebung einen vorgegebenen Wert überschreitet, das Abarbeiten einer abstandskürzesten Programmgruppe ausge lassen wird. Dadurch wirken sich die genannten Verschie bungen auf von Verbundgruppenprogrammen ausgeführten lnte grationsverfahren kaum aus.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Fig. 3-5 veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm betreffend die Ablauffolge unter schiedlicher Programme beim Stand der Technik;

Fig. 2 ein Zeitdiagramm betreffend das Zusammenfassen zeitabhängiger Programme beim Stand der Technik;

Fig. 3 Diagramme betreffend das Aufteilen zeitabhängiger Programme in unterschiedliche Gruppen; und

Fig. 4 und 5 Diagramme betreffend zwei Ausführungsbei spiele der Aufeinanderfolge unterschiedlicher Gruppen zeitabhängiger Programme.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Wie bereits erläutert, werden beim erfindungsgemäßen Ver fahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung die zeitunab hängigen Programme in verschiedenen Gruppen zusammengefaßt. Bei der Veranschaulichung durch Fig. 3 ist wie bei Fig. 2 davon ausgegangen, daß insgesamt vier zeitabhängige Pro gramme ZAP 1-ZAP 4 bestehen. Im Beispiel ist davon ausge gangen, daß die zeitabhängigen Programme ZAP 1 und ZAP 2 zu einer Gruppe GAKP abstandskürzester zeitabhängiger Programme zusammengefaßt sind. Es kann dies z. B. ein Programm zum Berechnen des Integralwertes eines Lambdareglers und ein Programm zum Integrieren des Signales der Lambdasonde bei einem Magerkonzept sein. Es ist zweckmäßig, die genannten Größen relativ häufig zu aktualisieren, weswegen diese nach Ablauf jeder Rasterzeitspanne, also mit dem kürzest mögli chen Abstand, aufgerufen werden sollen. Die Programme ZAP 3 und ZAP 4 seien dagegen, z. B. Programme zum Kompensieren von Störgrößen durch Lernverfahren, z. B. zum Kompensieren eines multiplikativen bzw. eines additiven Fehlers in der Einspritzzeit. Es reicht aus, diese Programme seltener auf zurufen und dafür entsprechend größere Zählerschrittweiten in Integrationsverfahren zu benutzen, als sie verwendet würden, wenn die entsprechenden Programme nach Ablauf jeder Rasterzeitspanne aufgerufen würden. Die Zusammenfassung der Gruppe GAKP abstandskürzester zeitabhängiger Programme mit dem zeitabhängigen Programm 3 ist als Verbundgruppe VG 1 und die Zusammenfassung von GAKP mit dem zeitabhängigen Programm 4 als Verbundgruppe VG 2 bezeichnet.

Die einfachste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vor richtung und eines erfindungsgemäßen Verfahren arbeiten so, daß abwechselnd mit Beginn einer jeden Rasterzeitspanne die Gruppe GAKP abstandskürzester zeitabhängiger Programme, die Verbundgruppe VG 1 und die Verbundgruppe VG 2 abgearbeitet werden. Innerhalb der Zeiten der Rasterzeitspanne, in denen die genannten Gruppenprogramme nicht laufen, läuft das Hin tergrundprogramm HGP weiter. Alle diese Programme werden jeweils vom Synchroprogramm unterbrochen.

Eine aus programmtechnischen Gründen vorteilhaftere Ausfüh rungsform ist in Fig. 4 dargestellt. In einem ersten Zeit abschnitt wechseln sich nur das Hintergrundprogramm HGP und die Gruppe GAKP ab. In einem zweiten Zeitabschnitt werden dann auch die Verbundgruppen abgearbeitet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt jeder Abschnitt drei Gruppen zeitabhängiger Programme und dreimal wird das Hintergrundprogramm weiterbearbeitet. Im ersten Abschnitt sind alle Gruppen zeitabhängiger Programme jeweils durch die Gruppe GAKP abstandskürzester zeitabhängiger Programme gebildet. Im zweiten Abschnitt sind die drei Gruppen da gegen die Gruppen GAKP, VG 1 und VG 2. Der erste und der zweite Abschnitt folgen vom Anfang HGPA des Hauptprogramms bis zu dessen Ende HGPE abwechselnd aufeinander.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Gruppen GAKP, VG 1 und VG 2 mit unterschiedlichen Zeitspannen ge startet werden. Die Gruppe abstandskürzester zeitabhängi ger Programme wird wieder mit Ablauf jeder Rasterzeitspan ne ZSR gestartet, und zwar entweder als alleinige Gruppe oder als Teilgruppe innerhalb einer der Verbundgruppen VG 1 oder VG 2. Die Verbundgruppe VG 1 wird jeweils nach drei Rasterzeitspannen ZSR und die Verbundgruppe VG 2 nach sechs Rasterzeitspannen ZSR gestartet.

Die vorstehenden Beispiele machen deutlich, daß die erfin dungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sehr flexibel sind und es ermöglichen, bei Systemen unter schiedlichster Kompliziertheit mit derselben Rasterzeit spanne ZSR, z. B. einer Zeitspanne von 10 ms auszukommen. Über herkömmliche Funktionsmittel hinaus wird nur ein Mit tel benötigt, das das Einhalten der gewünschten Abarbei tungsfolge der Gruppen zeitabhängiger Programme überwacht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen es darüberhinaus, Integrationsfehler im zeitlichen Mittel auszugleichen, wie sie entstehen, wenn die Zeitspanne zwischen zwei Startzeitpunkten von Gruppen zeitabhängiger Programme länger wird als die Rasterzeit spanne. Diese Verschiebung des Startzeitpunktes tritt un vermeidbar dadurch auf, daß immer wieder der Fall eintritt, daß gerade das prioritätshohe Synchroprogramm abzuarbeiten ist, wenn die Rasterzeitspanne verstrichen ist und eigent lich eine Gruppe zeitabhängiger Programme gestartet werden sollte. Dieser Fehler kann dazu führen, daß z. B. erst 49 Gruppen zeitabhängiger Programme abgearbeitet sind, wenn bereits 50 Rasterzeitspannen abgelaufen sind. Dadurch er gibt sich eine Abweichung tatsächlicher lntegrationsgrößen von eigentlich vorausgesetzten Integrationsgrößen. Im Bei spielsfall wurde über einen Schritt zu wenig integriert. Dieser Fehler läßt sich für die Gruppe abstandskürzester zeitabhängiger Programme nicht beheben, jedoch für die sel tener gestarteten Verbundgruppen, nämlich dadurch, daß dann, wenn die Summe der Zeitabstände, mit denen eine bestimmte Verbundgruppe aufgerufen wird und der erwarteten Summe von Rasterzeitspannen zwischen einer halben und einer ganzen Rasterzeitspanne liegt, eine Gruppe GAKP abstandskürzester zeitabhängiger Programme ausgelassen wird. Dadurch wird für die Verbundgruppen der eigentlich fehlende Integrations schritt wieder eingeholt.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch mit Vorteil bei einer Vorrichtung verwenden, die zur Stereoregelung einer Brennkraftmaschine dient. Bei der Stereoregelung wer den zwei Zylinderbänke einer Brennkraftmaschine, die zwei Abgaskanäle mit jeweils einer Lambdasonde und einem Kata lysator aufweist, gesondert geregelt. Bei dieser Regelung ist es von Vorteil, Größen, die vom Lambdawert abhängen, blockindividuell zu regeln, andere Größen dagegen gemeinsam zu verwenden, z. B. Vorsteuerwerte oder Tankadaptionswerte. Da bei dieser Anwendung in der Vorrichtung Teilprogramme für die beiden Zylinderbänke gesondert auszuführen sind, ergibt sich beim bekannten Verfahren gemäß den Fig. 1 und 2 eine lange Laufdauer der Gesamtgruppe zeitabhängiger Pro gramme, was eine umfangreiche Anpassung der Integrations parameter wegen sehr langer Rasterzeitspanne erfordert. Wird aber an einer solchen Vorrichtung das erfindungsgemäße Verfahren angewandt, kann auch hier eine für ein Systemkon zept einheitliche Rasterzeitspanne von z. B. 10 ms beibe halten werden, so daß ein Anpassen von Integrationspara metern alleine aus Programmablaufgründen nicht erforderlich ist.

Bei den Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, daß nur eine einzige Gruppe GAKP abstandskürzester zeitabhän giger Programme vorhanden ist. Es ist jedoch auch möglich, mehrere solcher Gruppen vorzusehen, z. B. zwei Gruppen ab standskürzester zeitabhängiger Programme, die kein Programm miteinander gemeinsam haben. Diese werden dann derartig mit weiteren zeitabhängigen Programmen zu Verbundgruppen zusammengesetzt und dann abgearbeitet, daß immer abwechselnd die eine Gruppe abstandskürzester zeitabhängiger Programme und dann die andere bearbeitet wird, sei es als einzelne Gruppe oder als Verbundgruppe mit mindestens einem weiteren zeitabhängigen Programm.

Claims

1. Verfahren zum Einstellen von Betriebsgrößen einer Brenn kraftmaschine, bei dem zeitunabhängige Programme in einem prioritätsniedrigen Hintergrundprogramm, kurbelwinkelab hängige Programme in einem prioritätshohen Synchroprogramm und zeitabhängige Programme mit gegenseitigem Abstand von mindestens einer vorgegebenen Rasterzeitspanne ablaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitabhängigen Programme in verschiedene Gruppen eingeteilt werden, nämlich mindestens in eine abstandskürzeste Programmgruppe (GAKP) und abstandslängere Programme und daß an die abstandskürze ste Programmgruppe mindestens eines der abstandslängeren Programme (ZAP 3, ZAP 4) angefügt wird, wodurch mindestens eine Verbundgruppe (VG 1, VG 2) gebildet wird, und daß die abstandskürzeste Programmgruppe oder eine der Verbundgruppen jeweils dann gestartet wird, wenn die Rasterzeitspanne (ZSR) abgelaufen und die zuvor gestartete Gruppe abstandskürze ster zeitabhängiger Programme oder Verbundgruppe abgearbei tet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d adurch gekenn zeichnet, daß unterschiedliche Verbundgruppen in unterschiedlichen, jeweils vorgegebenen Zeitabständen auf gerufen und dann abgearbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß in einem ersten Programmbearbeitungsab schnitt an zeitabhängigen Programmen nur jeweils die Gruppe abstandskürzester zeitabhängiger Programme und in einem anschließenden zweiten Programmbearbeitungsabschnitt an zeitabhängigen Programmen jeweils nur Verbundgruppen auf gerufen und abgearbeitet werden und erste und zweite Ab schnitte dauernd aufeinander folgen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Zeitabstände, in denen eine bestimmte Verbundgruppe aufgerufen wird, ge messen wird und mit einer erwarteten Summe von Rasterzeit spannen verglichen wird und dann, wenn die Differenz der Summen zwischen einer halben und einer ganzen Rasterzeit spanne beträgt, eine Gruppe abstandskürzester zeitabhän giger Programme (GAKP) ausgelassen wird.

5. Vorrichtung zum Einstellen von Betriebsgrößen einer Brennkraftmaschine, in welcher Vorrichtung zeitunabhängige Programme in einem prioritätsniedrigen Hintergrundprogramm, kurbelwinkelabhängige Programme in einem prioritätshohen Synchroprogramm und zeitabhängige Programme mit gegensei tigem Abstand von mindestens einer vorgegebenen Rasterzeit spanne ablaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitabhängigen Programme (ZAP 1-ZAP 4) in verschiedene Gruppen eingeteilt sind, nämlich mindestens in eine Gruppe abstandskürzester zeitabhängiger Programme (GAKP) und abstandslängere Pro gramme (ZAP 3, ZAP 4) und daß an die Gruppe abstandskürze ster zeitabhängiger Programme mindestens eines der abstands längeren Programme angefügt ist, wodurch mindestens eine Verbundgruppe (VG 1, VG 2) gebildet ist, und daß Mittel vor handen sind, um die abstandskürzeste Programmgruppe oder eine der Verbundgruppen jeweils dann zu starten, wenn die Rasterzeitspanne abgelaufen und die zuvor gestartete Gruppe abstandskürzester zeitabhängiger Programme oder Verbund gruppe abgearbeitet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß sie zum Einstellen der Betriebsgrößen einer Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderbänken und zwei gesonderten Abgaskanälen mit jeweils einer Lambdasonde und einem Katalysator dient und zu diesem Zweck Mittel aufweist, um verschiedene der zeitabhängigen Programme doppelt, näm lich für jede Zylinderbank einmal, innerhalb eines Programm abschnittes ablaufen zu lassen.