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Die
Erfindung betrifft ein elektronisches Steuersystem für die Kraftstoffzumessung
bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ein
derartiges Steuersystem ist aus der
DE 41 15 211 A1 bekannt. Dort wird ein Lastsignal
mit einem Signal zur Übergangskompensation
additiv überlagert
und aus dem Summensignal wird ein Einspritzsignal zur Steuerung
eines Einspritzventils ermittelt. Das Signal zur Übergangskompensation
wird mit Hilfe eines Kennfeldes für die Wandfilm-Menge und verschiedener,
zum Teil adaptiver Korrekturfaktoren ermittelt.
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Aus
der
DE 42 13 425 A1 ist
ein lernendes Regelverfahren bekannt, bei dem die Treibstoffeinspritzung
in Abhängigkeit
vom Wandfilm geregelt wird. Bei diesem Regelverfahren werden die
Parameter eines mathematischen Modells für den Wandfilm mittels einer
Fuzzy-Logik korrigiert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektronischen Steuersystem
der eingangs genannten Art eine optimale Kraftstoffzumessung sicherzustellen.
Insbesondere soll bei nichtstationären Betriebsbedingungen eine
im Hinblick auf die Abgasemission möglichst optimale Übergangskompensation
der Kraftstoffmenge durchgeführt
werden.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
Erfindung (nach der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1) hat
den Vorteil, daß sie eine
optimale Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine insbesondere
auch bei Last- und Drehzahländerungen
ermöglicht.
Dies wird dadurch erreicht, daß ein
Signal te für
eine Grundeinspritzmenge und ein Signal tUK zur Übergangskompensation bei nichtstationären Betriebsbedingungen
zu einem Signal ti für
die einzuspritzende Kraftstoffmenge verknüpft werden. Besonders vorteilhaft
ist dabei, daß das
Signal tUK zuvor mit einem adaptiven Korrekturfaktor FKorr korrigiert
wird, wobei die genaue Vorgehensweise bei der Ermittlung des Signals
tUK für
die Bestimmung des adaptiven Korrekturfaktors FKorr unerheblich
ist. Der adaptive Korrekturfaktor FKorr wird mit Hilfe einer Fuzzy-Logik
fortlaufend an die aktuellen Gegebenheiten angepaßt. Durch
den adaptiven Korrekturfaktor FKorr wird eine über die gesamte Lebensdauer
der Brennkraftmaschine gleichbleibend gute Übergangskompensation sichergestellt,
die sich automatisch an beispielsweise verschmutzungsbedingte oder
kraftstoffbedingte Änderungen
anpaßt.
Außerdem
verringert sich der Aufwand für
die Anpassung an eine bestimmte Brennkraftmaschine bzw. an ein bestimmtes
Kraftfahrzeug durch Einsatz des adaptiven Korrekturfaktors FKorr und
insbesondere dadurch, daß der
adaptive Korrekturfaktor FKorr mit einer Fuzzy-Logik ermittelt wird. Mit
der Fuzzy-Logik wird die üblicherweise
empirische Anpassung automatisiert. Ein weiterer Vorteil der Fuzzy-Logik
besteht darin, daß sie
das System insgesamt fehlertoleranter und robuster macht.
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Die
Anpassung des adaptiven Korrekturfaktors FKorr erfolgt vorteilhafterweise
durch Anwendung von Fuzzy-Regeln auf Kenngrößen (s. Anspruch 2) für Güte der Übergangskompensation,
die bei nichtstationären
Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine ermittelt werden.
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Weiterhin
zweckmäßige und
vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 3 bis 19 angegeben.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine
schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit wesentlichen
Komponenten zur Steuerung der Kraftstoffzumessung,
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2 ein
Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuersystems,
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3 charakteristische
Funktionen verschiedener unscharfer Aussagen für den λ-Mittelwert λM und die Lastrampe dL/dt,
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4 charakteristische
Funktionen verschiedener unscharfer Aussagen für das Inkrement dFKorr,
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5 eine
3 × 3-Matrix,
die 9 Fuzzy-Regeln repräsentiert
und
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6 das
Ergebnis der Anwendung der Fuzzy-Regeln aus 5 für den Fall,
daß der λ-Mittelwert λM 1.08 beträgt und die
Lastrampe dL/dt 10 ms/s.
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1 zeigt
schematisch eine Brennkraftmaschine 100 und wesentliche
Komponenten zur Steuerung der Kraftstoffzumessung. Über einen
Ansaugtrakt 102 wird der Brennkraftmaschine 100 Luft/Kraftstoff-Gemisch
zugeführt
und die Abgase werden in einen Abgaskanal 104 abge geben.
Im Ansaugtrakt 102 sind – in Stromrichtung der angesaugten
Luft gesehen – ein
Luftmengenmesser oder Luftmassenmesser 106, beispielsweise
ein Heißfilm-Luftmassenmesser,
ein Temperaturfühler 108 zur
Erfassung der Ansauglufttemperatur, eine Drosselklappe 110 mit
einem Sensor 111 zur Erfassung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 110,
ein Drucksensor 112 und eine oder mehrere Einspritzdüsen 114 angebracht.
In der Regel sind der Lufmengenmesser oder Lufmassenmesser 106 und
der Drucksensor 112 alternativ vorhanden. Im Abgaskanal 104 ist
eine Sauerstoffsonde 116 angebracht. An der Brennkraftmaschine 100 sind
ein Drehzahlsensor 118 und ein Sensor 119 zur
Erfassung der Temperatur der Brennkraftmaschine 100 angebracht.
Weiterhin besitzt die Brennkraftmaschine 100 zur Zündung des
Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern beispielsweise vier Zündkerzen 120.
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Die
Ausgangssignale der beschriebenen Sensoren werden einem zentralen
Steuergerät 122 übermittelt.
Im einzelnen handelt es sich dabei um folgende Signale: Ein Signal
m des Luftmengenmessers oder Luftmassenmessers 106, ein
Signal T des Temperatursensors 108 zur Erfassung der Ansauglufttemperatur,
ein Signal α des
Sensors 111 zur Erfassung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 110, ein
Signal P des Drucksensors 112, ein Signal λ des Sauerstoffsensors 116,
ein Signal n des Drehzahlsensors 118 und ein Signal TMot
des Sensors 119 zur Erfassung der Temperatur der Brennkraftmaschine 100.
Das Steuergerät 122 wertet
die Sensorsignale aus und steuert die Einspritzdüse bzw. Einspritzdüsen 114 und
die Zündkerzen 120 an.
Das erfindungsgemäße Steuersystem
für die
Kraftstoffzumessung ist im Steuergerät 122 realisiert.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuersystems für die Kraftstoffzumessung.
In einen Block 200 zur Ermittlung eines Grundeinspritzsignals
te werden ein Lastsignal L, ein Signal TMot für die Temperatur der Brennkraftmaschine 100 und
Signale K1 und K2 zur Korrektur von additiven und multiplikativen
Abweichungen von einer gewünschten
Luftzahl λ eingespeist.
Als Lastsignal L kann der Saugrohrdruck p, eine Kombination aus
der von der Brennkraftmaschine 100 angesaugten Luftmasse
oder Luftmenge m und der Drehzahl n oder eine Kombination aus dem Öffnungswinkel α der Drosselklappe 110 und
der Drehzahl n dienen. Das Lastsignal L wird weiterhin in einen
ersten Eingang eines Blocks 202 zur Ermittlung eines Signals tUK
zur Übergangskompensation – im folgenden kurz
als Kompensationssignal tUK bezeichnet – eingespeist. An einem zweiten
Eingang des Blocks 202 liegt ein Drehzahlsignal n an, an
einem dritten Eingang ein Signal α für den Öffnungswinkel
der Drosselklappe 110 und an einem vierten Eingang das
Signal TMot für
die Temperatur der Brennkraftmaschine 100. Das am Ausgang
des Blocks 202 bereitgestellte Kompensationssignal tUK
wird in einen ersten Eingang eines Verknüpfungspunktes 204 eingespeist und
dort mit einem adaptiven Korrekturfaktor FKorr verknüpft, der
in den zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 204 eingespeist
wird. Das so erzeugte korrigierte Kompensationssignal tUK' wird am Ausgang
des Verknüpfungspunktes 204 bereitgestellt. Der
Ausgang ist mit einem ersten von zwei Eingängen eines Verknüpfungspunktes 206 verbunden.
Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 206 liegt das
Ausgangssignal te des Blocks 200 an. Das Ausgangssignal
ti des Verknüpfungspunktes 206 wird
in eine Endstufe 208 eingespeist. Mit der Endstufe 208 wird
das Einspritzventil 114 angesteuert.
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Der
Ausgang des Blocks 202 ist weiterhin mit einem ersten Eingang
eines Blocks 210 zur Kenngrößenbildung verbunden, an dessen
zweitem Eingang ein Signal L für
Last die anliegt und an dessen drittem Eingang ein Signal λ für die Luftzahl
des Luft/Kraftstoff-Gemisches anliegt. An den beiden Ausgängen der
Kenngrößenbildung 210 werden
ein Signal λM
für den
Mittelwert der Luftzahl λ bzw.
ein Signal dL/dt für die
mittlere Steigung des Lastsignals L während einer Laständerung – im folgenden
kurz als λ-Mittelwert bzw.
als Lastrampe bezeichnet – bereitgehalten.
Die beiden Ausgänge
sind mit je einem Eingang einer Fuzzy-Logik 212 verbunden,
die aus dem λ-Mittelwert λM und der
Lastrampe dL/dt einen adaptiven Korrekturfaktor FKorr ermittelt
und am Ausgang bereitstellt.
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Optional
kann die Fuzzy-Logik 212 einen weiteren Eingang besitzen,
an dem das Signal TMot für
die Temperatur der Brennkraftmaschine 100 anliegt. Der
Ausgang der Fuzzy-Logik 212 ist mit dem zweiten Eingang
des Verknüpfungspunktes 204 verbunden.
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Dem
in 2 dargestellten Steuersystem liegt folgendes Funktionsprinzip
zugrunde:
Es wird ein Grundeinspritzsignal te erzeugt, das
bei stationärem
Betrieb der Brennkraftmaschine 100 zu einem optimalen Luft/Kraftstoff-Gemisch
führt.
Weiterhin wird ein Kompensationssignal tUK vorgesehen zur Kompensation
von Abweichungen, die durch nichtstationärem Betrieb hervorgerufen werden.
Zusätzliche
Einflußfaktoren
auf das Luft/Kraftstoff-Gemisch – beispielsweise Serienstreuung
oder Verschmutzung – werden
durch einen adaptiven Korrekturfaktor FKorr korrigiert, mit dem
das Signal tUK beaufschlagt wird, bevor es dem Grundeinspritzsignal te überlagert
wird. Der adaptive Korrekturfaktor FKorr wird von einer Fuzzy-Logik 212 durch
Anwendung von Fuzzy-Regeln auf die Kenngrößen für die Güte der Übergangskompensation, beispielsweise
auf den λ-Mittelwert λM und die
Lastrampe dL/dt, immer wieder angepaßt, so daß die Brennkraftmaschine 100 jederzeit
mit einem möglichst
optimalen Luft/Kraftstoff-Gemisch betrieben wird.
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Dieses
Funktionsprinzip wird folgendermaßen mit dem in 2 dargestellten
Steuersystem umgesetzt:
Im Block 200 wird aus dem
Lastsignal L unter Berücksichtigung
der Temperatur TMot der Brennkraftmaschine 100 und der
Korrektursignale K1 und K2 das Grundeinspritzsignal te ermittelt.
Bei der Ermittlung des Grundeinspritzsignals te wird davon ausgegangen,
daß stationäre Betriebsbedingungen
vorliegen. Bei nichtstationären
Betriebsbedingungen, das heißt
beim Übergang
von niedriger Last zu hoher Last bzw. von hoher Last zu niedriger
Last, würde das
Grundeinspritzsignal te eine nicht optimale Kraftstoffzumessung
bewirken. Um auch bei nichtstationären Betriebszuständen eine
möglichst
optimale Kraftstoffzumessung sicherzustellen, wird das Signal te
im Verknüpfungspunkt 206 – je nach
Ausführungsbeispiel
entweder additiv oder multiplikativ – mit dem korrigierten Kompensationssignal
tUK' verknüpft. Das
Ausgangssignal ti des Verknüpfungspunktes 206 wird
in die Endstufe 208 eingespeist, die das Einspritzventil
bzw. die Einspritzventile 114 ansteuert.
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Bei
stationären
Betriebsbedingungen wird das Grundeinspritzsignal te durch das korrigierte Kompensationssignal
tUK' nicht beeinflußt, das heißt, das
Ausgangssignal ti des Verknüpfungspunktes 206 ist
gleich dem Grundeinspritzsignal te. Dies läßt sich dadurch erreichen,
daß das
korrigierte Kompensationssignal tUK' bei stationären Betriebsbedingungen einen
Neutralwert repräsentiert,
und zwar den Wert 0, falls der Verknüpfungspunkt 206 als
Additionspunkt ausgelegt ist und den Wert 1, falls der Verknüpfungspunkt 206 als
Multiplikationspunkt ausgelegt ist. Das korrigierte Kompensationssignal
tUK' wird durch
multiplikative Verknüpfung
des vom Block 202 ausgegebenen Kompensationssignals tUK
mit dem adaptiven Korrekturfaktor FKorr im Verknüpfungspunkt 204 ermittelt.
Der Block 202 erzeugt das Kompensationssignal tUK beispielsweise
mittels eines last- und drehzahlabhängigen Kennfeldes oder mittels
eines Berechnungsverfahrens, in das die Last L und die Drehzahl
n eingehen.
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Der
adaptive Korrekturfaktor FKorr wird von einer Fuzzy-Logik 212 ermittelt.
Die Fuzzy-Logik 212 beurteilt anhand der vom Block 210 ermittelten
Kenngrößen für die Güte der Übergangskompensation, wie
gut das Steuersystem arbeitet und ändert den adaptiven Korrekturfaktor
FKorr abhängig
vom Ergebnis dieser Beurteilung. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
werden der λ-Mittelwert λM und die Lastrampe
dL/dt als Kenngrößen für die Güte der Übergangskompensa tion
verwendet. Der Block 210 bildet den Mittelwert der Luftzahl λ während eines Zeitraums,
in dem das vom Block 202 ausgegebene Kompensationssignal
tUK bei steigender Last L um einen Schwellwert größer ist
als der Neutralwert oder bei sinkender Last L kleiner ist als der
Neutralwert. Sobald das Kompensationssignal tUK den Neutralwert
erreicht oder sich die Richtung der Laständerung umkehrt, wird die Mittelwert-Bildung
abgebrochen und der so bestimmte λ-Mittelwert λM an die Fuzzy-Logik 212 zur
Auswertung übergeben.
Ebenso führt
eine Aktivierung einer Schubabschaltung oder einer Vollast-Anreicherung
und generell jeder Betriebszustand der Brennkraftmaschine 100,
bei dem die Lambda-Regelung nicht aktiv ist, zum Abbruch der Mittelwert-Bildung.
Der Block 210 ermittelt weiterhin die Lastrampe dL/dt durch
Mittelung über
die zeitliche Änderung
der Last L während
desselben Zeitraums und leitet diese Größe ebenfalls an die Fuzzy-Logik 212 weiter.
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Die
Fuzzy Logik 212 ermittelt aus den Kenngrößen λ-Mittelwert λM und Lastrampe
dL/dt ein Inkrement dFKorr, ändert
den adaptiven Korrekturfaktor FKorr gemäß dem Inkrement dFKorr und
stellt am Ausgang ein Signal für
den so geänderten
adaptiven Korrekturfaktor FKorr bereit. Je nach Ausführungsbeispiel
wird das Inkrement dFKorr in Bruchteilen des adaptiven Korrekturfaktors
FKorr oder als absoluter Zahlenwert angegeben. In beiden Fällen wird
das Vorzeichen des Inkrements dFKorr bei der Änderung des adaptiven Korrekturfaktors
FKorr entsprechend brücksichtigt.
Die Ermittlung des Inkrements dFKorr erfolgt durch Anwendung von
Fuzzy-Regeln auf die Eingangsgrößen λ-Mittelwert λM und Lastrampe dL/dt.
Jede Fuzzy-Regel besteht aus einer Bedingung und einer Folgerung.
Sowohl die Bedingung als auch die Folgerung sind als unscharfe Aussagen
formuliert, wobei die unscharfen Aussagen in der Bedingung sich
auf den λ-Mittelwert λM und die
Lastrampe dL/dt beziehen und die unscharfe Aussage in der Folgerung
sich auf das Inkrement dFKorr bezieht.
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In
den Diagrammen der 3 und 4 sind Beispiele
für unscharfe
Aussagen dargestellt, und zwar in 3 für den λ-Mittelwert λM, wobei
ein Sollwert von 1 vorausgesetzt wird, und für die Lastrampe dL/dt und in 4 für das Inkrement
dFKorr. Die Einheit ms/s für
die Lastrampe kommt dadurch zustande, daß die Last L unter der Annahme, daß die Luftzahl λ den Wert
1 besitzt, in eine Kraftstoffmenge und diese wiederum in eine Einspritzzeit – angegeben
in ms – umgerechnet
werden kann. 3 zeigt von oben nach unten
die unscharfen Aussagen für
den λ-Mittelwert λM "Gemisch mager" (GM), "Gemisch fett" (GF) und "Gemisch korrekt" (GK) und für die Lastrampe
dL/dt "Lastrampe
flach" (LF), "Lastrampe mittel" (LM) und "Lastrampe steil" (LS). 4 zeigt
die unscharfen Aussagen für
das Inkrement dFKorr "Inkrement
negativ groß" (ING), "Inkrement negativ
klein" (INK), "Inkrement Null" (I0), "Inkrement positiv
klein" (IPK) und "Inkrement positiv groß" (IPG).
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In
den in 3 und 4 dargestellten Diagrammen ist
auf den Abszissen der λ-Mittelwert λM bzw. die
Lastrampe dL/dt bzw. das Inkrement dFKorr aufgetragen. Auf den Ordinaten
ist jeweils der Grad des Zutreffens der in den Diagrammen dargestellten unscharfen
Aussagen aufgetragen. Dabei bedeutet der Wert 1, daß die unscharfe
Aussage voll zutrifft und der Wert 0, daß die unscharfe Aussage überhaupt
nicht zutrifft. Die im obersten Diagramm der 3 dargestellte
Aussage "Gemisch
mager" trifft beispielsweise
bei einem λ-Mittelwert λM kleiner
als 1.0 überhaupt
nicht, im Bereich von 1.0 bis 1.1 zunehmend stärker und oberhalb 1.1 voll
zu. Die in den Diagrammen dargestellten Kurvenverläufe werden auch
als charakteristische Funktionen oder als Zugehörigkeitsfunktionen bezeichnet.
Die charakteristischen Funktionen sind im zentralen Steuergerät 122 als
Wertetabellen gespeichert.
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5 zeigt
eine 3 × 3-Matrix,
die 9 Fuzzy-Regeln repräsentiert.
Die in 5 dargestellten Fuzzy-Regeln gelten für den Fall,
daß die
Brennkraftmaschine 100 beschleunigt wird. Für den Fall
einer Verzögerung
der Brennkraftmaschine 100 lassen sich entsprechende Fuzzy-Regeln
aus dem Erfahrungsschatz des Fachmanns aufstellen. Jedes der 9 Matrixelemente
repräsentiert
eine Fuzzy-Regel. Der Bedingungsteil jeder Fuzzy-Regel besteht aus
einer unscharfen Aussage für
den λ-Mittelwert λM und aus einer
unscharfen Aussage für
die Lastrampe dL/dt, der Folgerungsteil enthält jeweils eine unscharfe Aussage
für das
Inkrement dFKorr. Die unscharfe Aussage für den λ-Mittelwert λM ist aus der Zeile ablesbar,
in der sich das jeweilige Matrixelement befindet, wobei der 1. Zeile
ein mageres (GM), der 2. Zeile ein fettes (GF) und der 3. Zeile
ein korrektes Gemisch (GK) zugeordnet wird. Die unscharfe Aussage
für die Lastrampe
dL/dt ist aus der Spalte ablesbar, in der sich das jeweilige Matrixelement
befindet, wobei der 1. Spalte eine flache (RF), der 2. Spalte eine
mittlere (RM) und der 3. Spalte eine steile Lastrampe (RS) zugeordnet
wird. Die unscharfe Aussage für
das Inkrement dFKorr ist aus dem jeweiligen Matrixelement selbst
ablesbar. Außerdem
enthält
jedes Matrixelement als weitere Angabe in Klammern die Bezeichnung
der Regel, die durch das Matrixelement repräsentiert wird, wobei R1 Regel
1 bedeutet, R2 Regel 2 usw. Z. B. wird Regel 6 durch das Matrixelement
in der Zeile "Gemisch
fett" (GF) und der
Spalte "Lastrampe
steil" (RS) repräsentiert.
Die unscharfe Aussage dieses Matrixelements lautet "Inkrement negativ
klein" (INK). Regel
6 lautet somit:
"Wenn
Gemisch fett und Lastrampe steil, dann Inkrement negativ klein" oder kurz: "IF GF AND RS THEN INK".
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6 zeigt
das Ergebnis einer Anwendung der Fuzzy-Regeln für den Fall, daß der λ-Mittelwert λM 1.08 beträgt und die
Lastrampe dL/dt 10 ms/s. im folgenden wird erläutert, wie das in 6 dargestellte
Ergebnis zustande kommt und was es bedeutet:
In einem ersten
Schritt der Anwendung der Fuzzy-Regeln wird ermittelt, in welchem
Maß jede einzelne
der in den Diagrammen der
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3 dargestellten
unscharfen Aussagen für
die obengenannten Zahlenwerte für λM und dL/dt zutrifft,
mit anderen Worten, es werden für
die obengenannten Zahlenwerte die Funktionswerte der in 3 abgebildeten
charakteristischen Funktionen durch Auslesen aus den jeweiligen
Wertetabellen ermittelt. Es ergeben sich folgende Funktionswerte
der charakteristischen Funktionen:
0.8 für die unscharfe Aussage "Gemisch mager"
0.0 für die unscharfe
Aussage "Gemisch
fett"
0.2 für die unscharfe
Aussage "Gemisch
korrekt"
0.5
für die
unscharfe Aussage "Lastrampe
flach"
1.0
für die
unscharfe Aussage "Lastrampe
mittel"
0.0
für die
unscharfe Aussage "Lastrampe
steil"
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Im
nächsten
Schritt werden die logischen Verknüpfungen des Bedingungsteils
einer jeden Fuzzy-Regel ausgewertet. Bei allen 9 Fuzzy-Regeln handelt
es sich um eine "und"-Verknüpfung zwischen einer
unscharfen Aussage für
den λ-Mittelwert λM und einer
unscharfen Aussage für
die Lastrampe dL/dt. Gemäß der Fuzzy-Arithmetik
ist bei einer "und"-Verknüpfung zweier
unscharfer Aussagen das Minimum der zugehörigen charakteristischen Funktionen
zu bilden. Für
die obengenannten Zahlenwerte für λM und dL/dt
wurden die Funktionswerte der charakteristischen Funktionen weiter
oben bereits ermittelt, so daß für jede Fuzzy-Regel
nur noch das Minimum der zugehörigen
Funktionswerte zu bilden ist. Die Minimum-Bildung führt bei
den 9 Fuzzy-Regeln zu folgenden Werten, wobei in Klammern jeweils
die ausgeführte
Minumum-Operation und die Verknüpfung
der zugrundeliegenden unscharfen Aussagen angegeben ist:
0.5
bei Regel 1 (Min(0.8, 0.5); GM AND RF)
0.8 bei Regel 2 (Min(0.8,
1.0); GM AND RM)
0.0 bei Regel 3 (Min(0.8, 0.0); GM AND RS)
0.0
bei Regel 4 (Min(0.0, 0.5); GF AND RF)
0.0 bei Regel 5 (Min(0.0,
1.0); GF AND RM)
0.0 bei Regel 6 (Min(0.0, 0.0); GF AND RS)
0.2
bei Regel 7 (Min(0.2, 0.5); GK AND RF)
0.2 bei Regel 8 (Min(0.2,
1.0); GK AND RM)
0.0 bei Regel 9 (Min(0.2, 0.0); GK AND RS)
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Bei
den Fuzzy-Regeln 3, 4, 5, 6 und 9 ergibt die Auswertung des Bedingungsteils
jeweils den Wert 0, d. h, die Bedingungen dieser Fuzzy-Regeln treffen
bei einem λ-Mittelwert λM von 1.08
und einer Lastrampe dL/dt von 10 ms/s überhaupt nicht zu. Folglich
brauchen diese Fuzzy-Regeln nicht weiter betrachtet zu werden. Geht
man von anderen Werten für
den λ-Mittelwert λM und die
Lastrampe dL/dt aus, so können
diese Fuzzy-Regeln durchaus zum Tragen kommen und möglicherweise
andere Regeln keinen Beitrag liefern.
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Die
im betrachteten Beispiel verbleibenden Fuzzy-Regeln 1, 2, 7 und
8 werden folgendermaßen weiter
ausgewertet:
Die charakteristischen Funktionen der unscharfen Aussagen
für das
Inkrement dFKorr in den Folgerungsteilen dieser Fuzzy-Regeln werden
auf Höhe der
mit der Minimum-Operation ermittelten Funktionswerte abgeschnitten.
Die abgeschnittenen charakteristischen Funktionen sind in 6 dargestellt, wobei
R1 Regel 1 bedeutet, R2 Regel 2 usw. Aus den abgeschnittenen charakteristischen
Funktionen für das
Inkrement dFKorr wird ein Zahlenwert für das Inkrement dFKorr ermittelt.
Für diese
Ermittlung stehen in der Fuzzy-Arithmetik verschiedene Verfahren
zur Verfügung.
Beispielsweise wählt
man zunächst
aus den in 6 dargestellten charakteristischen
Funktionen diejenige aus, die am wenigsten abgeschnitten wurde,
d.h. die höchste,
und liest als Inkrement dFKorr den Wert ab, bei dem diese Zugehörigkeitsfunktion
vor dem Abschneiden ihr Maximum einnahm. Diese Vorgehensweise führt im vorliegenden
Beispiel zur charakteristischen Funktion, die mit Regel 2 ermittelt
wurde und zu einem Zahlenwert für
das Inkrement dFKorr von 0.2. Andere Methoden zur Ermittlung ei nes
Zahlenwerts aus Zugehörigkeitsfunktionen
sind die Schwerpunktsmethode und die Höhenmethode, bei denen verschiedene
Arten von Mittelwertbildungen angewendet werden. Der so ermittelte Wert
für dFKorr
wird, wie weiter oben bereits beschrieben, zur Änderung des adaptiven Korrekturfaktors
FKorr herangezogen und die Korrektur des Kompensationssignals tUK
wird mit dem geänderten
Wert für
FKorr durchgeführt.
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Bei
einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel setzt
sich das Kompensationssignal tUK aus mehreren Anteilen zusammen,
die in verschiedenen Zeitbereichen nach einer Laständerung
wirksam werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
kann für
jeden Anteil ein adaptiver Korrekturfaktor FKorr bereitgestellt
werden.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird für
den Fall der Beschleunigung und für den Fall der Verzögerung der
Brennkraftmaschine 100 je ein eigener adaptiver Korrekturfaktor
FKorr bereitgestellt. Darüberhinaus
kann es vorteilhaft sein, für
verschiedene Bereiche der Temperatur TMot der Brennkraftmaschine 100 je
einen eigenen adaptiven Korrekturfaktor FKorr bereitzustellen. Auf
diese Weise kann berücksichtigt
werden, daß der
Kraftstoff bei warmer Brennkraftmaschine 100 schneller
verdunstet als bei kalter.
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Statt
der bisher genannten oder zusätzlich
zu den bisher genannten können
auch folgende Kenngrößen eingesetzt
werden:
Die mittlere Abweichung der Luftzahl λ vom Sollwert bietet
sich als Kenngröße insbesondere
dann an, wenn auf einen von 1 abweichenden Sollwert für die Luftzahl λ geregelt
werden soll. Dies wäre
beispielsweise bei einem Magermotor der Fall. Berechnet wird die
mittlere Abweichung der Luftzahl λ durch
zeitliche Mittelung der Differenz aus der tatsächlich vorliegenden Luftzahl λ und dem
Sollwert für
die Luftzahl λ. Der
Sollwert für
die Luftzahl λ kann
aus Kennfeldern in Abhängigkeit
von der Last L, der Drehzahl n und der Motortemperatur TMot entnommen
werden.
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Statt
einer Mittelwertbildung über
die Abweichung der Luftzahl λ kann
auch eine Integration der Abweichung über die Zeit erfolgen. Vor
der Integration wird die Abweichung mit der Last L multipliziert. Bei
der Ermittlung der Last L ist die Abgaslaufzeit zu berücksichtigen,
das heißt,
die Abweichung der Luftzahl wird mit einer zeitlich vorher erfaßten Last
L multipliziert.
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Bei
einer weiteren Variante wird als Kenngröße das Maximum der Abweichung
der Luftzahl λ herangezogen.
Bei dieser Variante empfiehlt es sich, zuvor eine Tiefpaß-Filterung
durchzuführen,
um den Signalverlauf zu glätten.
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Weiterhin
besteht die Möglichkeit,
die Ausgangsspannung der Sauerstoffsonde 116 direkt, ohne
vorherige Umrechnung in die Luftzahl λ, für die Kenngrößenbildung
heranzuziehen. Dadurch könnten
auch herkömmliche
Nernst-Sonden eingesetzt werden, deren Ausgangssignal sich nur schwer
linearisieren läßt.
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Auch
aus dem Regelfaktor der Lambda-Regelung kann durch Integration eine
Kenngröße ermittelt
werden.
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Der
Zeitraum für
die Kenngrößenbildung kann
nach verschiedenen Verfahren festgelegt werden:
Bereits erwähnt wurde
die Auswahl des Zeitraums, für
den das Signal tUK zur Übergangskompensation bei
nichtstationären
Betriebsbedingungen von seinem Neutralwert um mindestens einen Schwellwert abweicht.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht in der Auswahl des Zeitraums zwischen aufeinanderfolgenden stationären Betriebsbedingungen.
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Besonders
einfach läßt sich
der Zeitraum für die
Kenngrößenbildung
in Form eines vorgebbaren Zeitintervalls ab Beginn bzw. Ende der
Beschleunigungsphase oder der Verzögerungsphase realisieren.