DE69912219T2 - Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE69912219T2
DE69912219T2 DE69912219T DE69912219T DE69912219T2 DE 69912219 T2 DE69912219 T2 DE 69912219T2 DE 69912219 T DE69912219 T DE 69912219T DE 69912219 T DE69912219 T DE 69912219T DE 69912219 T2 DE69912219 T2 DE 69912219T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
group
control signals
engine
motor
matrix
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69912219T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69912219D1 (de
Inventor
Mariano Sans
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive France SAS
Original Assignee
Siemens VDO Automotive SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens VDO Automotive SAS filed Critical Siemens VDO Automotive SAS
Publication of DE69912219D1 publication Critical patent/DE69912219D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69912219T2 publication Critical patent/DE69912219T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/024—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • F02D2041/1434—Inverse model

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors und insbesondere ein Verfahren, das ein Modell des Motors auswertet, um die anzulegenden Steuersignale im Hinblick auf ein erwünschtes Ergebnis zu definieren.
  • Die modernen Techniken zum Steuern von Verbrennungsmotoren greifen immer mehr auf die mathematische Modellbildung der Motoren zurück, um robustere Steuerungsverfahren zu verwirklichen, welche die Forderungen der Fahrer der mit ihnen ausgerüsteten Kraftfahrzeuge sowie die Beschränkungen der die Schadstoffemissionen betreffenden Bestimmungen genauer berücksichtigen. Diese Modelle wie das in 1 dargestellte erlauben es, ausgehend von einer Gruppe von Steuersignalen u wie der Gruppe, die vom Öffnungswinkel TPS der Drosselklappe, dem Öffnungswinkel EGRV eines Abgasrückführventils, dem Zündungsvoreilwinkel IGA, der Menge INJ des eingespritzten Kraftstoffes, usw. gebildet wird, Ausgangsveränderliche y des Motors wie das abgegebene Drehmoment TQ, die Ansaugluftmenge MAF, den Lambda-Wert LAM des Abgases und seiner Rückführrate EGR zu schätzen, Veränderliche al-so, die nicht immer unmittelbar und auf wirtschaftliche Weise am tatsächlichen Motor messbar sind.
  • Aus der französischen Patentanmeldung FR-A-2758590 ist beispielsweise ein in 2 vereinfacht dargestelltes Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem ausgehend vom Niederdrücken eines Beschleunigerpedals 3 ein Sollwert-Moment TQ_SP bestimmt wird, das auf ein inverses Modell M–1 des Motors (sowie ggfs. weitere Sollwerte LAM_SP und EGR_SP) angewendet wird, um hieraus eine Gruppe von Steuersignalen u zu gewinnen, die an Regelmittel 11 des Motors 1 anzulegen sind. Ein derartiges inverses Modell muss allerdings durch eine analytische Inversion des direkten Modells M der 1 erhalten werden, was im Fall von Modellen mit mehreren Veränderlichen (mehrere Eingangssignale und mehrere Ausgangssignale) eine extrem komplizierte Operation ist. Außerdem werden die verschiedenen Koeffizienten der das Modell bildenden analytischen Gleichungen im allgemeinen ex perimentell durch Identifikation des Modells mit dem tatsächlichen Motor erhalten und in mehreren kartographischen Tabellen gespeichert. Bei einer Inversion des direkten Modells müssen diese Tabellen invertiert werden, was im Hinblick auf die Nicht-Linearität der Koeffizienten häufig zu die Effektivität des Steuerungsverfahrens störenden Unbestimmtheiten und Ungenauigkeiten führt. Im übrigen erfordert jede Modifikation des direkten Modells, auch wenn es sich nur um einen einzigen Koeffizienten handelt, eine vollständige neue Inversion des Modells, was die Entwicklung und Fertigstellung extrem langwierig und kostspielig macht.
  • Die vorliegende Erfindung hat somit zum Ziel, ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors vorzuschlagen, das bei Beibehaltung der Vorteile der Verfahren des Standes der Technik nicht die mit der Inversion der benutzten Modelle zusammenhängenden Schwierigkeiten aufweist.
  • Man erreicht diese Ziele der Erfindung sowie weitere, die im Verlauf der vorliegenden Beschreibung ersichtlich werden, mittels eines Verfahrens zum Steuern eines Verbrennungsmotors, bei dem eine Gruppe von Sollwerten von Ausgangsveränderlichen des Motors bestimmt wird, diese Sollwerte auf ein inverses Modell des Motors angewendet werden und hieraus eine Gruppe von Steuersignalen gewonnen wird, die an Regelmittel des Motors anzulegen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das inverse Modell des Motors ausgehend von einer iterativen Auswertung einer Schleife gewonnen wird, die einerseits ein direktes Modell des Motors und andererseits eine Korrekturmatrix der Eingangssignale des direkten Modells in Abhängigkeit seiner Ausgangssignale umfasst.
  • Gemäß dem Verfahrensziel der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Gruppe von Anfangssteuersignalen dem direkten Modell des Motors zugeführt wird, der von dem Modell gelieferte Schätzwert der Ausgangsveränderlichen mit der Gruppe von Sollwerten verglichen und hieraus ein Abweichungsvektor gewonnen wird, dieser Abweichungsvektor mit der Korrekturmatrix aufbereitet wird, um hieraus einen Korrekturvektor der Steuersignale zu gewinnen, und der Korrekturvektor zu der Gruppe von Anfangssteuersignalen addiert wird, um die Gruppe der an die Regelmittel anzulegenden Steuersignale zu erhalten.
  • In einer ersten Ausführungsform des Verfahrens werden die obigen Schritte mit einer vorgegebenen zeitlichen Frequenz wiederholt, indem bei jedem Iterationsschritt die Gruppe von während des vorhergehenden Iterationsschrittes gewonnenen Steuersignalen als Gruppe von Anfangssteuersignalen verwendet wird. Gemäß einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Reihe von Iterationsschritten in jedem oberen Totpunkt des Motors ausgelöst, die aufeinanderfolgenden Korrekturvektoren integriert und die Gruppe von Steuersignalen nur dann an die Regelmittel anlegt, wenn der relative Abweichungsvektor kleiner als eine vorgegebene Schwelle ist. Bei der letzteren Ausführungsform wird in jedem oberen Totpunkt des Motors die im vorhergehenden oberen Totpunkt eingesetzte Gruppe von Steuersignalen als Gruppe von Anfangssteuersignalen verwendet.
  • Gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird die Korrekturmatrix durch Inversion oder Pseudoinversion der Jakobimatrix der partiellen Ableitungen der Ausgangsveränderlichen des Motors bezüglich den Steuersignalen erhalten. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Einfluss von sich langsam ändernden Parametern bei der Berechnung der Koeffizienten der Jakobimatrix vernachlässigt wird und dass das direkte Modell einen Zustandsvektor empfängt, der die aktuellen Betriebszustände des Motors mit einer Messung dieser Parameter darstellt.
  • Gemäß einer ersten Variante ist vorgesehen, dass die Korrekturmatrix experimentell bei Versuchen zum Kalibrieren des Motors bestimmt wird und dass ihre Koeffizienten in einer Tabelle in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Motors gespeichert werden können.
  • Gemäß einer zweiten Variante ist vorgesehen, dass die Jakobimatrix bei jeder Iteration ausgehend von einer Schätzung der partiellen Ableitungen bestimmt wird, welche aus der Berechnung der Änderung der Ausgangssignale des direkten Modells in Abhängigkeit von einer Einheitsänderung einer ihrer Eingangssignale um den laufenden Betriebspunkt gewonnen wird.
  • Weitere Merkmale und Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor, in denen:
  • Die 1 ein derzeit im Stand der Technik verwendetes Modell des Motors darstellt,
  • die 2 ein Beispiel eines Steuerungsverfahrens des Standes der Technik darstellt,
  • die 3 ein Funktionsdiagramm des Steuerungsverfahrens gemäß der Erfindung darstellt, und
  • die 4 bis 6 Flussdiagramme der Betriebsweise des Steuerungsverfahrens gemäß der Erfindung darstellen.
  • Wie man in der Beschreibungseinleitung unter Bezugnahe auf die 1 gesehen hat, ist ein Modell M des Verbrennungsmotors eine Gruppe von im allgemeinen nicht linearen Gleichungen, der man als Eingang eine Gruppe von Steuersignalen u eingibt, die die an verschiedene Aktoren wie eine Drosselklappe oder ein Kraftstoffinjektor angelegte Steuersignale darstellen. Ausgehend von dieser Gruppe von Steuersignalen berechnet und entwickelt das Modell innere Zustandsveränderliche (nicht gezeigt) wie die Motordrehzahl oder den Druck im Saugrohr, und es schlägt am Ausgang eine Schätzung y_m von Ausgangsveränderlichen wie dem erzeugten Drehmoment TQ der angesaugten Menge MAF, dem Lambda-Wert der Verbrennung LAM oder der Abgasrückführrate EGR vor. Diese Schätzungen werden beispielsweise dazu verwendet, nicht unmittelbar messbare Ausgangsveränderliche zu gewinnen. In gleicher Weise wird dieses Modell in seiner inversen Form M–1 (2) dazu verwendet, die Gruppe von Steuersignalen u zu bestimmen, die an Regelmittel 11 anzulegen sind, um Ausgangsveränderliche des Motors 1 entsprechend einer Gruppe von Sollwerten y_sp dieser Ausgangsveränderlichen zu erhalten.
  • Es wird nun auf 3 Bezug genommen, in der in Form eines Blockschemas das Steuerungsverfahren gemäß der Erfindung dargestellt ist. Eine Gruppe von Sollwerten y_sp, bei denen es sich beispielsweise um Sollwerte für das Drehmoment (TQ_SP), den Lambda-Wert (LAM_SP) und die Abgasrückführrate (EGR_SP) handelt, wird einem das inverse Modelle M–1 abbildenden Block 2 zugeführt, der in einem gestrichelten Rahmen dargestellt ist. Dieser Block 2 enthält einen das direkte Modell M des Motors 1 abbildenden Block 20, der einerseits einen Zustandsvektor z empfängt, welcher die aktuellen Betriebsbedingungen des Motors 1 darstellt. Dieser Zustandsvektor wird beispielsweise von am Motor in Echtzeit ausgeführten Messungen wie den Saugrohrdruck MAP, die Drehzahl N, die Kühlflüssigkeitstemperatur θ, usw. gebildet. Dieser Zustandsvektor erlaubt in vorteilhafter Weise die Verwendung eines vereinfachten Modells M und/oder eine Begrenzung der Abweichung von diesem. Der Block 20 empfängt andererseits eine Gruppe von Steuersignalen u, die von einem In tegrierglied 22 gewonnen wurde, welches im folgenden genauer erläutert wird. Auf der Grundlage der Gruppe von Steuerbefehlen u und des Zustandsvektors z liefert das direkte Modell M des Blocks 20 eine Schätzung y_m der Ausgangveränderlichen des Motors 1. Diese Schätzung wird mit der Gruppe von Sollwerten y_sp in einem Summierglied 23 verglichen, um einen Abweichungsvektor Δy zu bilden. Dieser Abweichungsvektor wird dann einem Block 21 zum Berechnen und Abbilden einer Korrekturmatrix J–1 zugeführt, dessen Funktionsweise weiter unten unter Bezugnahme auf die 5 und 6 genauer erläutert wird. Der Block 2l gibt seinerseits an das Integrierglied 22 einen Korrekturvektor Δu ab, der auf die Gruppe von Steuersignalen u anzuwenden ist. Die aufeinanderfolgenden Korrekturvektoren Δu werden von dem Integrierglied 22 ausgehend von einer Gruppe von Anfangssteuersignalen u0 integriert, um eine Gruppe von Steuersignalen u zum Minimieren des Abweichungsvektors Δy zu erhalten. Auf diese Weise wird eine Schleife realisiert, deren iterative Auswertung es erlaubt, ausgehend von einer Gruppe von Sollwerten y_sp eine Gruppe von Steuersignalen u zu definieren, die an die Regelmittel 11 des Motors 1 anlegbar sind, ohne dass es erforderlich ist, auf analytische Weise das Modell M des Motors zu invertieren. Außerdem ist in 3 ein Komparator 24 dargestellt, der den Abweichungsvektor Δy erhält und einen Schalter 25 steuert, der es somit erlaubt, die Gruppe von Steuersignalen u an die Regelmittel 11 nur unter bestimmten Umständen zu übertragen. Diese beiden Elemente sind optional und werden nur bei einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens verwendet, die weiter unten genauer beschrieben wird.
  • Bei einer ersten Ausführungsform des Verfahrens wird die oben beschriebene Schleife mit einer vorgegebenen zeitlichen Frequenz und asynchron zu dem Betriebszyklus des Motors 1 ausgeführt, und die Gruppe von Steuersignalen u am Ausgang des Integriergliedes 22 wird permanent an die Regelmittel 11 übertragen. Beim Start des Motors 1 geht man zu einer Phase zum Auslösen des Verfahrens gemäß dem in 4 beschriebenen Prozess über. Es wurde in der Tat festgestellt, dass die Startbedingungen des Motors im wesentlichen von der Temperatur desselben abhängen, vorteilhafterweise gemessen anhand der Kühlflüssigkeitstemperatur Θ. Wenn ein Rechner zum Durchführen des Verfahrens der Erfindung unter Spannung gesetzt wird, misst der Rechner die Temperatur θ und er bestimmt in einer Tabelle, die durch vorherige Versuche definiert wurde und im Rechner gespeichert ist, eine Gruppe von Steuersignalen uinit(θ), bei denen es sich beispielsweise um einen Öffnungswinkel der Drosselklappe, eine einzuspritzende Kraftstoffmenge, einen Zündwinkel, usw. handelt. Diese Gruppe von Steuersignalen wird an die Regelmittel 11 angelegt und als Gruppe von Anfangssteuersignalen u0 angesehen. Man fährt dann mit dem Schritt S101 der 5A fort, bei dem die Gruppe von Sollwerten y-sp und der Zustandsvektor z gelesen werden. Im Schritt S102 wird der Gruppe von laufenden Steuersignalen u der Wert der Gruppe von Anfangssteuersignalen u0 zugewiesen, und im Schritt S103 wird eine Schätzung der Ausgangsveränderlichen y_m berechnet, indem die Gruppe von Steuersignalen u auf das Modell M angewendet wird. Außerdem wird der Abweichungsvektor Δy gebildet, indem die Differenz zwischen der Gruppe von Sollwerten y_sp und der erhaltenen Schätzung y_m gebildet wird. Bei dem Schritt S104 wird geprüft, ob der relative Abweichungsvektor Δy/y_sp kleiner als eine Gruppe von vorgegebenen Werten ε ist, um zu verifizieren, ob die Gruppe von Steuersignalen u zu dem gewünschten Ergebnis führt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass diese Prüfung optional ist und nur dazu dient, die Schritte S105 und S106 zu vermeiden, wenn das Ergebnis positiv ist, um die Rechenzeit zu reduzieren. Wenn diese Prüfung nicht durchgeführt wurde oder wenn das Ergebnis der Prüfung negativ ist, fährt man mit der Bestimmung der Korrekturmatrix im Schritt S105 fort.
  • Die Korrekturmatrix J–1 wird von Koeffizienten gebildet, die die Richtung und die Größe der Änderung bestimmen, welche auf jedes Element der Gruppe von Steuersignalen u angewendet werden muss, um eine vorgegebene Änderung jeder der Ausgangsveränderlichen y zu erhalten, und dies für jeden Betriebspunkt des Motors. Um diese Koeffizienten zu bestimmen, beginnt man mit der Bestimmung der Jakobimatrix J oder Matrix der partiellen Ableitungen des Systems, das von dem Motor und den Regelmitteln 11 gebildet wird, indem auf jedes Steuersignal ui der Gruppe von Steuersignalen u eine Einheitsänderung ausgeübt und die induzierte Änderung der Ausgangsveränderlichen y beobachtet wird. Diese Jakobimatrix, die einen physischen Prozess darstellt, ist gleichförmig und kann nach einer der folgenden Formeln invertiert (wenn die Matrix quadratisch ist, d. h., wenn die Anzahl der Steuersignale am Eingang gleich der Anzahl der beobachteten Ausgangsveränderlichen ist) oder „pseudoinvertiert" werden: J–1 = JT·[J·JT]–1 (Anzahl der Eingangssignale > Anzahl der Ausgangssignale)oder J–1 = [JT·J]–1·JT (Anzahl der Eingangssignale < Anzahl der Ausgangssignale)und zwar in Abhängigkeit von der entsprechenden Anzahl der Steuersignale am Eingang und der Ausgangsveränderlichen des betrachteten direkten Modells, Formel, in denen JT die transponierte Matrix von J ist. Auf diese Weise erhält man die Korrekturmatrix J–1.
  • Gemäß einer ersten Variante des Verfahrens werden die Koeffizienten der Korrekturmatrix während der Versuche zum Kalibrieren des Motors experimentell gewonnen. Diese Koeffizienten werden anschließend in Tabellen in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen des Motors gespeichert, beispielsweise in Abhängigkeit von dem Druck im Saugrohr MAP und der Drehzahl N, wesentlichen Elementen des Zustandsvektors z. Gemäß dieser Variante werden bei dem Schritt S105 aus den Tabellen die Koeffizienten der Korrekturmatrix J–1 in Abhängigkeit von den Werten des Zustandsvektors entnommen.
  • Gemäß einer anderen Variante, die in 6 als mit dem Schritt S105 bezeichnetes Unterprogramm dargestellt ist, wird eine Schätzung der partiellen Ableitungen aus dem direkten Modell M dazu verwendet, durch Berechnen die Korrekturmatrix zu bestimmen. Zu diesem Zweck beginnt man damit, festzustellen, ob die durch den Zustandsvektor z dargestellten Betriebsbedingungen des Motors sich geändert haben. Wenn dies nicht der Fall ist, ist die vorher berechnete Korrekturmatrix immer noch anwendbar, und man lässt das Unterprogramm. Wenn sich seit dem letzten Durchgang eine Zustandsänderung ergeben hat, tritt man in eine Schleife ein, in der auf jedes Steuersignal eine Einheitsänderung Δu; angewendet wird und mit Hilfe des direkten Modells M, unter den durch den Zustandsvektor z festgelegten Bedingungen, eine Änderung Δy_m der Schätzung der Ausgangsveränderlichen berechnet wird. Man konstruiert dann die Jakobimatrix J ausgehend von den relativen Änderungen Δy_m/Δui, die man mit Hilfe einer der oben stehenden Formeln invertiert, um die Korrekturmatrix J–1 zu erhalten.
  • Um die Größe des bei der ersten Variante erforderlichen Speichers bzw. die Rechenzeit bei der zweiten Variante zu verringern, begrenzt man sich bei der Bestim mung der Koeffizienten der Korrekturmatrix vorteilhafterweise auf essentielle steuerbare Moden, d. h., solche, die einen Einfluss erster Ordnung auf die Ausgangsveränderlichen haben. In gleicher Weise vernachlässigt man den Einfluss von sich langsam verändernden Parametern wie z. B. der Temperatur Θ des Motors auf diese Koeffizienten. Die Berücksichtigung dieser Parameter erfolgt dann über den Zustandsvektor z, der in dem Direktmodell geliefert wird.
  • Es wird nun auf die 5A zurückgegangen, in der bei dem Schritt S106 der bei dem Schritt S103 berechnete Abstandsvektor Δy und die Korrekturmatrix J–1 des Schrittes S105 dazu verwendet werden, einen Korrekturvektor Δu zu bestimmen, der über das Integrierglied 22 der 3 zu der Gruppe von aktuellen Steuersignalen addiert wird, um eine neue Gruppe von Steuersignalen u zu erhalten. Diese Gruppe von Steuersignalen wird dann bei dem Schritt S107 an die Regelmittel 11 des Motors angelegt und gespeichert, um bei dem nächsten Iterationsschritt als Gruppe von Anfangssteuersignalen u0 zu dienen. Wie man vorstehend gesehen hat, werden bei dieser Ausführungsform des Verfahrens diese Iterationsschritte mit vorgegebener zeitlicher Wiederholfrequenz sowie asynchron zum Verbrennungszyklus des Motors ausgelöst.
  • Bei einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird in jedem oberen Totpunkt des Motors eine iterative Berechnung der Gruppe der einzusetzenden Steuersignale u ausgelöst. Es wird auf die 5B Bezug genommen, die ein Flussdiagramm dieser Ausführungsform darstellt. Wie ersichtlich, unterscheidet sich lediglich die Verknüpfung der Verfahrensschritte von der 5A, während die Schritte selbst im wesentlichen identisch zu denen der 5A sind und daher mit identischen Bezugszeichen versehen werden. Nach der Aktivierung des Starts des Motors, die entsprechend der bereits beschriebenen 4 erfolgt, bewirkt jeder obere Totpunkt (PMH) des Motors das Lesen der Gruppe von Sollwerten y_sp und des Zustands des Vektors z (S101), die Initialisierung der laufenden Gruppe von Steuersignalen durch die Gruppe der bei dem vorhergehenden PMH bestimmten Steuersignale (S102) und die Bestimmung der Korrekturmatrix J–1 (S105), welche gemäß irgendeiner der im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen Varianten erfolgt. Man fährt dann mit dem Schritt S103 fort, in dem eine Schätzung y_m der Ausgangsveränderlichen aisgehend von der laufenden Gruppe von Steuersignalen u auf das Modell M und einen Abstandsvektor Δy bestimmt wird. Anschließend wird der relative Abstandsvektor Δy/y_sp mit einer vorgegebenen Gruppe von Schwellenwerten ε verglichen. Wenn der relative Abweichungsvektor Δy/y_sp nicht kleiner als die Gruppe der Schwellenwerte ε ist, wird im Schritt S106 ein Korrekturvektor Δu der Gruppe von Steuersignalen durch Anwendung des Abweichungsvektors Δy auf die Korrekturmatrix J–1 berechnet und dieser Korrekturvektor über der Gruppe von Steuersignalen integriert, um hieraus eine neue Gruppe von Steuersignalen u zu gewinnen, die zu dem Schritt S103 zurückgeführt wird. So fährt man durch Iteration und aufeinanderfolgenden Integrationen der Korrekturvektoren fort, bis die Prüfung des Schrittes S104 positiv ist. In diesem Fall geht man zu dem Schritt 107 über, in dem die erhaltene Gruppe von Steuersignale u an die Regelmittel 11 angelegt und gespeichert wird, um als Gruppe von Anfangssteuersignalen u0 bei dem durch den nächsten PMH ausgelösten Betriebszyklus zu dienen.
  • Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, welche lediglich als Beispiele zu verstehen sind. Man kann auch die beiden Ausführungsformen in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Rechenzeit kombinieren, indem die zweite Ausführungsform bei niedrigen Drehzahlen, wenn das zeitliche Intervall zwischen zwei PMH's lang ist, und die erste Ausführungsform bei hohen Drehzahlen verwendet wird. In der gleichen Weise kann die Bestimmung der Korrekturmatrix in einem ersten Zeitraum auf der Grundlage von Motorversuchen erfolgen und dann mittels eines Lernprozesses durch die ausgehend von dem Modell berechneten Werte verfeinert werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (1), bei dem eine Gruppe von Sollwerten (y_sp) von Ausgangsveränderlichen (y) des Motors bestimmt wird, diese Sollwerte auf ein inverses Modell (M–1) des Motors angewendet werden und hieraus eine Gruppe von Steuersignalen (u) gewonnen wird, die an Regelmittel (11) des Motors anzulegen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das inverse Modell des Motors ausgehend von einer iterativen Auswertung einer Schleife gewonnen wird, die einerseits ein direktes Modell (M) des Motors und andererseits eine Korrekturmatrix (J-1) der Eingangssignale des direkten Modells in Abhängigkeit seiner Ausgangssignale umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Gruppe von Anfangssteuersignalen (u0) dem direkten Modell (M) des Motors zugeführt wird, b) der von dem Modell gelieferte Schätzwert (y_m) der Ausgangsveränderlichen mit der Gruppe von Sollwerten (y_sp) verglichen und hieraus ein Abweichungsvektor (Δy) gewonnen wird, c) dieser Abweichungsvektor mit der Korrekturmatrix (J–1) aufbereitet wird, um hieraus einen Korrekturvektor (Δu) der Steuersignale zu gewinnen, und d) der Korrekturvektor zu der Gruppe von Anfangssteuersignalen addiert wird, um die Gruppe der an die Regelmittel anzulegenden Steuersignale (u) zu erhalten.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Operationen a) bis d) mit einer vorgegebenen zeitlichen Wiederholfrequenz wiederholt werden und dass die Gruppe von Steuersignalen (u) des Schrittes d) als Gruppe von Anfangssteuersignalen (u0) für den Schritt a) der folgenden Iteration dient.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe von Iterationen der Operationen a) bis d) in jedem oberen Totpunkt des Motors ausgelöst wird, dass bei dem Schritt d) die aufeinanderfolgenden Korrekturvektoren (Δu) integriert werden und dass die Gruppe von Steuersignalen (u) des Schrittes d) an die Re gelmittel nur dann angelegt wird, wenn der relative Abweichungsvektor (Δy/y_sp) des Schrittes b) kleiner als eine vorgegebene Schwelle ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem oberen Totpunkt des Motors die Gruppe von Anfangssteuersignalen (u0) des Schrittes a) die Gruppe von Steuersignalen (u) ist, die im vorhergehenden oberen Totpunkt eingesetzt wurde.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturmatrix (J–1) durch Inversion oder Pseudoinversion der Jakobimatrix (J) der partiellen Ableitungen der Ausgangsveränderlichen (y) des Motors bezüglich der Steuersignale erhalten wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss von sich langsam ändernden Parametern (θ) bei der Berechnung der Koeffizienten der Jakobimatrix vernachlässigt wird und dass das direkte Modell einen Zustandsvektor (z) empfängt, der die aktuellen Betriebszustände (MAP, N, θ) des Motors mit einer Messung dieser Parameter darstellt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturmatrix experimentell bei Versuchen zum Kalibrieren des Motors bestimmt wird und dass ihre Koeffizienten in einer Tabelle in Abhängigkeit von Betriebszuständen (MAP, N) des Motors gespeichert werden können.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Jakobimatrix bei jeder Iteration ausgehend von einer Schätzung der partiellen Ableitungen bestimmt wird, welche aus der Berechnung der Änderung der Ausgangssignale des direkten Modells in Abhängigkeit von einer Einheitsänderung einer ihrer Eingangssignale um den laufenden Betriebspunkt gewonnen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Start des Motors die Gruppe von Anfangssteuersignalen (u0) in Abhängigkeit von der Temperatur (Θ) des Motors bestimmt wird.
DE69912219T 1998-09-08 1999-08-31 Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine Expired - Fee Related DE69912219T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9811178A FR2783017B1 (fr) 1998-09-08 1998-09-08 Procede de commande d'un moteur a combustion interne
FR9811178 1998-09-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69912219D1 DE69912219D1 (de) 2003-11-27
DE69912219T2 true DE69912219T2 (de) 2004-04-22

Family

ID=9530203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69912219T Expired - Fee Related DE69912219T2 (de) 1998-09-08 1999-08-31 Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6256575B1 (de)
EP (1) EP0985813B1 (de)
DE (1) DE69912219T2 (de)
ES (1) ES2210923T3 (de)
FR (1) FR2783017B1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014118125B3 (de) * 2014-12-08 2016-05-04 Avl Software And Functions Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge, insbesondere eines Dieselmotors
DE102016216036A1 (de) 2016-08-25 2018-03-01 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Bestimmen von relevanten Steuergrößen für einen Verbrennungsmotor

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20010752A1 (it) * 2001-07-27 2003-01-27 Fiat Ricerche Dispositivo e metodo di controllo della velocita' angolare di un motore.
DE10324962A1 (de) * 2003-06-03 2004-12-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit
DE102004011236A1 (de) * 2004-03-04 2005-09-29 Bayerische Motoren Werke Ag Prozesssteuersystem
DE102004061453A1 (de) * 2004-12-17 2006-06-29 Delphi Technologies, Inc., Troy Verfahren und Vorrichtung zur Motorsteuerung bei einem Kraftfahrzeug
US8818676B2 (en) * 2006-05-02 2014-08-26 GM Global Technology Operations LLC Redundant Torque Security Path
WO2008132588A2 (en) * 2007-04-27 2008-11-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle control apparatus and control method
JP4321656B2 (ja) * 2007-04-27 2009-08-26 トヨタ自動車株式会社 車両制御装置
US8401763B2 (en) * 2009-04-01 2013-03-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine
DE102009046701A1 (de) * 2009-11-13 2011-05-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und Regelung einer Abgasrückführungsrate eines Verbrennungsmotors
WO2015058059A1 (en) * 2013-10-18 2015-04-23 The Florida State University Research Foundation, Inc. Slip mitigation control for electric ground vehicles
US20160131057A1 (en) * 2014-11-12 2016-05-12 Deere And Company Fresh air flow and exhaust gas recirculation control system and method
US20160131089A1 (en) 2014-11-12 2016-05-12 Deere And Company Variable geometry turbocharger feed forward control system and method
US9835094B2 (en) 2015-08-21 2017-12-05 Deere & Company Feed forward exhaust throttle and wastegate control for an engine
US10415492B2 (en) 2016-01-29 2019-09-17 Garrett Transportation I Inc. Engine system with inferential sensor
CN112947048B (zh) * 2021-01-28 2023-08-04 国网湖南省电力有限公司 一种多变量耦合控制***的控制方法、***及介质

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4928484A (en) * 1988-12-20 1990-05-29 Allied-Signal Inc. Nonlinear multivariable control system
US5121820A (en) * 1990-12-24 1992-06-16 Ford Motor Company Feedforward control for automatic transmission torque converter bypass clutch slip
WO1992018920A1 (en) * 1991-04-16 1992-10-29 Fanuc Ltd Adaptive pi control system
US5190020A (en) * 1991-06-26 1993-03-02 Cho Dong Il D Automatic control system for IC engine fuel injection
DE69329668T2 (de) * 1992-07-03 2001-03-15 Honda Giken Kogyo K.K., Tokio/Tokyo Brennstoffdosierungsteuersystem und Verfahren zum Schätzen des Zylinderluftstroms in Verbrennungsmotoren
US5379741A (en) * 1993-12-27 1995-01-10 Ford Motor Company Internal combustion engine fuel system with inverse model control of fuel supply pump
US5527238A (en) * 1995-04-10 1996-06-18 Ford Motor Company Automatic transmission bypass clutch slip control using nonlinear nverse dynamics
US5771482A (en) * 1995-12-15 1998-06-23 The Ohio State University Estimation of instantaneous indicated torque in multicylinder engines
FR2758590B1 (fr) * 1997-01-20 1999-04-16 Siemens Automotive Sa Dispositif de commande d'un moteur a combustion interne a allumage commande et injection directe

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014118125B3 (de) * 2014-12-08 2016-05-04 Avl Software And Functions Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge, insbesondere eines Dieselmotors
DE102016216036A1 (de) 2016-08-25 2018-03-01 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Bestimmen von relevanten Steuergrößen für einen Verbrennungsmotor

Also Published As

Publication number Publication date
ES2210923T3 (es) 2004-07-01
US6256575B1 (en) 2001-07-03
EP0985813B1 (de) 2003-10-22
FR2783017A1 (fr) 2000-03-10
DE69912219D1 (de) 2003-11-27
FR2783017B1 (fr) 2000-11-24
EP0985813A1 (de) 2000-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69912219T2 (de) Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE102006057922B4 (de) Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE69200899T2 (de) Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine.
DE3333392A1 (de) Verfahren zur rueckkopplungssteuerung der leerlaufdrehzahl einer brennkraftmaschine
DE102016109875B4 (de) Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE69313486T2 (de) Verfahren und System zur Steuerung von Brennstoffmaschine
DE69720323T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Einspritzung im Übergangszustand für einen aufgeladenen Dieselmotor
DE69837189T2 (de) Drehmomentregler für eine Brennkraftmaschine
DE69825670T2 (de) Drehmomentsteuerung einer Brennkraftmaschine
DE102005035239B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE60009971T2 (de) SELBSTADAPTIERENDES Verfahren zur Steuerung des Kraftstoffsgemisches einer Brennkraftmaschine
WO2009062787A1 (de) Ermittlung der kraftstoffqualität bei einer selbstzündenden brennkraftmaschine
DE69200442T2 (de) Verfahren zur Korrektur von Steuerparametern einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
DE4041505C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung einer veränderlichen Größe für eine Brennkraftmaschine an einem Kraftfahrzeug
DE69011980T2 (de) Kraftstoffsteuerungssystem für Verbrennungsmotoren.
DE3226026A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur elektronischen regelung einer brennkraftmaschine
DE102005026441B4 (de) Verfahren zur Adaption des Vorsteuerkennfeldes einer volumenstromgeregelten Diesel-Common-Rail Pumpe
DE60302636T2 (de) Dieselmotor mit Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge
DE69806899T2 (de) Steuervorrichtung für eine brennkraftmaschine mit gesteuerter zündung und direkter einspritzung
DE19539536A1 (de) Kraftstoffzufuhrmengen-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE10332608B3 (de) Verfahren zum Regeln einer Brennkraftmaschine sowie eine Vorrichtung zum Regeln einer Brennkraftmaschine
EP3499011A1 (de) Verfahren und steuervorrichtung zum bestimmen eines soll-saugrohrdrucks einer verbrennungskraftmaschine
EP1409865B1 (de) Verfahren zum zylinderindividuellen abgleich der einspirtzmenge bei brennkraftmaschinen
DE102007015654B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Abgleichen eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine
DE60102503T2 (de) Verfahren zur Steuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses in einer Innenbrennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: MAIER, D., DIPL.-ING. UNIV., PAT.-ASS., 85221 DACH

8339 Ceased/non-payment of the annual fee