專利名稱：用于控制內燃機、尤其是調節(jié)內燃機轉速的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于控制內燃機、尤其是調節(jié)內燃機轉速的方法和裝置。
背景技術：
已知用于控制內燃機、尤其是調節(jié)內燃機轉速的方法和裝置。對于這種系統(tǒng)通常是至少一個怠速調節(jié)器和一個調整參數(shù)共同起作用，該調整參數(shù)是司機期望并通過一個加速踏板位置獲得。在此一個對應于由加速踏板位置給定的司機期望轉矩的控制參數(shù)和一個對應于怠速調節(jié)器轉矩的調節(jié)器調整參數(shù)共同起作用。在此控制參數(shù)、即，司機期望轉矩應該超過怠速調節(jié)器、即，怠速調節(jié)器的轉矩。超過意味著，當司機期望轉矩大于怠速調節(jié)器轉矩時，怠速調節(jié)器對于調整參數(shù)不起作用。由此當司機給氣的時候，能夠提高轉速。另一方面，調節(jié)器應該防止低于怠速轉速。在這種情況下，當司機不給氣的時候，調節(jié)器超過控制參數(shù)。
這意味著，對于不同的功能應該借助于調節(jié)保持一個允許的轉速區(qū)間，其中應該能夠同時實現(xiàn)尤其是由司機給出的控制作用。

發(fā)明內容
特別有利的是，至少一個第一調整器，它根據(jù)第一理論值與一個實際值之間的比較給定第一調整參數(shù)，和至少一個第二調整器，它根據(jù)第二理論值與所述實際值之間的比較給定第二調整參數(shù)，第一調整參數(shù)限定在第一調整范圍而第二調整參數(shù)限定在第二調整范圍。
這意味著，規(guī)定第一調整器只在一個確定的調整范圍內提供調整參數(shù)，第二調整器只在第二調整范圍內提供調整參數(shù)。不僅第一調整器而且第二調整器都最好由比例調整器或由比例和積分調整器構成。
特別有利的是，這樣限定第一調整參數(shù)，使它減小被調節(jié)的參數(shù)，這樣限定第二調整參數(shù)，使它增加被調節(jié)的參數(shù)。這對于通過燃料量調整轉速的轉速調整器示例意味著，第一調整器只能減小燃料量而第二調整器只能增加燃料量。
根據(jù)對調節(jié)器的要求給定不同的理論值。理論值根據(jù)運行狀態(tài)給定時這是特別有利的。在此第一理論值總是大于或等于第二理論值。
為了避免所不期望的調節(jié)回路特性，對于兩個調節(jié)器提供一個調整參數(shù)的情況規(guī)定，具有量值上最大變化的調整參數(shù)用于控制。在這種情況下是特別有利的，另一調節(jié)器的調整參數(shù)被凍結，這意味著調節(jié)器具有量值上最小的變化。
此外，以具有程序編碼機構的計算機程序形式和以具有程序編碼機構的計算機程序產(chǎn)品形式實現(xiàn)，是特別有意義的。按照本發(fā)明的計算機程序具有程序編碼機構，以便當程序在一個計算機、尤其是在汽車內燃機的一個控制器上運行的時候執(zhí)行按照本發(fā)明方法的所有步驟。在這種情況下本發(fā)明通過一個存儲在控制器中的程序實現(xiàn)，因此通過配有程序的控制器程序以相同的方法描述本發(fā)明，即程序如何適合于執(zhí)行本方法。按照本發(fā)明的計算機程序產(chǎn)品具有程序編碼機構，它們存儲在一個計算機可讀出的數(shù)據(jù)載體上，以便當程序產(chǎn)品在一個計算機、尤其是在汽車內燃機的一個控制器上運行的時候執(zhí)行按照本發(fā)明的方法。在這種情況下本發(fā)明通過數(shù)據(jù)載體實現(xiàn)，因此當程序產(chǎn)品和數(shù)據(jù)載體組合在一個內燃機尤其是汽車的控制器里面的時候可以執(zhí)行按照本發(fā)明的方法。作為數(shù)據(jù)載體或作為計算機程序產(chǎn)品尤其可以采用電子存儲介質，例如只讀存儲器(ROM)，EPROM或者也可以是電子永久存儲器，如CD-ROM或DVD。


下面借助于附圖中所示的實施例描述本發(fā)明。附圖中圖1為按照本發(fā)明的工作方式方框圖，圖2為調節(jié)結構的細節(jié)圖，和圖3為使按照本發(fā)明的工作方式明確化的程序框圖。
具體實施例方式
在圖1中示出一個用于控制內燃機的裝置。內燃機以100表示。在內燃機上設置不同的傳感器，它們獲得不同的信號。尤其是配有轉速傳感器110，它提供對應于所測得的內燃機轉速的信號NI。
此外在內燃機100上設置不同的調整元件120，它們影響內燃機的功率輸出并由此影響內燃機轉速。尤其是配有調整元件120，它們尤其是通過噴進的燃料量控制由內燃機提供的轉矩。
調整元件120最好由控制單元130施加控制信號。傳感器110的輸出信號NI同樣到達控制單元130。此外控制單元130將信號傳遞到另一傳感器140。在此尤其涉及一個信號FP，它表征司機期望。為此尤其使用一個加速踏板位置傳感器。
這個控制單元根據(jù)司機期望FP和實際轉速NI計算出一個控制信號用于對調整元件120加載。為了調節(jié)和/或控制轉速，尤其是對于柴油內燃機配有一個怠速調節(jié)器、一個工作轉速調節(jié)器、一個行駛速度調節(jié)器、一個極限調速器、一個最大速度下調調節(jié)器、一個一般轉速調節(jié)器和/或一個轉速調節(jié)器。尤其是極限調速器、工作轉速調節(jié)器和/或行駛速度調節(jié)器用于保持轉速上限。怠速調節(jié)器保證，內燃機的轉速不下降到怠速以下。行駛速度調節(jié)器起到使轉速保持在一個確定的對應于所期望的行駛速度的數(shù)值上的作用。工作轉速調節(jié)器相應地保證轉速不低于所期望的工作轉速。
極限調速器和最大速度下調調節(jié)器保證保持一個轉速上限。極限調速器尤其保證不達到一個最高許用轉速。最大速度下調調節(jié)器保證轉速不超過一個對應于所期望的最大速度或許用最大速度的轉速。在轉速上限等于轉速下限的特殊情況下尤其給出，對于自動變速器通過一般轉速調節(jié)器調節(jié)一個對于接通過程確定的轉速。相應地，如果將司機期望的行駛預先規(guī)定作為理論轉速時，對于轉速調節(jié)器也有效。這一點對于載重汽車領域中的特殊應用尤其有效。
通常每個上述功能通過一個適當?shù)恼{節(jié)器實現(xiàn)。這些調節(jié)器一般具有不同的作用點。如果同時多個調節(jié)器起作用，則出現(xiàn)問題。這將導致不穩(wěn)定。此外在從一個功能轉換到另一功能時出現(xiàn)問題。一個示例是通過一個工作轉速調節(jié)釋放怠速調節(jié)。在此出現(xiàn)問題，第一調節(jié)器的調整作用適合于在第二調節(jié)器中承擔。即，各個調節(jié)器的賦值對于過渡過程是有問題的。
因此按照本發(fā)明建議一個轉速區(qū)間調節(jié)器，它防止與調節(jié)器控制作用無關地離開轉速區(qū)間。在區(qū)間寬度為0的特殊情況下調節(jié)器全部補償控制作用用于保持理論轉速。在無限區(qū)間寬度的一般情況下，如果轉速由于控制作用或用于其它的干擾參數(shù)位于區(qū)間界限內部時，調節(jié)器盡可能保持中性。這種轉速調節(jié)器對于適當?shù)膮^(qū)間界限布置、即，對于理論值在位置上的適當預規(guī)定，實現(xiàn)所有的功能或只是上述功能的一部分。
在此有利的是，資源不僅在控制器上而且對于研究和應用都可以節(jié)省，因為只需要一個調節(jié)器。對于一種功能所進行的改善對其它功能也帶來好處。在功能競爭時在理論值確定的平面上實現(xiàn)一個明確的優(yōu)先。排除多個調節(jié)器的重疊作用。更簡單地保證由另一功能引起的對一功能的替換。賦值只能對于一個調節(jié)器、而不能對于多個調節(jié)器實現(xiàn)。
按照本發(fā)明規(guī)定，轉速區(qū)間調節(jié)器通過兩個調節(jié)器的并聯(lián)結構實現(xiàn)。兩個并聯(lián)的調節(jié)器最好具有PI特性。兩個調節(jié)器中的一個調節(jié)到上區(qū)間界限作為上理論值NSO。另一調節(jié)器調節(jié)到下區(qū)間界限作為下理論值NSU。在每個線路信號上這樣限制調整作用，使得不脫離許用的理論值區(qū)間。
在正的區(qū)間特性前提下，即，調整參數(shù)的增加導致調節(jié)參數(shù)的增加，意味著對于兩個調節(jié)路徑，調節(jié)路徑只增加地作用于轉速下限。因此其調整作用的下限是0。在實際運行點上許用的調整作用最好作為上限起作用。轉速上限的調節(jié)路徑只能起微小的作用。其調整作用的上限為0。例如用于調整作用的實際控制值可以作為下限。因此保證，在超過上區(qū)間界限時控制的調整作用可以通過調節(jié)作用加大。通過兩個調節(jié)路徑的共同作用不僅能夠增加而且也能夠減少作用。當上、下區(qū)間界限相等時，即，上理論值NSO與下理論值NSU相等時，這一點也是有效的。通過這些給定值通過同一結構可以實現(xiàn)純轉速調節(jié)。因此例如對于變速箱控制能夠實現(xiàn)控制值的覆蓋。
在圖2中以方框圖輸出相應的調節(jié)器結構。已經(jīng)在圖1中描述過的部件以相同的標記符號表示。轉速傳感器110的輸出信號NI通過第一連接點115到達第一P分量120和第一I分量122。此外這個信號通過第二連接點125到達第二P分量130和第二I分量132。
在第一連接點115的第二輸入上具有理論值預規(guī)定135的第一輸出信號NSO，并且在第二連接點125上具有理論值預規(guī)定135的輸出信號NSU。
第一區(qū)間分量122的輸出信號通過第一限制器140到達一個連接點142。在連接點142的第二輸入上具有第一P分量120的輸出信號。第二區(qū)間分量132的輸出信號通過第二限制器144達到一個連接點146，在其第二輸入上具有第二比例分量130的輸出信號。
通過連接點142的輸出信號加載第一調整參數(shù)限制器150，其輸出信號MO到達一個接入160。通過連接點146的輸出信號加載第二調整參數(shù)限制器155，其輸出信號MU同樣到達一個接入160。接入160的輸出信號通過一個連接點162到達信號限制165，通過其輸出M加載調整元件130或者根據(jù)它計算出對調整元件130加載的信號。
在連接點162的第二輸入上具有連接點170的輸出信號，它一方面通過重量預規(guī)定172的輸出信號W加載另一方面通過微分分量174的信號加載。
此外調整參數(shù)限制165的輸出信號到達一個啟動值預規(guī)定180，它又加載一個第一啟動值預規(guī)定182和一個第二啟動值預規(guī)定184。此外第一調整參數(shù)限制的輸出信號MO輸入到第一啟動值預規(guī)定182。相應地第二調整參數(shù)限制155的輸出信號MU輸入到第二啟動值預規(guī)定184。
積分分量122、第一限制器140和比例分量120構成一個第一調節(jié)器，它將轉速調節(jié)到上區(qū)間界限NSO。在此調整參數(shù)限制器150將這個調節(jié)器的輸出信號限定到一個相對值，即，這個調節(jié)器僅具有一個使轉矩減小的作用。即，這個限制器的上界限值為數(shù)值0。
比例分量(P分量)130和積分分量(I分量)132以及第二限制器144構成第二調節(jié)器，它將轉速調節(jié)到下區(qū)間界限NSU。在此這樣構成限制器155，使這個限制器只能執(zhí)行轉矩增加的作用，即，這個調節(jié)器分支的輸出信號MO這樣限定，使最小可能數(shù)值為0。
接入160根據(jù)這兩個調整參數(shù)MU和MO選擇相應的調整參數(shù)。這個參數(shù)在連接點162通過D分量174的加權輸出信號進行修正。通過使用D分量174得到改善的調節(jié)品質。專門在理論值階躍或區(qū)間邊界振蕩狀態(tài)時這個D分量對調節(jié)特性具有積極影響。這個修正僅僅在所選擇的運行狀態(tài)產(chǎn)生。
當下區(qū)間界限NSU與上區(qū)間界限NSO之間距離很小時，即，在下理論值NSU與上理論值NSO之間距離很小時，尤其是當兩個理論值相等時，必需在一個確定的運行狀態(tài)防止兩個調節(jié)路徑同時動態(tài)有效，即，兩個調節(jié)路徑給出一個轉矩期望。這一點通過接入160保證。兩個調節(jié)路徑的調整作用、尤其是在相同方向上、即，通過同向的調整作用變化被防止，因為由此導致兩個調節(jié)器放大值的相加。對于相應的各調節(jié)路徑設計，兩個調節(jié)路徑的同向疊加由于太大的回路放大值將導致不穩(wěn)定的特性。
為了接入并聯(lián)調節(jié)回路的調整作用采用下面的工作方式。在調整作用同向變化時動態(tài)地接入那個路徑，即，使用具有較大變化的調整單元的控制。另一路徑的積分器通過相應的啟動值預規(guī)定182或184這樣設置，使得對于實際調節(jié)偏差最后有效的作用再顯示出來。因此猶如凍結無效路徑。
在圖3中示出相應的工作方式。
在第一步驟300中通過程序段120，122，140和142確定第一路徑的調整參數(shù)MO并通過程序段130，132，144和146確定第二路徑的調整參數(shù)Mu。接著在步驟310中分別確定新調整參數(shù)MO與在上一次計算時計算的調整參數(shù)MOA之間的差值DMO。相應地根據(jù)實際值MU和先前的MUA確定第二調節(jié)回路的差值DMO。緊接著的詢問320檢驗第一調節(jié)回路差值DMO是否大于0，即，調整參數(shù)MO是否提高。如果不是這種情況，即，調整參數(shù)下降，則詢問330檢驗差值DMU是否大于0。即，要檢驗第二調節(jié)回路的調節(jié)參數(shù)是否同樣提高。如果是這種情況，即，第一調整參數(shù)下降而第二調整參數(shù)提高，則進行步驟340。如果詢問330識別出第二調整參數(shù)DMO同樣下降，即小于0，則進行步驟350。如果詢問320識別出第一調整參數(shù)提高，即，差值DMO大于0，則接著進行詢問335檢驗第二調整參數(shù)的差值DMU是否大于0。如果是，即，第二調整參數(shù)DMO提高，則同樣進行步驟350。如果第二調整參數(shù)小于0，即，第一調整參數(shù)提高而第二調整參數(shù)下降，同樣進行步驟340。
這意味著，調整作用的變化是反向的，即，一個提高而另一個下降，則進行步驟340。即，兩個調整參數(shù)相加到輸出參數(shù)M。如果調整參數(shù)不是反向的，即，兩個調整參數(shù)提高或兩個調整參數(shù)下降，則在步驟350分別確定調整參數(shù)的變化量。最好確定對應于參數(shù)DMO量的參數(shù)BMO和對應于參數(shù)DMU量的參數(shù)BMU。詢問360檢驗參數(shù)BMO是否大于參數(shù)BMU。如果是，即，第一調節(jié)回路的調整參數(shù)變化量大于第二調節(jié)回路的變化量，則第一調節(jié)回路的調整參數(shù)MO在步驟370中用于控制。同時將第二調節(jié)回路的I分量凍結在其先前的數(shù)值，即，通過數(shù)值MUA給定I分量。
相應地，如果參數(shù)BMO不大于參數(shù)BMU，即，第二調整參數(shù)的變化量大于第一調整參數(shù)的變化量，則第二調節(jié)回路的調整參數(shù)在步驟380中用于控制并通過數(shù)值MOA給定第一調節(jié)回路的I分量122。
這意味著，如果兩個調節(jié)器提供一個調整參數(shù)時，對于這種有利的結構調整參數(shù)以量值上最大的變化用于控制。
D分量174只在一定的運行狀態(tài)中激活。在斷開D分量174時其作用通過I分量122和/或132承擔，以保證調整參數(shù)無階躍變化。
通過啟動值預規(guī)定180實現(xiàn)D分量174的調整參數(shù)在并聯(lián)路徑上的分布。為此如下進行首先檢驗D分量的調整參數(shù)MD、尤其是加權調整參數(shù)是否大于0或小于0。如果調整參數(shù)MD大于0，則對積分分量122賦值這樣多的MD，就如同其根據(jù)上限0所能夠實現(xiàn)的那樣。保留的余數(shù)賦值給積分分量132。
所述的調節(jié)方案通常用于對調節(jié)器調整參數(shù)具有一個控制作用的系統(tǒng)。在此工作方式不局限于轉速調節(jié)。其也可以用于其它調節(jié)。對于按照程序段160的接入也可以設想其它的策略。例如，兩個路徑的轉換不取決于調整參數(shù)量，而是取決于調節(jié)偏差，尤其是調節(jié)偏差量。
對于兩個并聯(lián)路徑同時作用時的不穩(wěn)定也可以通過參變量、例如較小的放大系數(shù)或者通過動態(tài)去耦聯(lián)來防止。
尤其是在采用計算機時通過以不同的參變量和/或極限值多次計算一個路徑的功能可以代替兩個并聯(lián)的路徑。
為了在程序段180中賦值也可以設想其它策略?？梢砸?guī)定，增量的作用在第二路徑、即，尤其在積分器132上承擔。相應地對于減量的作用在第一路徑、尤其在積分分量122上承擔。最好這樣進行賦值，即盡可能沒有路徑到達限制范圍。
也可以采用其它的調節(jié)結構、尤其是具有附加分量或可選分量的結構代替PI調節(jié)器。
在所述實施例中涉及調整參數(shù)和轉矩。也可以使用其它代表轉矩的參數(shù)代替這些參數(shù)。尤其是用于調節(jié)拉桿位置或滑閥行程位置的邊緣控制系統(tǒng)工作方式也可以針對噴油量、節(jié)氣門調整、點火角實現(xiàn)。
權利要求
1.一種用于控制內燃機、尤其是調節(jié)內燃機轉速的方法，具有至少一個第一調節(jié)器，它根據(jù)第一理論值與一個實際值之間的比較給定第一調整參數(shù)，具有至少一個第二調節(jié)器，它根據(jù)第二理論值與所述實際值之間的比較給定第二調整參數(shù)，第一調整參數(shù)限定在第一調整范圍而第二調整參數(shù)限定在第二調整范圍。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，這樣限定所述第一調整參數(shù)，使它減小被調節(jié)的參數(shù)，這樣限定所述第二調整參數(shù)，使它增加被調節(jié)的參數(shù)。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一理論值大于或等于第二理論值。
4.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，對于兩個調節(jié)器提供一個調整參數(shù)的情況，具有量值上最大變化的調整參數(shù)用于控制。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，具有量值上最小變化的調整參數(shù)被凍結。
6.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在一定的運行狀態(tài)該調整參數(shù)附加地受到至少具有微分特性的調節(jié)器的影響。
7.一種用于控制內燃機、尤其是調節(jié)內燃機轉速的裝置，具有至少一個第一調節(jié)器，它根據(jù)第一理論值與一個實際值之間的比較給定第一調整參數(shù)，具有至少一個第二調節(jié)器，它根據(jù)第二理論值與所述實際值之間的比較給定第二調整參數(shù)，具有將第一調整參數(shù)限定在第一調整范圍而將第二調整參數(shù)限定在第二調整范圍的機構。
8.計算機程序，其具有程序編碼機構，以便當程序在一個計算機、尤其是在內燃機的一個控制器上運行的時候執(zhí)行權利要求1至7中任一項的所有步驟。
9.計算機程序產(chǎn)品，其具有程序編碼機構，它存儲在一個計算機可讀出的數(shù)據(jù)載體上，以便當程序產(chǎn)品在一個計算機、尤其是在內燃機的一個控制器上運行的時候執(zhí)行如權利要求1至7中任一項的方法。
10.數(shù)字式存儲介質、尤其是硬盤，具有可電子讀出的控制信號，這些信號可以與可編程的計算機系統(tǒng)共同起作用，以執(zhí)行如權利要求1至7中任一項所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于控制內燃機、尤其是調節(jié)內燃機轉速的裝置和方法。至少一個第一調節(jié)器根據(jù)第一理論值與一個實際值之間的比較給定第一調整參數(shù)。至少一個第二調節(jié)器根據(jù)第二理論值與所述實際值之間的比較給定第二調整參數(shù)。第一調整參數(shù)限定在第一調整范圍而第二調整參數(shù)限定在第二調整范圍。
文檔編號F02D31/00GK1514961SQ02811614
公開日2004年7月21日 申請日期2002年11月25日 優(yōu)先權日2002年2月9日
發(fā)明者H·瓦納, R·費爾曼, B·比肖夫, S·海恩策, H 瓦納, し, 韃 申請人:羅伯特-博希股份公司