JPH03503559A - 内燃機関用の学習的制御方法及び装置 - Google Patents

内燃機関用の学習的制御方法及び装置

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JPH03503559A
JPH03503559A JP1502718A JP50271889A JPH03503559A JP H03503559 A JPH03503559 A JP H03503559A JP 1502718 A JP1502718 A JP 1502718A JP 50271889 A JP50271889 A JP 50271889A JP H03503559 A JPH03503559 A JP H03503559A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関用の学習的制御方法及び装置 本発明は内燃機関に供給さるべき空気/燃料混合気の調整操作のだめの前制御付 学習的制御方法に関する。更に本発明はその種方法を実施する装置にも関する従 来技術 この種方法及び所属の装置は西独特許出願公開公報第3505965号(米国特 許出願シリアル番号第83/476/1986明細書)から公知である。上記装 置は前制御手段と、設定値発生器手段と制御手段と適応化係数メモリとを有する 。上記方法は例えば噴射時間の調整操作のために用いられる。上記前制御手段は 噴射時間とは別の動作量の値に依存して、噴射時間に対する前制御値を出力する 。上記設定値発生器手段は唯1つの制御量−設定値、すなわちラムダ値lを送出 する。このラムダ値はラムダゾンデにより測定されるそのつどのラムダ実際値と 比較される。上記制御手段は上記の両値間の差に依存して、調整操作値、すなわ ち制御係数を形成し、この値により、そのつどの前制御値が閉ループ制御的に乗 算により補正される。但し上記前制御値は開ループ制御的にも補正され、即ち適 応化係数メモリからそのつど読出された適応化係数を用いて補正される。適応化 係数メモリはアドレッシング動作量の値を介してアドレッシング可能に適応化値 を記憶する。上記メモリからは前制御値の補正のために、そのつど、アドレッシ ング作動量のそのつと生起する組(セット)に所属する適応化係数が、前制御値 の補正のためそのつど読出される。この係数には前制御値が乗算的に結合される 。上記適応化係数は制御手段から送出される制御係数を用いてしかも新たに求め られる。所定の比較的大きな時間間隔をおいて適応化係数メモリの係数は次のよ うに評価される、即ちすべての係数の平均値が形成されこの平均値が所謂乗算的 グローバル(汎用的)係数に結合関与せしめられるようにするのである。この値 によってはグローバル(汎用的)に次のような補正が考慮される、すなわち、噴 射時間に乗算的に作用する障害の影響のみならず、加算的にも作用する障害の影 響のため必要な補正が考慮される。
加算的に作用する障害の影響は5AE−ペーパーN。
860594.1986から公知の噴射時間の調整操作に同様に必要である方法 の場合比較的良好に考慮される。所属の装置は上述の機能段のほかに、被加数検 出手段を有し、この検出手段により検出される段加数は乗算係数により補正され る前制御値に加算される。
上記被加数は無負荷時に測定される、即ち、小さな噴射時間の際に測定される。
このことは下記の認識に立脚する、即ち、小さな噴射時間の際は乗算的に働く障 害作用は比較的弱いが、加算的に働く障害作用は比較的に強いという認識に立脚 する。
上記の手法は次のような欠点がある、即ち、小さな噴射時間の際にも加算的に働 く障害作用が、対抗的に(逆方向に)乗算的に働く障害作用により補償されると いう場合が無造作に生起し得るという欠点がある。
その際、前制御値は加算的に(且またそれと対抗的に(ないし逆方向に)乗算的 に)補正されない(そのことが本来必要であるのに)。無負荷時の測定検出に基 因するそのような誤りは内燃機関の無負荷−及び回転数領域において影響を及ぼ す。
本発明の基礎を成す課題ないし目的とするところは、加算的に燃料量の調量に作 用する障害の影響を従来方法より良好に考慮するラムダ値を調整するための前制 御付学習的制御方法を提供することにある。更に本発明は上記方法を実施する装 置を提供することにある発明の利点 本発明の方法は請求の範囲lの構成要件により規定され、本発明の装置は請求範 囲5の構成要件により規定される。有利な構成例及び発展形態は別紙請求項の耐 水である。
請求範囲5の表は既述の手段、素子を有する。すなわち前制御素子、手段と、制 御手段と、適応化係数メモリと、被加数−検出手段とを有する。更に、コンパレ ータ手段と、変化調整手段とを有する。上記コンパレータ手段は大−比較値を小 −比較値と比較し、上昇(増大)−又は低下信号を出力する。上記変化調整手段 はグローバル(汎用的)被加数を、上昇(増大)信号に基づき補正値だけ増大さ せたり、被加数を低下信号に基づき低下させる。
本発明の方法によれば大−比較値を、小−比較値と比較し、その際上記の大−比 較値は大きな前制御値に対する適応化係数の平均化により形成される。上記小− 比較値は小−前制御値に対する適応化係数の平均化により形成される。ここにお いて上記の大−比較値が上記の小−比較値より小の場合に上記の被加数は前制御 値の加算的補正のため補正値だけ高められ、逆に、上記の大−比較値が上記の小 −比較値より大の場合に上記の(グローバル)被加数は補正値だけ低められるよ うにしたのである。
本発明の上述の手段の基礎を成すものは次のような認識である、即ち、小さな噴 射時間、つまり、小さな前制御値の際、前制御値における加算的誤差は例えば+ 5%であり、乗算的誤差は同様に5%である。誤差全体はその際lO%であり、 従って適応化係数は1.1である(加算的補正が行なわれない限り)。5倍長い 噴射時間の場合固定の加算的誤差はたんに1%であるに過ぎず、一方、乗算的誤 差は依然として5%である。従って、全偏差は6%であり、1.06の適応化係 数となる(加算的補正がなされない限り)。前制御時間が適応化係数によっての みならず、被加数によっても補正される場合は事情は変って来る。被加数は精確 に適確に求まっている、ものと仮定する、すなわち加算的に作用する誤差の補償 のために必要な短い時間間隔が前制御時間に加算されるものと仮定する。その場 合、なお、乗算的に作用する誤差のみが残っており、この誤差は短い噴射時間の 場合にも、長い噴射時間の場合にも例示の場合5%の誤差、つまり、1.05の 適応化係数を生じさせる。例示の場合から明かなように、短い噴射時間に対する 適応化係数に比しての、大きな噴射時間に対する比較的に小さい適応化係数の存 在生起していることは加算的に作用する誤差が存在し、有利には補正のt;め被 加数がそのつどの前制御時間に加算されるのがよいことの指標である。
上記の手段によっては相互に逆の影響要因の作用に基く、補正が必要であるのに 不要であるかのような事態の不都合も取除かれる。短い噴射時間の場合例えば+ 5%の加算的に作用する誤差と、−5%の乗算的誤差が存在する場合、考察され る短い噴射時間に対して10の適応化係数が生ぜしめられるものの、但し、5倍 長い噴射時間(+1%加算的、−5%乗算的)に対しては0.96の係数が生ぜ しめられる。この場合にも、大きな噴射時間に対する適応化係数は短い噴射時間 に対する適応化係数より小であり、このことは、前述のように、補正被加数の加 算の必要性の尺度指標である。
本発明の基本思想の説明のt;めの丁度記載した例では短い及長い噴射時間に対 するそのつど唯1つの適応化係数を比較することを基礎としている。但し、実際 上より一層有利であるのは、大きな前制御値に対して複数の適応化係数から平均 をとることにより1つの大−比較値を形成し、また相応して小さな前制御値に対 して小−比較値を計算することである。その場合、たんに2つの適応化係数のみ ならず、2つの比較値がコンパレータ段によって相互に比較される。これらの比 較値の形成のt;めには異なったシステム構成に対しては異なった方法、手法が 有利であり、これについては、以下実施例を用いて説明する。
上記方法により制御される系、システムの振動安定性に関して特別な利点となる のは大−比較値と小−比較値との間のいずれの小さな偏差の際にも被加数を変化 調整するのではなく、次のような場合はじめて変化調整を行なう、即ち、所定の 限界値を超えた場合はじめて変化調整を行なうことである。比較的小さい変動に よってはシステムパラメータの変化が生ぜしめられない。
同様に振動傾向に対しての安定化に寄与するのは大−比較値と小−比較値との差 に無関係に、被加数をたんにそのつど、小さな所定の固定された補正値分だけ変 化調整することである。当該(偏)差があったとき当該補正値の大きさが大−比 較値と小−比較値との差に比例する補正値が有利に用いられるのは次のような場 合に限られる、即ち当該比較値が、比較的多くの個別値から平均値形成を行なう 場合に限られる。そうすれば被加数の大きな変化によって迅速に制御パラメータ の変化が生ぜしめられるが、然も比較値への弱い帰還度が生ぜしめられるのみで ある。
図  面 本発明を図示の実施例を用いて詳細に説明する。
第1図は例えばグローバルな被加数を用いて噴射時間を調整するための、学習的 前制御/閉ループ制御方法の作動ダイヤグラムをブロック接続図で示し、第2図 はグローバル被加数を定める、第1図構成内部の作動ユニットの作動ダイヤグラ ムをブロック接続図で示し、 第3図は第2図構成内部の1つの構成サブユニットの変化形の作動ダイヤグラム をブロック接続図で示す実施例の説明 第1図及び第2図は個々の実施例に係わり、その際第1図は内燃機関10の噴射 弁に対する噴射時間の調整のための前制御/閉ループ制御方法に対しての全体構 成図である。第2図は第1図の構成内部における本発明にとって最重要な機能ユ ニットを示す。
内燃機関10の吸込管11内に噴射弁12が設けられており、この噴射弁は噴射 時間TIの開信号で制御される。噴射される燃料量と吸込まれる空気量に依存し て、ラムダ値が調整され、このラムダ値は内燃機関10の排ガス通路13内に配 置されたラムダゾンデI4により測定される。測定されたラムダ実際値は比較段 16において、設定値発生器手段15から送出されるラムダ設定値と比較され、 形成された制御偏差値が、積分特性付きの制御手段17に供給されこの制御手段 は操作量として制御係数FRを出力する。この制御係数によっては噴射時間に対 して前制御時間TIVが乗算段18にて乗算により修正される。上記前制御時間 は図示の実施例では前制御メモリ19から供給される。この前制御メモリは回転 数n及び走行ペダルFPの位置の値を介してアドレス制御可能に前制御時間TI Vを記憶する。
前制御時間TIVは所定の作動条件及び所定のシステム(方式)特性に対して設 定されている。但し、内燃機関の作動の際は動作条件、例えば空気圧力又はシス テム特性、例えばもれ空気特性又は噴射弁12の閉成時間が変化する。このよう な変化にも拘らず継続的にできるだけ良好な前制御値を得るため、前制御メモリ 19から読出された前制御時間が、適応化係数FA(FP、n)で修正される。
この適応化係数は適応化係数メモリ21から読出される。このメモリ21は前制 御メモリ19に相応した段の支持個所を有し、この前制御メモリのように、回転 数nと走行ペダル位置FPの値のセット(組)を介してアドレッシング可能であ る。例えば、走行ペダル位置FPのクラスに対してに−8のアドレスと、回転数 値nのクラスに対してl−8のアドレスを有する夫々64の支持個所が用いられ る。そのつどの適応化係数FAも、グローバルな係数FGと同様に、乗算段18 により乗算的に処理(結合)、組込まれる。厳密に云うと、下記の乗算的補正が 行なわれるべきである。
TIVx (FGxFA (FP、n)XFR)。
但し、すべての補正係数が実際上1.0からたんに数%のみ偏差するので、丁度 上述の値には近似的に次の値が相応する。
TIVx(FG+FA(FP、n)+FR)−TIVxF。
上述の実施例によるシステム、装置では補正係数の加算により形成されt;係数 Fが、乗算段18においてそのつどの前制御時間TIVと乗算的に結合される。
その代わり3つの乗算段を設けてもよい。
乗算的補正のほかに、前制御時間は加算段27においてグローバルな被加数によ り加算的な補正を受ける。従って噴射弁12には次のように計算される噴射時間 TIが供給される。
TI−TIVXF+SG。
適応化係数FA、グローバルな(汎用的)係数FG、グローバルな被加数SGは 適応化手段22にて形成される。この適応化手段は3つの機能サブユニット、即 ち適応化係数−計算手段23と、グローバルな被加数手段24とグローバルな係 数−計算手段25とを有する。特に重要であるのはグローバル被加数−計算素子 24であり、これについては第2図にてさらに詳述する。先ず、適応化係数計算 手段23とグローバル係数−計算手段25について説明する。上述の再計算手段 は例えば既に冒頭に述べた西独特許出願公開公報第3505965号に述べたよ うに動作する。すなわち、適応化手段22には平均化段26を介して制御係数F Rが供給され、次いで、この制御係数からは1つの支持個所に対するもとの(過 去の)適応化係数を基にして次のような際は常に1つの新たな計算値が計算され る、即ち、アドレッシング作動量の値が、そのつど考察される支持個所に所属す る領域内に移動し、それからこの領域を脱するときはいつも上述のように1つの 新たな値が計算される。新たに求められた(検出された)適応化係数はそれの検 出後退応化係数メモリ21中に転送され、その結果、当該作動状態がアドレッシ ング作動量の同じ値で生起するときは上記適応化係数は改良された値として利用 可能な状態におかれる。
所定の比較的粗い時間間隔をおいて、すべての適応化係数から1つの平均値が適 応化係数メモリ21において形成され、この平均値によっては先に適用されてい t;グローバルな係数FGが修正される。先に使用されていた支持個所の適応化 係数が再補正される。
適応化係数FAとグローバルな係数FGは任意の形式、要領で得ることができる 。上記の刊行物による方法、手法はたんに例示として示されたものに過ぎない。
以下述べる、グローバルな被加数SGの形成、取出に対しては上記係数の手法は 影響を及ぼさない。
上記のグローバルな被加数の形成のためグローバル被加数−計算手段24(これ の動作については第2図に詳述しである)は平均値計算手段28と、大−比較値 手段29.0と、小−比較値手段29.にと、コンパレータ手段30と、補正値 メモリ31と、スイッチ作動素子33付き切換段32と、結合素子段34と、サ ンプリング・ホールド手段(S/H)35とを有する。
平均値計算素子28はすべての前制御時間TIVから、即ち、kXl、つまり8 ×8の、前制御メモリ20の支持個所に対して記憶されているようなすべての前 制御時間TIVから平均値を計算し、kXIにより和を除する。そのようにして 形成された平均値TIVk、 。
は次のようなことの判定、区別し得るためにのみ用いられる、即ち、指標にと1 のどの値に対して前制御時間TIV、、、が平均値より大となるか、また、当該 指標のどの値に対して上記前制御時間が平均値より小となるかを区別し得るため にのみ用いられる。この情報は再沈較値手段にとって重要である。すなわち大− 比較値手段29.6は支持個所指標にと1の値のもとに7アイルされている次の ようなすべての適応化係数の和を形成する、すなわち、当該の指標の値に対して 、同じ指標付けされた前制御メモリ20においてそのつどの前制御時間がすべて の前制御時間の平均値より大であるような指標の値のもとでファイルされている すべての適応化形成の和を形成する。相応して、小−比較値手段29.にはすべ ての前制御時間の平均値より小さい前制御時間に属するすべての適応化係数FA h、+に対する和を形成する。上記同和間の差が、コンパレータ手段30により 形成され、このコンパレータ手段は差信号りを形成する。大−比較値手段29. Gから送出される犬−比較値が、小−比較値手段29.kから送出される小−比 較値より大である場合、つまり、当該差りが負である場合は補正値メモリ31は 負の固定の補正値−ΔSGを送出し、さもなければ、同じ大きさの固定の正の補 正値+ΔSGを送出する。更に、上記差信号はスイッチ−作動手段33に供給さ れこのスイッチ−作動手段は差の大きさが成限界値D0を上回ると切換段32の 動作を行なわせる。その際サンプル・ホールド手段35中に記憶された先行のグ ローバルな被加数SGには正又は負の補正値ΔSGが結合段34にて加算され、 それにより、1つの新たな増大されたないし低下されたグローバル被加数SGが 形成される。前述の如く、上記差信号りの生じるのは前制御時間に加算的に作用 するグローバル被加数SGが適性に定められておらず、されにより大きな噴射時 間に対する適応化係数が、小さな噴射時間に対するそれとは偏差がある場合であ る。
大−比較値及び小−比較値の形成用の機能ユニットの変化形を第3図に示す。平 均値計算手段28と再沈較値手段29.G、29.にの代わりにたんに2つの比 較値(素子)手段が異なった作動形式で、つまり、大−比較値手段29.G3及 び小−比較値手段29゜K3のみが設けられており、これら比較値手段には適応 化係数FAh、+が供給される。上記比較値手段自体の中には指標にないしlの どの値kg、Igに対して比較的大きな前制御値が該当し、また、当該指標のど の値kk、lkに対して小さな前制御値が該邑するかの情報が記憶されている。
相応の指標を有する適応化係数に対して夫々加算操作が行なわれる。
平均値形成手段28を用いる第2図の方法、手法は大きな融通性の利点を有する 反面、相当の計算手間、コストの欠点を有する。上記融通性の根拠となるものは ここに記載された形式、種類の装置が、概して、マイクロコンピュータ技術で構 成されており、更に、特別な機関型式への装置の適合の際実質的にたんに、前制 御メモリ20中に7アイルされた値のみを変化しさえすればよい、ということで ある。第3図の実施例の手法が用いられる場合、新たな機関型式への適合の為に は大きなないし小さな前制御時間が成立つ指標の値をも情報として形成されねば ならない。それら値が入力記憶されている場合、第3図の手法、方式、システム の利点とするところは前制御時間の平均値の形成のための計算手間、コストが省 かれることである。
当該の適応化係数に対して比較的手段29.Xにより和が形成される際の適応化 係数が少なくなればなるほど、計算コストは益々低減され得る。限界の場合は、 特に大きな前制御時間を有する1つの支持個所に属する適応化係数を、特に小さ な前制御時間を有する1つの支持個所に属する適応化係数と比較すれば事足りる こととなる。但し、この手段が働き得るのは次のような手法の場合のみ、即ち、 当該支持個所が規則的に適応化されることを確保する手法の場合のみ、例えば離 隔した支持個所を適合化する手法によって、又はグローバルな乗算係数で動作す る手法によって働く手法の場合のみである。その様な手法は既に何度も説明され た西独特許出願公開第3505965号公報に記載されている。但し、適応化係 数の和をできるだけ多くの支持個所を介して形成すると一層確実になるのである 。
多くの支持個所に亙っての和の形成の利点とするところは、1つの支持個所の適 応化係数の著しい変化があっても、和に対してたんにわずかな影響しか及ぼされ ないことである。これによって、系の振動傾向が低減される。その場合、補正値 は第2図中補正値メモリ31に対してシンボルで括弧で示すような手法によって 、つまり、比例定数Mと差信号りの値との乗算により当該値が求まるようにして 定められる。その場合、差信号りの値が大になればなるほど、グローバル被加数 SGは益々強く補正される。このことの利点とするところは当該手法ないし過程 が、迅速に、比較例に大きな加算的に作用する障害に対して応答し得ることであ る。但し欠点となるのは帰還が生じるため振動を来たすおそれがあることである 。既述のように、変化された適応化値が差信号の値に対してごくわずかしか影響 しないようにして当該帰還度をわずかに構成すれば、振動傾向は減少される。
明細書の種々の個所で記載したように、本発明にとって実施例の細部の説明はさ して重要でない。この説明に補正して附度すべきは前制御時間TIVは空気量セ ンサから送出される信号の、回転数による除算により形成される(市販の装置に おいて通常であるように)ことである。この場合、勿論比較値形成をするための 第2図の手法が用いられ得ず、支持個所のどの指標に対して適応化係数が加算さ るべきであるかが前置て定められている手法のみが実施可能である。同じく付置 すべきは設定値発生器手段16は第1図に示すように特性領域として構成されな いでよく、設定値は他の要領で定められ得、殊に、唯1つの固定ラムダ設定値“ 1“が設定され得る。
実施例中、グローバル被加数SGの変化のための条件として挙げたのは差信号り の大きさが、限界地Doより犬であることである。このことの利点となるのは既 述のように、適応化係数においていずれの小さな変化のもとでも直ちにグローバ ル被加数が変化されるのではないということである(そのように変化するとした ら、振動傾向が増大されることとなる)。系全体の振動傾向に応じて他の事件を も使用し得る、例えば、固定的に定められた時間の後、グローバル被加数が補正 されるか、又は、適応化係数の所定数の後補正が行なわれるという条件をも使用 し得る。
本発明にとって重要なことはただ、グローバル被加数が、大きな前制御値用の適 応化係数と、小さな前制御値用の適応化係数との差に依存する二とであり、その 際、当該差が負である゛ときは上記被加数は増大され、一方当該差が正であると きは上記被加数は低下されるようにすることである。
上記グローバル被加数がそれだけ増大または低下される補正値は異なった大きさ をとり得る。当該の具体的な値は次のように定めるとよい、即ち、できるだけ迅 速且良好な適応化がわずかな振動傾向のもとで得られるように定めるとよい。
Fi9.1 F+9.2 Fig、3 国際調査報告 国際調査報告 DE 8900135 SA    27423

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.内燃機関に供給さるべき空気/燃料混合気の調整操作のための前制御付学習 的制御方法であって、前制御値が、制御操作値、適応化係数、グローバル(汎用 的)被加数によって補正されるようにした方法において、上記グローバル(汎用 的)被加数を次のように検出する、即ち、 −大−比較値を、小−比較値と比較し、その際上記の大−比較値は大きな前制御 値に対する適応化係数の平均化により形成され、上記小−比較値は小−前制御値 に対する適応化係数の平均化により形成されるようにし、更に、上記の大−比較 値が上記の小−比較値より小の場合に上記のグローバル(汎用的)被加数は補正 値だけ高められ(増大され)、逆に、そうでない場合に上記のグローバル被加数 は補正値だけ低下せしめられるようにしたことを特徴とする学習的制御方法。
  2. 2.当該被加数の増大及び低下のための補正値としてそのつど1つの同じ固定値 を用いる請求項1記載の方法。
  3. 3.上記補正値を、大(きな)比較値と小(さな)比較値との差に比例して決定 する請求項1記載の方法。
  4. 4.大(きな)比較値と小(さな)比較値との差の大きさが所定の限界値を超過 する際のみ、グローバル(汎用的)被加数が変化調整される請求項1から3まで のいずれか1項記載の方法。
  5. 5.内燃機関に供給さるべき空気/燃料混合気に対するラムダ値の前制御付制御 装置であって、−前制御手段(19)を有し、この前制御手段は諸作動量の値に 依存して、1つの燃料調整量−作動量に対する前制御値を出力するものであり、 −ラムダ設定値を出力するための設定値発生器手段(15)を有し、 −閉ループ制御手段(17)を有し、該閉ループ制御手段はラムダ設定値とその つど測定されたラムダ実際値との偏差に依存して、制御係数を操作値として形成 し、この操作値によってはそのつどの前制御値が閉ループ制御的に乗算により補 正され、−適応化係数メモリ(21)を有し、該メモリはアドレッシング作動量 の値を介してアドレッシング可能に適応化係数を記憶し、そのつど、アドレッシ ングの値のそのつど生起する組に属する適応化係数を出力し、上記の適応化係数 には上記前制御値が開ループ制御的補正のため付加的に乗算され、−グローバル (汎用的)被加数−計算手段(23)を有し該計算手段により求められる被加数 は乗算係数により補正される前制御値に加算されるように構成されている制御装 置において、 上記グローバル被加数−検出手段は下記の機能素子を有する、すなわち −コンパレータ素子(28,29G,29K,30)を有し、該コンパレータ素 子は大(きな)比較値を小(さな)比較値と比較し、その際上記の大きな比較値 は大きな前制御値に対する適応化係数の平均化によって形成されており、上記の 小さな比較値は小さな前制御値に対する適応化係数の平均化によって形成されて おり、上記の大きな比較値が小さな比較値より小さい場合には増大信号が出力さ れ、その逆の場合には低下信号が出力されるように構成されており、 −変化調整手段(31〜35)を有し、該変化調整によっては上記増大信号があ るときはグローバル被加数が補正値だけ高められ、一方、低下信号があるときは 補正値だけ低下せしめられるようにしたことを特徴とする学習的制御装置。
JP1502718A 1988-04-02 1989-03-04 内燃機関用の学習的制御方法及び装置 Pending JPH03503559A (ja)

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