用于對死時(shí)間特性建模的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對死時(shí)間特性建模的方法、一種控制裝置以及一種計(jì)算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0002]死時(shí)間特性在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中非常頻繁地出現(xiàn)。例如在內(nèi)燃機(jī)中所有傳輸系統(tǒng)、例如管線顯示出死時(shí)間特性。例如在內(nèi)燃機(jī)的控制裝置中模擬死時(shí)間特性，以便例如借助于所謂的虛擬傳感器來獲得測量值。
[0003]死時(shí)間元件(Totzeitglieder)被用于對死時(shí)間特性建模。以采樣率、即每時(shí)間單位的寫訪問而到達(dá)的數(shù)據(jù)流被存儲在所保留的存儲器中，并在所定義的時(shí)長到期之后再次被輸出。寫指針和讀指針被用于管理存儲器訪問。寫指針通常在每次調(diào)用死時(shí)間元件時(shí)恒定地被提高一增量，并且在到達(dá)存儲器的末端時(shí)再次被設(shè)置為零。為了確定讀指針到寫指針的距離，使死時(shí)間除以采樣率。如果得出在所保留的存儲區(qū)之外的數(shù)值，則其利用模數(shù)“存儲器大小”被約束(umgebrochen)。在每次調(diào)用死時(shí)間元件時(shí)，將一個(gè)新的數(shù)值寫到寫指針的位置上，且從讀指針的位置讀出以及輸出一個(gè)數(shù)值。最大可表示的死時(shí)間受到所保留的存儲段的大小的限制。
[0004]因?yàn)閷懼羔樏看伪惶岣逫且定期地溢出，所保留的存儲段被周期性地寫入，并且在所存儲的數(shù)據(jù)中沒有空隙以及沒有陳舊的數(shù)據(jù)形成，即使死時(shí)間在運(yùn)行時(shí)間期間發(fā)生變化。
[0005]因此正向運(yùn)行中的死時(shí)間可以被模擬，但是例如管的交替地在正向和反向運(yùn)行中的死時(shí)間的建模因此是不可能的，其中該管交替地在兩個(gè)方向上被流過。
[0006]因此需要一種用于交替地在正向運(yùn)行中以及在反向運(yùn)行中的死時(shí)間的建模的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在該背景下，本發(fā)明提出一種具有專利權(quán)利要求1的特征的用于對死時(shí)間特性建模的方法，以及用于執(zhí)行該方法的計(jì)算單元和計(jì)算機(jī)程序。
[0008]本發(fā)明提出一種能夠在運(yùn)行模式正向運(yùn)行中和在運(yùn)行模式反向運(yùn)行中執(zhí)行的用于對死時(shí)間特性建模的方法。在此在正向運(yùn)行中借助于寫指針依次按第一順序選擇存儲器的存儲單元，以便將數(shù)值寫入所述存儲單元內(nèi)，并借助讀指針選擇存儲單元，從這些存儲單元中讀出數(shù)值。同樣地，在反向運(yùn)行中利用寫指針依次按第二順序選擇存儲器的存儲單元，以便將數(shù)值寫入所述存儲單元內(nèi)，并借助讀指針選擇存儲單元，從這些存儲單元中讀出數(shù)值。在兩種運(yùn)行方式下都根據(jù)寫指針來確定讀指針。
[0009]本發(fā)明的主要方面在于，為了在運(yùn)行方式之間轉(zhuǎn)變，目標(biāo)運(yùn)行方式的寫指針被設(shè)置為初始運(yùn)行方式的讀指針的最后一個(gè)數(shù)值。目標(biāo)運(yùn)行方式的讀指針原則上又根據(jù)目標(biāo)運(yùn)行方式的寫指針來確定。
[0010]由此實(shí)現(xiàn)能夠交替地不僅在正向運(yùn)行中而且在反向運(yùn)行中對死時(shí)間特性進(jìn)行模擬。因此例如可以對交替地在兩個(gè)方向上被流過的管的死時(shí)間特性進(jìn)行模擬。
[0011 ] 以邏輯電路或計(jì)算機(jī)程序的形式來實(shí)現(xiàn)該方法是特別有利的，因?yàn)檫@尤其在實(shí)施的計(jì)算單元還被用于其他任務(wù)并且因此總歸存在時(shí)造成特別低的成本。用于提供計(jì)算機(jī)程序的適合的數(shù)據(jù)載體尤其是硬盤、閃存、EEPR0M、⑶-R0M、DVD以及其他等等。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等)下載程序也是可能的。一種可實(shí)現(xiàn)的方法也可以被稱為死時(shí)間元件(例如電路部分或電路模塊或者計(jì)算機(jī)程序塊)。
[0012]根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，在正向運(yùn)行中的死時(shí)間特性在正的死時(shí)間值的情況下被模擬，并且在反向運(yùn)行中的死時(shí)間特性在負(fù)的死時(shí)間值的情況下被模擬。死時(shí)間值表征寫指針和讀指針之間的距離，并且通常由外部預(yù)先給定。與此相應(yīng)地，從正向運(yùn)行到反向運(yùn)行的切換或者相反的切換在死時(shí)間值的符號轉(zhuǎn)變時(shí)被執(zhí)行。
[0013]根據(jù)另一實(shí)施方式，當(dāng)死時(shí)間值為零時(shí)，進(jìn)行在正向運(yùn)行中的運(yùn)行。由此實(shí)現(xiàn)，只有當(dāng)死時(shí)間值的符號實(shí)際上發(fā)生變化時(shí)，才進(jìn)行從正向運(yùn)行到反向運(yùn)行的轉(zhuǎn)變。如果死時(shí)間為零，也即不存在死時(shí)間特性，則保持正向運(yùn)行。
[0014]根據(jù)另一實(shí)施方式，為了根據(jù)寫指針確定讀指針，形成死時(shí)間值和采樣率的商。由此實(shí)現(xiàn)，所述讀指針具有與死元件的死時(shí)間相對應(yīng)的間距。在此，死時(shí)間值和采樣率的商確定讀指針和寫指針之間的距離。采樣率對應(yīng)于死時(shí)間元件被調(diào)用的速率，并且可以在外部預(yù)先給定或者例如被測量。
[0015]根據(jù)另一實(shí)施方式，在從正向運(yùn)行轉(zhuǎn)變到反向運(yùn)行或者相反的情況下，在運(yùn)行模式轉(zhuǎn)變之后，讀指針和寫指針之間的距離被確定為如下數(shù)值，在運(yùn)行模式轉(zhuǎn)變之前的數(shù)值具有該數(shù)值。由此實(shí)現(xiàn)，死時(shí)間的在此期間的變化不會(huì)引起輸出有錯(cuò)誤的數(shù)值。優(yōu)選地，隨后逐步地將讀指針設(shè)置為由寫指針的依賴性給定的數(shù)值，例如在每次調(diào)用時(shí)距離可以被提高一增量。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算單元、例如汽車的控制裝置尤其是以程序技術(shù)被設(shè)立用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。在此可以涉及一種控制裝置，該控制裝置具有用于對正向運(yùn)行和/或反向運(yùn)行中的死時(shí)間元件進(jìn)行建模的裝置，具有包括多個(gè)存儲單元的存儲器，所述存儲單元可以借助于寫指針利用數(shù)值被寫并借助于讀指針被讀出。所述控制裝置此外具有用于改變寫指針的寫指針修改單元和用于改變讀指針的讀指針修改單元。
[0017]本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)方案由說明書和附圖得出。
[0018]易于理解的是，上述的和隨后還要說明的特征能夠不僅以分別所給出的組合而且以其他組合或者單獨(dú)地被使用，而不離開本發(fā)明的范圍。
[0019]本發(fā)明根據(jù)附圖中的實(shí)施例示意性地被示出并且以下參考附圖詳細(xì)地來描述。
【附圖說明】
[0020]圖1以示意圖示出PKW(載客汽車)的內(nèi)燃機(jī)的通風(fēng)和排氣系統(tǒng)；
[0021]圖2以示意圖示出用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的控制裝置；
[0022]圖3以示意圖示出該方法的第一個(gè)方法段；以及
[0023]圖4以示意圖示出該方法的第二個(gè)方法段。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在圖1中示出了例如PKW的內(nèi)燃機(jī)的通風(fēng)和排氣系統(tǒng)2的一段。
[0025]通風(fēng)和排氣系統(tǒng)2具有第一管段4和第二管段6，所述管段在本實(shí)施例中相互平行延伸。連接管8連接第一管段4和第二管段6。在本實(shí)施例中，不僅在正向運(yùn)行I中而且在反向運(yùn)行II中，氣體均可以流過該連接管8。因此該連接管8顯示出死時(shí)間特性，該死時(shí)間特性在本實(shí)施例中必須交替地在正向運(yùn)行I中和在反向運(yùn)行II中被建模。
[0026]死時(shí)間特性不僅在正向運(yùn)行I中而且在反向運(yùn)行II中被模擬，例如用于PKW的內(nèi)燃機(jī)的調(diào)節(jié)的Lambda模型。該Lambda模型對通風(fēng)和排氣系統(tǒng)2之內(nèi)的不同的物質(zhì)濃度、諸如氧氣和燃料的分布進(jìn)行建模。在此，該Lambda模型對氣體的混合、存儲、傳輸以及化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行建模。通過該模型，關(guān)于這些物質(zhì)在通風(fēng)和排氣系統(tǒng)2的不同位置處的當(dāng)前濃度的信息可供使用，并且可以計(jì)算這些位置的燃燒空氣比(Lambda)。該模型可以被應(yīng)用于其他物質(zhì)、諸如水。
[0027]在此利用一個(gè)或多個(gè)死時(shí)間元件10對傳輸過程進(jìn)行建模。例如新風(fēng)和排氣系統(tǒng)2通過內(nèi)燃機(jī)、高壓AGR(排氣再循環(huán))和低壓AGR以運(yùn)載介質(zhì)的方式被連接。通常，在每個(gè)部位處，氣體總是僅在一個(gè)方向上流動(dòng)。但是在高壓AGR線路、諸如連接管8內(nèi)，氣體還可以反向流動(dòng)。方向反轉(zhuǎn)可以在任意時(shí)間點(diǎn)發(fā)生，即使從最后的方向反轉(zhuǎn)起氣體沒有完全被交換。為了動(dòng)態(tài)地精確地保持該模型以及確保每個(gè)濃度變化都在正確的時(shí)間點(diǎn)位于正確的位置，“按片”(in Scheiben)地對沿著氣體柱、例如連接管8之內(nèi)的濃度進(jìn)行建模。為了保持這些片的順序，需要對死時(shí)間、正好也對可逆的死時(shí)間的準(zhǔn)確的建模。
[0028]在圖2中示出了一個(gè)控制裝置12，其被構(gòu)造或設(shè)立用于對正向運(yùn)行I中和反向運(yùn)行II中的死時(shí)間進(jìn)行建模。為此該控制裝置具有根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的作為死時(shí)間元件10實(shí)施的方法。所述方法尤其是作為可調(diào)用函數(shù)被計(jì)算機(jī)實(shí)施。
[0029]在本實(shí)施例中，所述死時(shí)間元件10具有存儲器14、寫指針修改單元16和讀指針修改單元18。該存儲器14和/或該寫指針修改單元16和/或該讀指針修改單元18可以具有硬件和/或軟件組件。
[0030]存儲器14可以是控制裝置12的存儲器的保留段。在本實(shí)施例中，存儲器14具有多個(gè)存儲單元SI，S2，...，Sm，Sn，各一個(gè)數(shù)值Wl，W2，...，ffm, Wn可以被寫入這些存儲單元中并從這些存儲單元中讀出。在本實(shí)施例中，可以借助指示器或指針對存儲單元SI,S2，...，Sm，Sn尋址。因此在本實(shí)施例中可以借助指示器讀指針LZ讀出各個(gè)存儲單元SI，S2，...，Sm，Sn的數(shù)值W1，W2，...，Wm，Wn。此外，在本實(shí)施例中，可以借助指示器寫指針SZ將數(shù)值Wl，W2，…，ffm, Wn寫入各個(gè)存儲單元SI，S2，...，Sm，Sn中。
[0031]為了能夠?qū)崿F(xiàn)不僅在運(yùn)行模式正向運(yùn)行I中而且在運(yùn)行模式反向運(yùn)行II中的死時(shí)間特性的建模，死時(shí)間元件10具有寫指針修改單元16和讀指針修改單元18。
[0032]寫指針修改單元16如稍后說明的那樣被構(gòu)造用于改變寫指針SZ，并且讀指針修改單元18如同樣稍后說明的那樣被構(gòu)造用于改變讀指針LZ。
[0033]附加地參考圖3和4。在此，圖3示出正向運(yùn)行I中的死時(shí)間的建模，而圖4示出反向運(yùn)行II中的死時(shí)間的建模。在此，單獨(dú)的步驟或步驟的組可以按與本實(shí)施例不同的順序被執(zhí)行。通常所描述的步驟中的多個(gè)步驟針對函數(shù)的每次調(diào)用也同時(shí)或者依次進(jìn)行。此夕卜，與寫訪問相關(guān)地描述的步驟以及與讀訪問相關(guān)地描述的步驟在一個(gè)函數(shù)調(diào)用中進(jìn)行。在常規(guī)運(yùn)行開始之前，適宜地利用對于具體應(yīng)用情況來說可信的數(shù)值W來寫存儲單元，因此在一開始就可以讀出可信的數(shù)值。所述可信的數(shù)值例如可以是來自以前的常規(guī)運(yùn)行的所保存的數(shù)值或者缺省數(shù)值。
[0034]在該方法開始時(shí)，死時(shí)間元件10讀入死時(shí)間值。適宜地在外部根據(jù)要模擬的物理模型預(yù)先給定所述死時(shí)間值。由死時(shí)間值和采樣率或調(diào)用速率(參見上面)可以計(jì)算讀指針和寫指針之間的距離。
[0035]在另一個(gè)步驟中，檢查該死時(shí)間值是正的還是負(fù)的，并產(chǎn)生相應(yīng)的檢查結(jié)果。如果所述檢查結(jié)果表明該死時(shí)間值是正的，則進(jìn)行正向運(yùn)行I中的運(yùn)行。而如果所述檢查結(jié)果表明該死時(shí)間值是負(fù)的，則進(jìn)行反向運(yùn)行II中的運(yùn)行。如果所述檢查結(jié)果表明