用于对死时间特性建模的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对死时间特性建模的方法、一种控制装置以及一种计算机程序。
【背景技术】
[0002]死时间特性在动态系统中非常频繁地出现。例如在内燃机中所有传输系统、例如管线显示出死时间特性。例如在内燃机的控制装置中模拟死时间特性，以便例如借助于所谓的虚拟传感器来获得测量值。
[0003]死时间元件(Totzeitglieder)被用于对死时间特性建模。以采样率、即每时间单位的写访问而到达的数据流被存储在所保留的存储器中，并在所定义的时长到期之后再次被输出。写指针和读指针被用于管理存储器访问。写指针通常在每次调用死时间元件时恒定地被提高一增量，并且在到达存储器的末端时再次被设置为零。为了确定读指针到写指针的距离，使死时间除以采样率。如果得出在所保留的存储区之外的数值，则其利用模数“存储器大小”被约束(umgebrochen)。在每次调用死时间元件时，将一个新的数值写到写指针的位置上，且从读指针的位置读出以及输出一个数值。最大可表示的死时间受到所保留的存储段的大小的限制。
[0004]因为写指针每次被提高I且定期地溢出，所保留的存储段被周期性地写入，并且在所存储的数据中没有空隙以及没有陈旧的数据形成，即使死时间在运行时间期间发生变化。
[0005]因此正向运行中的死时间可以被模拟，但是例如管的交替地在正向和反向运行中的死时间的建模因此是不可能的，其中该管交替地在两个方向上被流过。
[0006]因此需要一种用于交替地在正向运行中以及在反向运行中的死时间的建模的方法。
【发明内容】
[0007]在该背景下，本发明提出一种具有专利权利要求1的特征的用于对死时间特性建模的方法，以及用于执行该方法的计算单元和计算机程序。
[0008]本发明提出一种能够在运行模式正向运行中和在运行模式反向运行中执行的用于对死时间特性建模的方法。在此在正向运行中借助于写指针依次按第一顺序选择存储器的存储单元，以便将数值写入所述存储单元内，并借助读指针选择存储单元，从这些存储单元中读出数值。同样地，在反向运行中利用写指针依次按第二顺序选择存储器的存储单元，以便将数值写入所述存储单元内，并借助读指针选择存储单元，从这些存储单元中读出数值。在两种运行方式下都根据写指针来确定读指针。
[0009]本发明的主要方面在于，为了在运行方式之间转变，目标运行方式的写指针被设置为初始运行方式的读指针的最后一个数值。目标运行方式的读指针原则上又根据目标运行方式的写指针来确定。
[0010]由此实现能够交替地不仅在正向运行中而且在反向运行中对死时间特性进行模拟。因此例如可以对交替地在两个方向上被流过的管的死时间特性进行模拟。
[0011 ] 以逻辑电路或计算机程序的形式来实现该方法是特别有利的，因为这尤其在实施的计算单元还被用于其他任务并且因此总归存在时造成特别低的成本。用于提供计算机程序的适合的数据载体尤其是硬盘、闪存、EEPR0M、⑶-R0M、DVD以及其他等等。通过计算机网络(因特网、内联网等)下载程序也是可能的。一种可实现的方法也可以被称为死时间元件(例如电路部分或电路模块或者计算机程序块)。
[0012]根据一种优选实施方式，在正向运行中的死时间特性在正的死时间值的情况下被模拟，并且在反向运行中的死时间特性在负的死时间值的情况下被模拟。死时间值表征写指针和读指针之间的距离，并且通常由外部预先给定。与此相应地，从正向运行到反向运行的切换或者相反的切换在死时间值的符号转变时被执行。
[0013]根据另一实施方式，当死时间值为零时，进行在正向运行中的运行。由此实现，只有当死时间值的符号实际上发生变化时，才进行从正向运行到反向运行的转变。如果死时间为零，也即不存在死时间特性，则保持正向运行。
[0014]根据另一实施方式，为了根据写指针确定读指针，形成死时间值和采样率的商。由此实现，所述读指针具有与死元件的死时间相对应的间距。在此，死时间值和采样率的商确定读指针和写指针之间的距离。采样率对应于死时间元件被调用的速率，并且可以在外部预先给定或者例如被测量。
[0015]根据另一实施方式，在从正向运行转变到反向运行或者相反的情况下，在运行模式转变之后，读指针和写指针之间的距离被确定为如下数值，在运行模式转变之前的数值具有该数值。由此实现，死时间的在此期间的变化不会引起输出有错误的数值。优选地，随后逐步地将读指针设置为由写指针的依赖性给定的数值，例如在每次调用时距离可以被提高一增量。
[0016]根据本发明的计算单元、例如汽车的控制装置尤其是以程序技术被设立用于执行根据本发明的方法。在此可以涉及一种控制装置，该控制装置具有用于对正向运行和/或反向运行中的死时间元件进行建模的装置，具有包括多个存储单元的存储器，所述存储单元可以借助于写指针利用数值被写并借助于读指针被读出。所述控制装置此外具有用于改变写指针的写指针修改单元和用于改变读指针的读指针修改单元。
[0017]本发明的其他优点和设计方案由说明书和附图得出。
[0018]易于理解的是，上述的和随后还要说明的特征能够不仅以分别所给出的组合而且以其他组合或者单独地被使用，而不离开本发明的范围。
[0019]本发明根据附图中的实施例示意性地被示出并且以下参考附图详细地来描述。
【附图说明】
[0020]图1以示意图示出PKW(载客汽车)的内燃机的通风和排气系统；
[0021]图2以示意图示出用于执行根据本发明的方法的控制装置；
[0022]图3以示意图示出该方法的第一个方法段；以及
[0023]图4以示意图示出该方法的第二个方法段。
【具体实施方式】
[0024]在图1中示出了例如PKW的内燃机的通风和排气系统2的一段。
[0025]通风和排气系统2具有第一管段4和第二管段6，所述管段在本实施例中相互平行延伸。连接管8连接第一管段4和第二管段6。在本实施例中，不仅在正向运行I中而且在反向运行II中，气体均可以流过该连接管8。因此该连接管8显示出死时间特性，该死时间特性在本实施例中必须交替地在正向运行I中和在反向运行II中被建模。
[0026]死时间特性不仅在正向运行I中而且在反向运行II中被模拟，例如用于PKW的内燃机的调节的Lambda模型。该Lambda模型对通风和排气系统2之内的不同的物质浓度、诸如氧气和燃料的分布进行建模。在此，该Lambda模型对气体的混合、存储、传输以及化学反应进行建模。通过该模型，关于这些物质在通风和排气系统2的不同位置处的当前浓度的信息可供使用，并且可以计算这些位置的燃烧空气比(Lambda)。该模型可以被应用于其他物质、诸如水。
[0027]在此利用一个或多个死时间元件10对传输过程进行建模。例如新风和排气系统2通过内燃机、高压AGR(排气再循环)和低压AGR以运载介质的方式被连接。通常，在每个部位处，气体总是仅在一个方向上流动。但是在高压AGR线路、诸如连接管8内，气体还可以反向流动。方向反转可以在任意时间点发生，即使从最后的方向反转起气体没有完全被交换。为了动态地精确地保持该模型以及确保每个浓度变化都在正确的时间点位于正确的位置，“按片”(in Scheiben)地对沿着气体柱、例如连接管8之内的浓度进行建模。为了保持这些片的顺序，需要对死时间、正好也对可逆的死时间的准确的建模。
[0028]在图2中示出了一个控制装置12，其被构造或设立用于对正向运行I中和反向运行II中的死时间进行建模。为此该控制装置具有根据本发明的优选实施例的作为死时间元件10实施的方法。所述方法尤其是作为可调用函数被计算机实施。
[0029]在本实施例中，所述死时间元件10具有存储器14、写指针修改单元16和读指针修改单元18。该存储器14和/或该写指针修改单元16和/或该读指针修改单元18可以具有硬件和/或软件组件。
[0030]存储器14可以是控制装置12的存储器的保留段。在本实施例中，存储器14具有多个存储单元SI，S2，...，Sm，Sn，各一个数值Wl，W2，...，ffm, Wn可以被写入这些存储单元中并从这些存储单元中读出。在本实施例中，可以借助指示器或指针对存储单元SI,S2，...，Sm，Sn寻址。因此在本实施例中可以借助指示器读指针LZ读出各个存储单元SI，S2，...，Sm，Sn的数值W1，W2，...，Wm，Wn。此外，在本实施例中，可以借助指示器写指针SZ将数值Wl，W2，…，ffm, Wn写入各个存储单元SI，S2，...，Sm，Sn中。
[0031]为了能够实现不仅在运行模式正向运行I中而且在运行模式反向运行II中的死时间特性的建模，死时间元件10具有写指针修改单元16和读指针修改单元18。
[0032]写指针修改单元16如稍后说明的那样被构造用于改变写指针SZ，并且读指针修改单元18如同样稍后说明的那样被构造用于改变读指针LZ。
[0033]附加地参考图3和4。在此，图3示出正向运行I中的死时间的建模，而图4示出反向运行II中的死时间的建模。在此，单独的步骤或步骤的组可以按与本实施例不同的顺序被执行。通常所描述的步骤中的多个步骤针对函数的每次调用也同时或者依次进行。此夕卜，与写访问相关地描述的步骤以及与读访问相关地描述的步骤在一个函数调用中进行。在常规运行开始之前，适宜地利用对于具体应用情况来说可信的数值W来写存储单元，因此在一开始就可以读出可信的数值。所述可信的数值例如可以是来自以前的常规运行的所保存的数值或者缺省数值。
[0034]在该方法开始时，死时间元件10读入死时间值。适宜地在外部根据要模拟的物理模型预先给定所述死时间值。由死时间值和采样率或调用速率(参见上面)可以计算读指针和写指针之间的距离。
[0035]在另一个步骤中，检查该死时间值是正的还是负的，并产生相应的检查结果。如果所述检查结果表明该死时间值是正的，则进行正向运行I中的运行。而如果所述检查结果表明该死时间值是负的，则进行反向运行II中的运行。如果所述检查结果表明