AT520760B1 - Verfahren zur begrenzung eines motormoments - Google Patents

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AT520760B1 ATA51073/2017A AT510732017A AT520760B1 AT 520760 B1 AT520760 B1 AT 520760B1 AT 510732017 A AT510732017 A AT 510732017A AT 520760 B1 AT520760 B1 AT 520760B1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung eines Motormoments (M), wobei in einem Speicher zumindest eine Maximalmomentlinie (3) über zumindest einer Größe (n) hinterlegt ist, ein Anforderungsmoment von der Motorsteuerung mit der Maximalmomentlinie (3) verglichen wird und aufgrund dieser Maximalmomentlinie (3) regelnd auf den Motor einwirkt und das Motormoment (M) begrenzt. Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es Fahrsicherheit und Fahrkomfort zu steigern. Das wird dadurch erreicht, dass die Maximalmomentlinie (3, 11) in Abhängigkeit von zumindest einer Zustandsgröße (pU, TA, TK, E) verschoben wird, wenn motorinterne Limitierungen im zukünftigen Verlauf des Motormoments (M) über einer Drehzahl (n) zu erwarten sind.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung eines Motormoments von einer Brennkraftmaschine, wobei in einem Speicher zumindest eine Maximalmomentlinie über zumindest einer Größe hinterlegt ist, ein Anforderungsmoment von der Motorsteuerung mit der Maximalmomentlinie verglichen wird und aufgrund dieser Maximalmomentlinie regelnd auf den Motor einwirkt und das Motormoment begrenzt.
[0002] Verfahren zur Begrenzung des Motormomentes kommen zum Einsatz, um eine Brennkraftmaschine vor mechanischen oder thermischen Schäden zu bewahren, zu starkes Rauchen bei Beschleunigung zu verhindern, oder Ähnlichem.
[0003] Diese Begrenzung wird durch hinterlegte Maximalmomentlinien beispielsweise über der Drehzahl von der Motorsteuerung durchgeführt.
[0004] Die US 2015/361915 A1 zeigt ein System zur Steuerung des Motors über gespeicherte Drehmomentverläufe, die Kraftstoffverbrauch und etwaige Limits berücksichtigen. Das Steuergerät, die ECU (Electronic Control Unit) verändert das angeforderte Moment in Abhängigkeit der Beladung des Fahrzeuges, der Steigung der Straße und Ähnlichem. Um einem Schaden vorzubeugen ist im System eine Maximalmomentlinie hinterlegt, die nicht überschritten werden darf. Ein Speicher zeichnet dabei ein verfügbares Drehmoment über der Motordrehzahl auf und die ECU überschreibt diese hinterlegte Kurve wieder, wenn ein elektronisches Signal eine Veränderung des Fahrzeugzustandes angibt.
[0005] Aus der EP 0 771 943 A2 ist ein System bekannt, bei dem eine Kraftstoffeinspritzung mit Rücksicht auf ein Leistungsbegrenzungskennfeld und ein Rauchkennfeld limitiert wird, wobei in Abhängigkeit vom eingelegten Gang oder von der Geschwindigkeit entweder ein NormalbetriebRauchkennfeld oder ein Anfahrbetrieb-Rauchkennfeld die Einspritzmenge begrenzt.
[0006] Die DE 3928875 A1 zeigt ein Verfahren, welches zu dem üblichen Rauchkennfeld und der Drehmomentenbegrenzungs-Kennlinie eine Einspritzmenge für rauchfreien Betrieb als Funktion der Drehzahl und des Einspritzbeginn vorsieht. Dabei ist das Verfahren zur Verstellung des Einspritzbeginns gezeigt, das abhängig ist von den Betriebsparametern in der jeweiligen Situation. Abhängig vom Einspritzbeginn wird hier die Menge zur Einspritzung gesteuert.
[0007] DE 10 2016 007 726 A1 beschreibt das Vorgehen während eines Gangschaltvorgangs. Dabei wird abhängig vom Abgas-Rauchbegrenzungskennfeld und des während des Schaltvorgangs vorhandenen Ladedrucks das verfügbare Motordrehmoment bestimmt.
[0008] WO 2014/129953 A1 und CN 106870183 A offenbaren Regelungen zur Anpassung eines dynamischen Drehmoments in Abhängigkeit von dem angeforderten Drehmoment durch den Fahrer.
[0009] Bei diesen beiden Systemen kommt es aufgrund der Reduktion der Einspritzmenge häufig ungewollt zu Drehmomenteinbrüchen, wenn bei einem Beschleunigungsvorgang das Drehmoment über der steigenden Drehzahl plötzlich aufgrund der Erreichung eines Limits mechanischen oder umwelttechnischen Charakters reduziert wird.
[0010] Diese Limits werden vor allem bei Volllast erreicht: Beispielsweise bei einem Überholmanöver mit einem Anhänger. Zur Steigerung der Sicherheit sollten Überholmanöver möglichst schnell beendet werden. Wird nun ein motorinternes Limit erreicht, so wird die Einspritzmenge verringert und es kommt zu einem Einbruch des Motormoments. Das kann eine für den Fahrer unangenehme Verzögerung aus Sicht des Komforts bedeuten. Außerdem kommt es dadurch zu einer unerwarteten Verlängerung der Dauer des Überholvorganges, was wiederum die Sicherheit erheblich verringert. Gerade im Straßenverkehr neigen Menschen im Allgemeinen dazu, die eigenen Fähigkeiten zu überschätzen. So wird beispielsweise ein langsameres Fahrzeug, wie eine Zugmaschine oder ein Lastkraftwagen bei Bergauffahrt und mit Anhänger noch bei schon sichtbarem Gegenverkehr überholt. Zum Wohle aller Beteiligten sollte während des Überholmanövers das Drehmoment nicht abrupt absinken.
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Patentamt [0011] Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren anzugeben, welches den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit erhöht.
[0012] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Maximalmomentlinie in Abhängigkeit von zumindest einer Zustandsgröße verschoben wird, wenn motorinterne Limitierungen im zukünftigen Verlauf des Motormoments über einer Drehzahl zu erwarten sind. Dadurch wird das Motormoment bei Beginn einer Beschleunigung in einem Gang begrenzt und nicht erst gegen Ende der Beschleunigung. Dadurch kommt es nicht zu unangenehmen Motormomenteinbrüchen und ein Überholmanöver kann noch vor Wechsel der Fahrspur abgebrochen werden.
[0013] Diese Limitierungen sind beispielsweise bei Dieselmotoren T3-Schutz, das ein Abgastemperaturlimit darstellt und die Rauchbegrenzung, welche den Ausstoß von großen Rauchmengen vor allem beim Anfahren oder beim schnellen Beschleunigen verhindern soll.
[0014] Diese Maximalmomentlinien werden am Motorprüfstand ermittelt, beispielsweise über Last und Drehzahl.
[0015] In selber Weise werden die Motorrohemissionen ermittelt, z.B. über Last und Drehzahl.
[0016] Um mögliche Limits besser berücksichtigen zu können, ist es günstig, wenn die Maximalmomentlinie in Abhängigkeit der Ansauglufttemperatur als Zustandsgröße verschoben wird und/oder, wenn die Maximalmomentlinie in Abhängigkeit des Umgebungsluftdruckes und/oder der Kraftstofftemperatur als Zustandsgröße verschoben wird.
[0017] Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Maximalmomentlinie zu kleineren Motormomenten verschoben wird.
[0018] Eine besonders günstige Verfahrensvariante sieht vor, dass die Verschiebung der Maximalmomentlinie durch Korrekturkennfelder von der Motorsteuerung bestimmt wird. Diese Korrekturkennfelder können einerseits ebenfalls am Motorenprüfstand ermittelt werden. Andererseits können diese Korrekturkennfelder, ähnlich einem Lernprozess, während der Fahrt durch Speicherung der Daten ermittelt werden und durch Auswertung für zukünftige Fahrten eingesetzt werden.
[0019] Es ist besonders günstig, wenn Korrekturkennfelder über Ansauglufttemperatur und/oder Umgebungsluftdruck in dem Speicher hinterlegt werden. Diese Korrekturkennfelder können vorteilhafterweise auch nach gewünschten Parametern gewichtet sein. Die Gewichtung kann beispielsweise multiplikativ erfolgen. Ebenso ist es möglich und vorteilhaft, dass Korrekturkennfelder über Kraftstofftemperatur in dem Speicher hinterlegt werden.
[0020] Durch das erfindungsgemäße Verfahren kommt es zu einer längerfristigen Motormomentreduktion und nicht zu plötzlichen Motormomenteinbrüchen. Das Verfahren ist für Fahrzeuge mit manuellen Getrieben, DCT und Automatikgetrieben mit Gangstufen anwendbar.
[0021] Dieses Verfahren greift vor allem bei Volllast und bis ca. 75 % der Leistung aktiv ein und begrenzt das Motormoment:
[0022] Der Fahrer signalisiert mit der Betätigung des Gaspedals das Anforderungsmoment. Dieses Anforderungsmoment wird von der Motorsteuerung mit der mit den Korrekturkennfeldern korrigierten Maximalmomentlinie verglichen und bei Überschreiten des Maximalmomentes wird das Motormoment nicht auf das Anforderungsmoment eingestellt, sondern auf ein reduziertes Maximalmoment.
[0023] Der Fahrerwunsch führt als Anforderungsmoment zu einem Hochdrehen des Motors gegen einen Fahrwiderstand des Fahrzeuges. Dieser Fahrwiderstand setzt sich aus Beschleunigungswiderstand, Steigungswiderstand, Rollwiderstand und Luftwiderstand zusammen. Für diese Verläufe im Hochdrehen des Motors werden am Prüfstand die zu erwartenden Drehmomentlimitierungen in Kennfelder hinterlegt. Das Verfahren begrenzt das Maximalmoment, wenn beim Hochdrehen des Motors mit der gewünschten Last und mit dem gewünschten Verlauf Limitierungen zu erwarten sind. Dabei wird das Motormoment vom Beginn der Beschleunigung
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Patentamt an mit dem Maximalmoment begrenzt. Dadurch ist das Hochdrehen des Motors mit einem maximal zur Verfügung stehenden Moment möglich, ohne dass es zu Moment- und Beschleunigungseinbrüchen kommt.
[0024] Eine weitere Limitierung kann dann erforderlich sein, wenn prädizierte Motorrohemissionen (NOx, Partikel, Rauch ...) bei der angeforderten Beschleunigung und/oder Konstantfahrt überschritten werden. Die prädizierten Motorrohemissionen sind ebenfalls in Kennfeldern, welche am Prüfstand ermittelt werden, abgelegt. Wird für einen aktuell angeforderten Beschleunigungsvorgang mit dem aktuellen Fahrerwunsch eine prädizierte Überschreitung mindestens einer Emissionskomponente festgestellt, so soll der Beschleunigungsvorgang mit dem maximal möglichen Moment erfolgen, ohne dass es zu einer Überschreitung der gewünschten Emissionen kommt („Emissionsschutz“).
[0025] Das Verfahren kann für Dieselmotoren, Ottomotoren und Mischkonzepte eingesetzt werden.
[0026] In weiterer Folge wird die Erfindung anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
[0027] Fig ein erstes Flussdiagramm, das den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt;
[0028] Fig. 2 ein zweites Flussdiagramm, das den Ablauf zur Ermittlung von Limitierungen und Kennfeldern zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren darstellt;
[0029] Fig. 3 ein erstes Diagramm mit Momentenlinien;
[0030] Fig. 4 ein zweites Diagramm mit Momentenlinien; und [0031] Fig. 5 eine beispielhafte Tabelle eines Korrekturkennfeldes für einen Einspritzmengenfaktor.
[0032] Ein erfindungsgemäßes Verfahren sieht vor, dass in einem Ausgangspunkt 1 eine Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug verbaut ist. Dabei ist in 2 in einer Motorsteuerung zuerst eine Basisfunktion für die Steuerung der Brennkraftmaschine als eine Maximalmomentlinie 3 eines Motormomentes M über einer Drehzahl n hinterlegt. Eine Einspritzmenge wird nicht korrigiert. In einem ersten Schritt wird in einer Druckkorrektur 4 ein Umgebungsluftdruck pu gemessen und eine Momentenlinie 5 abhängig vom Umgebungsluftdruck pu bestimmt. In der Korrektur 6 über eine Ansauglufttemperatur TA wird die Momentlinie 7 abhängig von der Ansauglufttemperatur TA korrigiert. In einem weiteren Schritt wird bei einer Korrektur 8 über eine Kraftstofftemperatur TK eine Momentenlinie 9 abhängig von der Kraftstofftemperatur TK korrigiert. In einem letzten Schritt 10 wird eine neue Maximalmomentlinie 11 bestimmt. Die Maximalmomentlinie 3 wird durch die einzelnen Korrekturen 4, 6, 8 so verschoben, dass ein neues prädiziertes, limitiertes Moment M|im bestimmt werden kann und sich die neue Maximalmomentlinie 11 ergibt. Diese neue Maximalmomentlinie 11 weist keine Knicke oder Sprünge und keine Unstetigkeitsstellen im Verlauf auf.
[0033] Eine weitere Korrektur wird über die Motorrohemissionen E vorgenommen und die Maximalmomentlinie 3 wird dadurch hin zu geringeren Emissionsmengen verschoben. Diese Emissionen können NOx (Stickoxide), Partikel, Rauch und Ähnliches sein.
[0034] Die Einspritzmenge an Kraftstoff wird von der Motorsteuerung gemäß der neuen Maximalmomentlinie eingestellt.
[0035] Fig. 2 zeigt den Ablauf zur Ermittlung der Limitierungen abhängig von den Zustandsgrößen Umgebungsluftdruck pu, Ansauglufttemperatur TA und Kraftstofftemperatur TK.
[0036] An einem Startpunkt 12 befindet sich die Brennkraftmaschine auf einem Prüfstand. Nach dem Start eines Versuchs werden in einem ersten Versuchsschritt 13 Basiswerte für die Brennkraftmaschine unter definierten Standardbedingungen bei Volllast ermittelt. Als Standardbedingungen verstehen sich hier beispielsweise eine Ansauglufttemperatur TA von 23 °C, sowie einem Umgebungsluftdruck pu von 1013 mbar. In einem zweiten Versuchsschritt 14 werden
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Motorlimitierungen abhängig von den Zustandsgrößen Umgebungsluftdruck pu, Ansauglufttemperatur TA, der Kraftstofftemperatur TK und der Motorrohemissionen E ermittelt. Dabei ergeben sich die Limitierungen dadurch, dass bei einem Wert der Zustandsgröße die Brennkraftmaschine in einen kritischen oder unerwünschten Arbeitsbereich kommt. In einem abschließenden Versuchsschritt 15 werden durch diese Limitierungen Kennfelder erstellt, die das maximal mögliche Motormoment M über den Zustandsgrößen zeigen.
[0037] In Fig. 3 ist das Motormoment M über der Drehzahl n gezeigt, wobei die Zustandsgrößen Pu, TA, Tk fest sind. Die Linie 3 zeigt die Maximalmomentlinie, sie stellt den theoretisch möglichen Verlauf des Moments M ohne Limitierungen dar. Die Linie 5 zeigt die zu erwartenden Limitierungen durch den Einfluss des Umgebungsluftdrucks pu, die Linie 7 die Limitierungen durch den Einfluss der Ansauglufttemperatur TA, die Linie 9 die zu erwartenden Limitierungen durch den Einfluss der Kraftstofftemperatur TK.
[0038] Aufgrund dieser Limitierungen wird ein idealer Verlauf errechnet, der die Maximalmomentlinie 3 unter die Limitierungen der jetzigen Zustandsgröße pu, TA TK verschiebt, so dass ein stetiger Momentverlauf entsteht. Dadurch ergibt sich die neue Maximalmomentlinie 11. Diese Maximalmomentlinie 11 ist diejenige, die tatsächlich von der Motorsteuerung ausgelesen wird.
[0039] In Fig. 5 ist ein beispielhaftes Korrekturkennfeld gezeigt, das einen Faktor für die Einspritzmenge über Drehzahl n und Umgebungsluftdruck pu angibt.
[0040] Weitere Limitierungen können beispielsweise abhängig von der Kraftstoffqualität ermittelt werden. Dabei werden diese Limitierungen mithilfe von Klopfsensoren und/oder Fehlzündungserfassung ermittelt. Es sind ebenfalls Limitierungen und Begrenzungen aufgrund von selbst definierten Faktoren möglich. Beispielsweise kann ein Fahrzeug eine Auswahl zwischen mehreren Modi, oder zumindest zwei Modi aufweisen, wobei ein Sportmodus, ein Ecomodus oder ähnliches auswählbar sind. Dabei sind in jedem Modus die Limitierungen anders gewählt und die Limitierungen können in einem Modus beispielsweise auch ignoriert werden.

Claims (10)

  1. Patentansprüche
    1. Verfahren zur Begrenzung eines Motormoments (M), wobei in einem Speicher zumindest eine Maximalmomentlinie (3) über zumindest einer Größe (n) hinterlegt ist, ein Anforderungsmoment von der Motorsteuerung mit der Maximalmomentlinie (3) verglichen wird und aufgrund dieser Maximalmomentlinie (3) regelnd auf den Motor einwirkt und das Motormoment (M) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalmomentlinie (3, 11) in Abhängigkeit von zumindest einer Zustandsgröße (pu, TA, TK, E) verschoben wird, wenn motorinterne Limitierungen im zukünftigen Verlauf des Motormoments (M) über einer Drehzahl (n) zu erwarten sind.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalmomentlinie (3, 11) in Abhängigkeit der Ansauglufttemperatur (TA) als Zustandsgröße verschoben wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalmomentlinie (3, 11) in Abhängigkeit des Umgebungsluftdruckes (pu) als Zustandsgröße verschoben wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalmomentlinie (3, 11) in Abhängigkeit der Kraftstofftemperatur (TK) als Zustandsgröße verschoben wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalmomentlinie (3, 11) in Abhängigkeit der Motorrohemission (E) als Zustandsgröße verschoben wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalmomentlinie (3, 11) zu kleineren Motormomenten (M) verschoben wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Maximalmomentlinie (3, 11) durch Korrekturkennfelder von der Motorsteuerung bestimmt wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Korrekturkennfelder über Ansauglufttemperatur (TA) in dem Speicher hinterlegt werden.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Korrekturkennfelder über Umgebungsluftdruck (pu) in dem Speicher hinterlegt werden.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Korrekturkennfelder über Kraftstofftemperatur (TK) in dem Speicher hinterlegt werden.
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