CN1411531A - 控制机动车驱动单元的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于控制机动车驱动单元的控制方法及装置，其中接收给定值预给定量及代表给定值预给定量调节的方式方法的特性量。在一个协调器中，接收给定值预给定量及特性量相互无关地被协调及选择一个量，它将作为驱动单元控制的基础。在一个转换器中被选择出的给定值预给定量及特性量被转换成调节信号，其中该调节信号基于给定值预给定量及特性量，需要时考虑另外的运行参数、尤其是驱动单元的运行状态来选择。

Description

控制机动车驱动单元的方法及装置
现有技术
本发明涉及用于控制机动车的方法及装置。
在现代机动车控制中，在现有的调节机构(如驱动单元，变速装置)上作用了部分上对立的多个预给定量。例如对于一个机动车的驱动单元要基于驾驶员预给定的行驶要求，外部和/或内部调节及控制功能的给定值，如驱动打滑调节、发动机牵引转矩调节、变速装置控制、转速和/或速度限制和/或空载转速调节进行控制。这些给定量部分上起着相反作用，因为驱动单元仅可用这些给定量中的一个调节，因此这些预给定值必需相互协调，即需要选择一个待实现的预给定值。
与驱动单元控制相关地，由DE197 39 567A1公知了不同给定转矩值的此类协调。其中通过从给定转矩值中选择最大值和/或最小值来选择一个给定值，该给定值的选择在当前工作状态中通过驱动单元各个控制参数的量的确定，例如在内燃机情况下通过进气、点火角和/或喷入燃料量的确定来实现。除了给定值的大小外，各种特性可能与给定值相关，例如调节所需的动力特性、优先权等，它们同样可能具有对立的性能，而它们在该公知的给定值协调中未被考虑。
由DE197 09 317A1公知了一种方案，其中对于整个机动车预给定协调程序，它主要根据被给予的边界条件，如所需的动态性能处理整个机动车控制系统的资源需要及资源分配。对于考虑上述预给定值特性的驱动单元的控制方案未介绍具体的说明。
本发明的任务在于给出措施，借助它们除给定值预给定量外还可协调与此相关的特性量和/或在控制驱动单元的控制量的转换时考虑这些与此相关的特性量。该任务将通过独立权利要求的特征来实现。
本发明的优点
通过特性量及给定值预给定量相互独立的协调可实现对驱动单元控制的对立要求的最佳协调，及每个合适的给定量与一个或多个被选出的特性量被转换成驱动单元的相应控制参数。其结果是在与给定值预给定量一起传送的边界条件的范围内满意地实现了给定值的预给定。
特别有利的是，以此方式进行所述量的协调，而不是在给定值预给定量及其特性量协调的时刻上进行驱动单元的控制参数(在内燃机上例如为空气输入量，点火角，燃料喷射量，喷射时刻等)的具体选择。
在一个特别有利的方式中，在汽油直接喷射系统上应用所述的给定值预给定量及特性量的协调和/或转换的方案，但它也可被应用在传统的进气管喷射系统，柴油喷射系统或变型的驱动方案(电力驱动，燃料电池驱动等)上。
在一个特别有利的方式中，在用于驱动单元的以转矩为定向的控制系统中使所有外部及内部的转矩要求并包括传送给它的边界条件协调及给出优先权。特别有利的是，在此情况下，将借助上述方案来进行不同动态性能要求的协调，其中由协调器考虑动态性能转换的限界。这些协调器也可分配在多个控制装置上，但与划分无关。
在一个有利的方式中，由协调器求得的给定值及产生的特性量将根据驱动单元的工作点及运行状态并通过一个或多个用于驱动单元调节路径(控制量)的给定值来转换。在所提供的调节路径的转换及选择中将考虑传送的特性量及驱动单元的当前运行状态，由此在所产生的特性及当前发动机运行状态的范围内实现所产生的给定值预定量的最佳转换。
其它的优点将从以下的实施例说明或从属权利要求中得到。
附图
以下将借助在附图中所示的实施形式来详细地描述本发明。附图为：
图1表示控制驱动单元的控制装置的一个优选实施例的概要图，
图2至4表示各个流程图，它们说明现有的预给定量及特性的协调，或通过所提供的调节路径的选择来转换产生的预给定量及特性。
实施例的描述
图1表示一个控制装置的框图，该控制装置用于控制驱动单元，尤其是一个内燃机、最好是设有汽油直接喷射的内燃机的驱动单元。它设有一个控制单元10，该控制单元具有作为组成部分的一个输入电路14、至少一个计算单元16及一个输出电路18。一个通信系统20将这些部分相连接用于相互的信息交换。输入导线22至26被连接到该控制单元10的输入电路14，在一个优选实施例中这些输入导线被作成母线系统及通过它对控制单元10输入信号，这些信号代表用于控制驱动单元待求值的工作参数。这些信号由测量装置28至32测量。这类工作参数为驾驶踩板位置，发动机转速，发动机负载，废气成分，发动机温度等。控制单元10通过输出电路18控制驱动单元的功率。这在图1中借助输出导线34，36及38象征地表示，通过这些导线至少操作喷入的燃料量、内燃机点火角及至少一个电操作的用于调节内燃机空气输入量的节气阀。除所述的输入量外还设有另外的机动车控制系统，它们向输入电路14传送预给定量，如转矩给定值。这类控制系统例如为：驱动打滑调节，行驶动态性能调节，变速装置调节，发动机牵引转矩调节等。通过所述的调节路径可调节内燃机的空气输入量，各个汽缸的点火角，喷入的燃料量，喷射时刻，空气/燃料比等。除所述的给定值预给定、即-由驾驶员以行驶愿望形式给出的给定值预给定所属的-外部给定值预给定外，还具有用于控制驱动单元的内部预给定量，例如：怠速调节的转矩改变，给出相应预给定量的转速限制，速度和/或转矩改变限制，由部件保护组成的限制或起动时一个单独的预给定量。
边界条件或特性与各个给定值预给定量相关联，这些边界条件或特性体现为给定值预给定量转换的方式方法。在此情况下，视应用实例而定一个或多个特性可与一个给定值预给定量相关联，由此在一个有利的实施例中特性的概念应被理解为一个特性矢量，其中列入不同的的特性量。给定值预给定量的特性例如为给定值预给定量调节时所需的动态性能，给定值预给定量的优先权，待调节的转矩储备量和/或调节的舒适性(例如变化量的限制)。这些特性出现在一个优选实施例中；在其它实施例中设有或多或少的特性，也可能仅设有一个特性。
包括上述特性的一个相应的特性矢量将与外部控制或调节装置或内部功能的每个给定值预给定量一起传送。
图2表示一个流程图，它给出在计算单元16中运行的程序。它描述给定值预给定及其特性的协调及转换。对该计算单元16输入一个代表驾驶踩板位置β的量。该单元在一个计算步骤100中使该量转换为一个驾驶员转矩期望值MiFA，需要时将考虑其它工作参数如发动机转速，该期望值被输入到协调器102。此外，对计算单元16传送外部转矩给定值Mil至MiN，它们也被输入到协调器102。与每个转矩给定值一起传送被选择出的特性(例如由各特性量组成的特性矢量)e1至eN并被输入到协调器102。此外设有内部功能110，它也将具有相应特性量的转矩给定值输入到协调器102或预给出用于转矩给定值的边界值Mlim或用于特性量的边界值egrenz，它们也被输入到协调器102并在给定值及特性值协调时被考虑。协调器102的输出是：产生的转矩给定值MiSOLL，它最终达到调节装置；以及在考虑边界值情况下由输入的特性量选择产生的特性量eSOLL，在该特性量的范围中实现给定值。这些量被输入到转换器104，对该转换器还输入其它的工作参数如发动机转速等。该转换器在考虑输入的工作参数的情况下将该转矩给定值MiSOLL及所产生的特性量转换成调节量。使用这些调节量可这样影响燃料的定量、点火角、空气输入量等，以使得预给定的给定转矩被调节在所产生的特性的范围内。
图3表示一个流程图，它代表协调器102的一个优选实施例。如上所述，对该协调器输入给定转矩值Mil至MiN，其中也包括内部功能的给定转矩。对这些给定转矩配置了特性量e1至eN，对于内部给定值预给定也是如此。给定转矩值被输入到转矩协调器102a，它如开始部分所述的现有技术那样地工作。特性量(特性矢量)e1至eN被输入到特性协调器102b及在那里被协调。协调器102b的具体构型取决于所应用的特性。特性“优先权”将通过协调器这样地选择，即总是将最高优先权继续传送给转换器。特性“动态性能”被这样地选择，即总是将最高动态性能要求作为特性继续传送给转换器。相应地这也适用于特性“转矩储备”。这里也是继续传送最大的待调节转矩储备。对于特性“舒适性”例如这样来选择，即视调节的驾驶员类型(体育型驾驶员，舒适型驾驶员等)而定，对于特性“舒适性”的选择确切地是进行舒适型或体育型的驾驶实施。以此方式选择的给定值预给定量及特性由协调器102a及102b输出到限制器102c。在这里给定值预给定量被限制在预定的转矩限制值Milim上，该转矩限制值是由部件保护因素、废气因素等形成的。相应地，被传送的一个或多个特性值被限制在限制值egrenz上。这些限制值例如代表在当前工作状态中调节的最大可能的动态性能或转矩储备的最大可能值。特性限制值可固定地预给出或在特性曲线区，计算等范围内根据工作状态由工作参数等来计算。然后由限制器102C输出必要时被限制的值MiSOLL及eSOLL，它们被传送到转换器，用于调节。
因此转矩给定值及特性值被分开地及相互无关地协调。因而当转矩给定值由协调器102选择了时，它的输入特性值可以改变，因为通过协调器102b实质上可选择另一特性。因此特性值可与转矩给定值无关地改变。
图4表示转换器104的一个优选实施例的流程图。对该转换器输入根据图3所求得的结果值MiSOLL及eSOLL。首先在104a中选择调节路径，必要时考虑通过导线104b至104c输入的其它的工作参数。该调节路径的选择例如将根据对于给定值或一部分给定值调节时每个调节路径要实现的特性的标准来进行。例如，对于特性“动态性能”将根据实际由转速确定的当前工作状态在一个表格中对于给定值的调节给出所需的最小时间，由此在考虑动态要求时可选择适合的调节路径。因此调节量可借助传送的给定值及特性来产生及与运行类型(在汽油直接喷射式发动机上)、转速和/或另外的输入量有关。例如当处于均匀运行时，对转矩储备将作为点火角调节来调节，而当其(发动机)处于层状运行的运行类型时则不执行该调节。关于当前运行类型的信息将提供到转换器104。另一例子是抗冲击功能，这要求转矩的转换在一个确定时间、例如50ms内执行。在低转速时可通过点火角调节或在层状运行时通过燃料的改变来实现，因为仅是该调节路径提供了所需的动态性能。在高转速时所需的变化也可通过燃料量来实现，即使在均匀运行时也是如此，因为燃料路径中的无效角度这时导致小于所需动态性能的无效时间。该转换器对于每个调节路径求得待调节的转矩。在此情况下，其调节路径空气(ML)、点火角(MZW)及燃料(MQK)被表示在图4中。与调节量一起也传送作为调节量实现的特征的特性eL，eZW，eQK(例如，相应调节量调节所需的动态性能，等)。在一个优选实施例中，作为特性量将传送转矩调节所需的动态性能。为了选择一个或多个调节路径在该实施例中设置了表格，在该表格中与转速相关地录入确定转矩变化的各个路径的最小调节时间。在其中与转速相关地对于确定的转矩变化录入各个调节路径的最小调节时间。例如对于50Nm的转矩变化在转速2000转/分钟时，调节时间对于空气路径为67msec，对于燃料路径为33msec及对于点火角路径为14msec，而在转速为4000转/分钟时，相应值为27msec，13msec及6msec。因此对于30msec的特性量，在转速为2000转/分钟时选择点火角路径，在4000转/分钟时选择空气路径。如果转矩变化不能单独通过一个路径实现，则选择调节路径的组合(例如转矩变化的一部分通过点火角，其余部分通过燃料路径)，其中传送各个调节路径的相应特性量。在一个实施例中，在转矩改变后，将点火角置回到其原始点上及空气输入量被相应地适配。另外的特性可相应地实现。另一例子在于，当λ＝1的均匀运行时通过增加充气及点火角(ZW)延迟调节调节一个超前量。在层状运行中，储备要求将导致运行类型转换(储备量不能被调节)或通过λ界限在层状运行时就具有了所要求的超前量。
然后在本身的转换器104d中，根据适当的选择并考虑到通过导线104e及104f输入的运行参数，考虑到在调节燃料定量、点火角和/或空气输入量的调节信号中传送的特性来输出给定调节量。在此情况下，以由现有技术公知的方式使传送的给定值转换成调节量，而调节量改变的方式方法则由特性来确定。预控制路径的效率将根据现有技术来考虑。
除所述的调节量外，尤其在汽油直接喷射发动机上可提供其它的调节量，如喷射时间、扭转阀门位置、各个阀的位置等。
上述方案不是仅限制于在汽油直接喷射发动机上应用，而可以相应的方式应用于柴油发动机和/或变型的驱动方式、如电动机上。
此外，上述方案不是仅与转矩给定值的预给定相联系，而也可与驱动单元的其它输出量如功率、驱动转速等相关地使用。

Claims (6)

1.用于控制机动车驱动单元的控制方法，其中根据给定值预给定量调节驱动单元的至少一个输出量，其中为了调节引入从接收的给定值预给定量中选择出的一个给定值预给定量，其特征在于：除给定值预给定量外还接收特性量，这些特性量描述给定值预给定量调节的方式方法，及为了控制驱动单元，与给定值预给定量无关地选择这些特性量。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：给定值预给定量是驱动单元转矩的给定值。
3.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：这些特性量是转矩储备量调节量，调节动态性能的量，代表驾驶舒适性的量和/或代表优先权的量。
4.用于控制机动车驱动单元的控制方法，其中根据给定值预给定量调节驱动单元的至少一个输出量，其中为了调节引入从接收的给定值预给定量中选择出的一个给定值预给定量，其特征在于：除了选择出的给定值预给定量外还选择至少一个特性量，它描述给定值预给定量调节的方式方法，与其相关地构成用于控制驱动单元的调节量。
5.用于控制机动车驱动单元的控制装置，具有一个控制单元，该控制单元包括至少一个计算单元，对计算单元传送用于控制驱动单元的给定值预给定量，其中计算单元具有一个装置，它由多个给定值预给定量选择一个给定值预给定量及将其用来控制驱动单元，其特征在于：计算单元除给定值预给定量外还接收特性量，这些特性量描述给定值预给定量调节的方式方法，其中借助给定值预给定量及至少一个特性量，需要时考虑另外的运行参数、尤其是驱动单元的运行状态来求得具有至少一个选择出的特性的、用于调节给定值预给定量的调节量。
6.用于控制机动车驱动单元的控制装置，具有一个控制单元，该控制单元包括至少一个计算单元，对计算单元传送用于控制驱动单元的给定值预给定量，其中计算单元具有一个装置，它由多个给定值预给定量选择一个给定值预给定量及将其用来控制驱动单元，其特征在于：所选择出的给定值预给定量及至少一个选择出的、描述给定值预给定量调节的方式方法的特性量被输入到一个转换器上，该转换器借助给定值预给定量及至少一个特性量，需要时考虑另外的运行参数、尤其是驱动单元的运行状态来求得具有至少一个选择出的特性的、用于调节给定值预给定量的调节量。
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