CN1419628A - 用于控制汽车驱动单元的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制汽车驱动单元的方法和装置，其中为了将发动机转速限定到一个给定临界值在至少一个运行状态设置一个限制器。该限制器在该至少一个运行状态中依据至少另一运行参数被无效地控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制汽车驱动单元的方法和装置。
背景技术
由DE-A 195 36 038已知一种用于控制内燃机的方法和装置，其中为了保证内燃机控制系统的运行可靠性至少以可由司机操纵的控制元件的位置为基础形成一个内燃机最大允许转矩。将该转矩与内燃机实际转矩进行比较。如果最大允许转矩超过实际转矩，则从控制系统的故障功能输出并导入故障反应措施，一直到实际转矩又降到最大允许转矩以下。这种转矩监控完全取决于实际转矩测量的品质。因此为了改进内燃机控制系统的监控，在DE 197 42 083 A1中补充说明，该转矩监控在一定的运行状况下被断开。当加速踏板在某一位置时发动机转速超过给定的发动机转速的情况下切断燃油供给。
此外在没有预公开的1999年3月24日的德国专利申请19913272.0中设想了一种转速限制器，该限制器将发动机转速限定到给定的监控转速。在此这种限定尤其在不踏下加速踏板时起作用。当限制器起作用时以限制器特性或驾驶舒适性为基础至少需要一些应用场合中的适配性。
由DE 42 39 711 A1已知一种示例，如将理论转矩值转换成用于影响内燃机充气、点火角的控制参数和/或待选通气缸的数量。
发明内容
该措施改进了舒适性以及限制器的工作方式。尤其具有优点的是，考虑到了限制器与发动机控制系统其它功能的协调配合。由此保证限制器与怠速调节器和/或限制器与驾驶舒适性能(例如缓冲功能、负载冲击缓冲、急冲缓冲等)不相互影响并通过这种方法不妨害驾驶舒适性以及限制器的作用。
以特别具有优点的方式在限制器中采用积分器进行约束，其中在优选实施例中极限值采用驱动单元控制参数给定值(例如转矩理论值)以下的负值。由此保证，这个给定值决不可能小于零。有效地防止在限制器起作用时驱动单元负转矩(制动转矩)的产生以及与此相关的对舒适性的损害。
此外具有优点的是，该限制器只有在至少一个现有的行驶舒适性能结束时才起作用。与平滑加速踏板回程过渡过程功能(缓冲功能)相结合而防止，当司机在汽车挂档和高速行驶时脚离开加速踏板而使限制器瞬间限制转矩，由此保证限制器在工作范围里的柔和过渡过程。
另一具有优点的改进是采用可控积分器代替限定转速的PID调节器。其优点是，人们可以依据系统的运行状态(增加的、减少的、持续的)指定积分器的运行并通过这种方法防止波动，这种波动可能是由于转速限制器的积分器与怠速调节器交替作用而产生的。
此外具有优点的是，通过由转速决定的特性曲线规定怠速调节器与限制器的作用范围的断联。通过由转速决定的限制器的输出信号的比重而减小或停止限制器在转速范围里的作用，其中在该转速范围里怠速调节器一般保持理论怠速转速运行。在接近监控转速的转速范围里限制器发挥全部作用。由此使两种功能的功能范围基本上断联，使它们不会相互产生不利影响。
通过这些改进以具有优点的方式保持监控转速限制器的优点。其优点是与各个发动机控制、发动机寿命以及所处各环境条件(温度、高度等)无关。这降低了使用费用，因为在监控时不必考虑每个在故障情况下起作用的可能暂时升高的参数。此外由于这个原因使设计过程简化，因为新参数的输入简化了，这些参数在监控时不必去考虑。此外限制器的使用与控制系统的形式无关，例如无论是具有进气管喷射的系统、具有汽油直接喷射的系统、还是用于柴油发动机或用于可选驱动方案(电动机)的控制系统。
其它优点由下面的实施例或从属权利要求的描述中给出。
附图说明
下面根据图示实施例详细描述本发明。附图所示为：
图1示出内燃机控制系统的方框图，
图2和3示出流程图并描述出该控制系统中至少一个微机的程序并在其中示出具有优点的限制器实施例，
图4表示由转速决定的特性曲线示例，该曲线有助于区分怠速调节器与限制器的作用范围。
具体实施方式
图1示出一个电子控制单元10，该单元至少通过输入电路12指示至少一个微机14和至少一个输出单元16。输入电路、微机和输出电路通过通讯系统18相互连接进行数据交换。输入电路12接入有下列输入电路：用于测量加速踏板位置wped的测量装置22的输入电路20，用于测量节气门位置wdk的测量装置26的输入电路24，用于测量输入内燃机空气量hfm的测量装置30的输入电路28，用于测量发动机转速的测量装置34的输入电路32以及用于测量内燃机和/或汽车其它运行参数的测量装置42至46的输入电路36至40，这些参数是执行发动机控制所必需的，或者由这些参数能够推算出例如进气温度、环境压力等这样的参数。电子控制单元10通过输出电路16控制内燃机的功率参数。因此内燃机的充气通过影响内燃机供气的节气门48进行控制。此外调整点火时间50，影响燃料用量52和/或控制涡轮增压器54。
由控制单元10构成的发动机控制系统优选实施例的一般工作原理已经由文首所述技术背景所知。至少以加速踏板位置wped为基准获得内燃机转矩的理论值，该值等于司机的期望值。这个值在必要时在考虑到理论转矩的情况下从其他外部和内部功能如加速防侧滑控制、转速限制、速度限制等变换到转矩理论值。然后转矩理论值在至少考虑到发动机转速的情况下通过相应的特性曲线、表格或计算步骤转换成对于充气，即对于每一气缸行程的相对进气，标准化到最大可能气缸充气的理论值。依据该理论充气值在考虑到进气管中的物理关系的情况下确定至少一个理论节气门位置值。然后通过相应的调节回路调节该理论值。此外必要时在考虑到例如以空气量信号为基础计算出来的实际转矩的情况下至少影响到点火角和/或燃油计量，其中该实际转矩接近理论转矩。此外在一个实施例中通过控制单元10将上述转矩与给定的在故障情况下的故障反应措施进行比较。
但是下面对限制器的说明不局限于这种发动机控制系统的使用范围，而是以相应的优点用于所有那些依据至少由司机操作的控制元件位置而形成控制给定参数(转矩、功率、转速、节气门开度等)的场合。
此外使用转速限制器，该限制器依据监控转速通过降低给定参数将发动机转速限定到给定的、最好由加速踏板位置或司机给定的控制参数(例如司机期望的转矩)。在图2中示出流程图，该图表示出转速限制器在文首所述技术背景中描述的用于控制驱动单元的转矩结构中的原理关系。该相应的联系在控制系统中以上述其它物理参数为基础而实现。
在特性曲线100中以加速踏板位置WPED和其它运行参数如发动机转速NMOT为基础构成司机期望转矩FW。这个转矩在逻辑运算点102与怠速调节器104的输出值DMLLR进行逻辑运算。在此一般的怠速调节器表示怠速调节，该调节器依据运行参数(参见106-110)形成理论怠速转速，将这个转速与实际转速进行比较并依据两者之间的差值按照给定调节策略产生输出信号，该信号作为转矩修正系数MDMLLR在逻辑运算点102接入司机期望转矩FW。将修正后的司机期望转矩输送给协调器1142，此外外部系统如加速防侧滑控制、发动机牵引力矩调节、变速器控制等理论转矩值114以及内部功能如最大转速极限116、转矩极限等理论转矩值都输送给该协调器。协调器112以输入的理论转矩值为基础按照给定策略的标准选择一个生成的理论转矩值MIZSOLLV。将这个转矩值输送给转速限制器118。以这个信号以及其它将依据图3流程图另外描述的运行参数为基础，转速限制器118获得一个修正值DMUR，通过该修正值修正生成的理论转矩值MIZSOLLV，以保持给定的极限转速。该修正值在逻辑运算点120接入理论转矩值，最好是相加，并以这种方法形成转矩理论值MIZSOLL。将该理论值输送给控制参数生成器122，该生成器依据运行参数(124至128)并依据理论转矩值例如以在文首所述技术背景中所描述的方式方法形成用于控制点火角、燃油计量、供气等的控制参数，由此使驱动单元的转矩基本等于给定的理论转矩值。
图3示出优选的转速限制器118的实施例的流程图。流程图在此描绘出微机14的程序，其中各方框表示程序步骤或程序单元，连接线表示信息流。
作为输入参数将至少发动机转速NMOT和由协调器形成的理论转矩MIZSOLLV输送给限制器118。限制器118在优选的实施例中在没有踏下加速踏板时起到限制理论转矩的作用，使得不超过可使用的发动机转速NS(例如每分钟1500转)。限制器的输出参数DMUR表示对转矩理论值的修正作用。在此重要的是，限制器的作用可以依据至少一个其它的运行参数(表征运行条件的B-URP、B-URN、B-URBG、取决于NMOT的特性曲线)进行控制。
该限制器的重要元件是可控制的积分器200。在此积分值限定为最大值MX和最小值MN。该积分器被控制，因为其输入信号可以在数值0，1和-1之间转换并通过这种方法依据系统的(增加的、下降的、维持的)各运行状态指定积分器的运行。限制器与怠速调节器的积分器之间的交替作用以及由此在系统中产生的振荡被防止。
积分器200的上限在原则上为0。最小极限位于运行状态MIZSOLLV，其中该值还要依据转速进行修正。通过这种方法可以使积分值不离开其作用范围。通过将最小值限定在至少一个运行状态理论给定值的负值而使下限值总是这样调整，以使输出的理论值不可能小于0。积分器200的最小限定值依据给定的运行状态B-URBG(参见202)或者确定为0值或者确定为依据转速修正的理论给定值。
在两个极限值之间通过开关元件208依据呈现的条件B-URBG进行转换，其中该开关元件在呈现条件时从所示位置换接到其第二位置。当加速踏板达到其怠速位置时，在惯性行驶中没有切断燃油供给和舒适性能例如缓冲功能没有起作用时，呈现条件B-URBG。
当这个条件呈现时，以实际的发动机转速为基础通过特性曲线204确定一个值，在差分点206从这个值中减去理论值MIZSOLLV。在此这样给定特性曲线204，使其包括由转速决定的最小指示转矩的曲线，对于该曲线在最小充气和滞后点火角时正好还可以进行混合物燃烧。该减法的结果通过开关元件208作为最小值输送给积分器200。至少在一驱动点特性曲线输出值为0，使得理论给定值的负值作为最小值出现。
如果上述条件之一不满足，即开关元件位于所示位置，则低通滤波器210的输出值作为最小极限值给出。该低通滤波器具有一个时间常数ZK，其输入值总是0。如果条件信号B-URBG改变，则该低通滤波器通过差分点206的输出信号赋初值并且该极限值通过低通作用置于数值0。按照功能这意味着，只有在呈现条件B-URBG时才能出现积分器200从0开始的不同输出信号。如果这个条件不满足，则最小值通过低通滤波器接近最大值，使得积分器200的值为0。
此外只有在行驶舒适性能如缓冲功能没有起作用和识别出加速踏板上的怠速时，该限制器才起作用。这将防止，当加速踏板的瞬间反馈时在汽车持档和高速行驶的情况下由于使缓冲功能起作用而产生发动机转矩的瞬间极限值。由此保持汽车的行驶舒适性。
积分器的输入参数在乘法点212中形成。由发动机转速决定的特性曲线214的输出信号输送给该乘法点。该特性曲线代表积分器放大因数的曲线。该特性曲线的一个示例具有除了怠速范围以外随着转速单调升高的输出值(每时刻的转矩)。乘法点212的第二输入信号是按运行条件决定的数值0、数值-1或数值1。当不仅由条件信号B-URN决定的开关216接通而且由条件信号B-URP决定的开关218也接通在所示位置的时候，数值0输送给乘法点212。如果开关218不在其所示位置，则输入信号为数值1。如果开关218在所示位置而开关216不在所示位置，则输入信号为数值-1。
如果发动机转速NMOT小于极限转速NS，并位于怠速理论转速NSOLL以下且怠速调节器起作用的时候，信号B-URP出现。如果满足这些条件，则产生条件信号B-URP并且开关218换接到其未示出的位置，使得数值1输送给乘法点212。
如果发动机转速大于监控转速NS或怠速调节的积分分量起作用的时候，开关信号B-URN出现。如果处于这种情况，则开关元件216换接到未示出的位置并当开关元件218位于对应位置时，数值-1输送给乘法点212。
如果不存在上述信号，则乘法点212的输入信号并因此积分器200的输入信号为零。
条件信号B-URP指出，怠速调节器与限制器在相反方向工作。因此选择数值1作为输入信号，因为积分器200允许正向(从负值向数值零的方向)变化，因此限定作用消失。
当要发生限定或不担心与怠速调节器的积分器交替作用的时候，输入数值-1。当出现这个条件时，积分器产生输出信号，该信号放大限定作用，因为输出信号的数值变大并因此使理论值降低(DMUR为负)。只有当信号B-URP的条件之一不出现的时候这个作用才实现，因为否则数值1被输送给积分器。
如果发动机转速对于限定的持续时间位于极限转速以下，则用数值0对积分器赋初值，其中该极限转速位于限定转速NS与最大固定怠速转速之间。
积分器200的输出参数输送给乘法点220，在这个乘法点积分器数值与发动机综合特性曲线222的输出参数KLFUR相乘。该特性曲线取决于发动机转速并表示取决于发动机转速的加权系数。该加权系数可采用0与1之间的值。在图4中以示例表示由发动机转速所决定的修正因数KLFUR的曲线。在这个示例中修正因数在每分钟1300转以下，即在怠速范围为0，而直到每分钟1500转的监控转速，该修正因数该连续升高到数值1。在该转速值以下修正因数为数值0，转速值在此可以是这样一个转速，当其下降时开始对积分器200赋初值。
因此，当发动机转速位于怠速范围里时，在这个范围内修正因数为0，则积分值在乘法点220与数值0相乘，使得输出信号DMUR同样为零。仅仅在这个转速范围怠速调节器才起作用。在这个转速范围以上加权系数单调增加，使得限制器的输出信号DMUR在作用上增加并因此使必要时被限定的作用本身随着升高的转速而增加。因此极大地排除了怠速调节器与限制器的相互作用。
在另一实施例中发动机转速对于极限转速(限定转速)的比例足以接通开关部件216和218。
上述限制器不仅应用于与内燃机的控制系统的连接而且应用于与其它驱动方案，例如电动机连接。此外该解决方案的使用不局限于当前定位的控制结构，而且也可以应用于其它环境(对功率数值水平的控制、其它转矩值、节气门角度等)。
Claims (11)
1.用于控制汽车驱动单元的方法，其中测量该驱动单元的至少一个转速，在至少一个运行状态这样控制该驱动单元，从而使发动机转速不超过给定的临界转速，其中限制器在驱动单元的至少一个运行状态中起作用，其特征在于，在该至少一个运行状态中该限制器依据至少另一运行参数被无效地控制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该至少另一个运行参数为发动机转速并且该限制器的有效性取决于转速，其中当转速在给定的转速以下时，在怠速转速范围里限制器不发挥作用。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在该给定转速与临界转速之间的转速范围里该限制器的有效性单调增加。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该至少另一运行参数为舒适性能，如缓冲功能的运行状态，并且当这一功能起作用时，限制器被无效地控制。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该至少另一运行参数为在惯性行驶中切断燃油供给的运行状态并且当这一功能起作用时，则限制器被无效地控制。
6.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该限制器包括一个可控积分器，其工作方式可以依据工作条件进行转换。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，依据发动机转速和驱动单元转矩给定值形成该积分器的最小极限值。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，当舒适性能起作用，内燃机燃料供给被断开或加速踏板没有位于其怠速位置的时候，该最小值为0。
9.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该限制器的输出信号为积分器的输出信号，当至少发动机转速位于怠速调节器理论转速和临界转速以下的时候，积分器值在第一方向上变化，当这个条件不出现和至少转速在临界转速以上的时候，该积分器值在另一方向上变化，否则积分器停止。
10.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该限制器的输出信号接入一个控制驱动单元转矩的给定值。
11.用于控制汽车驱动单元的装置，该装置带有控制单元，该控制单元测量驱动单元的该至少转速，而该转速构成用于控制驱动单元的输出信号，该控制单元包括一个限制器，该限制器在至少一个运行状态这样影响输出信号，使发动机转速被限定到给定的临界转速，其特征在于，该限制器在这一运行状态依据至少另一运行参数被无效地控制。
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