DE10018551A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeuges - Google Patents

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs beschrieben. Ausgehend von der Stellung eines Bedienelements ist ein leistungsbestimmendes Signal vorgebbar. Die Ansteuerung des Stellelements erfolgt abhängig von einem gefilterten leistungsbestimmenden Signal. Das Signal wird mit einem Filter gefiltert, der wenigstens einen Hochpass und einen Tiefpass aufweist, die parallel geschaltet sind. Die Filterung erfolgt derart, dass bei einem Übergang zu einem geänderten Signal das gefilterte Signal wenigstens einen entsprechenden Impuls aufweist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Ein Verfahren und eine solche Vorrichtung zur Steuerung ei­ ner Antriebseinheit eines Fahrzeugs ist beispielsweise aus der DE 195 34 633 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Ver­ fahren und der dort beschriebenen Vorrichtung werden Momen­ tenänderungen des Motors durch Tiefpassfilterung der Fahrer­ vorgabe verzögert. Desweiteren wird ein impulsförmiger Ver­ lauf der Einspritzmenge vorgeschlagen, um ein weiches Anle­ gen des Motors zu erreichen, wobei danach die eingespritzte Kraftstoffmenge zur Beschleunigung unverzögert freigegeben wird.

Durch die Tiefpassfilterung kommt es zu einer Beeinträchti­ gung der Spontanität des Fahrverhaltens. Darüber hinaus ist bei modernen Antriebsstrangkonzepten eine Wechselwirkung zwischen Motorbewegung und Antriebsstrang zu beobachten, so dass sich der Lastschlag noch verstärken kann.

Dadurch, dass ein Filter verwendet wird, bei dem wenigstens ein Hochpass- und ein Tiefpass parallel geschaltet sind, können Zustandswechsel zwischen Schub und Zug sehr schnell durchgeführt werden. Durch den schnellen Zustandswechsel kann eine spontane Fahrzeugreaktion auf die Fahrervorgabe realisiert werden. Die Dämpfung des Stosses beim Auftreffen in die neue Anlageposition bewirkt eine deutliche Verringe­ rung des Geräuschs beim Lastwechselvorgang, eine Verringe­ rung des Lastschlages bei Lastwechseln in Folge von kleinen Änderungen der Fahrervorgabe und eine verminderte Anregung des Antriebsstrangs zum Ruckeln.

Dadurch dass die Signale des Hoch- und des Tiefpassfilters parallel geschaltet sind, und dass deren zeitliche Phasenla­ ge an die Motortriebsstrangkombination applikativ angepasst wird, kann das Fahrverhalten weitgehend unabhängig von der Lastschlagdämpfung ausgelegt werden.

Bei langsamen Änderungen der Fahrervorgabe ist ein komforta­ bler Zustandsübergang auch ohne Beschleunigung und Verzöge­ rung der Massen möglich. Bei solchen Anregungen erfolgt kein Eingriff des Lastschlagdämpfers.

Durch die spezielle Kombination der Filter werden die Massen des Antriebsstranges durch wenigstens einen Momentenimpuls beschleunigt und vor dem Auftreffen auf die neue Anlageposi­ tion wieder verzögert, wobei die Lage dieses Impulses rela­ tiv zum Zeitpunkt der Mengenwunschänderung sowie die Lage der Impulse zueinander variabel bzw. applizierbar ist.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Übersichtsblockschaltbild einer Vorrichtung zur Durch­ führung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, Fig. 2 eine detaillierte Darstellung als Blockdiagramm der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung und Fig. 3 verschiedene über der Zeit aufgetragenen Signale.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein Übersichtsblockschaltdiagramm einer Vor­ richtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs, bei der die erfindungsgemäße Vorgehensweise angewendet wer­ den kann. Dort ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise am Beispiel einer Dieselbrennkraftmaschine beschrieben. Die er­ findungsgemäße Vorgehensweise kann aber auch bei anderen Ty­ pen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei fremdgezünde­ ten Brennkraftmaschinen, eingesetzt werden.

Mit 100 ist eine Brennkraftmaschine bezeichnet, welche unter anderem mit einem Steller 110 verbunden ist. Der Steller 110 verarbeitet Signale verschiedener Sensoren 115 sowie ein Si­ gnal QKF, das von einem Filtermittel 120 bereitgestellt wird. Dem Filtermittel 120 wird als Eingangsgröße das Signal QK zugeleitet. Das Filtermittel verarbeitet weiter die Aus­ gangssignale verschiedener Sensoren 125. Das Signal QK wird von einer Mengenvorgabe 130 bereitgestellt. Die Mengenvor­ gabe wird von einem Fahrpedalstellungssensor 140, verschie­ dener Sensoren 135 und 137 mit Signalen beaufschlagt.

Ausgehend von der Stellung des Fahrpedals erzeugt der Fahr­ pedalstellungssensor ein Signal FP bzgl. der Fahrpedalstel­ lung. Der Fahrpedalstellungssensor kann beispielsweise als Drehpotentiometer ausgeführt sein. In diesem Fall wird ein Widerstandswert und/oder der Spannungsabfall am Potentiome­ ter als Signal verwendet.

Ausgehend von dem Ausgangssignal des Fahrpedalstellungssen­ sor 140 und den Ausgangssignalen der verschiedenen Sensoren 135 berechnet die Mengenvorgabe 130 das Signal QK, das ein Maß für die von der Brennkraftmaschine gewünschte Leistung darstellt. Die Vorgabe der Kraftstoffmenge QK erfolgt bei­ spielsweise abhängig von Sensoren 135 die verschiedene Tem­ peraturwerte, Druckwerte und weitere Betriebszustände er­ fassen.

Bei einer Dieselbrennkraftmaschine handelt es sich hierbei vorzugsweise um die einzuspritzende Kraftstoffmenge. Bei ei­ ner fremdgezündeten Brennkraftmaschine handelt es sich hier­ bei vorzugsweise um ein Signal, das die Drosselklappenstel­ lung oder der Zündzeitpunkt anzeigt.

Um den Lastschlag zu vermeiden, darf die Einspritzmenge bei einer Dieselbrennkraftmaschine nicht sprungartig freigegeben werden. Dabei genügt es, die Einspritzmenge nur in dem Men­ genbereich zu filtern, in dem die Brennkraftmaschine sich relativ zur Karosserie bewegt. Diese Filterung des Kraft­ stoffmengensignals erfolgt durch das Filtermittel 120, wobei die Filterung abhängig von der Drehzahl, die mittels eines Drehzahlsensors 125 erfaßt wird, erfolgt. Das Übertragungs­ verhalten des Filtermittels 120 ist in Fig. 2 dargestellt. Das gefilterte Mengensignal QKF wird dem Steller 110 zuge­ führt.

Bei dem Steller 110 handelt es sich beispielsweise um eine die einzuspritzende Kraftstoffmenge festlegende Kraftstoff­ zumeßeinrichtung. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Magnetventil handeln. Abhängig von dem gefilterten Kraft­ stoffmengensignal QKF und den Ausgangssignalen weiterer Sen­ soren 115 mißt der Steller 110 die entsprechende Kraftstoff­ menge der Brennkraftmaschine 100 zu.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist nicht auf die Anwen­ dung bei Diesel-Brennkraftmaschinen beschränkt. Sie kann auch bei anderen Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Fer­ ner ist sie nicht auf die Anwendung bei der Kraftstoffein­ spritzung beschränkt. Sie kann auch bei anderen die Lei­ stungsabgabe bestimmenden Größen, wie beispielsweise die Drosselklappenstellung oder den Zündwinkel eingesetzt werden.

Das Filtermittel 120 ist in Fig. 2 detaillierter darge­ stellt. Bereits in Fig. 1 beschriebene Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen gezeichnet. Das Mengenwunschsi­ gnal QK gelangt zu einem ersten Totzeitglied 200, zu einem zweiten Totzeitglied 220 und zu einem dritten Totzeitglied 250. Mit dem Ausgangssignal des ersten Totzeitgliedes 200 wird ein Tiefpass 210 beaufschlagt. Am Ausgang des Tiefpas­ ses 210 liegt das Signal QKF0 an, mit dem ein erster Ver­ knüpfungspunkt 215 beaufschlagt wird.

Das Ausgangssignal des zweiten Totzeitgliedes 220 gelangt über eine erste Eingangsbegrenzung 230 zu einem ersten Hoch­ pass 240. Am Ausgang des ersten Hochpasses liegt das Aus­ gangssignal QKF1 an, mit dem der erste Verknüpfungspunkt 215 beaufschlagt wird.

Das Ausgangssignal des dritten Totzeitgliedes 250 gelangt über eine zweite Eingangsbegrenzung 260 zu einem zweiten Hochpass 270. Das Ausgangssignal des zweiten Hochpasses 270 gelangt zu einem zweiten Verknüpfungspunkt 280, an dessen zweitem Eingang das Ausgangssignal des ersten Verknüpfungs­ punktes 215 anliegt. Das Ausgangssignal des Verknüpfungs­ punktes 280 gelangt über eine Ausgangsbegrenzung 290 als ge­ filterter Mengenwunsch QKF zu dem Steller 110.

Als Tiefpass 210 wird vorzugsweise ein PTD1-Glied verwendet. Erfindungsgemäß können aber auch andere Filter mit Tiefpass­ verhalten eingesetzt werden. Als erster und zweiter Hochpass werden vorzugsweise Filter mit DT1-Verhalten verwendet. Es sind aber auch andere Filter mit Hochpassverhalten verwend­ bar.

Bei einer vereinfachten Ausführungsform ist es möglich, dass das dritte Totzeitglied 250, die zweite Eingangsbegrenzung 260 und/oder der zweite Hochpass 270 weggelassen wird. Die Anordnung der Totzeitglieder 200, 220 und 250 ist nur bei­ spielhaft gewählt. Diese Totzeitglieder können auch nach der Eingangsbegrenzung oder nach dem Tiefpass bzw. nach den Hochpässen angeordnet sein. Anstelle der Totzeitglieder kön­ nen auch spezielle Tiefpässe bzw. Hochpässe verwendet wer­ den, die Glieder höherer Ordnung enthalten. Desweiteren ist es möglich, dass je nach Ausgestaltung die Eingangsbegren­ zungen 230, 260, bzw. die Ausgangsbegrenzung 290 weggelassen werden.

Der Tiefpass 210 bestimmt das statische Übertragungsverhal­ ten des Filters. Ebenso bestimmt dieses Übertragungsglied im wesentlichen das Ansprechverhalten auf den Fahrerwunsch.

Bei einer Änderung der Eingangsgröße QK wird ein Kraftstoff­ mengenimpuls benötigt, der die Beschleunigung und Verzöge­ rung der Massen gewährleistet. Dieser Kraftstoffmengenimpuls wird durch die Hochpassfilter 240 und 270 bereitgestellt. Durch die Totzeitglieder 220 und 250 werden die Signale der Filter 210,240 und/oder 270 gegeneinander zeitlich phasen­ verschoben. Dadurch wird die zeitliche Abfolge der Impulse und damit der gewünschte Verlauf des Ausgangssignals gewähr­ leistet. Durch geeignete Wahl und/oder Dimensionierung der Totzeitglieder ist die Lage dieses Impulses relativ zum Zeitpunkt der Mengenwunschänderung sowie die Lage der Impul­ se zueinander applizierbar ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Totzeitglieder und damit die Phasenverschiebung variabel abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs vorgebbar sind. Geeignete Parameter zur Charakterisierung des Betriebszustandes sind die Dreh­ zahl der Brennkraftmaschine, die Last der Brennkraftmaschi­ ne, die Fahrgeschwindigkeit und/oder weitere Größen.

Hohe Verstärkungen der Hochpässe 240 und 270 ermöglichen die Lastschlagdämpfung schon bei kleinen Änderungen der Mengen­ vorgabe QK. Die Eingangsbegrenzungen 230 und 260 verhindern einen zu großen Eingriff bei großen Änderungen des Signals QK.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Eingangsbegrenzun­ gen 230 und 260 abhängig vom Mengenwunsch QK vorgebbar sind. Bei mittleren und hohen Lasten liegt der Antriebsstrang üb­ licherweise sicher an. Änderungen des Mengenwunsches QK in diesem Bereich verursachen in der Regel keinen Zustandsüber­ gang zwischen Schub und Zug. Dadurch kann auch hier kein Lastschlag auftreten. Die Eingangsbegrenzungen 230 und 260 sind derart ausgebildet, dass eine Deaktivierung der Last­ schlagdämpfung in diesen Betriebspunkten erfolgt.

Die Ausgangsbegrenzung 290 gewährleistet, dass die höchstzu­ lässigen Mengenwerte nicht überschritten werden. Durch ge­ eignete Wahl der Totzeitglieder, der Eingangsbegrenzung, des Übertragungsverhalten der Hochpässe, des Tiefpass und der Ausgangsbegrenzung lässt sich das Verhalten des Filters an beliebige Fahrzeuge optimal anpassen.

In Fig. 3 ist das zeitliche Verhalten der verschiedenen Si­ gnale beispielhaft aufgetragen. Zum Zeitpunkt T1 ändert sich der Mengenwunsch zu einer erhöhten Menge. Zum Zeitpunkt T3 geht der Mengenwunsch auf seinen ursprünglichen Wert zurück.

Diese ist in Teilfigur 3a aufgetragen. In Teilfigur 3b ist das Ausgangssignal des Tiefpasses 210 dargestellt. Ab dem Zeitpunkt T1 nähert sich das Signal QKF0 seinem neuen End­ wert vorzugsweise gemäß einer Exponential-Funktion an. Nach dem Zeitpunkt T3 geht das Signal QF0 nicht unmittelbar zu­ rück, sondern der Übergang auf seinen ursprünglichen Aus­ gangswert erfolgt erst nach einer gewissen Verzögerungszeit ab dem Zeitpunkt T4. Diese Verzögerung zwischen dem Zeit­ punkt T3 und dem Zeitpunkt T4 wird durch das erste Totzeit­ glied 200 verursacht.

In Teilfigur 3c ist das Ausgangssignal QKF1 des ersten Hoch­ passes aufgetragen. Vorzugsweise erzeugt dieser Filter zum Zeitpunkt T1 einen positiven Impuls und zum Zeitpunkt T3 ei­ nen negativen Impuls. D. h. der erste Hochpass erzeugt beim Übergang zu einem erhöhten Kraftstoffmengen einen positiven und beim Übergang zu niederen Kraftstoffmengen einen negati­ ven Mengenimpuls.

In Teilfigur 3d ist das Ausgangssignal QKF2 des zweiten Hochpasses 270 aufgetragen. Der zweite Hochpass erzeugt beim Übergang zu höheren Mengen einen negativen Mengenimpuls und beim Übergang zu tieferen, kleineren Mengen einen positiven Mengenimpuls. Ferner wird durch das Totzeitglied 250 der je­ weilige Mengenimpuls um eine gewisse Verzögerungszeit verzö­ gert. D. h. der negative Impuls tritt nicht zum Zeitpunkt T1, sondern zum Zeitpunkt T2 und der positive Mengenimpuls nicht zum Zeitpunkt T3, sondern zum Zeitpunkt T4 auf.

Im dem dargestellten Ausführungsbeispiel erzeugt ein erster Hochpass beim Übergang zu höheren bzw. zu niederen Mengen jeweils einen positiven bzw. einen negativen Mengenimpuls. Der zweite Hochpass erzeugt zeitverzögert jeweils einen in­ versen Mengenimpuls. Der parallel geschaltete Tiefpass gibt den entsprechenden Mengenwunsch mit einem vorgegebenen Ver­ lauf unmittelbar weiter. Durch Addition dieser drei gefil­ terten Signale ergibt sich das in Teilfigur 3e dargestellte Ausgangssignal QKF des Filtermittels 120.

Beim Übergang zu einem geänderten Mengenwunsch treten vor­ zugsweise zwei entsprechende Mengenimpulse auf. D. h. beim Übergang zu einer erhöhten Menge treten zwei positiven Men­ genimpulse und beim Übergang zu kleineren Mengen zwei nega­ tive Mengenimpulse auf. Dadurch wird gewährleistet, dass kein Lastschlag auftritt.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist nicht auf die be­ schriebene Ausführungsform mit einem Tiefpass und einem Hochpass beschränkt. Sie kann auch mit anderen Filtermitteln realisiert werden. Insbesondere können entsprechende digita­ le Filter eingesetzt werden, die ein entsprechendes Verhal­ ten aufweisen. Wesentlich ist, dass die Filterung derart er­ folgt, dass bei einem Übergang zu einem geänderten Signal das gefilterte Signal wenigstens einen entsprechenden Impuls aufweist. Das bedeutet bei einem Übergang zu einem erhöhten Wert erfolgt ein positiver Impuls, bei einem Übergang zu ei­ nem niederen Wert erfolgt ein negativer Impuls.

Bisher wurde die erfindungsgemäße Vorgehensweise am Beispiel von Kraftstoffmengen aufgezeigt. Die erfindungsgemäße Vorge­ hensweise ist aber entsprechend auch auf Momentensignale oder andere der Kraftstoffmenge entsprechende Größen anwend­ bar.

Bevorzugt wird der Mengenwunsch, mit dem das Stellglied be­ aufschlagt wird, entsprechend gefiltert. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Ausgangssignal des Sensors 140 oder eine andere dem Fahrerwunsch entsprechende Größe ent­ sprechend gefiltert wird.

Claims (6)

1. Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahr­ zeugs, mit einem Stellelement zur Beeinflussung der Lei­ stung, wobei ausgehend von der Stellung eines Bedienele­ ments ein leistungsbestimmendes Signal vorgebbar ist, und die Ansteuerung des Stellelements abhängig von einem ge­ filterten leistungsbestimmenden Signal erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal mit einem Filter gefil­ tert wird, der wenigstens einen Hochpass und einen Tief­ pass aufweist, die parallel geschaltet sind.

2. Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahr­ zeugs, mit einem Stellelement zur Beeinflussung der Lei­ stung, wobei ausgehend von der Stellung eines Bedienele­ ments ein leistungsbestimmendes Signal vorgebbar ist, und die Ansteuerung des Stellelements abhängig von einem ge­ filterten leistungsbestimmenden Signal erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterung derart erfolgt, dass bei einem Übergang zu einem geänderten Signal das gefil­ terte Signal wenigstens einen entsprechenden Impuls auf­ weist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Hochpass parallel zu dem ersten Hochpass ge­ schaltet ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Signale des ersten Hoch­ passes, des zweiten Hochpasses und/oder des Tiefpasses phasenverschoben gegeneinander sind.

5. Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs, mit einem Stellelement zur Beeinflussung der Leistung, wobei ausgehend von der Stellung eines Be­ dienelements ein leistungsbestimmendes Signal vorgebbar ist, und die Ansteuerung des Stellelements abhängig von einem gefilterten leistungsbestimmenden Signal erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter wenigstens einen Hochpass und einen Tiefpass aufweist, die parallel ge­ schaltet sind.

6. Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs, mit einem Stellelement zur Beeinflussung der Leistung, wobei ausgehend von der Stellung eines Be­ dienelements ein leistungsbestimmendes Signal vorgebbar ist, und die Ansteuerung des Stellelements abhängig von einem gefilterten leistungsbestimmenden Signal erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter derart ausgebil­ det ist, daß bei einem Übergang zu einem geänderten Si­ gnal das gefilterte Signal wenigstens einen entsprechen­ den Impulse aufweist.