DE10052472A1 - Verfahren zur Bestimmung der Leerlaufdrehzahl eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung der Leerlaufdrehzahl eines Kraftfahrzeuges

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Leerlaufdrehzahl eines Kraftfahrzeuges.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Leerlaufdrehzahl eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Es ist bekannt, beim Starten des Motors eines Kraftfahrzeuges die Leerlauf­ drehzahl zeitabhängig anhand eines Modells aus einer in der Steuerung ge­ speicherten Kennlinie zu bestimmen. Die Kennlinie entspricht dabei dem "Worst Case", d. h. also dem Kaltstart. Beim Kaltstart des Motors beginnt die Zeit zu laufen und die Drehzahl wird von einem Anfangswert, der beispielswei­ se bei etwa 1200 U/min. liegt, linear nach unten gesteuert, bis sie einen Nenn­ wert von etwa 1000 U/min nach etwa 300 Sekunden erreicht. Beim Kaltstarten kann die Drehzahl befriedigend nach diesem Modell bestimmt werden.
Probleme können jedoch dann entstehen, wenn bei einem nachfolgenden Warmstart, d. h. bei bereits warmen Motor, die Leerlaufdrehzahl nach diesem Modell bestimmt wird.
Bei einem solchen Warmstart wird also während der ersten 300 Sekunden jeweils eine zu hohe Leerlaufdrehzahl angenommen. Da beispielsweise beim Anfahren ein Kupplungssollmoment bestimmt wird, das von der Differenz zwi­ schen der Leerlaufdrehzahl und der aktuellen Motordrehzahl abhängt, erfolgt dann, wenn bei bereits warmen Motor die Leerlaufdrehzahl nach der genann­ ten Kennlinie bestimmt wird, die Bestimmung des Sollmomentes anhand einer zu hohen Drehzahl. Ein gleichbleibendes Anfahren beim Starten ist also nicht gewährleistet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zur Bestimmung der Leerlaufdrehzahl zu schaffen, das ein gleichbleibendes An­ fahrverhalten des Kraftfahrzeuges sicherstellt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung der Leerlaufdrehzahl mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein gleichbleibendes Anfahrverhalten von Kraftfahrzeugen sichergestellt werden kann, unabhängig davon, ob ein Kraftfahrzeug durch einen Kalt- oder Warm­ start gestartet wird. Dabei wird vorteilhafterweise von der zur Berechnung der Leerlaufdrehzahl beim Kaltstarten bekannterweise verwendeten Kennlinie aus­ gegangen und in allen Situationen, in denen der Motor tatsächlich im Leerlauf dreht, wird die angenommene Leerlaufdrehzahl in Richtung der tatsächlich vorhandenen Drehzahl korrigiert. Sobald der Motor dann nicht mehr im Leerlauf dreht, wird die Leerlaufdrehzahl wieder analog zur zeitabhängigen Kennli­ nie bestimmt, wobei jedoch mit dem zu diesem Zeitpunkt vorherrschenden korrigierten Startwert begonnen wird. Der jeweilige Leerlaufzustand kann dabei gemäß einem weiteren Vorteil der vorliegenden Erfindung in einer besonders einfachen Weise anhand von vorliegenden Kriterien bestimmt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Im folgenden werden die vorliegende Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen beispielhaften zeitlichen Verlauf der Drehzahl zur Erläute­ rung der vorliegenden Erfindung und
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der Fig. 1 ist auf der Y-Achse die Drehzahl eines Motors eines Kraftfahr­ zeuges aufgetragen, während auf der X-Achse die ab dem Motorstart beim Kaltstarten des Motors ablaufende Zeit angegeben ist. Beim Kaltstarten des Motors zum Zeitpunkt tO wird die Leerlaufdrehzahl anhand einer gespeicherten Kennlinie K von einem Anfangswert A von z. B. 1200 U/min linear nach unten geregelt, bis sie nach einer vorbestimmten Zeitdauer tK, die beispielsweise 300 Sekunden beträgt, und dem dabei erfolgenden Warmlaufen einen Wert von beispielsweise 900 U/min erreicht.
Wenn nun während der Zeitdauer ein Leerlauf zur Zeit t1 detektiert wird, wird der der Kennlinie zur Zeit t1 entsprechende Wert A1 nach unten korrigiert, weil der Motor bis zur Zeit t1 bereits etwas warmgelaufen ist.
Der Leerlauf wird vorzugsweise nach folgenden Kritierien detektiert.
  • a) Der Leerlaufschalter ist eine vorgegebene Zeit, die z. B. 500 Millisekun­ den beträgt, betätigt und
  • b) die Kupplung ist seit einer vorgegebenen Zeit, die beispielsweise eben­ falls 500 Millisekunden beträgt, geöffnet oder
  • c) der Neutralgang ist seit einer vorgegebenen Zeit, die z. B. ebenfalls 500 Millisekunden beträgt, eingelegt.
Das Nachuntensteuern der angenommenen Leerlaufdrehzahil n_LL der Kennli­ nie zum Zeitpunkt t1 erfolgt dabei vorzugsweise durch ein Filter, zweckmäßi­ gerweise ein PT1-Filter, gemäß einer Expontentialfunktion solange in Richtung auf die tatsächliche Motordrehzahl n(Mot), bis der Fahrbetrieb zum Zeitpunkt t2 wieder aufgenommen wird. Das Nachuntensteuern über das Filter erfolgt um abrupte Änderungen zu vermeiden.
Zum Zeitpunkt t2 wird bei der Wiederaufnahme des Fahrbetriebes die Leer­ laufdrehzahl n_LL entsprechend der Kennlinie K' linear bestimmt, wobei jedoch mit dem Wert der Expontentialfunktion zum Zeitpunkt t2 begonnen wird. An­ ders ausgedrückt wird die Kennlinie K um die Differenz Δ des Drehzahlwertes A2 der Kennlinie K zum Zeitpunkt t2 und des Wertes der Exiponentialfunktion zum Zeitpunkt t2 nach unten verschoben, wobei die Kennlinie K' entsteht. Ent­ sprechendes gilt für die Zeitpunkte t3 und t4, zwischen denen später ein weite­ rer Leerlauf anhand der obigen Kriterien detektiert wird.
Die Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl n_LL. Nach dem Initialisieren beim Schritt 1 wird beim Schritt 2 der erste Mo­ torstart, d. h. also ein Kaltstart, ermittelt. Es wird dann der Startwert A zum Zeit­ punkt t1 (1200 U/min) aus der abgespeicherten Kennlinie K ermittelt (Schritt 3).
Beim Schritt 5 wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer beim Zeitschritt k + 1 (Schritt 4) anhand der oben angegebenen Kriterien a) und b1) oder a) und b2) gefragt, ob ein Leerlauf vorliegt oder nicht.
Wenn dies der Fall ist, wird beim Schritt 6 anhand der Kennlinie die Leerlauf­ drehzahl n_LL (k + 1) beim Zeitschritt k + 1 durch Filtern der Leerlaufdrehzahl n_LL (k) beim vorangegangenen Zeitschritt k ermittelt und zur Richtung auf die tatsächliche Motordrehzahl n_Mot (k + 1) beim Zeitschritt k + 1 gesteuert. Danach wird, da der Kaltstart beim Schritt 2 zuvor bereits ermittelt wurde, direkt vom Schritt 1 zum Schritt 4 gegangen, und beim Zeitschritt k = k + 2 anhand der oben genannten Kriterien a) und b1) oder a) und b2) beim Schritt S erneut geprüft, ob der Leerlauf noch aktiv ist. Wenn dies der Fall ist, wird beim Schritt 6 die Leerlaufdrehzahl zum Zeitschritt k + 2 durch Filtern des Wertes der Leer­ laufdrehzahl n_LL (k) beim Zeitschritt k der Kennlinie ermittelt und in Richtung auf die tatsächliche Motordrehzahl n_Mot (k + 2) bei Zeitschritt k + 2 gesteuert. Auf diese Weise wird der Wert A1 schrittweise an die tatsächliche Leerlauf­ drehzahl n(Mot) angenähert.
Wenn beim Schritt S jeweils kein aktiver Leerlauf ermittelt wird, weil die Bedin­ gung a) + b1) oder a) + b2) nicht vorliegt, wird beim Schritt 7 gefragt, ob die Leerlaufdrehzahl n_LL (k) der Kennlinie K' oder K zum Zeitschritt k größer ist als der nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer tK zu erreichende stationäre Wert S. der Leerlaufdrehzahl n_LL, der nach der Kennlinie K bestimmt wird. Wenn dies der Fall ist, wird beim Schritt 8 jeweils die Leerlaufdrehzahl n_LL (k + 1), n_LL (k + 2) etc. bei den einzelnen Zeitschritten k + 1, k + 2 etc. durch schrittweises Abziehen eines Drehzahlbetrages pro Zeitschritt entsprechend der Steigung der Kennlinie K ermittelt. Dies bedeutet, es wird der Kennlinie K gefolgt.
Ist dies nicht der Fall, d. h. wenn der Drehzahlwert n_LL (k) kleiner als der sta­ tionäre Wert S zur Zeit ist, wird der stationäre Wert S der Leerlaufdrehzahl herangezogen, da nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer tK die Kennlinie K nicht mehr zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl herangezogen wird.
Die bei den Schritten 6 oder 7 oder 8 jeweils ermittelten Werte werden beim Schritt 9 durch die Steuerung ausgewertet.
Zusammenfassend wird ausgeführt, daß bei dem vorliegenden Verfahren zur Bestimmung der Leerlaufdrehzahl eines Kraftfahrzeuges beim Kaltstart einer linearen Kennlinie gefolgt wird, gemäß der die Leerlaufdrehzahl von einem Anfangswert A auf einen Stationärwert S abgesenkt wird. Wenn während der Zeitdauer, während die vorgenannte Drehzahlabsenkung erfolgt, ein Motorstart (Fahrbetrieb) und ein nachfolgender Leerlaufbetrieb erfolgt, wird, um eine An­ passung an die Erwärmung des Motors während des Fahrbetriebes zu errei­ chen, zu Beginn des Leerlaufes vom jeweiligen Wert der Kennlinie K aus die Drehzahl auf die tatsächliche Motordrehzahl n(Mot) heruntergesteuert und wird nach Beendigung des Leerlaufbetriebes einer Kennlinie K' gefolgt, die um die Differenz zwischen der Kennlinie K und der tatsächlichen Motordrehzahl n(Mot) während des Leerlaufbetriebes nach unten verschoben wurde. Bei nachfol­ genden Leerlaufbetrieben während der Zeitdauer der Kennlinie K, d. h. also vor erreichen des Stationärwertes S, wird entsprechend verfahren.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkma­ lskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Tech­ nik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, be­ hält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu ver­ stehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elemen­ ten oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Bestimmung der Leerlaufdrehzahl eines Kraftfahrzeuges, bei dem beim Kaltstart eines Motors des Kraftfahrzeuges die Leerlauf­ drehzahl des Motors entsprechend einer Kennlinie (K) von einem An­ fangswert (A) zu Beginn des Kaltstartes auf einen Stationärwert (S) wäh­ rend einer Zeitdauer (tk) heruntergesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aufnahme eines Leerlaufbetriebes nach einem Fahrbetrieb wäh­ rend der Zeitdauer (tk) die Leerlaufdrehzahl vom Wert (A1) der Kennlinie (K) am Ende des Fahrbetriebes auf die tatsächliche Motordrehzahl (n(Mot)) heruntergeregelt wird und daß nach Wiederaufnahme des Fahr­ betriebes einer weiteren Kennlinie (K') gefolgt wird, die gegenüber der Kennlinie (K) um die Differenz zwischen dem Wert (A2) der Kennlinie (K) beim Ende des Leerlaufbetriebes und der tatsächlichen Motordrehzahl (n(Mot)) heruntergesteuert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie (K) und die weitere Kennlinie (K') linear verlaufen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie (K) und die weitere Kennlinie (K') dieselbe Steigung besitzen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkung der Leerlaufdrehzahl vom Wert (A1) zu Beginn des Leerlaufbetriebes nach einem Fahrbetrieb auf die tatsächliche Mo­ tordrehzahl (n(Mot)) während des Leerlaufbetriebes durch Filtern all­ mählich erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtern durch ein PT1-Filter exponentiell erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektierung des Leerlaufbetriebes erfolgt, wenn der Leerlauf­ schalter des Kraftfahrzeuges eine vorgegebene Zeit lang betätigt wurde und wenn die Kupplung seit einer vorgegebenen Zeitspanne geöffnet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgege­ bene Zeit und/oder die vorgegebene Zeitspanne etwa 500 Millisekunden betragen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufbetrieb detektiert wird, wenn der Leerlaufschalter des Kraftfahrzeuges eine vorgegebene Zeit betätigt ist und wenn der Neu­ tralgang seit einer vorgegebenen weiteren Zeitspanne eingelegt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgege­ bene Zeit und/oder die vorgegebene weitere Zeitspanne etwa 500 Milli­ sekunden betragen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer (tk) etwa 300 Sekunden beträgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anfangswert der Kennlinie (K) bei etwa 1200 U/min liegt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stationärwert (S) bei etwa 900 U/min liegt.
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