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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum
Steuern von Vorgängen
in einem Fahrzeug nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Es
sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung von Vorgängen in
einem Fahrzeug bekannt, bei denen in einer ersten Ebene vorzugsweise Stellgrößen ermittelt
und in einer zweiten Ebene vorzugsweise Überwachungen ausgeführt werden.
Bei den Vorgängen
handelt es sich vorzugsweise um die Steuerung der Kraftstoffzumessung
in die Brennkraftmaschine des Fahrzeugs.
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Vorteile der
Erfindung
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Dadurch,
dass die Daten, die zwischen der ersten und der zweiten Ebene ausgetauscht
werden, in vorteilhafter Weise, z. B. arithmetisch gleitend, gemittelt
werden, können
unerwünschte
Effekte vermieden werden, die eine Fehlererkennung erschweren. Dabei
können
die Daten sowohl beim Übergang
von der ersten in die zweite Ebene als auch beim Übergang
von der zweiten in die erste Ebene gefiltert werden. Die durch das
Verfahren vermiedenen, unerwünschten
Effekte sind z. B. Aliasing-Effekte, die darauf beruhen, dass in
der ersten Ebene die Berechnungen drehzahlsynchron und in der zweiten
Ebene zeitsynchron abgearbeitet werden. Durch Aliasing-Effekte können beispielsweise
zyklisch auftretende Fehler in der ersten Ebene unter Umständen nicht
von der Überwachung
in der zweiten Ebene erkannt werden.
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Bevorzugt
werden die Daten gleitend, arithmetisch über eine ganzzahlige Anzahl
von Nockenwellenumdrehungen gemittelt. Bei einer Verarbeitung von
Momentengrößen wird über das
gesamte Moment gemittelt, dass bei einer einmaligen Einspritzung
in alle Zylinder entsteht. Dies bedeutet bei einer Brennkraftmaschine
mit 4 Zylindern, dass beispielsweise immer über Einspritzungen in 4 Zylindern
gemittelt wird.
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Vorzugsweise
werden die Daten in der ersten Ebene in festen Winkelabständen berechnet.
So werden bestimmte Daten in Korrelation zum oberen Totpunkt des
jeweiligen Zylinders bestimmt. In der zweiten Ebene werden die Daten
in bestimmten Zeitabständen
berechnet. Vorzugsweise werden die Daten, die zwischen den Ebenen
ausgetauscht werden, gleitend, arithmetisch über eine Zeitdauer gemittelt, wobei
die Zeitdauer ein Vielfaches der Zeitabstände ist, in denen die Berechnung
erfolgt. Erfindungsgemäß kann aber
auch vorgesehen sein, dass nicht die ausgetauschten Daten sondern,
die ausgehend von diesen Daten ermittelten Größen gemittelt werden. Oder
dass die Größen ausgehend
von denen die ausgetauschten Daten ermittelt werden gemittelt werden.
Das heißt,
dass Größen, die
mit diesen Daten verbunden sind ebenfalls gemittelt werden können.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen
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1 ein
Blockdiagramm einer Motorsteuerung und
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2 ein
Ausführungsbeispiel
einer Momentensteuerung eines Kraftfahrzeugs.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 sind
wesentliche Elemente einer Steuerung dargestellt. Die Steuerung
ist mit 100 bezeichnet. Diese beinhaltet im Wesentlichen
zwei Ebenen. In einer ersten Ebene 101 werden Größen, die
zur Steuerung des Fahrzeugs und/oder der Brennkraftmaschine benötigt werden,
ausgehend von Eingangssignalen, die von ersten Sensoren 115 bereitgestellt
werden, berechnet. Ausgehend von diesen Größen berechnet die erste Ebene
ein Ansteuersignal zur Beaufschlagung eines Stellelementes 110.
Hierbei handelt es sich vorzugsweise um ein Stellelement zur Beeinflussung
der eingespritzten Kraftstoffmenge.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
handelt es sich hier um ein Stellelement zur Beeinflussung des von
der Brennkraftmaschine abgegebenen Motormoments. Alternativ oder
ergänzend
können noch
weitere Stellelemente vorgesehen sein, die andere Größen beeinflussen.
In der ersten Ebene gelangen die Ausgangssignale der ersten Sensoren 115 über eine
erste Vorgabe 120, die ein Wunschmoment vorgibt, zu einer
zweiten Vorgabe 125, die die Steuergröße für das Stellelement 110 ermittelt.
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Des
Weiteren ist eine zweite Ebene vorgesehen, die die erste Ebene bzw.
das Gesamtsystem überwacht.
Hierzu ist vorgesehen, dass das Ausgangssignal der ersten Vorgabe 125,
d. h. die Stellgröße einer
ersten Berechnung 150 zugeführt wird. Diese erste Berechnung
berechnet ausgehend von der Stellgröße das tatsächliche Moment. Das Ausgangssignal
der ersten Berechnung 150 gelangt zu einem Momentenvergleich 145.
Das Ausgangssignal der ersten Vorgabe 120 gelangt ferner
zu einer zweiten Berechnung 140. Der zweiten Berechung
wird ferner das Ausgangssignal einer redundanten Signalerfassung 135 zugeleitet,
die das Signal zweiter Sensor 130 auswertet. Mit dem Ausgangssignal
der zweiten Berechnung 140 wird der Momentenvergleich 145 beaufschlagt.
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Die
Berechnungen in der ersten Ebene 101 erfolgen in der Regel
drehzahlsynchron, d. h. bei jeder Einspritzung wird die Stellgröße für das Stellelement 110 ausgehend
von den Signalen der Sensoren 115 und/oder weiterer Größen berechnet.
Die Berechnung in der zweiten Ebene 102 erfolgt dagegen zeitsynchron,
d. h. die Berechnung in den Blöcken 135 bis 150 erfolgt
in konstanten Zeitabständen.
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Ausgehend
von den Signalen, die diese ersten Sensoren 115 erfassen,
berechnet die erste Vorgabe 120 ein Wunschmoment, das dem
Sollmoment der Brennkraftmaschine entspricht. Die zweite Vorgabe 125 berechnet
ausgehend von diesem Wunschmoment und gegebenenfalls weiteren Größen eine
Stellgröße zur Ansteuerung
des Stellelements 110.
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Ausgehend
von der Stellgröße ermittelt
die erste Berechnung 150 das tatsächlich bereitgestellte Moment.
Die zweite Berechnung 140 berechnet ausgehend von dem Wunschmoment
und weiteren Größen, die
von der redundanten Signalerfassung 135 bereitgestellt
werden, das zulässige
Moment. Im Momentenvergleich 145 werden diese beiden Momentengrößen miteinander
verglichen und plausibilisiert. Weichen die Größen voneinander ab, so wird
auf Fehler erkannt.
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Erfindungsgemäß ist nun
vorgesehen, dass das Wunschmoment über einen ersten Filter 160 zur zweiten
Berechnung 140 gelangt und/oder die Stellgröße gelangt über einen
zweiten Filter 165 zur ersten Berechnung. In diesen beiden
Filtern werden die Signale, die aus der ersten Ebene stammen und
die Signale, die aus der zweiten Ebene stammen, zeitlich einander
angepasst. Dadurch wird der Effekt ausgeglichen, dass in der ersten
Ebene die Größen drehzahlsynchron
und in der zweiten Ebene zeitsynchron verarbeitet werden. Insbesondere
die Signale der redundanten Signalerfassung 135 werden
in einem festen zeitlichen Raster bereitgestellt.
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Erfindungsgemäß ist deshalb
vorgesehen, dass die Größen in dem
ersten und dem zweiten Filter 160 und 165 gleitend
arithmetisch über
eine ganzzahlige Anzahl von Nockenwellenumdrehungen gemittelt werden.
Das heißt
die Signale werden über eine
ganzzahlige Anzahl Einspritzzyklen oder Motorumdrehungen gemittelt.
Das heißt
es wird das Signal über
die Einspritzungen aller Zylinder gemittelt. Alternativ kann auch
vorgesehen sein, dass die Mittelung über eine feste Zeitdauer erfolgt,
wobei diese Zeit ein Vielfaches des Zeitabstandes ist, in dein die Berechnungen
in der ersten Ebene erfolgen.
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Im
Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise
in 2 am Beispiel einer kontinuierlichen Momentenüberwachung
beschrieben. Als Teil der kontinuierlichen Momentenüberwachung wird
die Berechnung des zulässigen
Moments ausgeführt.
Dabei erfolgt eine explizite Überwachung
eines Leerlaufreglers, eines Störungsreglers
eines aktiven Ruckeldämpfers 122.
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Werden
die aktuellen Momente zwischen der ersten und zweiten Ebene einfach
ausgetauscht, so kann es zu Aliasing Effekten zwischen dem zulässigen Moment
der zweiten Ebene und der ersten Ebene kommen, da die erste Ebene
drehzahlsynchron und die zweite Ebene in einem festen Zeitraster,
vorzugsweise geradzahligen 10 ms Schritten, erfolgt. So können z.
B. zyklisch fehlerhafte erste Ebene Momente unter Umständen nicht
von der Überwachung der
zweiten Ebene erkannt werden.
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Kern
der Erfindung ist, dass zur Berechnung des Istmoments in der Überwachung
drehzahl-synchron alle Einspritzungen z. B. gleitend, arithmetisch über eine
ganzzahlige Anzahl von Nockenwellenumdrehungen gemittelt werden.
In gleicher Weise wie die Mittelung der Einspritzungen werden erfindungsgemäß die aus
der ersten Ebene übernommenen Größen gemittelt,
bevor sie in das zulässige
Moment eingerechnet werden. Diese Vorgehensweise benötigt keine
wesentlichen Steuergeräte-Ressourcen. Dabei
werden die Momentengröße, die
zwischen den Ebenen ausgetauscht werden, oder eine zur Berechnung
der Momentengröße verwendete
Größe, die zwischen
den Ebenen ausgetauscht werden, gemittelt.
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Die
erste Ebene 101 berechnet im drehzahl-synchronen Rechenraster
sowohl das eigentliche gefilterte Vortriebsmoment Mdf als auch ein
Momentenanteil MdASD eines Leerlaufreglers und eines Ruckeldämpfers ASDdc 122,
die nach einer Filterung im Verknüpfungspunkt 123 mit
dem Vortriebsmoment Mdf additiv verknüpft werden. Am Ausgang des
Verknüpfungspunkt 123 steht
dann das Sollmoment Mdsoll an. Im Einspritzsystem InjSys, das im wesentlichen
der zweiten Vorgabe 125 entspricht wird das Sollmoment
Mdsoll in eine Solleinspritzzeit ETsoll gewandelt und das Stellelement 110 mit
dieser Solleinspritzzeit angesteuert.
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Das
zweite Filter 165 mittelt die Solleinspritzzeiten ETsoll
drehzahl-synchron und stellt diesen Mittelwerte ETistE2 der Berechnung
des tatsächlichen Moments 150,
das heißt
dem zeitsynchronen Anteil der Überwachung
der zweiten Ebene, zur Verfügung. Dabei
erfolgt die Mittelung z. B. als arithmetisches Mittel über eine
ganzzahlige Anzahl von Nockenwellenumdrehungen, damit dem zeitsynchronen
Anteil keine Einspritzung verloren geht. Aus den mittleren Einspritzzeiten
ETistE2 wird in der Berechnung 150 durch die Umkehrrechnung
des Einspritzsystems das Istmoment MdistE2 der zweiten Ebene berechnet.
Durch die Mittelung stellt dieses Moment das über z. B. eine ganzzahlige
Anzahl Nockenwellenumdrehungen gemittelte Moment des Motors dar.
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Im
Momentenvergleich 145 wird dieses Istmoment MdistE2 der
zweiten Ebene mit dem zulässigen
Moment der zweiten Ebene MdzulE2, das vom Verknüpfungspunkt 244 bereitgestellt
wird, verglichen. Dieses zulässige
Moment der zweiten Ebene MdzulE2 wird analog zur ersten Ebene im
Verknüpfungspunkt 244 aus
der Summe von gefiltertem zulässigem
Moment der zweiten Ebene MdfE2, das von dem Block 242 bereitgestellt
und von dem Filter 243 gefiltert wird, und dem Anteil MDASDE2,
das dem Anteil des Ruckeldämpfers
und/oder des Leerlaufreglers entspricht, gebildet. Damit nicht fehlerhaft
zu hohe Werte der Anteile des Ruckeldämpfers bzw. des Leerlaufreglers
aus der ersten Ebene in die zweite Ebene 2 übernommen
werden, wird erfindungsgemäß das im
ersten Filter 160 gemittelte Moment MdASD der ersten Ebene
plausibilisiert in die zweite Ebene übernommen.
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Im
fehlerfreien Normalbetrieb entspricht das Moment MdASDE2 genau dem
Anteil des Ruckeldämpfer
bzw. Leerlaufreglers der ersten Ebene, der in MdistE2 enthalten
ist. Da durch die drehzahlsynchrone Erfassung der Einspritzzeiten
ETsoll und der ASD Sollmomente kein Einzelwert unberücksichtigt bleibt,
und die drehzahl-synchrone Mittelung für beide Größen direkt nach der drehzahl-synchronen
Berechnung der Ebene 1 erfolgt, ist im fehlerfreien Betrieb
vollständige
Konsistenz von MDASDE2 und den entsprechenden Anteilen in MdistE2
gewährleistet.
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Die
eigentliche Überwachung
des Moments des Ruckeldämpfers
bzw. des Leerlaufreglers erfolgt im Block MoFASD 241. Dort
wird das gemittelte Moment der ersten Ebene mit einem in der zweiten
Ebene unabhängig
z. B. aus der Drehzahl NE2 vom Block 235 gewonnenen Größe plausibilisiert.
Wird das gemittelte Moment als plausibel erkannt, erfolgt die Übernahme
des gemittelten Moments aus der ersten Ebene. Im Fehlerfall wird
das unabhängig
in der zweiten Ebene ausgehend von NE2 berechnete Moment als MdASDE2
verwendet und im Verknüpfungspunkt 244 in
den Momentenpfad eingerechnet. Das heißt in der dargestellten Ausführungsform
mit dem Signala MdfE2 additiv verknüpft.
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Im
Gegensatz zu Ausgestaltungen, bei denen keine Mittelung bei der Übernahme
des Signals MdASD in die zweite Ebene erfolgt, können durch den erfindungsgemäßen Ansatz
auch zyklische Fehler der Größe MdASD
sicher erkannt werden. Ohne Mittelung entgehen der zweiten Ebene
evtl. zyklische Fehler durch Aliasing Effekte.
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In
der ersten Ebene wird ausgehend von dem Fahrerwunsch FP und geg.
weiteren Größen ein Vortriebsmoment
Mdf bestimmt. Diese Größe wird mit
Korrekturwerten korrigiert, die verschiedenen Anforderungen erfüllen. Die
Korrekturwerte MdASD werden beispielsweise von einem Leerlaufregler,
einer Mengenausgleichsregelung und/oder einem Ruckeldämpfer ausgehend
von verschiedenen Eingangsgrößen, wie
beispielsweise der Drehzahl bereitgestellt. Ausgehend von diesem
ermittelten Sollmoment Mdsoll wird die Stellgröße ETsoll, die der Solleinspritzmenge
entspricht ermittelt.
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In
der zweiten Ebene wird ausgehend von den selben Größen oder
von Ersatzgrößen, die
vorzugsweise redundant erfasst werden die entsprechenden Größen ermittelt.
Das heißt
die Blöcke 242 und 243 ermitteln
das Vortriebsmoment MdfE2 der zweiten Ebene. Ausgehen von dem Signal
NE2 der redundanten Signalerfassung 235 ermittelt der Block 235 den
Korrekturwert MdASDE2 der zweiten Ebene. Der Korrekturwert MdASD
der ersten Ebene wird mit dem Korrekturwert MdASDE2 der zweiten
Ebene verglichen. Sind diese beiden Werte plausibel, so wird der
Wert MdASD der ersten Ebene verwendet. Ist dies nicht der Fall,
so wird der Wert MdASDE2 der zweiten Ebene verwendet.
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Ferner
werden die Stellgröße ETsoll
und die Korrekturwerte MdASD von der ersten Ebene an die zweite
Ebene übermittelt
und gefiltert. Ausgehend von der Stellgröße ETsoll berechnet die zweite
Ebene das Istmoment MdistE2 der zweiten Ebene. Ausgehend von dem
Vortriebsmomente MdfE2 der zweiten Ebene und den Korrekturwerten
ergibt sich das zulässige
Moment MdzulE2 der zweiten Ebene. Zur Fehlerüberwachung werden dann das
zulässige
Moment MdzulE2 und das Istmoment MdistE2 in der zweiten Ebene verglichen.
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Die
in 2 dargestellte Ausführungsform stellt lediglich
eine Ausführungsform
dar. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise
ist prinzipiell bei allen Übernahmen
von Größen aus
dem drehzahl-synchronen Teil der ersten Ebene in den zeitsynchronen Anteil
der zweiten Ebene und/oder umgekehrt von der zweiten Ebene in die
erste Ebene anwendbar.
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Das
Mittelungsverfahren kann in unterschiedlicher Art und Weise erfolgen.
Vorzugsweise erfolgt eine arithmetische Mittelwertbildung über eine ganzzahlige
Anzahl von Nockenwellenumdrehungen. Vorteilhaft ist auch eine Mittelwertbildung über eine
feste Zeit.