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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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Aus der
DE 102 18 014 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs bekannt. Dabei ist vorgesehen, in einer ersten Ebene eine erste Steuergröße zu bilden und in einer zweiten Ebene die korrekte Bildung der Steuergröße zu überprüfen.
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Aus der
DE 101 49 604 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebszustands einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse bekannt. Dabei werden Messwerte gemittelt.
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Aus der
DE 197 39 564 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs bekannt. Dabei wird auf Basis eines Fahrerwunsches ein Sollmoment oder eine Sollleistung berechnet, wobei ein maximal zulässiges Moment oder eine maximal zulässige Leistung bestimmt wird und der Sollwert auf den maximal zulässigen Wert begrenzt wird.
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Aus der
DE 199 00 740 A1 sind eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt. Dabei ist vorgesehen ein berechnetes Moment mit einem maximal zulässigen Moment zu vergleichen und ggf. zu begrenzen.
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Aus der
DE 195 36 038 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs bekannt. Es wird beschrieben eine Fehlerreaktion einzuleiten, wenn ein berechnetes Istdrehmoment ein maximale zulässiges Drehmoment übersteigt. Eine Mittelung des Istmoments ist vorgesehen.
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Aus der
DE 191 62 689 A1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung von in einem Fahrzeug angeordneten Sensormitteln bekannt. Dabei handelt es sich um wenigstens zwei Sensormittel, mit denen jeweils Messwerte für eine physikalische Größe ermittelt werden. Außerdem sind zwei redundante Auswertemittel vorgesehen, in denen die Messwerte ausgewertet werden. Zur Erkennung eines Fehlers werden die beiden ausgewerteten Größen miteinander verglichen.
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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, 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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Alternativ zur beanspruchten Erfindung können die Daten gleitend, arithmetisch über eine ganzzahlige Anzahl von Nockenwellenumdrehungen gemittelt werden. Bei einer Verarbeitung von Momentengrößen kann über das gesamte Moment gemittelt werden, 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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Bevorzugt 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. Erfindungsgemäß 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 dem 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.
