DE102004049484A1

DE102004049484A1 - Leerlaufbereich-Anforderungssicherheitssteuerung für elektronische Drosselklappensteuerung (EDS)

Info

Publication number: DE102004049484A1
Application number: DE102004049484A
Authority: DE
Inventors: Kevin C. Ann Arbor Wong; Paul A. Fenton Bauerle; Todd R. Milford Shupe; Edward J. Royal Oak Tully; Kerfegar K. Fenton Katrak
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2004-10-11
Publication date: 2005-05-25
Also published as: US6810853B1

Abstract

Ein System zur elektronischen Drosselklappensteuerung (EDS-System), das die Leerlaufdrehzahl eines Motors steuert, umfasst ein Zusatzgerät, das eine Last des Motors erhöht, und eine Steuereinheit, die anhand der erhöhten Last ein Leerlaufanforderungssignal erzeugt. Die Steuereinheit vergleicht das Leerlaufanforderungssignal mit einem Maximalleerlaufsignal und setzt ein Leerlaufbefehlssignal gleich dem Leerlaufanforderungssignal, falls das Leerlaufanforderungssignal kleiner als das Maximalleerlaufsignal ist. Die Steuereinheit bestimmt das Leerlaufbefehlssignal anhand des Leerlaufanforderungssignals, eines früheren Leerlaufbefehlssignals und des Maximalleerlauferhöhungssignals, falls das Leerlaufanforderungssignal größer als das Maximalleerlaufsignal ist.

Description

Die Erfindung betrifft die elektronische Drosselklappensteuerung (EDS) und insbesondere eine Leerlaufbereich-Anforderungssicherheitssteuerung für die EDS.
Früher ist die Drosselklappe eines Motors durch ein Drosselklappenseil, das die Drosselklappe und ein Fahrpedal miteinander verbindet, mechanisch betätigt worden. Wenn das Fahrpedal niedergedrückt wird, öffnet das Seil die Drosselklappe und erhöht somit die Motordrehmomentabgabe. Später wurde das mechanische Seilsystem durch ein elektronisches Drosselklappensteuersystem (EDS-System) ersetzt. Das EDS-System umfasst elektronische Steuermodule, Sensoren und Aktuatoren und wird auch als "Fly-by-Wire" bezeichnet.
Die Verwendung des EDS weist gegenüber einem herkömmlichen Drosselklappenseil mehrere Vorteile auf. Die Verwendung des EDS-Systems gewährleistet, dass der Motor in jeder gegebenen Situation den richtigen Drosselklappenöffnungsgrad enthält. Die Optimierung der Luftdurchflussmenge stellt außerdem sicher, dass die Abgasemissionen auf dem absoluten Minimum gehalten werden und das Antriebsverhalten aufrechterhalten wird. Die Kopplung der elektronischen Drosselklappenbetätigung mit Systemen zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung, zur Traktionsregelung, zur Leerlaufdrehzahlregelung und zur Fahrzeugstabilitätsregelung ergibt ebenfalls eine feinere Steuerung. Weitere Vorteile umfassen die Beseitigung mechanischer Komponenten des Drosselklappenseils. Dadurch wird die Anzahl beweglicher Teile (und der zugeordnete Verschleiß) verringert, ferner werden Einstell- und Wartungsarbeiten minimiert. Weiterhin verbessert eine erhöhte Steuergenauigkeit das Fahrzeugantriebsverhalten, was wiederum ein besseres Ansprechverhalten und einen sparsameren Kraftstoffverbrauch zur Folge hat.
Obwohl das EDS-System diese Vorteile besitzt, besteht ein Bedarf an einer Weiterentwicklung des EDS-Systems und der Steuerlogik für die Steuerung des EDS-Systems. Dies trifft insbesondere auf die Steuerung des EDS-Systems bei höheren Motordrehzahlen zu.
Daher stellt die Erfindung ein System zur elektronischen Drosselklappensteuerung (EDS-System) bereit, um die Leerlaufdrehzahl eines Motors zu steuern. Das EDS-System umfasst ein Zusatzgerät, das die Last des Motors erhöht, und eine Steuereinheit, die anhand der erhöhten Last ein Leerlaufanforderungssignal erzeugt. Die Steuereinheit vergleicht das Leerlaufanforderungssignal mit einem Maximalleerlaufsignal und setzt ein Leerlaufbefehlssignal gleich dem Leerlaufanforderungssignal, falls das Leerlaufanforderungssignal kleiner als das Maximalleerlaufsignal ist. Die Steuereinheit bestimmt das Leerlaufbefehlssignal anhand des Leerlaufanforderungssignals, eines früheren Leerlaufbefehlssignals und eines Maximalleerlauferhöhungssignals, falls das Leerlaufanforderungssignal größer als das Leerlaufmaximalsignal ist.
Gemäß einem Merkmal setzt die Steuereinheit das Maximalleerlauferhöhungssignal gleich einem Leerlaufdrehzahl-Erhöhungssignal.
Gemäß einem weiteren Merkmal setzt die Steuereinheit das Leerlaufbefehlssignal gleich dem Minimum aus dem Leerlaufanforde rungssignal und dem Maximum zwischen dem Maximalleerlaufsignal und der Summe aus dem früheren Leerlaufbefehlssignal und dem Maximalleerlauferhöhungssignal.
Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal vergleicht die Steuereinheit das Leerlaufbefehlssignal mit einem Maximalleerlaufbremssignal. Die Steuereinheit setzt das Leerlaufbefehlssignal gleich dem Maximalleerlaufbremssignal, falls das Leerlaufbefehlssignal größer als das Maximalleerlaufbremssignal ist.
Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal betreibt die Steuereinheit den Motor anhand des Leerlaufbefehlssignals.
Weitere Anwendungsgebiete der Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung deutlich. Selbstverständlich dienen die genaue Beschreibung und bestimmte Beispiele, die die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angeben, nur der Erläuterung, ohne den Umfang der Erfindung einzuschränken.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigt:
1 einen Funktionsschaltplan eines beispielhaften Fahrzeugs, das eine Leerlaufsteuerung für eine EDS gemäß der Erfindung enthält; und
2 einen Ablaufplan zur Erläuterung der EDS-Leerlaufsteuerung gemäß der Erfindung.
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist eher von beispielhafter Art und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch in keiner Weise beschränken. Um der Klarheit willen werden in den Zeichnungen für die Bezeichnung ähnlicher Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet.
In 1 ist ein Fahrzeug 10 schematisch dargestellt, das einen Motor 12 enthält. Die Luft wird mit Kraftstoff gemischt und im Motor 12 verbrannt, um Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Die Luft wird in den Motor 10 durch eine Drosselklappe 14 angesaugt. Die Drosselklappe 14 enthält eine Drosselplatte 16, die durch einen Aktuator 18 gesteuert wird. Die Position der Drosselplatte 16 definiert eine Drosselklappenfläche, durch die Luft strömt. Wenn sich die Drosselplattenstellung ändert, ändert sich die Drosselklappenfläche, wodurch die Luftdurchflussmenge in den Motor 12 dosiert wird.
Der Motor 12 erzeugt ein Antriebsdrehmoment, um (nicht gezeigte) Räder über eine (nicht gezeigte) Kraftübertragung anzutreiben. Ein Teil des Antriebsdrehmoments wird für den Antrieb von Zusatzgeräten 19 verwendet. Beispielhafte Zusatzgeräte umfassen eine Lichtmaschine, die elektrische Energie zum Laden einer (nicht gezeigten) Batterie erzeugt, einen Kompressor, der zu einem HLK-System (Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage) gehört, und eine Pumpe, die mit Druck beaufschlagtes Fluid für andere Fahrzeugsysteme einschließlich der Kraftübertragung bereitstellt.
Eine Steuereinheit 20 steuert den gesamten Motorbetrieb anhand von Steueralgorithmen und Fahrereingaben. Die Steuereinheit 20 steht mit dem Aktuator 18 in Verbindung, um die Stellung der Drosselplatte 16 zu steuern, außerdem steht sie mit einem Drosselpositionssen sor 22 in Verbindung, um die Stellung der Drosselplatte 16 zu überwachen. Eine Bedienungsperson-Eingabekonsole 24 ermöglicht einer Bedienungsperson, irgendeine der mehreren Vorrichtungen, die zu dem Fahrzeug 10 gehören, zu aktivieren. Beispielsweise kann die Bedienungsperson das HLK-System oder elektronische Vorrichtungen wie etwa das Radio, Lichter, Sitzheizungen, Entfroster und dergleichen aktivieren. Die Aktivierung dieser Vorrichtungen erfordert die Abgabe von Motordrehmoment. Beispielsweise hat die Aktivierung des HLK-Systems zur Folge, dass der Kompressor durch den Motor 12 angetrieben werden muss, wodurch die Motordrehmomentabgabe gesenkt wird. Ebenso entleert die Aktivierung elektronischer Vorrichtungen die Batterie, die durch die Lichtmaschine, die ihrerseits durch den Motor 12 angetrieben wird, wieder aufgeladen wird. Dies hat erneut eine niedrigere Drehmomentabgabe zur Folge.
Während des Motorleerlaufs regelt die Steuereinheit 20 die Drosselklappe 14, um die Leerlaufdrehzahl des Motors 12 aufrechtzuerhalten. Die Steuereinheit 20 stellt die Leerlaufdrehzahl so ein, dass ein Motordrehmomentverlust, der durch den Antrieb irgendwelcher Zusatzgeräte 19 bedingt ist, ausgeglichen wird. Ohne Ausgleich könnte die Motordrehzahl bis zu einem Punkt eines rauen Motorlaufs oder eines Motorstillstands absinken. Die Steuereinheit 20 stellt die Leerlaufdrehzahl anhand einer Leerlauf-Drosselklappenflächenanforderung (A_idlereq) ein. A_idlereq wird durch die Steuereinheit 20 anhand einer Leerlaufsteuerlogik erzeugt. Die Leerlaufsteuerlogik bestimmt A_idlereq anhand der Motorantriebsdrehmoment-Anforderungen während des Motorleerlaufs (z. B. anhand des Antriebsdrehmoments, das für den Antrieb von Zusatzgeräten erforderlich ist). Die Steuereinheit 20 führt die EDS-Leerlaufsteuerung durch, um einen Leerlauf-Drosselklappenflächenbefehl (A_idlecom) anhand von A_idlereq zu bestimmen. Die Steuereinheit 20 meldet dem Aktuator 18, die Drosselplatte 16 zu betätigen, um A_idlecom zu erzielen.
Nun wird mit Bezug auf 2 die EDS-Leerlaufsteuerung im Einzelnen beschrieben. Bei Schritt 100 erzeugt die Steuerung A_idlereq Die Steuerung vergleicht bei Schritt 102 A_idlereq mit einer Maximalleeriaufdrosselklappenfläche (A_idlemax). A_idlemax ist ein Schwellenwert, oberhalb dessen A_idlecom beschränkt ist, um einen komfortablen Fahrzeugbetrieb zu gewährleisten. Falls A_idlereq größer als A_idlemax ist, wird die Steuerung bei Schritt 104 fortgesetzt. Andernfalls geht die Steuerung weiter zum Schritt 106.
Bei Schritt 104 setzt die Steuerung eine Maximalleerlaufflächenerhöhung (A_idlemaxinc) _> die gleich einer Leerlaufflächen-Motordrehzahl-Erhöhung (A_idlespdinc) ist. A_idlespdinc wird aus einer Nachschlagtabelle der Motordrehzahl (min^–1) oder des Motordrehmoments und der Getriebeschaltstufe oder dem Wellendrehmoment bestimmt. A_idlemaxinc ergibt einen Maximalbetrag, um den die Drosselfläche erhöht werden kann, um eine zu hohe Zunahme der Motordrehzahl während des Leerlaufs zu verhindern. Bei Schritt 108 berechnet die Steuerung A_idlecom als das Minimum von A_idlereq und dem Maximum zwischen A_idlemax und der Summe eines früheren Leerlaufflächenbefehls (A_idlecomprev) und A_idlemaxinc. Dies ist gegeben durch: Aidlecom = min(Aidlereq, max[Aidlemax, Aidlecomprev + Aidlemaxinc])
Die Steuerung vergleicht bei Schritt 110 A_idlecom mit einer Maximaldrosselklappenfläche für ein Abbremsen im Leerlauf (A_idlebrkmax) A_idlebrkmax ist die maximale Leerlaufdrosselklappenfläche, die zulässig ist, damit das Fahrzeug 10 bis zum Anhalten abgebremst werden kann. Wenn das Fahrzeug beispielsweise ein Automatikgetriebe enthält und bei im Leerlauf befindlichem Motor im Schubbetrieb fährt, reicht das Motoran triebsdrehmoment dann, wenn die Motorleerlaufdrehzahl zu hoch ist, aus, um das Getriebe über den Drehmomentwandler anzutreiben. Falls A_idlecom größer als A_idlebrkmax ist, wird die Steuerung bei Schritt 112 fortgesetzt. Andernfalls wird die Steuerung bei Schritt 114 fortgesetzt.
Bei Schritt 106 setzt die Steuerung A_idlecom gleich A_idlereq, dann wird sie bei Schritt 114 fortgesetzt. Bei Schritt 112 setzt die Steuerung A_idlecom gleich A_idlebrkmax, dann wird sie bei Schritt 114 fortgesetzt. Die Steuerung betreibt das Fahrzeug bei Schritt 114 anhand von A_idlecom
Die EDS-Leerlaufsteuerung gemäß der Erfindung gewährleistet, dass die angeforderte Leerlaufdrehzahl sicher beibehalten wird. Genauer begrenzt die EDS-Leerlaufsteuerung die Leerlaufanforderung auf eine maximale Leerlaufdrehzahl, um sicherzustellen, dass der Motor im Leerlauf nicht zu hoch dreht. Ferner überwacht die EDS-Leerlaufsteuerung die angeforderte Leerlaufdrehzahl, um zu gewährleisten, dass die Leerlaufdrehzahl nicht zu schnell ansteigt, wodurch der Fahrer überrascht würde. Schließlich begrenzt die EDS-Leerlaufsteuerung die Leerlaufanforderung, um ein Abbremsen des Fahrzeugs zu erleichtern, wenn es im Leerlauf im Schubbetrieb fährt.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein System zur elektronischen Drosselklappensteuerung (EDS-System), um die Leerlaufdrehzahl eines Motors zu steuern. Das EDS-System umfasst ein Zusatzgerät, das die Last des Motors erhöht, und eine Steuereinheit, die ein Leerlaufanforderungssignal anhand der erhöhten Last erzeugt. Die Steuereinheit vergleicht das Leerlaufanforderungssignal mit einem Maximalleerlaufsignal und setzt ein Leerlaufbefehlssignal gleich dem Leerlaufanforderungssignal, falls das Leerlaufanforderungssignal kleiner als das Maximalleerlaufsignal ist. Die Steuereinheit bestimmt das Leerlaufbefehlssignal anhand des Leerlaufanforderungssignals, eines früheren Leerlaufbefehlssignals und des Maximalleerlauferhöhungssignals, falls das Leerlaufanforderungssignal größer als das Maximalleerlaufsignal ist.

Claims

System zur elektronischen Drosselklappensteuerung (EDS-System), um die Leerlaufdrehzahl eines Motors (12) zu steuern, mit: einem Zusatzgerät (19), das eine Last des Motors (12) erhöht; und eine Steuereinheit (20), die anhand der erhöhten Last ein Leerlaufanforderungssignal (A_idlereq) erzeugt, das Leerlaufanforderungssignal (A_idlereq) mit einem Maximalleerlaufsignal (A_idlemax) vergleicht, ein Leerlaufbefehlssignal (A_idlecom) gleich dem Leerlaufanforderungssignal (A_idlereq) setzt, falls das Leerlaufanforderungssignal (A_idlereq) niedriger als das Maximalleerlaufsignal (A_idlemax) ist, und das Leerlaufbefehlssignal (A_idlecom) anhand des Leerlaufanforderungssignals (A_idlereq) eines früheren Leerlaufbefehlssignals (A_idlecomprev) und des Maximalleerlauferhöhungssignals (A_idlemaxinc) bestimmt, falls das Leerlaufanforderungssignal (A_idlereq) größer als das Maximalleerlaufsignal (A_idlemax) ist.
EDS-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) das Maximalleerlauferhöhungssignal (A_idlemaxinc) gleich einem Leerlaufdrehzahl-Erhöhungssignal (A_idlespdinc) setzt.
EDS-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) das Leerlaufbefehlssignal (Ai_dlecom) gleich einem Minimum aus dem Leerlaufanforderungssignal (A_idlereq) und einem Maximum zwischen dem Maximalleerlaufsignal (A_idlemax) und einer Summe aus dem früheren Leerlaufbefehlssignal (A_idlecomprev) und dem Maximalleerlauferhöhungssignal (A_idlemaxinc) setzt.
EDS-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) das Leerlaufbefehlssignal (A_idlecom) mit einem Maximalleerlaufbremssignal (A_idlebrkmax) vergleicht.
EDS-System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) das Leerlaufbefehlssignal (A_idlecom) gleich dem Maximalleerlaufbremssignal (A_idlebrkmax) setzt, falls das Leerlaufbefehlssignal (A_idlecom) größer als das Maximalleerlaufbremssignal (A_idlebrkmax) ist.
EDS-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) den Motor (12) anhand des Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom) betreibt.
Verfahren zum Steuern der Leerlaufdrehzahl eines Motors (12), das die folgenden Schritte umfasst: Vergleichen (102) eines Leerlaufanforderungssignals (A_idlereq) mit einem Maximalleerlaufsignal (A_idlemax), Setzen (106) eines Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom) gleich dem Leerlaufanforderungssignal (A_idlereq), falls das Leerlaufanforderungssignal (A_idlereq) kleiner als das Maximalleerlaufsignal (A_idlemax) ist; und Bestimmen (104, 108) des Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom) anhand des Leerlaufanforderungssignals (A_idlereq) eines früheren Leerlaufbefehlssignals (A_idlecomprev) und eines Maximalleerlauferhöhungssignals (A_idlemaxinc), falls das Leerlaufanforderungssignal (A_idlereq) größer als das Maximalleerlaufsignal (A_idlemax) ist.
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Erzeugen (100) des Leerlaufanforderungssignals (A_idlereq)
erfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Setzen des Maximalleerlauferhöhungssignals (A_idlemaxinc) gleich einem Leerlaufdrehzahl-Erhöhungssignal (A_idlespdinc)
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (104, 108) des Bestimmens des Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom) anhand des Leerlaufanforderungssignals (A_idlereq) des früheren Leerlaufbefehlssignals (A_idlecomprev) und des Maximalleerlauferhöhungssignals (A_idlemaxinc) das Setzen (108) des Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom) gleich einem Minimum des Leerlaufanforderungs signals (A_idlereq) und eines Maximums zwischen dem Maximalleerlaufsignal (A_idlemax) und der Summe aus dem früheren Leerlaufbefehlssignal (A_idlecomprev) und dem Maximalleerlauferhöhungssignal (A_idlemaxinc) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Vergleichen (110) des Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom) mit einem Maximalleerlaufbremssignal (Aidlebrkmax)
Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Setzen (112) des Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom) gleich dem Maximalleerlaufbremssignal (A_idlebrkmax), falls das Leerlaufbefehlssignal (A_idlecom) größer als das Maximalleerlaufbremssignal (A_idlebrkmax) ist.
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Betreiben des Motors (12) anhand des Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom).
Verfahren zum Betreiben eines Motors (12) im Leerlauf, das die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen (100) eines Leerlaufanforderungssignals (A_idlereq); Setzen (106) eines Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom) gleich einem Leerlaufanforderungssignal (A_idlereq), falls das Leerlaufanforde rungssignal (A_idlereq) kleiner als das Maximalleerlaufsignal (A_idlemax) ist; Bestimmen (104, 108) des Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom) anhand des Leerlaufanforderungssignals (A_idlereq), eines früheren Leerlaufbefehlssignals (A_idlecomprev) und eines Maximalleerlauferhöhungssignals (A_idlemaxinc), falls das Leerlaufanforderungssignal (A_idlereq) größer als das Maximalleerlaufsignal (A_idlemax) ist; und Betreiben (114) des Motors (12) anhand des Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom)
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Setzen (112) des Maximalleerlauferhöhungssignals (A_idlemaxinc) gleich dem Leerlaufdrehzahlerhöhungssignal (A_idlespdinc)
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (104, 108) des Bestimmens des Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom) anhand des Leerlaufanforderungssignals (A_idlereq), des früheren Leerlaufbefehlssignals (A_idlecomprev) und des Maximalleerlauferhöhungssignals (A_idlemaxinc) den folgenden Schritt umfasst: Setzen (108) des Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom) gleich einem Minimum des Leerlaufanforderungssignals (A_idlereq) und eines Maximums zwischen dem Maximalleerlaufsignal (A_idlemax) und einer Summe aus dem früheren Leerlaufbefehlssignal (A_idlecomprev) und dem Maximalleerlauferhöhungssignal (A_idlemaxinc)
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Vergleichen (110) des Leerlaufbefehlssignals (_Aidlecom) mit einem Maximalleerlaufbremssignal (A_idlebrkmax).
Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Setzen (112) des Leerlaufbefehlssignals (A_idlecom) gleich dem Maximalleerlaufbremssignal (A_idlebrkmax), falls das Leerlaufbefehlssignal (A_idlecom) größer als das Maximalleerlaufbremssignal (A_idlebrkmax) ist.
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Betreiben (114) des Motors (12) anhand des Leerlaufbefehlssignals.