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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum
Betreiben einer Antriebseinheit, von einem Computerprogramm-Produkt
und von einem Computerprogramm nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
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Verfahren
und Vorrichtungen zum Betreiben einer Antriebseinheit sind bereits
bekannt, bei denen Drehmomentverluste der Antriebseinheit während eines
Leerlaufbetriebszustands der Antriebseinheit adaptiert werden.
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Vorteile der Erfindung
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Betreiben einer Antriebseinheit, das erfindungsgemäße Computerprogramm-Produkt
und das erfindungsgemäße Computerprogramm
mit den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
haben demgegenüber
den Vorteil, dass die Verluste während
eines Abstellens der Antriebseinheit adaptiert werden bzw. dass
Mittel zur Einleitung der Adaption vorgesehen sind, die die Adaption
der Verluste während
eines Abstellens der Antriebseinheit einleiten. Auf diese Weise
lässt sich
die Adaption der Verluste der Ausgangsgröße auch außerhalb des Leerlaufbetriebszustandes
der Antriebseinheit durchführen.
Dies ist besonders bei Hybrid-Antriebseinheiten, die einen Verbrennungsmotor und
einen Elektromotor umfassen, von Vorteil, weil dort die Leerlaufphasen
zeitlich sehr begrenzt sind bzw. nicht mehr zur Verfügung stehen.
Dasselbe gilt für
Start-Stopp-Antriebseinheiten zum Antrieb von Fahr zeugen, die bei
einem Fahrzeugstillstand statt des Leerlaufbetriebszustandes einzuschalten,
die Antriebseinheit abstellen.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Verluste abhängig von
mindestens einer ersten Betriebsgröße der Antriebseinheit adaptiert
werden. Dies ermöglicht
eine einfache, genaue und zuverlässige
Adaption der Verluste.
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Besonders
vorteilhaft ist es dabei, wenn die Verluste während des Abstellens der Antriebseinheit abhängig von
einem Drehzahlverlauf der Antriebseinheit adaptiert werden. Der
Drehzahlverlauf während
des Abstellens der Antriebseinheit insbesondere in Form des zeitlichen
Gradienten der Drehzahl, wird von der Höhe der Verluste der Ausgangsgröße der Antriebseinheit
beeinflusst und eignet sich daher in besonderer Weise zur Adaption
dieser Verluste.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn die Verluste während eines Abstellens der
Antriebseinheit abhängig
von einem einen Druck und/oder einen Druckverlauf in einer Luftzufuhr
der Antriebseinheit charakterisierenden Größe adaptier werden. Auch der
Druck und/oder der Druckverlauf in der Luftzufuhr der Antriebseinheit
wird durch die Höhe
der Verluste der Ausgangsgröße der Antriebseinheit
beeinflusst und eignen sich deshalb zur Adaption dieser Verluste.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Verluste während eines
Abstellens der Antriebseinheit abhängig von einer Temperatur und/oder
einem Temperaturverlauf der Antriebseinheit adaptiert werden. Die
Temperatur und/oder der Temperaturverlauf der Antriebseinheit werden
von der Höhe
der Verluste der Ausgangsgröße der Antriebseinheit
beeinflusst und eignen sich daher ebenfalls zur Adaption dieser Verluste.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn die Verluste während des Abstellens der Antriebseinheit
abhängig
von mindestens einer zweiten Betriebsgröße der Antriebseinheit modelliert
werden und wenn abhängig
von der mindestens einen ersten Betriebsgröße der Antriebseinheit ein
Offsetwert für
die modellierten Verluste ermittelt wird. Auf diese Weise lässt sich
mit Hilfe der Modellierung der Verluste eine Vorsteuerung der Verluste
realisieren, die dann nur noch hinsichtlich des Offsetwertes korrigiert
bzw. adaptiert werden muss. Ansonsten müssten die Verluste der Ausgangsgröße der Antriebseinheit
in voller Höhe adaptiert
werden. Die Adaption des Offsetwertes ermöglicht demgegenüber, dass
auch bei Ausfall der Adaption anhand des modellierten Vorsteuerwertes für die Verluste
die Verluste zumindest in Höhe
dieses Vorsteuerwertes bei der Steuerung der Antriebseinheit berücksichtigt
werden können.
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Die
Modellierung kann dabei besonders einfach und zuverlässig mit
Hilfe einer ersten Kennlinie oder eines ersten zwei- oder mehrdimensionalen Kennfeldes
erfolgen, dass die mindestens eine zweite Betriebsgröße der Antriebseinheit
in einen Wert für die
Verluste abbildet.
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Entsprechend
kann die Adaptierung besonders einfach und zuverlässig mit
Hilfe einer zweiten Kennlinie oder eines zweiten zwei- oder mehrdimensionalen
Kennfeldes erfolgen, das die mindestens eine erste Betriebsgröße der Antriebseinheit
in einen Adaptionswert, insbesondere einen Offsetwert, für die Verluste
abbildet.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Verluste außerhalb eines Leerlaufbetriebszustandes
adaptiert werden. Dies ermöglicht
wie beschrieben die Verlustadaption auch bei Hybrid-Antriebssystemen oder
bei Start-Stopp-Antriebseinheiten, bei denen der Leerlaufbetriebszustand
nicht oder nur noch zeitlich sehr begrenzt zur Verfügung steht
so dass bei diesen Antriebskonzepten für die Adaption der Verluste
die Antriebseinheit nicht extra in den Leerlaufbetriebszustand gebracht
werden muss.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer als Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebseinheit,
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2 ein
Funktionsdiagramm zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3 einen
Ablaufplan für
einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens und
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4 ein
Diagramm der Drehzahl über
der Zeit zur Erläuterung
der Auswertung des zeitlichen Gradienten der Drehzahl für die Adaption
der Verluste einer Ausgangsgröße der Antriebseinheit.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In 1 kennzeichnet 1 eine
Antriebseinheit. Die Antriebseinheit 1 umfasst eine Brennkraftmaschine
bzw. einen Verbrennungsmotor 45, dem über eine Luftzufuhr 25 Frischluft
zugeführt
ist. Der Verbrennungsmotor 45 kann beispielsweise als Ottomotor
oder als Dieselmotor ausgebildet sein. Im Folgenden soll beispielhaft
angenommen werden, dass der Verbrennungsmotor 45 als Ottomotor
ausgebildet ist. Die Strömungsrichtung
der Frischluft in der Luftzufuhr 25 ist in 1 durch
Pfeile gekennzeichnet. In der Luftzufuhr 25 ist eine Drosselklappe 35 angeordnet,
durch deren Position der Luftmassenstrom zum Verbrennungsmotor 45 beeinflusst
wird. Die Position der Drosselklappe 35 wird von einer
Motorsteuerung 97 eingestellt. Für den Fall, dass die Antriebseinheit 1 ein
Fahrzeug antreibt, kann dabei die Motorsteuerung 97 in
dem Fachmann bekannter Weise die Position der Drosselklappe 35 abhängig von
der Stellung eines Fahrpedals einstellen. Ferner umfasst die Drosselklappe 35 eine
in 1 nicht explizit dargestellte Lagerückmeldungsvorrichtung,
beispielsweise in Form eines Drosselklappenpotentiometers, das die
Position der Drosselklappe 35 misst und ein entsprechendes
Messsignal an die Motorsteuerung 97 überträgt. Stromauf der Drosselklappe 35 ist
in der Luftzufuhr 25 optional ein Luftmassenmesser 30 angeordnet.
Der Luftmassenmesser 30 kann beispielsweise als Heißfilmluftmassenmesser
oder als Ultraschallluftmassenmesser ausgebildet sein und misst den
dem Verbrennungsmotor 45 über die Luftzufuhr 25 zugeführten Luftmassenstrom.
Ein entsprechendes Messsignal wird vom Luftmassenmesser 30 an die
Motorsteuerung 97 übertragen.
Der Luftmassenmesser 30 ist alternativ oder zusätzlich zum
Drosselklappenpotentiometer vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ zum
Drosselklappenpotentiometer oder zum Luftmassenmesser 30 ist
stromab der Drosselklappe 35 ein Drucksensor 40 in
einem Saugrohr 95 der Antriebseinheit 1 angeordnet,
der den Druck im Saugrohr 95 misst und ein entsprechendes
Messsignal an die Motorsteuerung 97 weiterleitet. Dabei
wird der Abschnitt der Luftzufuhr, der sich stromab der Drosselklappe 35 befindet,
als Saugrohr bezeichnet. Einem nicht näher in 1 dargestellten
Brennraum des Verbrennungsmotors 45 wird über ein
Einspritzventil 60 Kraftstoff zugeführt. Das Einspritzventil 60 wird
dabei von der Motorsteuerung 97 beispielsweise zur Einstellung
eines vorgegebenen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses angesteuert.
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Im
Falle eines Dieselmotors kann die Motorsteuerung 97 das
Einspritzventil 60 auch abhängig von der Fahrpedalstellung
zur Einspritzung einer entsprechenden Kraftstoffmenge ansteuern,
wenn die Antriebseinheit 1 ein Fahrzeug antreibt. Ferner
ist im Falle des als Ottomotor ausgebildeten Verbrennungsmotors 45 eine
Zündkerze 65 vorgesehen,
die das im Brennraum des Verbrennungsmotors 45 befindliche
Luft-/Kraftstoffgemisch zündet.
Dabei ist die Zündkerze 65 von
der Motorsteuerung 97 angesteuert. Die Ansteuerung kann
beispielsweise zur Einstellung einer vorgegebenen Momentenreserve
oder zur Aufheizung eines in 1 nicht
dargestellten Katalysators in einem Abgasstrang 70 der
Antriebseinheit 1 erfolgen. Das bei der Verbrennung des
Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses
im Brennraum des Verbrennungsmotors 45 erzeugte Abgas wird
in den Abgasstrang 70 ausgestoßen. Ein Drehzahlsensor 55 im
Bereich des Verbrennungsmotors 45 ermittelt in dem Fachmann
bekannter Weise die Drehzahl des Verbrennungsmotors 45 und überträgt ein entsprechendes
Messsignal an die Motorsteuerung 97. Ferner ist optional
auch ein Temperatursensor 50 vorgesehen, der eine Temperatur
der Antriebseinheit 1, insbesondere des Verbrennungsmotors 45,
misst und ein entsprechendes Messsignal an die Motorsteuerung 97 überträgt. Dabei
kann die Temperatur des Verbrennungsmotors 45 beispielsweise
als Motoröltemperatur
oder als Kühlwassertemperatur
vom Temperatursensor 50 gemessen werden.
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Für die Steuerung
der Stellgrößen zur
Einstellung der Position der Drosselklappe 35, der Einspritzmenge
und des Einspritzbeginns des Einspritzventils 60 sowie
des Zündzeitpunktes
der Zündkerze 65 ist
es erforderlich, dass die Motorsteuerung 97 die Verluste
einer Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1 kennt.
Die Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1 kann
dabei beispielsweise ein Drehmoment oder eine Leistung oder eine
von Drehmoment und/oder Leistung abgeleitete Größe sein. Im Folgenden wird beispielhaft
angenommen, dass es sich bei der Ausgangsgröße um ein Drehmoment, insbesondere
das vom Verbrennungsmotor 45 abgegebene Drehmoment handelt.
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Weitere
Komponenten der Antriebseinheit, wie beispielsweise ein Elektromotor
im Falle eines Hybrid-Antriebskonzeptes sind in 1 aus
Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt und für
das Verständnis
und die Funktion der Erfindung auch nicht unbedingt erforderlich,
auch wenn sich das nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren und
die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung in besonderer
Weise für
ein solches hybrides Antriebskonzept eignet, weil ein solches hybrides
Antriebskon zept oder auch ein Start-Stopp-Antriebskonzept nur wenig
oder gar keine Leerlaufbetriebsphasen aufweist im Vergleich zu einer
herkömmlichen
Antriebseinheit, die ausschließlich
einen Verbrennungsmotor als Antriebsmotor umfasst.
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Bei
den Verlusten des Drehmoments der Antriebseinheit, die im Folgenden
auch als Verlustmomente bezeichnet werden, gibt es im wesentlichen zwei
unterschiedliche Gruppen, nämlich
die externen Verlustmomente und die internen Verlustmomente. Die
externen Verlustmomente entstehen durch das Zuschalten von Nebenaggregaten,
wie beispielsweise Klimaanlage, Servoaggregate, Autoradio, usw. Die
internen Verlustmomente entstehen beispielsweise durch die Motorreibung
und durch Ladungswechselverluste. Die externen Verlustmomente lassen
sich beispielsweise vom Hersteller der Nebenaggregate abhängig vom
jeweiligen Betriebspunkt der Antriebseinheit 1, insbesondere
hinsichtlich Motordrehzahl und Motorlast vorgeben und mittels einer Vorsteuerung
berücksichtigen.
Die Motorlast kann dabei beispielsweise aus der eingespritzten Kraftstoffmenge
oder dem Luftmassenstrom, insbesondere in Form der Brennraumfüllung, in
dem Fachmann bekannter Weise ermittelt werden. Aufgrund von Alterungserscheingungen,
Abnutzung bzw. Verschleiß der
Nebenaggregate sind die externen Verlustmomente jedoch Änderungen
unterworfen und müssen daher
korrigiert werden. Entsprechend sind die internen Verlustmomente
Schwankungen unterworfen, die ebenfalls kompensiert werden müssen, um
die aktuellen Verlustmomente bei der Steuerung der Antriebseinheit
möglichst
genau berücksichtigen
zu können.
Die Schwankungen der internen Verlustmomente ergeben sich beispielsweise
durch unterschiedliche Motorölqualitäten im Hinblick
auf die Motorreibung bzw. im Hinblick auf unterschiedliche Ladungswechselverluste
abhängig
vom aktuellen Saugrohrdruck, von der aktuellen Drosselklappenposition
oder vom aktuellen Luftmassenstrom. So geht beispielsweise beim
Schließen
der Drosselklappe 35 der Saugrohrdruck nach unten in Richtung
zur Erzeugung eines größeren Unterdruckes,
wodurch höhere Ladungswechselverluste
bedingt sind. Bislang wurde die Korrektur bzw. Adaption des Verlustmomente, also
sowohl der internen als auch der externen Verlustmomente während eines
Leerlaufbetriebszustandes der Antriebseinheit 1 durchgeführt. Für Antriebssysteme
oder -konzepte, bei denen der Leerlaufbetriebszustand vergleichsweise
selten oder nie eingestellt wird, wie beispielsweise bei den beschriebenen Hybrid-Antriebssystemen
oder Start-Stopp-Antriebskonzepten, eignet sich daher eine Adaption
der Verlustmomente während
des Leerlaufs der Antriebseinheit 1 nicht.
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Erfindungsgemäß ist es
daher vorgesehen, die Verluste während
eines Abstellens, d. h. während eines
Abstellvorgangs der Antriebseinheit 1 zu adaptieren. Dies
eignet sich sowohl für
Antriebseinheiten, die als Antriebsmotor lediglich den Verbrennungsmotor 45 umfassen,
sowohl besonders auch für
die beschriebenen Hybridantriebssysteme und Start-Stopp-Antriebskonzepte.
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In 2 ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 15 in
Form eines Funktionsdiagramms dargestellt, das auch zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
dient. Die Vorrichtung 15 kann dabei beispielsweise software-
und/oder hardwaremäßig in der
Motorsteuerung 97 implementiert sein. Sie umfasst ein erstes
Kennfeld 5, dem vom Saugrohrdrucksensor 40 der
gemessene Saugrohrdruck und vom Drelzahlsensor 55 die gemessene
Motordrehzahl als Eingangsgrößen zugeführt werden.
Der Saugrohrdruck stellt dabei eine die Motorlast kennzeichnende Betriebsgröße der Antriebseinheit 1 dar.
Allein aus Motordrehzahl und Motorlast lässt sich mit Hilfe des ersten
Kennfeldes 5 das gesamte Verlustmoment der Antriebseinheit 1,
also sowohl die internen als auch die externen Verlustmomente modellieren.
Das erste Kennfeld 5 kann dabei beispielsweise auf einem Prüfstand und/oder
in Fahrversuchen in dem Fachmann bekannter Weise und unter Zuhilfenahme
der Hinweise der Hersteller zu den betriebspunktabhängigen Verlustmomenten
der Nebenaggregate appliziert werden. Der vom ersten Kennfeld 5 gelieferte Wert
für das
gesamte Verlustmoment kann somit als Vorsteuerwert verwendet werden.
Ferner umfasst die Vorrichtung 15 ein erstes Differenziationsglied 80, das
vom Drehzahlsensor 55 eine zeitliche Folge von Motordrehzahlwerten
erhält.
Das erste Differenziationsglied 80 bildet den zeitlichen
Gradienten der Motordrehzahl und liefert ihn als Eingangsgröße an eine Einheit 10,
die im einfachsten Fall als Kennlinie ausgebildet ist und den zeitlichen
Gradienten der Motordrehzahl in einen Adaptionswert in Form eines
Offsetwertes für
das gesamte Verlustmoment umwandelt. Auch das Element 10 kann
dazu beispielsweise auf einem Prüfstand
und/oder in Fahrversuchen appliziert worden sein. Der Offsetwert
des Elementes 10 und der modellierte Verlustmomentenwert
des ersten Kennfeldes 5 werden einem Additionsglied 90 als
Eingangsgrößen zugeführt. Das
Additionsglied 90 addiert zum modellierten Verlustmomentenwert
den Offsetwert und gibt die Summe an eine weiterverarbeitende Funktion
zur Einstellung der Drosselklappe 45, des Einspritzventils 60 und/oder
der Zündkerze 65 ab.
Die Motordrehzahl als Messwert des Drehzahlsensors 55 wird
außerdem
einem Vergleichsglied 20 zugeführt. Dem Vergleichsglied 20 ist
außerdem
von einem Speicher 75 der Vorrichtung 15 ein beispielsweise
auf einem Prüfstand
und/oder in Fahrversuchen applizierter Schwellwert in Form einer
Abstelldrehzahl zuge führt.
Der Speicher 75 kann auch außerhalb der Vorrichtung 15 und
in Zuordnung zur Vorrichtung 15 innerhalb oder außerhalb
der Motorsteuerung 97 angeordnet sein. Die Abstelldrehzahl stellt
dabei eine beispielsweise anhand von Prüfstandsmessungen und/oder in
Fahrversuchen ermittelte Motordrehzahl nA dar,
bei deren Unterschreiten in aller Regel ein Abstellen der Antriebseinheit 1 erfolgt.
Liegt also die Motordrehzahl unterhalb der Abstelldrehzahl nA, so veranlasst die Vergleichseinheit 20 eine
Aktivierung des ersten Kennfeldes 5 und des Elementes 10 zur
Einleitung der Adaption des Verlustmomentes der Antriebseinheit 1 in
der beschriebenen Weise.
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4 zeigt
nun ein Diagramm der Motordrehzahl n über der Zeit t. Unmittelbar
nach einem Abstellzeitpunkt tA, zu dem die
Motordrehzahl n der Antriebseinheit 1 die Abstelldrehzahl
nA unterschreitet, veranlasst die Vergleichseinheit 20 die
Aktivierung des Kennfeldes 5 und des Elementes 10 und damit
die Einleitung der Adaption des Verlustmomentes. In 4 sind
drei verschiedene Verläufe
der Motordrehzahl n über
der Zeit t beim Abstellen der Antriebseinheit 1 dargestellt.
Diese drei Motordrehzahlverläufe
sind dabei näherungsweise
linear und unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Steigung. Ein erster Motordrehzahlverlauf 200 weist
eine erste Steigung auf. Ein zweiter Motordrehzahlverlauf 300 weist
eine zweite Steigung auf, die größer als
die erste Steigung ist. Ein dritter Motordrehzahlverlauf 400 weist
eine dritte Steigung auf, die größer als
die zweite Steigung ist. Die unterschiedlichen Steigungen des Motordrehzahlverlaufes
ergeben sich beispielsweise bei unterschiedlichen Motorölqualitäten, die
zu unterschiedlichen Motorreibungen und damit zu unterschiedlichen internen
Verlustmomenten führen.
Je leichtläufiger dabei
das Motoröl
ist, umso größer ist
die Steigung der Motordrehzahl über
der Zeit beim Abstellen der Antriebseinheit 1. Je leichtläufiger das
Motoröl
ist, umso geringer ist das interne Verlustmoment der Antriebseinheit 1.
Mit zunehmender Steigung der Motordrehzahl n über der Zeit t beim Abstellen
der Antriebseinheit 1 nimmt somit das interne Verlustmoment
und damit auch das gesamte Verlustmoment der Antriebseinheit 1 ab.
Der entsprechende Zusammenhang ist in dem als Kennlinie ausgebildeten
Element 10 appliziert, beispielsweise auf einem Prüfstand und/oder
in Fahrversuchen.
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Dem
Element 10 können
alternativ oder zusätzlich
zum zeitlichen Gradienten der Motordrehzahl eine oder mehrere weitere
Betriebsgrößen der
Antriebseinheit 1 als Eingangsgröße zugeführt sein. Im Falle von zwei
oder mehr als zwei Eingangsgrößen ist
das Element 10 dann entsprechend als zwei- oder mehrdimensionales
Kennfeld ausgebildet an dessen Ausgang der Offsetwert anliegt. Die
internen Verlustmomente werden auch wie beschrieben durch Ladungswechselverluste
gebildet. Wie beschrieben nehmen die Ladungswechselverluste mit
abnehmendem Saugrohrdruck zu. Insofern kann der Offsetwert und damit
das Verlustmoment während
des Abstellens der Antriebseinheit 1 zusätzlich oder
alternativ zum zeitlichen Gradienten der Motordrehzahl auch abhängig von
einer einen Druck und/oder einen zeitlichen Druckverlauf in der
Luftzufuhr 25 charakterisierenden Größe adaptiert werden. Dies kann
beispielsweise der Saugrohrdruck und/oder der zeitliche Saugrohrdruckverlauf
sein. Wie bereits beschrieben nehmen mit abnehmendem Saugrohrdruck
die Ladungswechselverluste zu. Damit der Offsetwert sowohl die internen
Verlustmomente aufgrund der Motorreibung als auch die internen Verlustmomente
der Ladungswechselverluste berücksichtigt,
ist es gemäß 2 vorgesehen,
dass das Element 10 als zwei- oder mehrdimensionales Kennfeld
ausgebildet ist, dem neben dem zeitlichen Gradienten der Motordrehzahl
auch der Saugrohrdruck und/oder der zeitliche Gradient des Saugrohrdruckes
als Eingangsgrößen zugeführt sind.
Zur Bildung des zeitlichen Gradienten des Saugrohrdruckes ist in
der Vorrichtung 15 ein zweiter Differenziator 85 vorgesehen,
dem das Ausgangssignal des Saugrohrdrucksensors 40 zugeführt wird
und der den zeitlichen Gradienten des Saugrohrdruckes bildet und
dem Kennfeld 10 als Eingangsgröße zuführt. Mit abnehmendem Saugrohrdruck
bzw. abnehmendem zeitlichen Saugrohrdruckgradienten nehmen die Ladungswechselverluste
und damit die internen Verlustmomente und damit der Offsetwert am
Ausgang des Kennfeldes 10 während des Abstellens der Antriebseinheit 1 zu.
Entsprechendes gilt wie beschrieben für den zunehmenden zeitlichen
Drehzahlgradienten während
des Abstellens der Antriebseinheit 1. Als für den Druck
und/oder den Druckverlauf in der Luftzufuhr 25 der Antriebseinheit 1 charakterisierende
Größe kann
alternativ oder zusätzlich
zum Saugrohrdruck bzw. dessen zeitlichen Gradienten auch die vom
Drosselklappenpotentiometer gemessene Drosselklappenposition und/oder
deren zeitlicher Gradient und/oder der vom Luftmassenmesser 30 gemessene
Luftmassenstrom und/oder dessen zeitlicher Gradient verwendet werden.
Denn mit Betätigung
der Drosselklappe 35 in Schließrichtung bzw. mit abnehmendem
Luftmassenstrom nehmen die Ladungswechselverluste und damit die
internen Verlustmomente zu, so dass entsprechend ein betragsmäßig größerer Offsetwert
am Ausgang des Kennfeldes 10 adaptiert werden muss. Auch
die beschriebene Temperatur der Antriebseinheit 1, insbesondere
die Motoröltemperatur
beeinflusst die Motorreibung und damit die internen Verlustmomente.
Deshalb kann zur Adaption der Verlustmomente der Offsetwert auch
abhängig
von der vom Temperatursensor 50 ermittelten Temperatur der
Antriebseinheit 1 adaptiert werden. Dabei kann diese Temperatur
dem Element 10 zusätzlich
oder alternativ zu den bereits beschriebenen Eingangsgrößen des
Elementes 10 zugeführt werden
und der Zusammenhang zwischen dem Offsetwert und der Temperatur
auf einem Prüfstand
und/oder in Fahrversuchen appliziert werden. Zusätzlich oder alternativ kann
dabei auch der zeitliche Gradient der Temperatur der Antriebseinheit 1 dem
Element 10 als Eingangsgröße zur Adaption des Offsetwertes
zugeführt werden
und der Offsetwert abhängig
vom zeitlichen Gradienten der Temperatur beispielsweise auf einem Prüfstand und/oder
in Fahrversuchen appliziert werden. Dabei wird mit steigender Temperatur
bzw. steigendem zeitlichen Gradienten der Temperatur während des
Abstellens der Antriebseinheit 1 die Leichtläufigkeit
des Motoröls
ansteigen und damit das interne Verlustmoment absinken.
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Die
Zufuhr des zeitlichen Gradienten der Temperatur der Antriebseinheit 1 zum
Element 10 und eine entsprechende Differenziationseinheit
sind in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Bei betriebswarmem Verbrennungsmotor 45 kann der Einfluss
der Temperatur und des zeitlichen Temperaturverlaufs auf den Offsetwert
auch vernachlässigt
werden.
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Der
Offsetwert am Ausgang des Elementes 10 bildet aber nicht
nur Einflüsse
der internen Verlustmomente ab, sondern auch Einflüsse der
externen Verlustmomente, die sich beispielsweise aufgrund von Alterung,
Verschleiß oder
Abnutzung der verwendeten Nebenaggregate ergeben und sich entsprechend
in den genannten Eingangsgrößen des Elementes 10 niederschlagen.
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In
einer vereinfachten Ausführungsform kann
statt des ersten Kennfeldes 5 auch eine Kennlinie verwendet
werden, der als Eingangsgröße lediglich
das Motordrehzahlsignal oder ein die Last repräsentierendes Signal, wie der
Saugrohrdruck, die Drosselklappenposition oder der Luftmassenstrom zugeführt werden.
In diesem Fall ist das sich ergebende modellierte gesamte Verlustmoment
und damit die Vorsteuerung des Verlustmomentes ungenauer, so dass
diese Ungenauigkeit von der durch das Element 10 bewirkten
Adaption mit Hilfe des Offsetwertes kompensiert werden muss. Letztlich
kann auf die erste Kennlinie bzw. das erste Kennfeld 5 auch ganz
verzichtet werden, so dass das Element 10 sowohl die Modellierung
als auch die Adaption des gesamten Verlustmomentes der Antriebseinheit 1 übernimmt
und in diesem Fall ist auch das Additionsglied 90 nicht
mehr erforderlich und der Ausgang des Elementes 10 stellt
bereits das modellierte und adaptierte gesamte Verlustmoment der
Antriebseinheit 1 dar. Umgekehrt kann aber die Genauigkeit
der Vorsteuerung bzw. Modellierung des gesamten Verlustmomentes
auch ver bessert werden, indem neben den in 2 dargestellten
Eingangsgrößen der
Motordrehzahl und des Saugrohrdruckes weitere Betriebgrößen der
Antriebseinheit 1 dem Kennfeld 5 als Eingangsgrößen zugeführt werden,
wie beispielsweise auch die vom Temperatursensor 50 zur
Verfügung gestellte
Temperatur der Antriebseinheit 1, die einen Einfluss auf
das gesamte Verlustmoment haben. In diesem Fall wird die Modellierung
des gesamten Verlustmomentes am Ausgang des in diesem Fall mehr als
zweidimensionalen Kennfeldes 5 verbessert und muss umso
weniger durch den Offsetwert am Ausgang des Elementes 10 adaptiert
werden.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung 15 lässt sich
die Adaption der Verlustmomente der Antriebseinheit 1 auch
außerhalb
des Leerlaufbetriebszustandes durchführen, so dass sich das erfindungsgemäße Verfahren
besonders für
solche Antriebskonzepte eignet, bei denen vergleichsweise selten
oder nie der Leerlaufbetriebszustand eingestellt wird, insbesondere
bei Hybrid-Antriebssystemen oder bei Start-Stopp-Antriebskonzepten,
bei denen im Falle des Antriebs eines Fahrzeugs bei Stillstand des
Fahrzeugs nicht der Leerlaufbetriebszustand eingestellt wird, sondern
die Antriebseinheit 1 abgestellt wird.
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3 zeigt
einen Ablaufplan für
einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach dem Start
des Programms prüft
die Vergleichseinheit 20, ob die Motordrehzahl n kleiner
als die Abstelldrehzahl nA ist. Ist dies
der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 100 zurückverzweigt.
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Bei
Programmpunkt 105 werden die aktuellen Werte für die Motordrehzahl,
den Saugrohrdruck und die Temperatur der Antriebseinheit 1 von
der Vorrichtung 15 aus den entsprechenden Sensoren 55, 40 und 50 eingelesen.
Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 110 bilden die Differenziationsglieder 80, 85 aus
den aktuellen Werten für die
Motordrehzahl und den Saugrohrdruck sowie mindestens einen zeitlich
zurückliegenden
Wert für die
Motordrehzahl und den Saugrohrdruck, die zeitlichen Gradienten für die Motordrehzahl
und den Saugrohrdruck. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 115 modelliert das erste Kennfeld 5 aus
den aktuellen Werten für
die Motordrehzahl und den Saugrohrdruck das gesamte Verlustmoment
der Antriebseinheit 1. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 120 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 120 ermittelt das mehrdimensionale zweite
Kennfeld 10 aus den zugeführten Eingangsgrößen der
Motordrehzahl, des Saugrohrdruckes, des zeitlichen Gradienten der
Motordrehzahl, des zeitlichen Gradienten des Saugrohrdruckes und
der Temperatur der Antriebseinheit 1 den Offsetwert. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 125 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 125 wird das modellierte gesamte Verlustmoment
im Additionsglied 90 mit dem Offsetwert addiert um das
resultierende adaptierte Verlustmoment der Antriebseinheit 1 zu
bilden. Anschließend
wird das Programm verlassen. Das Programm kann für jeden Zeitpunkt oder Kurbelwinkel
der Antriebseinheit 1 durchlaufen werden, zu dem aktuelle
Werte für
die Motordrehzahl, den Saugrohrdruck und die Temperatur der Antriebseinheit 1 ermittelt
werden.
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Dem
Programm nach 3 liegt die Ausführungsform
nach 2 zugrunde. Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise
als Computerprogramm mittels eines Programmcodes in einem Mikrorechner
der Motorsteuerung 97 ausgeführt werden. Der Programmcode
kann aber auch als Teil eines Computerprogramm-Produktes auf einen
maschinenlesbaren Träger,
beispielsweise in Form einer Speicherplatte gespeichert sein, die
in der Motorsteuerung 97 angeordnet ist oder der Motorsteuerung 97 über ein
Laufwerk zugeführt
wird und vom Mikrorechner der Motorsteuerung 97 ausgeführt wird.
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Das
Verlustmoment der Antriebseinheit 1 wird auch als Motorschleppmoment
bezeichnet. Alternativ kann das zweite Kennfeld bzw. die zweite Kennlinie 10 so
ausgelegt werden, dass sie nicht nur den Offsetwert adaptiert, sondern
wie zuvor für
die Abwesenheit der ersten Kennlinie 5 bzw. das ersten Kennfeldes 5 beschrieben
das gesamte Verlustmoment während
des Abstellens der Antriebseinheit 1 modelliert. Ist zusätzlich auch
das erste Kennfeld bzw. die erste Kennlinie 5 vorhanden,
so liegen damit betriebspunktabhängig
zwei unterschiedlich modellierte Werte für das gesamte Verlustmoment
vor. Statt des Additionsgliedes 90 kann dann mit Hilfe
eines Subtraktionsgliedes die Differenz zwischen dem mittels der
ersten Kennlinie 5 bzw. dem ersten Kennfeld 5 bestimmten
gesamten Verlustmoment und dem mittels der zweiten Kennlinie bzw.
dem zweiten Kennfeld 10 modellierten gesamten Verlustmoment bestimmt
und als betriebspunktabhängiger
Offsetwert am Ausgang des Subtraktionsgliedes abgegeben werden.
Auf diese Weise wird die mittels der ersten Kennlinie bzw. dem ersten
Kennfeld 5 bewirkte Vorsteuerung durch das zweite Kennfeld
bzw. die zweite Kennlinie 10 plausibilisiert. Mit Hilfe
dieses gewonnenen betriebspunktabhängigen Offsetwertes am Ausgang
des Subtraktionsgliedes kann dann die erste Kennlinie bzw. das erste
Kennfeld 5 betriebspunktabhängig modifi- ziert werden,
um die Vorsteuerung mittels der ersten Kennlinie bzw. dem ersten Kennfeld 5 zu
verbessern und die Abweichung zwischen dem Ausgang des ersten Kennfeldes
bzw. der ersten Kennlinie 5 und dem Ausgang der zweiten Kennlinie
bzw. dem zweiten Kennfeld 10 betriebspunktabhängig betragsmäßig zu minimieren.
Der Betriebspunkt der Antriebseinheit 1 wird dabei durch
die Motordrehzahl, deren zeitlichen Gradienten, den Saugrohrdruck,
dessen zeitlichen Gradienten und die Temperatur der Antriebseinheit 1 im
hier beschriebenen Beispiel gebildet.
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Da
die so adaptierte erste Kennlinie bzw. das so adaptierte erste Kennfeld 5 auch
im normalen Betrieb der Antriebseinheit 1 außerhalb
des Abstellvorgangs, also auch für
Drehzahlen n größer oder
gleich der Abstelldrehzahl nA zur Bestimmung
bzw. Modellierung des gesamten Verlustmomentes verwendet wird, ergibt
sich somit für
diesen normalen Fahrbetrieb eine verbesserte bzw. präzisierte
und damit genauere Vorsteuerung bzw. Modellierung des gesamten Verlustmomentes
und damit eine verbesserte Fahrbarkeit im Falle des Antriebs eines
Fahrzeugs durch die Antriebseinheit 1. Dazu kann der Offsetwert für Drehzahlen
n ≥ nA entsprechend extrapoliert werden.
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Weiterhin
und in nicht dargestellter Weise kann die Vorrichtung 15 ein
Leerlaufdetektionsglied umfassen, das prüft, ob sich die Antriebseinheit 1 im Leerlaufbetriebszustand
befindet oder nicht. Das Leerlaufdetektionsglied 1 gibt
das Einleiten der Adaption der Verlustmomente der Antriebseinheit 1 nur dann
frei, wenn kein Leerlaufbetriebszustand vorliegt. Zu diesem Zweck
kann das Leerlaufdetektionsglied mit dem Vergleichsglied 20 verbunden
sein und eine Aktivierung des Verlgleichsgliedes 20 nur
dann zulassen, wenn sich die Antriebseinheit 1 nicht im Leerlaufbetriebszustand
befindet. Das Vorliegen des Leerlaufbetriebszustandes kann dabei
in dem Fachmann bekannter Weise, beispielsweise durch Vergleich
der aktuellen Motordrehzahl mit einem Leerlaufdrehzahlbereich und/oder
abhängig
davon ermittelt werden, ob sich ein Getriebe der Antriebseinheit 1 in
einer Neutralstellung befindet oder nicht.
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Außerhalb
des Betriebsbereiches der Antriebseinheit 1, in dem die
Antriebseinheit 1 abgestellt wird bzw. außerhalb
des Leerlaufbetriebszustandes kann die Aktivierung der ersten Kennlinie 5 bzw.
des ersten Kennfeldes 5 und die Aktivierung der zweiten Kennlinie
bzw. des zweiten Kennfeldes 10 dadurch verhindert werden,
dass das Ausgangssignal des Vergleichsgliedes 20 auf Logisch
0 gesetzt wird, während
es außerhalb
des Leerlaufzustandes und während
des Abstellens der Antriebseinheit 1 auf Logisch 1 gesetzt
wird. Empfängt
die erste Kennlinie bzw. das erste Kennfeld 5 und die zweite
Kennlinie bzw. das zweite Kennfeld 10 vom Vergleichsglied 20 die
Logische 0, so geben sie an ihrem Ausgang jeweils ebenfalls eine
Logische 0 ab, andernfalls die erwähnten modellierten bzw. adaptierten
Werte. Gibt das Additionsglied 90 den Wert Null ab, so
erkennt die Motorsteuerung 97, dass eine Adaption der Verlustmomente
der Antriebseinheit 1 gerade nicht stattfindet. Dennoch
wird im normalen Fahrbetrieb außerhalb
des Abstellvorgangs der Antriebseinheit 1 und damit für Motordrehzahlen
n größer oder
gleich der Abstelldrehzahl nA eine Kopie
des aktuellen wie beschrieben adaptierten ersten Kennfeldes bzw.
der aktuellen wie beschrieben adaptierten ersten Kennlinie 5 zur Modellierung
des gesamten Verlustmomentes der Antriebseinheit 1 verwendet.
Im Falle der Abwesenheit der ersten Kennlinie bzw. des ersten Kennfeldes 5 wird
entsprechend eine Kopie des der zweiten Kennlinie bzw. des zweiten
Kennfeldes 10 außerhalb des
Abstellvorgangs der Antriebseinheit 1, also für Motordrehzahlen
n größer oder
gleich der Abstelldrehzahl nA für die Modellierung
des gesamten Verlustmomentes der Antriebseinheit 1 verwendet.