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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit,
insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei
dem die Antriebseinheit durch mindestens eine in Abhängigkeit
einer vorgegebenen Ausgangsgröße, insbesondere
eines Solldrehmoments, ermittelte Ansteuergröße angesteuert wird.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Computerprogramm, ein
elektronisches Speichermedium und ein Steuergerät für eine Antriebseinheit.
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Verfahren
der vorstehend genannten Art sind bekannt und werden insbesondere
bei einer sogenannten drehmomentbasierten Ansteuerung eingesetzt.
Bei diesen Verfahren werden eine oder mehrere Ansteuergrößen für die Antriebseinheit
in Abhängigkeit
des Solldrehmoments gebildet, wobei das Solldrehmoment seinerseits
beispielsweise unter Berücksichtigung
eines Fahrerwunschmoments oder weiterer Drehmomentanforderungen
gebildet wird, die unter anderem von einem Leerlaufdrehzahlregler, Zusatzaggregaten
der Brennkraftmaschine und dergleichen herrühren können.
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Um
eine unzureichende Bremswirkung der Brennkraftmaschine in einem
Schubbetrieb oder sogar ein unerwünschtes Beschleunigen der Brennkraftmaschine
außerhalb
des Schubbetriebs zu vermeiden, sehen die bekannten Verfahren eine Überwachung
des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Istdrehmoments vor, das
in an sich bekannter Weise beispielsweise durch ein inverses Drehmomentmodell
aus der beziehungsweise den Ansteuergrößen für die Brennkraftmaschine oder
auch direkt aus einer Messung beziehungsweise Auswertung weiterer
Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine erhalten wird.
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Sobald
im Rahmen dieser Überwachung
ein nicht ordnungsgemäßer Betrieb
der Brennkraftmaschine erkannt wird, wird üblicherweise eine Fehlerreaktion
eingeleitet, die in den meisten Fällen eine verhältnismäßig starke
Beschränkung
der möglichen Betriebsarten
für die
Brennkraftmaschine vorsieht und den Fahrer eines Kraftfahrzeugs
mit einer derartigen Brennkraftmaschine dementsprechend einschränkt. Durch
eine derartige Notlauffunktion wird dem Fahrer zwar das Aufsuchen
einer Werkstatt oder dergleichen ermöglicht, aber neben reinen Komforteinbußen ist
aufgrund der starken Einschränkungen der
Brennkraftmaschine in dem Notlauf auch die Fahrsicherheit beeinträchtigt,
weil sich für
den Fahrer u. U. ein völlig
anderes Fahrgefühl
ergibt.
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Offenbarung der Erfindung
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Demgemäß ist es
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten
Art dahingehend zu verbessern, dass die Wahrscheinlichkeit der Einleitung
einer den Betrieb der Antriebseinheit stark einschränkenden
Fehlerreaktion aufgrund der Momentenüberwachung verringert wird und
allgemein ein sicherer Betrieb der Antriebseinheit möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Ansteuergröße im Sinne
einer vorgebbaren Begrenzung für
die Ausgangsgröße begrenzt
wird.
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Vorteile der Erfindung
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Durch
die erfindungsgemäße Begrenzung der
Ansteuergröße für die Antriebseinheit
ist in vielen denkbaren Fehlersituationen auch eine entsprechende
Begrenzung des von der Antriebseinheit abgegebenen Istdrehmoments
realisiert, so dass bei entsprechender Auswahl des Maximalwerts
für die
Ansteuergröße das Ansprechen
einer Überwachung des
Istdrehmoments beziehungsweise das Einleiten einer Fehlerreaktion,
die eine starke Einschränkung der
möglichen
Betriebsarten der Antriebseinheit zur Folge hat, vermieden werden
kann. Die erfindungsgemäße Begrenzung
der Ansteuergröße verhindert daher
ein unnötiges
Einleiten der Fehlerreaktion und stellt in den meisten Fehlerfällen sicher,
dass auch das von der Antriebseinheit abgegebene Istdrehmoment einen
dem Maximalwert für
die Ansteuergröße entsprechenden
Wert nicht überschreitet.
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Allein
solche schwerwiegenden Fehler bei dem Betrieb der Antriebseinheit,
die eine Verfälschung
der Ansteuergrößen zum
Beispiel nach deren erfindungsgemäßer Begrenzung zur Folge haben, können bei
der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
noch zu einer unerwünschten Überhöhung des
Istdrehmoments führen.
In diesen Fällen spricht
die bekannte Überwachung
des Istdrehmoments jedoch an, so dass auch in derartigen Fehlerfällen ein
sicherer Betrieb der Brennkraftmaschine beziehungsweise eine zuverlässige Einleitung
einer Fehlerreaktion ermöglicht
ist.
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In
jedem Fall trägt
die Erfindung zur Verbesserung des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit
bei, weil sie das Einleiten von den Betrieb stark einschränkenden
Fehlerreaktionen auf ein Mindestmaß beschränkt, das durch die vorstehend
genannten schwerwiegenden Fehler vorgegeben ist. Drehmomenterhöhend wirkende
Fehler vor der Bildung der Ansteuergröße werden durch die erfindungsgemäße Begrenzung
der Ansteuergröße stets
sicher kompensiert, auch bei Systemen die ohne die vorstehend beschriebene
Momentenüberwachung
realisiert sind.
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Eine
besonders einfache und dennoch effiziente Begrenzung der Ansteuergröße ergibt
sich, wenn ein zulässiger
Maximalwert für
die Ansteuergröße in Abhängigkeit
eines vorgebbaren Maximalwerts für
die Ausgangsgröße ermittelt
wird, und wenn die Ansteuergröße auf den
zulässigen
Maximalwert für
die Ansteuergröße begrenzt
wird.
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Eine
gute Anpassung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens
an die unterschiedlichen Betriebszustände der Antriebseinheit ist
dadurch gegeben, dass der Maximalwert für die Ansteuergröße in Abhängigkeit
des Betriebszustands gewählt
wird. Im Falle mehrerer Ansteuergrößen werden dementsprechend
vorzugsweise die Maximalwerte für
alle Ansteuergrößen in Abhängigkeit
des Betriebszustands gewählt.
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Neben
der erfindungsgemäßen Begrenzung der
einen oder mehreren Ansteuergrößen für die Antriebseinheit
kann ferner vorgesehen sein, dass bereits das zur Ermittlung der
Ansteuergröße beziehungsweise
Ansteuergrößen verwendete
Solldrehmoment auf einen vorgebbaren Maximalwert begrenzt wird,
wobei der Maximalwert wiederum in Abhängigkeit eines Betriebszustands
der Antriebseinheit gewählt
werden kann. Eine derartige Begrenzung des Solldrehmoments wirkt
ergänzend
zu der erfindungsgemäßen Begrenzung
der Ansteuergröße und verhindert
vorteilhaft, dass der die Ermittlung beziehungsweise Bildung der
Ansteuergröße durchführenden
Funktionseinheit einer Steuerung der Antriebseinheit ein unzulässig großer Wert
für das
Solldrehmoment zugeführt
wird.
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Für den Fall,
dass bei der Ansteuerung der Antriebseinheit ein Fehler auftritt,
der nicht bereits durch die erfindungsgemäße Begrenzung der Ansteuergröße oder
des Solldrehmoments kompensiert werden kann, ist erfindungsgemäß vorteilhaft
vorgesehen, dass eine Fehlerreaktion eingeleitet wird, wenn ein
von der Antriebseinheit tatsächlich
abgegebenes Istdrehmoment um einen vorgebbaren Betrag von dem Solldrehmoment
abweicht.
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Ein
weiterhin sicherer Betrieb der Antriebseinheit bei einem durch die Überwachung
erkannten Fehler ist dadurch gewährleistet,
dass die Antriebseinheit in einen Notlauf versetzt wird, in dem
insbesondere eine Begrenzung der Drehzahl der Antriebseinheit vorgesehen
ist.
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Als
Ansteuergröße für die Antriebseinheit kann
erfindungsgemäß vorteilhaft
eine Kraftstoffeinspritzung und/oder ein Zündwinkel und/oder eine Einstellung
einer Luftzufuhr, vorzugsweise über
eine Drosselklappe, verwendet werden. Bei nicht als Brennkraftmaschine
ausgebildeten Antriebseinheiten kann dementsprechend eine andersartige
Ansteuergröße wie beispielsweise
ein Statorstrom eines elektrischen Antriebs usw. erfindungsgemäß begrenzt
werden.
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Von
besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
in Form eines Computerprogramms, das auf einem elektronischen Speichermedium
abgespeichert ist und einem die Antriebseinheit steuernden Steuergerät zugeordnet
sein kann.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene
Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt sind. Dabei können die in den Ansprüchen und
in der Beschreibung erwähnten
Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild einer Steuerung einer Brennkraftmaschine, und
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2 ein
Funktionsdiagramm zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 kennzeichnet
das Bezugszeichen 20 ein erfindungsgemäßes Steuergerät zur Steuerung
einer Antriebseinheit 1, vgl. 2. Die Antriebseinheit 1 treibt
beispielsweise ein Kraftfahrzeug an und weist einen Motor auf, der
beispielsweise als Verbrennungsmotor, als Elektromotor oder als
auf einem alternativen Antriebskonzept basierender Motor ausgebildet
sein kann. Der Verbrennungsmotor kann beispielsweise als Ottomotor
oder als Dieselmotor ausgebildet sein.
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Gemäß 1 ist
dem Steuergerät 20 ein Fahrerwunschmoment
von einem Fahrpedal 45 zugeführt. Ferner können dem
Steuergerät 20 wie
aus 1 ersichtlich eine oder mehrere weitere, externe Momentenanforderungen 50 zugeführt sein.
Die externen Momentenanforderungen 50 können beispielsweise von externen
Fahrzeugfunktionen wie beispielsweise einem Antiblockiersystem,
einer Antriebsschlupfregelung, einer Fahrgeschwindigkeitsregelung
oder dergleichen erhalten und an das Steuergerät 20 weitergeleitet
werden.
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In
dem Steuergerät 20 erfolgt
basierend auf diesen Momentenanforderungen in dem Fachmann bekannter
Weise eine Momentenkoordination, die unter anderem eine Priorisierung
des Fahrerwunschmoments sowie der externen Momentenanforderungen 50 vornimmt.
Hierbei wird ein resultierendes Drehmoment erhalten, bei dem es
sich um das von der Antriebseinheit 1 umzusetzende Solldrehmoment
handelt.
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Die
Bestimmung des Solldrehmoments erfolgt in einer ersten auch als
Funktionsebene bezeichneten Ebene 85 des Steuergeräts 20 beziehungsweise
der durch das Steuergerät 20 realisierten
Funktionalität,
vergleiche 2.
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Neben
der Bestimmung des Solldrehmoments sind in der Funktionsebene 85 auch
alle weiteren zur Ansteuerung der Antriebseinheit 1 erforderlichen
Funktionalitäten
vorgesehen.
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Gemäß 2 erfolgt
die Ermittlung des Solldrehmoments in einer Solldrehmoment-Bestimmungseinheit 35.
Das durch die Solldrehmoment-Bestimmungseinheit 35 gebildete
Solldrehmoment wird anschließend
einem Momentenmodell 30 zugeführt und dort in Abhängigkeit
von Betriebsgrößen 55,
die gemäß 1 ebenfalls
dem Steuergerät 20 zugeführt werden,
in die Ansteuerdauer und/oder den Ansteuerbeginn für mindestens
eine auf die Antriebseinheit 1 wirkende Ansteuergröße A in
ebenfalls dem Fachmann bekannter Weise transformiert.
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Bei
den Betriebsgrößen 55 (1)
kann es sich beispielsweise um die Motordrehzahl, die Motortemperatur,
den Saugrohrdruck und so weiter handeln. Als mindestens eine Ansteuergröße A kann
dabei eine Kraftstoffeinspritzung 5, ein Zündwinkel 10, oder
eine Luftzufuhr 15 oder eine Kombination hieraus gewählt werden.
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Im
Falle eines als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungsmotors wird
in der Regel allein die Kraftstoffeinspritzung 5 als Ansteuergröße A gewählt, während im
Fall eines Ottomotors regelmäßig auch mehrere
der vorstehend genannten Ansteuergrößen zur Umsetzung des Solldrehmoments
herangezogen werden.
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Im
Falle des Zündwinkels 10 ergibt
sich aus dem Ansteuerbeginn ein Zündwinkel für die Zündung des in einem Brennraum
befindlichen Luft-/Kraftstoffgemischs, der für die Umsetzung des Solldrehmoments
erforderlich ist. Im Falle der Luftzufuhr 15 ergibt sich
aus der Ansteuerdauer und dem Ansteuerbeginn beispielsweise einer
nicht abgebildeten Drosselklappe eine Frischluftfüllung in
dem Brennraum, die für
die Umsetzung des Solldrehmoments erforderlich ist.
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Die
Bildung der Ansteuerdauer und des Ansteuerbeginns der mindestens
einen Ansteuergröße A erfolgt
in einem Block 25 in der Funktionsebene 85 der
Motorsteuerung 20 in Abhängigkeit der Vorgabe des Momentenmodells 30,
das ebenfalls in der Funktionsebene 85 angeordnet ist.
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Mittels
der durch den Block 25 erhaltenen Ansteuerwerte wird das
vorgegebene Solldrehmoment von der Antriebseinheit 1 in
einer dem Fachmann bekannten Weise umgesetzt bzw. erzeugt.
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In
der zweiten, auch als Überwachungsebene
bezeichneten Ebene 90 des Steuergeräts 20 beziehungsweise
einer in dem Steuergerät 20 realisierten
Funktionalität
zur Ansteuerung der Antriebseinheit 1 wird eine Momentenüberwachung
durchgeführt,
die eine Überwachung
des von der Antriebseinheit 1 tatsächlich abgegebenen Istdrehmoments
zum Gegenstand hat. Diese Momentenüberwachung basiert auf einer
Auswertung der in der Funktionsebene 85 durch den Block 25 gebildeten
Ansteuerwerte durch eine Rückrechnungseinheit 65,
die ein zu dem Momentenmodell 30 der Funktionsebene 85 inverses Modell
aufweist, und die dementsprechend aus den ihr zugeführten Ansteuergrößen das
hiervon abhängige
Istdrehmoment der Antriebseinheit 1 ermittelt.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann die Rückrechnungseinheit 65 beispielsweise
auch messtechnisch erfasste Betriebsgrößen 55 der Antriebseinheit 1 auswerten,
um hierauf auf das von der Antriebseinheit 1 abgegebene
Istdrehmoment zu schließen. Eine
Plausibilisierung des Istdrehmoments unter Verwendung der von dem
Block 25 gelieferten Ansteuergrößen und der messtechnisch erfassten
Betriebsgrößen 55 ist
ebenfalls denkbar.
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Das
mithilfe der Rückrechnungseinheit 65 ermittelte
Istdrehmoment der Antriebseinheit 1 wird in einer Momentenvergleichseinheit 70 mit
einem zulässigen
Drehmoment verglichen. Das zulässige Drehmoment
wird in einer Bestimmungseinheit 75 in Abhängigkeit
einer vorzugsweise redundanten Signalerfassung 80 in der Überwachungsebene 90 gebildet.
Das zulässige
Drehmoment kann dabei beispielsweise in dem Fachmann bekannter Weise
in Abhängigkeit
des Fahrerwunsches an dem Fahrpedal 45 (1)
ermittelt werden. Die redundante Signalerfassung 80 kann
vorzugsweise mithilfe zweier Sensoren die Fahrpedalstellung des
Fahrpedals 45 redundant erfassen.
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Wenn
das von der Antriebseinheit 1 umgesetzte Istdrehmoment
das zulässige
Drehmoment um einen vorgebbaren Betrag überschreitet, wird eine Fehlerreaktion
ausgelöst.
Die Fehlerreaktion kann beispielsweise vorsehen, dass die Antriebseinheit 1 in
einen Notlauf versetzt wird, wobei insbesondere eine Begrenzung
der Drehzahl der Antriebseinheit 1 vorgesehen ist.
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Da
eine solche Fehlerreaktion die möglichen Betriebsarten
der Antriebseinheit 1 jedoch sehr stark einschränkt, ist
erfindungsgemäß vorgeschlagen,
zur Vermeidung der Fehlerreaktion bei bestimmen Fehlern bereits
die von dem Funktionsblock 25 gebildete Ansteuergröße A im
Sinne einer vorgebbaren Begrenzung für das Solldrehmoment, insbesondere
auf einen vorgebbaren Maximalwert, zu begrenzen. Der zur Begrenzung
der Ansteuergröße A vorgesehene Maximalwert
kann beispielsweise in Abhängigkeit
eines für
das Solldrehmoment vorgegebenen Maximalwerts ermittelt werden.
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Zur
Begrenzung der Ansteuergröße A ist
erfindungsgemäß in der
Funktionsebene 85 der dem Funktionsblock 25 nachgeordnete
Funktionsblock 26 vorgesehen. Der für die Begrenzung verwendete
Maximalwert hängt
bevorzugt von einem Betriebszustand der Antriebseinheit 1 ab.
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Durch
die erfindungsgemäße Begrenzung der
von dem Funktionsblock 25 in Abhängigkeit des Solldrehmoments
gebildeten Ansteuergröße A auf
einen vorgebbaren Maximalwert ist sichergestellt, dass momentenerhöhende Fehler,
die in unerwünschter Weise
auf zu große
Ansteuersignalwerte führen könnten, kompensiert
werden, indem die Funktionseinheit 26 in derartigen Fällen eine
Begrenzung auf den vorgebbaren Maximalwert durchführt.
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Im
Gegensatz zu einer von herkömmlichen Verfahren
bekannten Begrenzung des dem Momentenmodell 30 zugeführten Solldrehmoments
kann die erfindungsgemäße Begrenzung
der Ansteuergröße A auch
solche Fehler kompensieren, die erst in dem Momentenmodell 30 oder
einem nachgeordneten Funktionsblock 25 auftreten.
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Ebenso
wie herkömmliche
Ansteuergrößen A wird
im Falle einer erfindungsgemäßen Begrenzung
auch der vorgebbare Maximalwert für die Ansteuergröße A anschließend zur
Ansteuerung der Antriebseinheit 1 verwendet, und darüber hinaus
wird die auf den vorgebbaren Maximalwert begrenzte Ansteuergröße A auch
der in der Überwachungsebene 90 vorgesehenen
Rückrechnungseinheit 65 zugeführt.
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Durch
die erfindungsgemäße Begrenzung der
Ansteuergröße A für die Antriebseinheit 1 wird
die Wahrscheinlichkeit dafür
reduziert, dass momentenerhöhende
Fehler in der Motorsteuerung 20 tatsächlich auch eine Erhöhung des
von der Antriebseinheit 1 abgegebenen Istdrehmoments zur
Folge haben. Falls dennoch eine derartige unerwünschte Erhöhung des von der Antriebseinheit 1 abgegebenen
Istdrehmoments erfolgt, wird diese wie vorstehend beschrieben in
der Überwachungsebene 90 durch
die Momentenvergleichseinheit 70 erkannt, und es kann in
an sich bekannter Weise eine Fehlerreaktion eingeleitet werden,
die beispielsweise einen Notlauf der Antriebseinheit 1 einleitet,
in dem die Drehzahl der Antriebseinheit 1 auf eine vorgebbare Maximaldrehzahl
begrenzt wird.
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Zusätzlich zu
der erfindungsgemäßen Begrenzung
der Ansteuergröße A kann
ferner vorgesehen sein, dass das mittels der Solldrehmoment-Bestimmungseinheit 35 gebildete
Solldrehmoment auf einen vorgebbaren Maximalwert begrenzt wird.
Analog zu der erfindungsgemäßen Begrenzung
der Ansteuergröße A für die Antriebseinheit 1 kann
der vorgebbare Maximalwert für
das Solldrehmoment ebenfalls in Abhängigkeit eines Betriebszustands
der Antriebseinheit 1 gewählt werden.
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Durch
die Begrenzung des Solldrehmoments auf den vorgebbaren Maximalwert
ist sichergesellt, dass bei der Ermittlung des Solldrehmoments gegebenenfalls
auftretende momentenerhöhende
Fehler sich nicht auf die der Solldrehmoment-Bestimmungseinheit 35 nachgeordneten
Funktionsblöcke 30, 25, 26 der
Motorsteuerung 20 auswirken.
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Die
für die
erfindungsgemäße Begrenzung der
Ansteuergröße A beziehungsweise
des Solldrehmoments verwendeten vorgebbaren Maximalwerte können in
der Funktionsebene 85 oder auch in der Überwachungsebene 90 der
Motorsteuerung 20 berechnet oder auf sonstige Weise ermittelt
werden, beispielsweise unter Verwendung eines Kennfelds oder dergleichen.