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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung
betrifft ebenfalls ein entsprechendes Computerprogramm und eine
entsprechende Steuer- und/oder Regeleinrichtung.
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Aus
der
DE 101 41 003
A1 ist ein sogenannter Anfahrregler bekannt, der dazu vorgesehen
ist, den Fahrer eines Kraftfahrzeugs beim Anfahren zu unterstützen.
Für die Aktivierung eines derartigen Anfahrreglers muss
sicher erkannt werden, dass sich das Kraftfahrzeug in einer Anfahrsituation
befindet. Dies wird bei dem bekannten Anfahrregler unter anderem
dadurch erreicht, dass das Fahrpedal des Kraftfahrzeugs überwacht
wird. Befindet sich das Kraftfahrzeug im Stillstand und wird das
Fahrpedal vom Fahrer betätigt, so wird daraus auf einen
Anfahrwunsch des Fahrers geschlossen. Der Anfahrregler unterstützt
dann den Fahrer beim Anfahren des Kraftfahrzeugs. Auf diese Weise
wird ein "Abwürgen" beziehungsweise "Absterben" der Brennkraftmaschine beim
Anfahren vermieden.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mit dem das Anfahren nochmals
erleichtert und komfortabler wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein entsprechendes
Computerprogramm und ein entsprechendes Steuergerät gelöst.
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Bei
einer Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Regelabweichung zwischen der Ausgangs-Soll-Drehzahl und
der Ist-Drehzahl beim Greifen der Kupplung und dem damit verbundenen
Abfall der Ist-Drehzahl gegenüber bisherigen Verfahren
erhöht. Hierdurch wird der Drehzahlabfall wirksamer und
schneller ausgeregelt, was zu einem besseren, da gleichmäßigeren
und komfortableren Anfahren führt. Der Anfahrregler kann
hierdurch das Anfahren noch wirksamer unterstützen. Darüber
hinaus kann durch die erfindungsgemäße Maßnahme verhindert
werden, dass der Regeleingriff des Anfahrreglers bei Unterdrehzahl
beendet wird. Letztlich gestattet das erfindungsgemäße
Verfahren die Realisierung eines verbesserten "Abwürgeschutzes".
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All
dem liegt die erfindungsgemäße Erkenntnis zugrunde,
dass bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Anfahrregler die
Gefahr besteht, dass die Ausgangs-Soll-Drehzahl des Anfahrreglers
aufgrund der Zwangs-Rückkopplung auf bestimmte Ist-Größen
den gleichen Schwankungen unterworfen ist wie die Ist-Drehzahl.
Hierdurch werden die Möglichkeiten eines Reglereingriffes
begrenzt, was aber gerade beim Anfahren und der dort einwirkenden
erheblichen Störgröße in Form des Einkuppelns
nicht ideal ist. Durch die Begrenzung der Ausgangs-Soll-Drehzahl
des Anfahrreglers während eines Anfahrvorgangs durch eine
untere Grenze nach unten hin wird der mögliche Drehzahleinbruch
der Ausgangs-Soll-Drehzahl beim Anfahren reduziert, was zu der eingangs
genannten Erhöhung der Regeldifferenz und damit zu der
verbesserten Anfahrunterstützung führt.
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Die
untere Grenze kann variabel sein, und zwar sowohl innerhalb eines
Anfahrvorganges als auch von Anfahrvorgang zu Anfahrvorgang. Eine während
des Anfahrvorganges variable Grenze ermöglicht es, das
Verhalten des Anfahrreglers an die augenblickliche Anfahrsituation
anzupassen. Eine von Anfahrvorgang zu Anfahrvorgang variable Grenze
gestattet es, den Anfahrregler und das Anfahrverhalten von aktuellen
Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine, zum Beispiel
einer Betriebstemperatur, abhängig zu machen. In beiden
Fällen wird der Anfahrkomfort nochmals verbessert.
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Eine
während eines Anfahrvorganges variable Grenze kann auf
einfache Art und Weise dadurch realisiert werden, dass die untere
Grenze während eines Anfahrvorganges nur konstant bleiben oder
ansteigen kann und nach einem Anfahrvorgang auf einen Anfangswert
zurückgesetzt wird. Dies bedeutet nichts anderes, als dass
die Ausgangs-Soll-Drehzahl während des Anfahrvorganges mindestens
konstant ist oder einen positiven Gradienten aufweist, wohingegen
ein negativer Gradient der Ausgangs-Soll-Drehzahl ausgeschlossen
wird.
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Letzteres
kann wiederum softwaretechnisch auf einfache Art und Weise dadurch
realisiert werden, dass die untere Grenze den Wert der zuletzt ermittelten
Ausgangs-Soll-Drehzahl aufweist.
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Die
Eingangs-Soll-Drehzahl, welche der oben genannten Begrenzung unterworfen
wird, wird vorteilhafterweise anhand eines Modells gewonnen, welches
als Eingangsgrößen ein Ist-Drehmoment und einen
Ist-Gang umfasst. Das Ist-Drehmoment hängt wiederum üblicherweise
von einem Soll-Drehmoment ab, welches wiederum unter Berücksichtigung
eines Fahrerwunsches ermittelt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer in ein Kraftfahrzeug eingebauten
Brennkraftmaschine mit einer Kupplung und einem Getriebe;
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2 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine
von 1;
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3 ein
Detail des Flussdiagramms von 2; und
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4 ein
Diagramm, in dem eine Drehzahl der Brennkraftmaschine von 1 über
der Zeit während eines Anfahrvorganges des Kraftfahrzeugs über
der Zeit aufgetragen ist.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Eine
Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt
das Bezugszeichen 10. Sie ist in ein vorliegend nur durch
einen strichpunktierten Kasten angedeutetes Kraftfahrzeug 12 eingebaut
und dient zu dessen Antrieb. Eine Kurbelwelle 14 der Brennkraftmaschine 10 ist über
eine Kupplung 16 mit einem Getriebe 18 verbindbar,
welches mehrere Gangstufen i aufweist. Das Getriebe 18 ist
wiederum mit mehreren Rädern des Kraftfahrzeugs 12 verbunden,
von denen in 1 nur eines mit dem Bezugszeichen 20 gezeigt
ist. Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird von einer
Steuer- und Regeleinrichtung 22 gesteuert beziehungsweise
geregelt, die Eingangssignale von verschiedenen Sensoren sowie aus
modellhaften Berechnungen erhält und Steilgrößen
an verschiedene Stelleinrichtungen ausgibt, so beispielsweise an eine
Drosselklappe, an Injektoren, welche Kraftstoff in Brennräume
der Brennkraftmaschine 10 einspritzen, etc. Im Fall eines
automatisierten Schaltgetriebes 18 können von
der Steuer- und Regeleinrichtung 22 auch die Kupplung 16 und
das automatisierte Schaltgetriebe 18 angesteuert werden.
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Auf
einem Speicher der Steuer- und Regeleinrichtung 22 ist
ein Computerprogramm gespeichert, mit dem ein bestimmtes Verfahren
ausgeführt werden kann. Hierdurch wird ein Anfahrregler
realisiert, welcher einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 12 beim
Anfahren unterstützt, um ein "Abwürgen" der Brennkraftmaschine 10 beim
Anfahren zu vermelden. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein Fahrpedal
des Kraftfahrzeugs 12 überwacht. Befindet sich
das Kraftfahrzeug 12 im Stillstand und wird das Fahrpedal
vom Fahrer betätigt, so wird daraus auf einen Anfahrwunsch
des Fahrers geschlossen, es wird also hierdurch auf das Vorliegen
einer Anfahrsituation erkannt. Wird ferner von der Steuer- und Regeleinrichtung 22 erkannt,
dass die Kupplung 16 langsam schließt, also zumindest
zeitweise ein Zustand mit schleifender Kupplung vorliegt, wird über
den Anfahrregler versucht, die Drehzahl der Kurbelwelle 14 der
Brennkraftmaschine 10 so zu beeinflussen, dass das unerwünschte
Abwürgen der Brennkraftmaschine 10 verhindert
werden kann. Einzelne Verfahrensschritte, die Teil eines solchen
Programms sind, werden nun unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erläutert:
Nach
einem Start in 24 wird in 26 geprüft,
ob ein Bit B_start gesetzt ist. Ist dies der Fall, bedeutet dies, dass
ein Anfahrvorgang vorliegt. Nun wird in 28 eine Eingangs-Soll-Drehzahl nmotset_in ermittelt. Dies geschieht vor allem
unter Berücksichtigung eines Ist-Drehmoments Mreal (Block 30)
und einer aktuellen Gangstufe i (Block 32). Das Ist-Drehmoment
wird in 34 mittels eines Reglers eingestellt, der als Eingangsgrößen
das Ist-Drehmoment Mreal und ein Soll-Drehmoment
Mset erhält (Block 36),
welches wiederum aus einem vom Fahrer des Kraftfahrzeugs 12 geäußerten
Fahrerwunsch fawu (Block 38) oder alternativ von einem
Leerlaufregler resultiert. Der Fahrerwunsch fawu wird üblicherweise
aus der Stellung eines Fahrpedals abgeleitet.
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Die
Eingangs-Soll-Drehzahl nmotset_in wird in 40 in
noch stärker im Detail zu erläuternder Art und Weise
durch eine untere Grenze nach unten hin begrenzt. Ausgangsgröße
der Begrenzung in 40 ist eine Ausgangs-Soll-Drehzahl nmotset_out (Block 42). Diese wird einem
Drehzahlregler 44 zugeführt, durch den eine Ist-Drehzahl
nmotreal hergestellt wird (Block 46). Das
Verfahren endet in 48.
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Die
in 40 vorgenommene Begrenzung der Ausgangs-Soll-Drehzahl
nmotset_out wird nun unter Bezugnahme auf 3 stärker
im Detail erläutert: Die Begrenzung in 40 erfolgt
durch eine Abfrage 50. Bei dieser wird abgefragt, ob die
für den aktuellen Zeitpunkt n ermittelte Eingangs-Soll-Drehzahl nmotset_in_n größer ist als
oder gleich wie die Ausgangs-Soll-Drehzahl nmotset_in_n des
vorhergehenden Zeitpunktes n – 1. Ist die Antwort in 50 "ja",
bedeutet dies, dass die in 28 ermittelte Eingangs-Soll-Drehzahl
nmotset_in konstant ist oder ansteigt. In
diesem Fall wird in 52 die Ausgangs-Soll-Drehzahl nmotset_out_n für den aktuellen Zeitpunkt
n gleich der Eingangs-Soll-Drehzahl nmotset_in_n gesetzt.
Ist die Antwort auf die Abfrage in 50 dagegen "nein", bedeutet
dies, dass in 28 eine abfallende Eingangs-Soll-Drehzahl
nmotset_in ermittelt wurde. In diesem Fall
wird in 54 die Ausgangs-Soll-Drehzahl nmotset_out_n für
den aktuellen Zeitpunkt n gleich der zuletzt, also zum Zeitpunkt
n – 1, ermittelten Ausgangs-Soll-Drehzahl nmotset_out_n-1 gesetzt.
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Das
Ergebnis dieser in 40 vorgenommenen Begrenzung ist aus
dem Diagramm von 4 ersichtlich, in dem die Ist-Drehzahl
nmotreal und die Ausgangs-Soll-Drehzahl
nmotset_out über der Zeit aufgetragen
sind. Man erkennt, dass die Ausgangs-Soll-Drehzahl nmotset_out immer
auf sich selbst nach unten begrenzt wird, das heißt, dass
diese Größe nur größer werden
oder konstant bleiben kann, jedoch, während eines Anfahrvorganges,
nicht absinken kann. Bei einem Abfall der Ist-Drehzahl nmotreal, wie er beim Einkuppeln bei schleifender
Kupplung auftritt, wird somit der durch die Rückkopplung
der Eingangs-Soll-Drehzahl nmotset_in auf
die Ist-Drehzahl nmotreal an sich auftretende
Abfall der Eingangs-Soll-Drehzahl nmotset_in unterbunden
beziehungsweise nicht weitergeleitet, und statt dessen die Ausgangs-Soll-Drehzahl
nmotset_out während eines Anfahrvorgangs
durch den zuletzt, also zum Zeitpunkt n – 1 ermittelten
Wert nach unten hin begrenzt. In der Folge ergibt sich bei einem
Abfall der Ist-Drehzahl nmotreal eine vergrößerte
Regeldifferenz RD, die ein schnelleres Ausregeln des unerwünschten
Drehzahlabfalls und ein wirksames Verhindern eines "Abwürgens"
der Brennkraftmaschine 10 beim Anfahren gestattet. Diese
Grenze ist also insoweit variabel, als sie während eines
Anfahrvorganges ansteigen kann: Kommt es aufeinanderfolgend, jedoch
bei ansteigendem Gesamt-Drehzahlniveau zu mehreren Einbrüchen
der Ist-Drehzahl nmotreal, wird die Ausgangs-Soll-Drehzahl
nmotset_out durch das jeweils erreichte
höhere Niveau nach unten hin begrenzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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