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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs.
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Aus
der Veröffentlichung
Ottomotor-Management, Motronic-Systeme, Robert Bosch GmbH, 2005,
ISBN-3-8348-0037-6; S. 241 ist bereits ein Verfahren zur Überwachung
eines Funktionsrechners in einem Steuergerät bekannt, der die Drehmomenterzeugung
eines Verbrennungsmotors steuert, wobei ein Maximalwert für das vom Verbrennungsmotor
zu erzeugende Drehmoment aus einem Fahrerwunsch bestimmt wird, der
Maximalwert mit einem Ist-Wert des tatsächlich vom Verbrennungsmotor
erzeugten Drehmoments verglichen wird, und durch geeignete Maßnahmen
ein beherrschbarer Zustand sichergestellt wird, wenn der Ist-Wert
größer als
der Maximalwert ist. Bei in Serie verwendeten Steuergeräten erfolgt
die Sicherstellung des beherrschbaren Zustands über eine Beschränkung der
Luftzufuhr zum Verbrennungsmotor.
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Der
Funktionsrechner steuert die Drehmomenterzeugung unter Rückgriff
auf in einem Programmspeicher des Steuergeräts abgelegte Algorithmen und
als Funktion von bestimmten Eingangsgrößen. Wichtige Eingangsgrößen sind
die Drehzahl des Verbrennungsmotors und eine Fahrpedalstellung,
die eine Drehmomentanforderung durch einen Fahrer, also einen Fahrerwunsch,
charakterisiert. Moderne Steuergeräte berücksichtigen darüber hinaus
eine Vielzahl weiterer Eingangsgrößen, die aus Informationen
von Sollwertgebern und Sensoren abgeleitet werden.
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Aus
diesen Eingangsgrößen bildet
der Funktionsrechner Ansteuersignale für Stellglieder, mit denen das
Drehmoment des Verbrennungsmotors eingestellt wird. Ein wichtiges
Beispiel eines solchen Stellgliedes ist ein Luftmassenstellglied,
beispielsweise eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe, die eine
in den Verbrennungsmotor strömende
Luftmasse oder Kraftstoff/Luft-Gemisch-Masse steuert.
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Solche
auch als EGAS-Systeme bezeichneten Systeme stellen hohe Anforderungen
an die Betriebssicherheit der beteiligten Komponenten, da eine mechanische
Kopplung zwischen dem Fahrpedal als Fahrerwunschgeber und der Drosselklappe als
Stellglied nicht mehr existiert. Um eine fehlerhafte Erzeugung unerwünscht großer Drehmomente
durch Fehlfunktionen des Funktionsrechners zu verhindern, überwacht
ein Überwachungsmodul
den Funktionsrechner und leitet im Fehlerfall Ersatzmaßnahmen
ein, mit denen das Drehmoment des Verbrennungsmotors aus Sicherheitsgründen beschränkt wird.
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Die
wirksamste Beschränkung
erfolgt durch Begrenzung der Luftzufuhr zum Verbrennungsmotor bis
hinunter zu einem minimalen Wert, der zum Beispiel durch einen mechanischen
Anschlag beim Schließen
der Drosselklappe oder einen bei geschlossener Drosselklappe zwangsweise
noch offenen Luftströmungsquerschnitt
realisiert wird. Unter normalen Betriebsbedingungen erfolgt die
Beschränkung
in der Regel erst, wenn die fehlerhafte Erzeugung des zu großen Drehmoments über ein
Zeitintervall in der Größenordnung
einer halben Sekunde hinaus andauert.
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Unabhängig von
einer solchen Beschränkung
des Drehmomentes in Fehlerfällen
sehen reguläre
Funktionen der Verbrennungsmotorsteuerung vorübergehende Reduzierungen des
Drehmomentes vor. Beispiele solcher regulärer Funktionen sind eine Maximaldrehzahlbegrenzung,
die ein Überdrehen des
Verbrennungsmotors verhindert, und eine Antischlupfregelung, die
ein Durchdrehen von Antriebsrädern
verhindert. Beide Funktionen nutzen Zündwinkeleingriffe und/oder
Eingriffe in die Einspritzung von Kraftstoff zur Reduzierung des
Drehmoments.
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Bei
Versuchen hat sich gezeigt, dass Fehler des Funktionsrechners, die
zu einer fehlerhaften Erzeugung unerwünscht großer Drehmomente führen, bei
Eingriffen regulärer
Funktionen erst vergleichsweise spät, in Extremfällen erst
nach Überschreiten einer
Zeit von einer Minute, erkannt worden sind.
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Dies
ist grundsätzlich
unerwünscht,
weil es zu steilen und großen
Amplituden im Drehmomentverlauf des Verbrennungsmotors kommen kann.
Reduziert ein Fahrer zum Beispiel auf glatter Fahrbahn seine Drehmomentanforderung
und steuert der Funktionsrechner den Verbrennungsmotor fehlerhaft, wird
die reguläre
Antischlupfregelung das Drehmoment über Zündwinkeleingriffe reduzieren.
Ein verspätetes
Erkennen der Fehlfunktion des Funktionsrechners wird dann dazu führen, dass
die Zündwinkeleingriffe
jeweils bei großen
Brennraumfüllungen des
Verbrennungsmotors erfolgen, was zu den unerwünscht großen Amplituden der Drehmomentschwankungen
führt.
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Aus
der
DE 198 36 845
A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit
beschrieben, bei welchem eine der Größen für Drehmoment, Leistung oder
Drosselklappenwinkel ermittelt und mit einem maximal zulässigen Wert
verglichen wird und bei Überschreiten
Fehlermaßnahmen
eingeleitet werden.
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Die
DE 44 38 714 A1 beschreibt
eine Steuerung einer Antriebseinheit, wobei im Rechenelement zur
Steuerung zwei unabhängige
Ebenen festgelegt sind, wobei eine Ebene die Steuerfunktion und
eine zweite Ebene die Überwachungsfunktion
durchführt.
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Vor
diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe
einer verbesserten Überwachung
eines Steuergeräts
der eingangs genannten Art.
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Diese
Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.
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Als
wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich eine wesentlich schneller
erfolgende Beschränkung
der Luftzufuhr als Reaktion auf eine EGAS-Fehlfunktion auch bei
parallel zur EGAS-Fehlfunktion erfolgenden Drehmomenteingriffen
regulärer
Funktionen.
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Vergleicht
man Situationen, in denen eine provozierte EGAS-Fehlfunktion in
einem ersten Fall ohne und in einem zweiten Fall mit parallel erfolgenden
Drehmomentreduzierungen durch reguläre Funktionen erkannt werden
sollte, so zeigt sich, dass die Wartezeit zwischen einem erstmaligen
Auftreten der EGAS-Fehlfunktion und der als Reaktion auf diese Fehlfunktion
ausgelösten
Beschränkung
des Drehmoments im zweiten Fall nur etwa anderthalb mal so lang
ist wie im ersten Fall. So hat sich zum Beispiel in praktischen
Versuchen eine Verlängerung der
Wartezeitspanne von etwa 500 ms auf etwa 700 bis 800 ms ergeben.
Dies stellt einen großen
Vorteil gegenüber
dem eingangs genannten Stand der Technik dar, bei dem die Beschränkung unter
vergleichbaren Umständen
in Extremfällen
erst nach Überschreiten
einer Zeit von einer Minute ausgelöst worden ist.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der
Beschreibung und den beigefügten
Figuren.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 ein
Blockschaltbild eines Steuergeräts mit
angeschlossenen Sensoren, Gebern und Stellgliedern;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
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3 zeitliche
Verläufe
eines modellierten Drehmoment-Ist-Werts; und
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4 zeitliche
Verläufe
eines Zählerstandes,
der zur Auslösung
einer Beschränkung
der Luftzufuhr verwendet wird.
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Im
Einzelnen zeigt die 1 ein Steuergerät 10 mit
einem Funktionsrechner 12, einem Programmspeicher 14,
einem Überwachungsmodul 16, einer
Eingangssignalverarbeitung 18, einer Ausgangssignalverarbeitung 20 und
einem Bussystem 22. Die Eingangssignalverarbeitung 18 empfängt Eingangssignale
von verschiedenen Sensoren oder Gebern über Betriebsparameter des Verbrennungsmotors
und/oder eines Antriebsstrangs in einem Kraftfahrzeug. Ein Fahrerwunschgeber 24 liefert
ein Signal FW, das eine Drehmomentanforderung durch den Fahrer repräsentiert.
Ein Drosselklappensensor 26 liefert ein Signal α_DK, das
einen Öffnungswinkel einer Drosselklappe
repräsentiert.
Mit dem Öffnungswinkel α wird die
in Brennräume
des Verbrennungsmotors strömende
Luftmasse variiert. Ein Luftmassenmesser 28 misst die tatsächlich in
die Summe der Brennräume
strömende
Luftmasse mL. Ein Kurbelwellenwinkelsensor 30 erfasst die
Winkelstellung °KW
einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und ein Nockenwellenwinkelsensor 32 erfasst
die Winkelstellung °NW
einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors. Ein Fahrgeschwindigkeitsgeber 34 stellt
ein Signal über
die Fahrgeschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs bereit und ein CAN-Bus 36 (CAN
= Controller Area Network) dient zur Kommunikation des Steuergerätes 10 mit
anderen Steuergeräten
des Kraftfahrzeugs, beispielsweise mit einem Getriebesteuergerät und/oder
einem Steuergerät
für eine
Antischlupfregelung und/oder eine Fahrdynamikregelung.
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Es
versteht sich, dass diese Aufzählung
nicht abschließend
gemeint ist und dass dem Steuergerät 10 auch mehr, weniger
und/oder andere als die genannten Eingangssignale zugeführt werden
können, aus
denen das Steuergerät 10 insbesondere
ein Maß für ein tatsächlich vom
Verbrennungsmotor erzeugtes Drehmoment, also einen Drehmoment-Ist-Wert M_ist
ermitteln kann. Die Ziffer 38 bezeichnet stellvertretend
solche alternativen oder ergänzenden
Eingangssignalgeber.
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Nach
einer Aufbereitung der Eingangssignale und einer gegebenenfalls
erforderlichen Analog-Digital-Wandlung in der Eingangssignalverarbeitung 18 bildet
der Funktionsrechner 12 Stellgrößen S_Z, S_K und S_L zur Ansteuerung
eines Zündwinkelpfades 40,
eines Kraftstoffpfades 42 und eines Luftpfades 44.
Der Zündwinkelpfad 40 weist
eine oder mehrere Zündendstufen 46 und
zugeordnete Zündkerzen 48 auf.
Der Kraftstoffpfad 42 weist eine oder mehrere Endstufen 50 zur
Ansteuerung von Einspritzventilen 52 auf und der Luftpfad 44 weist
eine oder mehrere Endstufen 54 zur Ansteuerung von zugeordneten
Luftmassenstellgliedern 56 auf. Ein Beispiel eines Luftmassenstellglieds
ist ein Drosselklappensteller, mit dem ein Öffnungswinkel α_DK einer Drosselklappe 58 eingestellt
wird. Alternativ oder ergänzend
kann im Luftpfad auch ein Ladedruck eines Abgasturboladers und/oder
eine Stellung eines Abgasrückführventils
und/oder eine Ventilerhebungskurve eines oder mehrerer Gaswechselventile
eines Brennraums des Verbrennungsmotors variiert werden.
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Der
Funktionsrechner 12 bildet die Stellsignale S_Z, S_K und
S_L unter Zugriff auf im Programmspeicher 14 gespeicherte
Programme und Daten unter regulären
Bedingungen so, dass der Verbrennungsmotor ein durch den Fahrer
oder eine Steuerfunktion des Antriebsstrangs gefordertes Drehmoment
erzeugt. Steuerfunktionen des Antriebsstrangs, die Drehmomente anfordern,
sind insbesondere Funktionen zur Maximaldrehzahlbegrenzung, Antischlupfregelfunktionen
oder Fahrdynamikregelungen, Funktionen, die einen Schaltvorgang
im Wechselgetriebe oder die Wechselwirkung des Schaltvorgangs mit
dem Antriebsstrang beeinflussen sollen, sowie Lastwechselschlag-Dämpfungsfunktionen. Auch hier
gilt, dass diese Aufzählung
nicht abschließend
gemeint ist. Unter regulären
Bedingungen wird hier insbesondere eine Fehlerfreiheit des Funktionsrechners
verstanden.
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Arbeitet
der Funktionsrechner dagegen fehlerhaft, gibt er unter Umständen Stellsignale
S_Z, S_K und S_L aus, mit denen der Verbrennungsmotor mehr Drehmoment
erzeugt, als vom Fahrer gewünscht
wird.
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Eine
solche Fehlfunktion kann zu gefährlichen
Fahrsituationen führen.
Um diese zu verhindern, ist das Überwachungsmodul 16 vorgesehen. Sowohl
der Funktionsrechner 12 als auch das Überwachungsmodul 16 können jeweils
als Unterprogramme eines übergeordneten
Motorsteuerungsprogramms realisiert sein und durch den gleichen
Mikroprozessor im Steuergerät 10 verarbeitet
werden. Alternativ kann das Überwachungsmodul 16 auch
als Programm durch einen separaten Prozessor des Steuergeräts 10 verarbeitet
werden, so dass die Begriffe des Funktionsrechners 12 und
des Überwachungsmoduls 16,
so wie sie in der vorliegenden Anmeldung gebraucht werden, jeweils
sowohl Verfahrens(Software)- als auch Vorrichtungs(Hardware)-Aspekte
umfassen. Das Steuergerät 10 ist
insbesondere dazu eingerichtet, aus einem Fahrerwunsch FW einen
maximal zulässigen
Drehmomentwert M_max des Verbrennungsmotors zu bestimmen, einen
Drehmoment-Ist-Wert aus Betriebskenngrößen des Verbrennungsmotors
zu bestimmen, mit dem maximal zulässigen Wert M_max zu vergleichen,
und die Luftzufuhr zum Verbrennungsmotor bei unzulässig großem Ist-Wert
zu beschränken.
Im Übrigen
ist das Steuergerät
dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert, das hier vorgestellte Verfahren
und/oder eine seiner Ausgestaltungen durchzuführen.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
das in ein übergeordnetes
Programm zur Steuerung des Verbrennungsmotors eingebettet ist. Das
Verfahren ist durch die gestrichelte Linie 60 in eine Funktionsebene 62 und
eine Überwachungsebene 64 unterteilt.
In der Funktionsebene werden durch den Block 65 zunächst Eingangsgrößen FW, α_DK, mL, °KW, °NW, v und
Signale anderer Steuergeräte,
die über
den CAN-Bus zur Verfügung
stehen, eingelesen. Im Block 66 werden daraus die Stellgrößen S_Z,
S_K und S_L zur Ansteuerung des Zündwinkelpfades 40, des
Kraftstoffpfades 42 und des Luftpfades 44 gebildet
und im Block 68 über
die beteiligten Endstufen 46, 50, 54 an
die Stellglieder 48, 52, 56 ausgegeben.
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Die
Bildung und Ausgabe der Stellgrößen S_Z,
S_K, S_L erfolgt dabei so, dass der Verbrennungsmotor unter regulären Bedingungen
ein vom Fahrer oder von einer Steuergerätefunktion gefordertes Drehmoment
M_ist erzeugt. Wie bereits erwähnt, wird
unter regulären
Bedingungen insbesondere eine fehlerfreie Funktion der Stellgrößenbildung,
also eine fehlerfreie Funktion der beteiligten Hardware in Form des
Funktionsrechners 12 und des Programmspeichers 14 sowie
der beteiligten Software, insbesondere also eine fehlerfreie Funktion
der Funktionsebene 62, verstanden.
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In
der Überwachungsebene 64 werden durch
den Block 69 zunächst
Eingangsgrößen FW, α_DK, mL, °KW, °NW, v und
Signale anderer Steuergeräte,
die über
den CAN-Bus zur Verfügung
stehen, eingelesen. Die Blöcke 65 und 69 unterscheiden
sich dabei durch ihre Zurordnung zu den verschiedenen Ebenen 62 und 64 und
durch die einzulesenden Signale (FW wird durch Block 65,
nicht aber durch Block 69 eingelesen). Die Zuordnung zu
den verschiedenen Ebenen trägt
auch der Tatsache Rechnung, dass die Schrittfolgen in den Ebenen
mit verschiedenen Frequenzen wiederholt werden: Die Schrittfolge
der Funktionsebene 62 wird in einer Ausgestaltung größenordnungsmäßig nach
einer Millisekunde wiederholt, während
die Schrittfolge der Überwachungsebene 64 in
einer Ausgestaltung typischerweise in einem 40 ms – Raster
wiederholt wird.
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Aus
den durch den Block/Schritt 69 eingelesenen Größen wird
in einem Block 70 ein Drehmoment-Ist-Wert M_ist rechnerisch
bestimmt (modelliert). Dazu berechnet der Block 70 zunächst aus
aktuellen Werten für
die Brennraumfüllung
mit Luft oder Luft und Kraftstoff, der Luftzahl Lambda, des Zündwinkels
S_Z, der Drehzahl und ggf. aus weiteren, aus den Eingangsgrößen der
Funktionsebene 62 ableitbaren Größen, ein theoretisch optimales
indiziertes Drehmoment des Verbrennungsmotors.
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Mit
einer Wirkungsgradkette wird daraus ein indiziertes tatsächliches
Ist-Drehmoment als Drehmoment-Ist-Wert M_ist gebildet. Die Wirkungsgradkette
berücksichtigt
in einer Ausgestaltung drei verschiedene Wirkungsgrade: Den Ausblendwirkungsgrad
(proportional zur Anzahl der regulär zündenden und verbrennenden Zylinder),
den Zündwinkelwirkungsgrad,
der sich aus der Stellgröße S_Z als
Abweichung des Ist-Zündwinkels
vom drehmoment-optimalen Zündwinkel
ergibt, und der Lambda-Wirkungsgrad,
der sich aus einer Wirkungsgradkennlinie als Funktion der Luftzahl
Lambda ergibt.
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Durch
die Einbeziehung des Ausblendwirkungsgrades und des Zündwinkelwirkungsgrades wird
bei der Modellierung des Drehmoment-Ist-Wertes M_ist bereits berücksichtigt,
ob bereits reduzierend wirkende Drehmomenteingriffe über den
Kraftstoffpfad und/oder den Zündwinkelpfad
erfolgen. Wie bereits erwähnt
wurde, werden solche schnell wirkenden Eingriffe z. B. bei Fahrdynamikregelungen und/oder
bei einer Begrenzung der Drehzahl des Verbrennungsmotors auf einen
maximal zulässigen
Wert verwendet.
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Ferner
wird durch den Block 72 in der Überwachungsebene zunächst der
Fahrerwunsch FW als Maß für die Drehmomentanforderung
durch den Fahrer eingelesen. Im Block 74 wird daraus ein
maximal zulässiger
Wert M_max für
das vom Verbrennungsmotor zu erzeugende Drehmoment bestimmt. Der Fahrerwunsch
FW bildet gewissermaßen
die Obergrenze für
das zu erzeugende Drehmoment. Funktionen wie eine Antischlupfregelung
dürfen
zwar Drehmoment wegnehmen, aber nicht mehr Drehmoment als der Fahrer
fordern. Anschließend
erfolgt im Schritt 76 ein Vergleich des im Schritt 70 gebildeten Drehmoment-Ist-Wertes
M_ist mit den maximal zulässigen
Werten M_max aus dem Block 74.
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In
Abhängigkeit
vom Vergleichsergebnis wird im Schritt 78 ein Zählerstand
z aktualisiert. Dabei erfolgt die Aktualisierung so, dass der Zählerstand
Z erhöht
wird, wenn der Vergleich im Schritt 76 ergeben hat, dass
der Drehmoment-Ist-Wert M_ist größer als der
maximal zulässige
Drehmomentwert M_max ist. Analog wird der Zählerstand verringert, wenn
der Vergleich im Schritt 76 ergibt, dass der Drehmomentwert
M_ist den maximal zulässigen
Wert M_max nicht überschreitet.
Im Anschluss an den Schritt 78 erfolgt im Schritt 80 ein
Vergleich des aktualisierten Zählerstandes
z mit einem Schwellenwert z_S für den
Zählerstand.
Wenn der Zählerstand
z den Schwellenwert z_S überschreitet,
bedeutet dies, dass der Drehmoment-Ist-Wert M_max den maximal zulässigen Wert
M_max entsprechend häufig überschritten
hat.
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In
diesem Fall wird im Schritt 82 der Zählerstand z auf einen initialen
Wert zi zurückgesetzt
und im Schritt 84 eine Beschränkung der in den Verbrennungsmotor
strömenden
Luftmasse mL ausgelöst. Die
Beschränkung
erfolgt zum Beispiel dadurch, dass die Drosselklappe 58 bis
auf einen konstruktiv bedingten Restluftspalt geschlossen wird.
Der Initialwert zi ist bspw. gleich 0.
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Dadurch
dass die im Schritt 84 erfolgende massive Beschränkung der
Luftzufuhr und damit des Drehmoments und der Leistung des Verbrennungsmotors
erst nach Überschreiten
des Zählerstandschwellenwertes
z_S ausgelöst
wird, wird eine gewisse Fehlertoleranz zugelassen. Dadurch wird
verhindert, dass zum Beispiel ein einmaliges, zufälliges Überschreiten
des maximal zulässigen
Drehmomentwertes M_max durch den Drehmoment-Ist-Wert M_ist bereits
zu dem massiven Eingriff führt.
Echte Fehlfunktionen, bei denen der Drehmoment-Ist-Wert M_ist den
zulässigen
Maximalwert M_max häufiger oder
dauerhaft überschreitet,
werden dagegen zuverlässig
erkannt und führen
zu der in diesem Fall erwünschten
Beschränkung
des Drehmoments im Schritt 84. Dadurch, dass der Zählerstand
z nur beim Auslösen
der Drehmomentbeschränkung
im Schritt 84 auf den Initialwert zi zurückgesetzt
wird und ansonsten im Schritt 78 nur verringert wird, werden
störende
Wechselwirkungen mit Eingriffen regulärer Funktionen wie einer Antischlupfregelung
oder einer Drehzahlbegrenzung vermieden. Dies wird im Folgenden
unter Bezug auf die 3 erläutert.
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3 zeigt
zeitliche Verläufe
eines modellierten Drehmoment-Ist-Wertes M_ist bei einem Fehler
des Funktionsrechners 12. 4 zeigt
zeitlich korrelierende Verläufe
eines Zählerstandes
z, der zur Auslösung
einer Beschränkung
der Luftzufuhr verwendet wird.
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In
der 3 bezeichnet die gestrichelte Linie 86 das
maximal zulässige
Drehmoment M_max für einen
bestimmten Wert des Fahrerwunsches FW. Je nach Fahrerwunsch FW kann
M_max auch größere oder
kleinere Werte annehmen. Der Ist-Wert M_ist liegt anfangs oberhalb
von M_max. Daher wird der Zählerstand
z in der 4 anfangs sukzessive erhöht. Die
Zeitdauer zwischen zwei Änderungen
des Zählerstandes
ergibt sich durch die Frequenz, mit der der Verfahrensablauf in
der Überwachungsebene 64 der 2 wiederholt
wird. Ein typischer Wert des Zeitabstands zwischen zwei Wiederholungen
beträgt ca.
40 Millisekunden.
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4 zeigt
auch den Schwellenwert z_s für den
Zählerstand
z. Bevor der anfangs steigende Zählerstand
z bei unzulässig
großen
Drehmoment-Ist-Werten M_ist den Schwellenwert z_S überschreitet,
tritt ein vorübergehender
Drehmomenteinbruch 88 auf. Ein solcher Einbruch ist für einen
Eingriff auf den Kraftstoffpfad und/oder Zündwinkelpfad typisch, wie er
von einer Drehzahlbegrenzungsfunktion oder einer Antischlupfregelung
ausgelöst
wird. Solche Eingriffe werden bei der Modellierung des Drehmoment-Ist-Wertes M_ist
berücksichtigt,
der als Folge des Eingriffs den maximal zulässigen Wert M_max unterschreitet.
Dies ist zum Zeitpunkt t1 der Fall.
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Wenn
dann der Zählerstand
z zum Zeitpunkt t1 auf seinen Initialwert 0 zurückgesetzt wird, führt jeder
kurze und schnelle Eingriff auf den Zündwinkelpfad und/oder den Kraftstoffpfad
zu einem M_ist-Einbruch 88, 90 und einem Rücksetzen
des Zählerstandes
z auf den Initialwert z = 0. In der Darstellung der 3 und 4 ist
dies zu den Zeitpunkten t1 und t3 der Fall. Wenn die kurzen und
schnellen Eingriffe nur hinreichend schnell hintereinander erfolgen,
reicht die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t2, zu denen der
maximal zulässige
Wert M_max überschritten
wird, und dem Zeitpunkt t3, zu dem der Zählerstand z auf 0 zurückgesetzt
wird, nicht aus, um den Zählerstand
z den Schwellenwert z_S überschreiten zu
lassen.
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Mit
anderen Worten: Obwohl der Drehmoment-Ist-Wert M_ist (mit Ausnahme
der kurzzeitigen Einbrüche 88, 90, 92)
dauerhaft zu hoch ist, wird keine Begrenzung der Luftzufuhr ausgelöst, weil
andere Funktionen kurze und schnelle Eingriffe erzeugen, die den
Zählerstand
zurücksetzen.
Diese kurzen und schnellen Eingriffe erfolgen wegen der nicht verringerten
Luftzufuhr bei fehlerhaft erhöhten
Brennraumfüllungen.
Dies führt
zu dem eingangs beschriebenen störenden
Verhalten unerwünscht
großer
Amplituden der Drehmomentschwankungen und zu einer verspäteten Erkennung
des eigentlichen Fehlers.
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Dieses
Problem wird dadurch gelöst,
dass die Verringerung des Fehlerzählerstandes beim Unterschreiten
des maximal zulässigen
Drehmoments durch den modellierten Drehmoment-Ist-Wert M_ist nicht
gleich auf den Wert 0, sondern in der Regel nur um um einen vorbestimmten
Wert erfolgt, so dass der Zählerstand
z in der Regel positiv bleibt. Beim nächsten Überschreiten des maximal zulässigen Wertes M_max
wird er dann von einem positiven Zählerstand > 0 ausgehend weiter erhöht. In den 3 und 4 bildet
sich dieses Vorgehen in dem Verhalten der Verläufe von M_ist und z für Zeiten
t größer oder
gleich t4 ab. Zunächst
sorgt ein scharfer Drehmomenteinbruch 92 dafür, dass
der Drehmoment-Ist-Wert M_ist zum Zeitpunkt t4 den maximal zulässigen Wert M_max unterschreitet.
Daraufhin wird der Zählerstand
z um einen vorbestimmten Wert, der in der Ausgestaltung der 4 der
Höhe einer
Stufe entspricht, verringert.
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Diese
Verringerung wird in der Folge mit der Wiederholungsfrequenz des
Verfahrens aus der 2 wiederholt, so dass der Zählerstand
z sukzessive heruntergezählt
wird, solange der Drehmoment-Ist-Wert M_ist wegen des Drehmomenteinbruchs 92 kleiner
als der maximalzulässige
Wert M_max bleibt. Bei einem kurzen und scharfen Drehmomenteinbruch 92,
wie er für
Eingriffe im Zündwinkelpfad
und im Kraftstoffpfad bei gleichzeitig großer Brennraumfüllung typisch
ist, wird der Drehmoment-Ist-Wert M_ist den maximal zulässigen Wert M_max
dann wieder überschreiten,
bevor der Zählerstand
z auf 0 heruntergezählt
worden ist. In der Darstellung der 4 wird der
maximal zulässige
Wert M_max zum Zeitpunkt t5 überschritten,
was erneut zu einer sukzessive erfolgenden Erhöhung des Zählerstandes z führt. Im
Unterschied zu den Erhöhungen
des Zählerstandes
nach dem Zeitpunkt t2 erfolgt die ab dem Zeitpunkt t5 erfolgende
Erhöhung
jedoch nicht mit dem Startwert 0, sondern mit einem von 0 verschiedenen
positiven Startwert. Als Folge wird beim anschließenden weiteren
Hochzählen
der Schwellenwert z_S für
den Zählerstand
z erreicht und/oder überschritten,
bevor ein weiterer Drehmomenteinbruch durch einen Eingriff im Zündwinkelpfad und/oder
im Kraftstoffpfad auftritt.
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Beim Überschreiten
des Zählerstand-Schwellenwertes
z_S zum Zeitpunkt t6 wird die Luftzufuhr zum Verbrennungsmotor beschränkt. Als
Folge sinkt das Drehmoment M_ist unter den maximal zulässigen Wert
M_max ab.
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Es
versteht sich, dass der Fehlerzählerstand auch
mit einer größeren Schrittweite
verringert werden kann. Dann kann es bei einem Zählerstand, der vor einer Verringerung
kleiner ist als das Ausmaß einer
zu erwartenden Verringerung passieren, dass der Zählerstand
nach der Verringerung negativ wäre.
Für diesen
Fall sieht eine Ausgestaltung vor, den Zählerstand auf 0 zu verringern.
Mit anderen Worten: Der Zählerstand
z wird entweder auf einen positiven Wert verringert oder auf den
Wert Null verringert, wenn der nach der Verringerung um den vorbestimmten
Wert verbleibende Zählerstand
gleich Null wäre
oder negativ wäre.
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Das
Verfahren wird in der oben beschriebenen Ausgestaltung parallel
zu Eingriffen durchgeführt wird,
die durch eine reguläre
Funktion wie eine Antischlupfregelung oder eine Drehzahlbegrenzung ausgelöst werden.
Eine ergänzende
Ausgestaltung sieht vor, dass dann, wenn parallel keine Eingriffe
regulärer
Funktionen erfolgen, ein erhöhter
Fehlerzählerstand
z bei einer Unterschreitung des Maximalwerts auf einen Initialwert,
zum Beispiel den Wert 0, für
den Fehlerzählerstand
zurückgesetzt
wird. Dadurch sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass die massive Drehmomentbeschränkung durch
Beschränkung
der Luftzufuhr unnötig
ausgelöst
wird. Die Fehlererkennung wird gewissermaßen weniger empfindlich und die
Motorsteuerung gewissermaßen
robuster. Bei parallel erfolgenden Eingriffen wird dagegen die empfindlichere
Fehlererkennung durchgeführt.
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Eine
weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das empfindlichere Verfahren
oberhalb einer Drehzahlschwelle durchgeführt wird und dass ein erhöhter Fehlerzählerstand
unterhalb der Drehzahlschwelle bei einer Unterschreitung des Maximalwerts
auf einen Initialwert für
den Fehlerzählerstand
zurück
gesetzt wird, so dass unterhalb der Drehzahlschwelle, also in einem
mit Blick auf die Leistung des Verbrennungsmotors weniger kritischen
Bereich kleinerer Leistungen, die weniger empfindlichere Fehlererkennung
durchgeführt
wird.