DE102015219181A1

DE102015219181A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsmotors

Info

Publication number: DE102015219181A1
Application number: DE102015219181.8A
Authority: DE
Inventors: Jan Brust; Ulrich Belzner; Oliver Zink; Stefan Thilmany; Jürgen Biester
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2017-04-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsmotors (12) in einem Kraftfahrzeug, wobei der Antriebsmotor (12) von einem Steuergerät (18) angesteuert wird, wobei eine Formung eines Verlaufs eines Motorabtriebsmoments in Abhängigkeit eines Fahrerwunschmoments vorgenommen wird und wobei bei einem Lastwechsel bei der Formung zusätzlich mindestens ein Signal, das in dem Steuergerät (18) vorliegt, berücksichtigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsmotors in einem Kraftfahrzeug und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
In Kraftfahrzeugen sind unterschiedliche Arten von Antriebsmotoren bekannt. Hierin wird vornehmlich auf Benzin- und Dieselmotoren eingegangen. Das vorgestellte Verfahren und die beschriebene Anordnung sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Weiterhin werden in Kraftfahrzeugen Steuergeräte zur Steuerung und Regelung von Abläufen und Komponenten eingesetzt. So wird bspw. ein sogenanntes Motorsteuergerät verwendet, um den Betrieb des in dem Kraftfahrzeug eingesetzten Antriebsmotors zu steuern und zu regeln. Dabei berücksichtigt das Motorsteuergerät sowohl den Fahrerwunsch, der bspw. durch Betätigen von Gas- und Bremspedal vermittelt wird, als auch äußere Bedingungen sowie den Fahrzustand, in dem sich das Kraftfahrzeug befindet.
Motorsteuergeräte werden in der Regel kundenspezifisch angepasst. Bei bekannten Ausführungen folgt das Motorabtriebsmoment dem Fahrerwunschmoment durch unterschiedliche Softwarefunktionen entsprechend einer gewünschten einstellbaren Formung und Filterung. Dies erfolgt insbesondere durch Steuergeräteparameter, die die unterschiedlichen Softwarefunktionen des Steuergeräts einstellen bzw. anpassen. Einige der Steuergeräteparameter betreffen das dynamische Verhalten des Kraftfahrzeugs, wie bspw. das Ansprechverhalten des Kraftfahrzeugs bei Vorgabe eines Lastwechsels. Die Steuergeräteparameter können Zeitkonstanten für Filterungen, Gradientenbegrenzungen des Motormomentenverlaufs und etwaige Zeitverzögerungen betreffen.
Die Formung und Filterung muss an jedes Fahrzeug so angepasst werden, dass vom Fahrer als besonders unangenehm empfundene Fahrzeug-Längsschwingungen im Antriebsstrang minimiert werden. Bei der Festlegung der Formung muss ein Kompromiss zwischen möglichst zügigem Momentenaufbau für ein sportliches Verhalten bei gleichzeitiger Vermeidung von Schwingungen, um einen ausreichenden Komfort zu gewährleisten, gefunden werden.
Durch die Formung des Verlaufs des Abtriebsmoments des Verbrennungsmotors bei einer vorgegebenen Änderung eines Fahrerwunschmoments soll vermieden werden, dass durch Vorgabe einer sprungförmigen Änderung des Fahrerwunschmoments die Abtriebswelle so angeregt wird, das unangenehme, den Komfort beeinträchtigende oder sogar schädliche Schwingungen auftreten und auf das Kraftfahrzeug übertragen werden.
Zu beachten ist, dass durch Abweichungen, Toleranzen und/oder Alterung es durch die einmalig festgelegte Formung im laufenden Betrieb bzw. in anderen Fahrzeugen zu einer Formung kommt, die nicht immer für ein optimales Fahrverhalten sorgt.
Die Druckschrift DE 10 2010 029 937 A1 beschreibt ein Verfahren zum Reduzieren einer Schwingung auf einer Abtriebswelle eines Antriebsmotors, der ein Abtriebsmoment bereitstellt. Bei dem Verfahren wird der Antriebsmotor gemäß einem zeitlichen Verlauf eines Ansteuermoments angesteuert und eine Betriebsgröße des Antriebsmotors, mit der eine Schwingung auf der Abtriebswelle erkennbar ist, überwacht. Wird eine Schwingung erkannt, wird ein Aufschaltzeitpunkt zum Ansteuern des Antriebsmotors mit einem zusätzlichen Kompensationsmoment mit Hilfe der überwachten Betriebsgröße ermittelt und der Antriebsmotor zum ermittelten Aufschaltzeitpunkt mit dem zusätzlichen Kompensationsmoment angesteuert. Dieses Kompensationsmoment ist dazu ausgelegt, die Amplitude der Schwingung auf der Abtriebswelle zu reduzieren.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung nach Anspruch 10 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
Es wird somit ein Verfahren vorgestellt, bei dem auf die Formung des Verlaufs des Abtriebsmoments eingewirkt wird, so dass der sich für das Abtriebsmoment ergebende Verlauf sicherstellt, dass es nicht zu unangenehmen Schwingungen kommt. Das Verfahren kann bei unterschiedlichen Arten von Antriebsmotoren zum Einsatz kommen. Insbesondere ist das Verfahren für Benzin- und Dieselmotoren geeignet.
Betrachtet man den Verlauf des Abtriebsmoments über der Zeit, so kann dieser Verlauf graphisch mit einer Kurve beschrieben werden, die eine bestimmte Form aufweist. Eine Formung bedeutet nunmehr, dass die Form dieser Kurve geändert wird.
Das beschriebene Verfahren passt durch Beobachtung mindestens eines Signals, in Ausgestaltung verschiedener Signale, im Steuergerät die Formung des Motorabtriebmoments jeweils an die aktuelle Situation an. Bisher wurde die Formung im Voraus während der Applikations- und Erprobungsphase aufwändig in Fahrzeugversuchen festgelegt. Dennoch wurde nicht immer ein optimales Verhalten gefunden. Die neue Formung gemäß dem vorgestellten Verfahren passt sich hingegen automatisch an verschiedene Fahrzeuge an. Außerdem wird der Aufwand für die Festlegung der Formung erheblich reduziert. Durch die jeweils passende Formung werden Schwingungen weitgehend vermieden.
Das Verfahren sieht in Ausgestaltung vor, dass durch Beobachtung der Fahrzeugreaktion anhand von Signalen im Steuergerät die Formung an das jeweilige Fahrzeug angepasst wird. Diese muss daher nicht mehr im Voraus robust für alle Fahrzeuge festgelegt werden. Dies bedeutet, dass Abweichungen, Toleranzen und/oder eine Alterung anhand der Signalverläufe automatisch berücksichtigt werden. Die Formung orientiert sich am aktuellen Fahrzustand.
Dabei wird der durch den Lastwechsel verursachte Anlagewechsel bzw. Losedurchgang am Verlauf der Motordrehzahl erkannt. Beim Lastwechsel geht das Fahrzeug vom Schub- in den Zugbetrieb oder umgekehrt über, dabei kommt es zu einer Änderung der Abstützbasis des Motorblocks gegen die Fahrzeugkarosserie. Der Motorblock ist über elastische Motorlager, die die Abstützung gegen die Karosserie übernehmen, mit der Karosserie verbunden. Als besonders günstiges Signal zur Erkennung des Anlagewechsels erweisen sich Motordrehzahl oder Raddrehzahl bzw. -geschwindigkeit.
Beim positiven Lastwechsel ist der Anlagewechsel bzw. Losedurchgang am Maximum der Motordrehzahl abgeschlossen, d. h. ab diesem Zeitpunkt wird auch durch einen schnellen Anstieg des Motormoments keine Schwingung im Antriebsstrang angeregt. Beim negativen Lastwechsel ist der Anlagewechsel bzw. Losedurchgang im Bereich des Minimums der Motordrehzahl abgeschlossen. Bis der Anlagewechsel bzw. Losedurchgang abgeschlossen ist, soll dem System gerade so viel Energie zugeführt bzw. entzogen werden, dass diese ohne viel Überschuss gerade durchlaufen werden.
Die vorgestellte Anordnung ist dazu eingerichtet, ein Verfahren der beschriebenen Art durchzuführen. Diese Anordnung ist bspw. in einem Steuergerät, typischerweise einem Motorsteuergerät, integriert oder gar als ein solches ausgebildet.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs.
2 zeigt in einem Graphen den Verlauf von Größen bei einem positiven Lastwechsel.
3 zeigt in einem Graphen den Verlauf von Größen bei einem negativen Lastwechsel.
4 zeigt in einem Graphen den alternativen Verlauf von Größen bei einem negativen Lastwechsel.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
In den Figuren, auf die nachstehend eingegangen wird, ist die Formung beispielhaft für einen Benzinmotor dargestellt. Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip ist jedoch auch für einen Dieselmotor und andere Antriebsmotoren gültig.
1 zeigt ein Antriebssystem, das insgesamt mit Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Dieses umfasst einen Antriebsmotor 12, der eine Abtriebswelle 13 aufweist, die wiederum mit einem Getriebe 14 gekoppelt ist. Abtriebsseitig des Getriebes 14 ist dieses mit einem angetriebenen Rad 16 gekoppelt, um ein Kraftfahrzeug, das mit dem Antriebssystem 10 ausgestattet ist, anzutreiben.
Der Antriebsmotor 12 wird durch ein Steuergerät 18 angesteuert, das in Abhängigkeit einer Vorgabegröße 20, üblicherweise eines Fahrerwunschmoments, dem Antriebsmotor 12 eine Momentensteuerung als Stellgröße vorgibt. Somit steuert bei dieser Ausführung das Steuergerät 18 den Antriebsmotor 12 abhängig von dem Fahrerwunschmoment so an, dass das über die Abtriebswelle 13 abgegebene Antriebsmoment möglichst genau dem Fahrerwunschmoment und möglichst genau dem zeitlichen Verlauf des Fahrerwunschmoments entspricht.
2 zeigt die Formung bei einem positiven Lastwechsel. Die Darstellung zeigt in einem Graphen 50 die Verläufe von Fahrerwunschmoment 52, Luftmoment 54, Basismoment 56, das optimale bzw. maximale Motorabtriebsmoment 56, das sich bei einem Benzinmotor bei optimalem Zündwinkel einstellt, Motordrehzahl 58, Sollmoment 60 und Bezugsmoment 62. Weiterhin sind angezeigt ein Motordrehzahlmaximum 64 und ein Niveau 66 des Bezugsmoments.
Beim positiven Lastwechsel wird das Sollmoment 60 etwas über das Niveau geführt, das für den Anlagewechsel des Motorblocks und das Durchlaufen der Lose im Antriebsstrang notwendig ist. Das Ende des Anlagewechsels und Losedurchgangs wird am Motordrehzahlmaximum 64 erkannt. Alternativ kann der Zeitpunkt aus der Raddrehzahl bzw. Geschwindigkeit bestimmt werden. Somit verbleibt, bis dieses Maximum erkannt wird, das Sollmoment 60 etwas über diesem Niveau, um den Anlagewechsel bzw. Losedurchgang auch sicher zu durchlaufen. Nach erkanntem Motordrehzahlmaximum 64 wird das Sollmoment 60 zügig auf den vom Fahrer gewünschten Wert erhöht.
3 zeigt die Formung bei einem negativen Lastwechsel. Die Darstellung zeigt in einem Graphen 70 die Verläufe von Fahrerwunschmoment 72, Luftmoment 74, Basismoment bzw. Motorabtriebsmoment 76, Motordrehzahl 78, Sollmoment 80 und Bezugsmoment 82. Weiterhin sind angezeigt ein Motordrehzahlmaximum 84 und eine Reduktion 86 auf das Bezugsmoment.
Beim negativen Lastwechsel verbleibt das Sollmoment 80 so lange auf dem Basismoment 76, bis das Motordrehzahlmaximum 84 erkannt wird. Bis zum Abschluss des Anlagewechsels bzw. Losedurchgangs im Bereich des Minimums der Motordrehzahl 78 wird das Sollmoment 80 zügig auf das Bezugsmoment 82 reduziert. Anschließend wird das Sollmoment 80 dem Fahrerwunsch nachgeführt.
4 zeigt die Formung bei einem alternativen negativen Lastwechsel. Die Darstellung zeigt in einem Graphen 90 die Verläufe von Fahrerwunschmoment 92, Luftmoment 94, Basismoment bzw. Motorabtriebsmoment 96, Motordrehzahl 98, Zündungsmoment 100, und Bezugsmoment 102. Weiterhin sind angezeigt eine Reduktion 104 auf das Bezugsmoment und das Niveau 106 des Bezugsmoments.
4 zeigt, dass das Sollmoment, welches bei einem Benzinmotor dem Zündungsmoment entspricht, alternativ schon vor dem Motordrehzahlmaximum auf das Bezugsmoment 102 reduziert werden kann. Für den folgenden Anlagewechsel bzw. Losedurchgang wird das Sollmoment nur noch langsam reduziert. Nach Unterschreiten einer Momentenschwelle oder nach dem Minimum der Motordrehzahl wird das Niveau verlassen und das Sollmoment dem Fahrerwusch nachgeführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010029937 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsmotors (12) in einem Kraftfahrzeug, wobei der Antriebsmotor (12) von einem Steuergerät (18) angesteuert wird, wobei eine Formung eines Verlaufs eines Motorabtriebsmoments (56, 76, 96) in Abhängigkeit eines Fahrerwunschmoments (52, 72, 92) vorgenommen wird und wobei bei einem Lastwechsel bei der Formung zusätzlich mindestens ein Signal, das in dem Steuergerät (18) vorliegt, berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem bei einem Lastwechsel ein dadurch verursachter Anlagewechsel erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das bei einem positiven Lastwechsel durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem bei einem positiven Lastwechsel ein Sollmoment (60, 80) etwas über einem Niveau geführt wird, das für einen Anlagewechsel erforderlich ist.
Verfahren nach Anspruch 2, das bei einem negativen Lastwechsel durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem bei einem negativen Lastwechsel ein Sollmoment (60, 80) so lange auf einem optimalen bzw. maximalen Motorabtriebsmoment (56, 76, 96) verbleibt, bis der Anlagewechsel erkannt wird und beim Abschluss des Anlagewechsels das Sollmoment (60, 80) auf ein Bezugsmoment (62, 82, 102) reduziert wird und anschließend das Sollmoment (60, 80) dem Fahrerwunschmoment (52, 72, 92) nachgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem bei einem negativen Lastwechsel das Sollmoment (60, 80) schon vor dem Anlagewechsel auf das Bezugsmoment (62, 82, 102) reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem ein Abschluss des Anlagewechsels anhand einer Motordrehzahl (58, 78, 98) erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Abschluss des Anlagewechsels anhand eines Motordrehzahlmaximums (64, 84) oder -minimums erkannt wird.
Anordnung zum Betreiben eines Antriebsmotors (12) in einem Kraftfahrzeug, wobei der Antriebsmotor (12) von einem Steuergerät (18) anzusteuern ist, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Anordnung (10) dazu eingerichtet ist, eine Formung eines Verlaufs eines Motorabtriebsmoments (56, 76, 96) in Abhängigkeit eines Fahrerwunschmoments (52, 72, 92) vorzunehmen und bei einem Lastwechsel bei der Formung zusätzlich mindestens ein Signal, das in dem Steuergerät (18) vorliegt, zu berücksichtigen.