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Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einem Verfahren
und von einer Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines
Fahrzeugs nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
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Dabei ist es bereits bekannt, einen
Sollwert für
eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit
vorzugeben, wobei die Ausgangsgröße beispielsweise
ein Radausgangsmoment oder ein Motorausgangsmoment sein kann. Weiterhin
ist bekannt, dem Sollwert für
ein solches Ausgangsmoment einen Istwert nachzuführen. Für die Nachführung des Istwertes sind dabei
verschiedene Stellpfade vorgesehen, die je nach Betriebszustand
der Antriebseinheit genutzt werden. In einem Teillast- oder Vollastzustand
der Antriebseinheit wird beispielsweise der Istwert für das Ausgangsmoment
einem Fahrerwunschmoment als Sollwert über einen langsamen Stellpfad
nachgeführt. Der
langsame Stellpfad ist dabei beispielsweise der Füllungspfad
mit einer Luftfüllung
der Zylinder der Antriebseinheit als Stellgröße. Ist der Betriebszustand
der Antriebseinheit beispielsweise durch den Übergang von einem Homogenbetrieb
in einen Schichtbetrieb bei Benzindirekteinspritzung gekennzeichnet,
so erfolgt die Umsetzung des Sollwertes für das Ausgangsmoment über einen
schnellen Stellpfad. Der schnelle Stellpfad ist dabei in der Regel
ein kurbelwinkelsynchroner Pfad, beispielsweise ein Zündwinkelpfad
mit dem Zündwinkel
als Stellgröße oder
ein Kraftstoffpfad mit der Einspritzmenge und/oder der Einspritzzeit
als Stellgröße.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs mit den Merkmalen der
unabhängigen
Ansprüche
haben demgegenüber den
Vorteil, dass bei einem Übergang
vom langsamen Stellpfad in den schnellen Stellpfad der Sollwert ausgehend
von einem gewünschten
Wert zunächst dem
Istwert gleichgesetzt wird und dass der Sollwert anschließend in
seiner Änderung
begrenzt wieder auf den gewünschten
Wert zurück
geführt
wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass es beim Übergang vom
langsamen Steilpfad zum schnellen Stellpfad zu einem Sprung des
Istwertes in Richtung zum Sollwert kommt, der zu einem Ruck des
Fahrzeugs führen und
vom Fahrer als unangenehm empfunden würde. Somit wird der Fahrkomfort
erhöht
und ein spürbarer Ruck
verhindert.
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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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Eine einfache Möglichkeit zur Begrenzung der Änderung
des Sollwertes besteht darin, ein Filter, insbesondere einen Tiefpass
zu verwenden. Wenn dabei die Zeitkonstante des Filters abhängig von
einem Betriebspunkt der Antriebseinheit gewählt wird, so kann dadurch in
vorteilhafter Weise die Änderungsbegrenzung
des Sollwertes an den Betriebspunkt der Antriebseinheit angepasst
werden. Je nach Betriebspunkt der Antriebseinheit kann es dabei
vorgesehen sein, den Sollwert ausgehend vom Istwert schneller oder
langsamer zum gewünschten
Wert zurückzuführen und
dementsprechend die Änderungsbegrenzung
zu variieren.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass die Änderung
des Sollwertes durch eine Rampenfunktion begrenzt wird. Auf diese
Weise lässt
sich die Änderungsbegrenzung
noch einfacher und weniger aufwändig
realisieren.
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Besonders vorteilhaft ist es, dass
ein Übergang
vom langsamen Stellpfad zum schnellen Stellpfad detektiert wird,
wenn von einem Homogen- in einen Schichtbetrieb bei Benzindirekteinspritzung
umgeschaltet wird, wenn eine Kupplung betätigt wird, wenn ein Leerlaufzustand
eingestellt wird oder wenn eine minimal zulässige Füllung erreicht wird. Auf diese
Weise lässt
sich für
die beschriebenen Betriebszustände
ein Sprung des Istwertes für
die Ausgangsgröße der Antriebseinheit
und damit ein spürbarer Ruck
des Fahrzeugs verhindern:
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es zeigen
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1 ein
Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 2 einen Ablaufplan zur Verdeutlichung
des erfindungsgemäßen Verfahrens und
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3 ein
Diagramm eines Ausgangsmomentes über
der Zeit zur Verdeutlichung der Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In 1 kennzeichnet
15 eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs, wie
sie beispielsweise in einer Motorsteuerung des Fahrzeugs hardware- und/oder softwaremäßig implementiert
sein kann. Die Antriebseinheit des Fahrzeugs soll in diesem Beispiel
einen Otto-Motor mit Benzindirekteinspritzung umfassen, kann jedoch
zur Realisierung der Erfindung auf beliebigen Antriebskonzepten
basieren, beispielsweise auch auf Otto-Motoren mit Saugrohreinspritzung
oder Dieselmotoren. Die Vorrichtung 15 umfasst Mittel 25 zur
Nachführung
eines Istwertes für
eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit
an einen Sollwert und kann als Regler ausgebildet sein, beispielsweise
einen P-, einen I- und/oder einen D-Anteil umfassend. Bei der Ausgangsgröße der Antriebseinheit
kann es sich beispielsweise um ein Radausgangsmoment oder ein Motorausgangsmoment
oder ein sogenanntes indiziertes Motormoment Mi handeln.
Alternativ kann es sich um eine von einem solchen Moment abgeleitete Größe, beispielsweise
um eine Ausgangsleistung, handeln. Im Folgenden soll beispielhaft
angenommen werden, dass die Ausgangsgröße das indizierte Motormoment
Mi ist. Der Sollwert für das indizierte Motormoment
Mi wird im Folgenden auch als Sollmoment
bezeichnet und der Istwert für
das indizierte Motormoment Mi wird im Folgenden
auch als Istmoment bezeichnet. Den Mitteln 25 wird über einen Schalter 30 das
Sollmoment und von Mitteln 40 zur Erfassung des Istmomentes
das Istmoment zugeführt.
Die Erfassung des Istmomentes ist dabei nicht Gegenstand dieser
Erfindung und erfolgt in dem Fachmann bekannter Weise, beispielsweise
abhängig
von der Motordrehzahl und der Motorlast. Über den Schalter 30 ist
das Sollmoment dem Regler 25 entweder von Mitteln 20 zur
Vorgabe des Sollmomentes oder von Mitteln 10 zur Begrenzung
einer Änderung
des Sollmomentes zuführbar.
Bei den Mitteln 20 kann es sich beispielsweise um einen
Momentenkoordinator handeln, der Momentenwünsche von verschiedenen Fahrzeugfunktionen
und/oder von Motorfunktionen koordiniert und ein resultierendes Sollmoment
vorgibt. Eine solche Fahrzeugfunktion wird beispielsweise durch
ein Fahrpedal realisiert, durch dessen Betätigung der Fahrer ein Fahrerwunschmoment
vorgeben kann. Weitere Fahrzeugfunktionen, die Momentenwünsche vorgeben,
können
beispielsweise eine Antriebsschlupfregelung, ein Antiblockiersystem,
eine Fahrdynamikregelung oder dergleichen sein. Motorfunktionen,
die Momentenwünsche
generieren, können
beispielsweise eine Leerlaufregelung oder eine Antiruckelregelung
sein.
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In einer ersten Realisierungsform
soll beispielhaft davon ausgegangen werden, dass es sich bei den
Mitteln 10 zur Begrenzung der Änderung des Sollmomentes um
ein Filter, beispielsweise einen Tiefpass handelt. Dem Tiefpass 10 wird
als zu filternde Eingangsgröße das vom
Koordinator 20 abgegebene Sollmoment zugeführt. Ferner
sind Mittel 50 zur Berechnung einer Filterzeitkonstanten
vorgesehen, die im Folgenden auch als Recheneiheit bezeichnet werden
und aus mindestens einer Eingangsgröße die Filterzeitkonstante
berechnet und dem Tiefpass 10 zuführt. Die Filterzeitkonstante
wird dabei in der Recheneinheit 50 abhängig vom aktuellen Betriebspunkt
der Antriebseinheit berechnet. Der Betriebspunkt der Antriebseinheit,
die in diesem Beispiel eine Brennkraftmaschine umfasst, hängt dabei
von der Motordrehzahl der Brennkraftmaschine, von der Saugrohrzeitkonstanten
und damit von der Dynamik des Saugrohrs der Brennkraftmaschine,
von der Motortemperatur, von dem über eine Zylinderfüllung der
Brennkraftmaschine eingestellten Motormoment und von weiteren Größen ab.
Beispielhaft sind in 1 ein
Drehzahlsensor 55 zur Erfassung der Motordrehzahl, Mittel 60 zur
Ermittlung der Saugrohrzeitkonstanten, ein Temperatursensor 65 zur
Ermittlung der Motortemperatur und Mittel 70 zur Ermittlung des über die
Zylinderfüllung
umgesetzten Motormomentes vorgesehen, die die genannten Größen in dem
Fachmann bekannter Weise ermitteln und der Recheneinheit 50 zuführen. Aus
diesen zugeführten Größen bestimmt
die Recheneinheit 50 dann beispielsweise über ein
in einem Testbetrieb des Fahrzeugs appliziertes Kennfeld die Filterzeitkonstante. Zur Ermittlung
der Filterzeitkonstanten können
dabei auch noch mehr den Betriebspunkt der Antriebseinheit bestimmende
Größen oder
weniger als die gemäß 1 beschriebenen Größen verwendet
werden, je nach dem, ob die Filterzeitkonstante stärker oder
weniger stark an den Betriebspunkt der Antriebseinheit angepasst
sein soll: Alternativ kann es vorgesehen sein, die Filterkonstante
unabhängig vom
Betriebspunkt der Antriebseinheit fest vorzugeben und im Tiefpass 10 abzuspeichern.
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Die Vorrichtung 15 umfasst
weiterhin eine Steuerung 35, die den Schalter 30 mit
einem Ansteuersignal ansteuert und mit diesem Ansteuersignal auch
den Tiefpass 10 initialisiert. Wird dabei das Ansteuersignal
gesetzt, so wird der Schalter 30 veranlasst, den Ausgang
des Tiefpasses 10 mit dem Sollwerteingang des Reglers 25 zu
verbinden, der mit dem Bezugszeichen 95 gekennzeichnet
ist. Durch Setzen des Ansteuersignals wird außerdem der Tiefpass 10 initialisiert.
Ist oder wird das Ansteuersignal zurückgesetzt, so ist der Schalter 30 derart
angesteuert, dass er den Ausgang des Koordinators 20 mit dem
Sollwerteingang 95 verbindet. Durch das zurückgesetzte
Ansteuersignal ist außerdem
der Tiefpass 10 zurückgesetzt.
Bei der Initialisierung des Tiefpasses 10 durch das Setzen
des Ansteuersignals seitens der Steuerung 35 wird der Ausgang
des Tiefpasses 10 zunächst
auf das von den Mitteln 40 gelieferte Istmoment gesetzt,
das dem Tiefpass 10 vom Ausgang der Mittel 40 ebenfalls
zugeführt
ist. Somit geht nach Initialisierung des Tiefpasses 10 der
Ausgang des Tiefpasses 10 ausgehend vom Istmoment mit der
von der Recheneinheit 50 gelieferten Zeitkonstanten in
das vom Koordinator 20 gelieferte Sollmoment über. Auf
diese Weise lässt
sich bei Verbindung des Ausgangs des Tiefpasses 10 über den
Schalter 30 mit dem Sollwerteingang 95 eine Begrenzung
der Änderung
des Sollmomentes durchführen,
wobei die Änderungsbegrenzung
abhängig
von der Filterzeitkonstanten und damit vom Betriebspunkt der Antriebseinheit
ist. Zur Begrenzung der Änderung
des Sollmomentes kann statt des Filters 10 auch eine Rampenfunktion
verwendet werden. Die Rampenfunktion kann dabei in der gleichen
Weise von der Steuerung 35 initialisier werden, wie der
beschriebene Tiefpass 10, wobei gleichzeitig der Schalter 30 zur Verbindung
des Ausgangs der Rampenfunktion mit dem Sollwerteingang 95 angesteuert
wird. Dabei wird der Ausgang der Rampenfunktion bei der Initialisierung
in entsprechender Weise dem aktuellen Istmoment gleichgesetzt und
gemäß dem Verlauf
der Rampenfunktion bis auf das vom Koordinator 20 gelieferte
Sollmoment abgesenkt, so dass die Begrenzung der Änderung
des Sollmoments sich aus dem Verlauf der Rampenfunktion ergibt.
Dabei können
abhängig
vom Betriebspunkt der Antriebseinheit verschiedene Verläufe für die Rampenfunktion
durch die Recheneinheit 50 vorgegeben werden. Dies kann beispielsweise
ebenfalls dadurch erfolgen, dass abhängig von der Motordrehzahl,
von der Saugrohrzeitkonstanten, von der Motortemperatur und von
den über
die Zylinderfüllung
umgesetzten Motormoment mittels eines in. einem Testbetrieb des
Fahrzeugs applizierten Kennfeldes verschiedene Rampenfunktionen
in der Recheneinheit 50 vorgegeben sind. Bei der Initialisierung
der Rampenfunktion wird dann der für den aktuellen Betriebspunkt
der Antriebseinheit in der Recheneinheit 50 festgelegte
vorgegebene Verlauf der Rampenfunktion verwendet.
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Das Setzen des Ansteuersignals durch
die Steuerung 35 ist abhängig vom Betriebszustand der Antriebseinheit.
Dabei sind beispielsweise Mittel 75 vorgesehen, die eine
Umschaltung von einem Homogenbetrieb in einen Schichtbetrieb bei
benzindirekteinspritzenden Otto-Motoren detektieren. Die Detektion
kann dabei beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Mittel 75 prüfen, ob
das indizierte Motormoment Mi einen vorgegebenen
Schwellwert unterschreitet, der die Grenze zwischen dem Homogenbetrieb
und dem Schichtbetrieb markiert. Die Mittel 75 sind somit
beispielsweise als Vergleichseinrichtung ausgebildet, die das indizierte
Motormoment Mi mit dem vorgegebenen Schwellwert
vergleichen. Ferner kann ein Kupplungssensor 80 vorgesehen
sein, der einen Zustand einer Kupplung der Antriebseinheit in dem
Fachmann bekannter Weise detektiert. Ferner kann ein Leerlaufkontakt 85 vorgesehen
sein, der bei Eintreten eines Leerlaufzustandes geschlossen wird. Ferner
können
Mittel 90 vorgesehen sein, die eine Sollzylinderfüllung mit
einer minimal zulässigen
Füllung
vergleichen und in Abhängigkeit
des Vergleichs ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugen. Die Mittel 90 sind
dabei ebenfalls beispielsweise als Vergleichseinrichtung ausgebildet.
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Die Mittel 75 und 90 sowie
der Kupplungssensor 80 und der Leerlaufkontakt 85 sind
mit der Steuerung 35 verbunden, um der Steuerung 35 Informationen über den
aktuellen Betriebszustand der Antriebseinheit mitzuteilen. Wird
einer der folgenden Betriebszustände
der Antriebseinheit detektiert, so veranlasst die Steuerung 35 ein
Setzen des Ansteuersignals:
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- – es
wurde von den Mitteln 75 eine Umschaltung vom Homogenbetrieb
in den Schicht betrieb detektiert,
- – der
Kupplungssensor 80 hat ein getretenes Kupplungspedal bzw.
ein Öffnen
der Kupplung oder ein losgelassenes Kupplungspedal bzw. ein Schließen der
Kupplung detektiert
- – der
Leerlaufkontakt 85 wurde geschlossen, so dass ein eingetretener
Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine detektiert wurde,
- – die
Sollzylinderfüllung
erreicht die minimal zulässige
Füllung,
wobei das Sollmoment kleiner als das Istmoment ist.
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Der Vergleich zwischen Sollmoment
und Istmoment kann dabei ebenfalls durch die Mittel 90 erfolgen,
die zu diesem Zweck mit den Mitteln 40 und dem Koordinator 20 verbunden
sein können.
Dies ist in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt. Außer
den dargestellten detektierbaren Betriebszuständen der Antriebseinheit können weitere Betriebszustände detektiert
werden, die ein Setzen des Ansteuersignals durch die Steuerung 35 auslösen.
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Der Regler 25 kann die Umsetzung
des über den
Sollwerteingang 95 vorgegebenen Sollmomentes über einen
langsamen Stellpfad 1 und/oder einen schnellen Stellpfad 5 umsetzen.
Beim langsamen Stellpfad 1 kann es sich beispielsweise
um einen Füllungspfad
handeln, bei dem das vorgegebene Sollmoment mittels der Zylinderfüllung als
Stellgröße umgesetzt
wird. Beim schnellen Stellpfad 5 kann es sich um einen
kurbelwinkelsynchronen Pfad handeln. Der kurbelwinkelsynchrone Pfad
kann beispielsweise über
einen Zündwinkelpfad
und/oder einen Kraftstoffpfad realisiert werden. Beim Zündwinkelpfad
erfolgt die Umsetzung des vorgegebenen Sollmomentes über die
Einstellung des Zündwinkels
und beim Kraftstoffpfad erfolgt die Umsetzung des vorgegebenen Sollwinkels über die
Einspritzmenge und/oder die Einspritzzeit als Stellgröße. Das
vorgegebene Sollmoment kann dabei nur über einen der beiden Stellpfade 1, 5 oder
unter gleichzeitiger Nutzung der beiden Stellpfade 1, 5 umgesetzt
werden. Mit dem Setzen des Ansteuersignals aufgrund der Detektion
des entsprechenden Betriebszustandes der Antriebseinheit wird der
Regler 25 von der Steuerung 35 derart angesteuert,
dass er den schnellen Stellpfad 5 freigibt, beispielsweise
durch eine Zündwinkelfreigabe. Das
bedeutet, dass das Istmoment dem Sollmoment schlagartig angeglichen
werden kann, was zu einem spürbaren
Ruck des Fahrzeugs und damit zu einer Komforteinbuße führt. Dies
soll erfindungsgemäß vermieden
werden.
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Zu diesem Zweck wird zwar mit Setzen
des Ansteuersignals die Freigabe des kurbelwinkelsynchronen Pfades 5 beibehalten,
jedoch wird der Schalter 30 zur Verbindung des Ausgangs
des Filters 10 mit dem Sollwerteingang 95 wie
beschrieben angesteuert. Dabei soll in diesem Beispiel für die Begrenzung
der Änderung
des Sollmomentes stellvertretend das Tiefpassfilter 10 betrachtet
werden. Auf diese Weise wird mit der Freigabe des kurbelwinkelsynchronen
Stellpfades 5 das Sollmoment am Sollwerteingang 95 dem
aktuellen Istmoment gleichgesetzt und mit der Filterzeitkonstanten
dem vom Koordinator 20 abgegebenen Sollmoment durch Tiefpassfilterung
angenähert.
Dabei ist ein Vergleicher 45 vorgesehen, dem der Ausgang
des Tiefpasses 10 und der Ausgang des Koordinators 20 zugeführt sind
und der somit das vom Koordinator 20 vorgegebene Sollmoment
mit dem Ausgang des Tiefpasses 10 vergleicht. Liegt der
Abstand zwischen dem vom Koordinator 20 vorgegebenen Sollmoment
und dem Ausgang des Tiefpasses 10 unter einer vorgegebenen
Schwelle, so veranlasst der Vergleicher 45 die Steuerung 35 zum
Zurücksetzen
des Ansteuersignals, so dass der Schalter 30 zur Verbindung
des Ausgangs des Koordinators 20 mit dem, Sollwerteingang 95 angesteuert wird
und der Tiefpass 10 zurückgesetzt
wird. Ferner kann mit Zurücksetzen
des Ansteuersignals auch der Regler 25 von der Steuerung 35 derart
angesteuert werden, dass die Freigabe des kurbelwinkelsynchronen
Stellpfades 5 beendet wird und eine Umsetzung des am Sollwerteingang 95 vorgegebenen
Sollmomentes nur über
den Füllungspfad 1 erfolgt.
Es kann alternativ vorgesehen sein, das Ansteuersignal der Steuerung 35 auch
zur Freigabe bzw. zum Sperren des kurbelwinkelsynchronen Stellpfades 5 zu
verwenden, wobei mit einem Setzen des Ansteuersignals der kurbelwinkelsynchrone
Pfad 5 freigegeben und mit einem Zurücksetzen des Ansteuersignals
der kurbelwinkelsynchrone Pfad 5 wieder gesperrt wird.
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In 2 wird
der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
beispielhaft anhand eines Ablaufplans näher erläutert. Nach dem Start des Programms
ist das Ansteuersignal zunächst,
zurückgesetzt
und der Ausgang des Koordinators 20 über den Schalter 30 mit
dem Sollwerteingang 95 des Reglers 25 verbunden.
Außerdem
wird das von den Mitteln 40 ermittelte Istmoment der Antriebseinheit
vom Regler 25 ausschließlich über den Füllungspfad 1 dem am Sollwerteingang 95 vorgegebenen
Sollmoment nachgeführt.
Bei einem Programmpunkt 100 prüft die Steuerung 35,
ob einer der oben genannten Betriebszustände vorliegt, also ob vom Homogenbetrieb
in den Schichtbetrieb umgeschaltet wird, ob die Kupplung geöffnet oder
geschlossen wird, ob der Leerlaufkontakt geschlossen wird oder ob
die Sollzylinderfüllung
die minimal zulässige
Füllung
erreicht und gleichzeitig das Sollmoment kleiner als das Istmoment
ist. Ist eine der vorgenannten Bedingungen erfüllt, so wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt, andernfalls
wird zu Programmpunkt 100 zurückverzweigt.
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Bei Programmpunkt 105 wird
das Ansteuersignal von der Steuerung 35 gesetzt und damit
der Tiefpass 10 initialisiert, der Schalter 30 zur
Verbindung des Ausgangs des Tiefpasses 10 nüt dem Sollwerteingang 95 umgeschaltet
und der Regler 25 veranlasst, den kurbelwinkelsynchronen
Stellpfad 5 zur Umsetzung des am Sollwerteingang 95 vorgegebenen
Sollmomentes freizugeben. Die Umsetzung des am Sollwerteingang 95 vorgegebenen
Sollmomentes, in diesem Fall des Ausgangs des Tiefpasses i0, erfolgt
somit sowohl über
den Füllungspfad 1 als auch über den
kurbelwinkelsynchronen Stellpfad 5. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 110 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 110 prüft die Steuerung 35,
ob vom Vergleicher 45 eine Information darüber vorliegt,
dass der Abstand zwischen dem vom Koordinator 20 abgegebenen
Sollmoment und dem Ausgang des Tiefpasses 10 die vorgegebene
Schwelle unterschreitet. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 110 zurückverzweigt.
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Bei Programmpunkt 115 wird
das Ansteuersignal von der Steuerung 35 zurückgesetzt.
Dadurch wird der Tiefpass 10 zurückgesetzt und der Schalter 30 zur
Verbindung des Ausgangs des Koordinators 20 mit dem Sollwerteingang 95 des
Reglers 25 umgeschaltet, sowie der kurbelwinkelsynchrone
Stellpfad 5 gesperrt. Die Sperrung des kurbelwinkelsynchronen
Stellpfades 5 mit Zurücksetzen
des Ansteuersignals ist jedoch nicht unbedingt erforderlich und kann
abhängig
vom Betriebszustand der Antriebseinheit auch verhindert werden,
so dass der kurbelwinkelsynchrone Stellpfad 5 auch nach
Zurücksetzen des
Ansteuersignals freigegeben bleiben kann. Eine Sperrung des kurbelwinkelsynchronen
Stellpfades 5 kann dann ebenfalls in Abhängigkeit
des Betriebszustandes der Antriebseinheit von der Steuerung 35 erfolgen.
In diesem Fall macht die getrennte Ansteuerung des Reglers 25 einerseits
und des Tiefpasses 10 und des Schalters 30 andererseits
durch die Steuerung 35, wie auch in 1 dargestellt, Sinn.
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Nach Programmpunkt 115 wird
zu einem Programmpunkt 120 verzweigt.
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Im Folgenden soll dabei beispielhaft
davon ausgegangen werden, dass gemäß 1 der Regler 25 einerseits und
der Tiefpass 10 und der Schalter 30 andererseits
getrennt angesteuert werden. Dabei soll davon ausgegangen werden,
dass mit Zurücksetzen des
Ansteuersignals der kurbelwinkelsynchrone Stellpfad 5 nach
wie vor freigegeben ist. Bei Programmpunkt 120 prüft dann
die Steuerung 35, ob einer der genannten Betriebszustände, also
die Umschaltung vom Homogenbetrieb in den Schichtbetrieb, das Öffnen oder
Schließen
der Kupplung, das Schließen
des Leerlaufkontaktes oder das Erreichen des minimal zulässigen Füllungswertes
durch die Sollzylinderfüllung
bei einem Sollmoment, das kleiner als das Istmoment ist, beendet
ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 130 verzweigt,
andernfalls wird zu einem Programmpunkt 125 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 125 wird
die Freigabe des kurbelwinkelsynchronen Stellpfades 5 beibehalten
und anschließend
zu Programmpunkt 120 zurückverzweigt.
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Bei Programmpunkt 130 wird
der kurbelwinkelsynchrone Pfad 5 von der Steuerung 35 über den Regler 25 wieder
gesperrt. Die Umsetzung des am Sollwerteingang 95 vorgegebenen
Sollmomentes wird dann wiederum nur über den Füllungspfad 1 realisiert.
Anschließend
wird das Programm verlassen.
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In 3 wird
die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens
anhand eines beispielhaften Verlaufs des indizierten Motormomentes
Mi über
der Zeit t verdeutlicht. In 3 kennzeichnet
200 einen vorgegebenen Schwellenwert für das indizierte Motormoment
Mi. Weiterhin kennzeichnet 225 einen Verlauf
für das
vom Koordinator 20 vorgegebene gewünschte Sollmoment. In 3 kennzeichnet 210 einen
Verlauf des von den Mitteln 40 ermittelten Istmomentes,
der für
Zeitpunkte kleiner einem ersten Zeitpunkt t1 größere Werte annimmt, als der
Verlauf 225 des vom Koordinator 20 gewünschten
Sollmomentes. Bis zu einem zweiten Zeitpunkt t2, der kleiner als der
erste Zeitpunkt tl ist, ist dabei das Ansteuersignal zurückgesetzt
und der Schalter 30 verbindet den Ausgang des Koordinators 20 mit
dem Sollwerteingang 95. Außerdem wird das somit am Sollwerteingang 95 vom
Koordinator 20 gewünschte
Sollmoment vom Regler 25 bis zum zweiten Zeitpunkt t2 nur über
den Füllungspfad 1 umgesetzt.
Zum zweiten Zeitpunkt t2 schneidet der Verlauf 225 des
vom Koordinator 20 gewünschten
Sollmomentes den vorgegebenen Schwellenwert 200 und unterschreitet
ihn für Zeitpunkte
größer dem
zweiten Zeitpunkt t2. Das Unterschreiten
des vorgegebenen Schwellenwertes 200 wird dabei von der
Steuerung 35 als Umschalten vom Homogen- in den Schichtbetrieb
interpretiert und daraufhin das Ansteuersignal kurz nach dem zweiten Zeitpunkt
t2 gesetzt. Dadurch wird mit Setzen des
Ansteuersignals der Schalter 30 zur Verbindung des Ausgangs
des Tiefpasses 10 mit dem Sollwerteingang 95 umgeschaltet
und somit der Ausgang des Tiefpasses 10 mit dem Sollwerteingang 95 verbunden.
Dadurch wird das am Sollwerteingang 95 anliegende Sollmoment
ausgehend vom vom Koordinator 20 gewünschten Sollmoment gemäß dem Verlauf 225 auf
das Istmoment gemäß dem Verlauf 210 angehoben,
wobei der mit dem Bezugszeichen 205 gekennzeichnete Pfeil
dieses Anheben verdeutlicht. Somit ist mit Setzen des Ansteuersignals
das Sollmoment am Sollwerteingang 95 des Reglers 25 dem
Istmoment zunächst
gleichgesetzt und wird anschließend
aufgrund der Tiefpassfilterung mit der Filterzeitkonstanten bis
zum ersten Zeitpunkt t1 wieder auf den Verlauf 225 des
vom Koordinator 20 gewünschten
Sollmomentes abgesenkt. Dieses Absenken kann alternativ durch eine
Rampenfunktion, wie beschrieben, realisiert werden. Gemäß 3 ist eine solche rampenförmige Begrenzung
der Änderung des
am Sollwerteingang 95 anliegenden Sollmomentes bis zum
Erreichen des Verlaufs 225 des vom Koordinator 20 gewünschten
Sollmomentes dargestellt. Zum ersten Zeitpunkt t1 wird
also das vom Koordinator 20 gewünschte Sollmoment wieder erreicht.
Je nach vorgegebener Schwelle im Vergleicher 45 wird somit
spätestens
zum ersten Zeitpunkt t1 das Ansteuersignal
von der Steuerung 35 wieder zurückgesetzt, so dass der Schalter 30 wieder
mit dem Ausgang des Koordinators 20 verbunden wird und
anschließend wieder
das vom Koordinator 20 gewünschte Sollmoment am Sollwerteingang 95 anliegt.
Der rampenförmige
Verlauf des am Sollwerteingang 95 anliegenden Sollmoments
von dem Setzen des Ansteuersignals kurz nach dem zweiten Zeitpunkt
t2 bis zum ersten Zeitpunkt t1 ist
in 3 mit dem Bezugszeichen 220 gekennzeichnet
und kann auf einem von der Recheneinheit 50 für den aktuellen
Betriebspunkt der Antriebseinheit vorgegebenen Verlauf der Rampenfunktion
basieren. Dieser rampenförmige
Verlauf des Sollmomentes gemäß 3 wird der Einfachheit halber
ebenfalls als Filterung bezeichnet, so dass für das Beispiel nach 3 nach wie vor das Filter 10 zur
Begrenzung der Änderung
des Sollmoments betrachtet werden kann.
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Aufgrund der mit Setzen des Ansteuersignals
erfolgten Freigabe des kurbelwinkelsynchronen Stellpfades 5 kurz
nach dem zweiten Zeitpunkt t2 folgt auch
das Istmoment 210 dem rampenförmigen Verlauf 220 des
Sollmoments sehr schnell nach, um zum ersten Zeitpunkt t1 ebenfalls den Verlauf 225 des
vom Koordinator 20 gewünschten
Sollmomentes zu erreichen. In 3 ist
außerdem
mit dem Bezugszeichen 215 der Verlauf des Istmomentes dargestellt,
der sich vom zweiten Zeitpunkt t2 an ergeben
würde,
wenn nach wie vor nur der Füllungspfad 1 freigegeben
wäre. Dabei
ist zu erkennen, dass die Nachführung
des Istmomentes nur über
den Füllungspfad 1 sehr
viel langsamer erfolgen würde,
als wenn auch der kurbelwinkelsynchrone Stellpfad 5 freigegeben
wäre. Würde zum
zweiten Zeitpunkt t2 bzw. kurz danach nicht der Schalter 30 zur
Verbindung des Ausgangs des Tiefpasses 10 mit dem Sollwerteingang 95 umgeschaltet,
sondern nach wie vor den Ausgang des Koordinators 20 mit
dem Sollwerteingang 95 verbinden, so würde das Istmoment vom zweiten
Zeitpunkt t2 nachfolgend aufgrund der Freigabe
des kurbelwinkelsynchronen Stellpfades 5 schlagartig und
quasi sprungförmig
auf den Verlauf 225 des vom Koordinator 20 gewünschten
Sollmomentes springen, was einen spürbaren Ruck zur Folge hätte. Dies
wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
vermieden.
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Gemäß der Ausführungsform der 1 kann es vorgesehen sein, dass der Verlauf 225 des gewünschten
Sollmomentes gemäß 3 bis zum zweiten Zeitpunkt
t2 ausschließlich über den Füllungspfad 1 umgesetzt
werden soll und sobald die Umschaltung vom Homogen- in den Schichtbetrieb detektiert
wird, das gewünschte
Sollmoment nur noch über
den kurbelwinkelsynchronen Stellpfad 5 umgesetzt werden
soll. Mit Erreichen des gewünschten
Sollmomentes durch das Istmoment zum ersten Zeitpunkt t1 kann
es dann vorgesehen sein, für
Zeitpunkte größer dem
ersten Zeitpunkt t1 das Istmoment dem gewünschten
Sollmoment wieder ausschließlich über den
Füllungspfad 1 nachzuführen. In
diesem Fall liefert dann der Koordinator 20, wie beschrieben, das
gewünschte
Sollmoment, unabhängig
davon, ob es über
den Füllungspfad 1 oder
den kurbelwinkelsynchronen Stellpfad 5 umgesetzt wird und
die Entscheidung, über
welchen der beiden Stellpfade 1, 5 das am Sollwerteingang 95 vorliegende
Sollmoment umgesetzt werden soll, erfolgt in der beschriebenen Weise
durch Ansteuerung des Reglers 25 durch die Steuerung 35.
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Ist das Filter 10 als Tiefpass
ausgebildet, so kann es sich dabei beispielsweise um einen Tiefpass erster
oder zweiter oder höherer
Ordnung handeln. Wird die Filterzeitkonstante, wie beschrieben,
abhängig
vom Betriebspunkt der Antriebseinheit gewählt bzw. berechnet, so lässt sich
die Begrenzung der Änderung
der Sollmomentes wie beschrieben flexibel gestalten.
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Der Füllungspfad 1 ist deshalb
der langsamere Stellpfad, weil er von der Saugrohrdynamik und damit
der Saugrohrzeitkonstanten bestimmt wird. Bei einem Otto-Motor kann der kurbelwinkelsynchrone Stellpfad 5 als
Zündwinkelpfad
und/oder als Kraftstoffpfad gewählt
werden. Bei Diesel-Motoren ist der kurbelwinkelsynchrone Stellpfad 5 der
Kraftstoffpfad.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein,
dass der Koordinator 20 sowohl ein über den Füllungspfad 1 umzusetzendes,
als auch ein über
den kurbelwinkelsynchronen Stellpfad 5 umzusetzendes Sollmoment vorgibt,
wobei hier nur das zur Umsetzung über den kurbelwinkelsynchronen
Stellpfad 5 umzusetzende Sollmoment betrachtet werden soll.
In diesem Fall liegt am Sollwerteingang 95 des Reglers 25 nur
das über
den kurbelwinkelsynchronen Stellpfad 5 umzusetzende Sollmoment
an und der Regler 25 führt
das Istmoment diesem Sollmoment nur über den kurbelwinkelsynchronen
Stellpfad 5 nach, sofern dieser freigegeben ist. Die Freigabe
und die Sperrung des kurbelwinkelsynchronen Stellpfades 5 erfolgt
dabei in der zuvor beschriebenen Weise. Für die Umsetzung des für den Füllungspfad 1 vorgesehenen
Sollmomentes kann dann beispielsweise ein eigener Regler vorgesehen
sein, der in 1 nicht
dargestellt ist.