DE10256360B4

DE10256360B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung positiver Momenteneingriffe in einem Motorsteuergerät

Info

Publication number: DE10256360B4
Application number: DE10256360.8A
Authority: DE
Inventors: Rainer Hofmann; Dr. Hinrichsen Uwe; Manfred Altenkirch; Georg Kruse
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2022-12-04
Also published as: DE10256360A1

Abstract

Verfahren zur Überwachung eines positiven Momenteneingriffs in einer Motorsteuerung (2) eines Motors (1) eines Kraftfahrzeugs zur Erhöhung der Drehzahl des Motors (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein Maß für die Differenz des auf Grund des positiven Momenteneingriffs erzeugten Motormoments und eines Beschleunigungsmoments, das dem zum Erzielen der ermittelten Motordrehzahlveränderung erforderlichen Moment entspricht, ermittelt und überwacht wird, wobei die ermittelte Differenz über die Zeit integriert wird und das erhaltene Integral überwacht wird, und wobei der Wert des Integrals zu Null gesetzt bleibt, solange das indizierte Motormoment, das dem Moment aus der Verbrennung ohne mechanische Verluste entspricht, kleiner als das mechanische Motorverlustmoment ist, das die Reibungsverluste und die Verluste auf Grund von vom Motor (1) angetriebenen Nebenaggregaten (5) umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine entsprechend eingerichtete Vorrichtung zur Überwachung eines positiven Momenteneingriffs in einer Motorsteuerung eines Motors zur Erhöhung der Motordrehzahl bei einem Kraftfahrzeug.
In bestimmten Situationen ist zusätzlich zu der Motormomentanforderung des Fahrers ein positiver Momenteneingriff zur Erhöhung der Drehzahl des Motors gewünscht. Ein derartiger Fall ist beispielsweise das automatische Erhöhen der Motordrehzahl beim Erhöhen der Getriebeuntersetzung bzw. beim Herunterschalten, um ein Ruckeln zu verringern. Ein bevorzugter Anwendungsfall liegt bei einem Automatikgetriebe vor, das automatisch schaltet und bei dem im Vorhinein die Information darüber vorliegt, in welchen Gang geschaltet wird. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung auch bei einer Unterstützung einer Handschaltung angewendet werden, sofern eine Information darüber gewonnen werden kann, in welchen Gang der Fahrer schalten wird oder schaltet.
Grundsätzlich sind positive Momenteneingriffe, die unabhängig von der Momentenanforderung des Fahrers auftreten, außerordentlich kritisch und müssen sehr streng überwacht werden. Dabei muss unter allen Umständen eine selbsttätige Beschleunigung des Kraftfahrzeugs vermieden werden, da diese außerordentliche Sicherheitsrisiken birgt.
Zur Überwachung von positiven Momenteneingriffen ist es bekannt, den Wert des positiven Momenteneingriffs und/oder die Zeitdauer des positiven Momenteneingriffs zu begrenzen. Dabei kann auch das Integral des positiven Momenteneingriffs über die Zeit gebildet und begrenzt werden. Dieses Verfahren zur Überwachung eines positiven Momenteneingriffs weist erhebliche Nachteile auf. Wenn die Überwachung sicher ausgeführt werden soll und der positive Momenteneingriff in Bezug auf die Zeit oder den Wert stark begrenzt wird, besteht die Gefahr, dass auf Grund der zahlreichen auf den Motor insbesondere bei Drehzahländerungen wirkenden Momentarten die gewünschte Drehzahländerung nicht erreicht werden kann. Wenn höhere Grenzwerte zur sicheren Erreichung der gewünschten Drehzahl zugelassen werden, besteht umgekehrt die erhöhte Gefahr einer unbeabsichtigten Beschleunigung des Kraftfahrzeugs.
Die DE 43 09 903 A1 beschriebt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Abtriebsmoments eines Fahrzeugantriebs. Zur Komfortverbesserung bei Schaltvorgängen eines Automatikgetriebes ist dabei vorgesehen, bei einem Gangwechsel die Motordrehzahl von einem ersten auf einen zweiten Wert zu regeln. Auf Basis eines Füllungsmodells und einer Motordrehzahl kann ein aus unter normalen Bedingungen resultierendes Verbrennungsmoment des Motors abgeschätzt werden und ein aufgrund der Füllung an der Kurbelwelle erzeugtes Kupplungsmoment erhalten werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Kupplungsmoment an der Kurbelwelle einen vom Fahrer eingestellten Wert annimmt.
Die nachveröffentlichte DE 102 05 809 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Steuerung von Betriebsabläufen in einem Fahrzeug, insbesondere eine Überwachung von Momenteingriffen. Hierbei kann die Motordrehzahl überwacht werden, um ein zulässiges Moment zu berechnen. Darüber hinaus kann ein Motor-Ist-Moment aus motorischen Größen, z. B. einem Heißfilm-Luftmassenmessersignal und einem Zündwinkel, berechnet werden und als Grundlage für einen Momentenvergleich mit dem zulässigen Moment verwendet werden.
Die DE 197 09 417 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ansteuerung eines Drehmomentübertragungssystems und eines Getriebes. In diesem Fall wird eine Regelung vorgeschlagen, welche auf eine bestimmte Motordrehzahl regelt. Hierfür wird ein Motor-Sollmoment berechnet. Die Regelung beruht auf einer Regeldifferenz zwischen der Motordrehzahl und der Motorzieldrehzahl.
Die DE 44 38 714 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs, bei welchem auf Basis von Motordrehzahl und Motorlast, welche gemessen werden, verschiedene Parameter zur Motorsteuerung eingestellt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bzw. eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Vorrichtung zur Überwachung eines positiven Momenteneingriffs in einer Motorsteuerung eines Kraftfahrzeugs zur Erhöhung der Motordrehzahl zu schaffen, wobei die gewünschte Drehzahländerung bei einem hohen Maß an Sicherheit zuverlässig erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Erfindungsgemäß wird bei der Überwachung des positiven Momenteneingriffs berücksichtigt, wie viel des aufgebrachten Moments für die Veränderung der Drehzahl des Motors aufgewendet wird. Dieses Moment wird vorzugsweise von dem zusätzlich aufgewendeten Motormoment abgezogen, da es unter keinen Umständen zu einem möglichen unbeabsichtigten Vortrieb des Kraftfahrzeugs beitragen kann. Dadurch kann vorteilhafterweise der Anteil des Motormoments, der unter Umständen eine zu vermeidende Beschleunigung des Kraftfahrzeugs verursachen könnte, mit höherer Genauigkeit ermittelt und daher besser überwacht werden. Infolge kann eine Überwachung eines Grenzwerts strenger ausgelegt werden, d. h. der Grenzwert knapper bemessen werden und so die Sicherheit erhöht werden. Weiterhin kann auf diese Weise auch ein höherer positiver Momenteneingriff zugelassen werden, um eine gewünschte Drehzahl auch sicher zu erreichen, ohne dass befürchtet werden muss, dass der erhöhte positive Momenteneingriff zu einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs führt.
Insbesondere wird dabei das genaue Trägheitsmoment des Motors in Bezug auf die Drehbeschleunigung berücksichtigt, wobei zusätzlich alle von der Drehzahländerung erfassten Komponenten mit deren Trägheitsmoment einbezogen werden können. Bei Kenntnis des auf Grund des positiven Momenteneingriffs verursachten Drehmoments kann mit Hilfe des Trägheitsmoments und der Drehzahländerung exakt berechnet werden, wie viel Drehmoment ausschließlich zur Beschleunigung oder allgemeinen Drehzahländerung des Motors aufgewendet worden ist. Daneben ist es selbstverständlich auch möglich, Werte für das Trägheitsmoment und/oder das auf Grund des positiven Momenteneingriffs verursachte Drehmoment und/oder die Drehzahl zu verwenden, die lediglich ein Maß der entsprechenden Größe darstellen, ohne notwendigerweise den Betrag mit der entsprechenden Einheit zu beziffern, und auf Grund von Tests oder durch Erfahrung gewonnene Einstellungen bei der Überwachung des positiven Momenteneingriffs zu verwenden. Beispielsweise kann für wenigstens eine der Größen Motordrehzahl bzw. Motordrehzahlveränderung, Trägheitsmoment des Motors und auf Grund des positiven Momenteneingriffs erzeugtes Motormoment ein digitaler oder analoger Wert verwendet werden, der in einem festen Verhältnis zu der entsprechenden Größe steht und bei der Anwendung von Algorithmen zur Überwachung anhand von Erfahrungswerten berücksichtigt wird.
Erfindungsgemäß wird eine Drehmomentdifferenz zwischen dem auf Grund des positiven Momenteneingriffs erzeugten Motormoment und einem Beschleunigungsmoment gebildet, das dem zum Erzielen der ermittelten Drehzahlveränderung des Motors nötigen Drehmoment entspricht, und diese Drehmomentdifferenz überwacht. Die ermittelte Drehmomentdifferenz kann abzüglich von Reibungsverlusten und anderen Verlusten eine Vortriebserhöhung des Kraftfahrzeugs bewirken und soll daher überwacht werden. Dabei wird die ermittelte Drehmomentdifferenz über die Zeit integriert und das auf diese Weise erhaltene Integral überwacht.
Der Wert des Integrals wird zu Null gesetzt, solange keine Anzeichen für ein auf Grund des positiven Momenteneingriffs entstehendes zusätzliches Drehmoment vorliegen. Dazu kann beispielsweise ermittelt werden, ob das bei vorliegendem positiven Momenteneingriff erzeugte Motormoment größer als das ohne Eingriff erzeugte Drehmoment ist, und nur in solchen Fällen die Drehmomentdifferenz zeitlich integriert werden. Dabei können auch mechanische Verluste, die im Motor bremsend wirken und auf Grund des positiven Momenteneingriffs und der damit verbundenen Drehzahlveränderung auftreten, zusätzlich berücksichtigt werden, indem diese von dem auf Grund des positiven Momenteneingriffs erzeugten Drehmoment abgezogen werden.
Grundsätzlich kann vorteilhafterweise die überwachte Größe in Bezug auf das Über- oder Unterschreiten von Grenzwerten überwacht werden und können davon abhängig Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Beispielsweise kann ein Maximalwert für die überwachte Größe vorgesehen sein und bei Erreichen oder Überschreiten dieses Werts der positive Momenteneingriff verringert werden, um eine unbeabsichtigte Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zu vermeiden.
Das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren wird vorteilhafterweise in einer Motorsteuerung selbst integriert. Der positive Momenteneingriff ist insbesondere ein von einem Getriebesteuergerät erzeugter Momenteneingriff, um beim Herunterschalten die Drehzahl zu erhöhen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch ein Wirkdiagramm verschiedener Komponenten, die in einem Kraftfahrzeug an der Überwachung positiver Momenteneingriffe beteiligt sind.
In der Figur sind schematisch Komponenten eines Kraftfahrzeugs mit einem Automatikgetriebe 3 abgebildet. Das Getriebe 3 ist an einen Motor 1 gekoppelt, bezieht von diesem Drehenergie und gibt die erhaltene Drehenergie an den folgenden nicht dargestellten Teil des Antriebsstrangs weiter. Dem Getriebe 3 ist ein Getriebesteuergerät 4 zugeordnet, welches Signale an ein Motorsteuergerät 2 liefert. Das Motorsteuergerät 2 sendet Steuersignale an den Motor 1 und empfängt von diesem Messsignale, die die Motordrehzahl und weitere Messgrößen umfassen können.
Das Motorsteuergerät 2 empfängt weiterhin Signale von einem nicht dargestellten elektronischen Gaspedal, mit dem dem Motorsteuergerät 2 die Momentenanforderung eines Fahrers übermittelt werden kann.
Weiterhin sind in der Figur Nebenaggregate 5 dargestellt, die ebenfalls vom Motor 1 angetrieben werden, wobei den Nebenaggregaten 5 in der weiteren Betrachtung auch sämtliche mechanischen Verluste zugeschlagen werden können, die sich bremsend auf den Motor 1 auswirken.
Das Getriebesteuergerät 4 ist so eingerichtet, dass es beim Herunterschalten einen positiven Momenteneingriff auf das Motorsteuergerät 2 ausübt, um die Drehzahl des Motors beim Herunterschalten zu erhöhen, um ein Ruckeln zu vermeiden, wenn der Kraftschluss im niedrigeren Gang hergestellt wird.
Um zu vermeiden, dass der vom Getriebesteuergerät 4 erzeugte positive Momenteneingriff zu einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs und damit zu einer gefährlichen Situation führen kann, ist in dem Motorsteuergerät 2 eine Überwachung des positiven Momenteneingriffs des Getriebesteuergeräts 4 implementiert. Das implementierte Überwachungsverfahren ermittelt das indizierte Motormoment, das aus der Verbrennung entsteht ohne Berücksichtigung mechanischer Verluste. Weiterhin ermittelt das Motorsteuergerät 2 das indizierte Motormoment ohne externe Eingriffe, welches dem Motormoment aus der Verbrennung ohne Berücksichtigung mechanischer Verluste und ohne externe Eingriffe, wie insbesondere dem positiven Momenteneingriff des Getriebesteuergeräts 4, entspricht. Darüber hinaus wird in dem Motorsteuergerät 2 ein Motorbeschleunigungsmoment aus der Drehzahländerung des Motors und dessen Trägheitsmoment berechnet, wobei das ermittelte Motorbeschleunigungsmoment dem Drehmoment entspricht, das zum Erreichen der beobachteten Drehzahländerung erforderlich ist.
Aus den zuvor beschriebenen Größen wird ein Eingangssignal für ein zeitliches Integral gebildet, wobei das Eingangssignal dem indizierten Motormoment abzüglich des indizierten Motormoments ohne externe Eingriffe und abzüglich des Motorbeschleunigungsmoments entspricht. Das Eingangssignal des Integrals wird über die Zeit integriert und das so erhaltene Integral auf das Überschreiten eines oberen Grenzwerts überwacht. Sobald das integral den oberen Grenzwert erreicht oder überschreitet, wird der positive Momenteneingriff so begrenzt, dass der Wert des Integrals unterhalb des Grenzwerts bleibt.
Zusätzlich ist vorgesehen, dass der Wert des Integrals zu Null gesetzt bleibt, solange das indizierte Motormoment kleiner als das indizierte Motormoment ohne externe Eingriffe oder kleiner als ein mechanisches Verlustmoment ist, welches die Reibungsverluste und die Verluste auf Grund der Nebenaggregate 5 beinhaltet.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung kann ein besseres Schaltverhalten ohne Ruckeln erzielt werden, wobei gleichzeitig ein hohes Maß an Sicherheit gewährleistet ist, da gezielter der Anteil des vom Motor 1 erzeugten Drehmoments überwacht werden kann, der unter Umständen zu einer nachteiligen und zu vermeidenden Beschleunigung des Kraftfahrzeugs führen kann.
Bezugszeichenliste

1: Motor
2: Motorsteuergerät
3: Getriebe
4: Getriebesteuergerät
5: Nebenaggregate

Claims

Verfahren zur Überwachung eines positiven Momenteneingriffs in einer Motorsteuerung (2) eines Motors (1) eines Kraftfahrzeugs zur Erhöhung der Drehzahl des Motors (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein Maß für die Differenz des auf Grund des positiven Momenteneingriffs erzeugten Motormoments und eines Beschleunigungsmoments, das dem zum Erzielen der ermittelten Motordrehzahlveränderung erforderlichen Moment entspricht, ermittelt und überwacht wird, wobei die ermittelte Differenz über die Zeit integriert wird und das erhaltene Integral überwacht wird, und wobei der Wert des Integrals zu Null gesetzt bleibt, solange das indizierte Motormoment, das dem Moment aus der Verbrennung ohne mechanische Verluste entspricht, kleiner als das mechanische Motorverlustmoment ist, das die Reibungsverluste und die Verluste auf Grund von vom Motor (1) angetriebenen Nebenaggregaten (5) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschleunigungsmoment abhängig von dem Trägheitsmoment des Motors (1) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die überwachte Größe auf das Erreichen eines oberen Grenzwerts und/oder das Erreichen eines unteren Grenzwerts überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen eines oberen Grenzwerts der positive Momenteneingriff begrenzt und/oder verringert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das auf Grund des positiven Momenteneingriffs erzeugte Motormoment das indizierte Motormoment, das aus der Verbrennung entsteht ohne mechanische Verluste, abzüglich des indizierten Motormoments ist, das aus der Verbrennung entsteht ohne der mechanischen Verluste und ohne Momenteneingriffe.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der positive Momenteneingriff von einem Getriebesteuergerät (4) eines Getriebes (3) des Kraftfahrzeugs erzeugt wird.
Vorrichtung (2) zur Überwachung eines positiven Momenteneingriffs in einer Motorsteuerung (2) eines Motors (1) eines Kraftfahrzeugs zur Erhöhung der Drehzahl des Motors (1), mit Informationsverarbeitungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) derart eingerichtet ist, dass sie ein Maß für die Differenz des auf Grund des positiven Momenteneingriffs erzeugten Motormoments und eines Beschleunigungsmoments, das dem zum Erzielen der ermittelten Motordrehzahlveränderung erforderlichen Moment entspricht, ermittelt und überwacht, die Vorrichtung (2) derart eingerichtet ist, dass sie die ermittelte Differenz über die Zeit integriert und das erhaltene Integral überwacht, und wobei der Wert des Integrals zu Null gesetzt bleibt, solange das indizierte Motormoment, das dem Moment aus der Verbrennung ohne mechanische Verluste entspricht, kleiner als das mechanische Motorverlustmoment ist, das die Reibungsverluste und die Verluste auf Grund von vom Motor (1) angetriebenen Nebenaggregaten (5) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eingerichtet ist.