-
Stand der
Technik
-
Die Erfindung betrifft zunächst ein
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere in
einem Kraftfahrzeug, bei dem der Wert einer Soll-Leerlaufdrehzahl
und/oder eine Vorgehensweise, nach der die Soll-Leerlaufdrehzahl geändert wird, von verschiedenen
Einflussfaktoren abhängen.
-
Ein solches Verfahren ist vom Markt
her bekannt. Bei dem bekannten Verfahren hängt die Soll-Leerlaufdrehzahl
der Brennkraftmaschine von verschiedenen Einflussfaktoren ab. Hierzu
gehört beispielsweise
die aktuelle Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine. Unmittelbar
nach einem Kaltstart wird eine höhere
Soll-Leerlaufdrehzahl gewählt als
bei warmer Brennkraftmaschine. Auch die Aufheizung eines Katalysators
kann zu einer erhöhten Soll-Leerlaufdrehzahl
führen.
Ferner hat auch das Zu- und Abschalten von Verbrauchern, beispielsweise
einer Klimaanlage usw., einen Einfluss auf die Soll- Leerlaufdrehzahl.
-
Bei den bisherigen Verfahren wird
die Höhe der
gewünschten
Soll-Leerlaufdrehzahl abhängig von
den aktuellen Einflussfaktoren ermittelt, und abhängig von
der Art des Einflussfaktors wird die Soll-Leerlaufdrehzahl gefiltert,
um eine abrupte Änderung
der Soll-Leerlaufdrehzahl zu vermeiden. Ferner wird, ebenfalls abhängig von
dem jeweiligen Einflussfaktor, festgelegt, ob eine erhöhte Soll-Leerlaufdrehzahl
sofort an die Regelung der Leerlaufdrehzahl weitergegeben werden
soll, oder ob sie erst dann weitergegeben werden soll, wenn die
tatsächliche Drehzahl
der Brennkraftmaschine wenigstens kurzzeitig oberhalb der neuen
Soll-Leerlaufdrehzahl lag. Eine derartige kurzzeitige Erhöhung der
tatsächlichen
Drehzahl liegt beispielsweise dann vor, wenn der Benutzer Gas gibt.
Ein solches Gasgeben wird üblicherweise
auch als "Tip-in" bezeichnet. In Anlehnung
hierzu wir die letztgenannte Bedingung auch "Erhöhung
nur bei TIP-IN" genannt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden,
dass möglichst
viele Einflussfaktoren möglichst
einfach bei der Bildung der Soll-Leerlaufdrehzahl berücksichtigt
werden können.
-
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass Informationen, welche
eine spezifische Soll-Leerlaufdrehzahl und/oder eine spezifische
Vorgehensweise, nach der die Soll-Leerlaufdrehzahl geändert werden soll, betreffen,
in einem für
den jeweiligen Einflussfaktor spezifischen Modul festgelegt und
in einem für alle
Module gleichen Format an eine Kernfunktion übermittelt werden, welche die übermittelten
Informationen auswertet und abhängig
vom Ergebnis der Auswertung eine Soll-Leerlaufdrehzahl ausgibt.
-
Vorteile der
Erfindung
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden Informationen, welche für
die Höhe
und die Art und Weise der Änderung
der Soll-Leerlaufdrehzahl wichtig sind, in den funktionsspezifischen
Modulen erzeugt beziehungsweise bereitgestellt. Die Kernfunktion
wird daher von derartigen funktionsspezifischen Informationen entlastet
und kann "universell einsetzbar" ausgestaltet sein.
Somit ist auch eine nachträgliche
Anbindung funktionsspezifischer Module ohne eine Änderung
der Kernfunktion möglich.
-
Das einheitliche Format, in dem die
funktionsspezifischen Module die Informationen an die Kernfunktion
weitergeben, und die universelle Einsetzbarkeit der Kernfunktion
ermöglichen "Plug and Play"-Eigenschaften. Das
einheitliche Format kann beispielsweise an den Hersteller einer
Zusatzkomponente übermittelt
werden, der dann sein spezifisches Modul entsprechend ausgestalten
kann. Die für
die Auswertung in der Kernfunktion erforderlichen Informationen
werden dann über
eine zentrale Schnittstelle an die Kernfunktion übergeben.
-
Die Kernfunktion kann daher sehr
einfach aufgebaut sein, da in ihr keine individuellen Informationen über die
speziellen Einflussfaktoren abgelegt sein müssen. Dies gestattet es auch,
dass eine Vielzahl von Einflussfaktoren bei der Ermittlung der Soll-Leerlaufdrehzahl
berücksichtigt
werden kann.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in Unteransprüchen
angegeben.
-
In einer ersten Weiterbildung wird
vorgeschlagen, dass die Kernfunktion auswertet, ob die spezifische
Vorgehensweise eines Moduls eine Filterung der Soll-Leerlaufdrehzahl
umfasst (dabei kann in äquivalenter
Form auch ausgewertet werden, ob eine solche Vorgehensweise ausgeschlossen
ist). Eine derartige Filterung verhindert abrupte Änderungen
der Soll-Leerlaufdrehzahl.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass die
Kernfunktion auswertet, ob die spezifische Vorgehensweise eines
Moduls umfasst, dass erst dann eine höhere Soll-Leerlaufdrehzahl
ausgegeben werden soll, wenn die Ist-Drehzahl wenigstens kurzeitig
oberhalb der neuen Soll-Leerlaufdrehzahl lag. Hierdurch soll eine für den Komfort
des Benutzers der Brennkraftmaschine unerwünschte Drehzahländerung
der Brennkraftmaschine während
des Leerlaufs vermieden werden. Die gewünschte Änderung der Soll-Leerlaufdrehzahl
wird bei dieser Weiterbildung nämlich
erst dann weitergegeben, wenn die Drehzahl beispielsweise aufgrund
einer Gaspedalbetätigung
durch den Benutzer oberhalb der neuen Soll-Drehzahl lag.
-
Vorteilhaft ist es, wenn als Default-Vorgehensweise
eine Filterung der Soll-Leerlaufdrehzahl vorgesehen ist. Somit müssen nur
jene funktionsspezifischen Module, die eine andere als diese Default-Vorgehensweise
wünschen,
die entsprechenden Informationen überhaupt bereitstellen.
-
In analoger Weiterbildung hierzu
wird eine Default-Vorgehensweise
vorgeschlagen, bei welcher erst dann eine höhere Soll-Leerlaufdrehzahl
von der Kernfuntion ausgegeben wird, wenn die Ist-Drehzahl wenigstens
kurzzeitig oberhalb der neuen Soll-Leerlaufdrehzahl lag.
-
Um das Verbrauchs- und Emissionsverhalten
der Brennkraftmaschine zu verbessern, wird ferner vorgeschlagen,
dass die Vorgehensweise bei einer Absenkung der Soll-Leerlaufdrehzahl
unabhängig
ist von dem spezifischen Modul, auf welches die Absenkung zurückzuführen ist.
Um dennoch einen ausreichenden Komfort für den Benutzer der Brennkraftmaschine
sicherzustellen, wird in Weiterbildung hierzu bei einer Absenkung
die Soll-Leerlaufdrehzahl unabhängig von
dem spezifischen Modul, auf welches die Absenkung zurückzuführen ist,
gefiltert.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann die Funktionalität,
mit welcher die Soll-Leerlaufdrehzahl bereitgestellt wird, sehr übersichtlich
dargestellt werden. Dies ermöglicht
auch die schnellere Einarbeitung neuer Funktionalitäten beziehungsweise
Module, da Querwirkungen besser einzusehen sind. Auch können kundenspezifische
Forderungen zentral eingearbeitet werden. Dies wird besonders deutlich,
wenn die Module gemäß der Zugehörigkeit
des entsprechenden Einflussfaktors zu einem der folgenden Funktionsbereiche
sortiert werden: Brennkraftmaschine, Getriebe, Fahrzeug, Testeinrichtung.
-
In ähnlicher Weise kann auch folgendermaßen sortiert
werden: Getriebe, Verbraucher, Sicherheitsfunktion, externer Eingriff,
Arbeitspunktverstellung, kundenspezifische Funktion.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm,
welches zur Durchführung
des obigen Verfahrens programmiert und auf einem Speichermedium
gespeichert ist.
-
Ferner wird ein Speichermedium für ein Steuer-
und/oder Regelgerät
einer Brennkraftmaschine beansprucht, auf dem ein Computerprogramm
der obigen Art abgespeichert ist.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist weiterhin ein Steuer- und/oder Regelgerät für eine Brennkraftmaschine,
welches zur Anwendung in einem Verfahren der obigen Art programmiert
ist.
-
Zu der vorliegenden Erfindung gehört auch eine
Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welche
ein Steuer- und/oder Regelgerät umfasst,
welches zur Anwendung in einem der obigen Verfahren programmiert
ist.
-
Zeichnung
-
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung im Detail erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine
schematische Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs;
-
2 eine
prinzipielle Darstellung einer Funktionalität, welche zur Ausgabe einer
Soll-Leerlaufdrehzahl
der Brennkraftmaschine von 1 dient;
-
3 ein
Ablaufschema eines Verfahrens, nach dem eine Kernfunktion der Funktionalität von 2 arbeitet; und
-
4 ein
Diagramm, in dem eine Soll-Leerlaufdrehzahl über der Zeit aufgetragen ist.
-
Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
-
In 1 trägt eine
Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie
dient zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs 12, welches in 1 nur symbolisch durch eine
gestrichelte Linie angedeutet ist.
-
Die Brennkraftmaschine 10 umfasst
mehrere Zylinder, von denen in 1 aus
Darstellungsgründen
nur einer gezeigt ist. Er umfasst einen Brennraum 14, in
den Verbrennungsluft über
ein Einlassventil 16 und ein Ansaugrohr 17 gelangt.
Die Verbrennungsabgase werden aus dem Brennraum 14 über ein
Auslassventil 18 und ein Abgasrohr 20 abgeleitet.
Ein Einspritzventil 22 spritzt Kraftstoff in das Ansaugrohr 17 ein.
Die im Ansaugrohr 17 strömende Luftmenge wird von einer
Drosselklappe 24 eingestellt. Die Temperatur der Ansaugluft
wird von einem Temperatursensor 25 erfasst.
-
Die Abgase werden von einem Katalysator 26 gereinigt.
Dieser umfasst zwei Lambdasonden 28 und 30. Das
sich im Brennraum 14 befindende Kraftstoff-Luft-Gemisch
wird von einer Zündkerze 32 entzündet. Durch
die hieraus resultierende Expansion wird ein in 1 nicht dargestellter Kolben und ein. entsprechendes
Pleuel in Bewegung gesetzt, welche wiederum eine ebenfalls in 1 nicht dargestellte Kurbelwelle
in Rotation versetzen. Diese ist mit einem Getriebe 34 verbunden.
Die Temperatur des Motoröls
wird von einem Temperatursensor 36 erfasst, jene des Getriebeöls von einem
Temperatursensor 38. Die Brennkraftmaschine 10 wird
auch zum Antrieb eines Generators 40 verwendet, der die
elektrische Leistung für
unterschiedliche Komponenten der Brennkraftmaschine 10 bereitstellt.
Beispielhaft ist in 1 der
Generator 40 mit einer elektrischen Scheibenheizung 42 verbunden.
-
Der Temperatursensor 25,
die Lambdasonden 28 und 30, sowie die beiden Temperatursensoren 36 und 38 liefern
ihre Signale an ein Steuer- und Regelgerät 44. Dieses steuert
auch unter anderem die Zündkerze 32 und
das Einspritzventil 22 an. Das Steuer- und Regelgerät 44 erhält aber
auch die Signale eines Sensors 46, der die Stellung eines
Gaspedals 48 abgreift. Im Steuer- und Regelgerät 44 ist
ein Speicher 50 vorhanden, in dem verschiedene Computerprogramme
abgespeichert sind, die zur Steuerung und Regelung des Betriebs
der Brennkraftmaschine 10 dienen. Unter anderem ist in
dem Speicher 50 auch ein Computerprogramm abgespeichert,
mit dem ein Verfahren ausgeführt
wird, mit dem die Soll-Leerlaufdrehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10 eingestellt
wird. Ein Ablauf dieses Verfahrens wird nun unter Bezugnahme auf
die 2 und 3 im Detail erläutert:
In 2 sind verschiedene Module
A, B, C, und D, sowie eine Kernfunktion CF dargestellt. In den Modulen
A, B, C, und D wird jeweils der Wert einer gewünschten spezifischen Soll-Leerlaufdrehzahl
nsolA, nsolB, nsolC, und nsolD festgelegt, und zwar spezifisch in
dem Sinne, dass in jedem Modul A, B, C, und D mindestens ein Einflussfaktor,
welcher die Soll-Leerlaufdrehzahl beeinflussen soll, berücksichtigt
wird. So kann im Modul A beispielsweise die Betriebstemperatur der
Brennkraftmaschine 10 berücksichtigt werden, die vom
Motoröltemperatursensor 36 und
vom Getriebeöltemperatursensor 38 erfasst wird.
Bei kalter Brennkraftmaschine wird eine höhere Soll-Leerlaufdrehzahl
nsolA gewünscht
werden als bei warmer Brennkraftmaschine 10.
-
Das Modul B kann beispielsweise berücksichtigen,
ob die Scheibenheizung 42 ein- oder ausgeschaltet ist.
Bei eingeschalteter Scheibenheizung 42 wird der Generator 40 erheblich
belastet, so dass gegebenenfalls eine erhöhte Soll-Leerlaufdrehzahl nsolB
gewünscht
ist. Das Modul C wiederum kann zumindest indirekt die aktuelle Betriebstemperatur des
Katalysators 26 berücksichtigen.
Nur bei einer bestimmten, vergleichsweise hohen Betriebstemperatur
erbringt der Katalysator 26 die gewünschte katalytische Reinigungsfähigkeit.
Um diese Temperatur zu erreichen, kann ebenfalls eine bestimmte
erhöhte Soll-Leerlaufdrehzahl
nsolC gewünscht
sein. Das Modul D schließlich
kann beispielsweise die Ansauglufttemperatur berücksichtigen, welche vom Temperatursensor 25 erfasst
wird. Auch hier kann es beispielsweise bei sehr niedrigen Außenlufttemperaturen
erforderlich sein, die Soll-Leerlaufdrehzahl entsprechend einem
Sollwert nsolD zu erhöhen.
-
Die Ausgestaltung der Module A, B,
C, und D kann im Einzelnen unterschiedlich sein. Von allen Modulen
A, B, C, und D werden jedoch Informationen in einem für alle Module
A, B, C, und D einheitlichen Format, das durch eine Schnittstelle
IF der Kernfunktion CF vorgegeben ist, bereitgestellt. Diese Informationen
umfassen die für
jedes Modul spezifische Soll-Leerlaufdrehzahl nsolA, nsolB, nsolC,
und nsolD. Ferner wird ein Bit BitA0, BitB0, BitC0, und BitDO bereitgestellt,
welches eine erste Information über
eine gewünschte
und für
jedes Modul spezifische Vorgehensweise für die Ausgabe der Soll-Leerlaufdrehzahl bereitstellt.
Hierauf wird weiter unten noch im Detail eingegangen. Analog hierzu
wird von jedem Modul A, B, C, und D noch ein Bit BitA1, BitB1, BitC1,
und BitD1 bereitgestellt, welches ebenfalls eine entsprechende Information über die
gewünschte spezifische
Vorgehensweise bei der Verarbeitung der Soll-Leerlaufdrehzahl bereitstellt.
-
Die Informationen werden von den
Modulen A, B, C, und D an die einheitliche Schnittstelle IF der Kernfunktion
CF geleitet. Innerhalb der Kernfunktion CF werden die Informationen
dann in einem Bearbeitungsblock OB verarbeitet. Dabei wird zunächst in
einem Prioritätenmanager
PM jene spezifische Soll-Leerlaufdrehzahl
nsoli ausgewählt,
welche am höchsten
ist. In einem Absenkblock DM wird geprüft, ob der im Prioritätenmanager
PM ermittelte maximale Wert größer ist
als ein zuvor bestimmter maximaler Wert (dies entspräche einer
Erhöhung
der Soll-Leerlaufdrehzahl), oder ob er niedriger ist als ein zuvor bestimmter
maximaler Wert (dies entspräche
einer Absenkung der Soll-Leerlaufdrehzahl). Diese Abfrage ist notwendig,
da für
eine Erhöhung
und und für eine
Absenkung der Soll-Leerlaufdrehzahl unterschiedliche Vorgehensweisen
erforderlich sein können.
-
In einem Ausführungsblock EM wird das entsprechende
Bit Bit0 ausgewertet. Wenn das Bit Bit0 = 0 ist, wird eine erhöhte Soll-Leerlaufdrehzahl
nstat(neu) erst dann ausgegeben, wenn die tatsächliche Drehzahl nist wenigstens
kurzzeitig oberhalb der neuen Soll-Leerlaufdrehzahl nstat(neu) gelegen
hat (vergleiche 4).
Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Benutzer als dem
Leerlauf heraus das Gaspedal 48 betätigt. Dies wird auch als "TIP-IN" bezeichnet. Ist
das Bit Bit0 jedoch = 1, wird die erhöhte Soll-Leerlaufdrehzahl ohne
eine Gaspedalbetätigung abzuwarten
ausgegeben.
-
In einem Filterblock FI wird das
Bit Bit1 abgeprüft.
Ist dieses Bit nicht gesetzt, also = 0, wird die Soll-Leerlaufdrehzahl
gefiltert. Ist das Bit Bit1 jedoch = 1, also gesetzt, wird die Soll-Leerlaufdrehzahl
nicht gefiltert. Die Kernfunktion CF gibt schließlich eine Soll-Leerlaufdrehzahl
nstat aus. Diese wird in einer Leerlaufregelung für die Bildung
des tatsächlichen Sollwerts
für die
Leerlaufdrehzahl verwendet.
-
Ein möglicher Ablauf im Verarbeitungsblock OB
ist in 3 dargestellt:
Nach
einem Startblock 52 wird in einem Block 59 zunächst der
Maximalwert der modulspezifischen Soll-Leerlaufgrößen nsolA,
nsolB, ... gebildet. Anschließend
wird in einem Block 56 abgefragt, ob der aufgefundene Maximalwert
Maxn kleiner ist als ein zuvor aufgefundener
Maximalwert Maxn-1 Ist die Antwort im Block 56 "ja" (entsprechend "y" in der Figur), bedeutet dies, dass
eine Absenkung der Soll-Leerlaufdrehzahl
vorliegt. Dann wird im Block 58 die Filterung der Soll-Leerlaufdrehzahl
im Filterblock FI aktiviert. Ferner wird im Block 58 die
sofortige und von der tatsächlichen
Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10 unabhängige Weitergabe
der neuen Soll-Leerlaufdrehzahl ermöglicht. Obwohl unter einem "Tip-in" an sich nur eine
Drehzahlerhöhung aufgrund
einer Gaspedalbetätigung
verstanden wird, wird hier und nachfolgend der Einfachheit halber
jegliche Art der Drehzahlerhöhung,
beispielsweise auch aufgrund eines Einkuppeln oder aufgrund sonstiger Anforderungen
einer Motorsteuerung, als "TIF-IN" bezeichnet. Insoweit
wird in Block 58 also die Bedingung "TIP-IN" deaktiviert).
-
Ist die Antwort im Block 56 jedoch "nein", bedeutet dies,
dass die Soll-Leerlaufdrehzahl erhöht werden soll. Dann wird im
Block 60 abgeprüft,
ob das Bit Bit0 jenes Moduls, dessen spezifische Soll-Leerlaufdrehzahl
am höchsten
ist, gesetzt ist. Ist dieses Bit Bit0 nicht gesetzt (Default-Wert), erfolgt im
Block 62 eine Aktivierung derart, dass die neue Soll-Leerlaufdrehzahl
erst dann weitergegeben wird, wenn wenigstens kurzzeitig die tatsächliche
Drehzahl oberhalb der neuen Soll-Leerlaufdrehzahl gelegen hat (Aktivierung
der Bedingung "TIP-IN"). Ist das Bit Bit0 dagegen
gesetzt, erfolgt im Block 64 eine Deaktivierung derart,
dass eine Erhöhung
der Soll-Leerlaufdrehzahl unabhängig
von der tatsächlichen
Drehzahl nist und/oder eines "TIP-INs" weitergegeben wird (Deaktivierung
der Bedingung "TIP-IN").
-
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass
in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel auch zunächst geprüft werden
kann, ob eine Erhöhung
der Drehzahl über
die Soll-Leerlaufdrehzahl (beispielsweise wegen eines "Tip-Ins") tatsächlich vorliegt.
Ist dies der Fall, wird eine neue Soll-Leerlaufdrehzahl auf jeden
Fall weitergegeben, ohne dass das der Status des entsprechenden
Bits überhaupt
abgefragt wird.
-
Im Block 65 wird geprüft, ob das
Bit Bit1 jenes Moduls, dessen spezifische Soll-Leerlaufdrehzahl
im Block 54 als die maximale erkannt worden war, gesetzt
ist. Ist dieses Bit nicht gesetzt (Default-Wert), wird im Block 66 die
Filterung der Soll-Leerlaufdrehzahl im Filterblock FI aktiviert.
Ist die Antwort im Block 64 dagegen "ja",
ist das Bit Bit1 also gesetzt, wird im Block 68 die Filterung deaktiviert.
-
Das Verfahren endet im Block 70.