DE19506082A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche

Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 36 18 844 bekannt. Dort wird eine Vorgehens­ weise zur Begrenzung der Drehzahl der Antriebseinheit am Beispiel einer Brennkraftmaschine beschrieben. Zur Drehzahl­ begrenzung ist eine Drehzahlschwelle vorgesehen, bei deren Überschreiten durch die Drehzahl der Antriebseinheit ein Sollwert zur Steuerung der Antriebseinheit derart begrenzt wird, daß eine maximal zulässige Drehzahländerung pro Zeit­ einheit nicht überschritten wird. Dabei wird die maximale Drehzahländerung pro Zeiteinheit vorzugsweise linear von ei­ nem maximalen, durch das dynamische Verhalten der Antriebs­ einheit vorgegebenen Wert bei und unterhalb der Drehzahl­ schwelle auf den Wert 0 bei der vorgegebenen Maximaldrehzahl abgeregelt. In einigen Anwendungsfällen hat es sich gezeigt, daß die bekannte Vorgehensweise durch die Abhängigkeit der vorgegebenen maximalen Drehzahländerung von Betriebsgrößen wie der eingelegten Gangstufe oder der Fahrgeschwindigkeit sowie der Abhängigkeit von der Fahrzeugbeladung und Fahr­ bahnsteigung unbefriedigende Ergebnisse zeigt. Insbesondere ist zur sicheren Begrenzung der Maximaldrehzahl bei der be­ kannten Vorgehensweise erforderlich, den Beginn der Rege­ lung, die Startdrehzahlschwelle, relativ weit vor Erreichen der maximalen Drehzahl festzulegen. Dies bedeutet, daß eine Drehzahlbegrenzung bereits unterhalb der maximalen Motor­ drehzahl stattfindet.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen zur Begrenzung der Drehzahl einer Antriebseinheit anzugeben, welche die in einigen Anwendungsfällen vorhandenen Nachteile der bekannten Vorgehensweise vermeiden.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängi­ gen Patentansprüche erreicht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise zur Begrenzung einer Be­ triebsgröße einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs vermeidet die obengenannten Nachteile.

Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Begrenzung besteht darin, daß unmittelbar vor Erreichen der Maximalschwelle ein Rücksprung der Leistungsabgabe der Antriebseinheit bestimmt wird, welcher zur Begrenzung der Betriebsgröße führt. Somit wird eine Begrenzung vor Erreichen der Maximalschwelle und damit eine Begrenzung der Motorleistung weitestgehend ver­ mieden.

Durch die Verwendung eines wenigstens einen Proportional- und einen Integralanteil aufweisenden Reglers wird nach Er­ reichen der Maximalschwelle ein stabiles, stationäres Halten der Maximalbetriebsgröße erreicht.

Besondere Bedeutung hat die Bestimmung des Rücksprungs der Leistungsabgabe, das heißt des Startwertes der Begrenzungs­ regelung, in Abhängigkeit vom Gradienten der Betriebsgröße. Es sind in diesem Fall lediglich eine geringe Zahl von Applikationsparametern notwendig. Insbesondere ist die Be­ grenzung unabhängig vom eingelegten Gang, weitgehend unab­ hängig von der Beladung des Fahrzeugs, der Steigung bzw. dem Gefälle der Fahrbahn, etc. Darüber hinaus kann in vorteil­ hafter Weise die Begrenzung auch bei nicht eingelegter Gang­ stufe durchgeführt werden.

Eine vorteilhafte Ergänzung der erfindungsgemäßen Begrenzung ist darin zu sehen, daß der Rücksprung der Leistungsabgabe nicht mit einem Sprung, sondern in mehreren Stufen durchge­ führt wird. Dies hat die vorteilhafte Wirkung, daß mechani­ sche Schwingungen im Triebstrang des Fahrzeugs beim Regelbe­ ginn nicht angeregt werden und somit der Fahrkomfort erheb­ lich erhöht wird.

Besonders vorteilhaft ist die Vorgabe des Startwertes, bei welcher der Begrenzungseingriff gestartet werden muß, abhän­ gig vom Gradienten der zu begrenzenden Betriebsgröße. Da­ durch werden Überschwinger über den Maximalwert hinaus ver­ mieden und die Verzögerung zwischen der Veränderung des Sollwertes und dem Wirksamwerden des Begrenzungseingriffes berücksichtigt.

Im bevorzugten Anwendungsfall einer Brennkraftmaschine ist es von besonderem Vorteil, die erfindungsgemäße Begrenzung durch eine sprungförmige Steuerung der die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine beeinflussenden Stellelements zu reali­ sieren. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Kraftstoff­ einspritzung zu allen Zylindern der Brennkraftmaschine wei­ tergeführt werden und die Motorleistung stufenlos einge­ stellt werden. Probleme mit einer zu hohen Abgasemission, Beschädigungen des Katalysators sowie ein unkomfortabler Mo­ torlauf werden dadurch vermieden.

Besondere Vorteile werden bei der Verwendung der erfindungs­ gemäßen Begrenzung zur Drehzahlbegrenzung einer Brennkraft­ maschine erreicht. Vorteilhaft ist ferner die Anwendung zur Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit, des Drehmoments oder der Motorleistung.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängi­ gen Ansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Übersichtsblockschaltbild eines Steuersystems einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs für das bevorzugte Ausführungsbeispiel einer Drehzahlbegrenzung. In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Drehzahlbegrenzungsreglers dargestellt. In den Fig. 3 bis 5 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drehzahl­ begrenzungsreglers anhand von Flußdiagrammen als Beispiel einer Realisierung als Rechnerprogramm dargestellt. Fig. 6 schließlich zeigt die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Drehzahlbegrenzung anhand von Zeitdiagrammen wesentlicher Betriebsgrößen der Antriebseinheit bzw. des Steuersystems.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In Fig. 1 ist mit 10 eine Steuereinheit zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs dargestellt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Steuereinheit 10 aus wenig­ stens einem Mikrocomputer und steuert die Leistung einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Die Vorteile der nachfolgend beschriebenen Drehzahlbegrenzung werden jedoch auch in Verbindung mit anderen Antriebseinheiten, beispiels­ weise Elektromotoren, erreicht.

Der Steuereinheit 10 werden wenigstens die Eingangsleitungen 12 von einer Meßeinrichtung 14 zur Erfassung des Betäti­ gungsgrades β eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements zur Leistungsvorgabe sowie die Eingangsleitung 16 von einer Meßeinrichtung 18 zur Erfassung der Drehzahl der Antriebs­ einheit zugeführt. Die Eingangsleitung 12 führt dabei auf eine Fahrerwunschbestimmungseinheit 20, in welcher der er­ faßte Betätigungsgrad β, ggf. unter Berücksichtigung von Be­ triebsgrößen wie Motordrehzahl, eingelegte Gangstufe, Fahr­ geschwindigkeit, etc., in einen Fahrerwunschsollwert NFFah­ rer für die Leistungsabgabe der Antriebseinheit umgesetzt wird. Dies erfolgt im bevorzugten Ausführungsbeispiel mit­ tels einer vorgegebenen Kennlinie bzw. einem vorgegebenen Kennfeld. Der Fahrerwunschsollwert bezeichnet dabei im be­ vorzugten Ausführungsbeispiel einen Sollwert für die Stel­ lung einer Drosselklappe der Brennkraftmaschine. In anderen vorteilhaften Ausführungsformen repräsentiert der Fahrer­ sollwert ein Maß für das von der Antriebseinheit abzugebende Drehmoment bzw. die abzugebende Leistung oder die einzustel­ lende Motorlast (Luftmasse). Der Fahrerwunschsollwert wird über die Leitung 22 an eine Minimalauswahlstufe 24 abgege­ ben. Dieser wird ferner die Leitung 26 von einem Begren­ zungsregler 28 zugeführt. Dem Begrenzungsregler 28, dessen Funktion nachfolgend beschrieben ist, wird die Eingangslei­ tung 16 sowie in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel die von der Leitung 22 ausgehende Leitung 30 zugeführt. Die Aus­ gangsleitung 32 der Minimalwertauswahlstufe 24 führt auf ei­ ne Einstelleinheit 34, welche über ihre Ausgangsleitung 36 ein die Leistung der Antriebseinheit beeinflussendes Stellelement 38, im bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Drosselklappe einer Brennkraftmaschine, einstellt.

Der Begrenzungsregler 28 ermittelt in der nachfolgend be­ schriebenen Weise bei Erreichen bzw. unmittelbar vor dem Grenzwert für die zu begrenzende Betriebsgröße, vorzugsweise die Maximaldrehzahl der Antriebseinheit, einen Sollwert NFBEG, welcher außerhalb der Begrenzungsregelung den Maxi­ malwert 100% aufweist. Der Begrenzungssollwert repräsen­ tiert dieselbe Größe wie der Fahrerwunschsollwert. Beide Größen werden in der Minimalwertauswahlstufe 24 miteinander verglichen und der jeweils kleinere über die Leitung 32 an die Einstelleinheit 34 abgegeben. Die Einstelleinheit 34 stellt dann im Rahmen eines Steuer- oder Regelkreises das leistungsbestimmende Element 38 nach Maßgabe des zugeführten Sollwertes ein. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Einstelleinheit 34 um eine Regelung der Drosselklappenstellung. Neben dieser bevorzugten Anwendungs­ form kann die Einstelleinheit 34 eine Drehmomenten-, eine Drehzahl-, eine Leistungsregelung oder eine reine Steuerung einer dieser Größen darstellen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Begrenzungsreglers 28 sind im Blockschaltbild nach Fig. 2 dargestellt. Der Be­ grenzungsregler 28 weist einen Regler 100 mit wenigstens ei­ nem Proportionalanteil 102 und einem Integralanteil 104 auf. Beiden Anteilen wird über die Leitung 16 ein Maß für die zu begrenzende Größe, im bevorzugten Ausführungsbeispiel die Motordrehzahl, zugeführt. Ferner weisen beide Anteile Ein­ gangsleitungen 106 und 108 auf, welche den Proportional- und den Integralanteil mit einer Speichereinheit 110 verbinden, in der der vorgegebene Maximalwert für die zu begrenzende Größe, im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Maximaldreh­ zahlwert Nmax, abgelegt ist. Die Ausgangsleitung 112 des Proportionalanteils 102 sowie die Ausgangsleitung 114 des Integralanteils 104 ist auf eine Summationsstelle 116 ge­ führt. Deren Ausgangsleitung 118 führt über ein Schaltele­ ment 120 auf eine Maximalbegrenzungseinheit 122, deren Aus­ gangsleitung die Leitung 26 darstellt. Das Schaltelement 120 schaltet in Abhängigkeit des über die Leitung 124 zugeführ­ ten Signals zwischen der Leitung 118 und einer Leitung 126 um. Diese geht von einem weiteren Speicherelement 128, in dem der Maximalwert des Begrenzungssollwertes außerhalb der Begrenzungsregelung abgelegt ist, aus. Die Leitung 124 führt von einer Schwellwertstufe 130 zum Schaltelement 120. Der Schwellwertstufe 130 wird über die Leitung 16 die zu begren­ zende Größe, die Motordrehzahl, zugeführt. In einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 2 strichliert dargestellt ist, wird der Schwellwert der Schwellwertstufe 130 über die Leitung 132 von einer Berechnungseinheit 134 eingestellt. Der Berechnungseinheit 134 wird über die Lei­ tung 136 der Grenzwert, die Maximaldrehzahl Nmax, sowie über die Leitung 138 der Gradient der zu begrenzenden Größe, der Motordrehzahl, zugeführt. Neben den Leitungen 16 und 108 wird dem Integralanteil 104 des Reglers 100 die Leitung 140 von einer Berechnungseinheit 142 zugeführt. In dieser Be­ rechnungseinheit wird der Startwert des Integrators 104 be­ stimmt. In einer vorteilhaften Ergänzung der erfindungsgema­ ßen Begrenzung werden der Berechnungseinheit 142, wie strichliert dargestellt, über die Leitung 30 der Fahrer­ wunschsollwert NFFahrer sowie eine Leitung 144 von einer weiteren Berechnungseinheit 146 zugeführt. Der Berechnungs­ einheit 146 wird einerseits die Leitung 30, andererseits die Leitung 148 von einer Differenzierstufe 150 zugeführt. Die Differenzierstufe 150 bildet den Gradienten der zu begren­ zenden Größe, der Motordrehzahl, die der Differenzierstufe 150 über die Leitung 16 zugeführt ist.

Grundgedanke der erfindungsgemäßen Begrenzung ist, daß bei Erreichen oder Annähern an den zulässigen Grenzwert der zu begrenzenden Größe, der Maximaldrehzahl Nmax, vorzugsweise bei Erreichen einer unmittelbar unterhalb des Grenzwerts liegenden Eingriffsschwelle NStart, die Motorlast, das Mo­ tordrehmoment oder die Motorleistung sprungförmig oder qua­ sisprungförmig auf einen bestimmten Wert im Sinne einer Ver­ minderung der Motorleistung gesetzt wird. Dieser Wert bildet den Anfangswert der Begrenzungsregelung, welche ein Über­ schreiten des zulässigen Grenzwerts verhindert. Besonders vorteilhaft ist, zur sprungförmigen Veränderung der Motor­ last, des Motordrehmoments oder der Motorleistung den im we­ sentlichen vom Fahrer bestimmten Vorgabewert quasi-sprung­ förmig oder sprungförmig zu Begrenzungszwecken zu verändern. Je nach Ausführungsbeispiel stellt dieser Vorgabewert einen Drehmomentensollwert, einen Drosselklappenpositionssollwert, einen Luftmassensollwert, einen Leistungssollwert, etc. dar.

Im nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Rücksprung der Leistungsabgabe der Antriebseinheit durch das Setzen eines Startwertes des Integrators des Begrenzungsreg­ lers realisiert. In anderen vorteilhaften Ausführungsbei­ spielen hat sich eine Realisierung des Rücksprungs durch di­ rekte Beeinflussung des Reglerausgangssignals, des der Ein­ stelleinheit zugeführten Vorgabesignals, des Fahrerwunsch­ sollwertes oder des Ausgangssignals der Einstelleinheit als geeignet erwiesen.

Im in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zur Drehzahlbegrenzung ein Proportional-Integralregler 100 eingesetzt. Bei Überschreiten der Eingriffsschwelle NStart durch die Motordrehzahl schaltet das Ausgangssignal der Schwellwertstufe 130 das Schaltelement 120 derart, daß der Ausgang des Reglers 100 mit der Ausgangsleitung 26 des Begrenzungsreglers 28 verbunden ist. Der Proportionalanteil 102 erzeugt ein zur Differenz zwischen Maximaldrehzahl Nmax und Motordrehzahl Nmot proportionales Ausgangssignal NFP.

Der Integralanteil 104 des Reglers 100 erzeugt ein Ausgangs­ signal NFI, welches im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus der Summe des Startwertes NFIStart und dem Zeitintegral der Differenz zwischen Maximaldrehzahl Nmax und Motordrehzahl Nmot bestimmt wird. In der Summationsstelle 106 wird die Summe der beiden Ausgangssignale NFI und NFP gebildet, in der Begrenzungseinheit 102 auf den Maximalwert von 100% be­ grenzt und der Minimalwertauswahlstufe 24 zugeführt. Bei Un­ terschreiten der Eingriffsdrehzahlschwelle NStart bzw. un­ terhalb dieser Drehzahlschwelle befindet sich das Schaltele­ ment 120 in der strichliert dargestellten Position. In die­ sem Fall ist der Regler 100 von der Ausgangsleitung 26 abge­ koppelt. Der Ausgangsleitung 26 wird in diesem Fall ein Signal aus dem Speicherelement 128 zugeführt, welches den maximalen Signalwert von 100% repräsentiert. Dies bedeutet, daß solange die Motordrehzahl unter der Eingriffsschwelle liegt, der Begrenzungsregler 28 ein Ausgangssignal von 100% abgibt. Eine Begrenzung findet nicht statt. Wenn die Motor­ drehzahl die Eingriffsschwelle erreicht, wird der Integral­ anteil 104 des Reglers 100 auf den Startwert NFIStart ge­ setzt. Dieser Startwert ist im bevorzugten Ausführungsbei­ spiel fest vorgegeben (z. B. 30%) und im Speicherelement 142 abgespeichert. Durch diese Maßnahme ergibt sich über den In­ tegralanteil eine sofort wirkende Reduzierung der Motorlei­ stung und somit eine sofort wirkende Begrenzung der Dreh­ zahl. Wenn der Startwert NFIStart richtig gewählt ist, reicht der dadurch erzeugte Rücksprung der Motorlast, des Drehmoments bzw. der Leistung gerade aus, um die Maximal­ drehzahl Nmax stationär zu halten. Der Regler 100 hat in diesem Fall nur noch Feinkorrekturen vorzunehmen, so daß die Regelkreisverstärkungen (Proportionalkonstante des Propor­ tionalanteils 102 und Integralkonstante des Integralanteils 104) betragsmäßig relativ klein gewählt werden und das Re­ gelsystem nicht zu Schwingungen neigt.

Da die zum stationären Einhalten der Maximaldrehzahl erfor­ derliche Leistung der Antriebseinheit von der an der An­ triebseinheit hängenden Last und damit vor allem vom einge­ legten Gang abhängig ist, wird in einer vorteilhaften Ergän­ zung zum Ermitteln des richtigen Startwertes des Integralan­ teils in allen Betriebszuständen der Integralanteil aus dem Drehzahlgradienten und dem Fahrerwunschsollwert berechnet. Dies erfolgt nach der folgenden Formel:

NFIStart = NFFahrer - K2 dN/dt (K2: Konstante, N: Drehzahl).

Die Ermittlung von NFIStart wird in der Berechnungseinheit 146 durchgeführt. Der berechnet Wert wird über die Leitung 144 in die Einheit 142 geladen.

Eine weitere vorteilhafte Ergänzung des Grundgedankens der erfindungsgemäßen Drehzahlbegrenzung besteht darin, daß der Rücksprung nicht in einer, sondern in mehrere Stufen er­ folgt. Bei einem Rücksprung in einer Stufe und der damit verbundenen schlagartigen Veränderung der von der Antriebs­ einheit abgegebenen Leistung bei Beginn der Regelung kann eine ruckartige Lösung von Verspannungen im Triebstrang er­ folgen, was sich in einer mechanischen Schwingung und einem entsprechend eingeschränkten Fahrkomfort äußert. Bei einer Reduzierung in mehreren Stufen kann dieser Effekt vermieden werden. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß in der Einheit 142 vorgesehen, ausgehend vom aktuellen Fahrerwunschsollwert NFFahrer den Startwert des Integralanteils NFIStart in we­ nigstens zwei Stufen innerhalb kurzer Zeit (einige hundert Millisekunden bis einige Sekunden) auf den von der Berech­ nungseinheit 146 berechneten Startwert zu führen.

Insbesondere bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Dreh­ zahlbegrenzung bei der Steuerung der Luftzufuhr zu einer Brennkraftmaschine über die Verstellung einer Drosselklappe vergeht infolge der endlichen Verstellgeschwindigkeit der Drosselklappe und der Speicherwirkung des Saugrohrs zwischen dem Start des Regeleingriffes und dem Wirksamwerden des Ein­ griffes in der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine eine gewisse Zeit. Daher ist es vorteilhaft, zur Vermeidung von Überschwingern den Regeleingriff bereits vor Erreichen der Maximaldrehzahl Nmax zu starten. Hierzu dient die vorgegebe­ ne Eingriffsdrehzahl NStart, welche in der Schwellwertstufe 130 den Beginn des Regeleingriffs steuert. Diese Startdreh­ zahl kann fest vorgegeben oder in einem vorteilhaften Aus­ führungsbeispiel entsprechend den aktuellen Betriebsbedin­ gungen bestimmt werden. Es hat sich als geeignet erwiesen, die Startdrehzahl aus Maximaldrehzahl und Motordrehzahlgra­ dienten nach der folgenden Formel zu bestimmen:

NStart = Nmax - K3 * dN/dt (K3: Konstante, N: Drehzahl).

Darüber hinaus ist zur Vermeidung von häufigem Aktivieren und Deaktivieren der Begrenzung eine Hysterese vorgesehen. Danach wird die Maximaldrehzahlbegrenzung erst nach Unter­ schreiten einer Endedrehzahl, welche eine vorbestimmte Dreh­ zahl (z. B. 200 U/min) unterhalb der Startdrehzahl NStart liegt, beendet.

Ein weiteres Realisierungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehzahlbegrenzung als Rechnerprogramm ist anhand der Fluß­ diagramme der Fig. 3 bis 5 dargestellt.

Der in Fig. 3 dargestellte Programmteil stellt die Bestim­ mung eines Vorgabewerts zur Steuerung der Leistung einer Brennkraftmaschine dar. Danach wird nach Start des Programm­ teils zu vorgegebenen Zeitpunkten im ersten Schritt 200 we­ nigstens der Betätigungsgrad β eines Fahrpedals und ggf. weitere Größen wie Motordrehzahl, Fahrgeschwindigkeit, Gang­ stufe, etc. eingelesen und im darauffolgenden Schritt 202 auf der Basis eines vorbestimmten Kennfeldes bzw. einer vor­ bestimmten Kennlinie auf der Basis des Betätigungsgrades beta sowie ggf. der weiteren Betriebsgrößen ein Sollwert NFFahrer bestimmt. Dieser Sollwert beschreibt den Fahrer­ wunsch und stellt in einem Ausführungsbeispiel eine die Mo­ torlast bestimmende Größe, z. B. eine Drosselklappensollposi­ tion oder ein Luftmassensollwert, dar. Nach Schritt 202 wird im Schritt 204 der vom Begrenzungsregler gebildete Sollwert NFBEG eingelesen und im darauffolgenden Schritt 206 der der Einstelleinheit zugeführte Sollwert NFSoll gebildet. Dies erfolgt durch Minimalwertauswahl aus dem Fahrerwunschsoll­ wert NFFahrer und dem Begrenzungssollwert NFBEG. Daraufhin wird im Schritt 208 auf der Basis des Sollwertes NFSoll und eines Istwertes im Rahmen eines Regelkreises das die Motor­ last bestimmende Stellelement eingestellt. Nach Schritt 208 wird der Programmteil beendet und zu gegebener Zeit wieder­ holt.

Die Bestimmung des Begrenzungsreglersollwertes NFBEG wird anhand der Flußdiagramme der Fig. 4 und 5 dargestellt.

Nach Start des in Fig. 4 dargestellten Programmteils wird im ersten Schritt 300 die Motordrehzahl Nmot, die Maximal­ drehzahl Nmax sowie in einem vorteilhaften Ausführungsbei­ spiel der Fahrerwunschsollwert NFFahrer eingelesen. Darauf­ hin wird im Schritt 302 aus dem aktuellen Meßwert und dem im vorhergehenden Programmdurchlauf erfaßten Meßwert der Gra­ dient dNmot/dt der Motordrehzahl gebildet. Daraufhin wird im Schritt 304 die Eingriffsdrehzahl NStart als Funktion der Maximaldrehzahl Nmax und des im Schritt 302 ermittelten Drehzahlgradienten bestimmt. Im bevorzugten Ausführungsbei­ spiel erfolgt dies durch die obengenannte Formel. Im darauf­ folgenden Abfrageschritt 306 wird überprüft, ob die aktuelle Motordrehzahl Nmot größer oder gleich der Eingriffsstart­ drehzahl NStart ist. Im Rahmen der Schritte 304 und 306 wurde auf die Darstellung der in vorteilhafter Weise vorge­ sehene Hysterese sowie auf übliche Filtermaßnahmen zur Ver­ meidung der Aktivierung der Begrenzung infolge einmaliger Störsignale verzichtet. Ergibt die Prüfung im Schritt 306, daß die Motordrehzahl unterhalb der Eingriffsdrehzahl NStart liegt, so wird gemäß Schritt 308 als Begrenzungssollwert NFBEG 100%, der Maximalwert, vorgegeben und der Programm­ teil beendet. Hat die Motordrehzahl die Eingriffsdrehzahl erreicht bzw. überschritten, wird gemäß Schritt 310 die Drehzahlbegrenzungsregelung durchgeführt und der Begren­ zungssollwert NFBEG als Funktion der Maximaldrehzahl Nmax, der Motordrehzahl Nmot, des Motordrehzahlgradientens sowie des Fahrerwunschsollwertes NFFahrer wie nachfolgend anhand Fig. 5 dargestellt, bestimmt. Nach Beendigung des Programm­ teils wird dieser zu gegebener Zeit wiederholt.

Die Bestimmung des Reglersollwertes NFBEG gemäß Schritt 310 ist anhand des Flußdiagramms nach Fig. 5 verdeutlicht dar­ gestellt. Nach Start des Programmteils mit Eintritt in den Schritt 310 wird im ersten Schritt 400 Motordrehzahl, Maxi­ maldrehzahl, Drehzahlgradient sowie Fahrerwunschsollwert eingelesen und im darauffolgenden Schritt 402 anhand geeig­ net gesetzter Marken überprüft, ob der Begrenzungsregler erstmalig aufgerufen wird oder ob sich das Steuersystem ge­ rade in einer Begrenzungsregelung befindet. Wurde der Be­ grenzungsregler erstmalig aufgerufen, so wird gemäß Schritt 404 der Startwert des Integrators NFIStart bestimmt. Im be­ vorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt dies als Funktion des Fahrerwunschsollwertes NFFahrer und des Drehzahlgradienten gemäß der oben angegebenen Formel. Im darauffolgenden Schritt 406 wird das Ausgangssignal des Integrators NFI auf den im Schritt 404 bestimmten Startwert gesetzt. Dabei wird in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel das Ausgangs­ signal des Integrators nicht in einem Schritt sondern in mehreren Stufen auf den Startwert herabgesetzt. Der ermit­ telte Integratorstartwert bildet den Begrenzungssollwert NFBEG. Befindet sich das System während einer Drehzahlbe­ grenzungsregelung, wird nach den Schritt 402 der Schritt 410 ausgeführt. Dort werden die Ausgangssignalwerte des Propor­ tionalanteils und des Integralanteils auf der Basis der vor­ stehend beschriebenen Reglerfunktionen berechnet. Im darauf­ folgenden Schritt 408 wird der Begrenzungssollwert NFBEG aus der Summe des Proportionalwertes NFP und Integralwertes NFI bestimmt und der Programmteil beendet.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Drehzahlbegrenzung ist anhand der Zeitdiagramme in Fig. 6 dargestellt. Dabei zeigt Fig. 6a einen beispielhaften Motordrehzahlverlauf, während in Fig. 6b der zeitliche Verlauf des Vorgabewertes NFSoll für die Einstellung der Motorleistung dargestellt ist. Fig. 4c zeigt schließlich beispielhaft den zeitlichen Verlauf der Drosselklappenposition. In Fig. 6 wird ein Be­ schleunigungsvorgang dargestellt. Unter Betätigen des Fahr­ pedals steigt der Fahrerwunschsollwert und somit auch der Vorgabesollwert NFSoll wie in Fig. 6b dargestellt, solange gemäß Fig. 6a die Motordrehzahl unterhalb der Eingriffs­ schwelle NStart ist. Einen entsprechenden Verlauf zeigt in diesem Betriebsbereich die Drosselklappenposition α gemäß Fig. 6c. Zum Zeitpunkt T0 überschreitet die Motordrehzahl Nmot die Eingriffsschwelle NStart. Zu diesem Zeitpunkt wird erfindungsgemäß die Begrenzungsregelung aktiviert, der Inte­ gratorwert gesetzt und somit der Vorgabewert NFSoll sprung­ förmig auf einen vorbestimmten Wert in einer oder mehreren Stufen zurückgeführt. Die entsprechende Reaktion an der Drosselklappenstellung α ist in Fig. 6c ersichtlich. Es er­ gibt sich eine sprungförmige bzw. quasisprungförmige Rück­ führung der Drosselklappenstellung auf einen niedrigeren Wert. Nach dem Zeitpunkt T0 tritt die Begrenzungsregelung ein.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die erfindungsgemäße Drehzahlbegrenzung eine schlagartige oder quasi schlagartige Begrenzung der Motorlast auf einen von Betriebsparametern abhängigen Startwert bei Erreichen einer Eingriffsdrehzahl­ schwelle nahe der maximalen Motordrehzahl vornimmt. An­ schließend erfolgt eine stetige Regelung der Motorlast als Funktion von Motordrehzahl und erlaubter Maximaldrehzahl be­ ginnend mit dem obengenannten Startwert.

Neben der Begrenzung der Drehzahl wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise bei der Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit, des Drehmoments, der Motorleistung, der Motorlast, etc. ein­ gesetzt. In diesen Anwendungsfällen wird anstelle der Motor­ drehzahl die jeweils zu begrenzende Größe in gleicher Weise ausgewertet.

Claims (11)

1. Verfahren zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahr­ zeugs, bei welchem eine Betriebsgröße der Antriebseinheit oder des Fahrzeugs auf einen maximal zulässigen Wert be­ grenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine sprungförmige Veränderung in der von der Antriebseinheit abgegebenen Lei­ stung vorgenommen wird im Sinne einer Begrenzung der Be­ triebsgröße auf den maximal zulässigen Wert, wobei die Größe der sprungförmigen Veränderung abhängig vom Gradienten der zu begrenzenden Betriebsgröße ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Antriebseinheit über ein die Leistung be­ einflussendes Stellelement in Abhängigkeit von einem Vorga­ bewert gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgabewert ein Maß für die Motorlast, für das Motormo­ ment, für die Motorleistung, für die Drosselklappenposition, für die Luftmasse, etc. darstellt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Begrenzung der Vor­ gabewert sprungförmig derart erniedrigt wird, daß der maxi­ mal zulässige Wert der Betriebsgröße nicht überschritten wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die sprungförmige Veränderung bei Überschreiten eines Eingriffswerts durch die zu begrenzende Betriebsgröße vorgenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriffswert eine Funktion des Gradienten der zu be­ grenzenden Betriebsgröße ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung ein Regler mit we­ nigstens einem Integralanteil vorgesehen ist, dessen Wert bei Beginn der Begrenzung auf einen vorgegebenen Startwert gesetzt wird.

8. Verfahren nach nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Startwert abhängig vom Gradienten der zu begrenzen­ den Betriebsgröße und dem vom Fahrer über ein Bedienelement vorgegebene Vorgabewert ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die sprungförmige Veränderung nicht in einem sondern in mehreren Stufen zeitlich gestreckt erfolgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Betriebsgröße die Motordreh­ zahl, die Fahrgeschwindigkeit, das Motormoment, die Motor­ leistung, die Motorlast, die zuzuführenden Luftmassen, etc. ist.

11. Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs, mit einem Begrenzer, welcher einen Betriebsgröße der Antriebseinheit oder des Fahrzeugs auf einen maximal zu­ lässigen Wert begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Be­ grenzer bei Erreichen des maximal zulässigen Betriebsgrößen­ wertes bzw. bei Erreichen eines Eingriffswertes zur Begren­ zung der Betriebsgröße die von der Antriebseinheit abgegebe­ ne Leistung sprungförmig im Sinne einer Begrenzung der Be­ triebsgröße auf den maximal zulässigen Wert verändert, wobei die Größe der sprungförmigen Veränderung abhängig vom Gra­ dienten der zu begrenzenden Betriebsgröße ist.