DE19619324A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-A 42 39 711 bekannt. Dort wird zur Steuerung der Antriebseinheit ein vorgegebener Sollwert für ein von der Antriebseinheit abzugebendes Drehmoment in die veränderlichen Leistungsparameter der Antriebseinheit (im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine Luftzufuhr, Kraftstoffzumessung und Zündzeitpunkt) umgesetzt, so daß das Drehmoment der Antriebseinheit sich dem vorgegebenen Drehmoment annähert. Das vorgegebene Drehmoment wird dabei vom Betätigungsgrad eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements abgeleitet. Spezielle Maßnahmen zur Bildung des sogenannten Fahrerwunschmomentes aus dem Betätigungsgrad des Bedienelements werden nicht beschrieben.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen zur Vorgabe eines Fahrerwunschmoments aus dem Betätigungsgrad eines durch den Fahrer betätigbaren Bedienelements anzugeben.
Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.
Aus der DE-A 43 04 779 ist bekannt, im Leerlauf- und leerlaufnahen Bereich einen Sollwert für ein von einer Antriebseinheit abzugebendes Drehmoment unter Berücksichtigung des zur Kompensation der inneren Verluste der Antriebseinheit aufzubringenden Momentenbeitrags, des zum Betreiben eines automatischen Getriebes, insbesondere des Wandlers, aufzubringende Momentenbeitrags, des zum Betreiben weiterer Verbraucher, wie einer Klimaanlage, einer Servolenkung, etc., aufzubringenden Momentenbeitrags sowie der Korrektur des einzustellenden Drehmoments durch einen Leerlaufregler.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt eine direkte Berechnung des einzustellenden Fahrerwunschmoments aus dem Betätigungsgrad eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements.
Besonders vorteilhaft ist, daß Leerwege bei der Betätigung des Bedienelements vermieden werden.
Besonders vorteilhaft ist, daß durch eine Filterung des Fahrerwunschmoments das Fahrverhalten des Fahrzeugs optimiert werden kann.
Besonders vorteilhaft ist, daß bei der der Fahrerwunschmomentenberechnung zugrundeliegenden Berechnung eines maximales Moments der Antriebseinheit die wesentlichsten, das maximale Moment beeinflussenden Größen berücksichtigt werden.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine ist es besonders vorteilhaft, die füllungsbeeinflussenden Größen bei der Vorgabe einer maximalen Füllung, die momentenbeeinflussenden Größen bei der Vorgabe des aus der maximalen Füllung ermittelten maximalen Moments zu berücksichtigen.
Besonders vorteilhaft ist die veränderliche Vorgabe eines minimalen Moments, welches der Fahrerwunschmomentenberechnung zugrundeliegt.
Insbesondere ist vorteilhaft, daß die Startphase bei der Bestimmung des minimalen Moments einbezogen wird und im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine der Schiebebetrieb unter Abschaltung der Kraftstoffzufuhr berücksichtigt werden kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs. In den Fig. 2 und 3 ist in Blockschaltbilddarstellung die erfindungsgemäße Lösung zur Bestimmung des Fahrerwunschmomentes dargestellt. In Fig. 4 werden typische Kennlinien, die bei der Bestimmung des Fahrerwunschmomentes verwendet werden, gezeigt. In den Fig. 5 und 6 sind ebenfalls in Blockschaltbilddarstellung Lösungen zur Berechnung des maximalen bzw. des minimalen Moments am bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine dargestellt.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Fig. 1 zeigt eine elektronische Steuereinheit 10, die wenigstens einen Mikrocomputer 12 sowie Eingangs- 14 und Ausgangsschaltungen 16 aufweist. Die Eingangsschaltungen 14, der Mikrocomputer 12 und die Ausgangsschaltungen 16 sind zum gegenseitigen Daten- und Informationsaustausch mit einem Kommunikationssystem 18 verbunden. Der Eingangsschaltung 14 werden verschiedene Eingangsleitungen von verschiedenen Meßeinrichtungen, Bedienelementen, etc. zugeführt. Über an den Ausgangsschaltungen 16 der Steuereinheit 10 angeschlossenen Ausgangsleitungen werden die Leistungsparameter der Antriebseinheit beeinflußt. Die Eingangsleitungen und Ausgangsleitungen sind dabei in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einem Bussystem, zum Beispiel CAN, vereinigt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt die Antriebseinheit eine Brennkraftmaschine dar. Eine erste Ausgangsleitung 20 führt daher auf eine elektrisch betätigbare Drosselklappe 22 zur Beeinflussung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine. Über weitere Ausgangsleitungen 24 und 26 beeinflußt die Steuereinheit 10 Zündzeitpunkt und Kraftstoffzumessung der Brennkraftmaschine. Eine erste Eingangsleitung 28 verbindet die Steuereinheit 10 mit einer Meßeinrichtung 30 zur Erfassung der Motordrehzahl. Eine Eingangsleitung 32 führt von einer Meßeinrichtung 34, die über eine mechanische Verbindung 36 mit einem vom Fahrer betätigbaren Bedienelement 38, einem Fahrpedal, verbunden ist, zur Steuereinheit 10. Eine weitere Eingangsleitung 40 verbindet die Steuereinheit 10 mit einem weiteren Bedienelement 42, dem Bedienhebel eines Fahrgeschwindigkeitsreglers. Eine Eingangsleitung 44 verbindet die Steuereinheit 10 mit einer Meßeinrichtung 46 zur Erfassung des Atmosphärendrucks, das heißt des Drucks im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine vor der Drosselklappe. Eine Eingangsleitung 48 verbindet die Steuereinheit 10 mit einer Meßeinrichtung 50 zur Erfassung der Ansauglufttemperatur, das heißt der Temperatur der Luft vor der Drosselklappe. Eine weitere Eingangsleitung 52 verbindet die Steuereinheit 10 mit einer Meßeinrichtung 54 zur Erfassung der Motorlast, beispielsweise einer Luftmassen-, Luftmengen-, Drosselklappenstellungs- oder Saugrohrdruckmeßeinrichtung. Über eine weitere Eingangsleitung 55 wird der Steuereinheit 10 wenigstens eine Statusinformation über den aktuellen Betriebszustand von Nebenverbrauchern wie einer Klimaanlage, einer Servolenkung, etc. zugeführt. Weitere Eingangsleitungen 56 bis 58 verbinden die Steuereinheit 10 mit Meßeinrichtungen 60 bis 62, die weitere Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Motortemperatur, Abgaszusammensetzung, Batteriespannung, etc. erfassen.
Neben der Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung bei einer Otto-Brennkraftmaschine wird mit den entsprechenden Vorteilen die erfindungsgemäße Lösung auch bei Dieselbrennkraftmaschinen oder bei alternativen Antriebskonzepten, zum Beispiel Elektromotoren, angewendet.
Die elektronische Steuereinheit 10, dort der Mikrocomputer 12, bildet auf der Basis des Betätigungsgrades des Bedienelements 38 in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise ein sogenanntes Fahrerwunschmoment, welches als Sollwert für ein von der Antriebseinheit abzugebendes Drehmoment in bekannter Weise durch Steuern der Leistungsparameter der Antriebseinheit eingestellt wird.
Ferner kann die Steuereinheit 10 bzw. der Mikrocomputer 12 einen Fahrgeschwindigkeitsregler umfassen, welcher auf der Basis des Befehlssignals vom Bedienelement 42 die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen vorbestimmten Wert einregelt. Das Ausgangssignal des Fahrgeschwindigkeitsreglers stellt dabei ebenfalls ein Vorgabesignal für ein Drehmoment der Brennkraftmaschine dar. Ferner umfaßt die elektronische Steuereinheit 10, dort der Mikrocomputer 12, eine Leerlaufregelung, welche die Drehzahl der Antriebseinheit im Leerlauf und im leerlaufnahen Bereich bei losgelassenem Bedienelement 38 nach Maßgabe eines aus Betriebsgrößen ermittelten Drehzahlsollwertes durch Korrektur des Momentenvorgabewertes gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik einregelt. Ferner kann in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel eine Ladedruckregelung vorgesehen sein, welche eine maximale Füllung der Brennkraftmaschine vorgibt.
Eine erste Ausführung zur Berechnung des Fahrersollmomentes ist in Fig. 2 skizziert. Dort wird direkt aus dem Fahrpedalwinkel durch Interpolation zwischen dem Momentenbedarf im Leerlauf MMIN und einem maximalen Moment MMAX ein vom Fahrer vorgegebenes Soll-Verbrennungsmoment MFAR berechnet. Dabei wird der maximale Momentenwert und der Momentenbedarf im Leerlauf (Pedal nicht getreten) als drehzahlabhängige Kennlinien vorgegeben. In einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel stellt der Momentenbedarf im Leerlauf (Pedal nicht getreten) MMIN den (drehzahlabhängigen) Ausgang eines Leerlaufdrehzahlreglers dar. Im in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Motordrehzahl über die Leitung 2 der gespeicherten Kennlinie für das maximale Moment 70 zugeführt, aus der ein maximaler Momentenwert ausgelesen und über die Leitung 72 zum Interpolationsblock 74 geführt wird. Entsprechend wird die Motordrehzahl über die Leitung 28 der gespeicherten Kennlinie 76 für den Leerlaufmomentenbedarf zugeführt, aus dem ein den Leerlaufbedarfswert MMIN repräsentierender Wert ausgelesen und über die Leitung 78 zum Interpolationsblock 74 geführt wird. Ferner ist ein vorprogrammiertes Kennfeld 80 vorgesehen, dem über die Leitung 28 die Motordrehzahl, über die Leitung 32 die Fahrpedalstellung zugeführt wird. Abhängig von diesen beiden Größen wird ein der Fahrpedalstellung entsprechendes Verbrennungsmoment zwischen einem Maximal- und einen Minimalwert im Kennfeld bestimmt und über die Leitung 82 zum Interpolationsblock 74 geführt. Im Interpolationsblock 74 wird der Sollwert im Rahmen einer linearen Interpolation zwischen Maximal- (MMAX) und Minimalwert (MMIN) berechnet und der entsprechende Fahrersollmomentenwert über die Leitung 84 zu einer Auswahlstufe 86 geführt. In dieser Auswahlstufe wird aus dem aufgrund der Fahrpedalbetätigung vorgegebenen Soll-Momenten-Wert und gegebenenfalls einem entsprechenden Soll-Momenten-Wert, der von einem Fahrgeschwindigkeitsregler 88 über die Leitung 90 zur Auswahlstufe 86 geführt wird, der jeweils größere als Fahrer-Soll-Momentenwert MFAR ausgewählt und über die Leitung 92 abgegeben. Der vom Fahrgeschwindigkeitsregler vorgegebene Soll-Momenten-Wert wird entsprechend unter Berücksichtigung von Getriebeübersetzung, Getriebeverlusten und den Verlustmomenten des Motors auf der Basis der vom Fahrer über ein Bedienelement vorgegebenen Sollfahrgeschwindigkeit berechnet. Die Kennlinien 80 und 86 sind derart vorgegeben, daß der Leerlaufbedarfswert mit steigender Drehzahl gegebenenfalls bis auf null abnimmt.
Eine zweite bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung zur Bestimmung des Fahrerwunschmoments ist anhand einer Blockschaltbilddarstellung in Fig. 3 beschrieben. Wesentlich dabei ist, daß das aus dem Betätigungsgrad β des Bedienelements 38 abgeleitete Sollmoment MPED zwischen einem minimal notwendigen und/oder einem maximal zulässigen (oder möglichen) Drehmoment (Verbrennungsmoment, indiziertes Moment, Hochdruckmoment) skaliert wird. Dabei ist der Zusammenhang zwischen Betätigungsgrad und Moment in einem Kennfeld abgelegt, welches appliziert werden kann mit Blick auf ein gewünschtes Verhalten der Antriebseinheit bei Pedalbetätigung. Durch Filterung des ermittelten und skalierten Fahrerwunsches wird das Fahrverhalten optimiert.
Die Blockschaltbilddarstellung nach Fig. 3 wurde aus Übersichtlichkeitsgründen gewählt. Die erfindungsgemäße Lösung wird bevorzugt als Programm des Mikrocomputers 12 realisiert. Die in Fig. 3 (und in den Fig. 5 und 6) dargestellten Blöcke und Elemente stellen entsprechende Programmschritte, Programmteile oder Speicherinhalte dar.
Gemäß Fig. 3 ist ein Kennfeld 100 vorgesehen, dem der Betätigungsgrad β des Bedienelements sowie die Motordrehzahl Nmot zugeführt wird. Anhand der zugeführten Betriebsgrößen wird ein nicht normiertes Fahrerwunschmoment MPED ausgelesen und einer Maximalwertauswahlstufe 102 zugeführt. Dieser Maximalwertauswahlstufe 102 wird ferner im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 von einem Fahrgeschwindigkeitsregler 104 ein Sollmoment MFGR zugeführt. Der Fahrgeschwindigkeitsregler bildet in Abhängigkeit der zugeführten Signale bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit Vist und der Stellung α des Bedienelements 42 im Rahmen einer Regelung der Istgeschwindigkeit auf die Sollgeschwindigkeit das Sollmoment MFGR. Ferner ist ein Programmteil 106 zur Bestimmung des maximalen Motormoments Mmax vorhanden, welches das maximale Motormoment Mmax auf der Basis von Motordrehzahl Nmot, Außendruck PATM, Außentemperatur TATM sowie weiterer Betriebsgrößen, wie Füllung RL, Abgaszusammensetzung, Zündwinkeleinstellung sowie einer von einer Ladedruckregelung vorgegebenen maximalen Füllung RLmax berechnet. Die Vorgehensweise zur Bestimmung des maximalen Moments ist anhand von Fig. 5 dargestellt. Entsprechend ist ein Programmteil 108 zur Bestimmung des minimalen Moments Mmin vor gesehen, welches in Fig. 6 näher dargestellt ist. Das minimale Moment wird auf der Basis von Motordrehzahl, Turbinendrehzahl, Motortemperatur, dem Status der Nebenverbraucher, dem Leerlaufdrehzahl-Sollwert, von Betriebsgrößen zur Bestimmung des Startmoments, zur Erkennung eines Handschalt- oder Automatikgetriebes sowie des Schiebebetriebs unter Kraftstoffabschaltung, bestimmt. In der Maximalwertauswahlstufe 102 wird der jeweils größere der beiden zugeführten Werte Fahrgeschwindigkeitsreglermoment MFGR oder Pedalmoment MPED weitergeleitet. Durch die nachfolgenden Multiplikations- und Additionsstufen wird das zugeführte Moment zwischen dem berechneten maximalen und minimalen Moment interpoliert (Programmteil 103 zur Interpolation). Ergebnis ist das ungefilterte Fahrerwunschmoment MFAR. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Interpolation linear nach der folgenden Gleichung:
MFAR = MPED * (Mmax-Mmin) + Mmin
Neben einer linearen Interpolation sind in anderen Ausführungsbeispielen andere, nichtlineare Interpolationen vorgesehen, ohne daß die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung verlorengehen.
Der berechnete, skalierte Fahrerwunschmomentenwert MFAR wird zur Optimierung des Fahrverhaltens in einem Filterelement 110 zum Fahrerwunschmoment MFA gefiltert. Dieser Filter führt zu einer Anstiegsbegrenzung des Fahrerwunsches und wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel als Integrator oder Tiefpaß, deren Zeitkonstanten betriebsgrößenabhängig (z. B. drehzahl- und/oder temperaturabhängig) sind, realisiert. Das Fahrerwunschmoment MFA wird einem Programmteil 112 zugeführt, welcher in der aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweise das Fahrerwunschmoment in Einstellwerte für die Luftzufuhr, die Kraftstoffzumessung und/oder den Zündwinkel umsetzt. Deren Einstellung an der Brennkraftmaschine führt zu einer Annäherung des Istmomentes an das Fahrerwunschmoment.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden sowohl das maximale als auch das minimale Moment abhängig von Betriebsgrößen bestimmt. In anderen vorteilhaften Ausführungsbeispielen wird für das maximale oder das minimale Moment ein fester Wert vorgegeben, während das jeweils andere Moment abhängig von Betriebsgrößen in der angegebenen Weise bestimmt wird.
Fig. 4 zeigt typische Kennlinienverläufe. Dabei zeigt
Fig. 4a für eine bestimmte Motordrehzahl den Zusammenhang zwischen Betätigungsgrad β und Pedalmoment MPed, der progressiv ausgestaltet ist und je nach Erfordernisse appliziert werden kann. Fig. 4b zeigt den Zusammenhang zwischen dem Pedalmoment Mped und dem ungefilterten Fahrerwunschmoment MFAR. Dabei bewegt sich das Pedalmoment zwischen 0 (losgelassene Stellung) und 100% (voll betätigt), während sich in nahezu linearem Zusammenhang das Fahrerwunschmoment zwischen dem veränderlichen minimalen Moment Mmin und dem veränderlich festgelegten maximalen Moment Mmax bewegt.
In Fig. 5 ist die Bestimmung des maximalen Moments Mmax anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt. Grundprinzip der Berechnung des maximalen Motormoments ist die Berechnung einer maximal erreichbaren Füllung RLUGD.
Dieser Berechnung liegen alle füllungsbeeinflussenden Größen zugrunde. Die maximal erreichbare Füllung wird mit Hilfe der Motordrehzahl in ein maximales Moment umgewandelt. Größen, die dieses maximale Moment beeinträchtigen, beispielsweise Abweichungen in der Einstellung des Luft-/Kraftstoffgemisches und/oder des Zündwinkels, werden dann auf Momentenebene berücksichtigt.
Zunächst ist ein Wert für die maximal erreichbare Füllung einer Brennkraftmaschine als motordrehzahlabhängige Kennlinie 200 vorgegeben. Diese Kennlinie wurde unter Normbedingungen gemessen, so daß Korrekturen berücksichtigt werden müssen. Umfaßt die Brennkraftmaschine die Möglichkeit von Saugrohrumschaltungen, so werden mehrere drehzahlabhängige Kennlinien je nach Saugrohrgeometrie verwendet (202, Schaltelement 204). Die Korrekturen der drehzahlabhängigen Kennlinien für die maximal erreichbare Füllung betreffen insbesondere die Einflüsse von Druck und Temperatur. Entsprechend sind Kennlinien 206 und 208 vorgesehen, die in Abhängigkeit des Atmosphärendruckes PATM bzw. der Ansauglufttemperatur TATM Korrekturfaktoren für die maximal erreichbare Füllung bilden. Die Korrekturfaktoren werden mit dem maximalen Füllungswert in den Multiplikationsstellen 210 und 212 multipliziert. Die Kennlinien 206 und 208 sind dabei vorbestimmt. Im Falle einer Ladedruckregelung 214 wird die maximal erreichbare Füllung direkt von dieser Ladedruckregelung vorgegeben. In diesem Falle befindet sich das symbolische Schaltelement 216 in der strichlierten Stellung. Die auf diese Weise bestimmte, maximal erreichbare Füllung RLUGD wird in einem weiteren Kennfeld 218 mit Hilfe der Motordrehzahl in ein maximal erreichbares Moment umgerechnet. Dabei ist das Kennfeld 218 derart bestimmt, daß die maximal erreichbare Füllung in ein maximal erreichbares Hochdruckmoment der Brennkraftmaschine umgesetzt wird, die dieses bei einem stöchiometrisch eingestellten Gemisch und einem optimalen Zündwinkel, das heißt einem Zündwinkel, bei dem die Brennkraftmaschine den optimalen Wirkungsgrad hat, erreicht.
Weicht die Einstellung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches und des Zündwinkels von diesen Grundwerten ab, so sind entsprechende Korrekturen bei der Berechnung des maximalen Moments Mmax vorzunehmen. Zu diesem Zweck ist eine Multiplikationsstelle 220 vorgesehen, in der der Momentenbeitrag einer Abweichung der λ-Einstellung vom stöchiometrischen Wert bei Vollast der Brennkraftmaschine berücksichtigt wird. Dieser Korrekturwert wird bestimmt durch Vergleich des stöchiometrischen Wertes 1 (Speicher 222) und des im Vollastbereich vorgegebenen Wertes (Speicher 224). Die Differenz zwischen den beiden Werten wird in einer Wirkungsgradkennlinie 226 in einen Momentenkorrekturwert umgewandelt, der zur Bestimmung des maximalen Moments Mmax in der Multiplikationsstelle 220 zum Kennfeldwert multipliziert wird. Entsprechend wird die vorgesehene Zündwinkeleinstellung ZWVL bei Vollast mit dem aus einem Last-/Drehzahl-Kennfeld 232 abgeleiteten optimalen Zündwinkel verglichen und die Differenz zwischen den beiden Werten in einer Wirkungsgradkennlinie 228 für den Zündwinkel in einen Momentenkorrekturwert umgerechnet.
Dieser wird in einer Multiplikationsstelle 230 zum gegebenenfalls λ-korrigierten Grundwert multipliziert. Das Ergebnis ist das maximal erreichbare Motormoment Mmax. Dieses dient gemäß Fig. 2 bzw. 3 zur Bestimmung des Fahrerwunschmomentes.
In Fig. 6 ist die Berechnung des minimalen Moments Mmin anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt. Dabei ist in bekannter Weise ein Kennfeld 400 vorgesehen, in welchem abhängig von Motordrehzahl Nmot und Motortemperatur Tmot, korrigiert mit dem Momentenbedarf von Nebenverbrauchern abhängig von deren Status das sogenannte Verlustmoment MVERL des Motors bestimmt wird. Dieses Verlustmoment beschreibt das von der Antriebseinheit zur Kompensation der inneren Verluste und zum Betrieb der Verbrauchern zu erzeugende Drehmoment. Zum Verlustmoment wird in einer Additionsstelle 402 der Momentenbedarf MWAN eines nachgeschalteten Getriebes addiert. Dieser wird im Falle eines automatischen Getriebes (Schaltsymbol 404 in durchgezogener Stellung) im Kennfeld 406 bzw. im Programmteil 406 aus Turbinendrehzahl Nturb und Solleerlaufdrehzahl Nsoll (bzw. Motordrehzahl Nmot) nach der bekannten Gleichung ermittelt:
MWAN = KT * KMU * (NTurb/NSoll) * NSoll * NSoll
(KT und KMU sind Konstanten)
Im Falle eines Handschaltgetriebes (strichlierte Linie) ist der entsprechende Momentenbedarfswert MWAN Null (Speicherelement 408).
Die Summe aus Verlust- und Wandlermoment entspricht dem im Leerlauf der Antriebseinheit von dieser zu erzeugenden Moment. Im Beispiel einer Brennkraftmaschine entspricht dieses Moment dem im Leerlauf einzustellenden Hochdruckmoment (indiziertes Moment, Verbrennungsmoment). Um eine Selbststabilisierung durch die Vorsteuerung der Leerlaufregelung zu erreichen, wird der Momentenwert vorgesteuert. Dies wird durch die Divisionsstelle 410 und die Multiplikationsstelle 412 durchgeführt. In der Divisionsstelle 410 wird der Quotient aus der von einer Leerlaufregelung 414 übermittelten, in Abhängigkeit von Betriebsgrößen festgelegten Soll-Leerlaufdrehzahl Nsoll und der Motordrehzahl Nmot gebildet. In der Multiplikationsstelle 412 wird dieser Quotientenwert mit der Summe aus Verlust- und Wandlermoment multipliziert. Durch diesen zusätzlichen Eingriff wird der Einfluß der Vorsteuerung auf das vom Fahrer einstellbare minimale Moment beschrieben. Ist die Motordrehzahl kleiner als die Solldrehzahl, wird ein momentenerhöhender Eingriff der Vorsteuerung folgen. Daher wird durch einen Quotienten größer 1 die Summe aus Verlust- und Wandlermoment erhöht. Im gegenteiligen Fall, bei Motordrehzahlen oberhalb der Solldrehzahl, ist der Quotient kleiner 1. Somit wird die Summe aus Verlust- und Wandlermoment erniedrigt. Dies hat den vorteilhaften Nebeneffekt, daß bei hohen Drehzahlen die Verluste nicht kompensiert werden. Somit kann der Fahrer bei hohen Drehzahlen (beispielsweise im Schiebebetrieb, wenn das Fahrpedal nicht vollständig zurückgenommen ist und die Antriebseinheit von den Antriebsrädern des Fahrzeugs geschoben wird) ein negatives Ausgangsmoment der Antriebseinheit einstellen. In einer anderen Lesart wird dadurch die Kompensation der Verluste und Verbraucher drehzahlabhängig abgesteuert und so ein den Kraftstoffverbrauch erhöhendes Verhalten bei höheren Drehzahlen vermieden.
Die auf diese Weise bewertete Summe aus Verlust- und Wandlermoment wird in einer Additionsstelle 416 mit dem Drehmomentenkorrekturwert DMLLR der Leerlaufregelung 414 addiert. Dieser Momentenkorrekturwert wird vom Leerlaufregler 414 in Abhängigkeit der Differenz zwischen Soll- und Istdrehzahl gebildet. Unterschreitet die Ist-Drehzahl die Solldrehzahl, ist der Momentenkorrekturwert positiv, das heißt, momentenerhöhend, während bei Überschreiten der Solldrehzahl durch die Istdrehzahl der Momentenkorrekturwert negativ, das heißt momentenverringernd ist.
Das auf diese Weise ermittelte minimale Moment im Leerlauf wird einer Maximalwertauswahlstufe 418 zugeführt. Dieser wird als zweiter Momentenwert das während der Startphase der Antriebseinheit einzustellende Startmoment MST zugeführt. Während der Startphase liegen bestimmte Bedingungen vor, die das minimal einstellbare Moment vorgeben. Dieses Startmoment wird in einem Kennfeld bzw. einer Tabelle 420 abhängig von Betriebsgrößen, wie Motortemperatur, Motordrehzahl und/oder der Zeitdauer nach Betätigen des Anlassers bestimmt. Dabei nimmt das Startmoment mit zunehmender Zeitdauer und zunehmender Temperatur ab. Der größere der beiden zugeführten Werte wird von der Maximalwertauswahlstufe über ein Schaltelement 422 als minimales Moment Mmin der Fahrerwunschmomentberechnung gemäß Fig. 2 bzw. 3 zugeführt.
Eine Besonderheit ist der Schiebebetrieb mit Schubabschaltung. Liegt dieser Betriebszustand vor (Schaltelement 422 in strichlierter Stellung) wird als minimales Moment Mmin der Wert Null vorgegeben (Speicherplatz 424).
Die bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise bestimmten Momentenwerte stellen Sollwerte dar für das von der Antriebseinheit zu erzeugende Drehmoment. Dies bedeutet bei einer Brennkraftmaschine das in der Hochdruckphase der Verbrennung erzeugte Moment. Ein zum Begriff Hochdruckmoment synonymer Begriff ist indiziertes Moment oder Verbrennungsmoment. Entsprechendes gilt auch für einen Dieselmotor.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden alle beschriebenen Abhängigkeiten des minimalen und maximalen Moments berücksichtigt. Stellt sich in einem Ausführungsbeispiel heraus, daß die eine oder andere Abhängigkeit vernachlässigbar ist, kann in diesem Ausführungsbeispiel auf diese verzichtet werden.
Die Berücksichtigung eines Fahrgeschwindigkeitsreglers kann auf zwei verschiedenen Weisen erfolgen (vgl. Fig. 2 und 3). Die Berücksichtigung nach Fig. 3 hat dabei den Vorteil, daß das Sollmoment der Reglers wie das Sollmoment des Fahrers behandelt wird und somit die entsprechenden Vorteile auch im Fahrgeschwindigkeitsregelbetrieb gelten.

Claims (11)

1. Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs, wobei der Betätigungsgrad eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements erfaßt und aus diesem Betätigungsgrad ein Sollwert für ein von der Antriebseinheit zu erzeugendes Drehmoment gebildet wird, wobei durch Einstellen von wenigstens einer das Drehmoment der Antriebseinheit beeinflussenden Größe das Drehmoment der Antriebseinheit dem Sollwert angenähert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Sollwertes aus dem Betätigungsgrad des Bedienelements das aus dem Betätigungsgrad abgeleitete Sollmoment auf ein vorgegebenes maximales und ein vorgegebenes minimales Moment bezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene maximale Moment das maximal zulässige bzw. maximal mögliche Drehmoment der Antriebseinheit ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das maximale Moment aus der maximal einstellbaren Füllung einer Brennkraftmaschine bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das maximale Moment bzw. die maximal erreichbare Füllung abhängig von der Motordrehzahl festgelegt ist und in Abhängigkeit des Außendrucks und/oder der Außentemperatur korrigiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das maximale Moment bzw. die maximale Füllung einer Brennkraftmaschine bei aktiver Ladedruckregelung von dieser vorgegeben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das maximale Moment mit den Wirkungsgraden des bei Vollast eingestellten Zündwinkels und/oder der eingestellten Luft-/Kraftstoffzusammensetzung korrigiert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das minimal einstellbare Moment aus den Verlustmomenten der Antriebseinheit und/oder aus dem zum Betreiben des Getriebes bei losgelassenem Bedienelement notwendigem Momentenbedarf bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das minimal einstellbare Moment abhängig von der Abweichung der Soll-Leerlaufdrehzahl und Motordrehzahl korrigiert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Startphase der Antriebseinheit ein Startmoment gebildet wird, welches so lange das minimale Moment bestimmt, so lange es größer als das minimale Moment beim Leerlaufbetrieb der Antriebseinheit ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Schubabschaltung das minimale Moment auf den Wert Null gesetzt wird.
11. Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs, mit einer elektronischen Steuereinheit, die den Betätigungsgrad eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements erfaßt, aus diesem Betätigungsgrad einen Sollwert für ein von der Antriebseinheit zu erzeugendes Drehmoment ermittelt und das Drehmoment der Antriebseinheit durch Einstellen wenigstens eines das Drehmoment beeinflussenden Parameters an diesen Sollwert annähert, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit zur Ermittlung des Sollwertes das aus dem Betätigungsgrad des Bedienelements abgeleitete Sollmoment auf ein vorgegebenes maximales und ein vorgegebenes minimales Moment bezieht.
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