DE19902949A1

DE19902949A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit

Info

Publication number: DE19902949A1
Application number: DE19902949A
Authority: DE
Inventors: Michael Baeuerle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: JP2000221070A; DE19902949C2

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit vorgechlagen, bei welchem wenigstens eine Steuergröße der Antriebseinheit in Abhängigkeit einer Größe bestimmt wird, welche den Tankfüllstand, den Tankinhalt oder die Restreichweite des Fahrzeugs repräsentiert.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs.

In Verbindung mit der Steuerung von Antriebseinheiten von Kraftfahrzeugen werden vielfach Bordcomputer eingesetzt, die dem Fahrer eine Vielzahl von Informationen über Betriebsgrö ßen der Antriebseinheit, des Kraftfahrzeugs und/oder damit in Verbindung stehenden Komponenten anzeigen. Beispielsweise werden in modernen Fahrzeugen der aktuelle Tankinhalt (Tank füllstand), der Momentanverbrauch, der Durchschnittsver brauch, die verbleibende Reichweite, etc., gemessen oder be rechnet und über ein Anzeigemittel dem Fahrer angezeigt. Ein derartiger Bordcomputer ist beispielsweise aus der Veröf fentlichung von Knut Gebhardt und Harald Scheufler "Eine neue Generation von Bordcomputern in Kraftfahrzeugen", ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 85 (1983) 2, Seiten 81 bis 84 bekannt. Schlußfolgerungen aus den angezeigten Informa tionen werden bei den bekannten Lösungen allein dem Fahrer überlassen, auch, wenn nur noch eine geringe verbleibende Reichweite bzw. ein nur noch geringer Tankinhalt ermittelt wurde.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die zur Verfügung stehenden Informationen bezüglich Tankinhalt und/oder Reichweite wei ter auszuwerten.

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

Vorteile der Erfindung

Durch die Steuerung der Antriebseinheit abhängig vom Tankin halt und/oder der Restreichweite wird diese zur Verfügung stehenden Information weiter ausgewertet und insbesondere in kritischen Fahrsituationen mit geringem Tankinhalt und Re streichweite der Fahrer wirksam unterstützt. Eine optimale re Ausnutzung des restlichen Kraftstoffes und eine Vergröße rung der Restreichweite bei kleinem Tankinhalt bzw. kleiner Restreichweite wird erreicht. Mögliche auf Kraftstoffver brauch und Restreichweite ungünstig wirkende Fahrereingriffe sind weitgehend reduziert.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Steuerung der Antriebs einheit, die aus einer Brennkraftmaschine und/oder einem au tomatischen Getriebe besteht, möglichst wirkungsgradoptimal durchgeführt wird, wobei Leistungs- und Komforteinbußen in Kauf genommen werden. Die optimale Ausnützung des noch zur Verfügung stehenden Kraftstoffes für die Fortbewegung wird in Vordergrund gestellt.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Eingriffe in die Steue rung der Antriebseinheit abhängig vom Tankinhalt und/oder der Restreichweite begleitet sind durch eine blinkende An steuerung der Tankreserveleuchte im Anzeigeinstrument des Fahrzeugs. Dadurch wird der Fahrer über die kritische Situa tion und die gegebenenfalls veränderte Steuerung der An triebseinheit informiert.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Steuerung zur Vergröße rung der Reichweite des Fahrzeugs nur dann vorgenommen wird, wenn der Tankinhalt (Tankfüllstand) und/oder die Restreich weite kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, der unterhalb des Schwellenwertes liegt, der zur Ansteuerung der Tankreserveleuchte führt.

Von besonderem Vorteil sind zur wirkungsgradoptimalen Steue rung der Antriebseinheit eine Reduzierung des Ladedrucks, eine Verriegelung der Overboostfunktion, eine wirkungs gradoptimale Einstellung von Ladedruck und Drosselklappen öffnung, nach der mit minimal möglichem Ladedruck bei maxi mal möglicher Drosselklappenöffnung der Fahrerwunsch für die Fortbewegung erfüllt wird. Diese Maßnahmen werden in beson ders vorteilhafter Weise zusammen ergriffen.

Ein weiterer vorteilhafter Eingriff in die Brennkraftmaschi nensteuerung ist die Begrenzung der Motorfüllung durch Dros selklappeneingriff bzw. sonstiger füllungsbeeinflußender Stelleingriffe beim Saugmotor.

Ferner ist vorteilhaft, auf einen Magerfahrbetrieb umzustel len und die Regelung auf Lambda = 1 abzuschalten.

Eine weitere vorteilhafte Eingriffsmaßnahme besteht in der Verriegelung der Kick-Down-Funktion und/oder in einer aus schließlich nach Wirkungsgradkriterien erfolgenden Wahl der Fahrstufe bzw. des Ganges bei einer automatischen Getriebe steuerung.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß im Leerlaufbe trieb bei nichtbetätigtem Kupplungspedal, beispielsweise nach kurzer Wartezeit, eine automatische Motorstopfunktion eingeschaltet wird, nach der der Motor abgeschaltet wird. Entsprechend wird bei Kupplungsbetätigung die Brennkraftma schine wieder gestartet.

Alle diese Maßnahmen führen in vorteilhafter Weise zu einer maximalen Fahrzeugverfügbarkeit im Reservefahrbetrieb und zum-Bauteileschutz, insbesondere zum Schutz eines Katalysa tors.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuerein heit zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs. In Fig. 2 ist anhand eines Flußdiagramms ein bevorzugtes Aus führungsbeispiel in der Realisierung eines Rechnerprogramms der Steuereinheit dargestellt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt eine Steuereinheit 10, welche wenigstens eine Eingangsschaltung 12, einen Mikrocomputer 14 und eine Aus gangsschaltung 16 umfaßt. Diese Komponenten sind mit einem Kommunikationssystem 18 zum gegenseitigen Datenaustausch verbunden. Der Eingangsschaltung 12 werden über Eingangslei tungen Signale zugeführt, die Betriebsgrößen der Antriebs einheit und/oder des Fahrzeugs repräsentieren, welche zur Steuerung ausgewertet werden. Eine erste Eingangsleitung 20 führt der Eingangsschaltung 12 ein Signal zu, welches von einem Füllstandsmesser 22 im Kraftstofftank 24 des Fahrzeugs stammt und den jeweiligen Füllstand bzw. den Tankinhalt re präsentiert. Ferner werden über Eingangsleitungen 26 bis 30 von entsprechenden Meßeinrichtungen 32 bis 36 weitere Be triebsgrößen wie Motordrehzahl, zugeführte Luftmasse, Fahr pedalstellung, der Sauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraft maschine, der Ladedruck bei Motoren mit Turbolader, ein Be tätigungssignal für das Kupplungspedal, etc., repräsentie rende Signale zugeführt. Die zugeführten Größen werden im Mikrocomputer 14 im Rahmen der dort implementierten Program me zur Steuerung der Antriebseinheit des Fahrzeugs ausgewer tet und in Steuersignale umgesetzt, mit deren Hilfe der Mi krocomputer 14 über die Ausgangsschaltung 16 Steuergrößen an die Antriebseinheit, insbesondere an eine Brennkraftmaschine und/oder ein automatisches Getriebe, ausgibt. In Fig. 1 sind als Stellelemente eine elektrisch betätigbare Drossel klappe 38, die über eine Ausgangsleitung 40 betätigt wird, ein Turbolader 42, der über eine Ausgangsleitung 44 betätigt wird, ein automatisches Getriebe 46, welches über eine Aus gangsleitung 48 betrieben wird und Stellelemente 50 zur Ein stellung der Kraftstoffzumessung und/oder des Zündwinkels, welche über die symbolisierten Ausgangsleitungen 52 ange steuert werden. Ferner wird über die Ausgangsleitung 54 eine Tankreserveleuchte 56 angesteuert.

Der Mikrocomputer 14 weist Programme auf, welche die Brenn kraftmaschine und/oder das automatische Getriebe abhängig von den eingelesenen Signalen bzw. daraus abgeleiteten Grö ßen durch entsprechende Einstellung der zur Verfügung ste henden Stellelemente steuern. Derartige Steuerungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ferner liest der Mikrocompu ter 14 das Signal des Füllstandsmessers 22 ein und bildet daraus ein Maß für den aktuellen Tankinhalt bzw. für die verbleibende Restreichweite, die mit dem vorhandenen Tankin halt erzielt werden kann. Ein Beispiel für die Bestimmung des Tankinhalts und die Berechnung der Restreichweite ist aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt. Unter schreitet der Tankinhalt bzw. die Restreichweite einen vor gegebenen ersten Schwellenwert, so wird die Tankreserve leuchte 56 angesteuert. Diese Funktion entspricht der heute in Fahrzeugen üblichen Ansteuerung der Tankreserveleuchte bei geringem Tankinhalt. Ferner ist eine zweite Schwelle für den Tankinhalt bzw. den Tankfüllstand oder die Restreichwei te vorgesehen, die kleiner als die erste Schwelle ist und bei deren Unterschreiten die dauernde Ansteuerung der Tan kreserveleuchte in eine davon abweichende Ansteuerung, bei spielsweise eine blinkende Ansteuerung, umgeschaltet wird. Zur Verlängerung der Reichweite wird ergänzend zu dieser ge änderten Ansteuerung der Tankreserveleuchte Maßnahmen er griffen, die die Antriebseinheit möglichst wirkungsgradopti mal steuern. Dabei werden Komfort- und Leistungseinbußen in Kauf genommen.

Weist die Brennkraftmaschine einen Turbolader auf, so wird zur wirkungsgradoptimalen Steuerung dieser Brennkraftmaschi ne eine Reduzierung des Ladedrucks, eine Verriegelung der Overboostfunktion und/oder eine wirkungsgradoptimale Ein stellung von Ladedruck und Drosselklappenöffnung vorgegeben. Bei letzterer Maßnahme wird angestrebt, dem Fahrerwunsch (z. B. bezüglich eines Drehmoments oder einer Leistung der Brennkraftmaschine) durch eine maximal mögliche Drosselklap penöffnung bei minimal möglichen Ladedruck zu entsprechen und die Brennkraftmaschine entsprechend zu betreiben, so daß ihr Wirkungsgrad verbessert ist.

Bei Brennkraftmaschinen, die keinen Turbolader aufweisen so wie zusätzlich bei Turboladermotoren wird zusätzlich oder alternativ zu den obigen Maßnahmen eine Begrenzung der Mo torfüllung durch Drosselklappeneingriff bzw. sonstiger fül lungsbeeinflußender Stelleingriffe durchgeführt werden. Dazu wird eine Maximalstellung der Drosselklappe vorgegeben, so daß die angesaugte Luftmasse begrenzt und somit der Kraft stoffverbrauch verringert werden kann bzw. ein übermäßiger Kraftstoffverbrauch durch entsprechende Fahrervorgabe ver mieden wird. Zum gleichen Ergebnis führen Begrenzungen der maximalen Motordrehzahl, des maximalen Drehmoments, der ma ximalen Fahrgeschwindigkeit oder der maximalen Beschleuni gung.

Eine weitere Maßnahme, die ergänzend oder alternativ zu den obigen angewendet wird, ist ein Abschalten der Lambdarege lung und ein Umschalten auf einen Magerfahrbetrieb. Im be trachteten Tankfüllstandsbereich, wenn nur noch wenig Kraft stoff im Tank ist, ist aufgrund kurzzeitigen Luftansaugens ohnehin mit Aussetzern zu rechnen, so daß die Abgasspezifi kationen nicht zuverlässig eingehalten werden können. Das Abschalten der Lambdaregelung und das Umschalten auf Mager fahrbetrieb wird in diesem Betriebsbereich einerseits aus Katalysatorschutzgründen (kälteres Abgas durch Luftüber schuß) und andererseits durch den besseren Wirkungsgrad zur Reichweitenerhöhung gerechtfertigt, auch wenn dabei gering fügig höhere NO_x-Werte in Kauf genommen werden müssen. Fer ner wird der Fahrer durch die blinkende Tankleuchte über diesen Betriebszustand informiert.

Zusätzlich oder alternativ zu den obigen Maßnahmen werden bei Fahrzeugen mit automatischen Getrieben die Kick-Down- Funktion verriegelt und die Fahrstufen- oder Gangwahl aus schließlich nach Wirkungsgradkriterien vorgenommen. Entspre chend werden die Schaltkennlinien derart festgelegt, daß erst dann in einen anderen Gang geschaltet wird, wenn im be stehenden Gang der Betrieb der Brennkraftmaschine ver brauchs- bzw. wirkungsgradungünstiger wird.

Bei Motoren mit automatischer Abschaltmöglichkeit im Leer laufbetrieb kann alternativ oder zusätzlich zu den obigen Maßnahmen vorgesehen sein, im Leerlaufbetrieb bei nicht be tätigtem Kupplungspedal nach kurzer Wartezeit den Motor au tomatisch abzustellen. Entsprechend wird dann bei Kupplungs betätigung der Motor automatisch wieder gestartet.

Alle diese Maßnahmen tragen jeweils einzeln oder in beliebi ger Kombination zur Vergrößerung der Restreichweite bei und zögern wirksam ein Liegenbleiben aus Kraftstoffmangel gerade bei ungünstiger Fahrweise des Fahrers hinaus.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die oben dargestell te Vorgehensweise als Rechnerprogramm des Mikrocomputers der Steuereinheit realisiert. Ein Beispiel für ein solches Pro gramm ist anhand des Flußdiagramms in Fig. 2 skizziert. Dieses Flußdiagramm wird bei eingeschalteter Versorgungs spannung in vorgegebenen Zeitintervallen durchlaufen.

Nach Start des Programmteils wird im ersten Schritt 100 eine den Tankstand T repräsentierende Größe und/oder eine die Re streichweite repräsentierende Größe R eingelesen. Im darauf folgenden Schritt 102 wird wenigstens eine dieser Größen mit einem zweiten Schwellenwert verglichen. Überschreitet diese Größe den zweiten Schwellenwert, so wird die entsprechende Größe mit einem ersten, größeren Schwellenwert verglichen (Schritt 104). Unterschreitet die entsprechende Größe den ersten Schwellenwert, d. h. liegt sie zwischen dem ersten und zweiten Schwellenwert, so wird die Reserveleuchte dauernd angesteuert (Schritt 106). Danach wird ebenso wie im Falle einer Nein-Antwort im Schritt 104, wenn die überprüfte Größe oberhalb der ersten Schwelle liegt, der Betrieb der An triebseinheit ohne Einschränkungen im Rahmen des Normalbe triebs durchgeführt. Danach wird das Programm beendet und im nächsten Zeitintervall wiederholt.

Hat Schritt 102 ergeben, daß die überprüfte Größe kleiner als die zweite Schwelle ist, so wird gemäß Schritt 108 die Lampe blinkend angesteuert. Danach wird im Schritt 110 auf eine wirkungsgrad- bzw. verbrauchsoptimierte Steuerung der Antriebseinheit mit wenigstens einer der oben bezeichneten Maßnahmen übergegangen. Nach Schritt 110 wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitintervall wiederholt. Die wir kungsgrad- bzw. verbrauchsoptimierte Steuerung der Antriebs einheit findet solange statt, solange die überprüfte Größe, d. h. der Tankstand oder die Reichweite, kleiner als die zweite Schwelle ist. Nach Wiederbefüllen des Tanks wird wie der auf den Normalbetrieb umgeschaltet.

Das in Fig. 2 skizzierte Programm wird in der Motorsteuer einheit durchgeführt, von der aus auch die Reserveleuchte angesteuert wird.

In anderen Ausführungen werden ergänzend oder alternativ zu den oben geschilderten Maßnahmen wenigstens eine der folgen den Maßnahmen eingeleitet, wenn die überwachte Größe (Tan kinhalt, Restreichweite) den Schwellenwert unterschreitet:
Es wird die Kupplung eines Klimakompressors geöffnet, so daß dieser den Motor nicht mehr belastet; Es werden elektrische Heizungen abgeschaltet wie z. B. die Kühlmittelheizung bei manchen Dieselmotoren; Es werden Heizungen abgeschaltet, die mit Kraftstoff betrieben werden, wie Standheizungen, etc.; Es wird die Kupplung eines mechanischen Turboladers geöff net, so daß dieser den Motor nicht mehr belastet; Es werden bei Motoren mit Benzindirekteinspritzung wirkungsgradredu zierende Eingriffe mittels der Drosselklappe verboten, z. B. den Homogenbetrieb zum Katalysatorregenerieren.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit, wobei ab hängig von Betriebsgrößen wenigstens eine Steuergröße zur Steuerung der Antriebseinheit bestimmt wird, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuergröße abhängig ist von einer Größe, die den Tankinhalt, den Tankfüllstand oder die Restreichwei te des Fahrzeugs mit dem noch vorhandenen Kraftstoff reprä sentiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit aus einer Brennkraftmaschine und einem automatischen Getriebe besteht.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Größe mit einer Schwelle ver glichen wird, bei deren Unterschreiten die Tankreserveleuch te blinkend angesteuert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Größe mit einer Schwelle ver glichen wird, bei deren Unterschreiten eine wirkungsgrad- bzw. verbrauchsoptimierte Steuerung der Antriebseinheit er folgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Größe mit einer Schwelle ver glichen wird, welche größer als die Schwelle zur blinkenden Ansteuerung der Lampe bzw. zur optimierten Steuerung der An triebseinheit ist, bei deren Unterschreiten die Reserve leuchte dauernd angesteuert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß zur optimalen Steuerung der An triebseinheit wenigstens eine der folgenden Maßnahmen er griffen wird:

- Reduzierung des Ladedrucks,
- Verriegelung einer Overboostfunktion,
- wirkungsgradoptimale Einstellung von Ladedruck und Dros selklappenöffnung, wobei der Fahrerwunsch mit minimal möglichem Ladedruck bei maximal möglicher Drosselklappen öffnung erfüllt wird,
- Begrenzen der Motorfüllung, der Drehzahl, der Fahrge schwindigkeit, des Drehmoments und/oder der Beschleuni gung des Fahrzeugs,
- Umschalten auf einen Magerfahrbetrieb,
- Verriegelung der Kick-Down-Funktion,
- Wahl der Fahrstufe bzw. des Gangs nach Wirkungsgradkrite rien,
- Automatischer Motorstop bei Leerlaufbetrieb und nicht be tätigtem Kupplungspedal, insbesondere nach kurzer Warte zeit mit automatischem Motorstart bei Kupplungsbetäti gung,
- Öffnen der Kupplung eines Klimakompressors,
- Abschalten elektrischer Heizungen,
- Abschalten von Heizungen, die mit Kraftstoff betrieben werden,
- Öffnen der Kupplung eines mechanischen Turboladers,
- Bei Motoren mit Benzindirkteinspritzung Verbot der wir kungsgradreduzierenden Eingriffe mittels der Drosselklap pe.

7. Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit, mit ei ner Steuereinheit (10), welche in Abhängigkeit von wenig stens einer Betriebsgröße wenigstens eine Steuergröße zur Steuerung der Antriebseinheit bestimmt, dadurch gekennzeich net, daß die Steuereinheit eine Größe ermittelt, welche den Tankfüllstand, den Tankinhalt oder die Restreichweite reprä sentiert und die Steuereinheit die Steuergröße in Abhängig keit dieser Größe bestimmt.