DE19928477A1

DE19928477A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE19928477A1
Application number: DE19928477A
Authority: DE
Inventors: Torsten Bauer; Winfried Langer; Martin Streib
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2000-12-28
Also published as: ITMI20001319A0; US6368248B1; JP2001020803A; IT1318015B1; ITMI20001319A1

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei welchen zu Überwachungszwecken das Istmoment der Antriebseinheit mit einem vorgegebenen, maximal zulässigen Moment verglichen wird. Bei Überschreiten des maximal zulässigen Moments durch das Istmoment wird die Antriebseinheit in drehmomentreduzierendem Sinn gesteuert. Das Istdrehmoment der Antriebseinheit wird dabei auf der Basis eines die Beschleunigung des Fahrzeugs repräsentierenden Signals bestimmt. Anstelle des Vergleichs absoluter Werte wird ein differentieller Vergleich durchgeführt.

Description

Stand der Technik

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

Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-A 195 36 038 (US-Patent 5 692 472) bekannt. Dort wird abhängig von der Fahrpedalstellung ein maximal zulässi ges Drehmoment der Antriebseinheit ermittelt. Ferner wird aus Betriebsgrößen das Istdrehmoment der Antriebseinheit er mittelt, mit dem maximal zulässigen Drehmoment verglichen und ein das Drehmoment reduzierender Eingriff an der An triebseinheit vorgenommen, wenn das Istdrehmoment das maxi mal zulässige Drehmoment überschreitet. Im bevorzugten Aus führungsbeispiel einer Brennkraftmaschine wird das Ist drehmoment dabei aus einer Meßgröße für die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine abgeleitet. Bei einer solchen Lösung sind Momentenerhöhungen z. B. durch eine Leerlaufregelung, durch motorische Verluste und Toleranzen der Meßeinrichtung bei der Bestimmung des zulässigen Moments zu berücksichtigen. Letzteres muß daher im normalen Betriebszustand relativ groß angesetzt werden. Schwierigkeiten insbesondere mit Blick auf die Istmomenterfassung ergeben sich ferner beim Einsatz in Verbindung mit direkteinspritzenden Benzinmotoren.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, mit deren Hilfe eine genauere Überwachung ermöglicht wird. Ferner soll die Überwachung unabhängig vom jeweiligen Antriebsmotortyp sein.

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

Aus der Veröffentlichung "Einsatzmöglichkeiten und Zukunft schancen intelligenter Sensoren im Kraftfahrzeug", Bosch technische Berichte, 1990, Heft 52, Seite 30 bis 41, ist ein Beschleunigungssensor bekannt, welcher die Beschleunigung des Fahrzeugs mißt. Durch geeignete Auswertung der Sensorin formation ergibt sich ein die Beschleunigung des Fahrzeugs anzeigendes Meßsignal.

Aus der DE-A 197 28 769 ist bekannt, die Masse eines Fahr zeugs auf der Basis der Fahrzeugbeschleunigung und der An triebskraft bzw. des Antriebsmoments der Antriebseinheit ab zuschätzen.

Vorteile der Erfindung

Die Überwachung der Steuerung der Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs auf der Basis des abhängig von einem die Be schleunigung des Fahrzeugs repräsentierenden Signals ermit telten Antriebsmoment wird erreicht, daß die Überwachung un abhängig von betriebsbedingten Momentenerhöhungen wie sie beispielsweise bei kalter Brennkraftmaschine oder bei Be trieb von Nebenaggregaten entstehen, ist. Das maximal zuläs sige Moment kann schärfer vorgegeben werden, ohne das Sen sortoleranzen und Betriebszustände, in denen solche Momen tenerhöhungen zuzulassen sind, berücksichtigt werden müssen.

Vorteilhaft ist ferner, daß durch Berücksichtigung einer ab geschätzten oder gemessenen Fahrzeugmasse bei der Berechnung des Antriebsmoments aus dem Beschleunigungssignal die Genau igkeit des Antriebsmomentenwerts und damit der Überwachung verbessert wird.

Von besonderem Vorteil ist, daß die Überwachung auf der Ba sis des Antriebsmoments, welches aus einem Fahrzeugbeschleu nigungssignal ermittelt wird, unabhängig vom Typ der An triebseinheit ist, so daß die Überwachung sowohl für Saug rohreinspritzungsmotoren als auch für Motoren im Mager- oder Schichtladungsbetrieb, Dieselmotoren oder Elektromotoren ge eignet ist.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Beschleuni gungssensors zur Beschleunigungsmessung, da dieser gegenüber der Messung der Beschleunigung aus Radgeschwindigkeitssenso ren den Vorteil hat, daß beim Befahren eines Gefälles nur die Beschleunigung durch das Motormoment gemessen wird. So bleibt bei plötzlich auftretendem Gefälle und konstantem Mo tormoment der Meßwert des Beschleunigungssensors unverän dert.

Besonders vorteilhaft ist, daß zur Diagnose des Beschleuni gungssensors aus der gemessenen Beschleunigung wird ein Mo tormoment ermittelt, das im fehlerfreien Betrieb in einem vorgegebenen Toleranzband um das von Fahrer vorgegebene Sollmoment liegen muß. Ist dies nicht der Fall, liegt ein schlafender Fehler, z. B. ein zu kleines Sensorsignal vor.

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 mit einem Rechenelement, durch welches die Antriebsein heit des Fahrzeugs gesteuert wird. In Fig. 2 ist anhand ei nes Ablaufdiagramms ein Beispiel für die Überwachung dieser Steuerung auf der Basis eines Signals für die Beschleunigung des Fahrzeugs dargestellt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt ein elektronisches Steuergerät 10, welches we nigstens ein Rechnerelement 12, einen Speicherbaustein 11, eine Eingangsschaltung 14 und eine Ausgangsschaltung 16 um faßt. Die genannten Elemente sind über ein Kommunikationssy stem 18 miteinander zum Datenaustausch verbunden. Der Ein gangsschaltung 14 werden Signale zugeführt, welche gemessene Betriebsgrößen der Antriebseinheit, des Triebstrangs und/oder des Kraftfahrzeugs repräsentieren oder aus welchen solche Betriebsgrößen abgeleitet werden. Diese Signale wer den von Meßeinrichtungen 20 bis 24 erfaßt und über Eingangs leitungen 26 bis 30 der Eingangsschaltung 14 zugeführt. Fer ner werden über die Ausgangsschaltung 16 Signale ausgegeben, welche Stellelemente zur Einstellung wenigstens einer Be triebsgröße der Antriebseinheit, des Triebstrangs und/oder des Kraftfahrzeugs betätigen. Die entsprechenden Ansteuersi gnalgrößen werden über die Leitungen 32 bis 36 an die Stell elemente 38 bis 42 abgegeben.

Mit Blick auf die nachstehend beschriebene Vorgehensweise handelt es sich bei den Meßeinrichtungen 20 bis 24 wenig stens um Meßeinrichtungen zur Erfassung wenigstens einer Radgeschwindigkeit und/oder der Fahrzeugbeschleunigung, der Fahrpedalstellung β, der Motordrehzahl NMOT, der Übersetzung Ü im Triebstrang des Fahrzeugs. Die Meßeinrichtung zur Er fassung der Fahrzeugbeschleunigung stellt dabei einen übli chen Beschleunigungssensor dar. Entsprechend wird im bevor zugten Ausführungsbeispiel der Steuerung einer Brennkraftma schine über die Ausgangsleitungen 32 bis 36 als Stellelemen te 38 bis 42 eine elektrisch betätigbare Drosselklappe, Kraftstoffzumeßeinrichtungen und Zündungseinrichtungen ange steuert. Neben den geschilderten Eingangs- bzw. Ausgangsgrö ßen werden im Rahmen der Steuerung der Antriebseinheit wei tere Eingangsgrößen erfaßt bzw. je nach Ausführung der An triebseinheit weitere Ausgangsgrößen gebildet. Beispiele hierfür sind Motortemperatur, Luftmasse, Abgaszusammenset zung, etc. bzw. Ansteuergrößen für einen Turbolader, eine Getriebesteuerung, etc. Diese Größen sind aber im Zusammen hang mit der nachfolgend beschriebenen Vorgehensweise zur Überwachung der Steuerung zweitrangig, so daß auf sie nicht weiter eingegangen wird.

In Abhängigkeit der Eingangssignale, daraus abgeleiteter Be triebsgrößen und/oder interner Größen bildet das Rechnerele ment 12 im Rahmen dort implementierter Programme Werte für die auszugebenden Steuergrößen, die die Stellelemente betä tigen. Zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel in bekannter Weise die Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements erfaßt und daraus ein Sollwert für ein Drehmoment der An triebseinheit gebildet. Dieses wird dann unter Berücksichti gung von über die Eingangsschaltung empfangenen Sollwerten anderer Steuersysteme, wie beispielsweise einer Antriebs schlupfregelung, einer Getriebesteuerung, etc. sowie intern gebildeter Sollwerte (Begrenzungen, etc.), in einen resul tierenden Sollwert für das Drehmoment umgesetzt. Dieser wird dann im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Brennkraftma schine wenigstens in einen Sollwert für die Stellung der Drosselklappe, der im Rahmen eines Lageregelkreises einge stellt wird, umgewandelt. Bei Dieselmotoren und Brennkraft maschinen mit Benzindirekteinspritzung zumindest im Schicht betrieb ist die Hauptsteuergröße die einzuspritzende Kraft stoffmasse, die ebenfalls abhängig vom Sollwert des Drehmo ments eingestellt wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Drehmomentenwert um das indizierte Drehmoment, d. h. das Drehmoment, welches durch den Verbren nungsvorgang in der Hochdruckphase des jeweiligen Zylinders erzeugt wird, in anderen um ein anderes Drehmoment, z. B. das an einer Ausgangswelle der Antriebseinheit anstehende Drehmoment (= Antriebsmoment).

Im Zusammenhang der beschriebenen Vorgehensweise wird unter Drehmoment auch Leistungswerte verstanden, die in einer an deren Ausführung Grundlage der Steuerung sind.

Zur Überwachung der Steuerung der Antriebseinheit wird mit tels eines die Fahrzeugbeschleunigung repräsentierenden Si gnals das Antriebsmoment der Antriebseinheit, d. h. das an einer Ausgangswelle der Antriebseinheit erzeugte Drehmoment bestimmt. Dies erfolgt unter Berücksichtigung der Fahrzeug masse, der Motordrehzahl und der Übersetzung im Triebstrang. Daneben wird auf der Basis wenigstens der Fahrpedalstellung und der Motordrehzahl ein zulässiges Antriebsmoment ermit telt. Das Istantriebsmoment wird mit dem maximal zulässigen Moment verglichen und momentenbegrenzende Maßnahmen, z. B. eine Begrenzung der Drosselklappenstellung, eine Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung, etc. durchgeführt, wenn das Istantriebsmoment das maximal zulässige Moment überschrei tet. Wird das maximal zulässige Moment wieder unterschrit ten, werden die momentenbegrenzenden Maßnahmen beendet.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Fahrzeugbe schleunigung durch einen herkömmlichen Beschleunigungssensor ermittelt. Dieser hat den Vorteil, daß bei Befahren eines Gefälles nur die Beschleunigung durch das Motormoment gemes sen wird.

Durch Vergleich eines aus der gemessenen Beschleunigung er mittelten Motormoments mit dem vom Fahrer vorgegebenen Soll moment im Rahmen eines vorgegebenen Toleranzbands wird eine Diagnose des Beschleunigungssensors ermöglicht. Weichen die Werte unzulässig voneinander ab, ist von einem Defekt des Beschleunigungssensors auszugehen. Dadurch wird die Be triebssicherheit der Steuerung erhöht.

Bei der Bestimmung des Antriebsmoments ist die Fahrzeugmasse eine unbekannte Größe. Dies kann auf verschiedene Weise be rücksichtigt werden. Zum einen wird das maximal zulässige Moment abhängig von Fahrpedalstellung und Drehzahl derart vorgegeben, daß eine für diesen Betriebspunkt maximal mögli che Beschleunigung bei kleinster Fahrzeugmasse sich bei Rea lisierung des maximalen Moments ergeben würde. In anderen Ausführungsbeispielen wird die Fahrzeugmasse gemessen oder wie im eingangs erwähnten Stand der Technik abgeschätzt, so daß die Bestimmung des Antriebsmoments abhängig von der Be schleunigung des Fahrzeugs genauer wird. Das maximal zuläs sige Moment kann dann exakter vorgegeben werden, insbesonde re, wenn die ermittelte Fahrzeugmasse auch bei der Bestim mung des maximal zulässigen Moments berücksichtigt wird.

Neben dem Vergleich von absoluten Momentenwerten wird in ei nem Ausführungsbeispiel zum Ausschluß der Toleranz des Be schleunigungssensors ein differentieller Vergleich durchge führt. Zu diesem Zweck wird einer bestimmten Änderung des Soll- oder maximal zulässigen Antriebsmoments in einem be stimmten Zeitintervall eine bestimmte maximal zulässige Be schleunigungsänderung bzw. Istmomentenänderung zugeordnet. Wird diese Überschritten, werden momentenreduzierende Maß nahmen ergriffen.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die geschilderte Überwachung als Programm des Rechnerelements 12 realisiert. Ein Beispiel für ein solches Programm ist anhand des Ablauf diagramms in Fig. 2 dargestellt.

Die oben skizzierte Steuerung der Antriebseinheit ist in Fig. 2 im Programm 100 zusammengefaßt. Dort wird abhängig von der Fahrpedalstellung β, der Motordrehzahl NMOT sowie weite rer Betriebsgrößen Stellgrößen wenigstens zur Einstellung des Zündzeitpunkts, der Kraftstoffzumessung sowie der Luft zuführung gebildet und an die entsprechenden Stellelemente ausgegeben. Beispiele für derartige Steuerungen sind be kannt, so daß auf diese nicht näher eingegangen wird.

Neben der Fahrpedalstellung und der Motordrehzahl wird die von einem Beschleunigungssensor erfaßte Fahrzeugbeschleuni gung afz sowie wenigstens eine Radgeschwindigkeit VRAD ein gelesen. Zunächst wird nach Maßgabe eines Kennfeldes 102 auf der Basis der Fahrpedalstellung β und der Motordrehzahl Nmot, und ggf. der Fahrzeugmasse, ein maximal zulässiges An triebsmoment MZUL gebildet. Im Programm 104 wird dann auf der Basis der gemessenen Fahrzeugbeschleunigung afz, der Mo tordrehzahl NMOT, der Übersetzung im Triebstrang Ü und ggf. der abgeschätzten oder gemessenen Fahrzeugmasse G das Istan triebsmoment MANTR gebildet. Die Fahrzeugmasse wird dabei durch das Programm 106 beispielsweise wie aus dem Stand der Technik bekannt, abgeschätzt oder durch eine entsprechende Meßeinrichtung, welche die Last einer Achse mißt, bestimmt.

Das maximal zulässige Antriebsmoment Mzul und das Istan triebsmoment MANTR werden einem Vergleicher 108 zugeführt. Dort werden die beiden Größen miteinander verglichen. Über schreitet das Istantriebsmoment das maximal zulässige, so wird über die dargestellte Verbindung durch die Motorsteue rung 100 ein momentenreduzierender Eingriff vorgenommen, so daß das Istantriebsmoment wieder unter das maximal zulässige Moment fällt. Ist dies geschehen, wird der momentenreduzie rende Eingriff wieder beendet und erst dann wieder eingelei tet, wenn das Istmoment das maximal zulässige Moment wieder überschreitet.

Zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des Beschleunigungs sensors wird auf der Basis der gemessenen Beschleunigung ein Istmoment Mist bestimmt (Momentenberechner 110). Dieses wird im Vergleicher 112 mit dem Sollmoment verglichen. Weichen die beiden Werte nach Maßgabe der Toleranzen voneinander ab, wird von einem Fehlverhalten des Beschleunigungssensors aus gegangen und durch eine entsprechende Information die Istmo mentenbestimmung in 104 auf der Basis anderer Größen durch geführt (z. B. Luftmasse und Drehzahl).

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahr zeugs, bei welchem wenigstens auf der Basis einer die Fahrpedalstellung repräsentierenden Größe ein maximal zu lässiges Drehmoment bestimmt wird, ein Istdrehmoment der Antriebseinheit ermittelt wird und die Antriebseinheit in drehmomentenreduzierendem Sinne gesteuert wird, wenn Ist drehmoment und maximal zulässiges Drehmoment unzulässig voneinander abweichen, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Fahrzeugbeschleunigung repräsentierendes Signal er faßt wird, in dessen Abhängigkeit das Istmoment der An triebseinheit bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Fahrzeugbeschleunigung repräsentierende Signal das Signal eines Beschleunigungssensors ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Istdrehmoment der Antriebs einheit das Antriebsmoment am Ausgang der Antriebseinheit ist, welches aus dem Beschleunigungssignal in Abhängig keit der Motordrehzahl, der Getriebeübersetzung und ggf. der Fahrzeugmasse bestimmt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das vom Beschleunigungssensor erzeugte Beschleunigungssignal in ein Istmoment umgerech net wird und dieses auf unzulässige Abweichungen zu einem vom Fahrer vorgegebenen Sollmoment überprüft wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei unzulässiger Abweichung das Istmoment auf der Basis anderer Größen gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugmasse abgeschätzt oder gemessen wird.

7. Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahr zeugs, bei welchem wenigstens auf der Basis einer die Fahrpedalstellung repräsentierenden Größe ein Solldrehmo ment bestimmt wird und eine mit dem Drehmoment in Bezie hung stehende Betriebsgröße ermittelt wird, wobei die An triebseinheit in drehmomentenreduzierendem Sinne gesteu ert wird, wenn Solldrehmoment und Betriebsgröße unzuläs sig voneinander abweichen, dadurch gekennzeichnet, einer Sollmomentenänderung in einem bestimmten Zeitintervall eine maximal zulässigen Beschleunigungsänderung bzw. Ist momentenänderung zugeordnet wird und der momentenreduzie rende Eingriff erfolgt, wenn die Beschleunigung oder das auf der Basis der Beschleunigung ermittelte Istmoment den zulässigen Wert überschreitet.

8. Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs, mit einer Steuereinheit, welche ein Drehmoment der Antriebseinheit steuert, die Steuereinheit Überwa chungsmittel aufweist, welche wenigstens auf der Basis der Fahrpedalstellung ein maximal zulässiges Drehmoment ermitteln, ein Istdrehmoment der Antriebseinheit bilden und bei Überschreiten des maximal zulässigen Drehmoments durch das Istdrehmoment die Antriebseinheit in drehmomen tenreduzierendem Sinne ansteuern, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche das Istantriebsmoment auf der Basis eines die Beschleunigung des Fahrzeugs re präsentierenden Signals bilden.