DE202014002546U1

DE202014002546U1 - Computerprogramm zur Steuerung eines Motordrehmoments während des Starts eines Kraftfahrzeugs

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Publication number: DE202014002546U1
Application number: DE202014002546.0U
Authority: DE
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-03-22
Filing date: 2014-03-22
Publication date: 2015-06-26
Anticipated expiration: 2024-03-23

Abstract

Computerprogramm, umfassend einen Computercode, der geeignet ist, ein Verfahren zur Steuerung einer Motordrehmomentanforderung für eine Verbrennungskraftmaschine (110) eines Kraftfahrzeugs (100) auszuführen, wobei das Fahrzeug auch eine Kupplung (510) umfasst, wobei das Verfahren beim Start des Fahrzeugs während des Zeitintervalls, in dem die Kupplung nicht vollständig eingerückt ist, die folgenden Schritte ausführt: – Berechnen eines Motordrehzahl-Sollwerts als Funktion einer Position eines Gaspedals (446), – Berechnen eines Motordrehmoments (M_eng), das es ermöglicht, den Motordrehzahl-Sollwert zu erreichen, – wenn sich eine geschätzte Kupplungstemperatur (T_clutch) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, Erlernen und Anpassen einer Kupplungskurve, wobei als Eingabeparameter eine Position des Kupplungspedals (515) und als Ausgabeparameter ein Kupplungsmoment (M_cl) verwendet wird, das die Kupplung übertragen kann, – Durchführen einer Kupplungspedalpositionsvoraussage, – Berechnen eines Kupplungsmomentwerts auf der Basis der Kupplungskurve mit der vorausgesagten Kupplungspedalposition als Eingabeparameter, – Beschränken einer Motordrehmomentanforderung auf das Kupplungsmoment, erhöht um einen Kalibrationsparameter.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Computerprogramm zur Steuerung eines Drehmoments eines Verbrennungsmotors, um das Startverhalten eines Kraftfahrzeugs zu verbessern. Das Computerprogramm ist für Antriebssysteme mit manuellem Getriebe und jeder Art von Verbrennungskraftmaschine geeignet.
HINTERGRUND
Es ist bekannt, dass viele Antriebssysteme mit einer Steuerung versehen sind, gewöhnlich mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU), die dafür ausgelegt ist, neben anderen Funktionen das Motordrehmoment auf der Basis von Anforderungen seitens des Lenkers zu steuern.
Eine besondere Situation tritt beim Start des Fahrzeugs auf. Beim Loslassen des Kupplungspedals muss der Motor ein Drehmoment zum Antriebsstrang übertragen. Aufgrund des instabilen Verhaltens beim Anlassen des Motors kann das an den Antriebsstrang gelieferte Antriebsdrehmoment nicht präzise gesteuert werden, um den Anforderungen seitens des Lenkers nachzukommen. Als Folge davon schwankt die Motordrehzahl aufgrund der instabilen Drehmomentanforderung, was zur Gefahr des Absterbens des Motors und zu einem ruckartigen Start des Fahrzeugs führt. Kleine Motoren, die beim Starten des Fahrzeugs ein geringeres Drehmoment zur Verfügung haben, sind besonders anfällig für solche Zustände. Daher besteht Bedarf nach einem Computerprogramm zur Ausführung eines Verfahrens zur Steuerung der Motordrehmomentanforderung, das den oben genannten Mängeln abhilft.
Zweck einer Ausführungsform der Erfindung ist es, ein Computerprogramm zu schaffen, das ein Verfahren zur Steuerung einer Motordrehmomentanforderung ausführt, welches das Startverhalten des Kraftfahrzeugs verbessert.
Diese Ziele werden durch ein Computerprogramm und ein Antriebssystem erreicht, welche die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmale aufweisen.
Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und/oder besonders vorteilhafte Aspekte.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ausführungsform der Offenbarung schafft ein Computerprogramm, umfassend einen Computercode, der geeignet ist, ein Verfahren zur Steuerung einer Motordrehmomentanforderung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs auszuführen, wobei das Fahrzeug auch eine Kupplung umfasst, wobei das Verfahren beim Starten des Fahrzeugs während des Zeitintervalls, in dem die Kupplung nicht vollständig eingerückt ist, die folgenden Schritte ausführt:

– Berechnen eines Motordrehzahl-Sollwerts als Funktion einer Gaspedalposition,
– Berechnen eines Motordrehmoments, das es ermöglicht, den Motordrehzahl-Sollwert zu erreichen,
– wenn sich eine geschätzte Kupplungstemperatur innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, Erlernen und Anpassen einer Kupplungskurve, wobei als Eingabeparameter eine Kupplungspedalposition und als Ausgabeparameter ein Kupplungsmoment verwendet wird, das die Kupplung übertragen kann,
– Durchführen einer Kupplungspedalpositionsvoraussage,
– Berechnen eines Kupplungsmomentwerts auf der Basis der Kupplungskurve mit der vorausgesagten Kupplungspedalposition als Eingabeparameter,
– Beschränken einer Motordrehmomentanforderung auf das Kupplungsmoment, erhöht um einen Kalibrationsparameter.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass es das vorliegende Verfahren ermöglicht, innerhalb der gegebenen Hardwaregrenzen Abwürge-Effekte des Motors zu verhindern. Darüber hinaus ermöglicht das neue Startkonzept schwere Downsizing-Anwendungen, bei denen es häufig Startprobleme gibt, um die Anforderungen hinsichtlich der Kupplungslösegeschwindigkeit zu erfüllen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Kupplungsmoment als Funktion des Motordrehmoments, einer Motordrehzahl und einer Motorträgheit mittels der folgenden Gleichung berechnet: M_cl = M_eng – J·d(n_eng)/dt·2π/60
Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass das Kupplungsmoment unter Berücksichtigung des Drehmoments berechnet wird, das tatsächlich auf die Kupplung übertragen wird, d. h. es wird die Motorträgheit vom Motordrehmoment subtrahiert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die geschätzte Kupplungstemperatur eine Funktion einer Umgebungstemperatur, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer in die Kupplung eingebrachten Energie.
Gemäß einem Aspekt dieser Ausführungsform ist die eingebrachte Energie eine Funktion des Motordrehmoments, der Motordrehzahl und einer Turbinendrehzahl oder einer Getriebeeingangsgeschwindigkeit.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Kupplungstemperatur mit Hilfe eines sehr einfachen Kupplungsmodells geschätzt wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Kupplungspedalposition vorausgesagt, indem ein Digitalfilter verwendet wird.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass zur Kompensation von Verzögerungen des Steuerungssystems die ”zukünftige” Kupplungspedalposition des Lenkers vorausgesagt wird, indem ein Digitalfilter (z. B. ein Kalman-Filter) auf die gemessene Kupplungspedalposition angewendet wird. Dadurch können die Stellelemente des Motors vorab eingestellt werden, um zu gewährleisten, dass das Kupplungsmoment entsprechend angepasst werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Kupplungskurve zu diagnostischen Zwecken mit einer Standard-Kupplungskurve verglichen.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass das Verfahren einen Diagnosefehlercode erstellt, wenn sich die erlernten Parameter zu stark von der Standardkurve unterscheiden. Es könnte auch eine Lampe auf dem Armaturenbrett zum Aufleuchten bringen, so dass der Lenker über mögliche Beschädigungen der Kupplung informiert wird.
Eine weitere Ausführungsform offenbart ein Antriebssystem, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine, eine Kupplung und eine Steuerung, wobei die Steuerung dafür ausgelegt ist, das Computerprogramm nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen auszuführen.
Gemäß einem seiner Aspekte kann das Verfahren mit Hilfe eines Computerprogramms, das einen Programmcode zur Ausführung aller Schritte des oben beschriebenen Verfahrens umfasst, sowie in der Form eines Computerprogramm-Produkts, welches das Computerprogramm enthält, ausgeführt werden.
Das Computerprogramm-Produkt kann in eine Steuerungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eingebettet sein, die Folgendes umfasst: eine elektronische Steuereinheit (ECU), einen mit der ECU verbundenen Datenträger und das in einem Datenträger gespeicherte Computerprogramm, so dass die Steuerungseinrichtung die beschriebenen Ausführungsformen sowie das Verfahren definiert. Wenn die Steuerungseinrichtung das Computerprogramm ausführt, werden somit alle Schritte des oben beschriebenen Verfahrens ausgeführt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nun sollen die verschiedenen Ausführungsformen beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein Antriebssystem zeigt;
2 ein Schnittdarstellung einer Verbrennungskraftmaschine ist, die zum Antriebssystem von 1 gehört;
3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer Motordrehmomentanforderung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Einige Ausführungsformen können ein Kraftfahrzeug-Antriebssystem 100 umfassen, das in 1 und 2 dargestellt ist und Folgendes umfasst: eine Verbrennungskraftmaschine (VKM) 110, in diesem Beispiel einen Dieselmotor, und ein Getriebe (eine Kupplung und ein manuelles Getriebe 510 sind in dem Beispiel von 1 in Form eines schwarzen Kastens schematisiert).
Die Verbrennungskraftmaschine umfasst einen Motorblock 120, der wenigstens einen Zylinder 125 mit einem Kolben 140 definiert, der derart gekoppelt ist, dass er eine Kurbelwelle 145 dreht. Ein Zylinderkopf 130 wirkt mit dem Kolben 140 zusammen, um einen Verbrennungsraum 150 zu definieren.
Ein Kraftstoff-Luft-Gemisch (nicht dargestellt) ist im Verbrennungsraum 150 angeordnet und wird gezündet, was zu heißen, sich ausdehnenden Abgasen führt, die eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 140 bewirken. Der Kraftstoff wird durch mindestens eine Kraftstoffeinspritzdüse 160 bereitgestellt, und die Luft wird durch mindestens eine Ansaugöffnung 210 bereitgestellt. Der Kraftstoff wird mit hohem Druck zur Kraftstoffeinspritzdüse 160 befördert, und zwar ausgehend von einer Kraftstoffleiste 170, die in Fluidverbindung mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 180 steht, die den Druck des Kraftstoffs erhöht, den sie von einer Kraftstoffquelle 190 erhält.
Jeder der Zylinder 125 hat wenigstens zwei Ventile 215, die durch eine Nockenwelle 135 betätigt werden, die sich zeitlich abgestimmt mit der Kurbelwelle 145 dreht. Die Ventile 215 ermöglichen selektiv den Einlass von Luft in den Verbrennungsraum 150 ausgehend von der Öffnung 210 und alternativ den Austritt von Abgasen durch eine Öffnung 220. Bei einigen Beispielen kann ein Nockenwellenversteller 155 die zeitliche Abstimmung zwischen der Nockenwelle 135 und der Kurbelwelle 145 selektiv variieren.
Die Luft kann durch einen Ansaugkrümmer 200 zur (zu den) Luftansaugöffnung(en) 210 befördert werden. Eine Luftansaugleitung 205 kann Luft aus der umgebenden Atmosphäre zum Ansaugkrümmer 200 führen. In anderen Ausführungsformen kann eine Drosselklappe 330 vorgesehen sein, um den Luftstrom in den Krümmer 200 zu regeln. In weiteren Ausführungsformen kann ein Gebläseluftsystem wie z. B. ein Turbolader 230 vorgesehen sein, der einen Verdichter 240 aufweist, der mit einer Turbine 250 drehbar verbunden ist. Die Drehung des Verdichters 240 erhöht den Druck und die Temperatur der Luft in der Leitung 205 und im Krümmer 200. Ein in der Leitung 205 angeordneter Ladeluftkühler 260 kann die Temperatur der Luft senken. Die Turbine 250 rotiert, indem sie Abgase von einem Abgaskrümmer 225 erhält, der die Abgase von den Ausstoßöffnungen 220 und durch eine Reihe von Flügeln leitet, bevor die Expansion durch die Turbine 250 erfolgt. Die Abgase treten aus der Turbine 250 aus und werden in ein Auspuffsystem 270 geleitet. Dieses Beispiel zeigt eine Turbine mit fester Geometrie 250 mit einem Überströmventil 290. In anderen Ausführungsformen kann der Turbolader 230 eine variable Turbinengeometrie (VTG) mit einem VTG-Stellantrieb sein, der angeordnet ist, um die Flügel zu bewegen, um den Abgasstrom durch die Turbine zu verändern.
Das Auspuffsystem 270 kann ein Auspuffrohr 275 umfassen, das ein oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 280 umfasst. Bei den Nachbehandlungsvorrichtungen kann es sich um jegliche Vorrichtung handeln, die dafür ausgelegt ist, die Zusammensetzung der Abgase zu verändern. Einige Beispiele für Nachbehandlungsvorrichtungen 280 umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, (Zwei- und Dreiwege-)Austauschkatalysatoren, Oxidationskatalysatoren, NOx-Speicherkatalysatoren, Kohlenwasserstoffadsorber und selektive katalytische Reduktionssysteme (SKR-Systeme). Andere Ausführungsformen können ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) 300 umfassen, das zwischen dem Abgaskrümmer 225 und dem Ansaugkrümmer 200 angeordnet ist. Das AGR-System 300 kann einen AGR-Kühler 310 umfassen, um die Temperatur der Abgase im AGR-System 300 zu senken. Ein AGR-Ventil 320 reguliert den Abgasstrom im AGR-System 300.
Das Antriebssystem 100 kann ferner eine elektronische Steuereinheit (ECU) 450 umfassen, die mit einem oder mehreren Sensoren und/oder Vorrichtungen kommuniziert, die mit der VKM 110 verbunden sind, und die mit einem Datenträger 40 versehen ist. Die ECU 450 kann Eingangssignale von verschiedenen Sensoren empfangen, die dafür ausgelegt sind, die Signale zu erzeugen, die proportional zu verschiedenen physikalischen Parametern in Zusammenhang mit der VKM 110 sind. Die Sensoren umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, einen Luftmassen-, Druck-, und Temperatursensor 340, einen Sensor für Krümmerdruck- und -temperatur 350, einen Verbrennungsdrucksensor 360, Temperatur- und Pegelsensoren für Kühlmittel und Öl 380, einen Kraftstoffleistendrucksensor 400, einen Nockenwellenpositionssensor 410, einen Kurbelwellenpositionssensor 420, Sensoren für Auspuffdruck- und -temperatur 430, einen AGR-Temperatursensor 440 und einen Gaspedalpositionssensor 445. Darüber hinaus kann die ECU 450 Ausgangssignale zu verschiedenen Steuereinrichtungen erzeugen, die angeordnet sind, um den Betrieb der VKM 110 zu steuern, wobei diese die Kraftstoff-Einspritzdüsen 160, die Drosselklappe 330, das AGR-Ventil 320, den Überströmventil-Stellantrieb 290 und den Nockenwellenversteller 155 einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind. Es ist zu beachten, dass gestrichelte Linien verwendet werden, um die Verbindung zwischen der ECU 450 und den verschiedenen Sensoren und Vorrichtungen anzuzeigen, wobei jedoch einige der Klarheit halber weggelassen wurden.
Was die ECU 450 betrifft, so kann diese Vorrichtung eine digitale zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) umfassen, die mit einem Speichersystem und einem Schnittstellenbus verbunden ist. Die CPU ist dafür ausgelegt, Befehle auszuführen, die als Programm im Speichersystem gespeichert sind, und Signale an den Schnittstellenbus zu senden/von diesem zu empfangen. Das Speichersystem kann verschiedene Speicherungstypen umfassen, wie z. B. eine optische Speicherung, eine magnetische Speicherung, eine Speicherung des Typs Solid State und andere nichtflüchtige Speicher. Der Schnittstellenbus kann dafür ausgelegt sein, analoge und/oder digitale Signale an die verschiedenen Sensoren und Steuervorrichtungen zu senden, von diesen zu empfangen und diese Signale zu modulieren. Das Programm kann die hier offenbarten Verfahren ausführen, indem es der CPU erlaubt, die Schritte dieser Verfahren auszuführen und die VKM 110 zu steuern.
Das in dem Speichersystem gespeicherte Programm wird von außen über ein Kabel oder auf drahtlose Weise übermittelt. Außerhalb des Antriebssystems 100 ist es normalerweise als Computerprogrammprodukt sichtbar, das im Fachgebiet auch als computerlesbares Medium oder maschinenlesbares Medium bezeichnet wird, wobei dies so zu verstehen ist, dass es sich um einen Computerprogrammcode handelt, der sich auf einem Träger befindet, wobei die Art des Trägers vorübergehend oder nicht vorübergehend sein kann, was zur Folge hat, dass die Art des Computerprogrammprodukts vorübergehend oder nicht vorübergehend sein kann.
Ein Beispiel für ein vorübergehendes Computerprogrammprodukt ist ein Signal, z. B. ein elektromagnetisches Signal wie beispielsweise ein optisches Signal, bei dem es sich um einen vorübergehenden Träger für den Computerprogrammcode handelt. Das Tragen eines solchen Computerprogrammcodes kann erfolgen, indem das Signal durch eine herkömmliche Modulationstechnik moduliert wird, wie z. B. durch QPSK für digitale Daten, so dass die binären Daten, die den Computerprogrammcode darstellen, auf das vorübergehende elektromagnetische Signal aufgeprägt werden. Solche Signale werden z. B. verwendet, um einen Computerprogrammcode auf drahtlose Weise über eine WiFi-Verbindung an einen Laptop zu senden.
Im Fall eines nicht vorübergehenden Computerprogrammprodukts ist der Computerprogrammcode in einem körperlichen Speichermedium ausgeführt. Das Speichermedium ist in diesem Fall der oben erwähnte nicht vorübergehende Träger, so dass der Computerprogrammcode permanent oder nicht permanent auf abrufbare Weise in oder auf diesem Speichermedium gespeichert ist. Das Speichermedium kann vom herkömmlichen Typ sein, wie er in der Computertechnologie bekannt ist, wie z. B. ein Flash-Speicher, ein Asic, eine CD oder dergleichen.
Anstelle einer ECU 450 kann das Antriebssystem 100 einen anderen Prozessortyp aufweisen, um die elektronische Logik bereitzustellen, z. B. eine eingebettete Steuervorrichtung, einen Bordcomputer oder ein Verarbeitungsmodul, das im Fahrzeug eingesetzt werden kann.
Ziel des vorliegenden Verfahrens ist ein optimales Starten des Fahrzeugs innerhalb der gegebenen Grenzen der Hardware. Darüber hinaus kann es eine vorhersagbare bestmögliche Startqualität unabhängig von den Fähigkeiten des Lenkers gewährleisten.
3 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Steuern des Motordrehmoments während des Starts des Fahrzeugs, solang die Kupplung nicht vollständig eingerückt ist. Der Lenker benutzt das Gaspedal 446 zur Steuerung der Motordrehzahl und das Kupplungspedal 515 zur Steuerung der Fahrzeugbeschleunigung. Das Verfahren fordert ein Motordrehmoment an, das für die aktuelle Position der Kupplung 510 so hoch wie möglich ist. Das Verfahren besteht aus mehreren Schritten, die nachfolgend beschrieben werden sollen.
Zuerst wird ein Motordrehzahl-Sollwert berechnet S1. Eine Kalibrationstabelle wird verwendet, um den Motordrehzahl-Sollwert während des Starts in Abhängigkeit von der Gaspedalposition zu berechnen. Die Tabelle ist so zu kalibrieren, dass das Verhalten des Systems vergleichbar mit jenem herkömmlicher Systeme ist.
Der folgende Schritt basiert auf dem bestehenden Algorithmus zur Steuerung der Motordrehzahl, der den vorher berechneten Motordrehzahl-Sollwert verwendet, um eine Motordrehmomentanforderung zu berechnen S2, die es ermöglicht, die gewünschte Motordrehzahl zu erreichen.
Anschließend wird eine charakteristische Kurve der Kupplung 510 definiert S3, und zwar als Beziehung zwischen der Position des Kupplungspedals 515 als Eingabeparameter und dem Drehmomentwert, den die Kupplung als Ausgabeparameter übertragen kann. Diese charakteristische Kurve hängt von den Hardwaretoleranzen und den während der Lebensdauer des Systems auftretenden Verschleißeffekten ab. Ziel dieses Verfahrens ist es, diese Schwankungen zu erkennen und die charakteristische Kupplungskurve dementsprechend anzupassen.
Die vorliegende Strategie wird deaktiviert, wenn sich die geschätzte Kupplungstemperatur nicht innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet. In solchen Fällen würde dieser abnormale Zustand zu falschen Werten im Lernalgorithmus des vorherigen Schrittes führen. Der Temperaturbereich wird durch Kalibrierung definiert.
Das aktuelle Kupplungsmoment wird ausgehend vom Motordrehmoment M_eng, von der Motordrehzahl n_eng und von der Motorträgheit J berechnet, die als Kalibrationsparameter gespeichert ist. Es wird angenommen, dass das Motordrehmoment die Summe zweier Komponenten ist, nämlich des Kupplungsmoments M_cl und des Motorträgheitsmoments, welches das Produkt aus der Motorträgheit und der zeitlichen Ableitung der Motordrehzahl dn_eng/dt ist, und zwar gemäß folgender Formel: M_cl = M_eng – J·dn_eng/dt·2π/60
Diese Gleichung wird kontinuierlich berechnet, solang die Kupplung nicht vollständig eingerückt ist. Die Resultate werden für jeden Abtastpunkt der charakteristischen Kupplungskurve separat gespeichert und über eine vorbestimmte Anzahl von Zündungszyklen oder Startmanövern gemittelt. Die resultierende charakteristische Kupplungskurve muss in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden, so dass dieser adaptive Vorgang nicht bei jedem Zündungszyklus komplett neu gestartet werden muss.
Ein sehr einfaches Kupplungsmodell kann eine geschätzte Kupplungstemperatur berechnen S4, die auf der Umgebungstemperatur T_amb, der Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem Energieeintrag in die Kupplung E_cl basiert. Diese wird definiert durch das Integral des Motordrehmoments M_eng, multipliziert durch die Differenz zwischen der Motordrehzahl n_eng und der Ausgangsgeschwindigkeit der Kupplung (auch bekannt als Turbinendrehzahl oder Getriebeeingangsgeschwindigkeit) n_turb: E_cl = ∫(M_eng·(n_eng – n_turb)·2π/60)
Das Kupplungstemperaturmodell verwendet den Energieeintrag als temperaturerhöhenden Faktor und die Fahrzeuggeschwindigkeit als temperatursenkenden Faktor: T_clutch = T_clutch_old + k_A·M_eng·(n_eng – n-turb) – k_B·v/T_amb wobei:

T_clutch: = aktuelle Kupplungstemperatur
T_clutch_old: = alte Kupplungstemperatur
k_A, k_B: = Parameter, die offline zu bestimmen sind, indem die Kupplungstemperatur-Messdaten ermittelt werden.

Der erste Parameter k_A erhöht die modellbasierte Kupplungstemperatur im Fall von hohen Motordrehmomenten und hohen Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen Kupplungseingang und -ausgang. Der zweite Parameter k_B senkt die modellbasierte Kupplungstemperatur im Fall von höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten, niedrigeren Umgebungstemperaturen und Wärmeverlusten von der Kupplung an die äußere Umgebung.
In der Folge wird eine Voraussage der Kupplungspedalposition durchgeführt S5. Zur Kompensation von Verzögerungen des Steuerungssystems wird die ”zukünftige” Kupplungspedalposition des Lenkers vorausgesagt, indem ein Digitalfilter (z. B. ein Kalman-Filter) auf die gemessene Kupplungspedalposition angewendet wird. Dadurch können die Stellelemente des Motors vorab eingestellt werden, um zu gewährleisten, dass das Kupplungsmoment entsprechend angepasst werden kann. Bei einem Benzinmotor muss zum Beispiel der langsamere Luftweg ”vorbereitet” werden, um einen ausreichenden Luftstrom bereitstellen zu können, damit eine vorgegebene Drehmomentanforderung erfüllt werden kann.
Anschließend wird das Kupplungsmoment ausgehend von der erlernten charakteristischen Kupplungskurve berechnet S6, wobei die vorausgesagte Kupplungspedalposition als Eingabe verwendet wird.
Anschließend addiert das Verfahren alle Motordrehmomentanforderungen der verschiedenen Funktionen, einschließlich des Kupplungsmoments. Die resultierende Drehmomentanforderung wird auf das Kupplungsmoment plus einen Kalibrationsparameter beschränkt S7. Dieser Parameter wird benötigt, um Ungenauigkeiten im Lernalgorithmus Rechnung zu tragen und es der Motordrehzahlsteuerung zu ermöglichen, die Motordrehzahl zu erhöhen, wenn dies vom Lenker gefordert wird. Die Drehmomentbeschränkung stellt sicher, dass das Motordrehmoment so weit reduziert wird, dass die Kupplung vor missbräuchlichen Manövern des Lenkers und somit vor einer Überhitzung und Beschädigung geschützt wird.
Als Nebenmerkmal kann das Verfahren auch die erlernte charakteristische Kupplungskurve mit einer Standardkurve vergleichen, die in den Kalibrationsparametern gespeichert ist und beim Berechnen neuer Kupplungssysteme bestimmt wird. Wenn sich die erlernten Parameter zu stark von der Standardkurve unterscheiden, erstellt das Verfahren einen Diagnosefehlercode (DTC) S8. Es könnte auch eine Lampe auf dem Armaturenbrett zum Aufleuchten bringen, so dass der Lenker über mögliche Beschädigungen der Kupplung informiert wird. Die Diagnose-Schwellenwerte können durch einen ”Sechs-Sigma-Ansatz” bestimmt werden.
Zusammenfassend bringt das vorliegende Verfahren mehrere Vorteile: Der Motor wird innerhalb der gegebenen Hardware-Grenzen weniger anfällig gegenüber Abwürge-Effekten. Darüber hinaus ermöglicht das neue Startkonzept schwere Downsizing-Anwendungen, bei denen es häufig Startprobleme gibt, um die Anforderungen hinsichtlich der Kupplungslösegeschwindigkeit zu erfüllen. Darüber ist es möglich, das Kupplungssystem vor Schäden zu schützen und die Entstehung von Verschleißeffekten zu erkennen. Die Hardwaretoleranzen und die während der Lebensdauer des Systems entstehenden Verschleißeffekte können kompensiert werden, um ein robustes Verhalten zu gewährleisten. Die Diagnose ist einfacher: Bewusste oder unbewusste missbräuchliche Verwendungen durch den Lenker können exakt überwacht und kontrolliert werden. Ein Warnsystem kann leicht eingesetzt werden. Dieses Verfahren ist modellbasiert und daher einfach zu verstehen und zu kalibrieren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Lenker bei Schwierigkeiten mit der Kupplungsmodulation, auf die er sich einstellen muss, unterstützt wird, wenn das System robust ist und keine besonderen Fähigkeiten erfordert, den Motor und die Kupplung gleichzeitig zu modulieren, insbesondere bei Downsizing-Anwendungen mit niedrigem Drehmoment. Darüber hinaus ist es möglich, die Steuerung der Motordrehzahl zu optimieren, um den Energieeintrag in die Kupplung zu reduzieren, indem zu hohe Motordrehzahlen beim Start vermieden werden. Schließlich ermöglicht das System für sportliche Fahrer auch das Schalten bei Volllastanschlag nur mit der Kupplung und verhindert die manuelle Drehzahlanpassung nicht.
In der vorstehenden Zusammenfassung und genauen Beschreibung wurde wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt; es sollte jedoch beachtet werden, dass es eine große Anzahl von Abänderungsmöglichkeiten gibt. Es sollte auch beachtet werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu dienen, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder den Aufbau in welcher Weise auch immer einzuschränken. Vielmehr wird die vorstehende Zusammenfassung und genaue Beschreibung dem Fachmann eine praktische Anleitung zur Umsetzung von wenigstens einer beispielhaften Ausführungsform bieten, wobei es sich von selbst versteht, dass verschiedene Abänderungen bei den Funktionen und Anordnungen der anhand einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüche und ihren rechtlichen Äquivalenten definiert ist.
Bezugszeichenliste

40: Datenträger
100: Antriebssystem/Kraftfahrzeug
110: Verbrennungskraftmaschine
120: Motorblock
125: Zylinder
130: Zylinderkopf
135: Nockenwelle
140: Kolben
145: Kurbelwelle
150: Verbrennungsraum
155: Nockenwellenversteller
160: Kraftstoffeinspritzdüse
165: Kraftstoffeinspritzsystem
170: Kraftstoffleiste
180: Kraftstoffpumpe
190: Kraftstoffquelle
200: Ansaugkrümmer
205: Luftansaugleitung
210: Ansaugöffnung
215: Ventile
220: Öffnung
225: Abgaskrümmer
230: Turbolader
240: Verdichter
245: Turboladerwelle
250: Turbine
260: Ladeluftkühler
270: Auspuffsystem
275: Auspuffrohr
280: Nachbehandlungsvorrichtungen
290: Überströmventil
295: Überströmventil-Stellantrieb oder elektrisches Druckventil oder Ladedruckregelventil
300: Abgasrückführungssystem
310: AGR-Kühler
320: AGR-Ventil
330: Drosselklappe
340: Luftmassen-, Druck-, Temperatur- und Feuchtigkeitssensor
350: Sensor für Krümmerdruck und -temperatur
360: Verbrennungsdrucksensor
380: Sensoren für Kühlmitteltemperatur und -stand
385: Sensor für Schmieröltemperatur und -stand
390: Metalltemperatursensor
400: digitaler Kraftstoffleistendrucksensor
410: Nockenwellenpositionssensor
420: Kurbelwellen positionssensor
430: Sensoren für Auspuffdruck und -temperatur
440: AGR-Temperatursensor
445: Gaspedalpositionssensor
446: Gaspedal
450: ECU
510: Kupplung, Kupplungspedal, manuelles Getriebe
M_eng: Motordrehmoment
n_eng: Motordrehzahl
J: Motorträgheit
M_cl: Kupplungsmoment
dn_eng/dt: zeitliche Ableitung der Motordrehzahl
T_amb: Umgebungstemperatur
v: Fahrzeuggeschwindigkeit
E_cl: Energieeintrag in die Kupplung
n_turb: Turbinendrehzahl, Getriebeeingangsgeschwindigkeit
T_clutch: aktuelle Kupplungstemperatur
T_clutch_old: alte Kupplungstemperatur
k_A, k_B: Parameter
S1: Schritt
S2: Schritt
S3: Schritt
S4: Schritt
S5: Schritt
S6: Schritt
S7: Schritt
S8: Schritt

Claims

Computerprogramm, umfassend einen Computercode, der geeignet ist, ein Verfahren zur Steuerung einer Motordrehmomentanforderung für eine Verbrennungskraftmaschine (110) eines Kraftfahrzeugs (100) auszuführen, wobei das Fahrzeug auch eine Kupplung (510) umfasst, wobei das Verfahren beim Start des Fahrzeugs während des Zeitintervalls, in dem die Kupplung nicht vollständig eingerückt ist, die folgenden Schritte ausführt: – Berechnen eines Motordrehzahl-Sollwerts als Funktion einer Position eines Gaspedals (446), – Berechnen eines Motordrehmoments (M_eng), das es ermöglicht, den Motordrehzahl-Sollwert zu erreichen, – wenn sich eine geschätzte Kupplungstemperatur (T_clutch) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, Erlernen und Anpassen einer Kupplungskurve, wobei als Eingabeparameter eine Position des Kupplungspedals (515) und als Ausgabeparameter ein Kupplungsmoment (M_cl) verwendet wird, das die Kupplung übertragen kann, – Durchführen einer Kupplungspedalpositionsvoraussage, – Berechnen eines Kupplungsmomentwerts auf der Basis der Kupplungskurve mit der vorausgesagten Kupplungspedalposition als Eingabeparameter, – Beschränken einer Motordrehmomentanforderung auf das Kupplungsmoment, erhöht um einen Kalibrationsparameter.
Computerprogramm nach Anspruch 1, wobei das Kupplungsmoment (M_cl) als Funktion des Motordrehmoments (M_eng), einer Motordrehzahl (n_eng) und einer Motorträgheit (J) berechnet wird, und zwar gemäß folgender Formel: M_cl = M_eng – J·d(n_eng)/dt·2π/60
Computerprogramm nach Anspruch 1 oder 2, wobei die geschätzte Kupplungstemperatur (T_clutch) eine Funktion einer Umgebungstemperatur (T_amb), einer Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und einer in die Kupplung eingebrachten Energie (E_cl) ist.
Computerprogramm nach Anspruch 3, wobei die eingebrachte Energie eine Funktion des Motordrehmoments (M_eng), der Motordrehzahl (n_eng) und einer Turbinendrehzahl (n_turb) oder einer Getriebeeingangsgeschwindigkeit ist.
Computerprogramm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungspedalposition vorausgesagt wird, indem ein Digitalfilter verwendet wird.
Computerprogramm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungskurve zu diagnostischen Zwecken mit einer Standard-Kupplungskurve verglichen wird.
Antriebssystem (100), umfassend eine Verbrennungskraftmaschine (110), eine Kupplung (510) und eine Steuerung (450), wobei diese Steuerung dafür ausgelegt ist, das Computerprogramm nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Computerprogrammprodukt, auf dem das Computerprogramm nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gespeichert ist.