EP0937198A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer antriebseinheit eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer antriebseinheit eines fahrzeugs

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EP0937198A1
EP0937198A1 EP98948681A EP98948681A EP0937198A1 EP 0937198 A1 EP0937198 A1 EP 0937198A1 EP 98948681 A EP98948681 A EP 98948681A EP 98948681 A EP98948681 A EP 98948681A EP 0937198 A1 EP0937198 A1 EP 0937198A1
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EP
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torque
target
drive unit
maximum permissible
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Robert Bosch GmbH
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    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F02D2250/26—Control of the engine output torque by applying a torque limit

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling a drive unit of a vehicle according to the preambles of the independent claims.
  • the torque or the power of the drive unit is set to electrically at least depending on the position of an operating element which can be actuated by the driver.
  • a maximum permissible torque or a maximum permissible power is determined, which must not exceed the torque or the power of the drive unit in the current operating state.
  • the currently set torque or the currently set power of the drive unit is determined, compared with the maximum permissible value and an error response is initiated if the calculated torque or the calculated power is the maximum permissible torque or the maximum permissible Power exceeds.
  • the operational safety of the drive unit is ensured by taking measures, since torque generation of the drive unit that is increased compared to the driver's request is reliably prevented.
  • the monitoring shown is only to be activated in the event of an actual fault.
  • operating situations are conceivable, for example in transition states in which the monitoring responds with narrowly specified tolerances without an error being present. Such behavior is undesirable.
  • DE-A 196 19 320 discloses a control system for an internal combustion engine based on a torque-oriented functional architecture. Thereby the
  • a driver target torque is formed. This is linked to external and internal torque requirements by the coordinators for filling adjustment and for crankshaft-synchronous interventions (e.g. ignition angle). The resulting target torques are then e.g. implemented in target ignition angle and target throttle valve position.
  • Such an engine control system is shown in Figures 1 and 2.
  • MSR engine drag torque control
  • the triggering of the limitation is to be made particularly dependent on the torque to be set via the ignition angle, while the deactivation of the limitation is predetermined depending on the torque calculated for the fuel metering, inter alia on the basis of the accelerator pedal position. Since, when the ignition angle intervention is switched off, the target torque for the ignition angle is based on the base torque to be set from preprogrammed characteristic maps without intervention, in this way a limitation of the actual torque to the base value is achieved. This contributes to operational safety in an advantageous manner.
  • FIG. 1 shows an overview block diagram of a control device for an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows an overview block diagram of a torque-oriented functional architecture of a control system for a drive unit.
  • FIG. 3 shows a block diagram for determining the maximum permissible torque and the monitoring measure based thereon.
  • 4 shows the limitation of the target torque value for the filling path depending on the maximum permissible torque
  • FIGS. 5 and 6 two exemplary embodiments for limiting the Target torque is shown in the fast engagement path to the maximum permissible torque.
  • the control device comprises an electronic control device 12, which consists of at least one microcomputer 14, an input 16 and an output unit 18.
  • Input unit 16, output unit 18 and microcomputer 14 are linked to one another via a communication bus 20 for mutual data exchange.
  • the input lines 16, the input lines 22, 24, 28 and 30 are supplied.
  • the line 22 originates from a measuring device 32 for detecting the accelerator pedal position ⁇ , the line 24 from a measuring device 34 for detecting the engine speed nmot, the line 28 from a measuring device 38 for detecting the supplied air mass hmm and the line 30 from at least one further control device 40, for example a control device for traction control ASR, for
  • Gearbox control GS and / or for engine drag torque control MSR are provided for recording the air mass.
  • air mass meters, air volume meters or pressure sensors for recording the intake manifold or combustion chamber pressure are provided for recording the air mass.
  • the control unit detects other parameters that are essential for engine control, such as engine temperature, driving speed, etc.
  • An output line 42 is connected to the output unit 18, which leads to an electrically actuable throttle valve 44, which is arranged in the air intake system 46 of the internal combustion engine.
  • Output lines 48, 50, 52, 54, etc. are also shown, which are connected to adjusting devices for measuring fuel in the cylinders of the internal combustion engine 10 or are used to set the ignition angle in each cylinder.
  • FIG. 2 The basic features of a torque-oriented functional architecture of an internal combustion engine control system are shown in FIG. 2 on the basis of a block diagram.
  • the elements shown in the block diagrams are parts of the program of the microcomputer, the blocks representing special program parts with tables, characteristic curves, characteristic diagrams and / or calculation steps.
  • the input lines 22, 24 and 28 are miped to an element 100 for determining the driver's desired torque. This is led via a line 102 to elements 104 and 106, to which line 30 is also fed in each case.
  • the elements 104 and 106 are used to select the target torque values milsol and misol to be specified for engine control in accordance with the supplied target torque values of the driver's request as well as external miext (eg ASR, GS, MSR) and internal interventions miint (eg speed, driving speed limit).
  • the selected setpoints are led via lines 108 and 110 to calculation units 112 and 114.
  • the calculation unit 112 calculates the correction of the ignition angle and / or the injection suppression and / or the influencing of the mixture composition from the supplied target value in accordance with at least engine speed and air mass (actual fresh gas filling).
  • the calculation unit 114 calculates the charge from the supplied target value in accordance with at least engine speed and air mass (actual fresh gas filling), which is set by actuating the throttle valve via line 42.
  • the calculation elements 112 and 114 are connected via line 116 to exchange data.
  • the control system shown in FIG. 1 calculates power quantities of the internal combustion engine from its input variables, so that an error in the area of the calculations can lead to excessive drive power of the internal combustion engine and thus to a dangerous driving situation. Therefore, according to FIG. 3, provision is made to check the correctness of the calculations used for power control. In accordance with the prior art mentioned at the outset, this is done by ascertaining a maximum permissible torque, comparing this with a calculated actual torque miist of the internal combustion engine and, if the maximum permissible torque is exceeded by the actual torque, error reaction measures, e.g. if the SKA fuel supply is switched off.
  • Torque monitoring selected procedure is shown in a preferred embodiment in Figure 3.
  • the block diagram was chosen for reasons of clarity.
  • the functions mentioned are implemented as programs of the microcomputer of the control unit controlling the motor.
  • the maximum permissible torque is read out on the basis of the input variables accelerator pedal position ⁇ and engine speed nmot. In the preferred embodiment this is done on the basis of a predetermined map.
  • the maximum torque request of the pedal which is permissible at a certain speed, is stored in the characteristic diagram, taking into account torque-increasing functions such as idling control.
  • the value read from the map is filtered as shown in the prior art mentioned at the beginning by a low-pass filter, not shown here. This is only active if the value coming from the map rises negatively.
  • two characteristic diagrams are provided as a function of engine speed and accelerator pedal position, the maximum permissible torque being formed as the total value of the two characteristic diagrams.
  • the start and the idle control at speeds below the target speed, which increase the maximum permissible torque, are taken into account. The filtering then only takes place for the values of the other map.
  • the permissible torque mizul determined in this way is fed to a maximum value selection MAX in which it is compared with a predetermined fixed value mdimax.
  • the value represents the maximum torque that can be set.
  • the value mdimax is output when the vehicle speed controller is active (FGR_on). If the vehicle speed controller is deactivated, the value 0 is present at the corresponding input of the maximum value selection.
  • the larger of the supplied torque values (mizul, mdimax or 0) is processed as the maximum permissible torque mizul. This ensures that the maximum permissible torque is not too low and does not respond to the fault response in the cruise control mode when the accelerator pedal is released.
  • the maximum permissible torque mizul is made available to limit the target torques (“output A”), as is described in FIGS. 4 to 6. An actual torque results from this maximum permissible setpoint torque. In a higher-level monitoring level, the actual torque miist is compared with a permissible torque mimax.
  • This permissible torque is calculated in a similar way to the permissible target torque. An example of such a calculation is described in the prior art mentioned at the beginning. It is carried out in calculation step 203.
  • the maximum permissible torque mimax is generally greater than the permissible torque mizul used for the limitation. Filtering (in 203) should take into account the intake manifold time constant, position controller delay and torque-increasing functions (e.g. dashpot).
  • the fuel supply SKA may be switched off after a delay time in order to control the detected fault.
  • the actual torque miist is calculated in 205 at least on the basis of engine speed nmot and air mass hfm.
  • FIG. 4 shows the limitation of the target torque value milsol for the filling path.
  • this is carried out in coordinator 104, in which the pedal torque derived from the driver is miped in a maximum value selection MAX is compared with torque-increasing external and / or internal interventions such as an MSR. The largest value is then compared in a minimum value selection MIN with torque-reducing external and / or internal interventions such as an ASR, a speed and driving speed limitation, etc. The minimum permissible torque mizul is additionally added to this minimum value selection MIN. The smallest of these nominal torques is selected and as the target torque value milsol for the filling path. If all torque requirements exceed the maximum permissible torque, this is output as the setpoint for the filling path. In this way, the target torque value milsol for the filling path is limited to the maximum permissible torque mizul.
  • FIG. 5 shows a first exemplary embodiment of the coordinator 106.
  • MIN maximum and / or a minimum value selection
  • MAX from the pedal torque miped
  • the determined target torque misolv is then compared in a comparator 300 with the permissible torque mizul. If the calculated target torque misolv exceeds the maximum permissible value mizul, the comparator 300 outputs a logic 1 signal, which is fed to an AND gate 302.
  • the target torque misolv is fed to a comparator 304, in which it is compared with a value (mizul-mihyst) formed from the maximum permissible torque. This value represents the maximum permissible torque reduced by a predetermined hysteresis moment mihyst. If the target torque value falls below this value, a logic 1 signal is output to an OR gate 306. The output of the OR gate is fed to the reset input of an RS flip-flop 308 and to the negated input of the AND gate 302. A signal B_msr is also fed to the OR gate 306, which has a positive
  • the output of the AND gate 302 is fed to the set input S of the RS flip-flop 308.
  • the output signal Q of the flip-flop 308 leads to a switching element 310, which is switched into a switching status changes in which, instead of the target torque value misolv, the maximum permissible torque mizul is passed on as the target torque molol for the fast intervention path.
  • the flip-flop 308 is set via the AND gate 302.
  • the output Q goes to "high" level, so that the switch 310 switches to the dashed switch position. If the target torque value falls below the maximum permissible torque reduced by the hysteresis value, a signal is generated by the comparator 304 which resets the flip-flop 308 , and at the same time a level change to logic 0 at the set input takes place via the AND gate 302. This has the consequence that the switch 310 is switched back to its solid position via the output Q of the flip-flop 308.
  • a target torque value misolz for the ignition angle intervention is derived from the target torque value mi-solv determined by the minimum / maximum selection MINMAX.
  • Additive correction components ⁇ mi of an idle control LLR and an anti-jerk function ARF are taken into account in particular.
  • the ignition angle setpoint is designed to be switchable (switch 400), so that in certain operating situations the setpoint torque value does not misolv, but a base torque value mibas serves as the basis for the setpoint torque value formation for the ignition angle.
  • the base torque mibas corresponds to the torque that the internal combustion engine would take in the current operating state, taking into account the preprogrammed ignition angle and ⁇ settings.
  • the base torque is based on the air mass hfm, the engine speed nmot as well as the torque efficiencies of the base ignition angle and the ⁇ base setting.
  • the procedure for limiting both setpoint torque values corresponds to the procedure shown in FIG. 5.
  • the setpoint torque value for the ignition angle intervention is fed to the comparator 300 and is therefore used to decide whether to limit.
  • the target torque value misolv for the fuel path is fed to the comparator 304, which decides on the termination of the limitation. If the limiting criterion or the termination criterion is met, the switching element 310 is actuated accordingly. To limit this, both target torque values misol and misolz are replaced by the maximum permissible torque mizul.
  • the invention has been described for a torque-oriented functional structure.
  • a corresponding procedure is used for an engine control based on performance values.
  • the torque value given above is replaced by the corresponding power quantity, which is related to the torque over the speed.

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei auf der Basis des Fahrerwunsches ein Sollmonentenwert oder ein Solleistungswert gebildet wird, der zur Steuerung der Antriebseinheit dient, wobei ein maximal zulässiges Moment oder eine maximal zulässige Leistung bestimmt wird und der Sollwert auf den maximal zulässigen Wert begrenzt wird, wenn er den maximal zulässigen Wert überschreitet.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs
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 und eine derartige Vorrichtung sind aus der DE-A 195 36 038 bekannt. Dort wird zur Steuerung der Antriebseinheit das Drehmoment oder die Leistung der Antriebseinheit auf elektrisch wenigstens in Abhängigkeit der Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements eingestellt. Auf der Basis der Stellung des Bedienelements sowie zumindest der Motordrehzahl wird ein maximal zulässiges Moment oder eine maximal zulässige Leistung ermittelt, die das Drehmoment oder die Leistung der Antriebseinheit im aktuellen Betriebszustand nicht überschreiten darf. Aus Betriebsgrößen wie der Motordrehzahl und der angesaugten Luftmasse wird das aktuell eingestellte Drehmoment oder die aktuell eingestellte Leistung der Antriebseinheit ermittelt, mit dem maximal zulässigen Wert verglichen und eine Fehlerreaktion eingeleitet, wenn das berechnete Drehmoment oder die berechnete Leistung das maximal zulässige Moment oder die maximal zulässige Leistung überschreitet. Durch diese Überwachungs- maßnähme wird die Betriebssicherheit der Antriebseinheit sichergestellt, da in zuverlässiger Weise eine gegenüber den Fahrerwunsch erhöhte Momentenerzeugung der Antriebseinheit verhindert wird. Das Ansprechen der dargestellten Überwachung ist nur im tatsächlichen Fehlerfall erwünscht. Daneben sind Betriebssituationen vorstellbar, beispielsweise in Übergangszuständen, in denen die Überwachung bei eng vorgegebenen Toleranzen anspricht, ohne daß ein Fehler vorliegt. Ein solches Verhalten ist unerwünscht.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, die ein unerwünschtes Ansprechen der geschilderten Überwachung vermeiden.
Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht .
Aus der DE-A 196 19 320 ist ein Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine auf der Basis einer drehmomentenorien- tierten Funktionsarchitektur bekannt. Dabei wird aus der
Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements unter Berücksichtigung wenigstens der Motordrehzahl ein Fahrersollmoment gebildet. Dieses wird im Rahmen vom Koordinatoren für die Füllungseinstellung und für kurbelwellensynchrone Eingriffe (z.B. Zündwinkel) mit externen und internen Momentenanforderungen verknüpft. Die resultierenden Sollmomenten werden dann z.B. in Sollzündwinkel und Solldrosselklappenstellung umgesetzt. Ein solches Motorsteuersystem ist in Figur 1 und 2 dargestellt.
Vorteile der Erfindung
Durch die Begrenzung wenigstens eines Sollwertes für ein Drehmoment der Antriebseinheit auf das maximal zulässige Drehmoment bzw. durch eine entsprechende Maßnahme, wenn die Motorsteuerung anstelle vom Drehmomentenwerten Motorleistungswerte berechnet, wird sichergestellt, daß die Überwachung auf der Basis von berechnetem und maximal zulässigem Moment oder Leistung nur dann anspricht und eine Fehlerreak- tion einleitet, wenn tatsächlich ein Fehler vorliegt. Dadurch wird der Fahrkomfort und die Verfügbarkeit der Antriebseinheit erheblich erhöht. Besonders vorteilhaft ist, daß die Toleranzen bei der Überwachung der Antriebseinheit auf der Basis von berechnetem und maximal zulässigem Moment oder Leistung sehr eng vorgegeben werden können, so daß bei einem tatsächlichen Fehlerzustand im Bereich der Motorsteuerung dieser Fehlerzustand sehr schnell erkannt und sehr schnell Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.
Von besonderem Vorteil ist ferner, daß bei einem Motorsteuerungssystem mit einer drehmomentenorientierten Funktionsarchitektur die Drehmomentensollwerte sowohl für den Füllungs- pfad als auch für den schnellen Eingriffspfad über Einspritzausblendung, Beeinflussung der Kraftstoffzumessung und/oder des Zündwinkels auf das maximal zulässige Moment begrenzt sind. Dadurch wird auch in Übergangs- und Sondersituationen ein Überschreiten des maximal zulässigen Moments und damit ein Ansprechen der Momentenüberwachung wirksam vermieden. Entsprechendes gilt auch für eine leistungsorien- tierte Funktionsarchitektur.
Besonders vorteilhaft ist, daß einer Hysterese zwischen Einschalten der Begrenzung und Abschalten der Begrenzung, vorzugsweise bei den schnellen Eingriffsgrößen, vorgesehen ist.
In vorteilhafter Weise wird der Einfluß einer Motorschlepp- momentenregelung (MSR) berücksichtigt. Da die Motorschleppmomentenregelung die Leistung erhöhen kann, wird die Begrenzung bei aktiver Schleppmomentenregelung ausgesetzt. Dadurch wird eine Beeinträchtigung der Motorschleppmomentenfunktion verhindert. Besonders vorteilhaft ist, daß dies nur im schnellen Pfad wirkt und die MSR kurzfristig das Moment erhöhen kann.
Besonders vorteilhaft ist bei einem abschaltbaren Zündwinkeleingriff das Auslösen der Begrenzung abhängig von dem über den Zündwinkel einzustellenden Drehmoment zu machen, während das Abschalten der Begrenzung abhängig von dem unter anderem auf Basis der Fahrpedalstellung berechneten Drehmo- ment für die Kraftstoffzumessung vorgegeben wird. Da bei abgeschalteten Zündwinkeleingriff sich das Sollmoment für den Zündwinkel am Moment ohne Eingriff, aus vorprogrammierten Kennfeldern einzustellenden Basismoment orientiert, wird auf diese Weise eine Begrenzung des Istmoments auf den Basiswert erreicht. Dies trägt in vorteilhafter Weise zur Betriebssicherheit bei .
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 Figur 1 ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, während in Figur 2 ein Übersichtsblockschaltbild einer drehmomentenorientierten Funktionsarchitektur eines Steuersystems für eine An- triebseinheit . Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild für die Bestimmung des maximal zulässigen Drehmoments sowie der darauf aufgebauten Überwachungsmaßnahme. In Figur 4 wird die Begrenzung des Sollmomentenwerts für den Füllungspfad abhängig vom maximal zulässigen Moment dargestellt, während in den Figuren 5 und 6 zwei Ausführungsbeispiele zur Begrenzung des Sollmoments im schnellen Eingriffspfad auf das maximal zulässige Moment dargestellt sind.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In Figur 1 ist eine Steuervorrichtung für eine mehrzylindri- ge Brennkraftmaschine 10 dargestellt. Die Steuervorrichtung umfaßt ein elektronisches Steuergerät 12, welches aus wenigstens einem Mikrocomputer 14, einer Eingabe- 16 und einer Ausgabeeinheit 18 besteht. Eingabeeinheit 16, Ausgabeeinheit 18 und Mikrocomputer 14 sind über einen Kommunikationsbus 20 zum gegenseitigen Datenaustausch miteinander verknüpft. Der Eingabeeinheit 16 sind die Eingangsleitungen 22, 24, 28 und 30 zugeführt. Die Leitung 22 stammt dabei von einer Meßein- richtung 32 zur Erfassung der Fahrpedalstellung ß, die Leitung 24 von einer Meßeinrichtung 34 zur Erfassung der Motordrehzahl nmot, die Leitung 28 von einer Meßeinrichtung 38 zur Erfassung der zugeführten Luftmasse hfm und die Leitung 30 von wenigstens einem weiteren Steuergerät 40, beispiels- weise einem Steuergerät zur Antriebsschlupfregelung ASR, zur
Getriebesteuerung GS und/oder zur Motorschleppmomentenrege- lung MSR. Zur Erfassung der Luftmasse sind je nach Ausführungsbeispiel Luftmassen- , Luftmengenmesser oder Drucksensoren zur Erfassung des Saugrohr- oder des Brennraumdrucks vorgesehen. Neben der dargestellten Betriebsgröße erfaßt die Steuereinheit weitere zur Motorsteuerung wesentliche Größen wie die Motortemperatur, Fahrgeschwindigkeit, etc. An der Ausgabeeinheit 18 ist eine Ausgangsleitung 42 angeschlossen, die auf eine elektrisch betätigbare Drosselklappe 44, die im Luftansaugsystem 46 der Brennkraftmaschine angeordnet ist, führt. Ferner sind Ausgangsleitungen 48, 50, 52, 54, usw. dargestellt, welche mit Stelleinrichtungen zur Kraftstoffzu- messung in die Zylinder der Brennkraftmaschine 10 verbunden sind bzw. zur Einstellung des Zündwinkels in jedem Zylinder dienen. In Figur 2 ist anhand eines Blockschaltbildes die Grundzüge einer drehmomentenorientierte Funktionsarchitektur einer Brennkraftmaschinensteuerung dargelegt . Die in den Blockschaltbildern dargestellten Elemente sind in einer bevorzugten Realisierung Teile des Programms des Mikrocomputers, wobei die Blöcke spezielle Programmteile mit Tabellen, Kennlinien, Kennfelder und/oder Berechnungsschritte repräsentieren.
Die Eingangsleitungen 22, 24 und 28 werden auf ein Element 100 zur Ermittlung des Fahrerwunschmomentes miped geführt. Dieses wird über eine Leitung 102 zu Elementen 104 und 106 geführt, denen ferner jeweils die Leitung 30 zugeführt ist. Die Elemente 104 und 106 dienen zur Auswahl des zur Motorsteuerung vorzugebenden Sollmomentenwerts milsol und misol nach Maßgabe der zugeführten Sollmomentenwerte des Fahrer- wunschs sowie externer miext (z.B. ASR, GS, MSR) und internen Eingriffe miint (z.B. Drehzahl-, Fahrgeschwindigkeitsbe- grenzung) . Die ausgewählten Sollwerte werden über Leitungen 108 bzw. 110 zu Berechnungseinheiten 112 und 114 geführt. Die Berechnungseinheit 112 berechnet aus dem zugeführten Sollwert nach Maßgabe von wenigstens Motordrehzahl und Luft- masse (Ist-Frischgasfüllung) die Korrektur des Zündwinkels und/oder die Einspritzausblendung und/oder die Beeinflussung der Gemischzusammensetzung. In analoger Weise berechnet die Berechnungseinheit 114 aus dem zugeführten Sollwert nach Maßgabe von wenigstens Motordrehzahl und Luftmasse ( Ist- Frischgasfüllung) die Füllung, die durch Ansteuerung der Drosselklappe über die Leitung 42 eingestellt wird. Zum Austausch von Daten sind in einem bevorzugten Ausführungsbei- spiel die Berechnungselemente 112 und 114 über die Leitung 116 verbunden. Durch die in Figur 2 skizzierte Vorgehensweise werden die verschiedenen Eingriffe auf das Drehmoment der Brennkraftmaschine (Eingriff von einer ASR, von einer MSR, von einer Getriebesteuerung, vom Fahrer, etc.) durch Einstellung der Füllung (langsamer Eingriff) über eine Drosselklappe im
Luftansaugrohr und/oder durch Einstellen der Kraftstoffzu- messung und des Zündwinkels (schneller Eingriff) koordiniert .
Das in Figur 1 dargestellte Steuersystem berechnet aus seinen Eingangsgrößen Leistungsgrößen der Brennkraftmaschine, so daß ein Fehler im Bereich der Berechnungen zu einer überhöhten Antriebsleistung der Brennkraftmaschine und somit zu einer gefährlichen Fahrsituation führen kann. Daher ist ge- maß Figur 3 vorgesehen, die Richtigkeit der zur Leistungssteuerung herangezogenen Berechnungen zu überprüfen. Dies erfolgt gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik dadurch, daß ein maximal zulässiges Moment mizul ermittelt wird, dieses mit einem errechneten Istmoment miist der Brennkraftmaschine verglichen wird und bei Überschreiten des maximal zulässigen Moments durch das Istmoment Fehlerreaktionsmaßnahmen, die z.B. in einer Abschaltung der Kraftstoff- zufuhr SKA liegen, ausgeführt werden.
Die zur Bestimmung des maximal zulässigen Moments und zur
Momentenüberwachung gewählte Vorgehensweise ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in Figur 3 dargestellt. Auch dort wie auch in den nachfolgenden Figuren wurde das Blockschaltbild aus Übersichtlichkeitsgründen gewählt. Die ange- sprochenen Funktionen werden im bevorzugten Ausführungsbei- spiel als Programme des Mikrocomputers der den Motor steuernden Steuereinheit realisiert. In wenigstens einem Kennfeld 200 wird auf der Basis der Eingangsgrößen Fahrpedalstellung ß und Motordrehzahl nmot das maximal zulässige Mo- ment mizul ausgelesen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt dies auf der Basis eines vorbestimmten Kennfeldes. In dem Kennfeld sind die maximale Momentenanforderung des Pedals, die bei einer bestimmten Drehzahl zulässig ist, unter Berücksichtigung von momentenerhöhenden Funktionen wie beispielsweise der Leerlaufregelung, abgespeichert. Der vom Kennfeld ausgelesene Wert wird wie im eingangs genannten Stand der Technik dargestellt durch ein hier nicht dargestelltes Tiefpaßfilter gefiltert. Diese ist nur bei negativer Steigung des aus dem Kennfeld kommenden Wertes aktiv.
In einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind zwei Kennfelder abhängig von Motordrehzahl und FahrpedalStellung vorgesehen, wobei das maximal zulässige Moment als Summenwert der beiden Kennfelder gebildet wird. Dabei werden in einem Kennfeld der Start und die Leerlaufregelung bei Drehzahlen unter der Solldrehzahl, die das maximal zulässige Moment erhöhen, berücksichtigt. Die Filterung findet dann lediglich für die Werte des anderen Kennfelds statt.
Das auf diese Weise ermittelte zulässige Moment mizul wird einer Maximalwertauswahl MAX zugeführt, in der es mit einem vorgegebenen Festwert mdimax verglichen wird. Die Wert stellt das maximal einstellbare Moment dar. Der Wert mdimax wird ausgegeben, wenn der Fahrgeschwindigkeitsregler aktiv ist (FGR_ein) . Bei deaktiviertem Fahrgeschwindigkeitsregler liegt am entsprechenden Eingang der Maximalwertauswahl der Wert 0 an. Der größere der zugeführten Momentenwerte (mizul, mdimax oder 0) wird als maximal zulässiges Moment mizul weiterverarbeitet. Auf diese Weise wird sicherge- stellt, daß im Fahrgeschwindigkeitsregelbetrieb bei losgelassenem Fahrpedal das maximal zulässige Moment nicht zu gering ist und auf die Fehlerreaktion nicht anspricht. Das maximal zulässige Moment mizul wird zur Begrenzung der Sollmomente zur Verfügung gestellt („Ausgang A") , wie es in den Figur 4 bis 6 beschrieben ist. Aus diesem maximal zulässigen Sollmoment resultiert ein Istmoment. In einer übergeordneten Überwachungsebene wird das Istmoment miist mit einem zulässigen Moment mimax vergli- chen .
Dieses zulässige Moment berechnet sich auf ähnliche Art und Weise wie das zulässige Sollmoment. Ein Beispiel für eine solche Berechnung ist im eingangs genannten Stand der Tech- nik beschrieben. Sie wird im Berechnungsschritt 203 durchgeführt. Das maximal zulässige Moment mimax ist in der Regel größer als das zur Begrenzung verwendete zulässige Moment mizul. Eine Filterung (in 203) soll hier die Saugrohrzeit- konstante, Lagereg1erverzögerung und momenterhöhende Funk- tionen (z.B. Dashpot) berücksichtigen.
Überschreitet das Istmoment miist das maximal zulässige Moment mimax (Vergleicher 204) wird ggf. nach einer Verzögerungszeit die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr SKA ausge- löst, um den erkannten Fehlerfall zu beherrschen. Das Istmoment miist wird in 205 wenigstens auf der Basis von Motordrehzahl nmot und Luftmasse hfm berechnet.
In Figur 4 ist die Begrenzung des Sollmomentenwertes milsol für den Füllungspfad dargestellt. Dies wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel im Koordinator 104 durchgeführt, in dem das vom Fahrer abgeleitete Pedalmoment miped in einer Maxi- malwertauswahl MAX mit momentenerhöhenden externen und/oder internen Eingriffe wie z.B. einer MSR, verglichen wird. Der größte Wert wird dann in einer Mimimalwertauswahl MIN mit momentenerniedrigenden externen und/oder internen Eingriffen wie eine ASR, eine Drehzahl- und Fahrgeschwindigkeitsbegrenzung, etc. verglichen. Dieser Minimalwertauswahl MIN wird ergänzend das maximal zulässige Moment mizul zugeführt. Es wird das jeweils kleinste dieser Sollmomente ausgewählt und als Sollmomentenwert milsol für den Füllungspfad abgegeben. Übersteigen alle Momentenanforderungen das maximal zulässige Moment, so wird dieses als Sollwert für den Füllungspfad ausgegeben. Auf diese Weise wird der Sollmomentenwert milsol für den Füllungspfad auf das maximal zulässige Moment mizul begrenzt .
Eine Begrenzung wird auch im kurbelwellensynchronen Eingriffspfad durchgeführt. Figur 5 zeigt ein erstes Ausfüh- rungsbeispiel des Koordinators 106. Zunächst bildet der vergleichbar zur Vorgehensweise gemäß Figur 4 eine Maximal- und/oder einer Minimalwertauswahl MIN, MAX aus dem Pedalmoment miped, den externen miext und/oder internen Sollmomenten miint ein Sollmoment misolv für den kurbelwellensynchro- nen Eingriffspfad. Das ermittelte Sollmoment misolv wird dann in einem Vergleicher 300 mit dem zulässigen Moment mizul verglichen. Überschreitet das berechnete Sollmoment misolv den maximal zulässigen Wert mizul, gibt der Vergleicher 300 ein logisches 1-Signal aus, welches auf ein UND- Gatter 302 geführt wird. Ferner wird das Sollmoment misolv einem Vergleicher 304 zugeführt, in dem es mit einem aus dem maximal zulässigen Moment mizul gebildeten Wert (mizul - mihyst) verglichen wird. Dieser Wert stellt das maximal zulässige Moment vermindert um einen vorgegebenen Hysteresemo- ment mihyst dar. Unterschreitet der Sollmomentenwert diesen Wert, wird ein logisches 1-Signal an ein ODER-Gatter 306 ausgegeben. Der Ausgang des ODER-Gatters wird auf den Rücksetzeingang eines RS-Flip-Flops 308 und auf den negierten Eingang des UND-Gatters 302 geführt. Dem ODER-Gatter 306 wird ferner ein Signal B_msr zugeführt, das einen positiven
Signalpegel aufweist, wenn eine Motorschleppmomentenregelung aktiv ist. Der Ausgang des UND-Gatters 302 wird auf den Setzeingang S des RS-Flip-Flops 308 geführt. Das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 308 führt auf ein Schaltelement 310, welches bei einem entsprechenden Signal in einen Schaltzu- stand übergeht, in welchem anstelle des Sollmomentenwerts misolv das maximal zulässige Moment mizul als Sollmoment mi- sol für den schnellen Eingriffspfad weitergegeben wird.
Überschreitet das Sollmoment misolv das maximal zulässige
Moment mizul bei nicht aktiver Motorschleppmomentenregelung (B_msr = 0) , so wird das Flip-Flop 308 über das UND-Gatter 302 gesetzt. Der Ausgang Q geht auf „high"-Pegel , so daß der Schalter 310 in die gestrichelte Schaltstellung umschaltet. Unterschreitet der Sollmomentenwert das um den Hysteresewert reduzierte maximal zulässige Moment, so wird vom Vergleicher 304 ein Signal gebildet, welches das Flip-Flop 308 zurücksetzt, wobei gleichzeitig ein Pegelwechsel auf logisch 0 am Setz-Eingang über das UND-Gatter 302 erfolgt. Dies hat zur Folge, daß über den Ausgang Q des Flip-Flops 308 der Schalter 310 wieder in seine durchgezogene Stellung umgeschaltet wird. Ist eine Motorschleppmomentenregelung aktiv (B_msr = 1) , wird über das ODER-Gatter 306 der Rücksetzeingang des Flip-Flops 308 auf logisch 1-Pegel geführt, während am Setzeingang dauerhaft der Pegel 0 anliegt. Auf diese Weise wird der Schalter 310 in seiner durchgezogenen Stellung gehalten, so daß bei aktiver Motorschleppmomentenregelung das Sollmoment misol für den schnellen Eingriffspfad gegebenenfalls über das maximal zulässige Moment mizul hinaus angeho- ben werden kann.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, welches in Figur 6 dargestellt ist, wird aus dem von der Minimal-/Maximalauswahl MINMAX ermittelten Sollmomentenwert mi- solv ein Sollmomentenwert misolz für den Zündwinkeleingriff abgeleitet. Dabei werden insbesondere additive Korrekturanteile Δmi einer Leerlaufregelung LLR und einer Antiruckel- funktion ARF berücksichtigt. Der Zündwinkelsollwert ist dabei umschaltbar ausgelegt (Schalter 400), so daß in bestimm- ten Betriebssituationen nicht der Sollmomentenwert misolv, sondern ein Basismomentenwert mibas als Grundlage für die Sollmomentenwertbildung für den Zündwinkel dient. Das Basismoment mibas entspricht dabei dem Moment, welches im aktuellen Betriebszustand von der Brennkraftmaschine unter Berück- sichtigung der vorprogrammierten Zündwinkel- und λ-Einstellungen eingenommen werden würde. Das Basismoment wird auf der Basis der Luftmasse hfm, der Motordrehzahl nmot sowie den Momentenwirkungsgraden des Basiszündwinkels und der λ-Basiseinstellung gebildet. Die Vorgehensweise zur Be- grenzung beider Sollmomentenwerte entspricht der in Figur 5 dargestellten Vorgehensweise. Der Sollmomentenwert für den Zündwinkeleingriff wird dabei dem Vergleicher 300 zugeführt und wird somit zur Entscheidung, ob begrenzt werden soll, herangezogen. Im Gegensatz dazu wird der Sollmomentenwert misolv für den Kraftstoffpfad dem Vergleicher 304 zugeführt, der über den Abbruch der Begrenzung entscheidet. Ist das Begrenzungskriterium oder das Abbruchkriterium erfüllt, wird das Schaltelement 310 entsprechend betätigt. Zur Begrenzung werden beide Sollmomentenwerte misol und misolz durch das maximal zulässige Moment mizul ersetzt.
Die Erfindung wurde für eine drehmomentenorientierte Funktionsstruktur beschrieben. Eine entsprechende Vorgehensweise wird angewendet bei einer Motorsteuerung auf der Basis von Leistungswerten. Dabei werden die oben angegebene Momentenwert durch die entsprechende Leistungsgröße, die mit dem Moment über der Drehzahl zusammenhängt, ersetzt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahr- zeugs, wobei wenigstens auf der Basis des Fahrerwunsches wenigstens ein Sollwert für ein Drehmoment der Antriebseinheit oder wenigstens eine Sollwert für die Leistung der Antriebseinheit gebildet wird, wobei dieser wenigstens eine Sollwert durch Steuerung der Antriebseinheit eingestellt wird, wobei ein maximal zulässiges Drehmoment oder eine maximal zulässige Leistung wenigstens auf der Basis des Fahrerwunsches bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Sollwert auf das maximal zulässige Moment oder die maximal zulässige Leistung begrenzt wird, wenn er den maximal zulässigen Wert überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Sollwert ein Sollmomentenwert oder ein Solleistungswert ist, der durch Beeinflussung der Füllung einer Brennkraftmaschine eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für den Füllungspfad auf den maximal zulässigen Wert begrenzt wird, indem eine Minimalwertauswahl zwischen den den Sollwert bildenden Größen und dem maximal zulässigen Wert durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Sollwert ein Sollmomentenwert oder ein Solleistungswert für kurbelwellen- synchrone Eingriffe wie Kraftstoffzumessung und Zündwinkel ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert mit dem maximal zulässigen Wert verglichen wird und als Sollwert der maximal zulässige Wert weitergegeben wird, wenn der Sollwert den maximal zulässigen Wert überschreitet .
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung abgeschaltet wird, wenn der Sollwert einen vorgegebenen Wert, der aus dem maximal zulässigen Wert abgeleitet ist, unterschreitet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung deaktiviert ist, wenn eine Motorschleppmomentenregelung aktiv ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß ein Sollwert für die Kraftstoffzumessung und unter Berücksichtigung von zusätzlichen Eingriffen ein Sollwert für den Zündwinkelpfad bestimmt wird, wobei die Begrenzung ausgelöst wird, wenn der Sollwert für den Zündwinkel den maximal zulässigen Wert überschreitet, die Begrenzung aufgehoben wird, wenn der Sollwert für die Kraftstoffzumessung einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein weiteres maximal zuläs- siges Moment oder eine maximal zulässige Leistung mit einem berechneten Istmoment der Antriebseinheit oder einer berechneter Istleistung verglichen wird und eine Fehlerreaktion eingeleitet wird, wenn der Istwert den maximal zulässigen Wert überschreitet.
10. Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs, mit Mitteln, die wenigstens in Abhängigkeit des Fahrerwunsches wenigstens einen Sollmomentenwert oder wenigstens einen Solleistungswert zur Steuerung der Antriebsein- heit ermitteln, und die das Drehmoment oder die Leistung der Antriebseinheit auf diesen wenigstens einen Sollwert steuern, wobei Mittel vorgesehen sind, welche wenigstens abhängig vom Fahrerwunsch einen maximal zulässigen Momentenwert oder einen maximal zulässigen Leistungswert ermitteln, ge- kennzeichnet durch Mittel, die den wenigstens einen Sollwert auf den maximal zulässigen Wert begrenzen, wenn er den maximal zulässigen Wert überschreitet.
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