EP1277940A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebmotors - Google Patents

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EP1277940A2
EP1277940A2 EP02013385A EP02013385A EP1277940A2 EP 1277940 A2 EP1277940 A2 EP 1277940A2 EP 02013385 A EP02013385 A EP 02013385A EP 02013385 A EP02013385 A EP 02013385A EP 1277940 A2 EP1277940 A2 EP 1277940A2
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EP
European Patent Office
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idle
torque
controller
engine
speed
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EP02013385A
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EP1277940B1 (de
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Lilian Matischok
Juergen Biester
Holger Jessen
Thomas Schuster
Rainer Mayer
Mario Kustosch
Gerald-Markus Mueller
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
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    • F02D2200/1006—Engine torque losses, e.g. friction or pumping losses or losses caused by external loads of accessories
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    • F02D2200/60—Input parameters for engine control said parameters being related to the driver demands or status
    • F02D2200/602—Pedal position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F02D2250/21—Control of the engine output torque during a transition between engine operation modes or states

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for operating a drive motor of a motor vehicle.
  • Control systems used with the help of the the performance parameters that can be set on the drive motor depend be determined by input variables.
  • Some of these electronic control systems work on the basis of a Torque structure, i.e. from the driver and, if applicable, from additional systems, like cruise control, electronic stability programs, Transmission controls, etc., are used as setpoints torque values specified for the control system, the from the control system considering other sizes in setting variables for the performance parameter (s) Drive motor are implemented.
  • An example of one Torque structure is from DE 42 39 711 A1 (US patent 5 558 178).
  • the idle controller component By connecting the idle controller component to the resulting one Target torque after coordination of Driver request torque and target torque of other control systems as well as through the detachment controlled depending on the size of the company of the idle controller contribution, it enables the idle control to optimally fit into a moment structure that can be used regardless of the motor type. torque structure and the replacement or reinstallation of the Idle controller when transitioning from idle to non-idle can therefore be carried out in the same way for all engine types become.
  • a time-controlled detachment is particularly advantageous the contribution of the idle controller when the accelerator pedal is pressed. This is because after a limited time Transition process no change or influence the engine torque by idle controller more. In particular jumps in momentum that affect driving comfort and that through different physical Translation of the idle control torque via the transmission arise avoided.
  • the engine speed-dependent is advantageous in the context of an alternative solution Replacement of the idle controller fee.
  • a speed threshold here too the desired property becomes more constant Translation changes achieved.
  • the influencing function of the Idle controller dependent on other operating parameters, e.g. Motor temperature, outside temperature, air pressure, etc.
  • Figure 1 shows an overview of a control device for operation of a drive motor
  • FIG Flowchart a preferred embodiment of a torque structure in connection with the control of a drive motor is shown, provided it is with a view to the described Approach is important.
  • Figures 3 and 4 show two preferred embodiments for formation a correction factor, with the help of which the idle controller influenced in the transition between idle and non-idle becomes.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a control device to control a drive motor, especially one Internal combustion engine.
  • a control unit 10 is provided which as components an input circuit 14, at least has a computer unit 16 and an output circuit 18.
  • a communication system 20 connects these components for mutual data exchange.
  • the input circuit 14 of the control unit 10 become input lines 22 to 26 supplied, which in a preferred embodiment are designed as a bus system and via that of the control unit 10 signals are supplied, which are used to control the drive motor Represent the operating variables to be evaluated. These signals are recorded by measuring devices 28 to 32.
  • such operating variables are one Internal combustion engine accelerator pedal position, engine speed, engine load, Exhaust gas composition, engine temperature, etc.
  • About the Output circuit 18 controls the control unit 10 the power of the drive motor.
  • FIG Output lines 34, 36 and 38 symbolize via which the fuel mass to be injected, the ignition angle and at least one electrically operated throttle valve Adjustment of the air supply can be operated.
  • About the illustrated Paths become the air supply to the internal combustion engine, the firing angle of each cylinder, the one to be injected Fuel mass, the injection timing and / or the air / fuel ratio, etc. is set.
  • Further further control systems of the vehicle can be provided, the input circuit 14 default sizes, for example Transmit torque setpoints.
  • Such control systems are, for example, traction control systems, vehicle dynamics controls, Transmission controls, engine drag torque controls, Speed controller, speed limiter, etc.
  • control system will also be equipped with alternative drive concepts, e.g. Electric motors used.
  • an idle controller intended to maintain engine operation when not pedaling Accelerator pedal and low speed. This determines, for example, depending on the Speed deviation between a target and an actual speed using a specified controller strategy (e.g. proportional, Integral and / or differential component) one Contribution (e.g. torque change quantity or setpoint torque) that to the resulting target torque value for the drive motor is activated. In the preferred embodiment this intrusion is carried out as an addition. In other embodiments the idle contribution is e.g. normalized so that the connection is made by means of multiplication.
  • the idle controller is connected to the resulting one Target torque, which is coordinated by the driver's desired torque and the target torques of other control systems, external and, if necessary, internal default values are formed. Thereby becomes an influencing of the wheel torque as mentioned above avoided by the idle controller, so that wheel torque constant Translation changes can be achieved.
  • Pressing the accelerator pedal is in the preferred embodiment a temporary process started, during the time-dependent idle controller contribution continuously is withdrawn to zero.
  • a factor is formed depending on the time, which starts with one after a given one has expired Time period takes the value zero and with the idle controller contribution is weighted (multiplied). After expiration the idle controller contribution is the specified time period Zero.
  • the accelerator pedal is released, if this is its idle position this factor is preferred Embodiment suddenly set to one to Idle regulators give the opportunity to maintain immediately of the engine operation.
  • a time-dependent control is also exemplary here of the idle controller contribution, with the Factor increases from zero to one.
  • the time periods for detachment and switching on the idle controller are preferred different, one when switching on the controller a shorter time period is selected than for the replacement.
  • An alternative solution shows a corresponding replacement of the Idle controller depending on the speed instead of the time.
  • the idle controller contribution increases with increasing speed drove to zero, in the preferred embodiment the factor mentioned above corresponds to a speed-dependent Characteristic curve is formed.
  • the factor mentioned above corresponds to a speed-dependent Characteristic curve is formed.
  • sinking Engine speed a speed-dependent adjustment of the idle controller contribution according to the same or a different one Characteristic curve provided, the above-mentioned factor accordingly is formed.
  • Another alternative is that of the idle controller output signal maximum and minimum value limits assigned to which the signal is limited.
  • the detachment or control is then manipulated by these limits realized, with e.g. the maximum value preferably time-dependent or speed-dependent on the Value zero is controlled, and / or the minimum value to the Value zero is controlled.
  • the control is reversed method.
  • the flow chart shown in Figure 2 describes a Program of a microcomputer of the control unit 10, wherein the individual blocks of the representation of FIG. 2 programs, Represent program parts or program steps while the Connection lines represent the signal flow. It can the first part up to the vertical, dashed line in a first control unit, also there in a microcomputer, expire while the part in after that line a second control unit runs.
  • signals are supplied which correspond to the vehicle speed VFZG and the accelerator pedal position PWG correspond. These variables are in a map 100 in a torque request implemented by the driver.
  • This driver request moment which is a default size for a moment on the output side represents the transmission or for a wheel torque, one Correction stage 102 supplied. This correction is preferred an addition or subtraction.
  • the driver request moment is determined by a weighted loss moment Corrected MKORR, which was formed in node 104 has been. In this is the supplied, by means of Translation Ü in the drive train and possibly further translations in the drive train on the output side of the gearbox Moment after the transmission, preferably a wheel torque converted Loss moment MVER weighted by a factor F3.
  • the weighting is preferably carried out as a multiplication.
  • the Factor F3 is in 106 from the accelerator pedal position representing Size PWG and possibly also the engine speed representative size NMOT formed.
  • a first Maximum value selection stage 108 is the maximum value from the driver's desired torque MFA and the default torque MFGR of a cruise control selected. This maximum value is to a subsequent minimum value stage 110, in which the smaller of this value and the target torque value MESP an electronic stability program is selected.
  • the output variable of the minimum value stage 110 represents a torque variable output side of the transmission or a wheel torque size represents by taking into account the gear ratio Ü and, if necessary, further translations in the drive train converted into a torque size on the output side of the gearbox which is on the transmission input side or output side of the drive motor is present.
  • This moment size is in one another coordinator 112 with the target torque MGETR one Transmission control coordinated.
  • the target torque of the transmission control is formed according to the needs of the switching process.
  • the resulting setpoint torque MSOLLRES then becomes the larger one the torque values minimum torque MMIN and the output torque coordination level 112.
  • the minimum moment is in a preferred embodiment from the Torque loss derived.
  • the moment coordination is only exemplary above shown.
  • one or the other other default torque not used for coordination or other default torques are provided, for example a moment of a maximum speed limit, one Engine speed limitation, etc.
  • Target torque is supplied to a correction stage 116 in which the target torque with the engine to apply, not that Corrected loss torques available becomes.
  • the loss moments MVER are possibly in a weighting level 118 weighted with a factor F2. This is depending on the version constant (also 1) or depending on the company size, e.g. engine speed-dependent.
  • the loss moments MVER themselves become the torque requirement in the addition stage 120 MNA of auxiliary units and the engine loss torque MVERL formed.
  • the determination of these sizes is from the Known in the prior art, the torque requirement depending depending on the operating status of the respective auxiliary unit of characteristic curves or the like, the engine loss moments determined depending on engine speed and engine temperature becomes.
  • the loss torque MVER formed in this way becomes then provided to correction stage 104, where a conversion of the torque loss using the known Gearbox transmission Ü as well as further translations in the Drive train on the output side of the gearbox on the plane the transmission output or wheel torque occurs.
  • correction stage 116 which in the preferred Embodiment represents an addition is a default size for that to be generated by the drive unit Torque for the drive taking into account the inner Losses and for the operation of auxiliary units (e.g. Air conditioning compressor) necessary torque (indicated engine torque).
  • This default torque is in a further correction stage 122 with the weighted in a correction stage 124 Output variable DMLLR of the idle controller corrected (preferably added).
  • the weighting factor F1 with which the Output variable of the idle controller is included depending on speed and / or time, when leaving the Idle range the factor temporally or with increasing Engine speed decreases to zero.
  • the default size is MISOLL then in 126 as known from the prior art in manipulated variables for setting the performance parameters of the drive motor implemented, in the case of a gasoline engine in Air supply, fuel injection and ignition angle, in the case a diesel engine in fuel quantity.
  • the idle controller intervenes in the direction of action after moment coordination (108 to 114) in the torque specification in which it corresponds to its output signal the resulting target torque MSOLLRES is corrected.
  • the correction is complete in the idle controller area.
  • the idle controller output with a factor F1 weighted, which over time after pressing the Accelerator pedal or speed-dependent from one to zero. If the factor is zero, there is no idle controller component more activated.
  • the idle controller itself can do this continue to be active according to the design and according to the speed ratios run to its limit or through Time control of the integral part, by zero enforce proportional and differential portion or Partially fixing the integral part to the current value or be stopped entirely.
  • the idle controller is further by the connection the loss moments MVER piloted in 116.
  • the loss moments MVER piloted is missing, so that Idle controller the total loss moments and the demand adjusts the auxiliary units.
  • the loss torque feedforward control by a factor To weight F2 which is complementary to the curtailment of the Idle controller contribution is raised. That means in that Dimensions by the weighting of the idle controller contribution in 124 this decreases, decreases by corresponding opposite Weighting the precontrol in step 118 increases this.
  • FIG. 3 A first solution is shown in FIG. 3. there the factor F1 is triggered by actuation of the accelerator pedal (signal PWG> 0) from its value one to Reduced value zero.
  • An example is shown in Figure 3, in which the reduction is carried out linearly.
  • other time functions for example exponential, step-like time functions, etc. used.
  • the pedal is operated at time T0, after a certain predetermined period of time At time T1, factor F1 is then reduced to zero. This means a complete disappearance of the effect of the idle controller as part of the torque control.
  • the pedal is released, i.e. the drive motor returns back into idle mode, the idle controller part 1 in one embodiment again depending on time headed for its full value.
  • a second embodiment is shown in FIG. 4.
  • a characteristic curve 150 which is the engine speed NMOT is fed.
  • the factor F1 plotted against engine speed.
  • N1 a speed that is just above the idle speed (e.g. 900 revolutions per minute) while the second speed N2 a higher speed of e.g. 1500 revolutions represents per minute.
  • the characteristic 150 becomes the value of the factor F1 read out, which then has the effect according to its size of the idle controller as part of the torque control shown weighted.
  • the speed returns to the range the speeds N1 and N2 back, so the idle controller portion in one embodiment depending on the speed headed back to its full value.
  • the speed-dependent change of the idle controller signal not the engine speed, but one, e.g. to the idle target speed, standardized size used. This is beneficial when using an operating state dependent (standardized) Speed threshold for the idle control, whose Activate when this speed threshold is undershot the (normalized) engine speed occurs.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebsmotors vorgeschlagen. Dabei wird ein resultierendes Sollmoment abhängig von einem Fahrerwunschmoment und Sollmomenten weiterer Steuersysteme gebildet, dem ein Korrekturmoment eines Leerlaufdrehzahlreglers aufgeschaltet wird. Beim Übergang vom Leerlauf- in den Nichtleerlaufbetrieb oder umgekehrt wird diese Korrekturgröße kontinuierlich verändert, wobei die Veränderung zeitabhängig oder motordrehzahlabhängig ist. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs.
Um Antriebsmotoren für Fahrzeuge zu betrieben werden elektronische Steuersysteme eingesetzt, mit deren Hilfe der oder die am Antriebsmotor einstellbaren Leistungsparameter abhängig von Eingangsgrößen festgelegt werden. Einige dieser elektronischen Steuersysteme arbeiten auf der Basis einer Drehmomentenstruktur, d.h. vom Fahrer und ggf. von Zusatzsystemen, wie Fahrgeschwindigkeitsregler, elektronische Stabilitätsprogramme, Getriebesteuerungen, etc., werden als Sollwerte für das Steuersystem Drehmomentenwerte vorgegeben, die von dem Steuersystem unter Berücksichtigung weiterer Größen in Einstellgrößen für den oder die Leistungsparameter des Antriebsmotors umgesetzt werden. Ein Beispiel für eine solche Drehmomentenstruktur ist aus der DE 42 39 711 A1 (US-Patent 5 558 178) bekannt.
Zur Aufrechterhaltung des Motorbetriebs übernimmt bei bekannten Steuersystemen bei nichtgetretenem Fahrpedal und geringen Drehzahlen ein Leerlaufregler die Aufgabe, die Motordrehzahl auf einem für den Motorbetrieb sicheren Niveau zu stabilisieren. Dieser Leerlaufregler soll jedoch das Moment des Antriebsmotors dann nicht beeinflussen, wenn bei getretenem Fahrpedal und höheren Drehzahlen das Motormoment entsprechend dem Fahrerwunsch eingestellt werden soll. Der Übergang zwischen diesen beiden Betriebszuständen ist dabei so zu realisieren, dass die Funktionsweise der Motorsteuerung und der Fahrkomfort möglichst wenig beeinflusst werden. Ferner ist eine optimierte Einbindung dieser Übergangsfunktion in eine Momentenstruktur, welche unabhängig von der jeweiligen Motorart (Ottomotor, Dieselmotor) ist, anzustreben.
Vorteile der Erfindung
Durch die Aufschaltung des Leerlaufregleranteils auf das resultierende Sollmoment nach Abschluss der Koordination von Fahrerwunschmoment und Sollmomenten anderer Steuersysteme sowie durch die betriebsgrößenabhängig gesteuerte Ablösung des Leerlaufreglerbeitrags wird es ermöglicht, die Leerlaufregelung optimal in eine Momentenstruktur einzupassen, die unabhängig von der Motorart eingesetzt werden kann. Momentenstruktur und die Ablösung bzw. das Wiedereinsetzen des Leerlaufreglers beim Übergang vom Leerlaufbetrieb und Nichtleerlaufbetrieb können damit für alle Motorarten gleich ausgeführt werden.
In vorteilhafter Weise ist es möglich, für Otto- und Dieselmotoren die gleiche (identische) Struktur für die Momentenkoordination einschließlich der Aufschaltung der Leerlaufregelung zu ermöglichen. Der Beitrag des Leerlaufreglers wird dabei in gleicher Weise für Otto- und Dieselmotoren beim Übergang vom Leerlauf zum Nichtleerlaufbetrieb und/oder umgekehrt beeinflusst.
Besonders vorteilhaft ist eine zeitlich gesteuerte Ablösung des Beitrags des Leerlaufreglers bei Betätigung des Fahrpedals. Dies deshalb, weil nach Ablauf eines zeitlich begrenzten Übergangsprozesses keine Veränderung oder Beeinflussung des Motormoments durch Leerlaufregler mehr erfolgt. Insbesondere werden Momentensprünge, die den Fahrkomfort beeinträchtigen und die durch unterschiedliche physikalische Übersetzung des Leerlaufreglermoments über das Getriebe entstehen, vermieden.
Ferner unterstützt die Tatsache, dass im Fahrbetrieb kein zusätzlicher Leerlaufregleranteil entsteht, die Anforderung an radmomentkonstante Übersetzungsänderungen, d.h. dass vor und nach einem Gangwechsel der gleiche Radmomentenwert eingestellt ist.
Vorteilhaft ist im Rahmen einer alternativen Lösung die motordrehzahlabhängige Ablösung des Leerlaufreglerbeitrags. In einem definierten Drehzahlbereich oberhalb einer Drehzahlschwelle wird auch hier die gewünschte Eigenschaft radmomentkonstanter Übersetzungsänderungen erreicht.
In besonders vorteilhafter Weise ist es möglich, eine doppelte Kompensation von Verlustmomente, die nicht für den Antrieb des Fahrzeugs zu Verfügung stehen, durch eine vorhandene Vorsteuerung dieser Verlustmomente und den Leerlaufregler zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Aktivierung der Verlustmomentenvorsteuerung durch Gewichtung mit dem Komplement des Gewichtungsfaktors der Leerlaufregelung erfolgt. Mit anderen Worten wird bei der Ablösung des Beitrags der Leerlaufregelung eine entsprechende (drehzahloder zeitabhängig) Aufregelung der Verlustmomentenvorsteuerung vorgenommen.
In vorteilhafter Weise ist die Beeinflussungsfunktion des Leerlaufregler von weiteren Betriebsgrößen abhängig, z.B. Motortemperatur, Aussentemperatur, Luftdruck, etc.
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. Figur 1 zeigt ein Übersichtsbild einer Steuereinrichtung zum Betreiben eines Antriebsmotors, während in Figur 2 anhand eines Ablaufdiagramms eine bevorzugte Ausführungsform einer Momentenstruktur in Verbindung mit der Steuerung eines Antriebsmotors dargestellt ist, sofern sie mit Blick auf die geschilderte Vorgehensweise von Belang ist. Die Figuren 3 und 4 zeigen zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele zur Bildung eines Korrekturfaktors, mit dessen Hilfe der Leerlaufregler beim Übergang zwischen Leerlauf und Nichtleerlauf beeinflusst wird.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung zur Steuerung eines Antriebsmotors, insbesondere einer Brennkraftmaschine. Es ist eine Steuereinheit 10 vorgesehen, welche als Komponenten eine Eingangsschaltung 14, wenigstens eine Rechnereinheit 16 und eine Ausgangsschaltung 18 aufweist. Ein Kommunikationssystem 20 verbindet diese Komponenten zum gegenseitigen Datenaustausch. Der Eingangsschaltung 14 der Steuereinheit 10 werden Eingangsleitungen 22 bis 26 zugeführt, welche in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Bussystem ausgeführt sind und über die der Steuereinheit 10 Signale zugeführt werden, welche zur Steuerung des Antriebsmotors auszuwertende Betriebsgrößen repräsentieren. Diese Signale werden von Messeinrichtungen 28 bis 32 erfasst. Derartige Betriebsgrößen sind im Beispiel einer Brennkraftmaschine Fahrpedalstellung, Motordrehzahl, Motorlast, Abgaszusammensetzung, Motortemperatur, etc. Über die Ausgangsschaltung 18 steuert die Steuereinheit 10 die Leistung des Antriebsmotors. Dies ist in Figur 1 anhand der Ausgangsleitungen 34, 36 und 38 symbolisiert, über welche die einzuspritzende Kraftstoffmasse, der Zündwinkel sowie wenigstens eine elektrisch betätigbare Drosselklappe zur Einstellung der Luftzufuhr betätigt werden. Über die dargestellten Stellpfade werden die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine, der Zündwinkel der einzelnen Zylinder, die einzuspritzende Kraftstoffmasse, der Einspritzzeitpunkt und/oder das Luft-/Kraftstoffverhältnis, etc. eingestellt. Ferner können weitere Steuersysteme des Fahrzeugs vorgesehen sein, die der Eingangsschaltung 14 Vorgabegrößen, beispielsweise Drehmomentensollwerte, übermitteln. Derartige Steuersysteme sind beispielsweise Antriebsschlupfregelungen, Fahrdynamikregelungen, Getriebesteuerungen, Motorschleppmomentenregelungen, Geschwindigkeitsregler, Geschwindigkeitsbegrenzer, etc.. Neben diesen externen Sollwertvorgaben, zu denen auch eine Sollwertvorgabe durch den Fahrer in Form eines Fahrwunsches bzw. eine Maximalgeschwindigkeitsbegrenzung gehören können, sind interne Vorgabengrößen für den Antriebsmotor vorgesehen, z.B. das Ausgangssignal einer Leerlaufregelung, einer Drehzahlbegrenzung, einer Drehmomentenbegrenzung, etc..
In entsprechender Weise, mit angepassten Ausgangs- und Eingangsgrößen, wird das Steuersystem auch mit alternativen Antriebskonzepten, z.B. Elektromotoren, eingesetzt.
Zur Aufrechterhaltung des Motorbetriebs bei nichtgetretenem Fahrpedal und geringen Drehzahlen ist ein Leerlaufregler vorgesehen. Dieser ermittelt beispielsweise abhängig von der Drehzahlabweichung zwischen einer Soll- und einer Istdrehzahl mittels einer vorgegebenen Reglerstrategie (z.B. Proportional-, Integral- und/oder Differenzialanteil) einen Beitrag (z.B. Momentenänderungsgröße oder Sollmoment), der zum resultierenden Sollmomentenwert für den Antriebsmotor aufgeschaltet wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird diese Aufschaltung als Addition ausgeführt. In anderen Ausführungsbeispielen wird der Leerlaufbeitrag z.B. normiert werden, so dass die Aufschaltung mittel Multiplikation erfolgt. Die Aufschaltung des Leerlaufreglers erfolgt zum resultierenden Sollmoment, welches durch Koordination von Fahrerwunschmoment und den Sollmomenten weiterer Steuersysteme, externer und ggf. interner Vorgabegrößen gebildet wird. Dadurch wird wie oben erwähnt eine Beeinflussung des Radmoments durch den Leerlaufregler vermieden, so dass radmomentenkonstante Übersetzungsänderungen erreicht werden.
Mit Betätigen des Fahrpedals wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel ein zeitlich begrenzter Vorgang gestartet, während dem zeitabhängig der Leerlaufreglerbeitrag kontinuierlich auf Null zurückgenommen wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird abhängig von der Zeit ein Faktor gebildet, der beginnend mit Eins nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitperiode den Wert Null einnimmt und mit dem der Leerlaufreglerbeitrag gewichtet (multipliziert) wird. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitperiode ist der Leerlaufreglerbeitrag Null. Bei Loslassen des Fahrpedals, wenn dies seine Leerlaufposition einnimmt, wird dieser Faktor im bevorzugten Ausführungsbeispiel schlagartig auf Eins gesetzt, um den Leerlaufregler die Möglichkeit zu geben, sofort zur Aufrechterhaltung des Motorbetriebs einzugreifen. In anderen Ausführungsbeispielen wird auch hier eine zeitabhängige Aufsteuerung des Leerlaufreglerbeitrags angewendet, wobei der Faktor von Null auf Eins ansteigt. Die Zeitperioden für Ablösung und Einschalten des Leerlaufreglers sind dabei vorzugsweise verschieden, wobei bei Einschalten des Reglers eine kürzere Zeitperiode gewählt wird als bei der Ablösung.
Ein alternative Lösung zeigt eine entsprechende Ablösung des Leerlaufreglers abhängig von der Drehzahl anstelle der Zeit. Es wird mit steigender Drehzahl der Leerlaufreglerbeitrag auf Null gefahren, wobei im bevorzugten Ausführungsbeispiel der oben erwähnte Faktor entsprechend einer drehzahlabhängigen Kennlinie gebildet wird. Auch hier ist beim Absinken der Motordrehzahl ein drehzahlabhängiges Aufregeln des Leerlaufreglerbeitrags nach Maßgabe derselben oder einer anderen Kennlinie vorgesehen, wobei der oben genannte Faktor entsprechend gebildet wird.
Eine weitere Alternative besteht darin, das dem Leerlaufreglerausgangssignal maximale und minimale Wertegrenzen zugeordnet sind, auf die das Signal begrenzt ist. Die Ablösung bzw. Aufsteuerung wird dann durch Manipulation dieser Grenzwerte realisiert, wobei bei der Ablösung z.B. der Maximalwert vorzugsweise zeitabhängig oder drehzahlabhängig auf den Wert Null abgesteuert wird, und/oder der Minimalwert auf den Wert Null aufgesteuert wird. Bei der Aufsteuerung wird umgekehrt verfahren.
Das in Figur 2 dargestellte Ablaufdiagramm beschreibt ein Programm eines Mikrocomputers der Steuereinheit 10, wobei die einzelnen Blöcke der Darstellung der Figur 2 Programme, Programmteile oder Programmschritte darstellen, während die Verbindungslinien den Signalfluss repräsentieren. Dabei kann der erste Teil bis zu der senkrechten, gestrichelten Linie in einer ersten Steuereinheit, dort ebenfalls in einem Mikrocomputer, ablaufen, während der Teil nach dieser Linie in einer zweiten Steuereinheit abläuft.
Zunächst werden Signale zugeführt, welche der Fahrzeuggeschwindigkeit VFZG sowie der Fahrpedalstellung PWG entsprechen. Diese Größen werden in einem Kennfeld 100 in einen Momentenwunsch des Fahrers umgesetzt. Dieses Fahrerwunschmoment, welches eine Vorgabegröße für ein Moment ausgangsseitig des Getriebes bzw. für ein Radmoment darstellt, wird einer Korrekturstufe 102 zugeführt. Diese Korrektur ist vorzugsweise eine Addition bzw. Subtraktion. Das Fahrerwunschmoment wird dabei durch ein gewichtetes Verlustmoment MKORR korrigiert, welches in der Verknüpfungsstelle 104 gebildet wurde. In dieser wird das zugeführte, mittels der Übersetzung Ü im Triebstrang sowie ggf. weitere Übersetzungen im Antriebsstrang abtriebsseitig des Getriebes auf ein Moment nach dem Getriebe, vorzugsweise ein Radmoment umgerechnete Verlustmoment MVER mit einem Faktor F3 gewichtet. Die Gewichtung erfolgt vorzugsweise als Multiplikation. Der Faktor F3 wird in 106 aus der die Fahrpedalstellung repräsentierenden Größe PWG und ggf. zusätzlich einer die Motordrehzahl repräsentierenden Größe NMOT gebildet.
Der auf diese Weise Fahrerwunsch MFA wird der Momentenkoordination zur Bildung eines resultierenden Vorgabemoments MSOLLRES zugeführt. Im gezeigten Beispiel wird in einer ersten Maximalwertauswahlstufe 108 der Maximalwert aus Fahrerwunschmoment MFA und dem Vorgabemoment MFGR eines Fahrgeschwindigkeitsreglers ausgewählt. Dieser Maximalwert wird einer darauffolgenden Minimalwertstufe 110 zugeführt, in der der kleinere aus diesem Wertes und dem Sollmomentenwert MESP eines elektronischen Stabilitätsprogramms ausgewählt wird. Die Ausgangsgröße der Minimalwertstufe 110 stellt eine Momentengröße ausgangsseitig des Getriebes bzw. eine Radmomentengröße dar, die durch Berücksichtigung der Getriebeübersetzung Ü sowie ggf. weitere Übersetzungen im Antriebsstrang abtriebsseitig des Getriebes in eine Momentengröße umgerechnet wird, welche getriebeeingangsseitig bzw. ausgangsseitig des Antriebsmotors vorliegt. Diese Momentengröße wird in einem weiteren Koordinator 112 mit dem Sollmoment MGETR einer Getriebesteuerung koordiniert. Das Sollmoment der Getriebesteuerung wird nach den Bedürfnissen des Schaltvorgangs gebildet. In der darauffolgenden Maximalwertauswahlstufe 114 wird dann das resultierende Sollmoment MSOLLRES als der größere der Momentenwerte Minimalmoment MMIN und dem Ausgangsmoment der Koordinationsstufe 112 gebildet. Das Minimalmoment wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus dem Verlustmoment abgeleitet.
Die Momentenkoordination ist vorstehend lediglich beispielhaft dargestellt. In anderen Ausführungen wird das eine oder andere Vorgabemoment nicht zur Koordination herangezogen bzw. sind weitere Vorgabemomente vorgesehen, beispielsweise ein Moment einer Maximalgeschwindigkeitsbegrenzung, einer Motordrehzahlbegrenzung, etc.
Das auf die oben beschriebene Weise gebildete resultierende Sollmoment wird einer Korrekturstufe 116 zugeführt, in der das Sollmoment mit den vom Motor aufzubringenden, nicht dem Antrieb zur Verfügung stehenden Verlustmomenten korrigiert wird. Die Verlustmomente MVER werden dabei ggf. in einer Gewichtungsstufe 118 mit einem Faktor F2 gewichtet. Dieser ist je nach Ausführung konstant (auch 1) oder betriebsgrößenabhängig, z.B. motordrehzahlabhängig. Die Verlustmomente MVER selbst werden in der Additionsstufe 120 aus dem Momentenbedarf MNA von Nebenaggregaten und dem Motorverlustmoment MVERL gebildet. Die Bestimmung dieser Größen ist aus dem Stand der Technik bekannt, wobei der Momentenbedarf abhängig vom Betriebsstatus des jeweiligen Nebenaggregats nach Maßgabe von Kennlinien oder ähnlichem, die Motorverlustmomente abhängig von Motordrehzahl und Motortemperatur bestimmt wird. Das auf diese Weise gebildete Verlustmoment MVER wird dann der Korrekturstufe 104 zur Verfügung gestellt, wobei eine Umrechnung des Verlustmoments mit Hilfe der bekannten Getriebeübersetzung Ü sowie ggf. weitere Übersetzungen im Antriebsstrang abtriebsseitig des Getriebes auf die Ebene der getriebeausgangs- bzw. Radmomente erfolgt.
Die Ausgangsgröße der Korrekturstufe 116, die im bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Addition darstellt, ist eine Vorgabegröße für das von der Antriebseinheit zu erzeugende Drehmoment für den Antrieb unter Berücksichtigung der inneren Verluste und des zum Betrieb von Nebenaggregaten (z. B. Klimakompressor) notwendigen Moments (indiziertes Motormoment). Dieses Vorgabemoment wird in einer weiteren Korrekturstufe 122 mit dem in einer Korrekturstufe 124 gewichteten Ausgangsgröße DMLLR des Leerlaufreglers korrigiert (vorzugsweise addiert). Der Gewichtungsfaktor F1, mit dem in 124 die Ausgangsgröße des Leerlaufreglers gewichtet wird, ist dabei drehzahl- und/oder zeitabhängig, wobei bei Verlassen des Leerlaufbereichs der Faktor zeitlich oder mit zunehmender Motordrehzahl auf Null abnimmt. Die Vorgabegröße MISOLL wird dann in 126 wie aus dem Stand der Technik bekannt in Stellgrößen zur Einstellung der Leistungsparameter des Antriebsmotors umgesetzt, im Falle einer Ottobrennkraftmaschine in Luftzufuhr, Kraftstoffeinspritzung und Zündwinkel, im Falle einer Dieselbrennkraftmaschine in Kraftstoffmenge.
Zusätzlich zur Zeit oder zur Drehzahl werden in einer Ausführung weitere Betriebsgrößen bei der Bestimmung der Absteuerung bzw. Aufsteuerung des Leerlaufregelanteils berücksichtigt, z.B. Motortemperatur, Außentemperatur, Außendruck, etc.
Der Leerlaufregler greift mit seinem Beitrag DMLLR in Wirkungsrichtung nach der Momentenkoordination (108 bis 114) in die Momentenvorgabe ein, in dem er entsprechend seinem Ausgangssignal das resultierende Sollmoment MSOLLRES korrigiert. Im Leerlaufreglerbereich ist die Korrektur vollständig. Beim Übergang vom Leerlaufbetrieb in den Nichtleerlaufbetrieb wird in 124 der Leerlaufreglerausgang mit einem Faktor F1 gewichtet, welcher mit der Zeit nach Betätigen des Fahrpedals oder drehzahlabhängig von Eins auf Null zurückgeht. Ist der Faktor Null so wird kein Leerlaufregleranteil mehr aufgeschaltet. Der Leerlaufregler selbst kann dabei je nach Auslegung weiter aktiv sein und entsprechend den Drehzahlverhältnissen an seine Begrenzung laufen oder durch zeitliche Absteuerung des Integralanteils, durch zu Null setzen von Proportional- und Differenzialanteil oder durch Festsetzen des Integralanteils auf dem aktuellen Wert teilweise oder ganz angehalten werden. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 wird der Leerlaufregler ferner durch die Aufschaltung der Verlustmomente MVER in 116 vorgesteuert. Dies bedeutet, dass der Leerlaufregler nur noch die Abweichungen zwischen Vorsteuerungswerten und den tatsächlichen Momentenverhältnissen ausregelt. In anderen Ausführungsbeispielen fehlt diese Vorsteuerung der Verlustmomente, so dass der Leerlaufregler die gesamten Verlustmomente und den Bedarf der Nebenaggregate ausregelt. Eine Zwischenlösung besteht darin, in 118 die Verlustmomentenvorsteuerung mit einem Faktor F2 zu gewichten, der komplementär zur Abregelung des Leerlaufreglerbeitrags aufgeregelt wird. Das heißt in dem Maße, in dem durch die Gewichtung des Leerlaufreglerbeitrags in 124 dieser abnimmt, nimmt durch entsprechende gegensinnige Gewichtung der Vorsteuerung in Schritt 118 diese zu.
Wesentlich für die Funktionsweise dieser Anordnung ist die Bildung des Faktors F1, der die Ablösung und ggf. in analoger Weise die Aufsteuerung des Leerlaufreglerbeitrags bewirkt. Eine erste Lösung ist in Figur 3 dargestellt. dort wird der Faktor F1 zeitlich ausgelöst durch die Betätigung des Fahrpedals (Signal PWG>0) von seinem Wert Eins auf den Wert Null reduziert. Ein Beispiel ist in Figur 3 dargestellt, bei welchem die Reduktion linear vorgenommen wird. In anderen Ausführungen werden andere Zeitfunktionen, beispielsweise exponentielle, stufenförmige Zeitfunktionen, etc. eingesetzt. Das Pedal wird zum Zeitpunkt T0 betätigt, nach Ablauf einer bestimmten vorgegebenen Zeitperiode zum Zeitpunkt T1 ist der Faktor F1 dann auf den Wert Null reduziert. Dies bedeutet ein vollständiges Verschwinden der Wirkung des Leerlaufreglers im Rahmen der Momentensteuerung. Wird das Pedal losgelassen, d.h. kehrt der Antriebsmotor wieder in den Leerlaufbetrieb zurück, so wird der Leerlaufreglerantei1 in einem Ausführungsbeispiel zeitabhängig wieder auf seinen vollen Wert aufgesteuert.
Anstelle der Fahrpedalstellung allein ist in anderen Ausführungen eine Kombination aus Fahrpedalstellung und Drehzahl oder Fahrgeschwindigkeit für die Bestimmung des Übergangs ausschlaggebend. Eine andere Ausführung leitet die gezeigte Vorgehensweise bei Betätigen des Pedals über ein bestimmtes Maß hinaus ein.
Eine zweite Ausführungsform wird in Figur 4 dargestellt. dort ist eine Kennlinie 150 vorgesehen, der die Motordrehzahl NMOT zugeführt wird. In dieser Kennlinie ist der Faktor F1 über der Motordrehzahl aufgetragen. Für Drehzahlen unterhalb der Drehzahl N1 ist der Faktor 1, für Drehzahlen größer N2 ist er Null. Im Bereich zwischen den Drehzahlen N1 und N2 ist ein Verlauf des Faktors F1 vorgegeben, wobei dieser mit steigender Drehzahl Richtung Null abfällt. Die dargestellte lineare Abhängigkeit zwischen Faktor F1 und Drehzahl ist beispielhaft. In anderen Ausführungen werden andere Abhängigkeiten gewählt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist N1 eine Drehzahl, die knapp über der Leerlaufdrehzahl liegt (beispielsweise 900 Umdrehungen pro Minute), während die zweite Drehzahl N2 eine größere Drehzahl von z.B. 1500 Umdrehungen pro Minute darstellt. In Abhängigkeit der Motordrehzahl wird aus der Kennlinie 150 der Wert des Faktors F1 ausgelesen, der dann entsprechend seiner Größe die Wirkung des Leerlaufreglers im Rahmen der gezeigten Momentensteuerung gewichtet. Kehrt die Drehzahl wieder in den Bereich der Drehzahlen N1 und N2 zurück, so wird der Leerlaufregleranteil in einem Ausführungsbeispiel drehzahlabhängig wieder auf seinen vollen Wert aufgesteuert.
Das obige Ausführungsbeispiel, bei welchem die Ablösung bzw. Aufsteuerung des Leerlaufreglerbeitrags über Gewichtungsfaktoren erfolgt, ist beispielhaft. In anderen Ausführungsbeispielen erfolgt dies durch entsprechende Gewichtung der Reglerparameter, z.B. des Integralanteils (wobei Proportionalund Differenzialanteil zu Null gesetzt werden kann). Eine andere Möglichkeit der Realisierung ist, von dem aktuellen Leerlaufreglerbeitrag in Abhängigkeit von der Drehzahl bzw. der Zeit Momentenbeiträge abzuziehen, bis der resultierende Leerlaufreglerbeitrag Null ist.
Die dargestellte Vorgehensweise wird in analoger Weise in Verbindung mit der Steuerung von Elektromotoren eingesetzt.
Desweiteren wird in einem Ausführungsbeispiel zur Bestimmung der drehzahlabhängigen Veränderung des Leerlaufreglersignals nicht die Motordrehzahl, sondern eine, z.B. auf die Leerlaufsolldrehzahl, normierte Größe verwendet. Dies ist vorteilhaft beim Einsatz einer betriebszustandsabhängigen (normierten) Drehzahlschwelle für die Leerlaufregelung, deren Aktivieren bei Unterschreiten dieser Drehzahlschwelle durch die (normierte) Motordrehzahl erfolgt.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsmotors, wobei in Abhängigkeit vom Fahrerwunsch und weiterer Vorgabegrößen eine resultierende Vorgabengröße zur Steuerung des Antriebsmotors ermittelt wird, wobei ferner von einem Leerlaufregler eine Korrekturgröße in Abhängigkeit der Motordrehzahl gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturgröße des Leerlaufreglers auf die resultierende Vorgabegröße aufgeschaltet wird, wobei beim Übergang vom Leerlaufbetrieb in den Nichtleerlaufbetrieb oder umgekehrt die Korrekturgröße des Leerlaufreglers motordrehzahlabhängig oder zeitabhängig verändert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Vorgabegrößen und Korrekturgröße Momentengrößen sind, die Radmomente, Motorausgangsmomente oder indizierte Motormomente darstellen.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitabhängige Absteuerung bzw. Aufsteuerung der Korrekturgröße des Leerlaufreglers bei Betätigen des Fahrpedals erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigen des Fahrpedals ein Faktor zeitabhängig verändert wird, mit dem die Korrekturgröße des Leerlaufreglers gewichtet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Faktor zeitabhängig von Eins auf Null oder umgekehrt verändert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Faktor abhängig von der Motordrehzahl gebildet wird, mit dem die Korrekturgröße des Leerlaufreglers gewichtet wird, wobei der Faktor sinkt, wenn die Motordrehzahl ansteigt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Faktor von Eins auf Null mit steigender Motordrehzahl sich verändert.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verlustmomente gebildet werden, welche den Momentenbedarf von Nebenverbrauchern und/oder das infolge von innerer Reibung vom Antriebsmotor aufzubringende Drehmoment repräsentiert, wobei dieser Verlustmomentenwert der resultierenden Vorgabegröße aufgeschaltet wird und die aufgeschaltete Verlustmomentengröße gegensinnig zur Korrekturgröße des Leerlaufreglers gewichtet ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturgröße des Leerlaufregler auf einen Maximalwert und/oder einen Minimalwert begrenzt ist, wobei beim Übergang vom Leerlaufbetrieb in den Nichtleerlaufbetrieb oder umgekehrt der Maximalwert und/oder der Minimalwert motordrehzahlabhängig oder zeitabhängig verändert wird.
  10. Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebsmotors, mit einer Steuereinheit, welche aus einer Fahrerwunschgröße und Vorgabegrößen weiterer Steuersysteme eine resultierende Vorgabegröße zur Steuerung des Antriebsmotors bildet, die einen Leerlaufregler umfasst, der eine Korrekturgröße bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit Mittel aufweist, die die Korrekturgröße des Leerlaufreglers der resultierenden Vorgabegröße aufschalten, wobei die Korrekturgröße des Leerlaufreglers beim Übergang vom Leerlaufbetrieb in den Nichtleerlaufbetrieb oder umgekehrt motordrehzahlabhängig oder zeitabhängig verändert wird.
  11. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn das Programm auf einen Computer ausgeführt wird.
  12. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.
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