WO1997043533A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine - Google Patents

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    • F02D2250/18—Control of the engine output torque

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine according to the preambles of the independent claims.
  • Such a method or such a device is known from DE-A 43 04 779.
  • the so-called loss or drag torque of the internal combustion engine is taken into account when forming a setpoint for a torque to be output by the internal combustion engine.
  • This describes the torque to be generated by the internal combustion engine to compensate for friction and similar, torque-consuming effects.
  • the drag torque is determined on the basis of engine temperature and engine speed according to predetermined characteristics, which are adapted in a preferred embodiment when the internal combustion engine is idling. Due to the speed and temperature dependence of the drag torque, the most important influences are taken into account, the accuracy of the drag torque being determined by the envisaged adaptation is further improved. Steps beyond that to determine the drag torque are not proposed.
  • the solution according to the invention increases the accuracy of determining the drag torque and thus the control of the torque or the power of an internal combustion engine.
  • the exhaust back pressure influencing the accuracy of the drag torque determination is taken into account in a suitable manner.
  • the relationship between intake pressure and exhaust gas back pressure is advantageously taken into account, in particular the deviation between the two variables, which have a considerable influence on the efficiency of the internal combustion engine and thus on the torque to be applied to compensate for the internal losses of the internal combustion engine .
  • FIG. 1 shows an overview circuit diagram of a control device for an internal combustion engine, while the determination of the drag torque of the internal combustion engine according to the invention is shown with reference to FIG.
  • the input circuit 12 of the control unit 10 is supplied with the input lines 20, 22, 24, 26 and 28, which are optionally combined in a bus system (for example CAN), which are provided by a measuring device for detecting the degree of actuation of an operating element (accelerator pedal), and by a measuring device 32 for detecting the engine temperature, from a measuring device 34 for detecting the engine speed, from a measuring device 36 for detecting the intake manifold pressure or a comparable signal, and from a measuring device 38 for detecting the exhaust gas back pressure of the internal combustion engine.
  • the control unit 10 influences the output circuit 16 Air supply to the internal combustion engine (symbolized via the output line 40), the fuel metering (symbolized by the output line 42) and the ignition angle (symbolized by the output line 44).
  • these variables can also be used in models, e.g. in the context of characteristic diagrams or calculations based on engine speed and engine load.
  • control unit 10 Furthermore, in connection with other functions performed by the control unit 10, further operating variables of the internal combustion engine and / or vehicle are supplied to the control unit 10, the illustration of which has been omitted for reasons of clarity.
  • the control unit 10 is transmitted via the input line 20 the degree of actuation of an operating element of the driver, from which a setpoint value for the torque of the internal combustion engine is derived.
  • this desired driver torque at least when idling and in the area of the engine close to idling, the drag torque is taken into account.
  • This torque represents the torque to be generated by the internal combustion engine, which compensates for the internal losses of the internal combustion engine, possibly also the torque requirement of additional consumers, without torque being output.
  • the torque to be generated by the internal combustion engine is derived from the torque to be output by adding the drag torque, at least in idle, when the torque to be output is zero or very low. From this setpoint for the torque to be generated (indexed torque, combustion torque, high pressure torque) are then manipulated variables for the air supply
  • FIG. 2 shows the implementation in the preferred exemplary embodiment as a computer program in the form of a block diagram.
  • the operating variables described with reference to FIG. 1 are fed to the computer.
  • three characteristic diagrams 100, 102 and 104 are provided, the speed-dependent component of the drag torque being determined in the first characteristic diagram 100 and being conducted via line 106 to an addition point 108.
  • the temperature-dependent component of the drag torque is determined by the characteristic curve 102 and is conducted via line 110 to the addition point 108.
  • the component 104 of the drag torque which is dependent on the exhaust gas back pressure, is determined by the characteristic curve 104 and is led via a line 112 to the addition point 108.
  • the characteristic curve 104 is thereby via a line 114 from one
  • the drag torque is smaller the smaller the difference between the intake manifold pressure and the exhaust gas back pressure.
  • Addition point 108 adds the different portions of the drag torque and leads via line 118 to a further linking point 120.
  • the degree of actuation of the control element supplied via line 20 is linked to the drag torque to the target torque.
  • a drag torque, the torque requirement of additional consumers, the intervention of an idling control and other variables are preferably used to determine a minimally adjustable torque which is assigned to the degree of actuation zero (released accelerator pedal). From this minimal moment and that A current setpoint torque of the internal combustion engine is then determined (or a setpoint value, which is supplied, for example, by a vehicle speed controller), which is led via line 122 to torque implementation 124. This converts the target torque into control signals for the air supply, the fuel metering and / or the ignition angle.
  • the characteristic curves 100, 102 and 104 described are determined experimentally for each engine type.

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei welcher das von der Brennkraftmaschine zur Kompensation ihrer inneren Verluste zu erzeugende Drehmoment abhängig vom Abgasgegendruck und weiteren Betriebsgrößen, wie Motordrehzahl und Motortemperatur, bestimmt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer
Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-A 43 04 779 bekannt. Dort wird bei der Bildung eines Sollwerts für ein von der Brennkraftmaschine abzugebendes Drehmoment das sogenannte Verlust- oder Schleppmoment der Brennkraftmaschine berücksichtigt. Dieses beschreibt das von der Brennkraftmaschine zur Kompensation der Reibung und ähnlicher, momentenverbrauchender Effekte zu erzeugende Moment. Das Schleppmoment wird dabei auf der Basis von Motortemperatur und Motordrehzahl nach vorbestimmten Kennlinien bestimmt, die in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel im Leerlauf der Brennkraftmaschine adaptiert werden. Durch die Drehzahl- und Temperaturabhängigkeit des Schleppmoments werden zwar die wesentlichsten Einflüsse berücksichtigt, wobei die Genauigkeit der Schleppmomentenbestimmung durch die vorgesehene Adaption weiter verbessert wird. Darüber hinausgehende Schritte zur Ermittlung des Schleppmoments werden nicht vorgeschlagen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen zur Erhöhung der Genauigkeit des ermittelten Schleppmoments einer Brennkraftmaschine anzugeben.
Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.
Aus der DE-A 32 38 190 (US-Patent 4 582 031) ist bekannt, den Ansaugdruck einer Brennkraftmaschine auf der Basis der zugeführten Luftmenge bzw. -masse und der Motordrehzahl zu berechnen. Dort wird auch der sogenannte Abgasgegendruck, das heißt der im Abgassystem der Brennkraftmaschine herrschende Druck, berücksichtigt.
Vorteile der Erfindung
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Genauigkeit der Bestimmung des Schleppmoments und damit der Steuerung des Drehmoments bzw. der Leistung einer Brennkraftmaschine erhöht.
Besonders vorteilhaft ist, daß der die Genauigkeit der Schleppmomentenbestimmung beeinflussende Abgasgegendruck geeignet berücksichtigt wird. In vorteilhafter Weise wird bei der Ermittlung des Schleppmoments der Brennkraftmaschine der Zusammenhang zwischen Ansaugdruck und Abgasgegendruck berücksichtigt, insbesondere die Abweichung zwischen den beiden Größen, die einen erheblichen Einfluß auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine und damit auf das zur Kompensation der inneren Verluste der Brennkraftmaschine aufzubringende Moment haben. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt Figur 1 ein Übersichtsschaltbild einer Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, während die erfindungsgemäße Bestimmung des Schleppmoments der Brennkraftmaschine anhand Figur 2 dargestellt ist.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist eine elektronische Steuereinheit 10 dargestellt, welche über eine Eingangsschaltung 12, wenigstens einen Mikrocomputer 14 sowie eine AusgangsSchaltung 16 verfügt. Eingangsschaltung, Ausgangsschaltung und Mikrocomputer sind über ein Kommunikationssystem 18 zum gegenseitigen Daten- und Informationsaustausch miteinander verknüpft. Der Eingangsschaltung 12 der Steuereinheit 10 sind die gegebenenfalls in einem Bussystem (zum Beispiel CAN) zusammengefaßten Eingangsleitungen 20, 22, 24, 26 und 28 zugeführt, die von einer Meßeinrichtung zur Erfassung des Betätigungsgrads eines Bedienelements (Fahrpedal) , von einer Meßeinrichtung 32 zur Erfassung der Motortemperatur, von einer Meßeinrichtung 34 zur Erfassung der Motordrehzahl, von einer Meßeinrichtung 36 zur Erfassung des Saugrohrdrucks oder eines vergleichbaren Signals sowie von einer Meßeinrichtung 38 zur Erfassung des Abgasgegendrucks der Brennkraftmaschine zugeführt sind. Über die Ausgangsschaltung 16 beeinflußt die Steuereinheit 10 die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine (symbolisiert über die Ausgangsleitung 40) , die Kraftstoffzumessung (symbolisiert durch die Ausgangsleitung 42) und den Zündwinkel (symbolisiert durch die Ausgangsleitung 44) .
Neben der Messung des Saugrohrdrucks und/oder des Abgasgegendrucks können diese Größen auch im Rahmen von Modellen, z.B. im Rahmen von Kennfeldern oder Berechnungen auf der Basis von Motordrehzahl und Motorlast, bestimmt werden.
Ferner werden im Zusammenhang mit anderen von der Steuereinheit 10 durchgeführten Funktionen weitere Betriebsgrößen von Brennkraftmaschine und/oder Fahrzeug der Steuereinheit 10 zugeführt, auf deren Darstellung aus Übersichtlichkeitsgründen verzichtet wurde.
Wie aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt, wird der Steuereinheit 10 über die Eingangsleitung 20 der Betätigungsgrad eines Bedienelements des Fahrers übermittelt, aus dem ein Sollwert für das Drehmoment der Brennkraftmaschine abgeleitet wird. Bei der Ermittlung dieses Fahrerwunschmoments zumindest im Leerlauf und im leerlaufnahen Bereich der Brennkraftmaschine wird das Schleppmoment berücksichtigt. Dieses Moment stellt das von der Brennkraftmaschine zu erzeugende Moment dar, welches die inneren Verluste der Brennkraftmaschine, gegebenenfalls auch den Momentenbedarf von zusätzlichen Verbrauchern, kompensiert, ohne daß Moment abgegeben wird. Im einfachsten Beispiel wird zumindest im Leerlauf, wenn das abzugebende Drehmoment Null oder sehr gering ist, aus dem abzugebenden Drehmoment durch Addition des Schleppmoments das von der Brennkraftmaschine zu erzeugende Drehmoment abgeleitet. Aus diesem Sollwert für das zu erzeugende Drehmoment (indiziertes Moment, Verbrennungsmoment, Hochdruckmoment) werden dann Stellgrößen für die Luftzufuhr, die
Kraftstoffzumessung und/oder des Zündwinkels ermittelt.
Die erfindungsgemäße Lösung zur Bestimmung des Schleppmoments ist anhand von Figur 2 dargestellt. Figur 2 stellt dabei die Realisierung im bevorzugten Ausführungsbeispiel als Programm eines Rechners in Form eines Blockschaltbildes dar. Dem Rechner werden dabei die anhand von Figur 1 beschriebenen Betriebsgrößen zugeführt. Ferner sind drei Kennfelder 100, 102 und 104 vorgesehen, wobei im ersten Kennfeld 100 die drehzahlabhängige Komponente des Schleppmoments ermittelt und über die Leitung 106 zu einer Additionsstelle 108 geführt wird. Entsprechend wird durch die Kennlinie 102 die temperaturabhängige Komponente des Schleppmoments ermittelt und über die Leitung 110 zur Additionsstelle 108 geführt. Durch die Kennlinie 104 wird der vom Abgasgegendruck abhängige Komponente des Schleppmoments ermittelt und über eine Leitung 112 zur Additionsstelle 108 geführt. Der Kennlinie 104 wird dabei über eine Leitung 114 von einem
Quotientenbilder 116 oder einem Differenzierer der Quotient aus Saugrohrdruck und Abgasgegendruck bzw. die Differenz aus Abgasgegendruck und Saugrohrdruck zugeführt. Dabei ist das Schleppmoment um so kleiner, je geringer die Differenz zwischen Saugrohrdruck und Abgasgegendruck ist. In der
Additionsstelle 108 werden die unterschiedlichen Anteile des Schleppmoments addiert und über eine Leitung 118 zu einer weiteren Verknüpfungsstelle 120 geführt. Dort wird der über die Leitung 20 zugeführte Betätigungsgrad des Bedienelements mit dem Schleppmoment zum Sollmoment verknüpft. Vorzugsweise wird aus dem Schleppmoment, dem Momentenbedarf von ZusatzVerbrauchern, dem Eingriff eines Leerlaufregier und weiteren Größen ein minimal einstellbares Moment ermittelt, welches dem Betätigungsgrad Null (losgelassenes Fahrpedal) zugeordnet wird. Aus diesem minimalen Moment und dem aktuellen Betätigungsgrad (oder einem Sollwert der z.B. von einem Fahrgeschwindigkeitsregler zugeführt wird) wird dann ein Sollmoment der Brennkraftmaschine ermittelt, welches über die Leitung 122 zur Drehmomentenrealisierung 124 geführt wird. Diese setzt das Soll-Moment in Steuersignale für die Luftzufuhr, die Kraftstoffzumessung und/oder den Zündwinkel um.
Die beschriebenen Kennlinien 100, 102 und 104 werden für jeden Motortyp experimentell bestimmt.
Ferner findet auch in diesem Zusammenhang die aus dem Stand der Technik bekannte Adaption des Schleppmomentes statt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, bei dem das Drehmoment der Brennkraftmaschine abhängig von einem Vorgabewert eingestellt wird, wobei das Drehmoment berücksichtigt wird, welches die Brennkraftmaschine zur Kompensation der inneren Verluste aufzubringen hat (Schleppmoment), dadurch gekennzeichnet, daß dieses Moment abhängig vom Abgasgegendruck bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleppmoment abhängig von Motordrehzahl und Motortemperatur bzw. Motorlast ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bestimmung des Schleppmoments der Druck im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleppmoment abhängig von der Abweichung zwischen Abgasgegendruck und Saugrohrdruck bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleppmoment abhängig von der Differenz zwischen Abgasgegendruck und Saugrohrdruck oder abhängig von dem Quotienten aus Saugrohrdruck und Abgasgegendruck bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleppmoment zur Berechnung eines minimalen Verbrennungsmoments der Brennkraftmaschine dient, welches bei der Berechnung des Sollwerts für das Brennkraftmaschine zu erzeugende Drehmoment aus dem Betätigungsgrad eines Bedienelements dem Betätigungsgrad Null zugeordnet ist.
7. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, mit einer elektronischen Steuereinheit, die wenigstens einen Mikrocomputer umfaßt, der wenigstens Signale bezüglich der Motordrehzahl, der Motortemperatur sowie des
Betätigungsgrades eines Bedienelements durch den Fahrer empfängt, der aus den zugeführten Größen einen Sollwert für das von der Brennkraftmaschine zu erzeugende Drehmoment ermittelt und dieses durch Steuerung der Luftzufuhr, der Kraftstoffzumessung und/oder des Zündwinkels einstellt, wobei im Rahmen der Bestimmung des Sollwerts das Drehmoment bestimmt wird, welches die Brennkraftmaschine zur Kompensation ihrer inneren Verluste zu erzeugen hat (Schleppmoment), dadurch gekennzeichnet, daß dem Mikrocomputer ferner ein Signal für den Abgasgegendruck der Brennkraftmaschine vorliegt und dieser das Schleppmoment abhängig vom Abgasgegendruck bestimmt wird.
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