WO2008142066A9 - Vorrichtung und verfahren zum steuern eines antriebsaggregats - Google Patents

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WO2008142066A9 PCT/EP2008/056151 EP2008056151W WO2008142066A9 WO 2008142066 A9 WO2008142066 A9 WO 2008142066A9 EP 2008056151 W EP2008056151 W EP 2008056151W WO 2008142066 A9 WO2008142066 A9 WO 2008142066A9
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Stefan Maier
Martin Prenninger
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Continental Automotive Gmbh
Stefan Maier
Martin Prenninger
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the operation of an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine driving a motor vehicle, wherein a target torque which is to be delivered to the internal combustion engine, is determined in several steps, wherein in a first step, a user requested torque is he ⁇ averages and this is in subsequent steps modified by various functions that reflect the influence of at least one independently determined application and / or operating parameters of the internal combustion engine to which actually saugebe- nes torque, so that at the end of the sequence of steps which in operation the engine detects required torque, and monitors the operation of the internal combustion engine and the determination of the at least one set ⁇ and operating parameter for errors and these errors descriptive or indicating diagnostic values are generated and the diagnostic values a change, in particular limitation, of the desired torque can be used.
  • the internal combustion engines are controlled by means of complex monitoring and control methods.
  • the driver's request for the torque is taken into account by the Fahrpe ⁇ dal too or its change in speed in the control of the internal combustion engine.
  • a desired torque is determined in internal combustion engines, which must provide the internal combustion engine during operation.
  • internal combustion engines which serve as a drive source for a vehicle, while a so-called torque management takes place, which has the initially described ⁇ steps.
  • the setpoint torque is fixed, it is converted into control variables by means of fixed engine-type dependent implementation in control variables, such as, for example, a injected fueling amount.
  • control variables such as, for example, a injected fueling amount.
  • diagnostic methods are performed which determine the state of operational and / or operating parameters of the internal combustion engine, such as the life of the engine, the exhaust gas properties, the speed, the coolant temperature, etc. Is based on such a diagnostic process, an operating situation of the internal combustion engine detected, which could be detrimental to the life of the internal combustion engine, for the exhaust behavior, for fuel consumption or other aspects, so due to the diagnostic method, the injection quantity of the fuel of the internal combustion engine is reduced. The same applies if an error occurs.
  • a safety-related or even safety-critical situation may arise, if e.g.
  • the reduction in the injection quantity of the fuel causes a reduction in speed or torque during a passing process and thus leads to a less pronounced acceleration or even to a deceleration of the vehicle. Since the driver of the vehicle does not expect the reduction of the torque and sets the availability of the acceleration, especially during an overtaking process, a lower acceleration can cause a safety-relevant situation.
  • error sources themselves are usually individual combustion engines the state of the art intervenes to take account of diagnosed errors or abnormalities after the desired torque has been determined.
  • This setpoint torque is then suitably limited before it is converted into internal combustion engine-specific control parameters. This ensures that malfunctions or other boundary conditions are suitably taken into account.
  • a framework condition that has been considered for a long time in this way is the soot behavior of an internal combustion engine, in particular especially in an internal combustion engine with internal Gemischbil ⁇ tion.
  • the desired torque after completion of the determination with the above steps is optionally reduced so that the internal combustion engine has a desired exhaust gas behavior, in particular a desired particle or soot ⁇ emission.
  • the invention is therefore based on the object, so further develop a procedural ⁇ ren of the type mentioned that in stan-ended diagnosis of the operation of an internal combustion engine, as required, for example in accordance with legal regulations for the "on-board” diagnosis, safety-critical situations by interfering with the setpoint torque, to minimize or at least make it less likely.
  • diagnostic values are individually assigned to the respective steps and are used in the execution of the respective step for changing, in particular limiting, the determination or modification of the torque effected in the respective step.
  • a possible input and / or operating parameter may be the speed of a vehicle driven by the internal combustion engine, a gear of a transmission located in the output of the internal combustion engine, etc.
  • the use of the diagnostic value may have one or more of the following effects in each step: modification of the maximum permitted torque, change in the maximum permitted speed, change in the permitted torque of the torque or speed. It is also possible to set variable limits and to modify filter functions be used, ramp-like thresholds or limits, etc.
  • a further example is to limit the available torque or the permitted speed range differently depending on various operational parameters, such as selected gear, vehicle speed, etc.
  • the limitation can for example be proportional to the vehicle speed or the limitation can be carried out in from ⁇ dependence of the vehicle speed or be adapted in an error in the vehicle speed. Also achieved is that redundancies be avoided by limitations in various functions.
  • FIG. 1 is a block diagram of an internal combustion engine
  • FIG. 2 is a block diagram of a torque management system implemented in a control unit of the internal combustion engine of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a diagram in which the torque which can be output by the internal combustion engine is plotted as a function of the rotational speed
  • FIG. 4 shows a diagram in which the torque which can be output by the internal combustion engine is plotted as a function of time.
  • the target torque is determined in a sequence of several steps.
  • the internal combustion engine B is connected to a control unit S, which controls the operation of the internal combustion engine and in particular adjusts the torque output by the internal combustion engine B, which can be provided, for example, for operating a motor vehicle, to a previously determined nominal torque.
  • determining the solvency Torque takes into account the control unit S above all the position of an accelerator pedal F, via which an operator of the internal combustion engine, for example, a driver of the motor vehicle, which dictates the desired torque in the form of a so-called driver's request.
  • the control unit S is further connected via not designated lines with different sensors M, which provide a variety of metrics to the control unit S, for example, the operating temperature of the internal combustion engine B, their current speed, a boost pressure of a turbocharger, or operating parameters of various external units, such as For example, an air conditioner, a drive train driven by the internal combustion engine, etc.
  • sensors M which provide a variety of metrics to the control unit S, for example, the operating temperature of the internal combustion engine B, their current speed, a boost pressure of a turbocharger, or operating parameters of various external units, such as For example, an air conditioner, a drive train driven by the internal combustion engine, etc.
  • the control unit S carries out a so-called torque management in order to determine the target torque to be output by the internal combustion engine taking into account various influencing factors. These influencing factors are control functions that cover different aspects of the process
  • the control unit S first determines the torque requested by the driver of the vehicle equipped with the internal combustion engine B. This requirement is called driver's request.
  • the driver's request represents an output variable for the desired torque of the internal combustion engine; It is subsequently modified taking into account various functions, wherein each function may result in a change in the desired torque in the absolute value and / or over time. These functions can be, for example:
  • the driver's request is determined, for example, based on the accelerator pedal F. It is detected how far and / or how fast the accelerator pedal F is pressed. On the basis of this information can be determined in the function of the driver request interpretation, whether the driver wants a high speed or acceleration.
  • the function for external torque taps includes, for example, the connection of auxiliary units, such as, for example, the connection of an air-conditioning compressor or additional electrical or mechanical consumers or the like. As a result, the torque still available for the drive is reduced and this function causes a corresponding opposite increase in the setpoint torque.
  • a control function is applied in different steps of the torque determination and the setpoint torque is modified accordingly. After the steps are so that the setpoint torque is fixed, which is to be delivered by the internal combustion engine, and it is converted into corresponding control parameters, which are then set by the control unit S on the internal combustion engine B. This ensures that the internal combustion engine ⁇ B releases the torque for each operating condition that the driver's request in consideration of the restrictions allow it to react also corresponds to the current operating state.
  • FIG. 2 shows a block diagram 20 of FIG
  • step 21 a driver's request calculation is performed.
  • step 22 for example, a load impact correction is performed.
  • step 23 For example, the influence of external torque intervention is calculated, and in step 24, drivability compensations such as bucking are performed.
  • steps 21 to 24 modifies the desired torque, which is then available in step 25 and converted into control parameters.
  • all blocks 21 to 24 are the subject of possible errors, which symbolizes a block 26.
  • the internal combustion engine B is therefore beyond the control unit S beyond a diagnosis in which continuously determined by means of determined sizes of the state of the internal combustion engine B and the functions influencing them. For example, the exhaust gas behavior is monitored and closed to a state that can be unfavorable with regard to the exhaust gas limit values to be maintained. Different diagnostic values are determined.
  • the diagnosis value can only be a qualitative indication as to whether an error exists or also include a quantification of the error effect.
  • the determination of the respective diagnostic values is summarized schematically in a block 27 and known in principle in the prior art for internal combustion engines.
  • a diagnostic value is preferably assigned to each step, which relates to an error which is related to the respective function or influences the effect on the desired torque.
  • the diagnostic values assigned to the individual steps are taken into account step by step.
  • a fault diagnosis performed on a function is used in the corresponding step in the determination of the target torque. It can thereby be achieved that, on the one hand, the diagnostic values are evaluated and taken into account individually in the determination of the setpoint torque. Possible limitations or effects on the setpoint torque thus intervene where the corresponding effect of the function on the setpoint torque is calculated.
  • the consequences of the diagnosis value-related intervention are automatically compensated in a previous step.
  • the internal combustion engine B or the vehicle equipped with it is thus kept optimally available. Also effects of the diagnostic value can be much more diverse, if they are introduced individually, as indicated in the block diagram of FIG. This is especially true for a quantitative statement of the diagnostic value, since the function affected by the respective error in the execution of their step in the calculation of the target torque can be considered more accurately than if a diagnosis only for an intervention on the already finally calculated target torque ie before step 25.
  • a diagnostic error occurs in the function of ascertaining the driver's request (step 21 or 22)
  • a used driver's desired strategy is modified by the control unit S such that the influence of the occurred error on the driver's desired strategy is assessed and weighted. From the result of this division from assessed depends whether and, if appropriate, carried out as a limitation to be carried out the change of the target torque in the ⁇ sem step.
  • the limitation can be made by limiting the change in the setpoint torque and / or limiting the setpoint torque itself. Possible are e.g. a possibly changed filtering, the setting of max. Increases / decreases in the torque and / or by setting of variable setpoint values or limit values of the torque take place.
  • the consequences of the limitation or of the limits can be taken into account, such as, for example, thelimitation of an injection quantity of the fuel and / or a variable injection pattern in the event of a fault. If, for example, during an overtaking process it is recognized that the limitation has disadvantages, it may be decided to cancel or postpone the limitation. As a result, intervention of the error responses to the various functionalities or strategies is performed depending on the diagnostic error.
  • FIG. 3 shows by way of example a diagram of how a diagnostic value from block 26 can be taken into account in step 22.
  • the torque TQ of the internal combustion engine B is shown as a function of the rotational speed N.
  • a curve 1 shows the course of the maximum torque of the internal combustion engine B, which is available.
  • both the torque TQ and the rotational speed N are limited by corresponding thresholds 2, 4, 6 for the torque TQ or 3, 5, 7 for the rotational speed N, so that the torque range and the rotational speed range are limited.
  • These limitations are in this example dependent on the vehicle speed (not shown). The higher the Anlagenge ⁇ speed, the milder is the limitation or limitation.
  • the torque threshold 2 engages in combination with the speed threshold 3, so that the AVAILABLE torque TQ and the ma ⁇ ximum speed N is limited within the threshold of this area, and higher values are not AUTHORIZED sen.
  • the torque threshold 4 is used in combination with the speed threshold 5.
  • ⁇ gen torques to the torque threshold 6 and speeds are allowed up to the speed threshold. 7
  • a pure torque or speed threshold is possible.
  • Figure 4 shows another example of a sch ⁇ ttmdividu- individual consideration of a diagnostic value, namely in the load-blown vaporization in step 23.
  • the torque TQ of the internal combustion engine as a function of
  • This curve shows the unlimited permitted or possible chronological progression of the torque TQ of the internal combustion engine B, that is to say a maximum paint increase, which the setpoint torque can / may export.
  • the curve 10 decays into a rising branch and a constant branch, on which a further increase in the torque TQ over time is not possible, ie a saturation value is reached.
  • other increase characteristics for the torque TQ are now permitted, which are entered in dot-dashed curves 11 and 12, respectively.
  • These curves correspond to a different temporal filter in a Lasttschkorrek- tur. So they cause a different effect of the function in step 23 on the desired torque or the time course.

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Abstract

Es wird beschrieben ein Verfahren zum Steuern eines Betriebes einer Brennkraftmaschine (B), insbesondere einer ein Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, wobei ein Soll-Drehmoment, das die Brennkraftmaschine (B) abgeben soll, in mehreren Schritten ermittelt wird, wobei in einem ersten Schritt (21) ein Benutzer angefordertes Drehmoment ermittelt wird und dieses in nachfolgenden Schritten (22 - 24) durch verschiedene Funktionen, welche die Einflüsse mindestens eines ständig ermittelten Einsatz- und/oder Betriebsparameters der Brennkraftmaschine (B) auf deren tatsächlich abgegebenes Drehmoment wiedergeben, modifiziert wird, so dass am Ende der Schritte (21 - 24) das im Betrieb der Brennkraftmaschine (B) benötigte Soll-Drehmoment feststeht, und der Betrieb der Brennkraftmaschine (B) und die Ermittlung der Einsatz- und/oder Betriebsparameter auf Fehler überwacht und bei Fehlern diese beschreibende oder anzeigende Diagnosewerte erzeugt werden und die Diagnosewerte zu einer Änderung, insbesondere Begrenzung, des Soll-Drehmomentes verwendet werden, bei dem die Diagnosewerte den jeweiligen Schritte (21 24) individuell zugeordnet und bei der Ausführung des jeweiligen Schrittes (21 - 24) zu Änderung, insbesondere Begrenzung, der im jeweiligen Schritt bewirkten Ermittlung bzw. Modifikation des Drehmomentes verwendet werden.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Antriebsaggregats
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer ein Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, wobei ein Soll-Drehmoment, das die Brennkraftmaschine abgegeben soll, in mehreren Schritten ermittelt wird, wobei in einem ersten Schritt ein von einem Benutzer angefordertes Drehmoment er¬ mittelt wird und dieses in nachfolgenden Schritten durch verschiedene Funktionen, welche die Einflüsse von mindestens einem eigenständig ermittelten Einsatz- und/oder Betriebsparameter der Brennkraftmaschine auf deren tatsächlich abgegebe- nes Drehmoment wiedergeben, modifiziert wird, so dass am Ende der Schrittfolge das im Betrieb der Brennkraftmaschine benötigtes Soll-Drehmoment feststellt, und der Betrieb der Brennkraftmaschine und die Ermittlung des mindestens eines Ein¬ satz- und Betriebsparameters auf Fehler überwacht und bei Fehlern diese beschreibende oder anzeigende Diagnosewerte erzeugt werden und die Diagnosewerte zu einer Änderung, insbesondere Begrenzung, des Soll-Drehmomentes verwendet werden.
Bei Fahrzeugen mit Brennkraftmaschinen als Antriebsaggregaten werden die Brennkraftmaschinen mittels komplexer Uberwa- chungs- und Steuerverfahren gesteuert. Dabei wird beispielsweise der Fahrerwunsch für das Drehmoment durch die Fahrpe¬ dalstellung bzw. deren Anderungsgeschwmdigkeit in der Steuerung der Brennkraftmaschine berücksichtigt.
Im Stand der Technik wird bei Brennkraftmaschinen ein Soll- Drehmoment bestimmt, das die Brennkraftmaschine im Betrieb bereitstellen muss. Insbesondere bei Brennkraftmaschinen, die als Antriebsquelle für ein Fahrzeug dienen, findet dabei ein sogenanntes Drehmomentmanagement statt, das die eingangs be¬ schriebenen Schritte aufweist. Liegt das Soll-Drehmoment fest, wird es mittels fester brennkraftmaschinentypabhangiger Umsetzung in Steuergroßen, wie beispielsweise eine einzu- spritzende Kraftstoffmenge umgesetzt. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass individuelle Eigenschaften der Brennkraftmaschine erst in dem letzten Schritt berücksichtigt werden müssen .
Daneben werden aber auch sogenannte Diagnoseverfahren durchgeführt, welche den Zustand von Einsatz- und/oder Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ermitteln, wie beispielsweise die Standzeit des Motorols, die Abgaseigenschaften, die Dreh- zahl, die Kuhlwassertemperatur etc. Wird anhand eines solchen Diagnoseverfahrens eine Betriebssituation der Brennkraftmaschine erkannt, die für die Lebensdauer der Brennkraftmaschine, für das Abgasverhalten, für den Kraftstoffverbrauch oder im Hinblick anderer Aspekte nachteilig sein konnte, so wird aufgrund des Diagnoseverfahrens die Einspritzmenge des Kraftstoffs der Brennkraftmaschine reduziert. Gleiches gilt, falls ein Fehler auftritt. So kann in manchen Fahrzustanden eine sicherheitsrelevante oder gar sicherheitskritische Situation entstehen, wenn z.B. die Reduzierung der Einspritzmenge des Kraftstoffes eine Drehzahl- oder Drehmomentreduktion bei einem Uberholvorgang bewirkt und somit zu einer weniger starken Beschleunigung oder gar zu einem Abbremsen des Fahrzeugs fuhrt. Da der Fahrer des Fahrzeugs die Reduktion des Drehmoments nicht erwartet und gerade wahrend eines Uberholvorgangs auf die Verfügbarkeit der Beschleunigung setzt, kann eine geringere Beschleunigung eine sicherheitsrelevante Situation hervorrufen .
Da Fehlerquellen selbst meist brennkraftmaschmenindividuell sind, greift der Stand der Technik zur Berücksichtigung von diagnostizierten Fehlern oder Anormalitaten dann ein, nachdem das Soll-Drehmoment ermittelt ist. Dieses Soll-Drehmoment wird dann, bevor es in brennkraftmaschinenindividuelle Steuerparameter umgesetzt wird, geeignet begrenzt. Damit wird er- reicht, dass Fehlfunktionen oder anderen Randbedingungen geeignet Rechnung getragen wird. Eine Rahmenbedingung, die schon seit langer Zeit auf diese Art und Weise berücksichtigt wird, ist das Rußverhalten einer Brennkraftmaschine, insbe- sondere bei einer Brennkraftmaschine mit innerer Gemischbil¬ dung. Hier wird das Soll-Drehmoment nach Abschluss der Ermittlung mit den oben genannten Schritten gegebenenfalls so reduziert, dass die Brennkraftmaschine ein gewünschtes Abgas- verhalten, insbesondere eine gewünschte Partikel- oder Ru߬ emission hat. Nachfolgend zu solchen abgasrelevanten Limitie- rungsstrategien wurden in der Vergangenheit auch weitergreifende Randbedingungen berücksichtigt, beispielsweise ein maximales, von einem der Brennkraftmaschine nachgeordneten Ge- triebe zu verkraftendes Drehmoment, eine maximale Motorol- oder Kuhlwassertemperatur, etc., indem das zuvor mit den geschilderten Schritten ermittelte Soll-Drehmoment geeignet begrenzt oder nötigenfalls herabgesetzt wurde.
Dieses Vorgehen kann aber die eingangs ebenfalls geschilderten sicherheitskritischen Situationen hervorrufen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfah¬ ren der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass bei standiger Diagnose des Betriebs einer Brennkraftmaschine, wie sie beispielsweise gemäß gesetzlicher Vorschriften für die "On-Board"-Diagnose erforderlich sind, sicherheitskritische Situationen, die durch Eingriffe auf das Soll-Drehmoment hervortreten können, möglichst zu mindern oder zumindest unwahr- scheinlicher zu machen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, dadurch gelost, dass die Diagnosewerte den jeweiligen Schritten individuell zugeordnet und bei der Ausfuhrung des jeweiligen Schrittes zur Änderung, insbesondere Begrenzung, der im jeweiligen Schritt bewirkten Ermittlung bzw. Modifikation des Drehmomentes verwendet werden.
Die Limitierungen bzw. Begrenzungen greifen also genau dort ein, wo der Fehler bei der Bestimmung des Soll-Drehmomentes auftritt. Dies hat auch zur Folge, dass die Art der Limitie- rung nun variabel und schπttindividuell erfolgen kann. Gleichzeitig können eventuelle Auswirkungen der Limitierungen oder Begrenzungen berücksichtigt werden, indem durch variable Gestaltung der mildest mögliche Eingriff ausgeführt wird. Die Brennkraftmaschine bzw. ein damit ausgerüstetes Fahrzeug kann dadurch sicher und optimal verfugbar gehalten werden. Bei- spielsweise ist es möglich, eine Drehmoment- oder Drehzahlbe¬ grenzung fahrzeuggeschwmdigkeitsabhangig in einem entsprechenden Schritt zu wählen. Zugleich werden Redundanzen der Limitierungen, die bei unterschiedlichen Schritten auftreten konnten und bislang bei einer generellen Limitierung nach der Bestimmung des Soll-Drehmomentes unvermeidbar war, vermieden. Auch werden fehlerbedingte Eingriffe, die nur Komfortfunktionen für den Betrieb der Brennkraftmaschine betreffen nun anders behandelbar, als Fehlerfunktionen, die bei Schritten einsetzen, welche für die Betriebssicherheit der Brennkraft- maschme relevant sind.
Im Fehlerfall wird somit eine optimale Leistungsreduzierung erreicht, indem die Fehlerreaktion schπttindividuell ein¬ greift und somit den tatsächlichen, physikalischen Fehler in der Funktion behebt oder dessen Wirkung behebt. Dies alles wird dadurch erreicht, dass der Wirkungsort der Fehlerreaktion abhangig von der Fehlerart gewählt wird.
Insbesondere ist es möglich, die schrittmdividuelle Verwen- düng der Diagnosewerte abhangig vom Einsatz- und/oder Betriebsparameter zu gestalten, welchen die Funktion des jeweiligen betroffenen Schrittes berücksichtigt. Em möglicher Einsatz- und/oder Betriebsparameter kann dabei die Geschwindigkeit eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahr- zeugs, ein Gang eines im Abtrieb der Brennkraftmaschine liegenden Getriebes etc. sein.
Die Verwendung des Diagnosewertes kann eine oder mehrere der folgenden Auswirkungen im jeweiligen Schritt haben: Verande- rung des maximalen zugelassenen Drehmomentes, Veränderung der maximal zugelassenen Drehzahl, Veränderung der zugelassenen Dynamik des Drehmomentes oder der Drehzahl. Dabei können auch variable Grenzen gesetzt werden, Filterfunktionen modifiziert werden, rampenartige Schwellwerte oder Grenzwerte verwendet werden usw.
Insbesondere ist es möglich, dass zur Begrenzung der maxima- len zugelassenen Dynamik des Drehmomentes, d.h. der maximalen Drehmomentanderung pro Zeiteinheit die zugelassen wird, oder der Drehzahl eine Filterwirkung der Funktion des jeweiligen Schrittes modifiziert oder sogar abgeschaltet wird. Em Beispiel hierfür ist die sogenannte Lastschlagkorrektur, die bei Brennkraftmaschinen verhindern sollen, dass das Drehmoment sich so schlagartig ändert, dass ein unrunder Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. ein unkomfortables Fahrzeugverhalten auftritt. Es kann nun im Fehlerfall der entsprechende Filter direkt modifiziert werden. Der Fahrer bemerkt so ein veran- dertes Fahrzeugverhalten; dennoch kann das von ihm angeforderte Drehmoment prinzipiell bereitgestellt werden, wenn auch mit einem anderen Zeitverhalten. Eine solche Lastschlag- oder Ruckeldampfung kann im Fehlerfall aber auch abgeschaltet werden, falls Funktionen oder Komponenten betroffen sind, die für diese Funktion essentiell sind.
Em weiteres Beispiel liegt darin, das verfugbare Drehmoment oder den zugelassenen Drehzahlbereich in Abhängigkeit von verschiedenen Einsatzparametern, wie gewählten Gang, Fahr- zeuggeschwindigkeit, etc. unterschiedlich zu limitieren.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn jeder einen Fehler aufweisenden Große oder Funktion eine Limitierung zugeordnet wird. Dadurch wird erreicht, dass der Funktion oder der Gro- ße, die einen Fehler zeigt, auch die Limitierung zugeordnet wird, was zu einer dem Fehlerbild angepassten Limitierung fuhrt. Dies fuhrt zu Vorteilen in Hinblick auf die Sicherheit. So kann beispielsweise bei einem Fehler bei der Fahrzeuggeschwindigkeit die Limitierung proportional der Fahr- zeuggeschwindigkeit erfolgen oder die Limitierung kann in Ab¬ hängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt oder an- gepasst werden. Auch wird dadurch erreicht, dass Redundanzen von Limitierungen in verschiedenen Funktionen vermieden werden.
Auch ist es vorteilhaft, dass die Limitierungen direkt bei den Berechnungen des Soll-Drehmomentes in den jeweiligen Schritten bzw. deren Funktion berücksichtigt werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Limitierung durch Filterung, durch ein Setzen von Rampen des Drehmoments und/oder durch ein Setzen von variablen Sollwerten des Drehmoments erfolgt. Beispielhaft muss bei einem Fehler in der Lastschlagkorrektur nicht das Drehmoment limitiert werden, sondern es kann vorteilhaft nur der Filter modifiziert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielshalber noch näher erläutert . In den Zeichnungen zeigt:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine, Figur 2 ein Blockschaltbild eines Drehmomentmanagementsystems, das in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine der Figur 1 ausgeführt wird,
Figur 3 ein Diagramm, in dem das von der Brennkraftmaschine abgebbare Drehmoment als Funktion der Drehzahl aufgetragen ist und
Figur 4 ein Diagramm, in dem das von der Brennkraftmaschine abgebbare Drehmoment als Funktion der Zeit aufgetragen ist .
Für die in Fig. 1 schematisch gezeigte Brennkraftmaschine B wird das Soll-Drehmoment in einer Abfolge mehrerer Schritte ermittelt . Die Brennkraftmaschine B ist mit einem Steuergerät S verbunden, das den Betrieb der Brennkraftmaschine steuert und dabei insbesondere das von der Brennkraftmaschine B, die beispielsweise zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges vorgesehen sein kann, abgegebene Drehmoment auf ein zuvor bestimmtes Soll-Drehmoment einstellt. Bei der Ermittelung des SoIl- Drehmoments berücksichtigt das Steuergerat S vor allem die Stellung eines Fahrpedals F, über das ein Bediener der Brennkraftmaschine, beispielsweise ein Fahrer des Kraftfahrzeuges, das von ihm gewünschte Drehmoment impliziert in Form eines sogenannten Fahrerwunsches vorgibt.
Das Steuergerat S ist weiter über nicht naher bezeichnete Leitungen mit verschiedenen Messaufnehmern M verbunden, die eine Vielzahl von Messgroßen an das Steuergerat S liefern, beispielsweise die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine B, deren aktuelle Drehzahl, einen Ladedruck eines Turboladers, oder Betriebsparameter verschiedener externer Aggregate, wie beispielsweise eine Klimaanlage, eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Antriebsstrangs etc.
Das Steuergerat S fuhrt ein sogenanntes Drehmomentmanagement durch, um das von der Brennkraftmaschine abzugebende Soll- Drehmoment unter Berücksichtigung verschiedener Einflussfaktoren zu ermitteln. Bei diesen Einflussfaktoren handelt es sich um Steuerungsfunktionen, die verschiedene Aspekte der
Brennkraftmaschine betreffen, beispielsweise mindestens eine Lastschlage vermeidende Funktion, mindestens eine die Abgas- qualitat beeinflussende Funktion, mindestens eine Ruckeldampfungsfunktion etc. Im Drehmomentmanagement ermittelt das Steuergerat S zuerst das vom Fahrer des mit der Brennkraftmaschine B ausgerüsteten Kfz angeforderte Drehmoment. Diese Anforderung wird als Fahrerwunsch bezeichnet. Der Fahrerwunsch stellt eine Ausgangsgroße für das Soll-Drehmoment der Brennkraftmaschine dar; sie wird nachfolgend unter Berucksichti- gung verschiedener Funktionen modifiziert, wobei jede Funktion eine Veränderung des Soll-Drehmomentes im Absolutwert und/oder im zeitlichen Verlauf zur Folge haben kann. Diese Funktionen können beispielsweise sein:
• Fahrerwunschinterpretation;
• Lastschlagverhinderung;
• Berücksichtigung externer Drehmomentabgriffe;
• Bestimmung von Drehmomentverlusten; • Fahrbarkeitskompensationen, wie beispielsweise eine Ruckeldampfung;
• Abgassteuerungsfunktionen.
Der Fahrerwunsch wird beispielsweise anhand des Fahrpedals F ermittelt. Dabei wird detektiert, wie weit und/oder auch wie schnell das Fahrpedal F betätigt wird. Anhand dieser Information kann in der Funktion der Fahrerwunschinterpretation ermittelt werden, ob der Fahrer eine hohe Geschwindigkeit oder Beschleunigung wünscht.
Die Funktion für externe Drehmomentabgriffe umfasst beispielsweise die Zuschaltung von Nebenaggregaten, wie beispielsweise ein Zuschaltung eines Klimakompressors oder zu- satzlicher elektrischer oder mechanischer Verbraucher o.a. Dadurch wird das zum Antrieb noch zur Verfugung stehende Drehmoment reduziert und diese Funktion bewirkt eine entsprechende gegenläufige Erhöhung des Soll-Drehmomentes.
Ausgehend von dem Fahrerwunsch wird in verschiedenen Schritten der Drehmomentbestimmung jeweils eine Steuerungsfunktion angewandt und das Soll-Drehmoment entsprechend modifiziert. Nach Ablauf der Schritte steht damit das Soll-Drehmoment fest, welches von der Brennkraftmaschine abgegeben werden soll, und es wird in entsprechende Steuerparameter umgesetzt, die vom Steuergerat S dann an der Brennkraftmaschine B eingestellt werden. Dadurch ist sichergestellt, dass die Brenn¬ kraftmaschine B für jeden Betriebszustand das Drehmoment abgibt, das dem Fahrerwunsch unter Berücksichtigung der Einwir- kungen der aktuellen Betriebszustande auch entspricht.
Zugleich ist auch sichergestellt, dass etwaige Betπebsbe- schrankungen, die beispielsweise durch Abgasanforderungen vorgegeben werden, eingehalten sind.
Zur Erläuterung ist in Figur 2 ein Blockschaltbild 20 der
Verfahrensweise dargestellt. In Schritt 21 wird eine Fahrerwunschberechnung durchgeführt. In Schritt 22 wird beispielsweise eine Lastschlagkorrektur durchgeführt. In Schritt 23 wird der Einfluss von externen Drehmomenteingriffen berechnet, und in Schritt 24 werden Fahrbarkeitskompensationen, wie beispielsweise eine Ruckeldampfung, ausgeführt. Jeder der Schritte 21 bis 24 modifiziert das Soll-Drehmoment, das dann im Schritt 25 bereitsteht und in Steuerparameter umgesetzt wird. Alle Blocke 21 bis 24 sind allerdings Gegenstand von möglichen Fehlern, was ein Block 26 symbolisiert.
Die Brennkraftmaschine B steht deshalb über das Steuergerat S darüber hinaus unter einer Diagnose, in welcher fortlaufend anhand ermittelter Großen der Zustand der Brennkraftmaschine B bzw. der sie beeinflussenden Funktionen ermittelt wird. Beispielsweise wird das Abgasverhalten überwacht und auf einen Zustand geschlossen, der hinsichtlich einzuhaltender Ab- gasgrenzwerte ungunstig sein kann. Es werden dabei verschiedene Diagnosewerte ermittelt. Der Diagnosewert kann dabei lediglich eine qualitative Angabe darüber sein, ob ein Fehler vorliegt, oder auch eine Quantifizierung der Fehlerauswirkung beinhalten. Die Ermittlung der jeweiligen Diagnosewerte ist schematisch in einem Block 27 zusammengefasst und im Stand der Technik für Brennkraftmaschinen prinzipiell bekannt.
Die Doppelpfeile zwischen dem Block 27 und den einzelnen Schritten 21 - 24 bringen zum Ausdruck, dass die Diagnosewer- te nun weiter den einzelnen Schritten des Drehmomentmanagements zugeordnet werden bzw. zu zuordnen sind.
Die so zugeordneten, verschiedenen Diagnosewerte werden im entsprechenden Schritt des Drehmomentmanagements berucksich- tigt. Dabei ist vorzugsweise jedem Schritt ein Diagnosewert zugeordnet, der sich auf einen Fehler bezieht, der mit der jeweiligen Funktion zusammenhangt, bzw. auf deren Auswirkung auf das Soll-Drehmoment Einfluss nimmt. Die Diagnosewerte, die den einzelnen Schritten zugeordnet sind, werden schritt- individuell berücksichtigt. Dies hat zur Folge, dass eine Fehlerdiagnose, die bei einer Funktion durchgeführt wurde, beim entsprechenden Schritt in der Ermittlung des Soll- Drehmoments verwendet wird. Dadurch kann erreicht werden, dass zum einen die Diagnosewerte bei der Ermittlung des Soll-Drehmoments schπttindividuell ausgewertet und berücksichtigt werden. Eventuelle Limitierun- gen oder Auswirkungen auf das Soll-Drehmoment greifen also dort ein, wo die entsprechende Auswirkung der Funktion auf das Soll-Drehmoment berechnet wird. Weiter werden in den nachfolgenden Schritten die Folgen des diagnosewertbedingten Eingriffs in einem vorherigen Schritt automatisch berucksich- tigt.
Die Brennkraftmaschine B bzw. das damit ausgerüstete Fahrzeug ist damit optimal verfugbar gehalten. Auch können Auswirkungen des Diagnosewertes sehr viel vielfaltiger einfließen, wenn sie, wie im Blockschema der Figur 2 angedeutet, schπtt- individuell eingebracht werden. Dies gilt insbesondere bei einer quantitativen Aussage des Diagnosewertes, da die vom jeweiligen Fehler betroffene Funktion in der Ausfuhrung ihres Schrittes bei der Berechnung des Soll-Drehmomentes genauer berücksichtigt werden kann, als wenn man eine Diagnose erst für einen Eingriff am bereits abschließend berechneten Soll- Drehmoment, d.h. vor Schritt 25 Rechnung trüge.
Tritt beispielsweise bei der Funktion der Ermittlung des Fah- rerwunschs (Schritt 21 oder 22) ein Diagnosefehler auf, so wird erfindungsgemaß eine verwendete Fahrerwunschstrategie durch die Steuereinheit S dahingehend modifiziert, dass der Einfluss des aufgetretenen Fehlers auf die Fahrerwunschstrategie beurteilt und gewichtet wird. Vom Resultat dieser Beur- teilung hangt ab, ob und gegebenenfalls wie eine vorzunehmende Limitierung der Veränderung des Soll-Drehmomentes in die¬ sem Schritt durchgeführt wird.
Tritt beispielsweise ein Fehler bei der Funktion der Last- Schlagverhinderung auf (z.B. bei der Ermittlung von Drehzahl- und/oder Drehmomentgradienten) , der die Lastschlagverhinderung erschwert oder unmöglich macht, so wird in dem Schritt bei dieser Funktion gegebenenfalls eine Limitierung der Ver- anderung des Soll-Drehmomentes durchgeführt. Auch in diesem Fall kann zuerst der Einfluss des aufgetretenen Fehlers auf die vorzunehmende Lastschlagermittlung beurteilt und gewich- tet werden. Abhangig von diesem Resultat der Beurteilung wird eine vorzunehmende Limitierung in der Funktion der Lastschla¬ germittlung durchgeführt.
Aus diesen beiden Beispielen wird erkennbar, dass bei einem Fehler eine Limitierung des Drehmoments und gegebenenfalls der Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht mehr an einer be¬ stimmte Stelle in der Schrittfolge des Drehmomentmanagements durchgeführt wird, sondern eine Beurteilung und gegebenenfalls eine Einfuhrung einer Limitierung in den jeweiligen einzelnen Funktionen stattfindet, in denen ein Fehler erkannt wurde bzw. für die ein erkannter Fehler relevant ist. Die Drehmoment- und/oder die Drehzahllimitierung wird somit in der Funktion berücksichtigt, für welche ein Fehler aufgetreten ist. Die Sollwertbestimmung des Drehmoments beinhaltet somit automatisch auch die Berücksichtigung etwaigen Fehlers.
Dies bedeutet, dass erfmdungsgemaß die Limitierungen dort eingreifen, wo die Drehmomentsollwerte modifiziert bzw. be¬ stimmt werden.
Die Limitierung kann durch eine Begrenzung der Veränderung des Soll-Drehmomentes und/oder eine Begrenzung des Soll- Drehmomentes selbst erfolgen. Möglich sind z.B. eine evtl. veränderte Filterung, das Setzen von max. Steigerungen/Abnahmen des Drehmoments und/oder durch Setzen von vari- ablen Sollwerten oder Grenzwerten des Drehmoments erfolgen.
Darüber hinaus können die Folgen der Limitierung bzw. der Li- mitierungen berücksichtigt werden, wie beispielsweise die Li- mitierung einer Einspritzmenge des Kraftstoffs und/oder ein variables Einspritzmuster im Fehlerfall. Wird z.B. bei einem Uberholvorgang erkannt, dass die Limitierung Nachteile bringt, so kann entschieden werden, die Limitierung aufzuheben oder zu verschieben. Als Resultat wird ein Eingreifen der Fehlerreaktionen an den verschiedenen Funktionalitäten bzw. Strategien abhangig von dem Diagnosefehler durchgeführt.
Figur 3 zeigt exemplarisch ein Diagramm, wie ein Diagnosewert aus Block 26 im Schritt 22 berücksichtigt werden kann. Im Diagramm der Figur 3 ist das Drehmoment TQ der Brennkraftmaschine B als Funktion deren Drehzahl N dargestellt. Dabei zeigt eine Kurve 1 den Verlauf des maximalen Drehmoments der Brennkraftmaschine B, das verfugbar ist. Abhangig vom Diagnosewert erfolgt nun eine Limitierung sowohl des Drehmoments TQ als auch der Drehzahl N durch entsprechende Schwellen 2, 4, 6 für das Drehmoment TQ bzw. 3, 5, 7 für die Drehzahl N, so dass der Drehmomentbereich und der Drehzahlbereich begrenzt ist. Diese Begrenzungen (hier auch als Limitierungen bezeichnet) sind in diesem Beispiel abhangig von der Fahrzeuggeschwindigkeit (nicht dargestellt) . Je hoher die Fahrzeugge¬ schwindigkeit ist, desto milder ist die Begrenzung bzw. Limi- tierung. Bei niedrigen Geschwindigkeiten greift beispielsweise die Drehmomentschwelle 2 in Kombination mit der Drehzahlschwelle 3, so dass das verfugbare Drehmoment TQ und die ma¬ ximale Drehzahl N innerhalb des von diesem schwellenbegrenzten Bereiches liegt und darüber liegende Werte nicht zugelas- sen werden. Bei mittleren Geschwindigkeiten wird dagegen die Drehmomentschwelle 4 in Kombination mit der Drehzahlschwelle 5 angewendet. Im oberen Geschwindigkeitsbereich werden hinge¬ gen Drehmomente bis zur Drehmomentschwelle 6 und Drehzahlen bis hinauf zur Drehzahlschwelle 7 zugelassen. Naturlich ist auch eine reine Drehmoment- oder Drehzahlschwelle möglich.
Figur 4 zeigt ein anderes Beispiel für eine schπttmdividu- elle Berücksichtigung eines Diagnosewertes, nämlich bei der Lastschlagdampfung in Schritt 23. Dazu ist in einem Diagramm das Drehmoment TQ der Brennkraftmaschine als Funktion der
Zeit t in einer Kurve 10 dargestellt. Diese Kurve zeigt den unbegrenzten zugelassenen oder möglichen zeitlichen Verlauf des Drehmoments TQ der Brennkraftmaschine B, also einen maxi- malen Anstieg, den das Soll-Drehmoment ausfuhren kann/darf. Wie zu sehen ist, zerfallt die Kurve 10 in einen ansteigenden Ast und einen konstanten Ast, auf dem eine weitere Steigerung des Drehmoments TQ über die Zeit hin nicht möglich ist, also ein Sattigungswert erreicht ist. Abhangig vom Diagnosewert aus Block 27 werden nun andere Anstiegsverhalten für das Drehmoment TQ zugelassen, die in strichpunktierten Kurven 11 bzw. 12 eingetragen sind. Diese Kurven entsprechen einem unterschiedlichen zeitlichen Filter bei einer Lastschlagkorrek- tur. Sie bewirken also eine andere Auswirkung der Funktion im Schritt 23 auf das Soll-Drehmoment bzw. des zeitlichen Verlaufs .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern eines Betriebes einer Brennkraftmaschine (B) , insbesondere einer ein Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, wobei ein Soll-Drehmoment, das die Brennkraftmaschine (B) abgeben soll, in mehreren Schritten ermittelt wird, wobei in einem ersten Schritt (21) ein benutzerangefordertes Drehmoment ermittelt wird und dieses in nachfolgenden Schritten (22 - 24) durch verschiedene Funktionen, welche die Einflüsse min¬ destens eines standig ermittelten Einsatz- und/oder Betriebsparameters der Brennkraftmaschine (B) auf deren tatsachlich abgegebenes Drehmoment wiedergeben, modifiziert wird, so dass am Ende der Schritte (21 - 24) das im Betrieb der Brennkraft- maschine (B) benotigte Soll-Drehmoment feststeht, und der Betrieb der Brennkraftmaschine (B) und die Ermittlung der Einsatz- und/oder Betriebsparameter auf Fehler überwacht und bei Fehlern diese beschreibende oder anzeigende Diagnose¬ werte erzeugt werden und - die Diagnosewerte zu einer Änderung, insbesondere Begrenzung, des Soll-Drehmomentes verwendet werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Diagnosewerte den jeweiligen Schritte (21 - 24) individuell zugeordnet und bei der Ausfuhrung des jeweiligen Schπt- tes (21 - 24) zu Änderung, insbesondere Begrenzung, der im jeweiligen Schritt bewirkten Ermittlung bzw. Modifikation des Drehmomentes (TQ) verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schrittmdividuelle Verwendung der Diagnosewerte abhangig vom Einsatz- und/oder Betriebsparameter gestaltet wird, welchen die Funktion des jeweiligen Schrittes berücksichtigt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz- und/oder Betriebsparameter aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Geschwindigkeit eines von der Brennkraftmaschine (B) angetriebenen Fahrzeugs, Motordrehzahl, Pedalwert, Gang eines in Abtrieb der Brennkraftmaschine (B) liegenden Getriebes .
4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Verwendung des Diagnosewertes eine o- der mehrere der folgenden Auswirkungen im jeweiligen Schritt bewirkt: Veränderung des maximalen zugelassenen Drehmomentes (TQ) , Veränderung der maximalen zugelassenen Drehzahl (N) , Veränderung der zugelassenen Dynamik des Drehmomentes (TQ) , Veränderung der zugelassenen Dynamik der Drehzahl (N) .
5. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung der maximalen zugelassenen Dynamik des Drehmomentes (TQ) oder der Drehzahl (N) eine FiI- terwirkung der Funktion des jeweiligen Schrittes modifiziert oder abgeschaltet wird.
6. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für Wartungsarbeiten Daten über die von der Verwendung des Diagnosewertes betroffene Funktion in einem Fehlerspeicher abgelegt werden.
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