WO2011018301A1 - Verfahren zur ansteuerung einer drosselklappe einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2011018301A1
WO2011018301A1 PCT/EP2010/060352 EP2010060352W WO2011018301A1 WO 2011018301 A1 WO2011018301 A1 WO 2011018301A1 EP 2010060352 W EP2010060352 W EP 2010060352W WO 2011018301 A1 WO2011018301 A1 WO 2011018301A1
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control variable
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internal combustion
combustion engine
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Jens-Werner Falkenstein
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a throttle valve of an internal combustion engine, in which the throttle valve of the internal combustion engine is subjected to a dependent of a desired torque control variable.
  • the invention further relates to a computer program and a control unit for an internal combustion engine.
  • a throttle valve for regulating an air mass flow is not mechanically coupled to an accelerator pedal, but decoupled from this and with an actuator
  • Throttle are unwanted permanent movements of the throttle, which arise, for example, that the driving size for the throttle
  • Throttle depending on the determined by means of a speed controller
  • Target torque is formed, the speed controller and smallest
  • Correction of a dependent of the target speed correction value to correct to obtain a predetermined, in particular constant, value for the control variable of a throttle valve is multiplied by a factor to determine a corrected setpoint torque.
  • the corrected nominal torque is correspondingly increased, so that the (internal) power of the internal combustion engine remains constant when the product of corrected nominal torque and the actual rotational speed of the internal combustion engine does not change. At constant power of the engine also remains the
  • Hybrid vehicle dependent is subject to strong fluctuations, and that under these conditions, a calming of the throttle valve using the above method is not fully possible.
  • the invention proposes that the value of the control variable with which the
  • Throttle is driven, only changed if a previous one
  • Target torque is predetermined or predetermined permissible value range for the control variable.
  • the invention makes it possible to avoid unnecessary actuations of the throttle valve even with greatly varying setpoint torques, both in a speed-controlled as well as in a torque-controlled operation of the internal combustion engine.
  • an allowable range of values for the control variable is determined depending on the current setpoint torque in order to check whether a previous, ie a time earlier value of the control variable in this
  • Range of values is. Only when the previous value of the control variable is not within the permissible value range, the value of the control variable, with which the throttle valve is driven, changed. In this way it is possible to prevent changes in the throttle position, as long as a previous
  • Value of the control variable is in a range of values, each new in
  • an unmodified value of the control variable is determined, and that at least one actuation limit value is determined as a function of the unmodified value of the control variable for determining the permissible value range for the control variable.
  • the unmodified value of the control variable corresponds to the value which is used in an unattenuated throttle valve system for controlling the throttle valve.
  • at least one activation limit value is determined. In this way, the
  • the unmodified value of the control variable is determined as a function of the actual rotational speed of the internal combustion engine, so that maps can be used in which the unmodified value of the control variable in dependence on the actual speed and the current target torque
  • a deviation (and thus a calming of the throttle valve) is allowed only in the region close to idle and / or only in one direction and / or the deviation is blocked in external interventions (for example, an electronic stability program or a gearbox intervention), these external interventions can exactly be implemented. Also one Limiting the permitted deviation at low speed and / or very dynamic operation of the drive may be useful.
  • Ansteugrenzgrenzwerts and at least one comparison value is determined and that in the event that the value of the control variable is changed to
  • the modified value of the control variable is used.
  • a modified value can be used in this case. This can cause undesirable strong changes in the
  • Throttle position can be prevented. Due to the fact that the modified value of the control variable also depends on the at least one
  • Control limit is determined, it is ensured that the reassurance of
  • Throttle does not enjoy a higher priority than a timely acceptable (ie sufficiently fast) tracking of the throttle valve in a strong change in the current target torque. Due to the fact that the modified value of the control variable is also determined as a function of at least one comparison value, it is possible to decide whether the modified value of the control variable should be adjusted, adjusted with a delay or not adjusted.
  • the modified value of the control variable is supplied to the unmodified value of the control variable over a predefinable period of time. This allows a reassurance of the throttle without this being held in a constant open position over the predetermined period of time.
  • the position of the throttle valve can be changed continuously, so that the operation of the throttle with a lower dynamics
  • Comparison value by an earlier modified value of the control variable so that If necessary, this value can be retained and the modified value of the control variable can be set equal to the comparison value.
  • Operating point of the internal combustion engine is determined depending, so that more
  • Input quantities can be used to determine the comparison value.
  • the current operating point may be a desired operating point and / or an actual operating point of the internal combustion engine.
  • Comparison value is compared with a maximum drive limit and that when the maximum drive limit value is exceeded, the modified value of the drive quantity is set to the maximum drive limit value or to a lower value relative to the maximum drive limit. This allows a simple limitation of the modified value of the
  • the comparison value is compared with a minimum drive limit value and that when the minimum drive limit value is undershot, the modified value of the drive quantity is set to the minimum drive limit value or to a higher value relative to the minimum drive limit value. In this way it is ensured that a minimum drive limit value can be maintained. It is particularly preferred if the comparison value with a predeterminable
  • Control variable interval is compared and that in compliance with the
  • the drive size interval is preferably by a maximum drive limit and a minimum drive limit defined. These drive limits define a permitted deviation of the
  • the drive limit values may differ from the unmodified value of the drive quantity with equal or different amounts.
  • a provisional setpoint torque value is determined as a function of the modified value of the control variable, that at least one setpoint torque limit value is determined as a function of the current setpoint torque, and that a modified setpoint torque value is dependent on the at least one
  • Target torque limit is determined. In this way, a deviation of the modified setpoint torque from the current setpoint torque can be limited, for example in order to avoid self-acceleration operations of a vehicle.
  • Comparison value can be determined depending on the modified target torque.
  • the modified value of the control variable is set to a value that the (for example, in a map)
  • Influencing variables are taken into account. This is particularly advantageous if the current setpoint torque value of speed fluctuations of
  • Internal combustion engine controlling controller can be assigned.
  • FIG. 1 shows a simplified block diagram of an internal combustion engine with a throttle flap
  • FIG. 2 is a functional diagram which shows the determination of values of a
  • FIG. 3 shows a diagram which reproduces different values of the drive variable over a time course.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 10, which is associated with a control unit 20.
  • the control unit 20 monitors the operation of the internal combustion engine 10 and has a stored on an electronic storage medium computer program, which for the realization of the
  • the speed of the internal combustion engine 10 is controlled via a realized in the controller 20 controller to a predetermined target speed.
  • the Throttle 12 of the internal combustion engine 10 is acted upon by a drive quantity A.
  • the control variable A may be, for example, a desired throttle valve angle. Also, an electrical variable such as current or voltage of a servomotor
  • Throttle valve 12 or a desired rotor position for a servo motor, for example a stepper motor, is possible as a control variable A.
  • a servo motor for example a stepper motor
  • Control variable A Operating parameters of the internal combustion engine 10 such as a desired air mass flow or from a plurality of operating parameters such as desired air mass flow and actual speed derived variable can be used as the control variable A.
  • the control variable A may in particular also be a variable within the control device 20, for example a computer program.
  • an unmodified value x of the control variable A is determined with the aid of a characteristic diagram 22 (cf. FIG. 2).
  • the actual speed n_act is the input variables
  • the current setpoint torque M_a is set, for example
  • a maximum drive limit value x_Max is determined by adding the unmodified value x and a first deviation 32 to one another.
  • a minimum actuation limit value x_Min is determined in which a second deviation 34 is subtracted from the unmodified value x of the actuation variable A.
  • the first deviation 32 and / or the second deviation 34 may have a predetermined value, for example stored in a memory, or may be a certain proportion (for example 5%) of the unmodified value x.
  • the minimum drive limit x_Min with a
  • Control limit x_Max compared and the smaller value of these values selected. This smaller value corresponds to the modified value x_Mod of
  • a preliminary setpoint torque M can also be determined by means of a further characteristic map 36. Furthermore, with the aid of a first deviation 38 and a second deviation
  • Deviation 40 starting from the current target torque M_a a maximum target torque value M_Max and a minimum
  • Target torque limit M_Min be determined. By comparing these limit values with the provisional setpoint torque M, a modified setpoint torque M_Mod can be determined. That way you can
  • Deviations of the modified target torque value M_Mod be limited by the current target torque value M_a, for example, to
  • x_Mod is equal to M_Max or equal to M_Min
  • x_Mod and x_Mod_old are set to a value that results from the map 36, wherein the
  • Input variables in this case are M_Mod and n_ist. This is
  • FIG. 3 shows a simulation of a speed-controlled idling operation of FIG
  • Control variable A via the dependencies in the map 22.
  • the minimum driving limit x_Min is in the vicinity of the unmodified value x of
  • Control variable A the maximum control limit x_Max deviates further.
  • the modified value x_Mod of the control variable A lies within the control variable interval, which is defined by the control threshold values x_Min and x_Max. Therefore, in this period, the modified value x_Mod of the drive amount can be maintained and the throttle 12 can be calmed.
  • the modified value x_Mod the Actuating variable A tracked adjusted the course of the lower driving limit x_Min, so that the throttle valve 12 can be controlled with allowable values. From a period of time following the time t_2 the modified value x_Mod of the control variable A is again within the control variable interval defined by the limits x_Min and x_Max, so that the modified value x_Mod of the control variable A can be maintained.
  • Throttle 12 calmed down again.
  • An implementation of the actuating torque 28 of the idle controller that is not exact as a result of the reassurance can be compensated, for example, by a change in the ignition angle of the internal combustion engine 10.
  • compensation can be done by changing the control of an electric motor.
  • a calming of the throttle valve 12 can be carried out at low opening angles of the throttle valve 12 or even at larger opening angles, in which a small change in a target torque to a large change in the opening angle of the throttle valve 12 and corresponding strong

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Drosselklappe (12) einer Brennkraftmaschine (10), bei welchem die Drosselklappe (12) der Brennkraftmaschine (10) mit einer von einem Solldrehmoment abhängigen Ansteuergröße (A) beaufschlagt wird, wobei der Wert der Ansteuergröße (A), mit dem die Drosselklappe (12) angesteuert wird, nur dann verändert wird, wenn ein bisheriger Wert für die Ansteuergröße (A) außerhalb eines abhängig vom aktuellen Solldrehmoment vorgebbaren oder vorgegebenen zulässigen Wertebereichs für die Ansteuergröße (A) liegt.

Description

Beschreibung
Titel
VERFAHREN ZUR ANSTEUERUNG EINER DROSSELKLAPPE EINER BRENNKRAFTMASCHINE Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine, bei welchem die Drosselklappe der Brennkraftmaschine mit einer von einem Solldrehmoment abhängigen Ansteuergröße beaufschlagt wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm sowie ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine.
Bei Brennkraftmaschinen moderner Kraftfahrzeuge wird eine Drosselklappe zur Regulierung eines Luftmassenstroms nicht mechanisch mit einem Fahrpedal gekoppelt, sondern von diesem entkoppelt und mit einem Stellglied
(beispielsweise einem elektromechanischem Antrieb) betätigt.
Nachteilig an bekannten Verfahren und Systemen zur Ansteuerung einer
Drosselklappe sind unerwünschte permanente Bewegungen der Drosselklappe, die sich beispielsweise dadurch ergeben, dass die Ansteuergröße für die
Drosselklappe in Abhängigkeit des mittels eines Drehzahlreglers ermittelten
Solldrehmoments gebildet wird, wobei der Drehzahlregler auch kleinste
Drehzahlschwankungen der Brennkraftmaschine mit entsprechenden
Regelvorgängen auszugleichen sucht.
Aufgrund dieses Funktionsprinzips erfolgt eine unerwünscht häufige Ansteuerung der Drosselklappe ("Zittern"). Durch die damit verbundenen Beanspruchungen der Drosselklappe und eines Stellglieds der Drosselklappe wird die Lebensdauer dieser Bauteile stark reduziert, gegebenenfalls auch die Lebensdauer einer
Sensorik zur Erfassung der Drosselklappenstellung. Aus der DE 10 2006 040 336 A1 ist bekannt, ein Solldrehmoment in
Abhängigkeit eines von der Solldrehzahl abhängigen Korrekturwerts zu korrigieren, um einen vorgebbaren, insbesondere konstanten, Wert für die Ansteuergröße einer Drosselklappe zu erhalten. Hierbei wird ein Solldrehmoment mit einem Faktor multipliziert, um ein korrigiertes Solldrehmoment zu ermitteln. Beispielsweise wird bei einer fallenden Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine das korrigierte Solldrehmoment entsprechend erhöht, so dass die (innere) Leistung der Brennkraftmaschine konstant bleibt, wenn sich das Produkt aus korrigiertem Solldrehmoment und der Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht ändert. Bei konstanter Leistung der Brennkraftmaschine bleibt auch der der
Brennkraftmaschine zugeführte Luftmassenstrom nahezu konstant. Dies bewirkt eine Beruhigung der Drosselklappe in bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine.
Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere bei Hybridfahrzeugen ein aktuelles Solldrehmoment, welches beispielsweise von der Betriebsstrategie des
Hybridfahrzeuges abhängt, starken Schwankungen unterliegt, und dass unter diesen Bedingungen eine Beruhigung der Drosselklappe unter Verwendung des vorstehend genannten Verfahrens nicht uneingeschränkt möglich ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schlägt vor, dass der Wert der Ansteuergröße, mit dem die
Drosselklappe angesteuert wird, nur dann verändert wird, wenn ein bisheriger
Wert für die Ansteuergröße außerhalb eines abhängig vom aktuellen
Solldrehmoment vorgebbaren oder vorgegebenen zulässigen Wertebereichs für die Ansteuergröße liegt. Die Erfindung ermöglicht es, unnötige Ansteuerungen der Drosselklappe auch bei stark variierenden Solldrehmomenten zu vermeiden, und zwar sowohl in einem drehzahlgeregelten als auch in einem momentengesteuerten Betrieb der Brennkraftmaschine. Im Rahmen der Erfindung wird abhängig vom aktuellen Solldrehmoment ein zulässiger Wertebereich für die Ansteuergröße bestimmt, um zu prüfen, ob ein bisheriger, also ein zeitlich früherer Wert der Ansteuergröße in diesem
Wertebereich liegt. Nur dann, wenn der bisherige Wert der Ansteuergröße nicht in dem zulässigen Wertebereich liegt, wird der Wert der Ansteuergröße, mit dem die Drosselklappe angesteuert wird, verändert. Auf diese Weise ist es möglich, Veränderungen der Drosselklappenstellung zu verhindern, solange ein bisheriger
Wert der Ansteuergröße in einem Wertebereich liegt, der jeweils neu in
Abhängigkeit vom aktuellen Solldrehmoment bestimmt wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass abhängig vom aktuellen Solldrehmoment ein unmodifizierter Wert der Ansteuergröße ermittelt wird und dass abhängig von dem unmodifizierten Wert der Ansteuergröße zur Bestimmung des zulässigen Wertebereichs für die Ansteuergröße mindestens ein Ansteuergrenzwert ermittelt wird. Der unmodifizierte Wert der Ansteuergröße entspricht dem Wert, der bei einem nicht beruhigten Drosselklappensystem zur Ansteuerung der Drosselklappe verwendet wird. Ausgehend hiervon wird mindestens ein Ansteuergrenzwert ermittelt. Auf diese Weise kann der
Wertebereich jeweils aktuell festgelegt werden.
Vorzugsweise wird der unmodifizierte Wert der Ansteuergröße in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt, so dass Kennfelder verwendet werden können, in welchen der unmodifizierte Wert der Ansteuergröße in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl und des aktuellen Solldrehmoments
wiedergegeben sind. Bevorzugt ist es ferner, wenn der mindestens eine Ansteuergrenzwert in
Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine und/oder
zusätzlicher externer Einrichtungen ermittelt wird. Dies ermöglicht eine flexible Bestimmung maximal zulässiger Abweichungen der Ansteuergröße von dem unmodifizierten Wert der Ansteuergröße. Hierbei können der momentane
Betriebszustand des Antriebs (Drehzahlen, Drehmomente, leerlaufnaher Bereich, externe Eingriffe, Schubabschaltung) berücksichtigt werden. Indem
beispielsweise eine Abweichung (und damit eine Beruhigung der Drosselklappe) nur im leerlaufnahen Bereich und/oder nur in eine Richtung zugelassen wird und/oder die Abweichung bei externen Eingriffen (beispielsweise eines elektronisches Stabilitätsprogramms oder bei einem Getriebeeingriff) gesperrt wird, können diese externen Eingriffe exakt umgesetzt werden. Auch eine Begrenzung der erlaubten Abweichung bei Unterdrehzahl und/oder sehr dynamischem Betrieb des Antriebs kann sinnvoll sein.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein modifizierter Wert der Ansteuergröße in Abhängigkeit des mindestens einen
Ansteuergrenzwerts und mindestens eines Vergleichswerts ermittelt wird und dass für den Fall, dass der Wert der Ansteuergröße verändert wird, zur
Ansteuerung der Drosselklappe der modifizierte Wert der Ansteuergröße verwendet wird. Für den Fall, dass der Wert der Ansteuergröße verändert wird, ist es somit nicht erforderlich, auf den unmodifizierten Wert der Ansteuergröße zurückzugreifen. Vielmehr kann in diesem Fall ein modifizierter Wert verwendet werden. Hierdurch können unerwünscht starke Veränderungen der
Drosselklappenstellung verhindert werden. Dadurch, dass der modifizierte Wert der Ansteuergröße auch in Abhängigkeit des mindestens einen
Ansteuergrenzwerts bestimmt wird, ist sichergestellt, dass die Beruhigung der
Drosselklappe nicht eine höhere Priorität genießt als eine zeitlich akzeptable (also genügend schnelle) Nachführung der Drosselklappe bei einer starken Veränderung des aktuellen Solldrehmoments. Dadurch, dass der modifizierte Wert der Ansteuergröße auch in Abhängigkeit mindestens eines Vergleichswerts bestimmt wird, ist es möglich, entscheiden zu können, ob der modifizierte Wert der Ansteuergröße angepasst, zeitlich verzögert angepasst oder nicht angepasst werden soll.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der der modifizierte Wert der Ansteuergröße über einen vorgebbaren Zeitraum an den unmodifizierten Wert der Ansteuergröße herangeführt wird. Dies ermöglicht eine Beruhigung der Drosselklappe, ohne dass diese über den vorgebbaren Zeitraum in einer konstanten Öffnungsstellung gehalten wird. In dem vorgebbaren
Zeitraum kann die Stellung der Drosselklappe kontinuierlich verändert werden, so dass die Betätigung der Drosselklappe mit einer geringeren Dynamik
(beispielsweise gefiltert oder verrampt) an den unmodifizierten Wert der
Ansteuergröße herangeführt wird, als eine beispielsweise durch die
Schwankungen der Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine definierte Dynamik. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem
Vergleichswert um einen früheren modifizierten Wert der Ansteuergröße, so dass dieser Wert bei Bedarf beibehalten und der modifizierte Wert der Ansteuergröße gleich dem Vergleichswert gesetzt werden kann.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Vergleichswert von einem aktuellen
Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abhängig ermittelt wird, so dass weitere
Eingangsgrößen zur Ermittlung des Vergleichswerts herangezogen werden können.
Bei dem aktuellen Betriebspunkt kann es sich um einen Soll-Betriebspunkt und/oder um einen Ist-Betriebspunkt der Brennkraftmaschine handeln.
Charakteristische Größen solcher Betriebspunkte sind insbesondere
Drehmoment und Drehzahl der Brennkraftmaschine.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Vergleichswert mit einem maximalen Ansteuergrenzwert verglichen wird und dass bei Überschreitung des maximalen Ansteuergrenzwerts der modifizierte Wert der Ansteuergröße auf den maximalen Ansteuergrenzwert oder auf ein bezogen auf den maximalen Ansteuergrenzwert niedrigeren Wert gesetzt wird. Dies ermöglicht eine einfache Begrenzung des modifizierten Werts der
Ansteuergröße auf einen maximalen Ansteuergrenzwert.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Vergleichswert mit einem minimalen Ansteuergrenzwert verglichen wird und dass bei Unterschreitung des minimalen Ansteuergrenzwerts der modifizierte Wert der Ansteuergröße auf den minimalen Ansteuergrenzwert oder auf einen bezogen auf den minimalen Ansteuergrenzwert höheren Wert gesetzt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass ein minimaler Ansteuergrenzwert eingehalten werden kann. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Vergleichswert mit einem vorgebbaren
Ansteuergrößenintervall verglichen wird und dass bei Einhaltung des
Ansteuergrößenintervalls der modifizierte Wert der Ansteuergröße gleich dem früheren modifizierten Wert der Ansteuergröße gesetzt wird. Dies ermöglicht es, den modifizierten Wert solange konstant zu halten, also gleich dem früheren modifizierten Wert zu setzen, wie ein vorgebbares Ansteuergrößenintervall eingehalten wird. Das Ansteuergrößenintervall ist vorzugsweise durch einen maximalen Ansteuergrenzwert und einen minimalen Ansteuergrenzwert definiert. Diese Ansteuergrenzwerte definieren eine erlaubte Abweichung des
modifizierten Werts der Ansteuergröße von dem un modifizierten Wert der Ansteuergröße. Die Ansteuergrenzwerte können mit gleich oder unterschiedlich großen Beträgen von dem un modifizierten Wert der Ansteuergröße abweichen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein vorläufiger Solldrehmomentwert in Abhängigkeit des modifizierten Werts der Ansteuergröße ermittelt wird, dass mindestens ein Solldrehmomentgrenzwert in Abhängigkeit des aktuellen Solldrehmoments ermittelt wird, und dass ein modifizierter Solldrehmomentwert in Abhängigkeit des mindestens einen
Solldrehmomentgrenzwerts ermittelt wird. Hierdurch kann eine Abweichung des modifizierten Solldrehmoments vom aktuellen Solldrehmoment begrenzt werden, beispielsweise um Selbstbeschleunigungsvorgänge eines Fahrzeugs vermeiden zu können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einem Zeitraum, in welchem das vorläufige Solldrehmoment eine durch den mindestens einen Solldrehmomentgrenzwert definierte zulässige Solldrehmomentabweichung überschreitet, der modifizierte Wert der Ansteuergröße und/oder der
Vergleichswert in Abhängigkeit des modifizierten Solldrehmoments ermittelt werden. Hierbei wird der modifizierten Wert der Ansteuergröße auf einen Wert gesetzt, der dem (beispielsweise in einem Kennfeld hinterlegten)
Zusammenhang zwischen dem modifizierten Wert der Ansteuergröße und dem modifizierten Solldrehmomentwert entspricht. Auf diese Weise können alle
Einflussgrößen berücksichtigt werden. Dies ist insbesonders vorteilhaft, wenn der aktuelle Solldrehmomentwert von Drehzahlschwankungen der
Brennkraftmaschine beeinflusst ist. Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung des vorläufigen Solldrehmomentwerts in
Abhängigkeit der Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine, so dass ein Kennfeld verwendet werden kann, in welchem vorläufige Solldrehmomentwerte in
Abhängigkeit der Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine und in Abhängigkeit modifizierter Werte der Ansteuergröße aufgetragen sind. Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in Form eines Computerprogramms, das auf einem elektronischen Speichermedium abspeicherbar ist und in dieser Form einem die
Brennkraftmaschine steuernden Steuergerät zugewiesen werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine mit einer Drosselklappe,
Figur 2 ein Funktionsdiagramm, das die Ermittlung von Werten einer
Ansteuergröße zur Ansteuerung der Drosselklappe wiedergibt, und
Figur 3 ein Diagramm, welches verschiedene Werte der Ansteuergröße in einem zeitlichen Verlauf wiedergibt.
Ausführungsformen der Erfindung
Das in Figur 1 abgebildete Blockschaltbild zeigt eine Brennkraftmaschine 10, der ein Steuergerät 20 zugeordnet ist. Das Steuergerät 20 überwacht den Betrieb der Brennkraftmaschine 10 und weist ein auf einem elektronischen Speichermedium abgespeichertes Computerprogramm auf, das zur Realisierung des
erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist.
Die Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 wird über einen in dem Steuergerät 20 realisierten Regler auf eine vorgebbare Solldrehzahl geregelt. Hierzu wird die Drosselklappe 12 der Brennkraftmaschine 10 mit einer Ansteuergröße A beaufschlagt.
Die Ansteuergröße A kann beispielsweise ein Drosselklappen-Sollwinkel sein. Auch eine elektrische Größe wie Strom oder Spannung eines Stellmotors der
Drosselklappe 12 oder eine Soll-Rotorlage für einen Stellmotor, beispielsweise einen Schrittmotor, ist als Ansteuergröße A möglich. Daneben kann ein
Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 10 wie zum Beispiel ein Soll- Luftmassenstrom oder eine aus mehreren Betriebsparametern wie zum Beispiel Soll-Luftmassenstrom und Ist-Drehzahl abgeleitete Größe als Ansteuergröße A eingesetzt werden.
Die Ansteuergröße A kann insbesondere auch eine Größe innerhalb des Steuergerätes 20 sein, beispielsweise eines Computerprogramms.
Zur Ermittlung eines Werts der Ansteuergröße A wird mit Hilfe eines Kennfelds 22 (vergleiche Figur 2) ein unmodifizierter Wert x der Ansteuergröße A ermittelt. Hierfür werden als Eingangsgrößen die Ist-Drehzahl n_ist der
Brennkraftmaschine 10 sowie ein aktuelles Solldrehmoment M_a berücksichtigt. Das aktuelle Solldrehmoment M_a setzt sich beispielsweise aus
unterschiedlichen Einzelmomenten zusammen, beispielsweise einem
Fahrerwunschmoment 24 oder einem von einer Betriebsstrategie eines
Kraftfahrzeugs vorgegebenen Solldrehmoment, Lastmomenten 26 von
Nebenaggregaten, einem Stellmoment 28 eines Leerlaufreglers und/oder einem Reservemoment 30, welches beispielsweise zum Beheizen eines Katalysators oder für eine Betriebsartumschaltung eines Hybridfahrzeugs benötigt wird.
Nach Auslesen des unmodifizierten Werts x der Ansteuergröße A wird ein maximaler Ansteuergrenzwert x_Max ermittelt, indem der unmodifizierte Wert x und eine erste Abweichung 32 miteinander addiert werden.
Ferner wird ein minimaler Ansteuergrenzwert x_Min ermittelt, in dem von dem unmodifizierten Wert x der Ansteuergröße A eine zweite Abweichung 34 abgezogen wird. Die erste Abweichung 32 und/oder die zweite Abweichung 34 kann einen vorgegebenen, beispielsweise in einem Speicher hinterlegten Wert haben oder einen bestimmten Anteil (bspw. 5%) des unmodifizierten Werts x betragen. In einem nächsten Schritt wird der minimale Ansteuergrenzwert x_Min mit einem
Vergleichswert in Form eines früheren modifizierten Werts x_Mod_old der Ansteuergröße A verglichen und das Maximum dieser beiden Werte ermittelt. Der auf diese Weise erhaltene Wert wird wiederum mit dem maximalen
Ansteuergrenzwert x_Max verglichen und der kleinere Wert dieser Werte ausgewählt. Dieser kleinere Wert entspricht dem modifizierten Wert x_Mod der
Ansteuergröße A.
Durch die vorstehend beschriebenen Vergleichsoperationen ist es möglich, den modifizierten Wert x_Mod der Ansteuergröße A solange gleich dem früheren modifizierten Wert x_Mod_old der Ansteuergröße A zu setzen, wie der frühere modifizierte Werte x_Mod_old der Ansteuergröße A innerhalb des durch die Grenzen x_Min und x_Max definierten Ansteuergrößenintervalls liegt. Solange der modifizierte Wert x_Mod nicht verändert und gleich dem früheren Wert x_Mod_old gesetzt wird, kann eine Beruhigung der Drosselklappe 12 erreicht werden.
In vorteilhafter Weise kann ferner in Kenntnis des modifizierten Werts x_Mod der Ansteuergröße A und der Ist-Drehzahl n ist der Brennkraftmaschine 10 mittels eines weiteren Kennfelds 36 ein vorläufiges Solldrehmoment M ermittelt werden. Ferner können mit Hilfe einer ersten Abweichung 38 sowie einer zweiten
Abweichung 40 ausgehend von dem aktuellen Solldrehmoment M_a ein maximaler Solldrehmomentwert M_Max und ein minimaler
Solldrehmomentgrenzwert M_Min ermittelt werden. Durch Vergleich dieser Grenzwerte mit dem vorläufigen Solldrehmoment M kann ein modifiziertes Solldrehmoment M_Mod ermittelt werden. Auf diese Weise können
Abweichungen des modifizierten Solldrehmomentwerts M_Mod von dem aktuellen Solldrehmomentwert M_a begrenzt werden, beispielsweise um
Selbstbeschleunigungsvorgänge eines Fahrzeugs zu vermeiden. Vorzugsweise werden die Werte der Abweichungen 32, 34, 38 und 40 in
Abhängigkeit des momentanen Betriebszustands der Brennkraftmaschine und/oder des Betriebszustands zusätzlicher externer Einrichtungen (Drehzahlen, Drehmomente, leerlaufnaher Bereich, externe Eingriffe, Schubabschaltung) bestimmt. Bei einer aktiven Begrenzung des modifizierten Solldrehmomentwerts M_Mod
(d.h. M_Mod ist gleich M_Max oder gleich M_Min) ist es vorteilhaft, wenn der modifizierte Wert x_Mod und der frühere modifizierte Wert x_Mod_old der Ansteuergröße A reinitialisiert werden. Hierbei werden x_Mod und x_Mod_old auf einen Wert gesetzt, der sich aus dem Kennfeld 36 ergibt, wobei die
Eingangsgrößen in diesem Fall M_Mod und n_ist sind. Hierdurch ist
gewährleistet, dass unmittelbar nach Beendigung einer Begrenzung des modifizierten Solldrehmomentwerts M_Mod wieder eine Beruhigung der
Drosselklappe 12 erfolgen kann. In Figur 3 ist eine Simulation eines drehzahlgeregelten Leerlaufbetriebs der
Brennkraftmaschine 10 dargestellt. Zu einem Zeitpunkt t_0 beginnt eine sinusförmige Schwankung der Ist-Drehzahl n ist der Brennkraftmaschine 10. Das Stellmoment 28 des Leerlaufreglers des Steuergeräts 20 wirkt dieser Schwankung entgegen und beeinflusst das aktuelle Solldrehmoment M_a. Die Drehzahlschwankung beeinflusst auch den unmodifizierten Wert x der
Ansteuergröße A über die Abhängigkeiten im Kennfeld 22.
Um ein "Abwürgen" der Brennkraftmaschine 10 zu vermeiden, liegt der minimale Ansteuergrenzwert x_Min in der Nähe des unmodifizierten Werts x der
Ansteuergröße A; der maximale Ansteuergrenzwert x_Max weicht weiter davon ab.
Innerhalb eines Zeitraums zwischen t_0 und t_1 liegt der modifizierte Wert x_Mod der Ansteuergröße A innerhalb des Ansteuergrößenintervalls, welches durch die Ansteuergrenzwerte x_Min und x_Max definiert ist. Deshalb kann in diesem Zeitraum der modifizierte Wert x_Mod der Ansteuergröße beibehalten und die Drosselklappe 12 beruhigt werden.
Zu einem Zeitpunkt t1 würde der modifizierte Wert x_Mod der Ansteuergröße A den minimalen Ansteuergrenzwert x_Min unterschreiten. Daher wird in einem
Zeitraum zwischen einem Zeitpunkt t_1 und t_2 der modifizierte Wert x_Mod der Ansteuergröße A dem Verlauf der unteren Ansteuergrenze x_Min angepasst nachgeführt, so dass die Drosselklappe 12 mit zulässigen Werten angesteuert werden kann. Ab einem dem Zeitpunkt t_2 folgenden Zeitraum liegt der modifizierte Wert x_Mod der Ansteuergröße A wieder innerhalb des durch die Grenzen x_Min und x_Max definierten Ansteuergrößenintervalls, so dass der modifizierte Wert x_Mod der Ansteuergröße A beibehalten werden kann. Somit wird die
Drosselklappe 12 wieder beruhigt.
Eine in Folge der Beruhigung nicht exakte Umsetzung des Stellmoments 28 des Leerlaufreglers kann beispielsweise durch eine Veränderung des Zündwinkels der Brennkraftmaschine 10 kompensiert werden. Bei Hybridfahrzeugen kann eine Kompensation durch eine veränderte Ansteuerung eines Elektromotors erfolgen.
Ein Beruhigung der Drosselklappe 12 kann bei geringen Öffnungswinkeln der Drosselklappe 12 erfolgen oder auch bei größeren Öffnungswinkeln, bei denen eine geringe Änderung eines Solldrehmoments zu einer großen Änderung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 12 und entsprechenden starken
Bewegungen führt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Ansteuerung einer Drosselklappe (12) einer
Brennkraftmaschine (10), bei welchem die Drosselklappe (12) der
Brennkraftmaschine (10) mit einer von einem Solldrehmoment abhängigen Ansteuergröße (A) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der
Wert der Ansteuergröße (A), mit dem die Drosselklappe (12) angesteuert wird, nur dann verändert wird, wenn ein bisheriger Wert für die
Ansteuergröße (A) außerhalb eines abhängig vom aktuellen Solldrehmoment (M_a) vorgebbaren oder vorgegebenen zulässigen Wertebereichs für die Ansteuergröße (A) liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom aktuellen Solldrehmoment ein unmodifizierter Wert (x) der Ansteuergröße (A) ermittelt wird und dass abhängig von dem unmodifizierten Wert (x) der Ansteuergröße (A) zur Bestimmung des zulässigen Wertebereichs für die
Ansteuergröße (A) mindestens ein Ansteuergrenzwert (x_Max, x_Min) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
unmodifizierte Wert (x) der Ansteuergröße (A) in Abhängigkeit der Ist-
Drehzahl (n_ist) der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
mindestens eine Ansteuergrenzwert (x_Max, x_Min) in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine (10) und/oder zusätzlicher externer Einrichtungen ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein modifizierter Wert (x_Mod) der Ansteuergröße (A) in Abhängigkeit des mindestens einen Ansteuergrenzwerts (x_Max, x_Min) und mindestens eines Vergleichswerts ermittelt wird und dass für den Fall, dass der Wert der Ansteuergröße (A) verändert wird, zur Ansteuerung der Drosselklappe (12) der modifizierte Wert (x_Mod) der Ansteuergröße (A) verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der modifizierte Wert (x_Mod) der Ansteuergröße (A) über einen vorgebbaren Zeitraum an den unmodifizierten Wert (x) der Ansteuergröße (A) herangeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichswert einem früheren modifizierten Wert (x_Mod_old) der
Ansteuergröße (A) entspricht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichswert von einem aktuellen Betriebspunkt der
Brennkraftmaschine (10) abhängig ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der
Betriebspunkt ein Soll-Betriebspunkt und/oder Ist-Betriebspunkt ist, welcher durch mindestens eine der Größen Drehmoment und Drehzahl der
Brennkraftmaschine (10) charakterisiert ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichswert mit einem maximalen Ansteuergrenzwert (x_Max) verglichen wird und dass bei Überschreitung des maximalen
Ansteuergrenzwerts (x_Max) der modifizierte Wert (x_Mod) der
Ansteuergröße (A) auf den maximalen Ansteuergrenzwert (x_Max) oder auf einen bezogen auf den maximalen Ansteuergrenzwert (x_Max) niedrigeren Wert gesetzt wird.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichswert mit einem minimalen Ansteuergrenzwert (x_Min) verglichen wird und dass bei Unterschreitung des minimalen
Ansteuergrenzwerts (x_Min) der modifizierte Wert (x_Mod) der
Ansteuergröße (A) auf den minimalen Ansteuergrenzwert (x_Min) oder auf einen bezogen auf den minimalen Ansteuergrenzwert (x_Min) höheren Wert gesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichswert mit einem vorgebbaren Ansteuergrößenintervall verglichen wird und dass bei Einhaltung des Ansteuergrößenintervalls der modifizierte Wert (x_Mod) der Ansteuergröße (A) gleich dem früheren modifizierten Wert (x_Mod_old) der Ansteuergröße (A) gesetzt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorläufiger Solldrehmomentwert (M) in Abhängigkeit des modifizierten Werts (x_Mod) der Ansteuergröße (A) ermittelt wird, dass mindestens ein Solldrehmomentgrenzwert (M_Max, M_Min) in Abhängigkeit des aktuellen Solldrehmoments (M_a) ermittelt wird, und dass ein modifizierter Solldrehmomentwert (M_Mod) in Abhängigkeit des mindestens einen Solldrehmomentgrenzwerts (M_Max, M_Min) ermittelt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem
Zeitraum, in welchem der vorläufige Solldrehmomentwert (M) eine durch den mindestens einen Solldrehmomentgrenzwert (M_Max, M_Min) definierte zulässige Solldrehmomentabweichung überschreitet, der modifizierte Wert (x_Mod) der Ansteuergröße (A) und/oder der Vergleichswert in Abhängigkeit des modifizierten Solldrehmomentwerts (M_Mod) ermittelt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vorläufige Solldrehmomentwert (M) in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl (n_ist) der Brennkraftmaschine (10) ermittelt wird.
16. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche programmiert ist.
17. Steuergerät (20) für eine Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (20) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 15 konfiguriert ist.
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