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Dokumentenidentifikation DE19536038A1 03.04.1997
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Bederna, Frank, Dipl.-Ing., 70825 Korntal-Münchingen, DE;
Streib, Martin, Dr., 71665 Vaihingen, DE;
Zeller, Thomas, Dr.-Ing. Dr., 71254 Ditzingen, DE
DE-Anmeldedatum 28.09.1995
DE-Aktenzeichen 19536038
Offenlegungstag 03.04.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.04.1997
IPC-Hauptklasse B60K 26/04
IPC-Nebenklasse F02D 41/22   
Zusammenfassung Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, bei welchem das maximal zulässige Moment bzw. die maximal zulässige Leistung ermittelt wird und bei Überschreiten dieses Grenzwertes durch einen berechneten Istmomenten- bzw. -leistungswert wenigstens eine Fehlerreaktion eingeleitet wird.

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Aus der DE 35 10 173 A1 (US-Patent 4 603 675) wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs vorgestellt, bei welchem abhängig von dem durch die Fahrpedalstellung vorgegebenen Fahrerwunsch die Leistung der Antriebseinheit durch elektrische Einstellung der Drosselklappe einer Brennkraftmaschine bestimmt wird. Da bei diesem System die Antriebsleistung der Antriebseinheit nur auf elektrischem Wege verstellt wird, ist besonderes Augenmerk auf die Betriebssicherheit zu legen. Daher ist im genannten Stand der Technik vorgesehen, die Stellung des Fahrpedals und damit den Fahrerwunsch mit der Stellung der Drosselklappe zu vergleichen. Überschreitet die Differenz zwischen den beiden Werten, gegebenenfalls nach einer vorgesehenen Filterzeit, einen vorbestimmten Grenzwert, wird eine Fehlfunktion der Anlage angenommen und entsprechende Reaktionen eingeleitet. Dieses Überwachungskonzept setzt eine gewisse Kopplung zwischen Fahrpedalstellung und Drosselklappenstellung voraus. Wird bei modernen Motorsteuerungen eine völlige Entkopplung zwischen Fahrpedal und Drosselklappe für neue Funktionen, beispielsweise Magerkonzepte oder Katalysatorheizfunktionen, angestrebt, ist das bekannte Überwachungskonzept zumindest in einigen Betriebsbereichen nur schwer anwendbar.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen zur Überwachung der Steuerung einer Antriebseinheit anzugeben, die auch bei einer völligen Entkopplung zwischen Fahrerwunsch und dem oder den die Antriebsleistung einstellenden Stellelementen einfach anwendbar ist.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.

Aus der DE 42 39 711 A1 ist bekannt, einem Vorgabewert für das von der Antriebseinheit abzugebende oder zu erzeugende Drehmoment bzw. Leistung einzustellen. In diesem Zusammenhang wird auch eine Abschätzung dieses Drehmoments bzw. dieser Leistung beschrieben, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der internen Verluste sowie dem Betriebszustand von Nebenverbrauchern. Bei der dort beschriebenen Brennkraftmaschine wird der Vorgabewert durch Steuerung der Luftzufuhr, Kraftstoffzumessung und/oder des Zündwinkels eingestellt. Das aktuelle Drehmoment bzw. die aktuelle Leistung wird auf der Basis von Motordrehzahl, Motorlast (Luftmasse) und der aktuellen Zündwinkeleinstellung, gegebenenfalls ergänzend unter Berücksichtigung der internen Reibungsverluste sowie dem Betriebszustand von Nebenverbrauchern berechnet.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine zuverlässige Überwachung der Steuerung der Antriebseinheit in allen Betriebszuständen, auch bei völliger Entkopplung von Fahrpedalstellung und Motorleistung.

Dadurch wird die Betriebssicherheit der Steuerung auch in Betriebszuständen gewährleistet, in denen die Leistung von der Vorgabe durch das Fahrpedal abweicht (beispielsweise bei der Katalysatorheizung im Kaltstart mit nach spät gezogenem Zündwinkel und erhöhter Luftzufuhr, bei einem Magerbetrieb des Motors mit erhöhter Luftzufuhr gegenüber einem Lambda=1-Betrieb, bei leistungserhöhenden Maßnahmen, wie einer Motorschleppmomentenregelung, etc.).

Insbesondere wird die Überwachung durch Berücksichtigung des Zündwinkels wesentlich genauer, da der Zündwinkel einen starken Einfluß auf den Wirkungsgrad des Motors hat. Insbesondere bei Katalysatorheizmaßnahmen durch spät gezogenen Zündwinkel bei gleichzeitiger Erhöhung der Luftzufuhr wirkt sich die Berücksichtigung des Zündwinkels vorteilhaft aus.

Darüber hinaus können im Gegensatz zum bekannten Stellungsvergleich Toleranzen in der Charakteristik der Winkelsensoren, die die Genauigkeit des Vergleichs beeinträchtigen, unberücksichtigt bleiben.

Durch die Berücksichtigung der tatsächlichen Füllung der Brennkraftmaschine bei der Überwachung der Steuerung der Antriebseinheit werden auch Einflüsse durch Aufladung (z. B. durch einen Turbolader), die sich auf die Leistung des Motors auswirken, automatisch berücksichtigt.

Besonders vorteilhaft ist, daß die erfindungsgemäße Lösung bei verschiedenen Ausführungen der Steuervorrichtung für die Antriebseinheit eingesetzt wird, in denen einzelnen Funktionen getrennt voneinander durchgeführt werden.

Besonders vorteilhaft ist die Überwachung auf der Basis von Drehmomenten- oder Leistungswerten, da diese durch eine Motornachbildung ermittelt werden und auf diese Weise überprüft werden kann, ob der Fahrerwunsch in die richtige Leistung bzw. das richtige Moment umgesetzt worden ist.

Besonders vorteilhaft die Überwachung vorzugsweise im Leerlauf der Antriebseinheit durchzuführen, in diesem Betriebszustand eine überhöhte Leistung besonders kritisch sein kann. Außerhalb des Leerlaufs wird ein Fahrer auf eine überhöhte Leistung mit Rücknahme des Fahrpedals reagieren.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Übersichtsblockschaltbild der erfindungsgemäßen Lösung, welche anhand des Flußdiagramms nach Fig. 2 weiter verdeutlicht ist. Fig. 3 schließlich zeigt die Wirkung der erfindungsgemäßen Lösung anhand beispielhafter Signalverläufe, während in Fig. 4 verschiedene Ausführungsformen der Steuervorrichtung dargestellt sind.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuereinheit 10 mit Blick auf die erfindungsgemäße Lösung. Die Steuereinheit 10 umfaßt dabei wenigstens einen Mikrocomputer, dessen Programmteile bzw. Programmschritte in Fig. 1 als Blockelemente dargestellt sind. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind dabei lediglich die zur Darstellung der erfindungsgemäßen Lösung notwendigen Elemente aufgeführt. Die Steuereinheit 10 umfaßt selbstverständlich alle die Elemente, die nach heutigem Stand zur Steuerung einer Antriebseinheit, vorzugsweise einer Brennkraftmaschine, im der jeweiligen Ausführung notwendig sind.

Der Steuereinheit 10 bzw. dem Mikrocomputer wird wenigstens eine Eingangsleitung 12 von wenigstens einer Meßeinrichtung 14 zur Erfassung der Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements 16 zugeführt, von einer Drehzahlmeßeinrichtung 18 eine Eingangsleitung 20, von einer Steuereinheit 22, beispielsweise zur Motorschleppmomentenregelung, eine Leitung 24 und von einer Meßeinrichtung 26 zur Erfassung der Motorlast, beispielsweise von einem Luftmengen-, Luftmassensensor, einem Drosselklappenstellungssensor oder einem Saugrohrdruck- bzw. Brennraumdrucksensor, oder der eingespritzten Kraftstoffmenge eine Leitung 28.

Über wenigstens eine Ausgangsleitung 30 beeinflußt die Steuereinheit 10 im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine über eine elektrisch betätigbare Drosselklappe 32, über die symbolisch dargestellten Ausgangsleitungen 34 und 36 die Kraftstoffzumessung und die Zündung der Brennkraftmaschine.

Die Eingangsleitung 12 und die sich in die Leitungen 38, 40 und 42 verzweigende Eingangsleitung 20 wird einem Kennfeldelement 44 zugeführt. Dessen Ausgangsleitung 46 führt zu einem Vergleichselement 48. Diesem werden ferner die Eingangsleitung 24 und gegebenenfalls wenigstens eine weitere, in Fig. 1 strichliert dargestellte Eingangsleitung 50 zugeführt. Die Ausgangsleitung 52 des Vergleichselements 48 verzweigt sich in eine Leitung 54 und in eine Leitung 56. Die Leitung 54 wird dem eigentlichen Steuerelement 58 zugeführt, dessen Ausgangsleitung zumindest die Ausgangsleitung 30 der Steuereinheit repräsentiert. Ferner beeinflußt das Element 58 über die Leitungen 82 und/oder 88-90 Kraftstoffzumessung und/oder Zündwinkel. Die Leitung 56 wird einem Kennlinien- oder Kennfeldelement 60 zugeführt, dem gegebenenfalls über wenigstens eine strichliert dargestellte Leitung 62 wenigstens eine weitere Betriebsgröße, beispielsweise die Motordrehzahl, zugeführt wird. Die Ausgangsleitung 64 des Elements 60 wird auf ein zweites Vergleichselement 66 geführt. Diesem wird ferner eine Leitung 68 zugeführt, welche die Ausgangsleitung eines Berechnungselements 70 ist. Dem Berechnungselement 70 wird als Eingangsleitung von der Leitung 20 die Leitung 40, von der Leitung 28 die Leitung 72, eine Leitung 76 sowie in vorteilhaften Ausführungsbeispielen wenigstens eine weitere Leitung 78, die in Fig. 1 strichliert dargestellt ist, zugeführt. Die Leitung 76 geht aus von der Leitung 36 zur Beeinflussung des Zündwinkels. Letztere ist Ausgangsleitung eines Kennfeld- und Berechnungselements 80, dessen Eingangsleitungen die Leitungen 42 und die von der Leitung 28 ausgehende Leitung 74 sowie wenigstens eine weitere, strichliert dargestellte Leitung 82 sind. Die Ausgangsleitung 84 des Vergleichselements 66 führt zur Beeinflussung der Kraftstoffzumessung auf ein strichliert symbolisiertes Element 86 zur Berechnung der Kraftstoffzumessung, dem wenigstens Eingangsleitungen 88 bis 90 zugeführt sind und dessen Ausgangsleitung die Leitung 34 darstellt. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird alternativ oder ergänzend von der Ausgangsleitung 84 eine Leitung 92 zum Steuerelement 58 geführt.

Grundgedanke der erfindungsgemäßen Überwachungsmaßnahmen ist, daß im Rahmen einer Motornachbildung, bei der alle zur Verfügung stehenden motorleistungsrelevanten Daten berücksichtigt werden, überprüft wird, ob der vom Fahrer bzw. von zusätzlichen Steuersystemen (Motorschleppmomentenregelung, Leerlaufregelung, etc.) vorgegebenen Sollwert in die richtige Leistung umgesetzt wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Motornachbildung im Rahmen der Abschätzung des von der Antriebseinheit erzeugten bzw. abgegebenen Motormoments bzw., unter Berücksichtigung der Drehzahl, der von der Antriebseinheit erzeugten bzw. der abgegebenen Leistung. Der berechnete bzw. abgeschätzte Istwert wird mit einem vom Fahrerwunschwert (Fahrervorgabe oder Vorgabewert von zusätzlichen Steuersystemen) abgeleiteten Grenzwert verglichen und ein Fehler erkannt, wenn der Istwert den Grenzwert überschreitet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 bei der Steuerung einer Brennkraftmaschine dargestellt, bei welcher das Drehmoment des Motors nach Maßgabe eines vorgegebenen Solldrehmoments eingestellt wird, wie es im Prinzip in dem eingangs genannten Stand der Technik (DE 42 39 711 A1) beschrieben ist. Zu diesem Zweck wird eine die Fahrpedalstellung repräsentierende Meßgröße sowie eine die Motordrehzahl repräsentierende Größe dem Kennfeldelement 44 zugeführt. Dort ist ein Kennfeld abgespeichert, welches aus den zugeführten Signalgrößen ein vom Fahrer vorgegebenes Solldrehmoment ermittelt und über die Leitung 46 abgibt. Bei der Ermittlung des Solldrehmoments können neben Fahrpedalstellung und Motordrehzahl weitere Informationen, beispielsweise bezüglich Gangstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit, etc. verwendet werden. Das zur Bildung des Fahrersollmomentenwerts eingesetzte Kennfeld ist nach Maßgabe des gewünschten Fahrverhaltens und des Leistungsvermögens des Fahrzeugs vorbestimmt.

Moderne Steuersysteme für Kraftfahrzeuge weisen Funktionen auf, welche unabhängig von der Fahrervorgabe das Motordrehmoment reduzieren (z. B. Antriebsschlupfregelung, Getriebesteuerung, etc.) oder erhöhen (z. B. Motorschleppmomentenregelung, Leerlaufregelung, etc.). Bezüglich der erfindungsgemäßen Überwachungsmaßnahmen sind lediglich die letzteren von Interesse. Im Vergleichselement 48 wird daher zur Bildung des tatsächlichen Momentensollwerts (Msoll) für die Steuerung eine Maximalwertauswahl zwischen den zugeführten Größen ermittelt und der jeweils größte Wert über die Leitung 52 abgegeben. Der auf diese Weise ermittelte Sollmomentenwert wird von der Steuereinrichtung 58 gemäß der bekannten Vorgehensweise primär in die Einstellung der Luftzufuhr, gegebenenfalls ergänzend unter Korrektur der Kraftstoffeinspritzung (eine der Leitungen 88 bis 90) und des Zündwinkels (eine der Leitungen 82) umgesetzt.

Zur Berechnung des Istmomentenwertes werden wie auch im bekannten Stand der Technik zumindest das die Motorlast repräsentierende Signal, die Motordrehzahl sowie der aktuell eingestellte Zündwinkel berücksichtigt. Daneben wird in vorteilhafter Weise auch die Anzahl der aktiven Zylinder bei der Bestimmung des Istmoments eingerechnet.

Erfolgt der Vergleich von Vorgabemoment und Istmoment nicht auf der Basis des indizierten, das heißt von der Brennkraftmaschine durch Verbrennung erzeugten Moments, sondern auf der Basis des von der Antriebseinheit abgegebenen Drehmoments (Kupplungsmoment), so wird in vorteilhafter Weise entsprechend dem Stand der Technik zusätzlich zu den genannten Größen das abgegebene Moment beeinflussende Größe wie die Reibmomente des Motors (temperatur- und drehzahlabhängig) oder der Momentenbedarf von Nebenaggregaten (Klimaanlage, Frontscheibenheizung, etc.) berücksichtigt.

Der ermittelte Sollmomentenwert wird zu Überwachungszwecken der Kennlinie (Kennfeld) 60 zugeführt. Dort ist abhängig vom Vorgabewert ein maximal zulässiges Motormoment als Grenzwert abgelegt, welcher dem Vergleich mit dem errechneten Istmoment zugrundegelegt wird. In vorteilhafter Weise wird dabei auch die Motordrehzahl miteinbezogen (Leitung 62). Dies vorzugsweise derart, daß bei Motordrehzahlen im Bereich der Leerlaufdrehzahl oder niedriger das maximal zulässige Motormoment vergleichsweise größer ist als bei höheren Motordrehzahlen. Dadurch wird die Flexibilität der Überwachungsmaßnahmen bei stehendem oder rollendem Fahrzeug wesentlich erhöht, da insbesondere in diesem Bereich durch Leerlaufregelung und andere Zusatzfunktionen (z. B. Katalysatorheizmaßnahmen) ein vom Fahrerwunsch (im Leerlauf in der Regel Null) erheblich abweichendes Istmoment auftreten kann. Im allgemeinen steigt der Grenzwert mit zunehmender Motordrehzahl an.

Überschreitet das ermittelte Istmoment das maximal zulässige Motormoment, so wird ein entsprechendes Signal über die Leitung 84 ausgesandt. Dieses Signal wird bei der symbolisch im Block 86 zusammengefaßten Berechnung der Kraftstoffzumessung durch Abschalten der Kraftstoffzufuhr zu einzelnen oder allen Zylindern berücksichtigt und/oder in der Steuereinrichtung 58 berücksichtigt, die beispielsweise die Bestromung des Stellantriebs für die Drosselklappe abschaltet oder die Stellung der Drosselklappe begrenzt.

Die im Block 80 symbolisch zusammengefaßte Zündwinkelbestimmung ermittelt in bekannterweise aus Motorlast und Motordrehzahl sowie korrigierenden Eingriffen wie Klopfregelung, Zündwinkelkorrektur durch die Steuereinheit 58, Katalysatorheizmaßnahmen, etc. den einzustellenden Zündwinkel, der über die Leitung 76 bei der Bestimmung des Motoristmoments berücksichtigt wird.

Zur Verbesserung der Funktion der Überwachungsmaßnahmen ist, wie auch im Flußdiagramm nach Fig. 2 dargestellt, vorgesehen, die Fehlerreaktionsmaßnahme erst dann einzuleiten, wenn der Istwert den Sollwert eine vorgegebene Zeitlang überschritten hat. Ferner ist zur Verbesserung bei negativen Momentenänderungen, das heiß bei Lösen des Fahrpedals durch den Fahrer, vorgesehen, daß bei einer Änderung des zulässigen Moments in Richtung kleinerer Werte eine zeitliche Verzögerung oder ein Totzeitglied wirksam ist.

Neben der dargestellten Ausführungsform auf der Basis von Motormomenten wird in anderen vorteilhaften Ausführungsbeispielen die Motorsteuerung auf der Basis von Leistungswerten ausgeführt. Die vorgenommenen Maßnahmen entsprechen sich dabei, da der Zusammenhang zwischen Motormoment und Motorleistung durch die Motordrehzahl gegeben ist. Darüber hinaus kann in anderen Ausführungsbeispielen auch eine herkömmliche Lageregelung der Drosselklappe abhängig von Stellungssollwerten durchgeführt werden. Bei diesen herkömmlichen Steuerkonzepten wird die erfindungsgemäße Überwachungsmaßnahme durch Ermittlung von Sollmomenten aus den Vorgabewerten, insbesondere aus der Fahrpedalstellung, und der Istwerte gemäß obiger Darstellung ermittelt und miteinander verglichen.

Das Flußdiagramm nach Fig. 2 gibt Hinweise auf eine Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung als Rechnerprogramm. Nach Start des Programmteils zu vorgegebenen Zeitpunkten wird im ersten Schritt 200 Betriebsgrößen eingelesen, vorzugsweise der Motormomentensollwert Msoll, die Motordrehzahl Nmot, der aktuell eingestellte Zündwinkel ZW, die ermittelte Motorlast TL sowie gegebenenfalls weitere Betriebsgrößen (Motortemperatur, Status von Nebenaggregaten, etc.). Im darauffolgenden Schritt 202 wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel das maximal zulässige Motormoment Mmotmax aus dem vorprogrammierten Kennfeld abhängig von Motorsollmoment Msoll und Motordrehzahl Nmot gebildet. Danach wird gemäß Schritt 204 nach der aus der Stand der Technik bekannten Vorgehensweise der Istmomentenwert Mmotist nach Maßgabe von Motordrehzahl, Motorlast, Zündwinkel und gegebenenfalls der weiteren Betriebsgrößen berechnet. Im darauffolgenden Abfrageschritt 206 wird überprüft, ob der maximal zulässige Momentenwert Mmotmax größer als der ermittelte Momentenistwert Mmotist ist. Ist dies der Fall, wird der Programmteil beendet und zu gegebener Zeit wiederholt. Überschreitet der Istmomentenwert für eine vorgegebene Zeit den zulässigen Maximalwert, so werden gemäß Schritt 208 Fehlerreaktionsmaßnahmen, beispielsweise Kraftstoffunterbrechung, Zylinderausblendung, Beschränkung oder Abschalten der Luftzufuhr, etc. eingeleitet. Nach Schritt 208 wird der Programmteil beendet.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist nach Schritt 202 im Abfrageschritt 210 vorgesehen, die Richtung der Änderung des maximalen zulässigen Motordrehmoments abzufragen. Dies erfolgt anhand von ermittelten Maximalwerten zweier aufeinanderfolgender Programmdurchläufe. Alternativ kann hier auch die Veränderung der Fahrpedalstellung oder des Sollmoments herangezogen werden. Nimmt das maximal zulässige Motormoment ab, das heißt ist der aktuelle Wert kleiner als der vorhergehende, wird eine Tot- oder Verzögerungszeit gemäß Schritt 212 eingebaut, bevor mit Schritt 204 fortgefahren wird. In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird bei der Ermittlung des Istmotormoments im Schritt 204 nach dem darauffolgenden Schritt 214 eine Filterung bzw. Mittelwertbildung der ermittelten Werte vorgenommen, um die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Überwachungsmaßnahme weiter zu erhöhen.

In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird die Fahrpedalstellung durch redundante Sensoren am Fahrpedal erfaßt. Beide Sensorinformationen werden der Steuereinheit 10 zugeführt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel dient eine der Sensorinformationen zur Ermittlung des Sollmomentenwertes und zur Steuerung von Luftzufuhr und gegebenenfalls Kraftstoffzumessung und/oder Zündwinkel, während aus der anderen Sensorinformation der maximal zulässige Momentenwert, der zur Überwachung herangezogen wird, ermittelt wird.

Ferner ist in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die Überprüfung nur in einem Betriebspunkt stattfindet, nämlich im Leerlauf. Bei losgelassenem Fahrpedal wird in diesem Fall der maximal zulässige Momentenwert ermittelt und mit dem ermittelten Istmomentenwert verglichen.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Überwachung allerdings in jedem Betriebspunkt des Motors, es ist jedoch aber auch vorstellbar, nur ausgewählte Betriebspunkte bzw. -bereiche, beispielsweise im Leerlaufbereich, in einem vorgegebenen Teillastbereich und/oder im Vollastbereich, vorzugeben, bei deren Erreichen die Überwachungsmaßnahmen ausgeführt werden.

In Fig. 3 ist anhand eines beispielhaften Signalverlaufs die erfindungsgemäßen Lösung weiter verdeutlicht. In Fig. 3a sind beispielhaft die Sollmomentenwerte, die vom Fahrer (durchgezogene Linie), vom Leerlaufregler (strichlierte Linie) sowie die vom Motorschleppmomentenregler vorgegeben sind (strichpunktierte Linie), dargestellt. Fig. 3b zeigt das berechnete Istmoment (durchgezogene Linie) sowie das maximal zulässige Drehmoment (strichlierte Linie). In Fig. 3 ist dargestellt, wie der Fahrer durch Betätigen des Fahrpedals das Kraftfahrzeug auf die gewünschte Geschwindigkeit beschleunigt. Danach läßt er das Fahrpedal los, das Fahrzeug befindet sich im Schiebebetrieb, in dessen Verlauf der Motorschleppmomentenregler das Ausgangsmoment des Motors erhöht. Das Loslassen des Fahrpedals zum Zeitpunkt T0 führt zu einer schnellen Reduktion des Istmoments, während das maximale Sollmoment verzögert nachgeführt wird. In Fig. 3b sind zwei Betriebssituationen vorgestellt, in welchen ein Fehler auftritt. Eine erste Betriebssituation ist nach dem Lösen des Fahrpedals, wo die Motorleistung plötzlich wieder ansteigt. Sie überschreitet das maximal zulässiges Moment, so daß zum Zeitpunkt T1 nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit die Fehlerreaktionsmaßnahmen eingeleitet werden. Die andere Betriebssituation zeigt das Fahrzeug im Leerlauf. Hier steigt das Motormoment über den maximal zulässigen Wert an, so daß zum Zeitpunkt T2 auch hier eine Fehlerreaktion nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit erfolgt.

Fig. 4 stellt Ausführungsformen der Steuereinheit 10 dar.

In einem ersten Ausführungsbeispiel besteht die Steuereinheit 10 aus zwei Mikrocomputern 400 und 402, die über ein Kommunikationssystem 404 zum gegenseitigen Daten- und Informationsaustausch miteinander verbunden sind. Der Mikrocomputer 400 stellt über die Ausgangsleitungen 406, 408 und 410 die Luftzufuhr, die Zündung und die Kraftstoffzumessung ein. Dem Mikrocomputer 400 werden ferner Eingangsleitungen 412 von einer ersten Meßeinrichtung 414 zur Erfassung der Fahrpedalstellung sowie Eingangsleitungen 416 bis 418 von Meßeinrichtungen 420 bis 422 zur Erfassung der aus Fig. 1 bekannten Betriebsgrößen zugeführt. Im Mikrocomputer 400 werden alle zur Steuerung der Brennkraftmaschine notwendigen Funktionen durchgeführt, das heißt Kraftstoffzumessung, Zündwinkel und die Einstellung der Luftzufuhr abhängig von den eingelesenen Betriebsgrößen bestimmt. Der zweite Mikrocomputer 402 dient zur Durchführung der erfindungsgemäßen Überwachungsmaßnahme. Zu diesem Zweck wird in eine Eingangsleitung 424 von einem zweiten Sensor 426 zur Erfassung der Fahrpedalstellung zugeführt und in einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel auch die von den Eingangsleitungen 416 bis 418 abgezweigten Leitungen 428 bis 430. Der Mikrocomputer 402 führt in diesem Ausführungsbeispiel die gesamte Überwachungsmaßnahme einschließlich der Bestimmung des Istmomentenwertes und des maximal zulässigen Momentenwertes sowie des Vergleichs der Momentenwerte durch. Die Fehlerinformation wird über das Kommunikationssystem an den ersten Mikrocomputer übermittelt, der die Reaktion ausführt.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist auf die Eingangsleitungen 428 bis 430 verzichtet. In diesem Ausführungsbeispiel berechnet der Mikrocomputer 400 das Istmoment, übermittelt diesen Wert über die Schnittstelle 404 an den Mikrocomputer 402. Dieser bildet aus dem Fahrerwunschsignal das maximal zulässige Motormoment und führt den Vergleich der Momentenwerte durch. Alternativ übermittelt er die Betriebsgrößen an den zweiten Mikrocomputer, der das Istmoment bestimmt.

In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind die beiden Mikrocomputer in einem Mikrocomputer zusammengefaßt und weisen voneinander getrennte Programmblöcke auf. Auch hier wird in einem ersten Ausführungsbeispiel von beiden Programmblöcken 400 und 402 jeweils alle Informationen eingelesen. Auch hier besteht die Möglichkeit, daß die Betriebsgrößen zur Ermittlung des Istdrehmoments nur vom Programmteil 400 eingelesen werden, der dann diesen Größen bzw. das ermittelte Istmoment oder beides an den Programmodul 402 überträgt.

In allen Ausführungsbeispielen lassen sich jegliche Hardware- und Softwarefehler des Rechenelements 400 sowie der Peripherie (Meßeinrichtungen und Aktuatoren) mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung erkennen.

Die erfindungsgemäße Lösung finden in vorteilhafter Weise sowohl Anwendung bei Otto- als auch bei Dieselmotoren, oder bei Elektrofahrzeugen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs, wobei das Drehmoment bzw. die Leistung der Antriebseinheit auf elektronisch gesteuertem Wege wenigstens in Abhängigkeit der Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements eingestellt wird, wobei einer elektronischen Steuereinheit neben der Bedienelementestellung weitere Betriebsgrößen zugeführt werden, in Abhängigkeit derer die Steuereinheit das Drehmoment bzw. die Leistung der Antriebseinheit ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit das maximal zulässige Moment bzw. die maximal zulässige Leistung ermittelt und wenigstens eine Fehlerreaktion einleitet, wenn das maximal zulässige Moment bzw. die maximal zulässige Leistung durch das berechnete Moment bzw. die berechnete Leistung überschritten wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ermittelte maximal zulässige Moment oder die maximal zulässige Leistung wenigstens auf der Basis der erfaßten Bedienelementestellung ermittelt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Fehlerreaktion eingeleitet wird, wenn das Überschreiten des maximal zulässigen Werts länger als eine vorgegebene Zeit anhält.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als berechnetes Moment oder berechnete Leistung ein gemittelter oder gefilteter Wert herangezogen wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Berechnung des erzeugten Moments oder der erzeugten Leistung wenigstens die angesaugte Luftmasse und/oder die eingespritzte Kraftstoffmenge herangezogen wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Berechnung des Moments oder der Leistung wenigstens der eingestellte Drosselklappenwinkel verwendet wird.
  7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Größe der Zündwinkel herangezogen wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Motortemperatur und/oder der Status von Nebenaggregaten berücksichtigt wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung des maximal zulässigen Moments oder Leistung ein zeitliches Verzögerungs- oder Totzeitglied wirksam ist, wenn sich die für die Berechnung relevanten Eingangsgrößen in Richtung kleinerer Momente bzw. kleinerer Leistung verändern.
  10. 10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung des maximal zulässigen Moments oder Leistung die Motordrehzahl in einer Weise berücksichtigt wird, daß bei Motordrehzahlen im Bereich der Leerlaufdrehzahl oder niedriger ein höheres Motormoment oder eine höhere Leistung zulässig ist als bei höheren Motordrehzahlen.
  11. 11. Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs, mit einer elektronischen Steuereinheit, der wenigstens Signale bezüglich der Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements und wenigstens einer weiteren Betriebsgröße zugeführt werden, die wenigstens abhängig von der Bedienelementestellung auf elektrischem Wege das Moment oder die Leistung der Antriebseinheit einstellt und abhängig von der wenigstens einen Betriebsgröße das Drehmoment bzw. die Leistung der Antriebseinheit ermittelt, wobei die Steuereinheit wenigstens zwei Mikrocomputern bzw. einen Mikrocomputer mit zwei voneinander unabhängigen Softwaremodulen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Mikrocomputer bzw. im ersten Programmodul wenigstens die Momenten- bzw. Leistungseinstellung durchgeführt wird, im zweiten Mikrocomputer bzw. im zweiten Programmodul ein maximal zulässiges Motormoment bzw. eine maximal zulässige Leistung ermittelt wird und wenigstens eine Fehlerreaktion eingeleitet wird, wenn die berechnete Motorleistung bzw. das berechnete Moment den maximal zulässigen Wert überschreitet.






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