DE102011010068A1

DE102011010068A1 - Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, Steuereinheit, Computerprogrammprodukt, Computerprogramm sowie Signalfolge

Info

Publication number: DE102011010068A1
Application number: DE201110010068
Authority: DE
Inventors: Enrico TROPSCHUG; Klaus Pochner; Christopher Whitney; Krishnendu Kar; Nils Oth
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-02-01
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2012-08-02

Abstract

Eine Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren (10) zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (14), umfassend die Schritte Ermitteln (12) eines zu erwartenden Schleppmoments für die Brennkraftmaschine (14) während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine (14) und Auswählen (16) einer DFCO-Drehzahl nDFCO zur Beendigung einer Schubabschaltung der Brennkraftmaschine (14) in Abhängigkeit von dem aktuell zu erwartenden Schleppmoment, wobei das Ermitteln (12) des zu erwartenden Schleppmoments und das Auswählen (16) der DFCO-Drehzahl beständig wiederholt wird. Dies ermöglicht einen geringen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine (14).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, eine Steuereinheit, ein Computerprogrammprodukt, ein Computerprogramm sowie eine Signalfolge, mit deren Hilfe eine Brennkraftmaschine betrieben werden kann, wobei es insbesondere möglich ist bei der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eine Schubabschaltung vorzunehmen.
Wenn bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bei angekuppeltem Antriebsstrang eine Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird (Schubabschaltung), beispielsweise wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs ein Gaspedal löst, wird die Brennkraftmaschine nicht mehr im Zugbetrieb sondern im Schubbetrieb betrieben. Das im Antriebsstrang und in der Brennkraftmaschine vorhandene Drehmoment ergibt sich im Wesentlichen durch die Massenträgheit rotierender Komponenten und nicht durch eine Verbrennung eines Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine. Aufgrund eines der Antriebsrichtung der Brennkraftmaschine und des Antriebsstrangs entgegenstehenden Schleppmoments beispielsweise durch Reibung und/oder angeschlossene Drehmomentverbraucher reduziert sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine im Schubbetrieb immer weiter und die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wird verzögert. Damit die Drehzahl der Brennkraftmaschine im Schubbetrieb nicht soweit absinkt, dass die Brennkraftmaschine abgewürgt wird, erfolgt bei einer vordefinierten DFCO-Drehzahl (DFCO: „Deceleration-Fuel-Cut-Off”) eine automatische Beendigung der Schubabschaltung, indem auch bei einem nicht betätigten Gaspedal der Brennkraftmaschine Kraftstoff zugeführt wird. Die DFCO-Drehzahl ist so hoch festgesetzt, dass ein Abwürgen der Brennkraftmaschine sicher vermieden ist.
Es besteht ein Bedürfnis den Kraftstoffverbrauch einer Brennkraftmaschine zu reduzieren.
Es ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen geringen Kraftstoffverbrauch einer Brennkraftmaschine ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, umfassend die Schritte Ermitteln eines zu erwartenden Schleppmoments für die Brennkraftmaschine während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine und Auswählen einer DFCO-Drehzahl n_DFCO zur Beendigung einer Schubabschaltung der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem aktuell zu erwartenden Schleppmoment, wobei das Ermitteln des zu erwartenden Schleppmoments und das Auswählen der DFCO-Drehzahl beständig wiederholt wird.
Die DFCO-Drehzahl zur Beendigung der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine wird nicht einmalig oder bei Eintritt eines bestimmten Ereignisses festgesetzt, sondern immer wieder in Abhängigkeit des aktuell vorliegenden Schleppmoments neu bestimmt. Die DFCO-Drehzahl kann unter Berücksichtigung von sich dynamisch verändernden Randbedingungen kontinuierlich derart variiert werden, dass die DFCO-Drehzahl ohne ein Abwürgen der Brennkraftmaschine durch das anliegende Schleppmoment zu riskieren möglichst gering gewählt ist, so dass nur ein geringer Kraftverbrauch erforderlich ist, um ein Abwürgen der Brennkraftmaschine bei angekuppeltem Antriebsstrang zu verhindern. Dies ermöglicht einen geringen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine und führt zu einer Reduktion von CO₂-Emissionen.
Das Wiederholen des Ermittelns des zu erwartenden Schleppmoments und des Auswählens der DFCO-Drehzahl erfolgt insbesondere unabhängig von Ereignissen, welche die Brennkraftmaschine, den Antriebsstrang und/oder Drehmomentverbraucher betreffen. Das Wiederholen erfolgt insbesondere eigenständig, das heißt ohne dass ein gesondertes externes Signal eine neue DFCO-Drehzahl festsetzt und/oder eine neue Bestimmung der DFCO-Drehzahl auslöst. Das Verfahren kann beispielsweise jeweils nach Ablauf einer vordefinierten Zeitspanne, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine konstant oder variable sein kann, beständig wiederholt werden. Vorzugsweise ist die vordefinierte Zeitspanne in einer Kaltstartphase kürzer als nach dem Erreichen einer vordefinierten Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine. Dadurch kann beispielsweise ein erhöhtes Schleppmoment durch Reibungseffekte in der Kaltstartphase in einer kraftstoffsparenden Weise berücksichtigt werden.
Insbesondere liegt die DFCO-Drehzahl n_DFCO oberhalb einer Grenzdrehzahl n₀, unterhalb der die Brennkraftmaschine bei dem zu erwartenden Schleppmoment abgewürgt wird, wobei insbesondere für f_DFCO/n₀ 1,00 < n_DFCO/n₀ ≤ 1,40, vorzugsweise 1,02 < n_DFCO/n₀ ≤ 1,20 und besonders bevorzugt 1,05 < n_DFCO/n₀ ≤ 1,10 gilt. Die DFCO-Drehzahl kann dadurch weit genug oberhalb der Grenzdrehzahl liegen, dass mit hinreichender Sicherheit ein Abwürgen der Brennkraftmaschine vermieden ist, wobei die DFCO-Drehzahl gleichzeitig nah genug an der Grenzdrehzahl liegt, um einen möglichst geringen Kraftstoffverbrauch bei der Beendigung der Schubabschaltung bereitzustellen.
Vorzugsweise wird in dem festgestellten Fall eines an den von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Drehmomentfluss periodisch ankuppelbaren Drehmomentverbrauchers, insbesondere ein Kompressor für eine Klimaanlage, für das Ermitteln des zu erwartenden Schleppmoments der Anteil des Schleppmoments des Drehmomentverbrauchers im angekuppelten Zustand verwendet. Ein sägezahnförmiger Verlauf der ausgewählten DFCO-Drehzahl wird dadurch vermieden, so dass die Gefahr eines mehrfachen kurzzeitigen Ein- und Ausschaltens der Schubabschaltung vermieden wird.
Besonders bevorzugt wird für den durch den periodisch ankuppelbaren Drehmomentverbraucher bestimmte Anteil des Schleppmoments der Anteil des Schleppmoments des Drehmomentverbrauchers im abgekuppelten Zustand verwendet, wenn der periodisch ankuppelbare Drehmomentverbraucher über einen vordefinierten Mindestzeitraum abgekuppelt ist. Dadurch kann ein endgültiges und/oder längeres Abkuppeln des Drehmomentverbrauchers bei der Bestimmung des zu erwartenden Schleppmoments rechtzeitig berücksichtigt werden.
Insbesondere wird die mittlere aufgenommene Leistung des periodisch ankuppelbaren Drehmomentverbrauchers durch Pulsweitenmodulation des Zeitraums des Ankuppelns eingestellt. Durch den veränderbaren Zeitraum des Ankuppelns des Drehmomentverbrauchers während eines vordefinierten Intervalls kann ohne komplizierte Steuerung eine Durchschnittsleistung des Drehmomentverbrauchers eingestellt werden, wobei das sich dadurch entsprechend verändernde Schleppmoment bei der Bestimmung der DFCO-Drehzahl in einer für den Betrieb des Kraftfahrzeugs günstigen Weise berücksichtigt werden kann.
Vorzugsweise wird das zu erwartende Schleppmoment über ein Zeitverzögerungsglied, insbesondere PT1-Glied, bei dem Auswählen der DFCO-Drehzahl berücksichtigt. Plötzliche Impulse für ein erhöhtes Schleppmoment, beispielsweise durch ein Einschalten eines elektrischen Verbrauchers bei angekuppelter Lichtmaschine, die nur eine so kurze Pulsbreite haben, dass ein Abwürgen der Brennkraftmaschine nicht zu befürchten ist, kann durch das Zeitverzögerungsglied beispielsweise in der Art eines Tiefpassfilters, herausgefiltert werden, ohne dass eine unnötige Beendigung der Schubabschaltung erfolgt.
Insbesondere wird bei einem sich reduzierenden Schleppmoment das zu erwartende Schleppmoment über ein Rampenglied, insbesondere I-Glied, bei dem Auswählen der DFCO-Drehzahl berücksichtigt. Dadurch wird vermieden, dass ein insbesondere unvorhergesehenes kurzzeitiges Abkuppeln eines Drehmomentverbrauchers und/oder ein ausgefallener Messwert für einen Teil des aktuellen Schleppmoments zu einer zu niedrigen DFCO-Drehzahl führt, wobei dennoch eine zurecht ermöglichte Reduzierung der DFCO-Drehzahl, beispielsweise über einen Regler mit integrativen Anteil, nachgeführt werden kann.
Besonders bevorzugt wird ein Signal zum Ankuppeln und/oder Abkuppeln eines Drehmomentverbrauchers, insbesondere Turbolader, und/oder ein Signal zum Einschalten und/oder Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers bei der Ermitteln des zu erwartenden Schleppmoments berücksichtigt bevor ein vollständiges Ankuppeln und/oder Abkuppeln des Drehmomentverbrauchers und/oder ein vollständiges Einschalten und/oder Ausschalten des elektrischen Verbrauchers erfolgt ist. Dies ermöglicht eine vorausschauende Bestimmung der DFCO-Drehzahl, beispielsweise in der Art einer Feed-Forward-Regelung.
Insbesondere wird für das Auswählen einer DFCO-Drehzahl n_DFCO eine Basis-Drehzahl n_B und eine in Abhängigkeit von dem aktuell zu erwartenden Schleppmoment veränderliche Offset-Drehzahl Δn verwendet. Dadurch kann beispielsweise für Standardbedingungen die Basis-Drehzahl verwendet werden und in dem Fall, dass ungewöhnliche Randbedingungen eine genauere von der Basis-Drehzahl abweichende Bestimmung der DFCO-Drehzahl vielversprechend erscheinen lassen, eine dynamische kontinuierlich Anpassung der DFCO-Drehzahl durch eine Anpassung der Offset-Drehzahl durchgeführt werden.
Vorzugsweise entspricht die Basis-Drehzahl n_B im Wesentlichen der DFCO-Drehzahl n_DFCO bei minimalem Schleppmoment oder bei maximalem Schleppmoment. Die Basis-Drehzahl kann dadurch für die DFCO-Drehzahl eine Schranke definieren, die im Schubbetrieb sinnvollerweise nicht unterschritten beziehungsweise überschritten werden braucht, so dass ausgehend von der Basis-Drehzahl zur Bestimmung der DFCO-Drehzahl lediglich eine Addition oder eine Subtraktion mit der kalkulierten Offset-Drehzahl erfolgen braucht, wodurch die erforderliche elektronische Schaltungstechnik vereinfacht werden kann.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Steuereinheit zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet ist, umfassend einen Eingangsport zum Einlesen von Informationen zum zu erwartenden Schleppmoment für die Brennkraftmaschine, eine Rechnereinheit zum Ermitteln eines aktuell zu erwartenden Schleppmoments für die Brennkraftmaschine aus den eingelesenen Informationen und zum Auswählen einer DFCO-Drehzahl n_DFCO zur Beendigung einer Schubabschaltung der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem aktuell zu erwartenden Schleppmoment und einen mit einer Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine verbindbaren Ausgangsport zur Beendigung der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine durch Zuführen von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine. Dies ermöglicht einen geringen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine. Die Steuereinheit kann insbesondere wie vorstehend anhand des Verfahrens erläutert aus- und weitergebildet sein.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, ausgeführt wird. Dies ermöglicht einen geringen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Computerprogramm mit kodierten Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, ausgeführt wird. Dies ermöglicht einen geringen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine. Das Computerprogramm kann insbesondere auf dem vorstehend beschriebenen Computerprogrammprodukt, beispielsweise eine Diskette, CD-ROM, DVD, Speicher, eine an das Internet angeschlossene Rechnereinheit, gespeichert sein. Das Computerprogramm kann insbesondere als eine kompilierte oder unkompilierte Datenfolge ausgestaltet sein, die vorzugsweise auf einer höheren, insbesondere objektbasierten Computersprache, wie beispielsweise C, C++, Java, Smalltalk, Pascal, Turbo Pascal basiert.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Signalfolge mit computerlesbaren Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, wenn die Signalfolge von einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, verarbeitet wird. Dies ermöglicht einen geringen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine. Die Signalfolge kann insbesondere mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Computerprogramms und/oder mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Computerprogrammprodukts erzeugt werden. Die Signalfolge kann als elektrische Impulse und/oder elektromagnetische Welle und/oder optische Impulse drahtlos oder drahtgebunden bereitgestellt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Apparat zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, umfassend Mittel zum Ermitteln eines zu erwartenden Schleppmoments für die Brennkraftmaschine während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine und Mittel zum Auswählen einer DFCO-Drehzahl n_DFCO zur Beendigung einer Schubabschaltung der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem aktuell zu erwartenden Schleppmoment, wobei das Ermitteln des zu erwartenden Schleppmoments und das Auswählen der DFCO-Drehzahl beständig wiederholt wird.
Die DFCO-Drehzahl zur Beendigung der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine wird nicht einmalig oder bei Eintritt eines bestimmten Ereignisses festgesetzt, sondern immer wieder in Abhängigkeit des aktuell vorliegenden Schleppmoments neu bestimmt. Die DFCO-Drehzahl kann unter Berücksichtigung von sich dynamisch verändernden Randbedingungen kontinuierlich derart variiert werden, dass die DFCO-Drehzahl ohne ein Abwürgen der Brennkraftmaschine durch das anliegende Schleppmoment zu riskieren möglichst gering gewählt ist, so dass nur ein geringer Kraftverbrauch erforderlich ist, um ein Abwürgen der Brennkraftmaschine bei angekuppeltem Antriebsstrang zu verhindern. Dies ermöglicht einen geringen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine und führt zu einer Reduktion von CO₂-Emissionen.
Eine Ausgestaltung des Apparats weist ferner Auswahlmittel vor, die ausgebildet sind, eine DFCO-Drehzahl n_DFCO oberhalb einer Grenzdrehzahl n₀, unterhalb der die Brennkraftmaschine (14) bei dem zu erwartenden Schleppmoment abgewürgt wird, auszuwählen, wobei insbesondere für n_DFCO/n₀ 1,00 < n_DFCO/n₀ ≤ 1,40, vorzugsweise 1,02 < n_DFCO/n₀ ≤ 1,20 und besonders bevorzugt 1,05 < n_DFCO/n₀ ≤ 1,10 gilt. Die DFCO-Drehzahl kann dadurch weit genug oberhalb der Grenzdrehzahl liegen, dass mit hinreichender Sicherheit ein Abwürgen der Brennkraftmaschine vermieden ist, wobei die DFCO-Drehzahl gleichzeitig nah genug an der Grenzdrehzahl liegt, um einen möglichst geringen Kraftstoffverbrauch bei der Beendigung der Schubabschaltung bereitzustellen.
Eine Ausführungsform des Apparats sieht ferner vor, Mittel zum Ermitteln eines zu erwartenden Schleppmoments einzusetzen, die ausgebildet sind, bei dem in dem festgestellten Fall eines an den von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Drehmomentfluss periodisch ankuppelbaren Drehmomentverbrauchers, insbesondere ein Kompressor für eine Klimaanlage, für das Ermitteln des zu erwartenden Schleppmoments den Anteil des Schleppmoments des Drehmomentverbrauchers im angekuppelten Zustand zu verwenden. Ein sägezahnförmiger Verlauf der ausgewählten DFCO-Drehzahl wird dadurch vermieden, so dass die Gefahr eines mehrfachen kurzzeitigen Ein- und Ausschaltens der Schubabschaltung vermieden wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Apparats sind Mittel zum Ermitteln eines zu erwartenden Schleppmoments vorgesehen, die ausgebildet sind, bei dem für den durch den periodisch ankuppelbaren Drehmomentverbraucher bestimmten Anteil des Schleppmoments den Anteil des Schleppmoments des Drehmomentverbrauchers im abgekuppelten Zustand zu verwenden, wenn der periodisch ankuppelbare Drehmomentverbraucher über einen vordefinierten Mindestzeitraum abgekuppelt ist. Dadurch kann ein endgültiges und/oder längeres Abkuppeln des Drehmomentverbrauchers bei der Bestimmung des zu erwartenden Schleppmoments rechtzeitig berücksichtigt werden.
Ferner wird eine Ausführungsform vorgeschlagen, die Mittel zum Einstellen der mittleren aufgenommenen Leistung des periodisch ankuppelbaren Drehmomentverbrauchers durch Pulsweitenmodulation des Zeitraums des Ankuppelns. Durch den veränderbaren Zeitraum des Ankuppelns des Drehmomentverbrauchers während eines vordefinierten Intervalls kann ohne komplizierte Steuerung eine Durchschnittsleistung des Drehmomentverbrauchers eingestellt werden, wobei das sich dadurch entsprechend verändernde Schleppmoment bei der Bestimmung der DFCO-Drehzahl in einer für den Betrieb des Kraftfahrzeugs günstigen Weise berücksichtigt werden kann.
Ferner ist eine Ausbildung des Apparats möglich, bei dem die Mittel zum Ermitteln eines zu erwartenden Schleppmoments ausgebildet sind, ein Signal zum Ankuppeln und/oder Abkuppeln eines Drehmomentverbrauchers, insbesondere Turbolader, und/oder ein Signal zum Einschalten und/oder Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers bei der Ermitteln des zu erwartenden Schleppmoments zu berücksichtigen bevor ein vollständiges Ankuppeln und/oder Abkuppeln des Drehmomentverbrauchers und/oder ein vollständiges Einschalten und/oder Ausschalten des elektrischen Verbrauchers erfolgt ist. Dies ermöglicht eine vorausschauende Bestimmung der DFCO-Drehzahl, beispielsweise in der Art einer Feed-Forward-Regelung.
Ferner ist eine Ausbildung des Apparats möglich, bei dem die Mittel zum Ermitteln eines zu erwartenden Schleppmoments ausgebildet sind, für das Auswählen einer DFCO-Drehzahl n_DFCO eine Basis-Drehzahl n_B und eine in Abhängigkeit von dem aktuell zu erwartenden Schleppmoment veränderliche Offset-Drehzahl Δn zu verwenden. Dadurch kann beispielsweise für Standardbedingungen die Basis-Drehzahl verwendet werden und in dem Fall, dass ungewöhnliche Randbedingungen eine genauere von der Basis-Drehzahl abweichende Bestimmung der DFCO-Drehzahl vielversprechend erscheinen lassen, eine dynamische kontinuierlich Anpassung der DFCO-Drehzahl durch eine Anpassung der Offset-Drehzahl durchgeführt werden.
Auch ist eine Ausbildung des Apparats möglich, bei dem die Mittel zum Ermitteln eines zu erwartenden Schleppmoments ausgebildet sind, eine Basis-Drehzahl n_B vorzusehen, die im Wesentlichen der DFCO-Drehzahl n_DFCO bei minimalem Schleppmoment oder bei maximalem Schleppmoment entspricht. Die Basis-Drehzahl kann dadurch für die DFCO-Drehzahl eine Schranke definieren, die im Schubbetrieb sinnvollerweise nicht unterschritten beziehungsweise überschritten werden braucht, so dass ausgehend von der Basis-Drehzahl zur Bestimmung der DFCO-Drehzahl lediglich eine Addition oder eine Subtraktion mit der kalkulierten Offset-Drehzahl erfolgen braucht, wodurch die erforderliche elektronische Schaltungstechnik vereinfacht werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
1: ein schematisches Flussdiagramm zur Durchführung des Verfahrens,
2: ein schematisches Flussdiagramm eines Teilaspekts des in 1 dargestellten Flussdiagramms und
3: eine schematische Prinzipdarstellung einer Steuereinheit für das in 1 dargestellte Verfahren.
Bei dem in 1 dargestellten Verfahren 10 erfolgt ein Ermitteln 12 eines zu erwartenden Schleppmoments für eine Brennkraftmaschine 14 und ein Auswählen 16 einer DFCO-Drehzahl zur Beendigung einer Schubabschaltung der Brennkraftmaschine 14 in Abhängigkeit von dem zuvor ermittelten Schleppmoment. Das Ermitteln 12 des Schleppmoments und das Auswählen 16 der DFCO-Drehzahl kann beständig und kontinuierlich ohne gesonderten externen Auslöser wiederholt werden.
Das Auswählen 16 der DFCO-Drehzahl kann derart erfolgen, dass zunächst ein Ablesen 18 einer Offset-Drehzahl aus einem Kennfeld erfolgt. Durch die Offset-Drehzahl wird eine Drehzahldifferenz bestimmt, die zu einer Basis-Drehzahl addiert und/oder von der Basis-Drehzahl subtrahiert wird, um die DFCO-Drehzahl zu bestimmen. Nach dem Ablesen 18 der Offset-Drehzahl erfolgt ein erstes Überprüfen 20, ob sich das aktuelle Schleppmoment im Vergleich zum vorherigen Durchgang reduziert hat. Hierzu kann beispielsweise die abgelesene Offset-Drehzahl mit der abgelesenen Offset-Drehzahl aus einem der vorherigen Durchgänge und/oder mit einem Mittelwert der abgelesene Offset-Drehzahlen aus mehreren vorherigen Durchgängen verglichen werden. Falls sich das Schleppmoment reduziert haben sollte, erfolgt eine erste Anpassung 22 der vorherigen Offset-Drehzahl an die aktuelle Drehzahl und/oder der vorherigen DFCO-Drehzahl an die aktuell bestimmte DFCO-Drehzahl, wobei diese erste Anpassung 22 insbesondere rampenförmig erfolgt, um in der Art eines Tiefpassfilters auf plötzliche kurzzeitige Reduktionen des Schleppmoments nicht zu empfindlich zu reagieren.
In dem Fall, dass sich das aktuelle Schleppmoment im Vergleich zum vorherigen Durchgang nicht reduziert hat, erfolgt ein zweites Überprüfen 24, ob die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine 14 höher als die DFCO-Drehzahl bei maximalem Schleppmoment ist. Insbesondere entspricht die DFCO-Drehzahl bei maximalem Schleppmoment der Basis-Drehzahl, so dass die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine 14 bei der zweiten Überprüfung 24 mit der Basis-Drehzahl und nicht mit der Summe aus der Basis-Drehzahl und der Offset-Drehzahl verglichen wird. Wenn die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine 14 höher als die DFCO-Drehzahl bei maximalem Schleppmoment ist, ist es nicht erforderlich die DFCO-Drehzahl im Vergleich zum vorherigen Durchlauf zu verändern, so dass ein Übernehmen 26 der vorherigen Offset-Drehzahl beziehungsweise der vorherigen DFCO-Drehzahl erfolgt. Wenn die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine 14 niedriger als die DFCO-Drehzahl bei maximalem Schleppmoment ist, erfolgt ein Übernehmen 28 der aktuellen Offset-Drehzahl beziehungsweise der aktuellen DFCO-Drehzahl. Schließlich erfolgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Berechnen 30 der ausgewählten DFCO-Drehzahl aus der Basis-Drehzahl und der entsprechend der vorherigen Abfragen ausgewählten Offset-Drehzahl. Die so dynamisch und kontinuierlich ausgewählte DFCO-Drehzahl wird bei der Steuerung der Brennkraftmaschine 14 verwendet, um im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 14 mit angekuppletem Antriebsstrang 66 und gelöstem Gaspedal eine Kraftstoffzufuhr 62 zur Brennkraftmaschine 14 wieder einzuschalten, um ein Abwürgen der Brennkraftmaschine 14 durch das angreifende Schleppmoment zu verhindern.
In 2 ist am Beispiel eines durch Pulsweitenmodulation an den von der Brennkraftmaschine 14 bereitgestellten Drehmomentfluss ankuppelbaren Drehmomentverbraucher in Form eines Kompressors 68 für eine Klimaanlage beispielhaft illustriert, wie der von diesem Drehmomentverbraucher bereitgestellte Anteil des Schleppmoments bei der Ermittlung 12 des Schleppmoments berücksichtigt wird. Zunächst erfolgt eine erste Überprüfung 32, ob der Drehmomentverbraucher angekuppelt ist. Wenn dies der Fall ist, wird das aktuell durch den Drehmomentverbraucher bereitgestellte Schleppmoment für die Ermittlung 12 des Schleppmoments verwendet 34. Das Schleppmoment des Drehmomentverbrauchers kann beispielsweise aus der aktuellen Leistungsaufnahme und/oder -abgabe durch geeignete Messungen berechnet werden. Falls der Drehmomentverbraucher nicht angekuppelt ist, erfolgt eine zweite Überprüfung 36, ob der Drehmomentverbraucher beim vorherigen Durchgang angekuppelt war. Ist dies der Fall, wurde der Drehmomentverbraucher unmittelbar vorher abgekuppelt, so dass sicherheitshalber zunächst der Wert für das Schleppmoment bei dem vorherigen Durchlauf verwendet wird 38. Ferner wird dieser Wert gespeichert.
Falls der Drehmomentverbraucher beim vorherigen Durchgang ebenfalls nicht angekuppelt war, erfolgt eine dritte Überprüfung 40, ob der gespeicherte Wert für das Schleppmoment größer Null ist. Dies ist der Fall, wenn der Drehmomentverbraucher erst vor kurzer Zeit abgekuppelt wurde aber sicherheitshalber noch das Schleppmoment des Drehmomentverbrauchers im angekuppelten Zustand für das Ermitteln 12 des Schleppmoments verwendet werden soll. In diesem Fall erfolgt zunächst ein Inkrementieren 42 eines Timers und ein Vergleich 44 des Timers mit einem vordefinierten Mindestzeitraum. Wenn der Wert des Timers kleiner als der Mindestzeitraum ist, wird sicherheitshalber zunächst noch der gespeicherte Wert für das Schleppmoment des Drehmomentverbrauchers weiterverwendet 46. Wenn der Wert des Timers nicht kleiner als der Mindestzeitraum ist, wird ein endgültiges Abkuppeln des Drehmomentverbrauchers erkannt 48. Gleichzeitig wird das von dem abgekuppelten Drehmomentverbraucher bereitgestellte Schleppmoment, das in den meisten Fällen Null beträgt, für die Ermittlung 16 des an der Brennkraftmaschine 14 angreifenden Schleppmoments verwendet. Dieser Wert wird gespeichert. Ferner wird der Timer zurückgesetzt und/oder initialisiert, indem der Wert des Timers beispielsweise zu Null gesetzt wird. Dies kann auch in dem Fall erfolgen, wenn bei der dritten Überprüfung 40 festgestellt wird, dass der gespeicherte Wert für das Schleppmoment nicht größer Null ist.
Wie in 3 dargestellt, dann das Verfahren 10 als Computerprogramm 50 auf einem Computerprogrammprodukt 52 in Form eines Datenspeichers gespeichert sein und als Signalfolge 54 eine Steuereinheit 56 betreiben, wobei das Computerprogrammprodukt 52 auch Teil der Steuereinheit 56 sein kann, beispielsweise als Rechnereinheit der Steuereinheit 56. Die Steuereinheit 56 weist einen Eingangsport 58 auf, um beispielsweise über einen CAN-Bus Informationen über die an der Brennkraftmaschine 14 aktuell angreifenden Schleppmomente einzulesen. Aufgrund der über den Eingangsport 58 eingelesenen Informationen kann die Steuereinheit 56 unter Berücksichtung von sich dynamisch ändernden Randbedingungen eine geeignete DFCO-Drehzahl auswählen. Über einen Ausgangsport 60 kann die Steuereinheit 56 eine Kraftstoffzufuhreinrichtung 62 steuern und/oder regeln, um ein Abwürgen der Brennkraftmaschine 14 bei einem Abfallen der Drehzahl der Brennkraftmaschine 14 auf die DFCO-Drehzahl zu vermeiden. Die Brennkraftmaschine 14 ist über eine Kupplung 64 im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 14 an einen Antriebsstrang 66 angekuppelt, dessen Schleppmoment bei der Ermittlung 12 des zu erwartenden Schleppmoments berücksichtigt wird. Insbesondere wird auch das Schleppmoment von mittelbar oder unmittelbar mit der Brennkraftmaschine 14 vorzugsweise periodisch ankuppelbaren Drehmomentverbrauchern, insbesondere ein Kompressor 68 für eine Klimaanlage und/oder eine Lichtmaschine 70, berücksichtigt. Zusätzlich kann auch das Schleppmoment von mittelbar oder unmittelbar mit dem Antriebsstrang 66 verbundenen weiteren Drehmomentverbrauchern 72 berücksichtigt werden.
Während zumindest ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel in der vorstehenden Beschreibung näher erläutert wurde, sollte anerkannt werden, dass eine Vielzahl von Variationen möglich sind. Die Ausführungsbeispiele in der Beschreibung geben dem Fachmann eine nützliche Erläuterung an die Hand, um zumindest ein Ausführungsbeispiel zu verwirklichen, wobei Änderungen in Funktion und Anordnung der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche und deren Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Verfahren
12: Ermitteln eines zu erwartenden Schleppmoments
14: Brennkraftmaschine
16: Auswählen einer DFCO-Drehzahl
18: Ablesen einer Offset-Drehzahl aus einem Kennfeld
20: erstes Überprüfen
22: erste Anpassung
24: zweites Überprüfen
26: Übernehmen der vorherigen Offset-Drehzahl
28: Übernehmen der aktuellen Offset-Drehzahl
30: Berechnen der ausgewählten DFCO-Drehzahl
32: erste Überprüfung
34: verwenden des aktuellen Schleppmoments
36: zweite Überprüfung
38: verwenden des vorherigen Schleppmoments
40: dritte Überprüfung
42: Inkrementieren eines Timers
44: Vergleich des Timers mit einem Mindestzeitraum
46: weiterverwenden des Schleppmoments
48: erkennen endgültiges Abkuppeln
50: Computerprogramm
52: Computerprogrammprodukt
54: Signalfolge
56: Steuereinheit
58: Eingangsport
60: Ausgangsport
62: Kraftstoffzufuhreinrichtung
64: Kupplung
66: Antriebsstrang
68: Kompressor
70: Lichtmaschine
72: weiterer Drehmomentverbraucher

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (14), umfassend die Schritte Ermitteln (12) eines zu erwartenden Schleppmoments für die Brennkraftmaschine (14) während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine (14) und Auswählen (16) einer DFCO-Drehzahl n_DFCO zur Beendigung einer Schubabschaltung der Brennkraftmaschine (14) in Abhängigkeit von dem aktuell zu erwartenden Schleppmoment, wobei das Ermitteln (12) des zu erwartenden Schleppmoments und das Auswählen (16) der DFCO-Drehzahl beständig wiederholt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die DFCO-Drehzahl n_DFCO oberhalb einer Grenzdrehzahl n₀, unterhalb der die Brennkraftmaschine (14) bei dem zu erwartenden Schleppmoment abgewürgt wird, liegt, wobei insbesondere für n_DFCO/n0 1,00 < n_DFCO/n₀ ≤ 1,40, vorzugsweise 1,02 < n_DFCO/n0 ≤ 1,20 und besonders bevorzugt 1,05 < n_DFCO/n₀ ≤ 1,10 gilt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in dem festgestellten Fall eines an den von der Brennkraftmaschine (14) bereitgestellten Drehmomentfluss periodisch ankuppelbaren Drehmomentverbrauchers, insbesondere ein Kompressor (68) für eine Klimaanlage, für das Ermitteln (12) des zu erwartenden Schleppmoments der Anteil des Schleppmoments des Drehmomentverbrauchers (68) im angekuppelten Zustand verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem für den durch den periodisch ankuppelbaren Drehmomentverbraucher (68) bestimmte Anteil des Schleppmoments der Anteil des Schleppmoments des Drehmomentverbrauchers (68) im abgekuppelten Zustand verwendet wird, wenn der periodisch ankuppelbare Drehmomentverbraucher (68) über einen vordefinierten Mindestzeitraum abgekuppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die mittlere aufgenommene Leistung des periodisch ankuppelbaren Drehmomentverbrauchers (68) durch Pulsweitenmodulation des Zeitraums des Ankuppelns eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das zu erwartende Schleppmoment über ein Zeitverzögerungsglied, insbesondere PT1-Glied, bei dem Auswählen (16) der DFCO-Drehzahl berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem bei einem sich reduzierenden Schleppmoment das zu erwartende Schleppmoment über ein Rampenglied, insbesondere I-Glied, bei dem Auswählen (16) der DFCO-Drehzahl berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem ein Signal zum Ankuppeln und/oder Abkuppeln eines Drehmomentverbrauchers, insbesondere Turbolader, und/oder ein Signal zum Einschalten und/oder Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers bei der Ermitteln (12) des zu erwartenden Schleppmoments berücksichtigt wird bevor ein vollständiges Ankuppeln und/oder Abkuppeln des Drehmomentverbrauchers und/oder ein vollständiges Einschalten und/oder Ausschalten des elektrischen Verbrauchers erfolgt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem für das Auswählen (16) einer DFCO-Drehzahl n_DFCO eine Basis-Drehzahl n_B und eine in Abhängigkeit von dem aktuell zu erwartenden Schleppmoment veränderliche Offset-Drehzahl Δn verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Basis-Drehzahl n_B im Wesentlichen der DFCO-Drehzahl n_DFCO bei minimalem Schleppmoment oder bei maximalem Schleppmoment entspricht.
Steuereinheit zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (14), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend einen Eingangsport (58) zum Einlesen von Informationen zum zu erwartenden Schleppmoment für die Brennkraftmaschine (14), eine Rechnereinheit zum Ermitteln (12) eines aktuell zu erwartenden Schleppmoments für die Brennkraftmaschine (14) aus den eingelesenen Informationen und zum Auswählen (16) einer DFCO-Drehzahl n_DFCO zur Beendigung einer Schubabschaltung der Brennkraftmaschine (14) in Abhängigkeit von dem aktuell zu erwartenden Schleppmoment und einen mit einer Kraftstoffzufuhr (62) der Brennkraftmaschine (14) verbindbaren Ausgangsport (60) zur Beendigung einer Schubabschaltung der Brennkraftmaschine (14) durch Zuführen von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine (14).
Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt (52) auf einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit (56) nach Anspruch 11, ausgeführt wird.
Computerprogramm mit kodierten Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wenn das Computerprogramm (50) auf einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit (56) nach Anspruch 11, ausgeführt wird.
Signalfolge mit computerlesbaren Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wenn die Signalfolge (54) von einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit (56) nach Anspruch 11, verarbeitet wird.