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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
mit den Schritten: Einstellen der Drehmomentabgabe des Verbrennungsmotors über ein
Leistungsstellglied in Abhängigkeit
vom Signal eines Fahrerwunschgebers, Bilden eines Wertes für ein maximal
zulässiges
Drehmoment des Verbrennungsmotors, Bilden einer Maßzahl für das tatsächliche
Drehmoment des Verbrennungsmotors und Vergleichen der Maßzahl mit
dem Wert, und Auslösen
einer Fehlerreaktion, wenn das tatsächliche Drehmoment das maximal
zulässige Drehmoment überschreitet.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät zum Steuern eines Verbrennungsmotors
mit solchen Verfahren sowie eine Verwendung eines solchen Steuergerätes zum
Steuern eines Verbrennungsmotors.
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Das
Auslösen
der Fehlerreaktion soll verhindern, dass der Verbrennungsmotor abweichend
vom Fahrerwunsch Drehmoment abgibt, was beispielsweise eine gewünschte Motorbremswirkung
verringert oder sogar zu einem ungewollten Beschleunigen des Verbrennungsmotors
und eines von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeugs führen kann.
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Ein
solches Verfahren, ein solches Steuergerät und eine solche Verwendung
sind aus der
DE 199 00
740 A1 der Anmelderin bekannt. Diese Schrift verweist auf
eine bekannte Drehmomentüberwachung für einen
Ottomotor, bei der ein Ist-Moment des Verbrennungsmotors aus Drehzahl,
Brennraumfüllung (Luftmasse)
und Zündwinkeleinstellung
bestimmt wird. Weiter erweitert diese Schrift die bekannte Drehmomentüberwachung
auf Verbrennungsmotoren, die zumindest zeitweise mit magerem Kraftstoff/Luft-Gemisch
betrieben werden. Beispiele solcher Verbrennungsmotoren sind Dieselmotoren
und Ottomotoren mit Direkteinspritzung im Betrieb mit geschichteter
Brennraumfüllung.
Solche Verbrennungsmotoren arbeiten weitgehend ungedrosselt, so
dass ihre Brennräume
in der Regel mit einer maximalen Luftmasse gefüllt sind. Das Drehmoment wird
dann über
die eingespritzte Kraftstoffmasse eingestellt (Qualitätsregelung),
während
bei gedrosselt betriebenen Ottomotoren das Drehmoment über die
Masse der Brennraumfüllung
mit Kraftstoff/Luft-Gemisch eingestellt wird (Quantitätsregelung).
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Zur
Drehmomentüberwachung
in Verbindung mit einem qualitätsgeregelten
Verbrennungsmotor wird in dieser Schrift vorgeschlagen, das tatsächliche
Drehmoment auf der Basis der eingespritzten Kraftstoffmasse als
momentenbestimmende Größe zu bestimmen.
Dabei wird das zulässige
Drehmoment über
den Fahrerwunsch und/oder die Drehzahl aus einem Kennfeld oder durch
ein vereinfachtes Funktionsmodell ermittelt. Die Bildung der drehmomentbestimmenden
Signale zur Ansteuerung eines Leistungsstellgliedes findet dabei
in einem Steuergerät
auf einer ersten Programmebene statt, während die Bildung des zulässigen Drehmomentes
im Rahmen eines Überwachungskonzeptes
auf einer zweiten Programmebene stattfindet.
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Eine
Ermittlung des zulässigen
Drehmomentes aus dem Fahrerwunsch ist jedoch insbesondere bei Verbrennungsmotoren
mit Störungsreglern
in Übergangsbetriebszuständen, insbesondere
beim Übergang
in einen Schiebebetrieb nicht zuverlässig, da (zulässige) Eingriffe
des Störungsreglers
die Bildung des Ansteuersignals für ein Leistungsstellglied beeinflussen.
Dem tatsächlichen
Drehmoment, das aus dem Ansteuersignal resultiert, ist daher der
Störungseingriff überlagert.
Dieser kann bei dem herkömmlich
gebildeten Wert für
das zulässige
Drehmoment zu Fehl-Erkennungen führen.
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Eine
Verbrennungsmotorsteuerung mit Störungsregler ist aus der
DE 195 37 787 der Anmelderin
bekannt. Der bekannte Störungsregler
weist ein D2T2-Glied mit betriebspunktabhängigen Differential- und Verzögerungs-Zeitkonstanten als
Parameter auf. Das D2T2-Glied filtert die Drehzahl des Verbrennungsmotors.
Sein Ausgangssignal wird additiv mit dem fahrerwunschabhängig erzeugten
Ansteuersignal für
das Leistungsstellglied verknüpft.
Schwingungen des Antriebsstrangs, die als Ruckeln spürbar sind, überlagern
sich der Drehzahl als Störung. Durch
die Einkopplung des gefilterten Drehzahlsignals in das Ansteuersignal
für das
Leistungsstellglied wird die Ruckelschwingung des Antriebsstrangs
gedämpft.
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Durch
die Einkopplung des gefilterten Drehzahlsignals in die Ansteuersignalbildung
bildet sich die Ruckelschwingung im Ansteuersignal für das Leistungsstellglied
und damit letztlich auch im zeitlichen Verlauf des tatsächlich vom
Verbrennungsmotor erzeugten Drehmoments ab. Ruckelschwingungen werden
insbesondere von Drehmomentänderungen
angeregt, wie sie beispielsweise beim Übergang in den Schiebetrieb
auftreten.
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Unter
einem Schiebebetrieb eines Verbrennungsmotors wird im Folgenden
ein Betrieb verstanden, bei dem der Verbrennungsmotor kein Drehmoment
abgibt, sondern vielmehr selbst durch externe Einflüsse angetrieben
wird. Ein Schiebebetrieb tritt beispielsweise beim Abbremsen oder
bei einer Bergabfahrt eines Kraftfahrzeugs auf, wenn der Fahrer kein
Drehmoment anfordert. Der Übergang
in den Schiebebetrieb kann beispielsweise durch einen Fahrerwunschgeber,
beispielsweise einen Fahrpedalgeber erfasst werden.
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Der
Störungsregler
greift insbesondere beim Übergang
in den Schiebebetrieb in die Ansteuersignalbildung ein, so dass
die bekannte, auf einer Auswertung des Fahrerwunsches basierende
Drehmomentüberwachung
nicht zuverlässig
ist, bis der Störungsreglereingriff
abgeklungen ist. In diesem Zusammenhang ist es per se bekannt, bei
einem Übergang
in den Schiebebetrieb etwa eine Sekunde abzuwarten, um den Störungsreglereingriff
abklingen zu lassen. Erst danach wird die Drehmomentüberwachung
freigegeben. Diese Drehmomentüberwachung ist
daher nicht kontinuierlich. Damit ist der Nachteil verbunden, dass
eine fehlerhafte Drehmomenterzeugung erst mit einer der Wartezeit
entsprechenden Verzögerung
entdeckt wird. Aus Sicherheitsgründen ist
es jedoch wünschenswert,
eine unerwünschte
Erzeugung von Drehmoment möglichst
verzögerungsfrei
zu detektieren, um eine Fehlerreaktion auslösen zu können.
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Mit
Blick auf den beschriebenen Stand er Technik besteht die Aufgabe
der Erfindung in der Angabe eines Verfahrens, das sowohl eine Ruckeldämpfung als
auch eine kontinuierliche Momentenüberwachung ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass einem Ansteuersignal des Leistungsstellgliedes ein Störungsreglereingriff überlagert
wird und dass der Wert für
das maximal zulässige
Drehmoment aus einer Verknüpfung
eines ersten Näherungswertes
mit einem Schätzwert
für den
Drehmomentbeitrag des Störungsreglereingriffs
gebildet wird, wobei der erste Näherungswert
in Abhängigkeit
von dem Signal des Fahrerwunschgebers gebildet wird.
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Ferner
wird diese Aufgabe durch ein Steuergerät gelöst, das ein solches Verfahren
oder eines der weiter unten dargestellten Ausgestaltungen des Verfahrens
steuert. Die Aufgabe wird ferner durch eine Verwendung eines solchen
Steuergerätes
zur Ruckeldämpfung
und Momentenüberwachung
gelöst,
wobei als Leistungsstellglied wenigstens eine der folgenden Komponenten
verwendet wird: Einspritzventilanordnung, Drosselklappenanordnung, variable
Einlassventilsteuerung, Zündvorrichtung.
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Die
Berechnungen im Steuergerät
erfolgen im Allgemeinen je nach physikalischem Zusammenhang in Drehmomenteinheit
(Fahrerwunschmoment, Drehmomentbegrenzung, ...) oder Mengeneinheit bzw.
Ansteuersignaleinheit (Rauchbegrenzung, Mengenausgleichsregelung).
Die Verbindung erfolgt über ein
Motorwirkungsgradkennfeld. Die in der vorliegenden Anmeldung für Drehmomente
offenbarten Überlegungen
sind daher zu entsprechenden Betrachtungen zu Mengen (Kraftstoffmengen) äquivalent.
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Vorteile der
Erfindung
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Durch
diese Merkmale wird die Aufgabe der Erfindung vollkommen gelöst. Als
Folge wird die Sicherheit der Verbrennungsmotorsteuerung durch eine
gegebenenfalls schneller erfolgende Fehlerreaktion erhöht.
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Es
ist bevorzugt, dass der Störungsregler
ein D2T2-Glied mit betriebspunktabhängigen Parametern aufweist.
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Ein
solches D2T2-Glied als sich als besonders geeignet für eine Ruckeldämpfung erwiesen.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass sie mit einem solchen Glied,
aber auch mit anderen phasenkorrigierenden Übertragungsgliedern und Bandpassfiltern zusammenwirken
kann.
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Ferner
ist bevorzugt, dass bei der Bildung des Wertes für das maximal zulässige Drehmoment der
Schätzwert
für den
Drehmomentbeitrag des Störungsreglereingriffs
durch Nachbilden des D2T2-Gliedes mit festen Parametern gebildet
wird.
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Durch
diese Ausgestaltung wird die Aufgabe Resourcenschonend gelöst. Im Gegensatz
zu der Möglichkeit,
den kompletten Störungsregler
mit betriebspunktabhängigen
Zeitkonstanten funktional identisch nachzubilden, benötigt diese
Ausgestaltung weniger Speicherplatz und Rechenzeit (Programmlaufzeit)
im Steuergerät.
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Bevorzugt
ist auch, dass bei der Bildung der Maßzahl für das tatsächliche Drehmoment die tatsächlich vom
Leistungsstellglied ausgegebene Stellgröße berücksichtigt wird.
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Durch
diese Ausgestaltung kann die vereinfachte Nachbildung gewissermaßen mit
Schranken versehen werden, die durch den realen Störungsregler
gesetzt werden.
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Weiter
ist bevorzugt, dass die tatsächlich vom
Leistungsstellglied ausgegebene Stellgröße durch eine Extremalauswahl
im Vergleich zu einer nachgebildeten Stellgröße berücksichtigt wird.
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Diese
Ausgestaltung bewirkt, dass bei der vereinfachten Nachbildung entstehende
Extremwerte bei der Weiterverarbeitung ausgeschlossen werden können.
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Bevorzugt
ist ferner, dass das Ergebnis der Extremalauswahl nach dem vorhergehenden
Absatz mit einem festen Wert durch eine weitere Extremalauswahl
verglichen wird.
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Diese
Ausgestaltung liefert den weiteren Vorteil, dass die Weiterverarbeitung
beispielsweise auf positive Werte beschränkt werden kann, um das zulässige Drehmoment
nicht zu sehr zu verringern. Dadurch wird eine sonst möglicherweise
auftretende Überempfindlichkeit
der Fehlererkennung verhindert.
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Weiter
ist bevorzugt, dass der Schätzwert
für den
Drehmomentbeitrag des Störungsreglereingriffs durch
Zugriff auf eine mit der zweiten Ableitung der Drehzahl des Verbrennungsmotors
nach der Zeit adressierte Kennlinie gebildet wird.
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Diese
Ausgestaltung stellt eine besonders einfache und Resourcen-schonende
Alternative zu den oben genannten Ausgestaltungen dar.
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Bevorzugt
ist auch, dass bei einem Übergang
in einen Schiebebetrieb des Verbrennungsmotors eine Fehlerreaktion
ohne Wartezeit auslösbar
ist.
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Dadurch
wird die Geschwindigkeit, mit der eine beim Betrieb des Verbrennungsmotors
aktive Drehmomentüberwachung
eine Fehlerreaktion auslösen
kann, minimiert.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 schematisch einen Verbrennungsmotor
mit Stellgliedern, Sensorik und einem Steuergerät;
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2 ein Steuergerät mit Sensorik
und einem Stellglied in Funktionsblockdarstellung;
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3 zeitliche Verläufe von
Signalen im Steuergerät;
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4 ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung als Funktionsblockdarstellung; und
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5 ein alternatives Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Die
Ziffer 10 in der 1 bezeichnet
die Gesamtansicht eines stark schematisiert dargestellten Verbrennungsmotors
mit wenigstens einem Brennraum 12. Eine Füllung des
Brennraums 12 wird über ein
Einlassventil 14 und ein Auslassventil 16 ausgewechselt.
Zu einer Luftfüllung
des Brennraums 12 wird über
ein Einspritzventil 18 Kraftstoff zugemessen, wobei der
Zeitpunkt der Zumessung und die zugemessene Menge von einem Steuergerät 20 gesteuert
werden. Dabei wird das Einspritzventil 18 als Leistungsstellglied
benutzt. Die zugemessene Menge bestimmt ganz wesentlich das vom
Verbrennungsmotor 10 erzeugte Drehmoment. Die Ansteuerung
des Leistungsstellgliedes erfolgt unter anderem in Abhängigkeit
von einem Fahrerwunsch, der über ein
Fahrpedal 22 von einem Fahrpedalgeber 24 erfasst
und an das Steuergerät 20 weitergeleitet
wird.
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Eine
solche Art der Leistungssteuerung ist für einen Dieselmotor typisch.
Eine vergleichbare Leistungssteuerung über die Menge des zugemessenen
Kraftstoffs erfolgt auch bei einem Ottomotor mit Direkteinspritzung
im Betrieb mit beschichteter Brennraumfüllung. Im Unterschied zum Dieselmotor, bei
dem die Einspritzung die Verbrennung auslöst, erfolgt beim Ottomotor
eine Fremdzündung
der Brennraumfüllung,
beispielsweise durch eine Zündkerze.
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Bei
einem Ottomotor mit Direkteinspritzung, der im Homogenbetrieb, also
mit homogener Gemischverteilung im Brennraum 12, betrieben
wird, erfolgt die Einstellung des gewünschten Drehmomentes in Abhängigkeit
vom Fahrerwunsch über
die Menge der Füllung
des Brennraums 12 (Qualitätsregelung). Dies gilt analog
auch für
einen Verbrennungsmotor mit Saugrohreinspritzung.
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In
diesen Fällen
kann die Menge der Brennraumfüllung über eine
Drosselklappe 26, die von einem Drosselklappensteller 28 in
gesteuerter Weise vom Steuergerät 20 betätigt wird,
eingestellt werden. Die Drosselklappe 26 mit dem Drosselklappensteller 28 dient
dann als Leistungsstellglied. Alternativ kann die Menge der Füllung des
Brennraums 12 auch über eine
variable Ansteuerung des Einlassventils 14 durch einen
Einlassventilsteller 30, der ebenfalls vom Steuergerät 20 angesteuert
wird, gesteuert werden. Der Verbrennungsmotor 10 weist
ferner eine Drehzahlsensorik 32 auf, die beispielsweise
aus einem Geberrad 34 mit ferromagnetischen Markierungen 36 und
einem Induktivsensor 38 bestehen kann.
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Wie
in 2 dargestellt, weist
das Steuergerät 20 eine
erste Ebene 40 und eine zweite Ebene 42 auf, wobei
diese Ebenen 40, 42 in der Funktionsblockdarstellung
der 2 Programmebenen
eines Motorsteuerungsprogramms entsprechen. In der ersten Ebene 40 läuft das
eigentliche Steuerungsprogramm ab, in dem aus Signalen einer eingangsseitigen
Sensorik 24, 32 und 56 Stellgrößen zur
ausgangsseitigen Steuerung von Stellgliedern, bspw. von Leistungsstellgliedern 18, 28 und 30 geformt werden.
Die zweite Ebene 42 dient zur Überwachung der Motorsteuerung.
Dazu bekommt sie ebenfalls Signale der eingangsseitigen Sensorik 24, 32, 56 zugeführt. Daraus,
und ggf. aus weiteren, von der ersten Ebene erhaltenen Signalen,
formt die zweite Ebene Signale zur Überwachung der ersten Ebene.
Im Fehlerfall kann sie in die erste Ebene eingreifen und dort eine
Fehlerreaktion erzeugen.
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In
der ersten Ebene wird zunächst
aus den Signalen des Fahrpedalgebers 24 und der Drehzahlsensorik 32 ein
Sollwert für
das vom Verbrennungsmotor 10 zu erzeugende Drehmoment und/oder
aber ein entsprechender Basiswert zur Stellgliedansteuerung erzeugt.
Dieses Signal wird anschließend
in einem Führungsformer 46 gefiltert um
bspw. schlagartige Änderungen
der Fahrpedalstellung (des Fahrerwunsches) vor der Stellgliedansteuerung
zu glätten.
Der Führungsformer 46 kann als
Tiefpass, bspw. als PT1-Glied
realisiert sein. Diese Glättung
erfolgt, um Lastwechselschläge,
die Schwingungen des Triebstrangs erzeugen könnten, zu dämpfen. Zur Dämpfung solcher
Triebstrangschwingungen (Ruckeldämpfung)
wird das Signal der Drehzahlsensorik 32 einem Störungsregler 52 zugeführt, der
daraus ein Korrektursignal bildet, das mit dem geglätteten Basiswert
aus dem Block 46 in Block 50 verknüpft wird.
Der Störungsregler
arbeitet als phasenkorrigierendes/phasenverschiebendes Glied und
gibt daher ein Signal aus, das gegenüber dem Signal des Führungsformers
phasenverschoben ist. Die Verknüpfung
kann sowohl multiplikativ als auch additiv erfolgen. Das Ausgangssignal
der Verknüpfung 50 wird
in einem Block 48, zu endgültigen Ansteuersignalen für wenigstens
eines der Stellglieder 18, 28 oder 30 umgeformt
und an diese Stellglieder ausgegeben.
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Der
Störungsregler 52 ist
bevorzugt als D2T2-Filter realisiert. Seine von der kompletten Frequenzvariablen
s abhängige Übertragungsfunktion lautet
dann: Ausgangssignal (s)/Drehzahl(s) = k×s2/(1+t×s)2,wobei k die Verstärkung ist (die Konstante des
D-Anteils) und T die Zeitkonstante des Verzögerungsanteils ist. Die Variable
s ist die Frequenz. Durch die D2T2-Filterung (Phasenverschiebung)
des Drehzahlsignals erhält
man eine das Ruckeln des Triebstrangs dämpfende Ansteuersignalkomponente,
die in der bereits beschriebenen Weise in der Verknüpfung 50 mit
dem gefilterten Basiswert für
die Stellgliedansteuerung verknüpft
wird.
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Da
die Amplitude und die Frequenz der Ruckelschwingungen bei Kraftfahrzeugen
stark betriebspunktabhängig
sind, sind mit festen Filterkonstanten K, T nicht für alle Betriebspunkte
befriedigende Ergebnisse zu erwarten. Erfahrungsgemäß wird die Ruckelschwingung
von der jeweils vorliegenden Übersetzungsstufe
im Getriebe und von der Motordrehzahl stark beeinflusst. Der Störungsregler 52 wird
daher mit Hilfe einer Parameterauswahl im Block 54 mit
betriebspunktabhängigen
Parametern K, T gespeist. Zur Auswahl betriebspunktabhängiger Parameter
wird dem Block 54 zumindest ein Signal der Drehzahlsensorik 32 und
sein weiteres Signal einer Sensorik 56 zugeführt, aus
der sich die gerade eingelegte Übersetzungsstufe
bestimmen lässt.
Das Signal der Sensorik 56 kann bspw. ein Fahrgeschwindigkeitssignal
v sein, so dass sich aus v und Drehzahl n die Übersetzung und damit die Übersetzungsstufe bestimmen
lässt.
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Zur Überprüfung und Überwachung
des in der ersten Ebene gebildeten Ansteuersignals für die Stellglieder 18, 28 und 30 wird
in der zweiten Ebene 42, im Überwachungsblock 58 ein
Wert für
ein höchstens
zulässiges
Ansteuersignal gebildet. Der im Überwachungsblock 58 gebildete
Wert für
ein zulässiges
Ansteuersignal entspricht einem maximal zulässigen Drehmoment. Dieser Wert
wird im Block 58 aus Signalen des Fahrerwunschgebers 24,
der Drehzahlsensorik 32 und ggf. aus Steuersignalen der
ersten Ebene, bspw. Werten von bestimmten Parametern K, T für den Störungsregler 52,
die von der Parameterauswahl 54 bereitgestellt werden.
Das in der ersten Ebene 40 gebildete Ausgangssignal der
Verknüpfung 50 entspricht
einer Maßzahl
für das
tatsächliche
Drehmoment des Verbrennungsmotors. Dieser Wert wird dem Überwachungsblock 58 zugeführt, so
dass im Block 58 Werte für das höchstens zulässige Drehmoment und für das tatsächliche Drehmoment
vorliegen. Ergibt ein Vergleich der tatsächlichen Ansteuerdauer (oder
des tatsächlichen Drehmoments)
mit einem Wert für
ein maximal zulässiges
Ansteuersignal (oder einem maximal zulässigen Drehmoment), dass das
tatsächliche
Ansteuersignal (Drehmoment) zu groß wird, löst die Überwachung 58 eine
Fehlerreaktion aus, indem sie bspw. die endgültige Ansteuersignalformung
im Block 48 verhindert, sperrt oder verändert.
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3 zeigt zeitliche Verläufe von
Signalen im Steuergerät 20 zum
Veranschaulichen des technischen Hintergrundes der Erfindung. Dabei
wird zum Zeitpunkt t_0 vom Fahrpedalgeber 24 ein Übergang in
den Schiebebetrieb ausgelöst.
Dadurch ändert sich
das Ausgangssignal der Sollwertsteuerung 44 in 1 mehr oder weniger schlagartig.
Diese schlagartige Änderung
wird vom Führungsformer 46 geglättet, der
das in 3 dargestellte,
monoton fallende Ausgangssignal 60 ausgibt. Der Lastwechsel
regt Triebstrangschwingungen an, die sich im Signal der Drehzahlsensorik 32 abbilden. Über den
Störungsregler 52 wird
das gefilterte Drehzahlsignal der Ansteuersignalbildung durch die
Verknüpfung 50 gewissermaßen gegengekoppelt.
Letztlich bildet sich damit die Ruckelschwingung in der Bildung
des Ansteuersignals für
das Stellglied 18, 28 und 30 ab. Dabei
ist der Phasenbezug zwischen der Schwingung im Ansteuersignal und
der eigentlichen Ruckelschwingung durch die D2T2-Filterung im Störungsregler 52 so, dass
die Ruckelschwingung gedämpft
wird. Die oszillierende Kurve 62 in 3 zeigt gewissermaßen das Ausgangssignal der
Verknüpfung 50,
also das mit einem Eingriff des Störungsreglers 52 überlagerte
Ausgangssignal des Führungsformers 46.
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Durch
die Schwingung im Verlauf 62 könnten Überwachungsschwellenwerte,
die einen festen Offset zum Signal 60 aufweisen, überschritten
werden. Aus diesem Grunde findet nach dem Stand der Technik beim
Auftreten der Schwingungen im Signal 62 eine Drehmomentüberwachung
nicht statt. Wie aus 3 ersichtlich
ist, klingt die Schwingung im Signal 62 mit zunehmender
Zeit ab, so dass etwa ab dem Zeitpunkt t_1, wieder ein Ansteuersignalverlauf
vorliegt, der der bekannten Überwachung
zugänglich
ist. Bei der bekannten Überwachung
werden diese Zusammenhänge
dadurch berücksichtigt,
dass die Drehmomentüberwachung,
insbesondere die sicherheitskritische Schubüberwachung (Drehmomentüberwachung
im Schiebebetrieb) in der Zeitspanne zwischen t_0 und t_1 deaktiviert
wird. Diese Zeitspanne des Abklingens der Schwingung im Ansteuersignal
hat eine Länge
von größenordnungsmäßig einer
Sekunde.
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Mit
Blick auf 4 wird im
Folgenden erläutert,
wie diese unerwünschte
Wartezeit im Rahmen eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung vermieden werden kann. 4 zeigt
im Wesentlichen die Funktionsweise der zweiten Ebene 42 des
Steuergeräts 20,
bzw. dessen Programmstruktur, mit mehr Details. Darüber hinaus
zeigt 4, wie die erste
Ebene 40 und die zweite Ebene 42 in Wechselwirkung
miteinander stehen. Das Signal des Induktivsensors 38 der Drehzahlsensorik 32 wird
im Steuergerät 20 einer Serienschaltung
von zwei DT1-Gliedern 68 und 70 zugeführt. Den
beiden DT1-Gliedern 68, 70 in Ebene 2 werden
von der Parameterauswahl 54 in 1 Extremalwerte der Verstärkungskonstante
K und der Zeitkonstante T des D2T2-Gliedes aus der ersten Ebene
zugeführt.
Dabei stellen die Extremalwerte jeweils Werte dar, die zu extremen
Ansteuersignalen und damit Drehmomenten führen. Mit anderen Worten, in
der Ebene 2 wird das D2T2-Glied aus der Ebene 1 in
vereinfachter Form nachgebildet, wobei sich die Vereinfachung auf
die Verwendung fester, zu Extremalwerten des Drehmoments führender
Parameter K, T bezieht.
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Das
durch die Blöcke 68 und 70 nachgebildete
Ausgangssignal des D2T2-Gliedes aus Ebene 1 wird anschließend durch
vier aufeinanderfolgende Extremalwertauswahlen weiter verarbeitet.
Dabei wird das Ausgangssignal des Blocks 70 in einer ersten
Extremalauswahl des Blocks 72 auf einen betragsmäßig plausiblen
oberen Wert beschränkt,
der vom Block 74 bereitgestellt wird. Anschließend erfolgt
in der zweiten Exremalwertauswahl des Blocks 76 eine betragsmäßige Beschränkung auf
einen unteren plausiblen Grenzwert. Dieser Beschränkung auf
einen unteren Grenzwert ist eine weitere Extremalwertauswahl im
Block 80 nachgeschaltet. Dem Block 80 wird der
in der ersten Ebene durch den Störungsregler 52 gebildete
Eingriff und das Ausgangssignal des Blocks 76 zugeführt. Block 80 wählt aus diesen
beiden Werten den betragsmäßig kleineren Wert
aus. Anschließend
erfolgt eine weitere Extremalwertauswahl in einem Block 82,
in dem der Ausgangswert des Blocks 80 mit einem Festwert
verglichen wird, der von dem Block 84 bereitgestellt wird. Dieser
Festwert ist vorzugsweise 0. Durch diesen Festwert 0 lassen sich
drehmomentsteigernde und drehmomentsenkende Eingriffe des Störungsreglers 52 unterscheiden.
Da man im Rahmen der Überwachung
nur an der Detektion von drehmomentsteigernden Einflüssen interessiert
ist, kann man durch die Extremalwertauswahl im Block 82 gewissermaßen die
für die Überwachung
nicht interessanten Beiträge
des Störungsreglers 52 ausgrenzen.
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Der
durch diese vier Extremalwertauswahlen 72, 76, 80 und 82 gebildete
Wert wird anschließend in
der Verknüpfung 86 als
Schätzwert
für den
Drehmomentbeitrag des Eingriffs des Störungsreglers 52 mit
einem ersten Nährungswert
für das maximal
zulässige
Drehmoment verknüpft,
der vom Block 88 bereitgestellt wird. Block 88 in
Ebene 2 empfängt
Signale des Fahrpedalgebers 24 und des Induktivsensors 38 und
formt mit diesen Eingangssignalen das Verhalten der Sollwertsteuerung 44 und
des Führungsformers 46 aus
der Ebene 1 nach. Mit anderen Worten: diesem ersten Näherungswert
wird im Block 86 ein Schätzwert für den Drehmomentbeitrag des
Eingriffs des Störungsreglers 52 überlagert.
Das Ergebnis der Überlagerung
wird im Block 90 mit einer Maßzahl für das tatsächliche Drehmoment des Verbrennungsmotors
aus der Ebene 1 verglichen. Diese Maßzahl kann bspw. der Wert sein,
der in der Ebene 1 von der Verknüpfung 50 bereitgestellt
wird. Überschreitet
die Maßzahl
für das
tatsächliche
Drehmoment im Block 90 den Wert für ein maximal zulässiges Drehmoment,
löst Block 90 über eine
Verbindung zur Ansteuersignalbildung 48 eine Fehlerreaktion aus,
bspw. ein Beschränken
oder ein Sperren der Ansteuersignalbildung.
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Zur
weiteren Veranschaulichung wird für das Folgende davon ausgegangen,
dass die Verknüpfung 86 eine
Subtraktion darstellt, in der das Ausgangssignal des Blocks 82 vom
ersten Näherungswert,
der vom Block 88 ausgegeben wird, subtrahiert wird. In
willkürlichen
Einheiten gemessen sei das Ausgangssignal des Blocks 70 bspw. –2. In der
Ebene 1 würde
ein solcher negativer Ausgangswert des Störungsreglers 52 zu
einer Reduktion des Ansteuersignals für Leistungsstellglieder 18, 28 oder 30 führen. Bei
der getroffenen Vorzeichenkonvention entspricht die Extremalwertauswahl
im Block 72 einer Maximalwertauswahl. Dieser Maximalwertauswahl wird
als obere plausible Grenze bspw. der Wert –3 zugeführt. Entsprechend wählt Block 72 aus
den beiden Größen –3 und –2 den Wert –2 aus und
gibt diesen an Block 76 weiter. Block 76 entspricht
bei der gewählten
Vorzeichenkonvention einer Manimalwertauswahl.
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Als
plausibler Wert für
eine untere Grenze des Störungsreglereingriffs
stellt Block 78 bspw. den Wert –1 für Block 76 bereit.
Block 76 wählt
aus den anstehenden Werten –2
und –1
das Minimum –1
aus und gibt diesen an den Block 80 weiter, der bei dieser Vorzeichenkonvention
als Maximalwertauswahl realisiert ist.
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Der
Störungsregler 52 aus 1 soll bspw. den Wert –1 an Block 80 liefern.
Block 80 wählt
aus den anstehenden Werten –1
und –2
das Maximum –1 aus.
Auf diese Weise wird der Schätzwert
für den
Eingriff des Störungsreglers 52,
wie er als Schätzwert
in der Ebene 2 gebildet wird, auf den tatsächlichen
Wert beschränkt,
wie er in der Ebene 1 gebildet wird. Dadurch wird die Empfindlichkeit
der Überwachung
gesteigert. Anschließend
erfolgt in Block 82 eine weitere Minimalwertauswahl. Block 82 wird
dazu von einem Block 84 ein Festwert, bevorzugt der Wert
0, bereitgestellt. Block 82 wählt daher aus den anstehenden
Werten –1
und 0 den Wert –1
aus. Dieser Wert –1
wird in der Verknüpfung 86 subtrahiert
und damit betragsmäßig addiert.
Der betragsmäßig addierte Wert
stellt damit einen Offset dar, der dem Näherungswert aus dem Block 88 überlagert
wird, um einen Schwellenwert für
den Block 90 bereitzustellen.
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5 zeigt eine weiter vereinfachte
Alternative zur Abschätzung
des Eingriffsmoments des Störungsreglers 52.
Dazu wird das Ausgangssignal des Induktivsensors 38 der
Drehzahlsensorik 32 im Block 92 zweimal nach der
Zeit differenziert. Die so gebildete zweite Zeitableitung der Drehzahl
dient zur Adressierung einer Kennlinie 93 im Block 94,
die das maximale Störungsreglereingriffsmoment
liefert, um welches das zulässige
Moment der Ebene 2 erhöht wird.
Entsprechend wird das vom Block 94 ausgegebene maximale
Störungsregler-Eingriffsmoment
in der Verknüpfung 86 zu einem
ersten Näherungswert addiert,
der, wie vorstehend beschrieben, in der Ebene 2 auf der
Basis von Signalen der Drehzahlsensorik 32 und des Fahrerwunsches
gebildet wurde. Die Summe wird anschließend an einem Block 90 übergeben,
der die gleiche Funktion hat wie der Block 90 in der 4.