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    • 专利摘要:
    Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs mittels wenigstens einer das Verbrennungsverhalten der Brennkraftmaschine bestimmenden Führungsgröße ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die wenigstens eine Führungsgröße der Brennkraftmaschine mittels wenigstens zwei abstrahierter Signalpfade bestimmt wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind wenigstens drei Signalpfade vorgesehen, und zwar ein eine momentan geforderte Führungsgröße repräsentierender erster Pfad, ein dynamische Anforderungen für die Erhöhung der Führungsgröße repräsentierender zweiter Pfad und ein dynamische Anforderungen für die Erniedrigung der Führungsgröße repräsentierender dritter Pfad, wobei die dynamischen Anforderungen durch Phasenanhebung der wenigstens drei Signalpfade erzeugt werden.
    公开号:DE102004005450A1
    申请号:DE200410005450
    申请日:2004-02-04
    公开日:2005-08-25
    发明作者:Bjoern Bischoff；Sabine Heinze；Horst Wagner
    申请人:Robert Bosch GmbH；
    IPC主号:F02D11-10
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerungeiner Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs gemäß den Oberbegriffender jeweiligen unabhängigenAnsprüche.
    [0002] Esist bekannt, daß sowohlbei fremdgezündetenBrennkraftmaschinen (Ottomotoren) als auch bei selbstzündendenBrennkraftmaschinen (Dieselmotoren) der hier betroffenen Art beistöchiometrischemBetrieb mit einer Luftzahl λ =1 oder im Betrieb mit Kraftstoffüberschuss(λ <= 1) eine wesentliche Momentenerhöhung nurdurch eine Erhöhungdes Luftmassenstroms erreicht werden kann. Größere Momentenerhöhungen lassensich auch bei λ-Wertenetwas größer als1 nur unter den genannten Bedingungen erreichen.
    [0003] Diegenannte Momentenerhöhungsetzt sich bekanntlich aus mehreren Einzelmomenten zusammen, nämlich dembei der Verbrennung gebildeten Verbrennungsmoment, dem bei der Kompression/Expansiondes Luft-Kraftstoff-Gemisches auftretenden Kompressions-/Expansionsmoment,dem Massenmoment aufgrund der Massenträgheit der bewegten Teile derBrennkraftmaschine sowie dem aufgrund von mechanischer Reibung anden genannten bewegten Teilen der Brennkraftmaschine. Die Luftzahl λ gibt nunan, wieweit das tatsächlichevorhandene Luft-Kraftstoff-Gemisch von dem Wert λ = 1 abweicht, der einem zurvollständigenVerbrennung theoretisch notwendigen Massenverhältnis von 14,7 kg Luft zu 1kg Kraftstoff entspricht, d.h. λ istder Quotient aus zugeführterLuftmasse und theoretischem Luftbedarf. Ebenso sind größere Momentenverringerungenunter Beibehaltung des Wertes λ nurdurch Drosselung des Luftmassenstroms möglich.
    [0004] Beidiesem sogenannten „luftgeführten" Betrieb kommt esinsbesondere aufgrund der Luftmassenträgheiten und der im Ansaugtraktder Brennkraftmaschine zu bewegenden Luftvolumina zu einer verzögerten Momentenumsetzung.
    [0005] Umtrotzdem schnelle Momenteneingriffe realisieren zu können, sindheute folgende Verfahren bekannt. Im Falle der Ottomotoren wirdin bestimmten Betriebsbereichen ein Luftvorhalt geschaffen und beifestem λ derWirkungsgrad der Brennkraftmaschine bzw. das Drehmoment über einenspäten Zündzeitpunktverringert. Dieser Eingriff überden Zündwinkelist sehr schnell. Um die dynamischen Anforderungen bei Momentenanforderungenwie bspw. Leerlaufregelung, Getriebeingriffe, etc. erfüllen zu können, wirdin der EP 0 937 886A2 eine Steuerung anhand diskreter Dynamikzustände vorgeschlagen. Einenweiteren bekannten Ansatz stellen Steuerungen mittels Wert-Zeit-Vektorendar, welche neben dem umzusetzenden Drehmomentwert auch den Zeitpunkt,zu dem das Moment vorzuliegen hat, berücksichtigen.
    [0006] Dievorbeschriebenen, im Stand der Technik bekannten Verfahren sindinsoweit nachtei-lig,als Lösungen,welche als Führungsgrößen beimBetrieb der Brennkraftmaschine direkt auf dein Luftmassenstrom oderdem Zündwinkeloder auf einer mit diesen Führungsgrößen unmittelbarkorrelierenden Größe basieren,nicht fürDieselmotoren geeignet sind. Eine Abweichung vom idealen Zündzeitpunktführt nämlich beiDieselmotoren zu einer Erhöhungder Schadstoffemissionen bzw. zu einer Beeinträchtigung des Verbrennungsgeräusches.Darüberhinaus kommt es bei einer Variation des Zündwinkels, beim Dieselmotorbesser des Einspritzzeitpunktes, zu einer Beeinflussung der Abgastemperatur.Diese unterliegt im Hinblick auf eine Abgasnachbehandlung sowieden Komponentenschutz jedoch sehr engen Einschränkungen.
    [0007] EineMomentenführungallein überdie zugeführteLuftmasse ist überdiesbeim Dieselmotor gegenüberdem Ottomotor erschwert. und zwar aufgrund – größerer Massenträgheitendes Kurbeltriebs sowie des Antriebsstrangs, – einesträgerenLuftsystems aufgrund einer bei modernen Dieselmotoren häufig angeordneten Turboladungmit großemLuftvolumen (Ladedruck-Kühler), – einervorgesehenen Abgasrückführung, sowie – eineshöherenLuftbedarfs z.B. beim Übergang voneinem Betriebspunkt mit λ =1 nach λ > 1.
    [0008] Fernerkann es bei exklusiven Betriebspunkten wie bspw. bei einem Betriebszustandzur Regeneration eines Rußfiltersoder bei einem Betriebszustand mit einer besonders hochfrequentenMomentenumsetzung zu einer Beeinträchtigung des Komforts und/odereiner Überschreitungder Abgasgrenzwerte kommen. Bei den genannten diskreten Verfahrenzur Umsetzung von Dynamikanforderungen müssen daher Zustände identifiziertund Zustandsübergänge berücksichtigtwerden. Die damit sich ebenfalls diskret ändernde Haptik (das aus derPsychophysik bekannte „Wohlfühlen" des Fahrers bzgl.des Klangdesigns der Brennkraftmaschine sowie die Spontaneität und derKomfort des Fahrzeugs) des Kraftfahrzeuges erschwert demzufolgeseine Fahrbarkeit. Außerdem istbei den genannten Wert-Zeit-Vektorlösungen die gleichzeitige Dynamikanforderungmehrerer Komponenten nicht zufriedenstellend gelöst.
    [0009] Esist daher wünschenswert,ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zurVerfügungzu haben, bei denen eine möglichsteffektive Kompensation der vorbeschriebenen verzögerten Umsetzung wenigstenseiner Betriebsgröße der Brennkraftmaschineerreicht wird.
    [0010] Dervorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenanntenNachteile des Standes der Technik bei einem Verfahren und einerVorrichtung der eingangs genannten Art zu vermeiden.
    [0011] DieAufgabe wird gelöstdurch die Merkmale der unabhängigenAnsprüche.Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand derjeweiligen Unteransprüche.
    [0012] DieErfindung geht von dem Gedanken aus, die Steuerung einer eingangsgenannten Brennkraftmaschine mittels abstrahierter Signalflüsse auszuführen. ImBesonderen wird vorgeschlagen, die Steuerung anhand von phasenangehobenenbzw. phasenvoreilenden Signalpfaden (sog. Vorhaltepfaden) wenigstenseiner Betriebsgröße zur Steuerungder Brennkraftmaschine zu bewerkstelligen.
    [0013] Ineiner bevorzugten Ausgestaltung weisen die genannten abstrahiertenSignalflüssedrei Signalpfade auf, und zwar einen die momentan geforderte Führungsgröße repräsentierendenersten Pfad und einen zweiten und dritten Pfad, welche die dynamischenAnforderungen fürdie Erhöhungund die Erniedrigung der Führungsgröße repräsentieren.Da hiermit neben der jeweiligen aktuellen Führungsgröße immer auch die phasenangehobenenSignale zur Verfügungstehen, ist jede Komponente der Motorsteuerung in den Stand gesetztselbst zu entscheiden, ob eine Phasenanhebung mit unter Umständen einhergehenderVerschlechterung des Wirkungsgrads durchgeführt werden soll oder nicht.
    [0014] ZurVereinfachung des Implementierungsaufwandes können die phasenvoreilendenSignalpfade auch als Differenz zu einem Sollwert realisiert werden.Die Signalpfade könnenz.B. der Sollwert eines Motormomentes sein. Die voreilenden Pfade sindjeweils von gleicher physikalischer Einheit.
    [0015] EinPfad (und zwar jener ohne Voreilung) gibt den Sollwert an, der sichaktuell einstellen soll. Er wirkt im weiteren Signalfluß auf einenStellpfad, mittels dessen schnelle Eingriffe auf das Moment möglich sind,bspw. beim Ottomotor der Zündwinkeloder beim Dieselmotor die Einspritzung. Auf diesen Pfaden sind schnelle,jedoch im Betrag eingeschränkte Eingriffemöglich.In einer luftgestütztenBrennkraftmaschine sind große,jedoch nur langsame Momenteneingriffe möglich. Die Aufgabe der voreilenden Pfadeliegt demnach darin, das luftgestützte System rechtzeitig aufein Moment zu bringen, von dem aus danach durch schnelle Eingriffeein tatsächlichgefordertes Sollmonent (ohne Vorei-lung) gestellt werden kann.
    [0016] Aufgrundder vorgeschlagenen Phasenanhebung lassen sich die genannten dynamischenAnforderungen bei der Motorsteuerung bevorzugt mittels Polkompensationder Streckenzeitkonstanten anhand der jeweiligen Führungsgröße erfüllen. Das dynamischeVerhalten eines linearen Systems läßt sich durch eine komplexe,rationale Funktion, bspw. der Funktion GL(s)= 1/(1 + T1·s) beschreiben. Gemäß einersolchen Funktion entsprechen Pole Nullstellen des Nenners und bestimmenim vorliegenden Beispiel die Nacheilung des Luftsystems. Wenn man nunin Reihenschaltung zu GL(s) ein weiteresdynamisches System GA vorsieht mit der Eigenschaft,daß eineoder mehrere Nullstellen des Zählersidentisch sind den Polen von GL(s), dannliegt die genannte Polkompensation vor. Im Falle des Zustandes der Polkompensationgilt somit GA(s)·GL(s)= 1. Der Vorteil der Polkompensation liegt mithin darin, daß dieserZustand bei einem bekannt angenommenen Streckenverhalten leichtzu ermitteln ist und die genannte Bedingung GA·GL = 1 automatisch eine optimale Führungsgröße ergibt.
    [0017] Ineiner weiteren Ausgestaltung weisen alle Signalpfade die gleichephysikalische Einheit auf. Dadurch können die gleichen Operationen,bspw. eine Addition, eine Multiplikation oder ein Min-/Max-Eingriff,auf den aktuellen sowie phasenangehobenen Signalpfaden durchgeführt werden.Dies ermöglichtwiederum eine vereinfachte Verknüpfung vonSignalen gegenüberden eingangs erwähnten bekanntenAnsätzenbasierend auf Wert-Zeit-Vektoren.
    [0018] Gemäß einerweiteren Ausgestaltung wird der jeweils aktuelle Wert der an sichbekannten wirksamen Motorzeitkonstanten T1Mot beider Ermittlung des genannten Luftvorhalts berücksichtigt. Durch die Berücksichtigungder Motorzeitkonstante T1Mot ist die Auslegungund Applikation der phasenangehobenen Signalpfade drehzahl- undbetriebspunktinvariant.
    [0019] Dieerfindungsgemäße Vorgehensweiseermöglichtim Ergebnis zum Einen die Kompensation der vorgenannten verzögerten Umsetzungwenigstens einer Betriebsgröße (Führungsgröße) der Brennkraftmaschine.Darüberhinaus hängtdas Steuerverhalten einzelner Fahrzeugkomponenten wie bspw. einerGetriebesteuerung zusammen mit deren Schnittstellen nicht mehr vomjeweils konkret vorliegenden Motortyp ab.
    [0020] Daserfindungsgemäße Verfahrenund die Vorrichtung sind auf unterschiedlichste Führungsgrößen wiebspw. das an unterschiedlichen Stellen des Antriebsstrangs der Brennkraftmaschinevorliegende Drehmoment oder die Motorleistung anwendbar. Durch die ausschließliche Verarbeitungkontinuierlicher Signale werden die eingangs genannten nachteiligendiskreten Zustandsübergänge vollständig vermieden.
    [0021] Esist ferner anzumerken, daß essich bei der genannten „Betriebsgröße" (Führungsgröße) zwar bevorzugtum das Drehmoment handelt. Als Betriebsgröße kann allerdings, ebenfallsmit den genannten Vorteilen, alternativ oder zusätzlich eine andere Betriebsgröße wie bspw.die Einspritzmenge bei kraftstoffeinspritzenden Brennkraftmaschinen,die der Verbrennung zugeführteLuftmasse, die Motorleistung oder dgl. zugrundegelegt werden.
    [0022] DieErfindung ist sowohl in einer fremdgezündeten als auch in einer selbstzündendenBrennkraftmaschine mit den genannten Vorteilen einsetzbar. Mittelsder vorgeschlagenen Signalverarbeitung lassen sich in einem entsprechendenKraftfahrzeug die grundsätzlichgeltenden Anforderungen an den Kraftstoffverbrauch, die Verbrennungsabgaseund den Komfort noch leichter erfüllen.
    [0023] DieErfindung wird nachfolgend, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung,anhand bevorzugter Ausführungsbeispielenoch eingehender erläutert,aus denen sich weitere Besonderheiten, Merkmale und Vorteile derErfindung ergeben.
    [0024] ImEinzelnen zeigen
    [0025] 1 einBlockschaltbild einer erfindungsgemäßen Fahrpedalsteuerung einerBrennkraftmaschine mittels phasenangehobener Signalpfade;
    [0026] 2 einBlockschaltbild einer erfindungsgemäßen Phasenanhebung für niederfrequenteSignale;
    [0027] 3 einentypischen Signalverlauf einer erfindungsgemäßen Phasenanhebung bei niederfrequentenSignalen;
    [0028] 4 einBlockschaltbild einer erfindungsgemäßen Phasenanhebung bei gesteuertenMomentenanforderungen;
    [0029] 5 einBlockschaltbild einer erfindungsgemäßen Phasenanhebung nach demPrinzip eines abklingenden Schleppzeigers;
    [0030] 6 einentypischen Signalverlauf einer erfindungsgemäßen Phasenanhebung nah demabklingenden Schleppzeigerprinzip;
    [0031] 7 einBlockschaltbild zur Illustration einer erfindungsgemäßen Transformationder phasenangehobenen Signale bei Übertragungsgliedern im Signalpfad;
    [0032] 8a,b zwei Ausführungsbeispiele,bei denen die in den 1 und 2 gezeigtenabstrahierten Signalpfade als Differenz zu einem Sollwert gebildetwerden; und
    [0033] 9 einDiagramm zur Illustration der erfindungsgemäßen Berechnung einer TotzeitTtot aus der Motorzeitkonstanten T1Mot sowie einer zulässigen Momentenabweichung beimMomentenabgriff.
    [0034] Inden nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird als Führungsgröße bei derMotorsteuerung das Drehmoment zugrundegelegt, wobei entweder dererste und nur einer der beiden nachfolgenden Signalpfade oder alledrei der nachfolgend aufgeführtenSignalpfade bereitgestellt werden: 1. ein seitensdes Fahrzeugführersaktuell gefordertes Moment Trq (Abkürzung von „Torque"); 2. ein phasenangehobenes Moment TrqPreMax für Erhöhungen des aktuellen Moments;für diesesSignal gilt zu jeder Zeit TrqPreMax >= Trq; 3. ein phasenangehobenes Moment TrgPreMin für Verringerungen des aktuellenMoments; für diesesSignal gilt zu jeder Zeit TrgPreMin <= Trq.
    [0035] Diegenannte Phasenanhebung wird nachfolgend anhand der 1 bis 7 nochim Detail beschrieben. In den meisten Fällen stellt jede Komponenteeiner Motorsteuerung, wie bspw. eine Pedalwertgeber-(PWG-)Aufbereitung(ein PWG stellt ein mit dem momentanen Fahrerwunsch korrelierendes Signalzur Verfügung)oder eine Getriebesteuerung, neben dem aktuellen Wert der jeweiligenFührungsgröße (in demvorliegenden Beispiel Trq), auch korrespondierende, phasenangehobeneSignale zur Verfügung.
    [0036] DerBetrag der erforderlichen Phasenanhebung ist abhängig von der MotorzeitkonstantenT1Mot. Anhand eines Motormodells wird dieseZeitkonstante allen Motorsteuerungskomponenten zentral zur Verfügung gestellt.Dadurch ist die Applikation der Phasenanhebung nicht motorspezifisch.Ebenso kann jede dieser Komponenten selbst entscheiden, ob einePhasenanhebung (ggf. mit einhergehender Wirkungsgradverschlechterungoder Beeinträchtigung andererFunktionen) durchgeführtwird. Zur Koordination mehrerer Funktionen können ggf. auch weitere Meta-Informationen,z.B. eine Koordination zwischen einer Klimaanlagen-Steuerung undeiner Ruckeldämpfung,ausgetauscht werden. Um keine zu großen Änderungen an dem Luftsystemdurchführen zumüssen,kann währendder Ruckeldämpfungdas Schalten der Klimaanlage (zumindest für wenige Sekunden) verzögert werden.Dazu ist der Austausch der genannten weiteren Meta-Informationenzwischen den genannten Komponenten notwendig. Ebenso sind ähnlicheKoordinationen zwischen anderen Komponenten wie bspw. einer Getriebesteuerungund einem elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP) etc. möglich. DieKoordination kann dabei entweder direkt zwischen den einzelnen Komponenten odermittels eines eigenen Koordinators erfolgen.
    [0037] DieErfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenenSignalverarbeitung eingehender beschrieben. Das in den 1 bis 3 gezeigteerste Ausführungsbeispielbetrifft eine Phasenanhebung bei Komponenten mit relativ geringerAnsteuer- bzw. Eingrifffrequenz, wie bspw. der genannte PWG zurBerücksichtigung desFahrerwunsches.
    [0038] DasStreckenverhalten aufgrund des Einflusses der genannten MotorzeitkonstanteT1Mot kann durch folgende von der MotorzeitkonstantenT1Mot und der abhängige Übertragungsfunktion G(s) beschriebenwerden: G(s) = 1/(1 + T1Mot·s).
    [0039] Die ÜbertragungsfunktionG(s) betreffend ist zu erwähnen,daß dynamischeSysteme bekanntermaßenentweder im Zeitraum oder nach einer Laplace-Transformation im Bildraumbeschrieben werden können.
    [0040] BeiAnsteuerungen bzw. Eingriffen der jeweiligen Führungsgröße mit relativ geringer Frequenz (1/f >> T1Mot) kann dieerfindungsgemäße Phasenanhebungdurch die vorbeschriebene Polkompensation erfolgen. Im praktischrelevanten Frequenzbereich kann das Streckenverhalten von der Betätigung einesStellers (z.B. Drosselklappe oder Turboladersteuerung) bis zur Bereitstellungeines entsprechenden Motormoments in guter Näherung als eine Verzögerung ersterOrdnung angenommen werden. Bei Kraftfahrzeug-Dieselmotoren mit Turboladung beträgt die wirksameMotorzeitkonstante T1Mot etwa 50 –300 ms.
    [0041] Dieist nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 amBeispiel einer Fahrpedalauswertung mittels des genannten PWG imDetail erläutert.
    [0042] Wieaus der 1 zu ersehen, wird ein von demPWG 100 geliefertes mit der jeweiligen Pedalstellung korrelierendesSignal, zusammen mit einem von einem Zeitgeber 105 geliefertenZeitgebersignal dT, einem Kennfeld 110 zugeführt. DemKennfeld werden ggf. noch weitere Parameter 115 der Motorsteuerungzugeführt.Mittels des Kennfeldes 110 wird ein eigentliches Steuersignalberechnet, welches nachfolgend einem Meßpunkt 120 des Signalflusses zugeführt wird(welcher aus rein funktionaler Sicht auch entfallen kann), welcheswiederum einen Parameter AccPed_trqDes liefert. Auch dieser Parameter stelltlediglich einen an einer bestimmten Stelle des Signalflusses auftretendenWert vorliegend des physikalischen Drehmomentes dar und wird imAnschluß anzwei FunktionsblöckeAccPed_Max 125 und AccPed_Min 130 übergeben.Die erfindungsgemäße Phasenanhebungwird in diesen Blöcken AccPed_Max 125 undAccPed_Min 130 realisiert und ist für den AccPed_Max-Block 125 in 2 ingrößerem Detaildargestellt. Eine weitere Eingangsgröße der beiden Funktionsblöcke 125, 130 istdie genannte Motorzeitkonstante T1Mot 122.Der Block 125 liefert als Ausgangssignal eine Größe AccPed_trqDesMax 135,wohingegen der Block 130 die reziproke Größe AccPed_trqDesMin 145 liefert.Das am Ausgang des Funktionsmoduls 120 anliegende Signal AccPed_trqDeswird unverändertdurchgeschleust 140.
    [0043] Die 2 zeigtein detaillierteres Blockschaltbild der Phasenanhebung für das vorliegend niederfrequenteFahrpedalsignal fürden TrgPreMax-Pfad (siehe Bezugszeichen ,135'). Der PWG 100 liefertvorliegend x-Werte fürein Kennfeld 205 (entspricht in den meisten Fällen demvorbeschriebenen Kennfeld 110) beginnend mit 0.0. Entsprechend wiein der 1 liefert ein Zeitgeber 210 ein ZeitgebersignaldT an das Kennfeld 205. Die in der 1 gezeigtenebenfalls dem Kennfeld 205 zugeführten weiteren Parameter 115 umfassenin dem vorliegenden Ausführungsbeispielkonkret einen Ansteuerdauergeber 215, welcher einen Parameterwert ASDdc_T1_Maxan ein aus der Regelungstechnik an sich bekanntes PT1-Glied 220 liefert.Das genannte PT1-Glied stellt regelungstechnisch ein Verzögerungsglieddar, welches ein Eingangssignal (vorliegend das Signal ASDdc_T1_Max)nach einer e-Funktion mit einer einstellbaren Zeitkonstanten und einemeinstellbaren Übertragungsbeiwertverzögert. DasPT1-Glied 220 berechnet aus diesem Parameterwert ASDdc_T1_Maxanhand einer vorgegebenen Zeitkonstante t1 einen Parameter PT1Struct_ASD_Maxund übergibtdiesen Parameter an das Kennfeld 205.
    [0044] Dervon dem Kennfeld 205 gelieferte Wert des der AnsteuerdauerASD entsprechenden Moments wird, gleichzeitig mit dem Eingangssignal 230 derMomentenanforderung, einem das Maximum berechnenden Funktionsblock(MX) 225 zugeführt.Am Ausgang 245 der Schaltung liegt mithin der MaximalwertASDdc_trqMax 235 an. Dieser wird über die Leitung 240 alsEingangsparameter ix zurückgeführt. Es istanzumerken, daß essich bei der Rückführung des MaximalwertesASDdc_trqMax 235 ausschließlich um eine spezielle Formder Initialisierung, nicht jedoch um eine Regelschleife oder dgl.handelt.
    [0045] Für den TrqPreMin-Signalpfadkommt eine der in 2 gezeigten Schaltung analogeSchaltung zum Einsatz; dabei hat lediglich das Max-Glied durch einMin-Glied ersetzt zu werden. In Sonderfällen kann auf den Pfad TrgPreMinsogar gänzlichverzichtet werden.
    [0046] Wennbspw. eine schnelle Momentenverringerung bis auf den Wert 0 jederzeitmöglichist, kann auf diesen zweiten Vorhaltepfad verzichtet werden. Esist weiter anzumerken, daß anstelledes in den 1 und 2 gezeigtenPDT1-Glieds 220 auch ein anderes phasenanhebendes Übertragungsglied wiebspw. ein ÜbertragungsgliedhöhererOrdnung oder ein inverses Streckenverhalten der Form 1/GL(s) verwendet werden kann. Im Grenzfalleines verzögerungsfreienMomentenaufbaus T1Mot = 0 ist die ÜbertragungsfunktionG(s) = 1. Ferner ist zu erwähnen,daß beiBedarf unterschiedliche Motorzeitkonstanten T1Mot für die Berechnungdes Momentenaufbaus bzw. des Momentenabbaus verwendet werden können.
    [0047] Inder 3 ist ein typischer Signalverlauf bei der erfindungsgemäßen Phasenanhebungbei niederfrequenten Signalen (Führungsgrößen) gezeigt.Zu ersehen ist ein Sollverlauf sowie zugeordnete voreilende undverzögertePfade.
    [0048] Esist anzumerken, daß diein den 1 und 2 gezeigten abstrahierten Signalpfadeauch als Differenz zu einem Sollwert gebildet werden können. Zweientsprechende Ausführungsformensind aus den 8a und 8b zuersehen. In der 8a ist eine Ausführungsformgezeigt, bei welcher das phasenangehobene Signal ,1' den statischen Wert,2' mit beinhaltet.In dem Beispiel ist gezeigt, wie ein Sprung am Eingang der Schaltungsich bei dem Signal ,2' ebenfallsals Sprung darstellt. An dem Signal ,1' stellt sich stationär, d.h. eine gewisse Zeit nachdem Aufschalten des Sprungs, ebenfalls der Wert des Eingangssignalsein. Nur unmittelbar nach dem Sprung stellt sich ein erhöhter Wertein.
    [0049] ImGegensatz dazu weist das in der 8b gezeigtevoreilende Signal ,3' stationär den Wert,0' auf. Unmittelbarnach dem Sprung kommt es zu einer Erhöhung. Die Signalhöhen derSignale ,1' und,3' stehen in einerfesten Beziehung zueinander, denn es gilt: Sig1= Sig4 + Sig3 = Sig4 + Sig2.
    [0050] BeiMotorsteuerungskomponenten mit relativ hoher Ansteuerungs- bzw.Eingriffsfrequenz, d.h. bei Eingriffen der Führungsgröße mit hoher Frequenz, d.h.1/f << T1Mot,kann aufgrund begrenzter Stelleingriffe die Phasenanhebung nichtdurch Polkompensation erfolgen. Differenzierende Übertragungsgliederwie bspw. ein Hochpaßfiltererzeugen bekanntermaßenbei hohen Frequenzen großeAusgangswerte. Durch Erreichen der Stellgrößen (z.B. Drosselklappenwinkeloder Drosselklappenbeschleunigung) geht das Kraftststoffzumessystemin einen nicht-linearen Zustand über,in dem eine Polkompensation nicht mehr vollständig möglich ist.
    [0051] Inder 4 ist nun ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Phasenanhebungbei gesteuerten Momentenanforderungen gezeigt, d.h. für Ereignisse,deren exakter Zeitpunkt durch die Motor-/Getriebesteuerung bestimmtwerden kann wie bspw. die Aufschaltung eines Klimakompressors oderein Schaltvorgang bei einem Automatikgetriebe. In solchen Fällen bietetsich eine Motorsteuerung gemäß dem inder 4 gezeigten Blockschaltbild an.
    [0052] Einden Momentenverlust im Betrieb eines angenommenen Klimakompressorsangebender Parameter ACC_trqLoss 305 (ACC = Automatic Clima Control)sowie ein vorgegebener Wert ,0.0' 300 werdenmittels eines Schalters 310 wechselseitig an einen erstenMomentengeber 320 gegeben. Der Schalter 310 wirdmit einem von einem ACC-Steuersignalgeber 315 geliefertenSchaltsignal ACC-swt beaufschlagt. Das Signal ACC_swt 315 sowieein entsprechender ÜbertragungsbeiwertACC_swtK1 325 werden übereinen eine UngleichprüfungdurchführendenFunktionsblock 330 einem weiteren Funktionsblock ,IF' 335 zugeführt, wobeiletzterer einem einfachen Entscheidungsblock (-baum) entspricht. Der,IF'-Block 335 schaltetin Abhängigkeitvon einer am Eingang anliegenden ,TRUE'- oder ,FALSE'-Bedingung jeweils einen der beidenAusgangspfade, je nachdem ob die Eingangsbedingung ,TRUE' oder ,FALSE' ist.
    [0053] Dasfahrerseitig geforderte Moment wird auf die phasenangehobenen Signalpfadeaufgeschaltet. Der Momentenabgriff sowie die Anforderung im aktuellenSignalpfad Trq jedoch um eine Totzeit Ttot verzögert. DieTotzeit kann dabei unmittelbar aus der Motorzeitkonstanten T1Mot, und zwar bspw. gemäß der Beziehung Ttot =5·T1Mot berechnet werden. Alternativ ist eineBerechnung der Totzeit Ttot auch aus derMotorzeitkonstanten T1Mot sowie einer zulässigen Momentenabweichungbeim Momentenabgriff möglich. Diesezulezt genannte Ausführungsformist in der 9 illustriert. Dort gezeigtist der zeitliche Verlauf einer ,ERROR'-Funktion, wobei bei einer Vergrößerung derzulässigen Momentenabweichungx das Ereignis der Sollwertanhebung zeitlich näher an dem Ereignis der Einschaltungder Klimaanlage zu liegen kommt.
    [0054] Die 5 zeigtnun ein Ausführungsbeispiel dererfindungsgemäßen Phasenanhebungim Falle von nicht steuerbaren Ereignissen wie bspw. einer Ruckeldämpfung,d.h. im Falle von Ereignissen, deren exakter Zeitpunkt durch dieMotor-/Getriebesteuerung nicht vorherbestimmt werden kann. In solchen Fällen bietetsich eine Motorsteuerung gemäß dem in der 5 gezeigtenBlockschaltbild einer Phasenanhebung nach einem abklingenden Schleppzeigerprinzipan. Nach dem Schleppzeigerprinzip wird aufgrund einer Trägheit immernur ein jeweiliger Maximalwert einer Motorsteuergröße angezeigtoder generiert.
    [0055] Beieiner Erhöhungauf dem Signalpfad Trq wird das Signal TrqPreMax ebenfalls angehoben, klingtdann aber langsamer ab. Damit wird der Vorhalt für die nächste Schwingung auf dem Trq-Pfad geleistet.Die Zeitkonstante fürdas Abklingen der Phasenanhebung richtet sich nach der zu erwartendenRegelgüteder Ruckeldämpfung.
    [0056] Alternativzu dem gezeigten PT1-Glied kann der abklingende Schleppzeiger auchdurch VerzögerungsgliederhöhererOrdnung oder eine Rampe realisiert werden. Äquivalent zu der in der 5 gezeigtenAnordnung wird der TrqPreMin-Pfad wieder durch ein Min-Glied erzeugt. Einentsprechender Signalverlauf ist in der 6 gezeigt.Aus der 6 sind das hochfrequente Sollsignalsowie die Vorhaltepfade, welche die Hüllkurven für den hochfrequenten Signalverlaufdarstellen, zu ersehen.
    [0057] EineVerknüpfungvon in der vorbeschriebenen Weise phasenangehobenen Signalpfaden,wie bspw, eine Addition oder Multiplikation, kann auf die gleicheWeise geschehen wie die des aktuellen Signals. Wenn z.B. eine Komponentemit ihrer aktuellen Momentenanforderung additiv in den Signalpfadeingreift, dann werden auch die phasenangehobenen Signale additivauf die korrespondierenden Pfade aufgeschaltet. Wirkt der Eingriffeiner Komponente als Begrenzung, dann gilt das auch für die phasenangehobenenEingriffe.
    [0058] Unterliegtdie aktuelle Momentenanforderung einer Filterung, bspw. im Falleeines aktiven Ruckeldämpfers,oder einer Abschaltung, bspw. einer Schubabschaltung mit einer Rampenfunktion,so kann fürdas phasenangehobene Signal TrqPreMax eine Berechnung entsprechenddem in der 7 gezeigten Blockschaltbilderfolgen.
    [0059] Dasphasenangehobene Ausgangssignal 805 wird aus dem Übertragungsverhaltendes aktuellen Signalpfades ermittelt. Damit ist das Verfahren für allgemeine Übertragungsgliederanwendbar. In dem Ausführungsbeispielgemäß 7 wirddas Minimum einer Offset-Berechnung und eines Quotienten aus Ausgangund Eingang des aktuellen Signals verwendet. Dadurch werden Singularitäten (Nenner= 0) vermieden und gleichzeitig eine Skalierung des Vorhalts aufdie aktuelle Größe erzeugt.Im Besonderen werden damit bei einer Abschaltung des aktuellen Pfadesauch die Vorhaltepfade null.
    [0060] DieBerechnung des Signals TrgPreMin erfolgt entsprechend.
    [0061] ImFalle von auf den aktuellen Signalpfad eingreifenden motorspezifischenBegrenzungen wie bspw. eine Rauchbegrenzung, verschiedener Begrenzungenaufgrund der Einhaltung eines λ-Wertes odereiner Brennbegrenzung bleiben die Vorhaltepfade davon unberührt. DieVorhaltepfade dienen dazu, den Motor für andere Momentenanforderungenvorzubereiten, z.B. die Rauchgrenze rechtzeitig anzuheben.
    [0062] Dasvorbeschriebene Verfahren sowie die in den Figuren gezeigten Blockschaltbilderkönnenentweder in Form einer Schaltung in einem eigens dafür vorgesehenenSteuergerätoder in Form eines Steuercodes im Motorsteuergerät selbst implementiert werden.Eine solche Vorrichtung weist Steuer- oder Rechenmittel auf, mittelsderer die vorbeschriebenen Steuerfunktionen und entsprechenden Verfahrensschrittedurchgeführtwerden.
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschineinsbesondere eines Kraftfahrzeugs mittels wenigstens einer das Verbrennungsverhaltender Brennkraftmaschine bestimmenden Führungsgröße, dadurch gekennzeichnet,daß diewenigstens eine Führungsgröße der Brennkraftmaschinemittels abstrahierter Signalpfade bestimmt wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß diewenigstens eine Führungsgröße der Brennkraftmaschinemittels wenigstens zwei abstrahierter Signalpfade bestimmt wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß wenigstensdrei Signalpfade vorgesehen sind, und zwar ein eine aktuell geforderte Führungsgröße repräsentierendererster Pfad, ein dynamische Anforderungen für die Erhöhung der Führungsgröße repräsentierender zweiter Pfad und eindynamische Anforderungen fürdie Erniedrigung der Führungsgröße repräsentierenderdritter Pfad.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,daß diegenannten dynamischen Anforderungen durch Phasenanhebung wenigstenszweier der wenigstens drei Signalpfade erzeugt werden.
    [5] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dieabstrahierten Signalpfade als Differenz zu einem Sollwert gebildetwerden.
    [6] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dieabstrahierten Signalpfade die gleiche physikalische Einheit aufweisen.
    [7] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dieApplikation der phasenangehobenen Signalpfade unter Berücksichtigungder dynamischen Momentenerzeugung der Brennkraftmaschine erfolgt.
    [8] Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschineinsbesondere eines Kraftfahrzeuges mittels wenigstens einer dasVerbrennungsverhalten der Brennkraftmaschine bestimmenden Führungsgröße, gekennzeichnetdurch abstrahierte Signalpfade zur Bestimmung der wenigstens einenFührungsgröße der Brennkraftmaschine.
    [9] Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durchMittel zur Phasenanhebung von Signalen mit relativ niedriger Frequenz.
    [10] Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnetdurch Mittel zur Durchführungeiner Polkompensation von sich im wesentlichen sprunghaft änderndenEinzelereignissen.
    [11] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnetdurch Mittel zur Bereitstellung von Hüllkurven bei Signalen mit relativhoher Frequenz.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004005450B4|2017-05-24|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-01-27| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2016-12-22| R016| Response to examination communication|
    2017-01-20| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2017-09-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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