DE10232806B4 - Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Betriebsgröße einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Betriebsgröße einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge mittels eines elektronischen Steuergeräts, das die Drehzahl der Brennkraftmaschine als Eingangssignal erhält, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuergerät die innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters auftretende Drehzahländerung erfasst wird und diese Drehzahländerung in einen drehzahländerungsbezogenen Drehmomentanteil umgerechnet wird, der bei der Steuerung oder Regelung der Betriebsgröße berücksichtigt wird, wobei eine schnelle Drehzahlerfassung in der Weise vorgenommen wird, dass der Zeitwert zwischen einer steigenden und fallenden Flanke mittels einer Sensoranordnung erfasst wird, bei der Markierungen eines Winkelgeberrades im Sensorsignal steigende und fallende Flanken erzeugen, und diese einzelnen Zeitwerte gespeichert werden, damit eine beliebig definierte Historie der Zeitwerte im Steuergerät zur Verfügung steht, wobei der drehzahländerungsbezogene Drehmomentanteil unmittelbar ausgeregelt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Betriebsgröße einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 199 39 820 A1 bekannt. Hiernach werden Leistungsparameter der Brennkraftmaschine, wie z. B. die Luftzufuhr, die Kraftstoffzumessung, der Zündwinkel und/oder die Ventilsteuerzeiten, abhängig von einem Drehmomentsollwert mittels eines elektronischen Steuergeräts zur Brennkraftmaschinensteuerung eingestellt. Das elektronische Steuergerät, auch digitales Motorsteuergerät genannt, bildet den Drehmomentsollwert aus einer sogenannten Drehmomentstruktur, in die unterschiedliche Drehmomentanforderungen eingehen und ausgewertet werden. Insbesondere geht in die Drehmomentstruktur der über die Stellung des Fahrpedals ermittelte Fahrerwunsch ein. Aber auch andere elektronische Kraftfahrzeugsysteme, wie z. B. ein Fahrgeschwindigkeitsregler oder der Generator, können Drehmomentanforderungen an das Motorsteuergerät übermitteln, die in der Drehmomentstruktur zur Bildung des einzustellenden Drehmomentsollwerts berücksichtigt werden.
• Weiterhin wird in den bekannten Motorsteuergeräten üblicherweise eine Leerlaufdrehzahlregelung vorgesehen, durch die bei vorgegebenen Bedingungen die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf einem unteren definierten Leerlaufdrehzahlwert konstant gehalten wird. Hierzu und auch für weitere Funktionen erhält das Motorsteuergerät die Drehzahl der Brennkraftmaschi ne als Eingangssignal. Insbesondere während der Durchführung der Leerlaufdrehzahlregelung, aber auch bei anderen Betriebsbedingungen, ist das Ausregeln von Drehzahleinbrüchen aufgrund spontaner hoher Drehmomentanforderungen wünschenswert, um dem Fahrer nicht den Eindruck eines unerwünschten Leistungseinbruches der Brennkraftmaschine zu vermitteln. Eine derartige spontane Drehmomentanforderung wird häufig vom Generator abverlangt, wenn beispielsweise eine elektrische Komponente mit hohem elektrischen Energieverbraucher (z. B. Klimakompressor) eingeschaltet wird. Derzeit sind Generatoren im Kraftfahrzeug bekannt, die eine Schnittstelle zur Übertragung von Daten zwischen dem Generator und dem Motorsteuergerät aufweisen. Über diese Schnittstelle wird nach Einschalten eines Verbrauchers vom Generator bzw. von der Generatorsteuereinheit eine spontane Drehmomentanforderung an das Motorsteuergerät übermittelt. Bei dieser Datenübertragung führt eine nicht unbeachtliche Totzeit dazu, dass sich die Drehmomentanforderung auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine bereits auswirkt, bevor sie von der Motorsteuerung über die Drehmomentstruktur berücksichtigt werden kann.
• Beispiele zur üblichen Steuerung von Brennkraftmaschinen mittels der so genannten Drehmomentstruktur sind insbesondere in der DE 195 17 673 A1 , der DE 197 04 153 A1 und der Technischen Unterrichtung der Robert Bosch GmbH, „Motorsteuerung für Dieselmotoren, Elektronische Dieselregelung EDC", 1. Ausgabe Februar 2001 (ISBN 3-7782-2035-7), zu finden.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren eingangs genannter Art dahingehend zu verbessern, dass insbesondere spontane Drehmomentanforderungen schneller erkannt und ausgeregelt werden können.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Betriebsgröße (z. B. Drehzahl oder Drehmoment) einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge mittels eines elektronischen Steuergeräts, das die Drehzahl der Brennkraftmaschine als Eingangssignal erhält, im Steuergerät die innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters auftretende Drehzahländerung erfasst. Diese Drehzahländerung wird vorzugsweise über den Drallsatz oder über daraus abgeleitete physikalische Zusammenhänge in einen drehzahländerungsbezogenen Drehmomentanteil umgerechnet. Dieser drehzahländerungsbezogene Drehmomentanteil wird bei der Steuerung oder Regelung der Betriebsgröße im elektronischen Steuergerät, beispielsweise in der oben genannten Drehmomentstruktur, berücksichtigt.
• Da die zeitliche Änderung der Drehzahl dn/dt bei konstantem Massenträgheitsmoment ein direktes Maß für die Summe der äußeren Momente eines sich drehenden Systems ist (Drallsatz), ist der drehzahländerungsbezogene Drehmomentanteil zeitgleich mit aufkommender Drehzahländerung ermittelbar. Somit kann eine direkte Ausregelung ohne Zeitverzug angefordert werden.
• Der drehzahländerungsbezogene Drehmomentanteil wird unmittelbar ausgeregelt.
• Die Historie des Drehzahlverlaufs wird gespeichert. Aus dieser Historie wird eine Vorhersage der zu erwartenden weiteren Drehzahländerung nach Ablauf des vorgegebenen Zeitfensters getroffen. Abhängig von der zu erwartenden weiteren Drehzahländerung wird der drehzahländerungsbezogenen Drehmomentanteil mit einem Prädiktionsanteil beaufschlagt. Schließlich wird die Summe des Drehmomentanteils und des Prädiktionsanteils unmittelbar ausgeregelt.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich Auswirkungen von Drehmomentanforderungen unmittelbar auf die Drehzahl auswirken, und dass eine Drehmomentanforderung, die aus der Drehzahländerung direkt gebildet wird, schneller im elektronischen Steuergerät zur Verfügung steht als indirekt übertragene Drehmomentanforderungen von anderen Steuereinheiten. Dies trifft insbesondere für spontane Drehmomentanforderungen zu, die sich in kurzer Zeit schnell ändern können. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn während der Leerlaufdrehzahlregelung ein elektrischer Verbraucher eingeschaltet wird, der den Generator und damit die Brennkraftmaschine spürbar belastet.
• Durch die Erfindung wird die Steuerung bzw. Regelung einer Brennkraftmaschinen-Betriebsgröße beschleunigt und dies umso mehr, je schneller die Drehzahlerfassung vorgenommen wird. Ein Beispiel für eine schnelle Drehzahlerfassung ist in der nicht vorveröffentlichten DE 102 18 641 A1 beschrieben. Grundlage hierfür ist eine üblicherweise verwendete Sensoranordnung zur Drehzahlerfassung, wie sie z. B. in der DE 195 34 996 A1 beschrieben ist. Die darin beschriebenen Markierungen des Winkelgeberrades erzeugen im Sensorsignal steigende und fallende Flanken. Der Zeitwert zwischen einer steigenden und fallenden Flanke ist der kleinste Wert, aus dem bereits eine Drehzahl ermittelt werden kann. In bekannten Steuergeräten wurden bisher aufgrund von Speicherplatz- und Echtzeitproblemen die einzelnen Zeitwerte nicht oder nicht über eine Kurbelwellendrehung hinaus gespeichert. In der DE 102 18 641 A1 wird jedoch vorgeschlagen, z. B. in Form einer Ringspeicherung, die einzelnen Zeitwerte derart zu speichern, dass eine beliebig definierte Historie der Zeitwerte im Steuergerät zur Verfügung steht. Diese Historie der Zeitwerte und damit des Drehzahlverlaufs kann entweder für eine unmittelbare Ausregelung (erste Alternative) oder für ein vorausschauendes Einstellen einer zu erwartenden Drehmomentänderung (zweite Alternative) verwertet werden.
• Insgesamt wird durch die vorgenannte Erfindung die Brennkraftmaschinensteuerung beschleunigt bzw. die Regelgüte optimiert, wodurch sich eine spürbare Komfortsteigerung für den Fahrer ergibt.

Claims (1)

1. Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Betriebsgröße einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge mittels eines elektronischen Steuergeräts, das die Drehzahl der Brennkraftmaschine als Eingangssignal erhält, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuergerät die innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters auftretende Drehzahländerung erfasst wird und diese Drehzahländerung in einen drehzahländerungsbezogenen Drehmomentanteil umgerechnet wird, der bei der Steuerung oder Regelung der Betriebsgröße berücksichtigt wird, wobei eine schnelle Drehzahlerfassung in der Weise vorgenommen wird, dass der Zeitwert zwischen einer steigenden und fallenden Flanke mittels einer Sensoranordnung erfasst wird, bei der Markierungen eines Winkelgeberrades im Sensorsignal steigende und fallende Flanken erzeugen, und diese einzelnen Zeitwerte gespeichert werden, damit eine beliebig definierte Historie der Zeitwerte im Steuergerät zur Verfügung steht, wobei der drehzahländerungsbezogene Drehmomentanteil unmittelbar ausgeregelt wird.