DE19913272B4 - Method and device for controlling an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, bei welchem das Drehmoment der Brennkraftmaschine abhängig vom Fahrerwunsch eingestellt wird, wobei die Drehzahl der Brennkraftmaschine erfasst wird und auf einen vorgegebenen Wert begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung der Motordrehzahl ein Drehzahlbegrenzungsregler eingesetzt wird, der die Motordrehzahl auf eine vorgegebene Überwachungsdrehzahl begrenzt, wobei der Begrenzungsregler zunächst das Drehmoment im Sinne einer Begrenzung der Motordrehzahl auf die Überwachungsdrehzahl durch Eingriff in die Luftzufuhr und/oder die Zündung und/oder die Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine reduziert und wobei bei Vorliegen wenigstens eines vorbestimmten Fehlverhaltens der Steuerung oder einer ihrer angeschlossenen Komponenten, welches Ursache für eine unerwünschte Drehzahlerhöhung ist, zusätzlich die vollständige Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu wenigstens einem Zylinder der Brennkraftmaschine freigegeben wird.method for controlling an internal combustion engine, wherein the torque the internal combustion engine dependent is set by the driver's request, the speed of the internal combustion engine is detected and limited to a predetermined value, thereby characterized in that for limiting the engine speed, a speed limiting controller is used, the engine speed to a predetermined monitoring speed limited, wherein the limiting controller initially the torque in the sense a limitation of the engine speed to the monitoring speed by intervention into the air supply and / or the ignition and / or reduces the fuel supply of the internal combustion engine and wherein in the presence of at least one predetermined misconduct the controller or one of its connected components, which Cause for is an undesirable speed increase, additionally the complete Interruption of the fuel supply to at least one cylinder Internal combustion engine is released.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine.The The invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine.
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der
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Bei dieser Lösung wird bei Überschreiten der vorgegebenen Motordrehzahl generell, auch ohne Fehler im Bereich der Brennktaftmaschinensteuerung, die Sicherheitsabschaltung des Kraftstoffs durchgeführt. Dies kann jedoch in einigen Ausführungsbeispielen nicht akzeptiert werden, da unter bestimmten Bedingungen, z. B. beim Heizen des Katalysators, beim Schutz des Katalysators bei extremer Katalysatortemperatur, etc. eine Unterdrückung der Abschaltung von Kraftstoff erwünscht ist. Dennoch ist es wünschenswert, daß im Fehlerfall eine Grenzdrehzahl bei losgelassenem Fahrpedal nicht überschritten wird.at this solution will be exceeded the specified engine speed in general, even without errors in the range the fuel cell engine control, the safety shutdown of the Fuel performed. However, this may be in some embodiments not be accepted because under certain conditions, eg. B. in heating the catalyst, in protecting the catalyst at extreme catalyst temperature, etc. a suppression the shutdown of fuel is desired. Nevertheless, it is desirable that in the Fault, a limit speed is not exceeded when the accelerator pedal is released becomes.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die gewünschte Drehzahlgrenze ohne Abschalten der Kraftstoffzufuhr einzuhalten und die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschinensteuerung im Fehlerfall dennoch aufrechtzuerhalten.It Object of the invention, the desired speed limit without Shut off the fuel supply and maintain operational safety the engine control in case of failure still maintain.
Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.This is achieved by the characterizing features of the independent claims.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Motordrehzahl wird in wenigstens einem vorgegebenen Betriebszustand auf eine Sicherheitsdrehzahl, im Normalfall ohne Abschalten der Kraftstoffzufuhr und ohne Vorliegen einer Fehlerinformation, durch Füllungs- und Zündwinkeleingriffe und/oder Eingriffe in die Kraftstoffzufuhr begrenzt. Zusätzlich wird zur Sicherstellung der Betriebssicherheit der Brennkraftmaschinensteuerung bei Vorliegen gewisser Randbedingungen, insbesondere bei Fehlverhalten der Steuerung oder einer ihrer angeschlossenen Komponenten, welches Ursache für eine unerwünschte Drehzahlerhöhung ist, die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zumindest zu einzelnen Zylindern erlaubt. Dadurch wird es im Normalbetrieb trotz Begrenzung auf die Sicherheitsdrehzahl möglich, Funktionen weiterzuführen, bei denen die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr nicht stattfinden sollte, während bei einem erkannten Fehler die Sicherheit durch die dann mögliche Kraftstoffabschaltung gewährleistet ist. Ferner ist keine Unterscheidung, ob die Drehzahlerhöhung durch einen Fehler bedingt ist oder nicht, erforderlich.The engine speed is limited in at least one predetermined operating condition to a safety speed, normally without switching off the fuel supply and without the presence of error information, by filling and Zündwinkeleingriffe and / or interventions in the fuel supply. In addition, to ensure the reliability of the engine control in presence gewis this boundary conditions, especially in case of malfunction of the controller or one of its connected components, which is the cause of an undesirable increase in speed, the shutdown of the fuel supply allows at least to individual cylinders. This makes it possible in normal operation despite limitation to the safety speed to continue functions in which the shutdown of the fuel supply should not take place, while the safety is ensured by the then possible fuel cut in a detected error. Further, no distinction is required as to whether the speed increase is due to an error or not.
Vorteilhaft ist, daß auch nicht erkennbare Fehler, die zu einer Drehzahlerhöhung führen können, ohne Abschalten der Kraftstoffzufuhr beherrschbar, sind.Advantageous is that too unrecognizable errors that can lead to an increase in speed, without Shutting off the fuel supply manageable are.
Dadurch, daß nicht bei jedem Erreichen der Sicherheitsdrehzahlschwelle eine Abschaltung der Kraftstoffzufuhr erfolgt, wird in vorteilhafter Weise die Systemverfügbarkeit erhöht.Thereby, that not a shutdown every time the safety speed threshold is reached the fuel supply takes place, is advantageously the system availability elevated.
Besonders vorteilhaft ist eine Kombination der erfindungsgemäßen Maßnahme der Begrenzung der Motordrehzahl vorzugsweise bei losgelassenem Fahrpedal mit dem eingangs genannten Momentenvergleich zur Überwachung einer Brennkraftmaschinensteuerung. Die Kombination der beiden Maßnahmen führt zu einer vollständigen, jeden Betriebszustand abdeckenden, äußerst zuverlässigen Überwachungsmaßnahme.Especially advantageous is a combination of the inventive measure the Limitation of the engine speed preferably when the accelerator pedal is released with the torque comparison mentioned above for monitoring an engine control. The combination of the two measures leads to a complete, every operating condition covering, extremely reliable monitoring measure.
Wird auf den Einsatz des Momentenvergleichs verzichtet, wird in vorteilhafter Weise eine deutliche Reduzierung des Applikationsaufwandes erreicht, da z. B. kein maximales zulässiges Moment vorgegeben werden muß.Becomes dispensed with the use of the torque comparison, is in an advantageous Way a significant reduction of the application effort is achieved because z. B. no maximum permissible Moment must be specified.
Die Begrenzung der Drehzahl im Sinne der nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorgehensweise erhöht in vorteilhafter Weise den Fahrkomfort im Fehlerfall, da im Gegensatz zu einer Fahrzeugreaktion mit Auslösen der Kraftstoffabschaltung die Reaktion des Fahrzeugs wesentlich sanfter ist. Dies deshalb, weil die Drehzahl zunächst über Momentenreduzierung über Füllung und/oder Zündwinkel niedrig gehalten wird. Dadurch wird vermieden, daß die Drehzahl sehr schnell über den Begrenzungswert ansteigt und dann durch eine Einspritzabschaltung hart begrenzt wird. Dies hätte einen vom Fahrer unangenehm spürbaren Ruck zur Folge.The Limitation of the speed in the sense of the inventive procedure described below elevated advantageously the ride comfort in case of failure, as opposed to a vehicle reaction with triggering of fuel cut the reaction of the vehicle is much gentler. This is why because the speed initially via torque reduction on filling and / or ignition angle is kept low. This avoids that the speed very fast over increases the limit value and then through an injection shutdown hard is limited. This would have an unpleasant feeling from the driver Jerk to the result.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. den abhängigen Patentansprüchen.Further Benefits emerge from the following description of exemplary embodiments or the dependent Claims.
Zeichnungdrawing
Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen für ein Beispiel
mit Füllungs-
und Zündwinkeleingriff näher erläutert.
Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments
Die
prinzipielle Funktionsweise der Motorsteuerung, die von der Steuereinheit
Ergänzend zum Momentenvergleich oder in einem Ausführungsbeispiel alternativ zum Momentenvergleich wird ein Drehzahlbegrenzungsregler eingesetzt, der die Motordrehzahl auf eine vorgegebene, vorzugsweise von der Fahrpedalstellung oder dem Fahrerwunschmoment abhängige Überwachungsdrehzahl durch Reduzieren des Sollmoments bis auf ein zulässiges Minimalmoment für den gefeuerten Betrieb begrenzt. Das minimale Moment wird auf Null gesetzt, wenn Einspritzausblendungen zulässig sind. Einspritzausblendungen sind zulässig, wenn ein Fehler innerhalb der Brennkraftmaschinensteuerung oder einer der ihr angeschlossenen Komponente erkannt wurde.In addition to Torque comparison or in an embodiment alternative to Torque comparison, a speed limiting controller is used, the engine speed to a predetermined, preferably from the Accelerator pedal position or the driver's request torque dependent monitoring speed by reducing the set torque to a permissible minimum torque for the fired Operation limited. The minimum moment is set to zero, if Injection masks allowed are. Injection shutdowns are allowed if an error occurs within the engine control or one of its connected Component was detected.
Die
Ablaufdiagramme in den
In
bekannter Weise wird bei einer drehmomentorientierten Brennkraftmaschinensteuerstruktur auf
der Basis von Größen wie
Fahrpedalstellung und Motordrehzahl das vom Fahrer gewünschte Sollmoment
MIFA gebildet (
Das Ausführungsbeispiel ist für eine Motorsteuerung mit λ = 1 – Betrieb dargestellt. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, die Vorgehensweise auf einen Motor mit Benzindirekteinspritzung mit homogenen Magerbetrieb oder geschichtetem Magerbetrieb anzuwenden. In einer solchen Ausführung wird das Moment MISOLLRES zusätzlich in ein auszugebendes Luft-/Kraftstoffverhältnis und eine dafür erforderliche Kraftstoffmenge umgerechnet.The embodiment is for a motor control with λ = 1 - operation shown. However, it is equally possible to follow the procedure an engine with gasoline direct injection with homogeneous lean operation or stratified lean operation. In such an embodiment will the moment MISOLLRES in addition in an output air / fuel ratio and a required Fuel quantity converted.
Der
in der Verknüpfungsstelle
Wird fälschlicherweise das Verlustmoment MIVER und/oder das Fahrerwunschmoment MIFA zu hoch berechnet, kann die Leerlaufregelung wegen der Minimalbegrenzung die Solldrehzahl nicht mehr einstellen. Dieser Fehlerzustand wird von der eingangs genannten Momentenüberwachung noch nicht erkannt. Die Begrenzung des Leerlaufdrehzahlreglersignals dient zur Verhinderung des Ausgehens des Motors im Normalbetrieb beim Auskuppeln.If the loss torque MIVER and / or the driver's desired torque MIFA are erroneously calculated too high, the idling control can no longer set the setpoint speed because of the minimum limitation. This error state is not recognized by the torque monitoring mentioned above. The limitation of the idle speed controller signal is used to prevent the Ausgehen of the engine in normal operation when disengaging.
Der Überwachungsdrehzahlbegrenzer
verhindert auch in einem solchen Betriebszustand ein übermäßiges Ansteigen
der Motordrehzahl, insbesondere ein Ansteigen über die vorgegebene Sicherheitsdrehzahl
von z. B. 1500 Umdrehungen pro Minute. Der Überwachungsdrehzahlbegrenzer
begrenzt die Motordrehzahl auf die vorgegebene Sicherheitsdrehzahl
NÜWB, die
entweder fest vorgegeben ist oder beispielsweise abhängig von
der Fahrpedalstellung variabel ist (vgl. Speicherzelle bzw. Kennfeld
Der Überwachungsbegrenzungsregler
ist vorzugsweise nur in bestimmten Betriebszuständen aktiv. Dies ist durch
das Schaltelement
Ist
der Begrenzungsregler über
den gesamten Fahrpedalbereich aktiv, sind die Elemente
Im Gegensatz zum Leerlaufdrehzahlregler kann der Überwachungsdrehzahlbegrenzer also eine unbegrenzte Drehzahlabsenkung bewirken, da er eine zunächst unbegrenzte Reduktion des Drehmoments bewirken kann. Ein Ausgehen des Motors beim Auskuppeln ist ausgeschlossen, da bei Unterschreiten der Begrenzungsdrehzahl der Reglerbeitrag Null wird.in the Contrary to the idle speed controller, the monitoring speed limiter So cause an unlimited speed reduction, as it is an initially unlimited Can cause reduction of torque. A going out of the engine at Disengaging is excluded because when falling below the limiting speed the controller contribution becomes zero.
Das
durch den Überwachungsdrehzahlbegrenzer
beeinflußte
Sollmoment wird dann im Begrenzer
Bei
Vorliegen bestimmter Bedingungen (B_eaüw), die auf Fehlerzustände hinweisen
und deren Bildung anhand von
Der
Minimalwert MN des Begrenzers
Alternativ
zur Absenkung des minimalen Moments durch den Faktor fkmimin wird
auch das Istfüllungssignal
rl_ist durch diesen Faktor dividiert und somit angehoben. Wenn von
einem fehlerhaft zu niedrigen Luftmassensignal ausgegangen wird,
ist dieses dadurch wieder auf den richtigen Wert korrigiert und
die Drehzahlbegrenzungsregelung wird ebenfalls nicht mehr eingeschränkt (s.
Wie
oben dargestellt wird unter bestimmten Bedingungen zur Drehzahlbegrenzung
neben Füllungs-
und Zündwinkeleingriffen
und/oder reduzierenden Eingriffen auf die Kraftstoffzufuhr auch
Ausblendungen von Einspritzungen, d. h. die Abschaltung einer bestimmten
Anzahl Zylinder, zur Momentenreduzierung zugelassen. In
Eine
erste Voraussetzung ist, daß die
Bedingungen für
die Aktivierung des Überwachungsdrehzahlbegrenzers
vorliegen, d. h. im bevorzugten Ausführungsbeispiel, daß das Fahrpedal
losgelassen ist (Schwellenwertvergleich
Desweiteren
wird das Ist-Füllungssignal rl_ist
mit dem Sollfüllungssignal
rl_soll verglichen (vgl. Vergleicher
Ein
zweiter unabhängiger
Pfad für
das Zulassen von Einspritzausblendungen ist ein Fehler in der Luftmassenerfassung
bei Vorliegen der Bedingung für
die Aktivierung des Überwachungbegrenzungsreglers.
Der in
Das
Ausgangssignal der UND-Verknüpfung
Zusammenfassend ist festzustellen, daß Einspritzausblendungen zugelassen werden, wenn der zur Durchführung der Überwachungsdrehzahlbegrenzungsregelung vorliegende Betriebsbereich vorliegt und wenn ein fehlerhafter Luftmassenabgleich oder ein über dem Minimalwert sich befindendes Istmoment und ein zu großer Istmomenten-Gradient oder ein nach Ablauf einer Wartezeit über dem Minimalwert sich befindendes Istmoment erkannt wurde.In summary It should be noted that injection shutdowns be approved if the to carry out the monitoring speed limiting control present operating range exists and if a faulty air mass balance or one over the actual value at the minimum value and an excessively high actual moment gradient or on after a waiting period has passed the minimum value actual torque was detected.
Darüber hinaus
gibt es Bedingungen, die nur zum vorübergehenden Zulassen von Einspritzausblendungen
führen.
Diese sind in der ODER-Verknüpfung
Im hier nicht weiter ausgeführten Beispiel eines Motors mit Benzindirekteinspritzung, in der das Moment über die Kraftstoffzufuhr gesteuert wird, erfolgt zur Drehzahlbegrenzungsregelung zunächst eine weitere Reduzierung der Einspitzzeit und der Tankentlüftungsregenerierrate und bei einem der vorgenannten erkannten Fehlerfälle ebenfalls Einspritzausblendung und vollständiger Abbruch der Tankentlüftung.in the not further elaborated here Example of an engine with gasoline direct injection, in which the moment about the fuel supply is controlled, the speed limiting control is initially a further reduction of the Einspitzzeit and the tank ventilation regeneration rate and in one of the aforementioned detected error cases also injection suppression and more complete Demolition of the tank ventilation.
Der Überwachungsdrehzahlbegrenzer ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer vorbestimmten Betriebssituation bei losgelassenen Fahrpedal aktiv. In diesem Betriebszustand ist der eingangs genannte Momentenvergleich nicht aktiv. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Momentenvergleich außerhalb dieses Betriebszustandes im gesamten Teillastbereich aktiv. In einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel, insbesondere bei Motoren mit Benzindirekteinspritzung, wird der Momentenvergleich auf den Bereich nahe des Pedalwinkels Null eingeschränkt.The monitoring speed limiter is in the preferred embodiment in a predetermined operating situation when the accelerator pedal is released active. In this operating state of the aforementioned torque comparison not active. In the preferred embodiment is the moment comparison outside This operating state active in the entire partial load range. In one another advantageous embodiment, especially in engines with gasoline direct injection, the Torque comparison limited to the range near the pedal angle zero.
Der Momentenvergleichsregler kann im selben Mikrocomputer im Motorsteuergerät implementiert sein. Dabei ist in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Überwachungsdrehzahlbegrenzer in einem anderen Softwarekanal als die Steuerfunktion realisiert. In vorteilhafter Weise wird die Drehzahlbegrenzungsregelung nicht auf der Basis des Kurbelwellengebers, sondern auf der Basis des Phasengebers durchgeführt, so daß eine echte Zweikanaligkeit zwischen Funktion und Überwachung erreicht wird.Of the Torque comparator can be implemented in the same microcomputer in the engine control unit be. It is in an advantageous embodiment of the monitoring speed limiter in implemented a software channel other than the control function. In Advantageously, the speed limiting control does not occur the basis of the crankshaft encoder, but on the basis of the phase encoder carried out, so that one true dual-channeling between function and monitoring is achieved.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren eingesetzt, bei welchem auch bei betätigtem Fahrpedal auf mit der Fahrpedalstellung ansteigenden Überwachungsdrehzahlen begrenzt wird. Insbesondere in diesem Fall wird auf die eingangs genannte Momentenüberwachung verzichtet.In an advantageous embodiment is a method used in which also when the accelerator pedal is limited to rising with the accelerator pedal position monitoring speeds. In particular, in this case, the above-mentioned torque monitoring waived.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird ein zweiter Überwachungsdrehzahlbegrenzer von einem redundanten Überwachungsrechner oder in einem getrennten Softwarepfad durchgeführt. Hier wird die Drehzahl in vorteilhafter Weise auf der Basis des Phasengebersignals berechnet, während der erste Überwachungsdrehzahlbegrenzer auf der Basis des Kurbelwellengebers als Drehzahlinformation arbeitet. Somit ist eine vollständige zweikanalige Überwachung realisiert.In an advantageous embodiment is a second monitoring speed limiter of a redundant monitoring computer or in a separate software path. Here is the speed advantageously calculated on the basis of the phase encoder signal, while the first monitoring speed limiter operates on the basis of the crankshaft encoder as speed information. Thus, a complete dual channel monitoring realized.
Der dargestellte Überwachungsdrehzahlbegrenzer wird sowohl bei Benzinbrennkraftmaschinen mit Saugrohreinspritzung, mit Direkteinspritzung als auch bei Dieselmotoren eingesetzt.Of the shown monitoring speed limiter is used both in gasoline internal combustion engines with intake manifold injection, used with direct injection as well as diesel engines.
Neben der Vorgabe eines Sollmoments wird eine Solleistung oder jede andere Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine vorgegeben.Next the specification of a target torque becomes a target performance or any other Output of the internal combustion engine specified.
Ist der Begrenzer im gesamten Betriebsbereich aktiv, wird auf die Bedingung des Vorliegens eines losgelassenen Fahrpedals bei der Zulassung von Ausblendungen verzichtet.is the limiter active throughout the operating range, will affect the condition the presence of a released accelerator pedal during the approval of Fades out.
In einem anderen Ausführungsbeispiel reduziert der Begrenzer direkt Drosselklappenwinkel und Zündwinkel.In another embodiment the limiter directly reduces throttle angle and firing angle.
Die Drehzahlbegrenzungsregelung reduziert das Drehmoment der Brennkraftmaschine bis auf einen vorgegebenen minimalen Wert, indem die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine auf einen Minimalwert reduziert und der Zündwinkel auf einen vorgegebenen Spätzündwinkel reduziert wird. Ferner kann zur Begrenzung der Motordrehzahl auf die Überwachungsdrehzahl das die Luftzufuhr beeinflussende Stellglied vollständig geschlossen werden.The Speed limitation control reduces the torque of the internal combustion engine down to a predetermined minimum value by the air supply reduced to the internal combustion engine to a minimum value and the ignition angle to a predetermined spark angle is reduced. Furthermore, to limit the engine speed the monitoring speed the actuator affecting the air supply completely closed become.
Bei direkteinspritzenden oder bei mager betriebenen Motoren kann zur Reduzierung des Moments durch den Drehzahlbegrenzungsregler zusätzlich oder alternativ die Kraftstoffzufuhr bis an die Magerlaufgrenze im Homogenbetrieb oder bis zur Brennbarkeitsgrenze im Schichtbetrieb reduziert werden.at Direct-injection or lean-burn engines can Reduction of the torque by the speed limitation controller additionally or alternatively the fuel supply up to the lean running limit in homogeneous operation or reduced to the flammable limit in stratified operation.
Die Überwachungsdrehzahl (Sicherheitsdrehzahl) ist größer als die Leerlaufsolldrehzahl (vorzugsweise ca. 1500 U/min).The monitoring speed (Safety speed) is greater than the idling nominal speed (preferably about 1500 rpm).
Anstelle
der Auswertung der Größen rlsoll und
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