Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein System zur elektronischen Steuerung und/oder Regelung der Leistung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges System ist aus der DE-OS 37 43 471 bekannt. Dort wird zur Steuerung und/oder Regelung der Leistung der Brennkraftmaschine ein System vorgeschlagen, welches in bestimmten Betriebszuständen, die im wesentlichen durch auftretenden Schlupf an einem der An¬ triebsräder gekennzeichnet sind, die Leistung der Brennkraftmaschine reduziert. Dabei wird die außerhalb des beschriebenen Betriebszu¬ standes in Abhängigkeit des Fahrerwunsches gesteuerte Drosselklappe unabhängig von diesem im Sinne einer Leistungsreduzierung angesteu¬ ert, d. h. um einen vorgegebenen Winkel in Richtung ihrer geschlos¬ senen Stellung zurückgeführt und anschließend stufenförmig bis zum erneuten Erreichen der Schlupfschwelle der Antriebsräder im Sinne •einer Leistungszunahme verändert.

In der DE-OS 21 39 230 wird ein System zur Beeinflussung des Motor¬ drehmoments vorgeschlagen, wobei im Schubbetrieb bei auftretendem

Radschlupf die Betriebsmittelzufuhr zur Brennkraftmaschine zur Redu¬ zierung des Motorbremsmomentes erhöht wird (Motorschleppmomentrege¬ lung MSR) . Erfolgt die Steuerung über eine Drosselklappe, so bedeu¬ tet dies, daß die Drosselklappe geöffnet wird. Dies führt prinzi¬ piell im Schub zu einer Reduzierung der Leistung der Brennkraft¬ maschine.

Im folgenden wird daher nur von Leistungsreduzierung gesprochen. Im ASR-Fall führt dies zu einer Verminderung der Betriebsmittelzufuhr (Drosselklappe wird in Richtung ihrer geschlossenen Stellung be¬ wegt), im MSR-Fall zu einer Erhöhung (Drosselklappe wird geöffnet).

Werden derartige Systeme im Zusammenspiel mit einer elektronischen Motorleistungssteuerung betrieben, treten Nachteile in der Reak¬ tionsgeschwindigkeit des Regelsystems der elektronischen Motorlei¬ stungssteuerung auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Reaktionsge¬ schwindigkeit einer elektronischen Steuerung und/oder Regelung der Leistung einer Brennkraftmaschine auf eine Leistungsreduzierungs¬ forderung zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch eine zusätzliche Verstärkung der die Leistungsreduzierungsforderung repräsentierenden Werte in ihrer Wirkung gelöst.

Die EP-A 104 539 beschreibt eine Vorrichtung zur Reduzierung des Bremsmoments von Brennkraftmaschinen im Schubbetrieb. Dabei wird im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs zur Reduzierung des Bremsmoments der Brennkraftmaschine die Betriebsmittelzufuhr erhöht, d. h. die Stellung der Drosselklappe wird im Sinne einer Erhöhung der Luftzu- " ^* fuhr verändert.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise hat den Vorteil, im Zusammen¬ spiel einer elektronischen Motorleistungssteuerung (EMS) mit einer Antriebsschlupf- bzw. Motorschleppmomentregelung (ASR bzw. MSR) die Reaktionsf higkeit des Systems auf eine Leistungsreduzierungs¬ forderung zu verbessern, ohne einen Eingriff in die Struktur des Regelsystems der elektronischen Motorleistungssteuerung vornehmen zu müssen. Die Struktur des die Leistung der Brennkraftmaschine regeln¬ den Regelkreises kann somit in ihrer im Hinblick auf die Leistungs¬ regelung, Leerlaufregelung oder Nachlaufsteuerung usw. gewählten Form bleiben, die Reaktionszeit der Leistungsänderung auf eine Leistungsreduzierungsforderung erfolgt jedoch mit der für eine Antriebsschlupfregelung bzw. Motorschleppmo entregelung notwendigen Dynamik.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh¬ rungsbeispiels.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung darge¬ stellten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt Figur 1 zur Übersicht ein Blockschaltbild eines Systems zur elektronischen Steu¬ erung und/oder Regelung der Leistung einer Brennkraftmaschine, in dem die anhand Figur 2 und in detaillierterer Beschreibung in Figur 3 als Flußdiagramm beschriebenen erfindungsgemäßen Vorgehensweise zur Wirkung kommt. Figur 4 zeigt abschließend die zeitlichen Ver¬ läufe der auftretenden Signale.

Beschreibung eines Ausführuhgsbeispiels

Figur 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10 mit einer im Ansaugsystem 12 der Brennkraftmaschine 10 angeordneten Drosselklappe 14 zur Steu¬ erung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine bzw. der Leistung der Brennkraftmaschine. Die Drosselklappe 14 ist über eine starre Ver¬ bindung 16 mit einem elektrisch betätigbaren Stellmotor 18 verbun¬ den. Drosselklappe 14, starre Verbindung 16 und Stellmotor 18 bilden zusammen mit einem Positionsgeber 20 das Leistungsstellglied 22 der Brennkraftmaschine. Der Positionsgeber 20, der im Ausführungsbei- spiel nach Figur 1 beispielhaft an der starren Verbindung 16 ange¬ ordnet ist, gibt über seine Ausgangsleitung 24 ein der Position des Leistungsstellgliedes 22 entsprechendes Signal an ein Motorsteue¬ rungssystem 26 ab. ^* -

Das aus der strichliert dargestellten elektronischen Motorleistungs¬ steuerung 27 und einer strichpunktiert umrandeteten ASR- und/oder MSR-Einrichtung 28 bestehende Motorsteuerungssystem 26 ist mit dem Stellglied 22 über eine Ansteuerleitung 30, die auf den Stellmotor 18 geführt ist, verbunden. Der strichliert umfaßte Teil des Motor¬ steuerungssystems 26 besteht aus einer Einheit 32 zur Bildung eines Vorgabewertes für die Stellgliedposition, die über eine Verbindungs- leitung 34 mit einer Einheit 36 zur Verarbeitung des ASR-/MSR-Sig- nals verknüpft ist. Die Einheit _. 36 ist ferner mit einer zweiten Ver- bindungsleitung 38 mit der ASR-/MSR-Einrichtung 28 verbunden. Ihre Ausgangsleitung 40 wird auf einen ersten Eingang des Lagereglers 42 geführt, dessen zweiter Eingang mit der Verbindungsleitung 24 beauf¬ schlagt ist. Der Ausgang 44 des Lagereglers verbindet diesen mit ei¬ ner Treiberstufe 46, deren Ausgang die Verbindungsleitung 30 dar¬ stellt.

Die Einheit 32 zur Bildung des Vorgabewertes ist über ihre Eingangs- leitungen 48, 50 und 52 mit weiteren Einrichtungen der Brennkraft-

maschine und/oder des Kraftfahrzeugs verbunden. So verbindet die Eingangsleitung 48 die Einheit 32 beispielsweise mit einem Fahr¬ geschwindigkeitsregler 54, die Eingangsleitung 50 mit einem vom Fah¬ rer betätigbaren Fahrpedal 56. Die symbolisch als Einzelleitung dar¬ gestellte Eingangsleitung 52 schließlich verknüpft die Einheit 32 mit Motorsteuerungsfunktionen 58, die Einfluß auf die Stellglied¬ stellung haben. Dabei ist insbesondere an eine Klopfregelung, Ge- schwindigkeits- und/oder Drehzahlbegrenzung oder einer Katalysator¬ schutzfunktion gedacht.

Neben der dargestellten Drosselklappensteuerungsfunktion kann. das in Figur 1 beschriebene System auf ein die Kraftstoffzufuhr zu einer Dieselbrennkraftmaschine steuerndes Leistungsstellglied angewendet werden.

Die Einheit 32 zur Bildung des Vorgabewertes erzeugt in Abhängigkeit seiner Eingangssignale, die eine vom Fahrer ausgelöste Funktion des Fahrgeschwindigkeitsreglers 54, ein die Stellung des Fahrpedals repräsentierendes Positionssignal oder einen die weiteren, im Block 58 zusammengefaßt dargestellten Motorsteuerungsfunktionen repräsen¬ tierenden Signalwert umfassen, einen die den Eingangsgrößen entspre¬ chenden Wert für die Stellung des Stellglieds, den sogenannten Dros¬ selklappenvorgabewert (DKV) . Die Bildung des Vorgabewertes berechnet sich dabei beispielsweise aus einem vorgegebenen Kennfeld. Der so gebildete DKV wird über die Leitung 34 an die Einheit 36 abgegeben.

Durch die Einheit 36 wird der ermittelte DKV mit einem über die Lei¬ tung 38 von der ASR- und/oder MSR-Einrichtung 28 gelieferten Wert zur Reduzierung der Motorleistung gemäß dem weiter unten dargestell¬ ten Verfahren verknüpft. Dabei ist die Erzeugung des Vorgabewertes zur Reduzierung (DKR) bzw. Erhöhung (DKE) der Betriebsmittelzufuhr, die in der Einrichtung 28 stattfindet, beispielweise aus dem ein¬ gangs genannten Stand der Technik, DE-OS 37 43 471 (ASR) und der

DE-OS 21 39 230 (MSR) , bekannt und wird daher im folgenden nicht nä¬ her beschrieben.

Der aus DKV und DKE/R gebildete Sollwert (DKS) für die Position des Stellglieds wird über die Leitung 40 von der Einheit 36 an den Lage¬ regler 42 weitergegeben. Dieser vergleicht den berechneten Sollwert mit dem vom Positionsgeber 20 über die Leitung 24 herangeführten Istwert (DKI) der Stellgliedsstellung und gibt über die Leitung 44 und die Treiberstufe 46 ein die Differenz zwischen Soll- und Istwert anzeigendes Ansteuersignal an das Stellglied 22 ab. Das Ansteuersig- nal wird dabei über Leitung 30 dem Stellmotor 18 zugeführt, der ent¬ sprechend dem Ansteuersignal die Position des Stellgliedes 22 ver¬ ändert, so daß die Differenz, zwischen Soll- und Istwert verringert wird.

Figur 2 zeigt anhand eines Flußdiagramms den generellen Ablauf der in der Einheit 36 stattfindenden Verknüpfung zwischen Positionsvor¬ gabewert (DKV) und ASR- bzw. MSR-Vorgabewert (DKR/E) . Nach Start des dargestellten Programmteils des Motorsteuerungssystems zu Beginn ei¬ nes Betriebszyklus des Kraftfahrzeugs, wird in einem Schritt 100 über eine Durchführung der ASR- bzw. MSR-Funktion entschieden. Dies erfordert wenigstens die Abfrage, ob von der ASR- bzw. MSR-Einrich- tung ein Vorgabewert (DKE, DKR) vorliegt, der innerhalb eines vorge¬ gebenen Wertbereichs liegt und, im Falle der ASR, ob der Vorgabewert kleiner als der DKV-Wert der Einheit 32 ist, im Falle der MSR, ob ^' Schubbetrieb erkannt worden ist. Ist dies nicht der Fall, so wird entsprechend Block 102 der von der Einheit 32 berechnete Vorgabewert für die Stellgliedsposition als Sollwert (DKS) an den Lageregler 42 zur Einstellung der entsprechenden Stellgliedposition abgegeben.

Wird im Abfrageblock 100 auf Durchführung der ASR- bzw. MSR-Funktion entschieden, wird entsprechend Block 104 festgestellt, ob ein ASR-Eingriff vorliegt und dieser entsprechend Block 106 nach dem in

Figur 3 dargestellten Verfahren ausgeführt. Eine entsprechende Vor¬ gehensweise repräsentiert Block 108, der bei einem MSR-Eingriff ak¬ tiviert wird. Zum Abschluß des Prograrnmteils wird in Block 110 ein gespeicherter Vorgabewert DKR/EALT mit dem in diesem Programmdurch¬ lauf vorliegenden Vorgabewert DKR/E überschrieben und der Programm¬ teil beendet.

Dem Flußdiagramm nach Figur 2 liegt ein kombiniertes ASR-MSR-System zugrunde. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist jedoch nicht auf ein solches System beschränkt, sondern ebenfalls auf Systeme, die lediglich über ASR- oder MSR-Funktionen verfügen, anzuwenden. In derartigen Fällen entfallen die Blöcke 104 und 108 bzw. 106.

Figur 3 zeigt anhand eines Flußdiagramms ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorgehensweise am Beispiel der ASR-Funktion. Die Ausführung einer MSR-Funktion erfolgt entsprechend, wobei anstelle der Reduzierungsforderung eine Erhöhungsforderung der Betriebsmit¬ telzufuhr tritt.

Nach erfolgter Entscheidung zur Ausführung der Reduzierung bzw. Er¬ höhung wird der in Figur 3 dargestellte Programmteil gestartet. Da¬ bei wird zunächst in Block 200 die aus dem aktuell anliegenden Vor¬ gabewert (DKR) und dem aus dem vorherigen Programmdurchlauf gespei¬ cherten Vorgabewert (DKRALT) gebildete Differenz auf einen vorgege¬ benen Wertebereich überprüft. Ist diese Differenz ungleich 0, werden in Block 202 wenigstens zwei vorbestimmte Zeitintervalle bezeich¬ nende Zeitfunktionen zurückgesetzt. Durch diese Überprüfung auf "un¬ gleich 0" führt sowohl eine Zurücknahme als auch eine Erhöhung der Leistungsreduzierungforderung zu der weiter unten beschriebenen dyna- mischen Vorgabeverstärkung. Danach berechnet sich in Block 204 der sogenannte dynamische Vorgabeverstärkungswert DKRDYN als Funk¬ tion des Zeitintervalls, dem aus dem vorherigen Programmdurchlauf gespeicherten Vorgabewert (DKRALT), sowie des momentanen Vorgabe¬ wertes (DKR) . Das jeweilige Zeitintervall wird dabei durch einen Faktor

berücksichtigt. Durch DKRDYN werden die von der ASR/MSR-Einrichtung abgegebenen Vorgabewerte in ihrer Wirkung verstärkt. Im Block 204 wird zu Beginn des ASR-Eingriffs der Faktor, der dem ersten, zeit¬ lich früher ablaufendem Zeitintervall T zugeordnet ist, ange¬ wendet. Dieser dynamische Vorgabeverstärkungswert wird im folgenden in Block 206 gegebenenfalls begrenzt und der dem Lageregler zuge¬ führte Sollwert für die Stellgliedposition auf den momentanen Vor¬ gabewert DKR vermindert um den dynamischen Vorgabeverstärkungswert festgesetzt. Die Position des Stellgliedes wird unter Ausführung der Regelung auf die in Block 208 berechnete Sollposition eingeregelt.

Wird im Abfrageschritt 200 festgestellt, daß die Differenz aus gespeichertem und momentanem Vorgabewert gleich Null ist, so wird im Schritt 212 das zweite, zeitlich später ablaufende Zeitintervall ^* T dahingehend überprüft, ob dieses bereits abgelaufen ist. Ist dies der Fall, wird der momentan vorliegende Vorgabewert DKR einge¬ lesen (Schritt 214) und gegebenenfalls begrenzt (216). Die Soll¬ position des Stellgliedes wird im Schritt 218 dann durch den momen¬ tan vorliegenden Vorgabewert DKR gebildet.

Ist im gegenteiligen Fall das Zeitintervall T,_ nicht abgelaufen, d2 wird im Schritt 220 das zeitli'ch früher ablaufende, erste Zeitinter¬ vall T auf seinen Ablauf hin abgefragt. Ist es abgelaufen, d. h. liegt der gegenwärtige ^' Zeitpunkt in "dem vorgegebenen Zeitintervall T , wird der Vorgabeverstärkungswert aus dem in Block 204 als Funktion des momentanen, des gespeicherten Vorgabewertes DKRALT

C ermittelten sowie des dem Zeitintervall T zugeordneten Faktors berechnet (222) und im Schritt 224 gegebenenfalls begrenzt. Im Schritt 226 wird dann der die Sollposition des Stellgliedes reprä¬ sentierende Sollwert als Differenz zwischen momentanen Vorgabewert und dynamischen Vorgabeverstärkungswert festgelegt. Die Regelung führt die Position des Stellgliedes dann auf den im Schritt 226 ermittelten Sollwert hin.

Befindet sich der gegenwärtige Zeitpunkt zu Beginn bzw. während der vorgegebenen Zeitdauer T (Block 220), so wird entsprechend Block 204 in Block 228 der dynamische Vorgabeverstärkungswert ermittelt. Nach unter Umständen erfolgter Begrenzung des Vorgabeverstärkungs- wertes (230) wird die Sollposition des Stellgliedes in Block 232 als Differenz des momentanen Vorgabewertes DKR und des in Block 228 er¬ mittelten dynamischen Vorgabeverstärkungswertes festgelegt. Nach den Blöcken 208/218/226/232 wird der Programmteil beendet und gemäß Fig. 2 weitergeführt.

Die Ermittlung des dynamischen Vorgabeverstärkungswertes als Funk¬ tion des momentanen (DKR) und des gespeicherten Vorgabewertes DKRALT, wie er vor einer auftretenden Differenz zwischen DKRALT und DKR (200) vorlag, sowie der Zeit (T ) kann nach einer vorgege¬ benen Formel oder durch Auslesen einer Tabelle erfolgen. Der dyna¬ mische Vorgabeverstärkungswert hängt dabei vorzugsweise von der Differenz zwischen DRK-ALT und dem momentanen Vorgabewert DKR ab, der während des bestimmten Betriebszustandes von der ASR-/MSR-Ein- richtung abgegeben wird. Diese Differenz wird mit einem vorgegebenen Faktor gewichtet, der die verschiedenen Zeitintervalle berück¬ sichtigt. Dabei wird der Faktor vorzugsweise derart gewählt, daß er während des zeitlich früher ablaufenden Zeitintervalls T,, einen dl hohen Wert annimmt, während des zeitlich später ablaufenden Zeit¬ intervalls einen niedrigeren Wert annimmt. Dadurch ergibt sich ein stufenförmiger Verlauf des die Sollposition des Stellgliedes bestimmenden Sollwerts. Die beiden Zeitintervalle T,„ und T„„ dl d2 sind dabei ein vorgegebenes Vielfaches der Programmdurchlaufzeit. Der erfindungsgemäße Gedanke ist dabei keinesfalls auf nur zwei Zeitintervalle beschränkt, selbstverständlich können mehrere dieser Zeitintervalle vorgesehen werden, was zu einem mehrstufigen Verlauf • führt.

Figur 4 verdeutlicht anhand eines Zeitverlaufes der auftretenden Signale das erfindungsgemäße Verfahren und seine Auswirkungen auf die Position des Stellgliedes und damit der Motorleistung am Bei¬ spiel eines ASR-Eingriffs. Für den MSR-Fall ergeben sich analoge

Verhältnisse, wobei der dynamische Vorgabewert zum Vorgabewert der MSR-Einrichtung (DKE) hinzugefügt wird. In Figur 4 bedeutet der ge¬ strichelt gezeichnete Signalverlauf den in Abhängigkeit des Fahrpe¬ dals ermittelten Vorgabewert (DKV) für die Position des Stellglie¬ des. Die durchgezogene Signallinie repräsentiert die jeweilige Posi¬ tion des Stellgliedes (DKI), während die strichpunktiert darge¬ stellte Linie den Signalverlauf des die Motorleistung reduzierenden Vorgabewertes (DKR) , der von der ASR-Einrichtung abgegeben wird, re¬ präsentiert. Der punktiert dargestellte Verlauf entspricht dem auf¬ grund des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Berücksichtigung des dynamischen Vorgabeverstärkungswertes (DKRDYN) ermittelten Verlauf des die Leistung reduzierenden Vorgabewertes. Die horizontale Achse stellt dabei eine Zeitachse dar, während die vertikale Achse einen die angesprochenen Werte repräsentierenden Parameter anzeigt.

Figur 4 zeig in einem Zeitbereich unterhalb der Zeit TO einen Be¬ schleunigungsvorgang, der durch ständige Zunahme des Vorgabewertes (DKV) und damit der momentanen Position des Stellgliedes gekenn¬ zeichnet ist. Da im ASR-Fall zu diesem Zeitpunkt keine Durchdrehn¬ eigung der Antriebsräder zeigt, ist der von der ASR-Einrichtung er¬ zeugte Vorgabewert auf einen statischen Pegel DKRALT festgelegt. Zum Zeitpunkt TO wird eine Durchdrehneigung der Antriebsräder fest¬ gestellt. Entsprechend der Funktionsweise der ASR-Einrichtung wird ein die Motorleistung reduzierender Vorgabewert ermittelt und an die Motorleistungssteuerung abgegeben. Diese Funktion ist in Figur 4 durch den sprungförmigen Verlauf der strichpunktiert dargestellten Linie zum Zeitpunkt TO dargestellt. Der beispielsweise die Fahrpe¬ dalstellung repräsentierende Vorgabewert wird dabei unverändert wei¬ tergeführt. Der strichpunktiert dargestellte Verlauf des von der •ASR-Einrichtung abgegebenen Vorgabewertes wird dabei entsprechend des eingangs genannten Stands der Technik nach der DE-OS 37 43 471 stufenförmig auf seinen Wert, den er vor dem Zeitpunkt TO eingenom¬ men hat, herangeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt sich nun

darin, daß zum Zeitpunkt TO eine dynamische Vorgabeverstärkung er¬ folgt, die entsprechend der anhand Figur 3 erläuterten Berechnungs- vorschrift gebildet wird. Die dynamische Vorgabeverstärkung erhöht dabei die Wirkung des von der ASR-Einrichtung abgegebenen Vorgabe¬ wertes zur Reduzierung der Stellgliedposition bzw. der Motorlei¬ stung. Entsprechend dem erf ndungεgemäßen Verfahren nach Figur 3 wird der durch die dynamische Vorgabeverstärkung korrigierte Vor¬ gabewert in vorgegebenen Zeitintervallen (beispielsweise zu den Zeitpunkten Tl und T2), die die Zeit, die seit dem Auftreten der Schlupfneigung verstrichen ist, repräsentieren, um eine vorgegebe¬ nen, von dem momentanen Vorgabewert und dem Vorgabewert vor dem Zeitpunkt TO sowie einem Zeitfaktor erhöht, bis der von der ASR-Ein¬ richtung vorgegebene Wert erreicht ist. Der Zeitverlauf, der die Sollposition des Stellgliedes repräsentierenden Sollwert ist dabei bis zum Zeitpukt TO durch die gestrichelte, zum Zeitpunkt ^" TO durch die strichpunktiert und die punktierte Linie gekennzeichnet, zwi¬ schen den Zeitpunkten TO bis T2 durch die punktierte Linie, nach dem Zeitpunkt T2 durch die strichpunktierte Linie dargestellt.

Der Verlauf der Istposition des Stellgliedes ist anhand der durchge¬ zogenen Linie beschrieben. Die Reaktionszeit auf eine Reduzierungs- forderung (im MSR-Fall auf eine Erhöhungsforderung) der Betriebsmit¬ telzufuhr wird dabei erheblich verbessert.

Zusammenfassend ist anzumerken, daß die dargestellte Vorgehensweise als schnell wirkende Vorsteuerung für die Stellgliedposition wirkt, wobei die Werte der zusätzlichen Verstärkung Vorsteuerwerten ent¬ sprechen.