DE10060298A1 - Method and device for controlling the drive unit of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei welchem neben der Vorgabegröße für eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit eine weitere Sollgröße vorgegeben ist, welche die gefordert dynamische Einstellung der Ausgangsgröße repräsentiert. Anhand der Vorgabegröße sowie der weiteren Sollgröße wird die zu beeinflussende Stellgröße der Antriebseinheit ausgewählt.A method and a device for controlling the drive unit of a vehicle are proposed, in which, in addition to the default variable for an output variable of the drive unit, a further target variable is specified which represents the required dynamic setting of the output variable. The manipulated variable of the drive unit to be influenced is selected on the basis of the specified variable and the further target variable.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs.The invention relates to a method and a device to control the drive unit of a vehicle.
Aus der DE 197 39 567 Al ist die Steuerung einer Antriebs einheit bekannt, bei welcher auf die vorhandenen Stellglie der eine Vielzahl von Vorgaben mit zum Teil gegensätzlichem Charakter wirken. Beispielsweise wird die Antriebseinheit auf der Basis eines vom Fahrer vorgegebenen Fahrerwunsches, Sollwerten von externen und/oder internen Regel- und Steuer funktionen wie beispielsweise einer Antriebsschlupfregelung, einer Motorschleppmomentenregelung, einer Getriebesteuerung, einer Drehzahl- und/oder Geschwindigkeitsbegrenzung und/oder einer Leerlaufdrehzahlregelung gesteuert. Um diese Vorgaben zu koordinieren, d. h. eine zu realisierende Sollwertvorgabe zu ermitteln, wird bei der bekannten Lösung durch Maximal- und Minimalwertauswahl aus den zugeführten Sollwerten ein Sollwert ausgewählt, der im aktuellen Betriebszustand der Antriebseinheit durch die einzelnen Steuerparameter der An triebseinheit umgesetzt wird. Im bevorzugten Ausführungsbei spiel einer Brennkraftmaschine sind diese Steuerparameter beispielsweise Füllung, Zündwinkel und/oder Kraftstoffmenge. DE 197 39 567 A1 describes the control of a drive unit known, in which on the existing Stellglie which has a multitude of specifications, some of which are opposed Character. For example, the drive unit on the basis of a driver request specified by the driver, Setpoints from external and / or internal regulation and control functions such as traction control, an engine drag torque control, a transmission control, a speed and / or speed limit and / or controlled an idle speed control. To these specifications to coordinate, d. H. a setpoint to be implemented in the known solution is determined by maximum and minimum value selection from the supplied setpoints Setpoint selected in the current operating state of the Drive unit through the individual control parameters of the An drive unit is implemented. In the preferred embodiment play an internal combustion engine are these control parameters for example filling, ignition angle and / or amount of fuel.
Die Umsetzung der Sollwerte in die Steuerwerte erfolgt dabei unter anderem nach Maßgabe der Herkunft der Sollwertvorgabe. So werden getrennte Sollwertvorgaben für den relativ langsa men Füllungsstellpfad und für den relativ schnellen Zün dungsstellpfad gebildet, so dass die Flexibilität bezüglich der Auswahl der Steuerparameter zur Umsetzung der Sollvorga be eingeschränkt ist.The setpoints are converted into the control values among other things, depending on the origin of the target value specification. So separate setpoint specifications for the relatively long filling path and for the relatively quick ignition Formation path so that flexibility regarding the selection of the control parameters for the implementation of the target process be restricted.
Besonders vorteilhaft ist, dass durch die Umsetzung der Sollgröße auf der Basis einer kontinuierlich veränderlichen Stellzeit eine präzisere Vorgabe und Umsetzung der Eingriffe ermöglicht wird.It is particularly advantageous that the implementation of Target size based on a continuously changing Positioning time a more precise specification and implementation of the interventions is made possible.
Durch die Realisierung der Sollvorgabe über den Füllungspfad und die Freigabe der schnellen Eingriffe wie Zündung und Kraftstoffausblendung im Bedarfsfall wird die Entscheidung über die Auswahl des Stellpfades unabhängig von der Herkunft der Sollvorgabe getroffen. Ferner wird der Gesamtwirkungs grad durch optimale Nutzung des über den Füllungspfad er reichbaren Moments verbessert. Durch eine betriebspunktab hängige Wahl des Stellpfades wird das Optimierungspotential insbesondere bei hohen Drehzahlen genutzt. Dies deshalb, weil die wirkungsgradreduzierenden Zündwinkel- bzw. Kraft stoffeingriffe erst dann stattfinden, wenn die Sollgröße nicht über den Füllungspfad einstellbar ist.By realizing the target specification via the filling path and the release of quick interventions like ignition and Fuel selection in the event of need becomes the decision on the selection of the path regardless of the origin the target. Furthermore, the overall effect degree through optimal use of the filling path attainable moments. By an operating point dependent choice of the adjustment path becomes the optimization potential used especially at high speeds. This is because because the efficiency-reducing ignition angle or force Material interventions only take place when the target size cannot be set via the filling path.
Durch die Verwendung eines einfachen Saugrohrmodells mit we nigen Modellparameter zur Freigabe eines schnellen Eingrif fes wird zusätzlicher Aufwand insbesondere in der Applikati on vermieden und die für den Zweck der stellzeitgeführten Freigabe erforderliche Genauigkeit dennoch erreicht. By using a simple intake manifold model with we some model parameters to enable quick intervention fes becomes additional effort especially in the application on avoided and the for the purpose of the job Approval required accuracy nevertheless achieved.
Durch eine spezielle Interpolationsfunktion zur Ermittlung des Sollwertes, welcher über den Zündwinkelpfad einzustellen ist, wird bei positivem Lastwechsel mit schnellem positivem Momentenanstieg eine unnötige Zündwinkelspätverstellung ver mieden, während bei negativem Lastwechsel durch lineare In terpolation der bestmögliche Zündwinkelwirkungsgrad ange strebt wird.With a special interpolation function for determination the setpoint, which can be set via the ignition angle path is with positive load change with fast positive Torque increase an unnecessary retardation avoided, while in the case of negative load changes due to linear In terpolation the best possible ignition angle efficiency is striving.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.Further advantages result from the following Be writing or from the dependent claims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Übersichtsschaltbild einer Steuereinheit zur Steuerung einer Antriebseinheit, während in Fig. 2 ein Ab laufdiagramm dargestellt ist, welches die Koordination der Sollwertvorgaben samt Eigenschaften und deren Umsetzung dar stellt. In den Fig. 3 bis 5 sind Flußdiagramme darge stellt, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Um setzung der Sollvorgabe und der ihr zugeordneten Stellzeit in die einzelnen Stellpfade darstellt. Fig. 6 zeigt Zeit diagramme, welche den Istmomentenverlauf bei Anwendung der beschriebenen Vorgehensweise in verschiedenen Situationen darstellen. In Fig. 7 ist ein vorteilhaftes Ausführungsbei spiel für ein Dynamikmodell dargestellt, mit dessen Hilfe die minimale Stellzeit festgestellt wird. Fig. 8 beschreibt anhand eines Ablaufdiagramms eine vorteilhafte Vorgehenswei se zur Bestimmung des über den schnellen Pfad zur realisie renden Sollwerts mittels Interpolation.The invention is explained below with reference to the embodiments shown in the drawing. Fig. 1 shows an overview circuit diagram of a control unit for controlling a drive unit, while in Fig. 2 a flow diagram is shown, which represents the coordination of the setpoint specifications including properties and their implementation. In FIGS. 3 to 5 are flow charts Darge provides that a preferred embodiment of the implemen tation of the target specification and its associated operating time in the individual control paths is. Fig. 6 shows time diagrams, which represent the actual torque curve when using the procedure described in different situations. In Fig. 7, an advantageous Ausführungsbei game is displayed on a dynamic model that allows the minimum operating time is detected. Fig. 8 describes using a flow chart, an advantageous Vorgehenswei se for determining the leaders by the fast path to realisie desired value by means of interpolation.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine. Es ist eine Steuereinheit 10 vorgesehen, welche als Komponenten eine Eingangsschaltung 14, wenigstens eine Rechnereinheit 16 und eine Ausgangsschaltung 18 auf weist. Ein Kommunikationssystem 20 verbindet diese Komponen ten zum gegenseitigen Datenaustausch. Der Eingangsschaltung 14 der Steuereinheit 10 werden Eingangsleitungen 22 bis 26 zugeführt, welche in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Bussystem ausgeführt sind und über die der Steuereinheit 10 Signale zugeführt werden, welche zur Steuerung der An triebseinheit auszuwertende Betriebsgrößen repräsentieren. Diese Signale werden von Meßeinrichtungen 28 bis 32 erfaßt. Derartige Betriebsgrößen sind Fahrpedalstellung, Motordreh zahl, Motorlast, Abgaszusammensetzung, Motortemperatur etc. Über die Ausgangsschaltung 18 steuert die Steuereinheit 10 die Leistung der Antriebseinheit. Dies ist in Fig. 1 anhand der Ausgangsleitungen 34, 36 und 38 symbolisiert, über wel che die einzuspritzende Kraftstoffmasse, den Zündwinkel der Brennkraftmaschine und/oder wenigstens eine elektrisch betä tigbare Drosselklappe zur Einstellung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine betätigt werden. Neben den geschilderten Eingangsgrößen sind weitere Steuersysteme des Fahrzeugs vor gesehen, die der Eingangsschaltung 14 Vorgabegrößen, bei spielsweise Drehmomentensollwerte, übermitteln (vgl. 40-43 und Leitungen 44-47). Derartige Steuersysteme sind bei spielsweise Antriebsschlupfregelungen, Fahrdynamikregelun gen, Getriebesteuerungen, Motorschleppmomentenregelungen, etc. Über die dargestellten Stellpfade werden die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine, der Zündwinkel der einzelnen Zylin der, die einzuspritzende Kraftstoffmasse, der Einspritzzeit punkt und/oder das Luft-/Kraftstoffverhältnis, etc. einge stellt. Neben den dargestellten Sollwertvorgaben, den exter nen Sollwertvorgaben, zu denen auch eine Sollwertvorgabe durch den Fahrer in Form eines Fahrwunsches und/oder eine Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion gehört, sind interne Vorgabengrößen zur Steuerung der Antriebseinheit vorhanden, beispielsweise eine Drehmomentenänderung einer Leerlaufrege lung, eine Drehzahlbegrenzung, die eine entsprechende Soll vorgabengröße ausgibt, Drehmomentenänderungsbegrenzung, Be grenzungen aus Bauteileschutz und/oder eine separate Soll vorgabegröße im Start. Fig. 1 shows a block diagram of a control device for controlling a drive unit, in particular an internal combustion engine. A control unit 10 is provided, which has as components an input circuit 14 , at least one computer unit 16 and an output circuit 18 . A communication system 20 connects these components for mutual data exchange. The input circuit 14 of the control unit 10 are supplied to input lines 22 to 26 , which in a preferred exemplary embodiment are designed as a bus system and via which the control unit 10 is supplied with signals which represent operating variables to be evaluated for controlling the drive unit. These signals are detected by measuring devices 28 to 32 . Such operating variables are accelerator pedal position, engine speed, engine load, exhaust gas composition, engine temperature etc. Via the output circuit 18 , the control unit 10 controls the power of the drive unit. This is symbolized in FIG. 1 on the basis of the output lines 34 , 36 and 38 , via which the fuel mass to be injected, the ignition angle of the internal combustion engine and / or at least one electrically actuatable throttle valve for adjusting the air supply to the internal combustion engine are actuated. In addition to the input variables described, further control systems of the vehicle are provided which transmit 14 input variables, for example torque setpoints, to the input circuit (cf. 40-43 and lines 44-47 ). Control systems of this type are, for example, traction control systems, driving dynamics controls, transmission controls, engine drag torque controls, etc. is set. In addition to the setpoint specifications shown, the external setpoint specifications, which also include a setpoint specification by the driver in the form of a driving request and / or a speed limitation function, there are internal specification variables for controlling the drive unit, for example a change in torque of an idle control, a speed limitation, the one outputs the corresponding target size, torque change limit, restrictions from component protection and / or a separate target size at the start.
Mit den einzelnen Sollwertvorgabengrößen sind Randbedingun gen oder Eigenschaften verbunden, welche die Art und Weise der Umsetzung der Sollwertvorgabegröße darstellen. Dabei können je nach Anwendungsbeispiel mit einer Sollwertvorga bengröße eine oder mehrere Eigenschaften verbunden sein, so daß unter dem Begriff Eigenschaften in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ein Eigenschaftsvektor zu verstehen ist, in dem die verschiedenen Eigenschaftsgrößen eingetragen sind. Eigenschaften von Sollwertvorgabegrößen sind z. B. die erforderliche Dynamik bei der Einstellung der Sollwertvorga bengröße, die Priorität der Sollwertvorgabengröße, die Größe der einzustellenden Momentenreserve, und/oder der Komfort der Verstellung (z. B. Änderungsbegrenzung). Diese Eigen schaften sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vor handen. In anderen Ausführungsbeispielen sind mehr oder we niger, auch nur eine Eigenschaft vorgesehen.With the individual setpoint values are boundary conditions gene or properties related to the way the implementation of the target value. there can, depending on the application example, with a setpoint input size or one or more properties that under the term properties in an advantageous Embodiment a property vector is to be understood, in which the various property sizes are entered are. Properties of setpoint values are e.g. B. the required dynamics when setting the setpoint size, the priority of the setpoint size, the size the torque reserve to be set, and / or the comfort the adjustment (e.g. change limitation). This own are in a preferred embodiment act. In other embodiments, more or we niger, even provided only one property.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als Eigenschaft je der Sollmomentenvorgabe die Stellzeit zugeordnet, innerhalb derer die Sollmomentenvorgabe einzustellen ist. Ferner wird ein prädiziertes Sollmoment vorgegeben, welches im wesentli chen dem nicht gefilterten Fahrerwunschwert und den externen Reservemomenten von Zusatzaggregaten wie Klimakompressor, Generator, Wandler etc. entspricht und in das interne Momen tenreserven, beispielsweise vom Leerlaufregler, einer Kat heizfunktion, etc. eingerechnet sind. Dieses prädizierte Mo ment wird bei der Umsetzung des Vorgabemoments in wenigstens eine Stellgröße der Antriebseinheit berücksichtigt.In the preferred embodiment, as a property the actuating time assigned to the target torque specification, within whose setpoint torque is to be set. Furthermore, a predicted target torque is given, which essentially Chen the unfiltered driver's desired value and the external Reserve torques of additional units such as air conditioning compressors, Generator, converter etc. corresponds and in the internal moment ten reserves, for example from the idle controller, a cat heating function, etc. are included. This predicted Mo ment is at least in the implementation of the default torque a manipulated variable of the drive unit is taken into account.
Anstelle der Vorgabe von Sollmomenten werden in anderen Aus führungsbeispielen andere Größen vorgegeben, die ebenfalls Ausgangsgrößen der Antriebseinheit repräsentieren, wie Dreh zahl, Leistung, etc.Instead of specifying target torques, in others other sizes given that also Output variables of the drive unit represent how rotation number, performance, etc.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches ein in der Rech nereinheit 16 der Steuereinheit ablaufendes Programm skiz ziert. Es beschreibt die Koordination und Umsetzung der Sollwertvorgaben sowie deren Eigenschaften. Der Rechnerein heit 16 wird eine die Fahrpedalstellung β repräsentierende Größe zugeführt. Diese setzt die Größe ggf. unter Berück sichtigung weiterer Betriebsgrößen wie der Motordrehzahl in einem Berechnungsschritt 100 in ein Fahrerwunschmoment MiFA um, welches dem Koordinator 102 zugeführt wird. Ferner wer den der Rechnereinheit 16 externe Momentensollwerte Mi1 bis MiN übermittelt, die ebenfalls dem Koordinator 102 zugeführt werden. Mit jedem Momentensollwert werden die ausgewählten Eigenschaftsgrößen (bzw. Eigenschaftsvektoren, die aus ein zelnen Eigenschaftsgrößen bestehen) e1 bis eN übermittelt und dem Koordinator 102 zugeführt. Darüber hinaus sind in terne Funktionen 110 vorgesehen, welche entweder ebenfalls Momentensollwerte mit den entsprechenden Eigenschaftsgrößen dem Koordinator 102 zuführen oder welche Grenzwerte Mlim für die Momentensollwerte bzw. egrenz für die Eigenschaftsgrößen vorgeben, die ebenfalls dem Koordinator 102 zugeführt werden und bei der Koordination der Sollwerte und Eigenschaftswerte berücksichtigt werden. Ausgang des Koordinators 102 ist der resultierende Sollmomentenwert MiSOLL, der letztendlich zur Einstellung gelangt, sowie die aus den zugeführten Eigen schaftsgrößen unter Berücksichtigung der Grenzwerte ausge wählte(n) resultierende(n) Eigenschaftsgröße(n) eSOLL, in deren Rahmen der Sollwert realisiert wird. Diese Größen wer den einem Umsetzer 104 zugeführt, dem ferner weitere Be triebsgrößen wie Motordrehzahl, etc. zugeführt werden. Der Umsetzer setzt den Sollmomentenwert MiSOLL unter Berücksich tigung der zugeführten Betriebsgrößen und der(den) resultie renden Eigenschaftsgröße(n) in Stellgrößen um. Mit diesen Stellgrößen werden Kraftstoffzumessung, Zündwinkel, Luftzu fuhr, etc. beeinflußt, derart, daß sich das vorgegebene Sollmoment im Rahmen der resultierenden Eigenschafte(n) ein stellt. Fig. 2 shows a flowchart outlining a program running in the computing unit 16 of the control unit. It describes the coordination and implementation of the setpoint specifications and their properties. The computer unit 16 is supplied with a quantity representing the accelerator pedal position β. This converts the variable, taking into account further operating variables, such as the engine speed, in a calculation step 100 into a driver's desired torque MiFA, which is fed to the coordinator 102 . Furthermore, external torque setpoints Mi1 to MiN are transmitted to the computer unit 16 , which are also fed to the coordinator 102 . With each torque setpoint, the selected property variables (or property vectors, which consist of individual property variables) e1 to eN are transmitted and fed to the coordinator 102 . In addition, internal functions 110 are provided, which either also supply torque setpoints with the corresponding property values to the coordinator 102 or which limit values Mlim for the torque setpoints or elimits for the property sizes, which are also supplied to the coordinator 102 and for the coordination of the setpoints and Property values are taken into account. The output of the coordinator 102 is the resulting setpoint torque value MiSOLL, which ultimately comes to the setting, and the resulting property variable (s) eSOLL, selected from the supplied property variables, taking into account the limit values, within the framework of which the setpoint value is realized. These quantities are supplied to a converter 104 , which further operating quantities such as engine speed, etc. are also supplied. The converter converts the target torque value MiSOLL into actuating variables, taking into account the supplied operating variables and the resulting property variable (s). With these manipulated variables, fuel metering, ignition angle, air supply, etc. are influenced in such a way that the predetermined target torque is set within the framework of the resulting properties (n).
Wie nachfolgend beschrieben, werden die auszuwählenden Stell pfade für die Umsetzung des Sollmoments unabhängig von der Quelle der Momentenanforderung allein auf der Basis der dem Sollmoment zugeordneten Dynamikinformation (Stellzeit) er mittelt. Dabei wird zunächst ermittelt, ob die geforderte Sollmomentenänderung mit der geforderten Dynamik ausschließ lich über den Füllungspfad realisiert werden kann. Dies er folgt im bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Maßgabe des aktuellen Betriebspunktes und der geforderten Momentenände rung aus einem Kennfeld ggf. mittels Interpolation ausgele senen minimalen Stellzeit über den Füllungspfad. Eine zen trale Eingangsgröße ist daher die mit dem Sollmoment gelie ferte Dynamikinformation, die entweder eine geforderte Stellzeit, innerhalb derer das Sollmoment einzustellen ist, oder eine Anforderung in Form von logischer Variablen (hoch dynamisch, dynamisch, langsam) sein kann. Diese wird als zu sätzliche Sollwertvorgabe interpretiert, die unter den gege benen Randbedingungen, insbesondere dem Betriebszustand der Antriebseinheit, eingehalten werden muß.As described below, the positions to be selected paths for the implementation of the target torque regardless of the Source of the torque request based solely on the Dynamic information (positioning time) associated with the setpoint torque averages. It is first determined whether the required Exclude setpoint torque changes with the required dynamics Lich can be realized via the filling path. This he follows in the preferred embodiment according to the current operating point and the required torque changes Read out from a map using interpolation if necessary its minimum actuating time via the filling path. A zen The central input variable is therefore the one with the target torque feren dynamic information that either a required Positioning time within which the setpoint torque is to be set, or a request in the form of logical variables (high dynamic, dynamic, slow). This is called too interpreted additional setpoint specification, which under the opposed level boundary conditions, in particular the operating state of the Drive unit, must be observed.
Ist die durch die Eigenschaftseingangsgröße vorgegebene Stellzeitanforderung kleiner als die durch den Luftpfad rea lisierbare Stellzeit, d. h. kann allein durch Eingriff in den Füllungspfad die geforderte Dynamik nicht erreicht werden, wird der Zündwinkeleingriff freigegeben. Weiterhin erfolgt eine Freigabe des Zündwinkeleingriffes, wenn zusätzliche An forderungen eine Verstellung des Zündwinkelwirkungsgrades erfordern, beispielsweise dann, wenn durch externe oder in terne Reserveanforderungen als Vorhalt für einen schnellen erhöhenden Momenteneingriff gefordert sind, oder wenn unmit telbar wirkungsgradbeeinflussende Maßnahmen wie Katalysator heizen durch Zündwinkelspätverstellung aktiv sind. Ist der Zündwinkeleingriff freigegeben, wird eine Wirkungsgradver schlechterung durch den veränderten Zündwinkel zugelassen. Ist der Zündwinkeleingriff nicht freigegeben, so wird der Zündwinkel entsprechend einem vorgegebenen Kennfeld für den optimalen Zündwinkel eingestellt, durch welchen im gegebenen Betriebspunkt ein maximales Moment realisiert wird.Is the one specified by the property input variable Actuating time requirement less than that due to the air path rea lisable positioning time, d. H. can be done only by engaging in the Filling path the required dynamics cannot be achieved the ignition angle intervention is released. Still done a release of the ignition angle intervention if additional on demands an adjustment of the ignition angle efficiency require, for example, if by external or in internal reserve requirements as a precaution for a quick increasing torque intervention are required, or if unmit Measures that can affect efficiency, such as catalyst heating by retarding the ignition angle are active. Is the Firing angle intervention released, an Efficiency ver deterioration permitted by the changed ignition angle. If the ignition angle intervention is not released, the Ignition angle according to a predetermined map for the optimal ignition angle, through which given Operating point a maximum torque is realized.
Bei freigegebenem Zündwinkel wird ein Momentensollwert für den Zündwinkelpfad vorgegeben. Dies erfolgt bei reduzieren den Eingriffen dadurch, dass ein Sollmoment im Zeitraster des Zündwinkels ausgegeben wird, welches sich aus der Inter polation zwischen dem aktuellen Istmoment und dem zur vorge gebenen Stellzeit zu erreichenden Sollmoment ergibt. Durch die Interpolation wird gewährleistet, dass aufgrund des aus dem Verzögerungsverhalten des Füllungspfades resultierenden Momentenverlaufs stets der Füllungspfad bevorzugt wird, da das interpolierte Sollmoment oberhalb dieses Verlaufes liegt. Mit anderen Worten erfolgt die Momentenänderung durch den Zündwinkel gerade so schnell wie notwendig, um die vor gegebene Stellzeit auf jeden Fall einzuhalten. Neben der Verstellung des Zündwinkels wird das Sollmoment über den Füllungspfad realisiert, d. h. es wird aus dem Sollmoment für den Füllungspfad ein Sollwert für die Ansteuerung eines die Luftzufuhr beeinflussenden Stellgliedes vorgegeben, durch welches das Sollmoment über den Füllungspfad eingestellt wird. Bei momentenerhöhenden Eingriffen bestimmt sich das Sollmoment für den Zündwinkel aus dem Maximum aus dem wie oben dargestellt interpolierten Moment und dem Basismoment, d. h. dem Moment des Füllungspfades, so dass das Drehmoment verringernde Zündwinkeleingriffe vermieden werden. Als Al ternative kann die durch Interpolation durchgeführte Zünd winkelspätverstellung bei der Realisierung einer Drehmomen tenreserve (beispielsweise für das Katalysatorheizen oder im Leerlauf) beibehalten werden.If the ignition angle is released, a torque setpoint for specified the ignition angle path. This is done at reduce the interventions that a target torque in the time grid of the ignition angle, which results from the Inter polation between the current actual torque and that to the pre given actuating time results in the target torque to be achieved. By the interpolation ensures that due to the out the delay behavior of the filling path resulting The filling path is always preferred because of the torque curve the interpolated setpoint torque above this curve lies. In other words, the torque change takes place through the ignition angle just as quickly as necessary to the front to comply with the given positioning time in any case. In addition to the Adjustment of the ignition angle is the target torque over the Filling path realized, d. H. it is from the target torque for the filling path is a setpoint for controlling a Air supply influencing actuator predetermined by which sets the target torque via the filling path becomes. This is determined for torque-increasing interventions Target torque for the ignition angle from the maximum from the how Interpolated moment and the base moment shown above, d. H. the moment of the fill path so the torque reducing ignition angle interventions are avoided. As Al Alternatively, the ignition carried out by interpolation late angle adjustment when realizing a torque reserve (for example for catalyst heating or in Idle) are maintained.
Die Umsetzung der Sollmomentenwerte erfolgt in bekannter Weise dadurch, dass der Sollmomentenwert für die Füllung über ein Füllungsmodell in einen Sollwert für die Stellung einer Drosselklappe umgesetzt wird, welche dann im Rahmen eines Lageregelkreises eingeregelt wird, während der Zünd winkelsollmomentenwert unter Berücksichtigung des Istmomen tenwertes in eine Zündwinkeländerung umgesetzt wird, mit der der optimale Zündwinkel korrigiert wird. Dabei können Fül lungssollmomentenwert und Zündwinkelsollmomentenwert unter schiedliche Werte aufweisen.The setpoint torque values are implemented in a known manner Way, that the target torque value for the filling via a filling model into a setpoint for the position a throttle valve is implemented, which is then in the frame a position control loop is adjusted while the Zünd Target angle torque value taking into account the actual torque is converted into an ignition angle change with which the optimal ignition angle is corrected. Fill target setpoint and firing angle setpoint below have different values.
Grundlage für die Entscheidung, ob die angeforderte Stell zeit mittels des Luftpfades realisierbar ist oder nicht, ist wie oben dargestellt eine Tabelle oder ein Kennfeld. Dabei wird der Betriebspunkt des Motors durch die Zustandsgrößen des Füllungspfades (beispielsweise Last oder relative Zylin derfüllung) sowie durch die Drehzahl des Motors bestimmt.Basis for deciding whether the requested job time is realizable or not by means of the air path a table or a map as shown above. there the operating point of the engine is determined by the state variables the filling path (e.g. load or relative cylinder filling) and the speed of the engine.
Als weiterer Stellpfad, der eine dynamische Momentenänderung erlaubt, steht die Kraftstoffzufuhr, dort insbesondere die Ausblendung einzelner Einspritzungen zur Verfügung. Über die Freigabe dieser Ausblendung wird ebenfalls auf der Basis der mitgelieferten Dynamikinformation (Stellzeit) entschieden. Dabei wird die Ausblendung nur dann freigegeben, wenn das in der geforderten Dynamik zu stellende Sollmoment das durch Luft- und Zündwinkelpfad innerhalb dieser Stellzeit ein stellbare Moment unterschreitet. Dies wird ebenfalls auf der Basis einer Tabelle oder eines Kennfeldes ermittelt. Die Ausblendung ist somit der letzte zu aktivierende Stellpfad, um das Sollmoment in der geforderten Stellzeit einzustellen.As a further adjustment path, the dynamic torque change allowed, the fuel supply is there, especially the Suppression of individual injections available. About the Release of this blanking is also based on the dynamic information (positioning time) provided. The blanking is only released if the in the desired torque to be set by the required dynamics Air and ignition angle path within this actuation time adjustable moment. This will also be on the Based on a table or a map. The Blanking is the last path to be activated, to set the target torque in the required actuating time.
Die Beschreibung der Vorgehensweise erfolgte oben am Bei spiel des gedrosselten Betriebs einer Brennkraftmaschine. Neben dieser Betriebsart stehen bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen als weitere Betriebsart der ungedrossel te Betrieb (Schichtbetrieb) zur Verfügung. Eine Realisierung des Sollmoments über den Füllungspfad scheidet hier aus. Dennoch kann die oben dargestellte Strategie angepasst an den Schichtbetrieb angewendet werden. In der Regel wird durch die Bemessung der Einspritzmenge im Schichtbetrieb die geforderte Dynamik des schnellen Pfades realisiert werden. Dennoch kann auch hier zusätzlich eine Ausblendung einzelner Einspritzungen erfolgen, wenn das einzustellende Moment in der geforderten Stellzeit durch die Veränderung der Ein spritzmenge nicht einstellbar ist.The procedure was described above on the case game of throttled operation of an internal combustion engine. In addition to this operating mode, there are direct injectors Internal combustion engines as another operating mode of the unthrottled te operation (shift operation) available. A realization of the target torque via the filling path is excluded here. Nevertheless, the strategy outlined above can be adapted to the shift operation can be applied. Usually will by dimensioning the injection quantity in shift operation required dynamics of the fast path can be realized. Nevertheless, here, too, an individual can be hidden Injections occur when the moment to be set is in the required operating time by changing the on spray quantity is not adjustable.
Die oben dargestellte Vorgehensweise wird in einem bevorzug ten Anwendungsbeispiel als Programm des Rechnerelements 16 der Steuereinheit 10 realisiert. Ein derartiges Programm ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in den Fig. 3 bis 5 als Flussdiagramm skizziert. Das skizzierte bzw. die skizzierten Programme werden zeitabhängig, vorzugsweise drehzahlabhängig durchlaufen.The procedure outlined above is implemented in a preferred application example as a program of the computer element 16 of the control unit 10 . Such a program is outlined in a preferred exemplary embodiment in FIGS. 3 to 5 as a flow chart. The outlined or outlined programs are run through as a function of time, preferably as a function of speed.
Im ersten Schritt 200 des in Fig. 3 dargestellten Programms werden die der Umsetzung zugrundeliegenden Eingangsgrößen, der Momentensollwert MSOLL, die erforderliche Stellzeit TSOLL sowie das prädizierte Moment MPRÄD eingelesen. Letzte res stellt dabei in der Regel den ungefilterten Fahrerwunsch dar und repräsentiert somit das zukünftig voraussichtlich einzustellende Drehmoment, da das Fahrerwunschmoment aus Komfortgründen gefiltert bzw. durch externe oder interne, das Drehmoment beeinflussende Funktionen wie einer Antriebs schlupfregelung, Begrenzungsfunktionen, etc. ersetzt oder korrigiert ist. Im darauffolgenden Schritt 202 wird auf der Basis des zugeführten Sollmoments, unter Berücksichtigung weiterer Funktionen wie Lastschlagdämpfungsfunktionen, Dashpotfunktionen oder Reserven das Sollmoment für den Fül lungspfad MSOLLFÜ bestimmt. Eine bevorzugte Vorgehensweise zur Bestimmung des Sollmoments für den Füllungspfad ist an hand des Flussdiagramms der Fig. 4 dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.In the first step 200 of the program shown in FIG. 3, the input variables on which the conversion is based, the torque setpoint MSOLL, the required actuating time TSOLL and the predicted torque MPRÄD are read. The last res usually represents the unfiltered driver request and thus represents the torque that is likely to be set in the future, since the driver request torque is filtered for comfort reasons or replaced or corrected by external or internal functions that influence the torque, such as traction control, limiting functions, etc. . In the subsequent step 202 , the target torque for the filling path MSOLLF is determined on the basis of the target torque supplied, taking into account further functions such as load impact damping functions, dashpot functions or reserves. A preferred procedure for determining the target torque for the filling path is illustrated using the flowchart in FIG. 4 and is described below.
Im darauffolgenden Schritt 204 wird wie oben dargestellt z. B. auf der Basis einer Tabelle oder eines Kennfeldes die zur Einstellung des Sollmoments über den Füllungspfad mini mal notwendige Stellzeit TIST bestimmt. Daraufhin wird im Abfrageschritt 206 überprüft, ob die berechnete Istzeit TIST größer ist als die vorgegebene Sollzeit TSOLL. Ist dies nicht der Fall, so ist sichergestellt, dass das Sollmoment in der geforderten Stellzeit über den Füllungspfad einstell bar ist. Eine Freigabe des Zündwinkeleingriffes erfolgt dem nach nicht. In Schritt 208 werden die weiteren Bedingungen, unter denen einen Zündwinkeleingriffsfreigabe unabhängig von der Stellzeitfrage in Frage kommt, abgeprüft. Diese Bedin gungen sind die Aktivierung einer Antiruckelfunktion, die Forderung nach einer Einstellung einer Drehmomentreserve größer 0, die Aktivierung einer Fahrkomfortfunktion wie bei spielsweise einer Lastschlagdämpfungsfunktion oder einer Dashpotfunktiori und/oder das Unterschreiten eines minimalen Füllungsmomentes MFÜMIN durch das Sollmoment MSOLL. Ist eine der Bedingungen erfüllt, wird gemäß Schritt 210 der Zündwin keleingriff freigegeben, anderenfalls wie nach Schritt 210 auch das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt durch laufen.In the subsequent step 204 , z. B. on the basis of a table or a map determines the setting time TIST required to set the target torque via the filling path. A check is then made in query step 206 as to whether the calculated actual time TIST is greater than the predetermined target time TSOLL. If this is not the case, it is ensured that the setpoint torque can be set in the required actuating time via the filling path. The ignition angle intervention is therefore not released. In step 208 , the further conditions under which an ignition angle intervention release is possible independently of the actuation time question are checked. These conditions are the activation of an anti-jerk function, the requirement to set a torque reserve greater than 0, the activation of a driving comfort function such as a load impact damping function or a dashpot function and / or the set torque MSÜMIN falling below a minimum filling torque MFÜMIN. If one of the conditions is met, the ignition intervention is released in accordance with step 210 , otherwise, as in step 210 , the program is also ended and run through at the next point in time.
Wurde in Schritt 206 festgestellt, dass die minimale Stell zeit, innerhalb der das Sollmoment über den Füllungspfad einstellbar ist, größer ist als die geforderte Stellzeit, so wird gemäß Schritt 212 der Zündwinkeleingriff freigegeben. Daraufhin wird im Schritt 214 ebenfalls anhand von Tabellen oder Kennfelder überprüft, ob das Sollmoment über den Zünd winkeleingriff und den Füllungseingriff innerhalb der Stell zeit TSOLL erreichbar ist. Ist dies nicht der Fall, so wird gemäß Schritt 216 zusätzlich die Ausblendung freigegeben, um die Einstellung des Sollmoments innerhalb der Stellzeit si cherzustellen. Im anderen Fall reicht die Freigabe des Zünd winkelpfades aus, so dass nach Schritt 214 bzw. 216 das Pro gramm beendet und zum nächsten Zeitpunkt erneut durchlaufen wird. Im Schritt 214 wird z. B. auf der Basis eines Kennfel des ermittelt, ob die vorgegebene Momentenänderung innerhalb der gewünschten Zeit durch Zündwinkelverstellung im aktuel len Betriebspunkt der Antriebseinheit erreicht werden kann. Ist die Momentenänderung durch den Zündwinkel zu langsam oder kann die Größe der Momentenänderung mittels Zündwinkel nicht realisiert werden, wird ausgeblendet.If it was determined in step 206 that the minimum actuating time within which the setpoint torque can be set via the filling path is greater than the required actuating time, then the ignition angle intervention is released in accordance with step 212 . Then, in step 214, tables or maps are also used to check whether the target torque can be achieved via the ignition angle intervention and the filling intervention within the actuating time TSOLL. If this is not the case, then in accordance with step 216 the masking is additionally released in order to ensure the setting of the target torque within the actuating time. In the other case, the release of the ignition angle path is sufficient so that the program is ended after steps 214 and 216 and run through again at the next point in time. In step 214 , e.g. B. determined on the basis of a map of whether the predetermined torque change can be achieved within the desired time by ignition angle adjustment in the current operating point of the drive unit. If the torque change due to the ignition angle is too slow or the magnitude of the torque change cannot be realized using the ignition angle, the display is hidden.
In Fig. 4 ist eine bevorzugte Ausgestaltung des Schrittes 202 der Fig. 3 dargestellt, gemäß der unter anderem auf der Basis des Sollmomentenwertes der Sollmomentenwert für den Füllungspfad MSOLLFÜ bestimmt wird. Im ersten Schritt 2020 wird überprüft, ob eine Lastschlagdämpfungsfunktion aktiv ist. Diese Funktion ist dann aktiv, wenn ein Lastwechsel beispielsweise vom Schub- in Zugbetrieb der Antriebseinheit erkannt wird. Ist diese Funktion aktiv, so wird das Sollmo ment MSOLLFÜ für den Füllungspfad aus einem Kennfeld über der Gangstellung GANG und dem Sollmoment MSOLL bestimmt (Schritt 2022). Im nächsten Schritt 2024 wird das auf diese Weise berechnete Sollfüllungsmoment MSOLLFÜ ggf. auf einen Maximal- oder einen Minimalwert begrenzt, wobei der Maximal wert dem prädizierten Moment MPRÄD, welcher im wesentlichen das ungefilterte Fahrerwunschmoment repräsentiert, ent spricht, der Minimalwert vom Sollmoment MSOLL gebildet wird. FIG. 4 shows a preferred embodiment of step 202 of FIG. 3, according to which the target torque value for the filling path MSOLLFE is determined, inter alia, on the basis of the target torque value. In the first step 2020 , it is checked whether a load impact damping function is active. This function is active when a load change is detected, for example, from pushing to pulling the drive unit. If this function is active, the target torque MSOLLÜF for the filling path is determined from a map over the gear position GANG and the target torque MSOLL (step 2022 ). In the next step 2024 , the target filling torque MSOLLFE calculated in this way is possibly limited to a maximum or a minimum value, the maximum value corresponding to the predicted torque MPRÄD, which essentially represents the unfiltered driver's desired torque, and the minimum value is formed from the target torque MSOLL .
Danach wird mit Schritt 204 im Programm der Fig. 3 fortge fahren. Hat Schritt 2020 ergeben, dass die Lastschlagdämp fungsfunktion nicht aktiv ist, so wird in Schritt 2026 abge fragt, ob die Dashpotfunktion aktiv ist. Diese ist dann ak tiv, wenn der Fahrer das Pedal sehr schnell löst, woraufhin die Dashpotfunktion die Momentenänderung beim Übergang vom betätigten zum nicht betätigten Fahrpedal glättet. Ist diese Funktion aktiv, so wird gemäß Schritt 2028 das Sollfüllungs moment MSOLLFÜ als Funktion des prädizierten Moments MPRÄD sowie eines Filters T bestimmt. Dieses Filter ist vorzugs weise ein Tiefpaßfilter erster Ordnung. Daraufhin wird im Schritt 2029 das Sollmoment MSOLLFÜ auf einen Maximalwert begrenzt, der aus dem Quotienten des Sollmoments MSOLL und des kleinsten Zündwinkelwirkungsgrad gebildet wird. Danach wird Schritt 204 eingeleitet. Ist auch die Dashpotfunktion nicht aktiv, so wird das Sollfüllungsmoment MSOLLFÜ als Ma ximalwert des Sollmomentenwertes MSOLL, des prädizierten Mo ments MPRAD oder des aufgrund von internen Reserven vorgege benen Moments MRES gebildet (Schritt 2027). Danach folgt Schritt 204.Then proceed to step 204 in the program of FIG. 3. If step 2020 has shown that the load damping function is not active, a query is made in step 2026 as to whether the dashpot function is active. This is active when the driver releases the pedal very quickly, whereupon the dashpot function smoothes the torque change during the transition from the accelerator pedal to the non-actuated accelerator pedal. If this function is active, then according to step 2028, the target filling torque MSOLLFE is determined as a function of the predicted torque MPRÄD and a filter T. This filter is a first-order low-pass filter. Then, in step 2029, the target torque MSOLLF is limited to a maximum value, which is formed from the quotient of the target torque MSOLL and the smallest ignition angle efficiency. Then step 204 is initiated. If the dashpot function is also not active, the target filling torque MSOLLFE is formed as the maximum value of the target torque value MSOLL, the predicted torque MPRAD or the torque MRES specified on the basis of internal reserves (step 2027 ). This is followed by step 204 .
In Fig. 5 ist ein Flussdiagramm skizziert, welches die Bil dung des Momentensollwertes für die Zündwinkelverstellung darstellt. Das skizzierte Programm wird dann eingeleitet und zu vorgegebenen Zeitpunkten durchlaufen, wenn der Zündwin keleingriff freigegeben ist. Ist der Zündwinkeleingriff nicht freigegeben, so wird der Zündwinkelsollmomentenwert auf den Basismomentenwert, d. h. den Füllungsmomentensollwert gesetzt. Bei freigegebenem Zündwinkeleingriff wird im ersten Schritt 300 überprüft, ob ein momentenerhöhender Eingriff vorliegt. Ist dies der Fall, wird gemäß Schritt 302 der Sollmomentenwert für den Zündwinkel MSOLLZW' durch Interpo lation auf der Basis des Istmomentenwertes MIST, des Sollmo mentenwertes MSOLL sowie der Stellzeit TSOLL berechnet. Da bei wird durch Interpolation eine Zündwinkelsollwertverände rung mit jedem Programmdurchlauf dergestalt vorgenommen, dass nach Ablauf der vorgegebenen Stellzeit TSOLL das ge wünschte Sollmoment MSOLL erreicht ist. Nach Schritt 302 wird im Schritt 304 der Sollmomentenwert MSOLLZW als Maxi malwert des in Schritt 302 berechneten Wertes MSOLLZW' und des Basismomentenwertes MBAS, d. h. des Füllungssollmomenten wertes, festgelegt und ausgegeben. Hat Schritt 300 ergeben, dass ein momentenreduzierender Eingriff vorliegt, so wird gemäß Schritt 306 wie vorstehend anhand Schritt 302 erklärt der Sollmomentenwert MSOLLZW auf der Basis von Istmoment, Sollmoment und Stellzeit nach Maßgabe einer zeitabhängigen Interpolation gebildet. Danach wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt erneut durchlaufen.In Fig. 5 is a flow chart outlining which the dung Bil represents the torque target value for the ignition angle adjustment. The outlined program is then initiated and run through at predetermined times when the ignition intervention is released. If the ignition angle intervention is not released, the ignition angle target torque value is set to the base torque value, ie the filling torque target value. If the ignition angle intervention is enabled, a check is carried out in a first step 300 to determine whether there is a torque-increasing intervention. If this is the case, the setpoint torque value for the ignition angle MSOLLZW 'is calculated according to step 302 by interpolation on the basis of the actual torque value MIST, the setpoint torque value MSOLL and the actuating time TSOLL. Since an ignition angle setpoint change is carried out by interpolation with each program run such that the desired target torque MSOLL is reached after the specified actuating time TSOLL has expired. After step 302 , the target torque value MSOLLZW is determined and output in step 304 as the maximum value of the value MSOLLZW 'calculated in step 302 and the base torque value MBAS, ie the filling target torque value. If step 300 has shown that there is a torque-reducing intervention, then according to step 306, as explained above with reference to step 302 , the target torque value MSOLLZW is formed on the basis of the actual torque, target torque and actuating time in accordance with a time-dependent interpolation. The program is then ended and run through again at the next point in time.
Eine entsprechende Vorgehensweise wie in Fig. 5 dargestellt ist zur Bestimmung der Anzahl der auszublendenden Einsprit zungen vorgesehen, wobei dort ebenfalls durch Interpolation nach Maßgabe von Sollmoment, Istmoment und Stellzeit die Ausblendmuster für jeden Programmdurchlauf bestimmt werden.A corresponding procedure as shown in Fig. 5 is provided for determining the number of injections to be masked out, the masking pattern for each program run likewise being determined there by interpolation in accordance with the setpoint torque, actual torque and actuating time.
Die oben skizzierte Vorgehensweise ist in Fig. 6 anhand von Zeitdiagrammen verdeutlicht. Dabei ist jeweils das Drehmo ment der Antriebseinheit über der Zeit aufgetragen. Fig. 6a beschreibt dabei eine Situation, in der das gewünschte Soll moment MSOLL in der gewünschten Stellzeit TSOLL allein auf der Basis des Füllungspfades erreicht werden kann. Ausgehend von MIST sinkt das Moment der Antriebseinheit innerhalb der Zeit TSOLL auf den Wert MSOLL, wobei der typische verzögerte Verlauf der Füllungssteuerung auftritt. Eine Zündwinkelfrei gabefindet nicht statt. Anders ist die Situation im Falle der Fig. 6b. Dort kann innerhalb der Stellzeit TSOLL das gewünschte Moment MSOLL allein durch Füllungssteuerung nicht erreicht werden. Daher wird hier eine Zündwinkelfreigabe er folgen, was zu einem schnellen Absinken des Moments inner halb der Stellzeit TSOLL vom aktuellen Istmoment MIST zum Startzeitpunkt zum Wunschmoment MSOLL innerhalb der Zeit TSOLL führt. Der daneben ablaufende Füllungseingriff ist ge strichelt dargestellt. In Fig. 6c ist eine Grenzfallsitua tion dargestellt, da dort die Stellzeit TSOLL gerade so groß ist, dass bei linearer Interpolation das Wunschmoment durch den Füllungseingriff zunächst unterschritten wird, aber nach Ablauf der Stellzeit nicht exakt erreicht werden kann. Ist eine Momentenreserve über dem Zündwinkel vorhanden, erfolgt bei der linearen Interpolation aufgrund dieser Situation eine Wirkungsgradverbesserung (Zündwinkel wird nach früh ver stellt), während im Falle einer fehlernden Reserve (Zündwin kel wirkungsgradoptimal) zunächst keine Verschlechterung durch Zündwinkelspätverstellung erfolgt, erst zum Erreichen des Wunschmoments im letzten Zeitintervall.The procedure outlined above is illustrated in FIG. 6 on the basis of time diagrams. The torque of the drive unit is plotted against time. FIG. 6a case describes a situation in which the desired target torque at the desired setting time MSETPOINT TSOLL solely on the basis of the filling path can be achieved. Starting from MIST, the torque of the drive unit drops to the value MSOLL within the time TSOLL, the typical delayed course of the filling control occurring. An ignition angle free does not take place. The situation is different in the case of FIG. 6b. There, the desired torque MSOLL cannot be achieved within the actuating time TSOLL by filling control alone. An ignition angle release will therefore follow here, which leads to a rapid decrease in the torque within the actuating time TSOLL from the current actual torque MIST at the start time to the desired torque MSOLL within the time TSOLL. The filling procedure next to it is shown in dashed lines. In Fig. 6c a Grenzfallitua tion is shown, since there the actuating time TSOLL is just so large that the desired torque is initially fallen below by the filling intervention in the case of linear interpolation, but cannot be achieved exactly after the actuating time has expired. If there is a torque reserve above the ignition angle, linear interpolation leads to an improvement in efficiency due to this situation (ignition angle is adjusted early), while in the event of a faulty reserve (ignition angle efficiency optimized) there is initially no deterioration due to retarded ignition angle adjustment until the desired torque is reached in the last time interval.
Die Vorgehensweise für den Zündwinkeleingriff ist in Fig. 6d anhand der Situation der Fig. 6c dargestellt. Wie vor stehend beschrieben wird durch Interpolation (hier lineare Interpolation) zwischen dem aktuellen Istmoment MIST zu Be ginn des Eingriffs und dem gewünschten Sollmoment nach Ab lauf der Stellzeit TSOLL das Sollmoment für den Zündwinkel MSOLLZW mit jedem Programmdurchlauf interpoliert. Dies führt zu der in Fig. 6d dargestellten Geraden, nach der ausgehend vom Istmoment das Sollmoment für den Zündwinkel sukzessive in im wesentlichen gleichen Schritten abnimmt, bis zum Zeit punkt TSOLL das Sollmoment MSOLL erreicht ist. Anstelle der linearen Interpolation sind in anderen Ausführungsbeispielen Interpolationen auf der Basis anderer Funktion, z. B. Expo nentialfunktionen, etc., vorgesehen.The procedure for the ignition angle intervention is shown in FIG. 6d on the basis of the situation in FIG. 6c. As described above, interpolation (here linear interpolation) between the current actual torque MIST at the beginning of the intervention and the desired setpoint torque after the actuation time TSOLL has expired interpolates the setpoint torque for the ignition angle MSOLLZW with each program run. This leads to the straight line shown in FIG. 6d, after which, starting from the actual torque, the target torque for the ignition angle gradually decreases in essentially the same steps until the target torque MSOLL is reached at the time TSOLL. Instead of the linear interpolation, in other exemplary embodiments, interpolations are based on another function, e.g. B. expo nential functions, etc. provided.
In Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm, welches einen typischen
Zeitverlauf des Drehmoments M einer Brennkraftmaschine bei
Reduzierung der Füllung (z. B. durch Drosselklappenstellung)
darstellt. Das Sollmoment MSOLL ist gestrichelt gezeigt. Zum
Zeitpunkt t0 wird eine sprungförmige Rücknahme des Sollmo
ments angenommen. Das Sollmoment wird dann durch entspre
chende Steuerung der Füllung eingestellt, wobei ein wie in
Fig. 7 beschriebene Momentenverlauf infolge der Saugrohrdy
namik auftritt. Als minimaler Stellzeit (TMIN) wird die Zeit
bis zum Erreichen eines vorgegebenen Verhältnisses M/MSOLL
ermittelt (z. B. 90%), d. h. bis M und MSOLL im Rahmen einer
vorgegebenen Toleranz δ übereinstimmen. Im Beispiel der
Fig. 7 ist dies zwischen den Zeitpunkten T5 und T6 der Fall.
Diese Zeit wird anhand eines vereinfachten Saugrohrmodells
aus Speicher- und Übertragungsbeiwert des Saugrohres be
stimmt. Der Übertragungsbeiwert ist in der Regel abhängig
vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine und wird hier oh
ne Einschränkung der erforderlichen Genauigkeit als konstant
angenommen. Ausgangspunkt ist:
FIG. 7 is a time diagram which shows a typical time profile of the torque M of an internal combustion engine when the charge is reduced (for example by throttle valve position). The target torque MSOLL is shown in dashed lines. At time t0, a sudden withdrawal of the target torque is assumed. The setpoint torque is then adjusted by corresponding control of the filling, a torque curve as described in FIG. 7 occurring as a result of the intake manifold dynamics. The minimum actuating time (TMIN) is the time until a predetermined ratio M / MSOLL is reached (eg 90%), ie until M and MSOLL match within a predetermined tolerance δ. In the example of FIG. 7, this is the case between times T5 and T6. This time is determined using a simplified intake manifold model from the storage and transmission coefficient of the intake manifold. The transmission coefficient is generally dependent on the operating state of the internal combustion engine and is assumed to be constant here without restriction of the required accuracy. The starting point is:
M/MSOLL = 1 - exp(-t/Tsaug) = const = 0,9
M / MSOLL = 1 - exp (-t / Tsaug) = const = 0.9
mit Tsaug als Saugrohrzeitkonstante (Tsaug = 1/k, k = Über tragungsbeiwert)with Tsaug as intake manifold time constant (Tsaug = 1 / k, k = over carrying coefficient)
Die minimale Stellzeit, d. h. die Stellzeit, die zum Errei
chen einen Verhältnisses M/MSOLL von 90% bei Füllungsände
rung erforderlich ist, ergibt sich zu:
The minimum actuating time, ie the actuating time required to achieve an M / MSOLL ratio of 90% when the filling is changed, is given by:
TMIN = -ln (0,1/k).TMIN = -ln (0.1 / k).
In anderen vorteilhaften Ausführungen sind Erweiterungen des Modell mit Blick auf eine höhere Modellgenauigkeit vorgese hen, z. B. die Berücksichtigung von Nichtlinearitäten der Komponenten wie z. B. der Drosselklappe (Ausflusskennlinie) sowie zusätzliche Einflüsse z. B. durch die Abgasrückführung oder Tankentlüftung sowie die Unterscheidung über- und un terkritischer Druckverhältnisse. In other advantageous embodiments, extensions of the Model designed with a view to a higher model accuracy hen, e.g. B. the consideration of non-linearities of the Components such as B. the throttle valve (outflow characteristic) as well as additional influences e.g. B. by the exhaust gas recirculation or tank ventilation and the distinction over and un critical pressure conditions.
Somit wird die Bestimmung einer minimal über den Füllungs pfad realisierbaren Stellzeit anhand der bekannten Kenngrö ßen des Saugrohrmodells erreicht, wobei der aktuelle Be triebspunkt durch die Verwendung des aktuellen Übertragungs beiwerts berücksichtigt wird. Das verwendete Modell ist ein fach und transparent, umfasst nur wenige Modellparameter.Thus, the determination of a minimum over the filling path realizable positioning time based on the known characteristic reached the intake manifold model, the current loading driving point by using the current transmission is taken into account. The model used is a fast and transparent, includes only a few model parameters.
Bei der Realisierung des Modells und der Stellzeitberechnung
in einem Rechner erfolgen die Berechnungen auf der Basis ei
nes entsprechenden diskreten Modells. In einem vorteilhaften
Ausführungsbeispiel wird das Modell drehzahlsynchron gerech
net, d. h. die Abtastzeit ist die drehzahlabhängig Synchro
zeit. Es wird die Anzahl der Schritte (Synchros) bestimmt,
die benötigt werden, um einen bestimmten Prozentsatz des
Sollwert zu erreichen. Die Stellzeit (Tstell) bestimmt sich
dann aus dieser Anzahl (k) und der Zeitdauer der Synchros,
die drehzahlabhängig (Drehzahl nmot) ist:
When the model is implemented and the positioning time is calculated in a computer, the calculations are carried out on the basis of a corresponding discrete model. In an advantageous embodiment, the model is calculated in synchronism with the speed, ie the sampling time is the speed-dependent synchro time. The number of steps (synchros) required to reach a certain percentage of the setpoint is determined. The positioning time (Tstell) is then determined from this number (k) and the duration of the synchros, which is speed-dependent (speed nmot):
(Tstell = (60sec/nmot)*(2/Zylinderzahl)*k).(Tstell = (60sec / nmot) * (2 / number of cylinders) * k).
Die Berechnung der minimalen Stellzeit über den Füllungspfad wie oben dargelegt findet z. B. in Schritt 204 der Fig. 3 statt anstelle der dort beschriebenen Vorgehensweise.The calculation of the minimum positioning time via the filling path as set out above takes place e.g. B. in step 204 of FIG. 3 instead of instead of the procedure described there.
Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung des Sollwer tes für den freigegebenen schnellen Pfad (insbesondere Zünd winkelpfad) mittels Interpolation. Die nachfolgend beschrie benen Beispiele findet in den Schritten 302 und 306 der Fig. 5 Anwendung. Fig. 8 shows a flow diagram for determining the Sollwer tes for the shared fast path (in particular the ignition angle path) by means of interpolation. The examples described below apply in steps 302 and 306 of FIG. 5.
Dem in Fig. 8 dargestellten Element werden als Eingangsgrö
ßen das Sollmoment MSOLL, das Istmoment MIST, die Abtastzeit
TABTAST, die Sollstellzeit TSOLL sowie ein Verstärkungsfak
tor K zugeführt. In einer Verknüpfungsstelle 800 wird die
Abweichung von Soll- und Istmoment ermittelt. Die Abweichung
wird einem Multiplikator 802 und einem Vergleicher 804 zur
Verfügung gestellt. Im Vergleicher 804 wird die Abweichung
mit einem Wert 0 verglichen, um festzustellen, ob ein posi
tiver (momentenerhöhender) oder negativer Lastwechsel er
folgt ist. Abhängig davon wird ein Schaltelement 806 umge
schaltet, wobei bei negativen Lastwechseln die in Fig. 8
gezeigte Stellung eingenommen wird. In diesem Fall wird eine
lineare Interpolation vorgenommen. Dazu wird in der Divisi
onsstelle 808 der Quotient aus Abtastzeit und Sollstellzeit
gebildet und in der Multiplikationsstelle 802 mit der Abwei
chung zwischen Soll- und Istmoment multipliziert. Das Pro
dukt wird dann in der Verknüpfungsstelle mit dem Istmoment
verbunden (addiert) und auf diese Weise der Sollmomentenwert
MSOLLZW gebildet. Diese lineare Interpolation ist im Falle
des negativen Lastwechsels wirksam. Als Formel ausgedrückt
ergibt sich:
The element shown in FIG. 8, the target torque MSOLL, the actual torque MIST, the sampling time TABTAST, the target actuation time TSOLL and a gain factor K are supplied as input variables. The deviation of the setpoint and actual torque is determined in a linkage point 800 . The deviation is made available to a multiplier 802 and a comparator 804 . In the comparator 804 , the deviation is compared with a value of 0 in order to determine whether a positive (torque-increasing) or negative load change has occurred. Depending on this, a switching element 806 is switched, the position shown in FIG. 8 being assumed in the event of negative load changes. In this case, linear interpolation is carried out. For this purpose, the quotient of the sampling time and the target actuating time is formed in the division point 808 and multiplied in the multiplication point 802 by the deviation between the target and actual torque. The product is then connected (added) to the actual torque in the connection point and the setpoint torque value MSOLLZW is formed in this way. This linear interpolation is effective in the event of a negative load change. Expressed as a formula:
MSOLLZW = MIST + TABTAST/TSOLL.(MSOLL - MIST).MSOLLZW = MIST + TABTAST / TSOLL. (MSOLL - MIST).
Bei einem positiven Lastwechsel wird das Schaltelement 806
in die andere Stellung umgeschaltet. In diesem Fall der Ver
knüpfungsstelle 802 die Ausgangsgröße einer Maximalwertaus
wahlstufe 810 zugeführt, der einerseits das Verhältnis aus
Abtastzeit und Sollstellzeit, andererseits das Ausgangs
signal einer Kennlinie, eines Kennfelds, einer Tabelle oder
einer Berechnung 812 zugeführt ist. In das Element 812 geht
die Größe k (reziproke Saugrohrzeitkonstante) ein. In 812
wird die Antwort des Saugrohr auf einen Sollwertsprung z. B.
nach Maßgabe eines exponentiellen Zusammenhangs modelliert.
dabei wird z. B. nach Maßgabe der veränderlichen Zeitkonstan
te k das Momentenverhältnis zwischen Soll- und Istmoment er
mittelt, das innerhalb einer bestimmten Zeit erreicht wird
(z. B. Zeit 10 msec, wenn in festem Zeitraster gerechnet, bei
drehzahlsynchroner Berechnung ist diese Zeit drehzahlabhän
gig (sogenannte Synchrozeit)). Ist diese modellierte Größe
f(k) größer als der Verhältniswert, erfolgt eine Interpola
tion unter Berücksichtigung der Saugrohrdynamik. Formelmäßig
kann man das wie folgt darstellen:
In the event of a positive load change, the switching element 806 is switched to the other position. In this case, the linkage point 802 is supplied with the output variable of a maximum value selection stage 810 , which on the one hand supplies the ratio of the sampling time and the target actuating time, and on the other hand the output signal of a characteristic curve, a map, a table or a calculation 812 . The element k12 enters the variable k (reciprocal intake manifold time constant). In 812 , the response of the intake manifold to a setpoint jump e.g. B. modeled according to an exponential relationship. z. B. in accordance with the changing time constant te, he averages the torque ratio between the target and actual torque that is reached within a certain time (e.g. time 10 msec, if calculated in a fixed time grid, with speed-synchronous calculation, this time is speed-dependent ( so-called synchro time)). If this modeled quantity f (k) is larger than the ratio value, an interpolation takes place taking into account the intake manifold dynamics. This can be represented in terms of form:
MSOLLZW = MIST + f(k).(MSOLL - MIST).MSOLLZW = MIST + f (k). (MSOLL - MIST).
In anderen Ausführungsbeispielen wird eine andere Abfolge der Berechnungen bevorzugt, z. B. dass Multiplikation der Mo mentenabweichung zunächst sowohl mit dem Zeitverhältnis als auch mit der Dynamikfunktion erfolgt, dann eine Maximalwer tauswahl vorgenommen wird und das Ergebnis zum Istmoment ad diert wird. Dadurch werden in vorteilhafter Weise mögliche Momentensprünge beim Umschalten vermieden.In other embodiments, a different sequence preferred the calculations, e.g. B. that multiplication of Mo ment deviation initially both with the time ratio as also done with the dynamic function, then a maximum value selection is made and the result for the actual torque ad is dated. This advantageously makes possible Torque jumps avoided when switching.
Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass bei positiven Last wechseln mit schneller positiven Momentenänderung keine un nötige Zündwinkelspätverstellung entsteht, da die Saugrohr dynamik bei der Bestimmung des Zündwinkelsollwerts mit be rücksichtigt wird. Bei negativen Lastwechseln wird durch die lineare Interpolation der bestmögliche Zündwinkelwirkungs grad angestrebt.The advantage of this procedure is that with a positive load do not change with quick positive torque change The necessary retarding of the ignition angle occurs because the intake manifold dynamics in determining the ignition angle setpoint with be is taken into account. In the event of negative load changes, the linear interpolation of the best possible ignition angle effect degree aimed for.
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