DE102004002141B4

DE102004002141B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit

Info

Publication number: DE102004002141B4
Application number: DE102004002141.4A
Authority: DE
Inventors: Rolf-Juergen Recknagel; Helge Frauenkron; Matthias Wellhoefer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2015-07-02
Anticipated expiration: 2024-01-16
Also published as: DE102004002141A1

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit (1), insbesondere eines Fahrzeugs, vorgeschlagen, die eine Verbesserung der Fahrbarkeit eines von der Antriebseinheit (1) angetriebenen Fahrzeugs und eine Verringerung des Verschleißes der Antriebseinheit (1) ermöglichen. Dabei wird die Antriebseinheit (1) auf einem Träger (5) gelagert. Die Antriebseinheit (1) wird über mindestens eine Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) auf dem Träger (5) gelagert. Aus einer Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) wird eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) abgeleitet und es wird die Bewegung der Antriebseinheit (1) bei einem Lastwechsel in Abhängigkeit der aus der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) abgeleiteten Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) geregelt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben einer Antriebseinheit, insbesondere eines Fahrzeuges, bekannt, bei denen die Antriebseinheit auf einem Träger gelagert wird.
Die Fahrbarkeit und Leistungsfähigkeit von Motoren in Fahrzeugen lässt derzeit über die Laufzeit des Motors auf Grund von Verschleiß und Alterung nach. Derzeit wird das Motormoment aus indirekten Größen bestimmt, z. B. aus Modellen des Motors, in die Größen eingehen, wie beispielsweise die Drosselklappenstellung, die Lufttemperatur, die Motordrehzahl, der Luftdruck, der Saugrohrdruck, usw. Aussetzer des Motors werden derzeit über die Laufunruhe der Kurbelwelle erkannt.
Die sogenannte Dashboard-Funktion, die für eine definierte Bewegung des Motors in eine Lastlage sorgt, wird derzeit nach Gefühl appliziert. Deshalb kann diese Dashboard-Funktion nur unzureichend appliziert werden, was bei zu schnellen Bewegungen des Motors, verursacht durch schnelles Gasgeben oder Gaswegnehmen, zu Lastruckeln führen kann. Im Extremfall kann sich der Antriebstrang aufschaukeln. Dies führt zu erhöhtem Verschleiß und stark verschlechterter Fahrbarkeit des Fahrzeugs. Speziell bei vielzylindrigen Motoren ist die Erkennung von Aussetzern sehr schwierig und wird wie beschrieben derzeit über die Laufunruhe der Kurbelwelle ermittelt. Auch die Fehlererkennung, speziell die Erkennung eines Motorlaufs mit verminderter Leistung ist nur eingeschränkt möglich.
Aus der nachveröffentlichten DE 102 50 291 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung des Drehmoments eines Verbrennungsmotors aus den Lagerkräften bekannt.
Aus der DE 41 23 030 C1 ist ein Verfahren zur Rundlaufprüfung von mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen in Hubkolbenbauart bekannt. Dabei ist vorgesehen, die auf einen Motorprüfstand wirkende dynamische Beanspruchung bei laufender Brennkraftmaschine zu erfassen.
Es besteht weiterhin Bedarf an einer Verbesserung der Leistungsfähigkeit und einer Verringerung des Verschleißes von Motoren sowie einer verbesserten Fahrbarkeit eines mit einem Motor angetriebenen Fahrzeugs.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 9. Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass die Antriebseinheit über mindestens eine Kraftmessvorrichtung auf dem Träger gelagert wird und das aus einer Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit abgeleitet wird. Auf diese Weise lässt sich die Ausgangsgröße der Antriebseinheit direkt und damit sehr genau und zuverlässig bestimmen. Fehler, wie sie bei der Modellierung der Ausgangsgröße auf Grund von Unzulänglichkeiten des Modells vorkommen können, sind bei der direkten Bestimmung der Ausgangsgröße gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäße Vorrichtung ausgeschlossen. Die Verwendung des Messwertes der mindestens einen Kraftmessvorrichtung für die Steuerung des Motors bzw. der Antriebseinheit führt somit zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit des Motors, einem verringerten Verschleiß des Motors und zu einer verbesserten Fahrbarkeit im Falle eines von dem Motor angetriebenen Fahrzeugs.
Vorteilhaft ist es, wenn die Bewegung der Antriebseinheit bei einem Lastwechsel in Abhängigkeit der aus der Messgröße der mindestens eine Kraftmessvorrichtung abgeleiteten Ausgangsgröße der Antriebseinheit geregelt wird. Auf diese Weise lässt sich die Dashboard-Funktion, also die definierte Bewegung des Motors in die Lastlage, besser applizierten, sodass Lastruckeln vermieden werden kann.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn abhängig von der aus der Messgröße der mindestens eine Kraftmessvorrichtung abgeleiteten Ausgangsgröße der Antriebseinheit ein modellierter Wert für diese Ausgangsgröße überwacht wird. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Fehlererkennung möglich.
Eine solche Fehlererkennung ist besonders einfach dadurch realisierbar, wenn ein Fehler erkannt wird, sobald der von der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung abgeleitete Wert für die Ausgangsgröße der Antriebseinheit um mehr als einen ersten vorgegebenen Schwellwert von dem modellierten Wert für diese Ausgangsgröße abweicht.
Die beschriebene Überwachung kann im Nicht-Fehlerfall in vorteilhafter Weise dazu verwendet werden, eine Anpassung mindestens eines Parameters oder einer Funktion der Antriebseinheit im Sinne einer Verringerung der Abweichung zwischen dem von der Messgröße der mindestens eine Kraftmessvorrichtung abgeleiteten Wert für die Ausgangsgröße der Antriebseinheit und dem modellierten Wert für diese Ausgangsgröße durchzuführen, wenn der von der Messgröße der mindestens eine Kraftmessvorrichtung abgeleitete Wert für die Ausgangsgröße der Antriebseinheit um mehr als ein zweiter vorgegebener Schwellwert von dem modellierten Wert für diese Ausgangsgröße abweicht. Der zweite vorgegebene Schwellwert ist dabei kleiner als der erste vorgegebene Schwellwert.
Ein entsprechender Vorteil ergibt sich, wenn in dem Fall, in dem ein Gradient des von der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung abgeleiteten Wertes für die Ausgangsgröße der Antriebseinheit um mehr als ein dritter vorgegebener Schwellwert von dem Gradienten des modellierten Wertes für diese Ausgangsgröße abweicht, eine Anpassung mindestens eines Parameters oder einer Funktion der Antriebseinheit im Sinne einer Verringerung der Abweichung durchgeführt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Aussetzer der Antriebseinheit in Abhängigkeit des Verlaufs der aus der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung abgeleiteten Ausgangsgröße der Antriebseinheit erkannt werden. Auf diese Weise lässt sich eine zuverlässige und wenig aufwändige Aussetzererkennung realisieren.
Besonders einfach ist eine solche Aussetzererkennung, wenn die Aussetzer erkannt werden, wenn der Verlauf der aus der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung abgeleiteten Ausgangsgröße der Antriebseinheit periodische Extremwerte aufweist.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn eine Betriebsgröße der Antriebseinheit abhängig von der aus der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung abgeleiteten Ausgangsgröße der Antriebseinheit geregelt wird. Auf diese Weise lässt sich eine Antischwingungsfunktion realisieren, die die Ausgangsgröße des Motors in Echtzeit misst und bei der Detektion von unerwünschten Drehzahlschwingungen diese direkt nachregelt.
Vorteilhaft ist ferner, wenn abhängig vom Verlauf der aus der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung abgeleiteten Ausgangsgröße der Antriebseinheit mindestens eine Funktion zur Durchführung eines definierten Lastwechsels angepasst wird. Auf diese Weise lassen sich Alterungseinflüsse und Verschleiß im Hinblick auf die oben beschriebene Dashboard-Funktion kompensieren.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine schematische Ansicht einer Aufhängung eines Motors, 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 3 einen Ablaufplan für einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einer ersten Ausführungsform, 4 einen Ablaufplan für einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einer zweiten Ausführungsform und 5 einen Ablaufplan für einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einer dritten Ausführungsform.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 kennzeichnet 1 eine Antriebseinheit, beispielsweise eines Fahrzeugs. Die Antriebseinheit 1 umfasst einen Motor 40, der beispielsweise als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet sein kann. Der Motor 40 ist über eine erste Kraftmessvorrichtung 10, eine zweite Kraftmessvorrichtung 15, eine dritte Kraftmessvorrichtung 20 und eine vierte Kraftmessvorrichtung 25 auf einem Träger 5 des Fahrzeugs gelagert. Der Träger 5 kann dabei mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden beziehungsweise selbst Teil der Karosserie sein. Bei dem Motor 40 handelt es sich gemäß dem Beispiel nach 1 um einen vierzylindrigen Motor, der einen ersten Zylinder 81, einen zweiten Zylinder 82, einen dritten Zylinder 83 und einen vierten Zylinder 84 umfasst. Durch die Zylinder 81, 82, 83, 84 wird in dem Fachmann bekannter Weise bei Betrieb des Motors 40 eine Kurbelwelle 85 in Pfeilrichtung angetrieben. Die Bewegung der Kurbelwelle 85 wird über ein Getriebe 45 mit dem Übersetzungsverhältnis Ü auf eine Kardanwelle 90 übertragen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 stellt die gestrichelt dargestellte Verlängerung der Kardanwelle 90 die Drehachse der Kardanwelle 90 dar und ist rechtwinklig durch folgende Abstandsmaße von den Kraftmessvorrichtungen 10, 15, 20, 25 beabstandet: der rechtwinklige Abstand der ersten Kraftmessvorrichtung 10 zur Drehachse der Kardanwelle 90 beträgt x1, der rechtwinklige Abstand der zweiten Kraftmessvorrichtung 15 zur Drehachse der Kardanwelle 90 beträgt x2, der rechtwinklige Abstand der dritten Kraftmessvorrichtung 20 zur Drehachse der Kardanwelle 90 beträgt x3, der rechtwinklige Abstand der vierten Kraftmessvorrichtung 25 zur Drehachse der Kardanwelle 90 beträgt x4. Die Kraftmessvorrichtungen 10, 15, 20, 25 können z. B. in dem Fachmann bekannter Weise als Kraftmessbolzen ausgebildet sein. Ferner ist in 1 die Gewichtskraft F0 des Motors 40 eingetragen. Treibt der Motor 40 die Kurbelwelle 85 und damit die Kardanwelle 90 in der gezeigten Pfeilrichtung an, so ergibt sich bei der Lagerung des Motors 40 über den ersten Kraftmessbolzen 10 und den zweiten Kraftmessbolzen 15 jeweils eine Gegenkraft F1, F2 zur Bewegung der Kurbelwelle 85 und damit der Kardanwelle 90 in Richtung der Gewichtskraft F0 des Motors 40, wohingegen sich bei der Lagerung des Motors 40 über den dritten Kraftmessbolzen 20 und den vierten Kraftmessbolzen 25 jeweils eine Gegenkraft F3, F4 zur Bewegung der Kurbelwelle 85 und damit der Kardanwelle 90 entgegen der Richtung der Gewichtskraft F0 des Motors 40 ergibt.
In 2 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den für die Erfindung wesentlichen Elementen dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch das Bezugszeichen 35 gekennzeichnet. Wie in 1 dargestellt, ist die Antriebseinheit 1 über den Motor 40 auf dem Träger 5 gelagert. Alternativ oder zusätzlich könnte auch das Getriebe 45 und/oder ein in 1 nicht dargestelltes Differential über Kraftmessbolzen auf dem Träger 5 gelagert sein. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass der Motor 40 auf dem Träger 5 gelagert ist. Die Vorrichtung 35 umfasst nun die zur Lagerung des Motors 40 erforderlichen Kraftmessbolzen 10, 15, 20, 25. Die Kraftmessbolzen messen die jeweils auf sie wirkenden Kräfte F1, F2, F3, F4 und leiten die entsprechenden Messwerte an eine Ermittlungseinheit 30 weiter. Die Ermittlungseinheit 30 ermittelt aus den gemessenen Kräften F1, F2, F3, F4 sowie aus der bekannten Gewichtskraft F0 des Motors 40 und den bekannten horizontalen Abständen x1, x2, x3, x4 eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1. Bei der Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1 kann es sich beispielsweise um ein Drehmoment, eine Leistung, eine Füllung der Zylinder 81, 82, 83, 84 oder einer von einer oder mehreren der genannten Größen abgeleitete Größe handeln. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass es sich bei der Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1 um ein Drehmoment handelt. Das Drehmoment der Antriebseinheit 1 ist das Drehmoment, das auf die Kardanwelle 90 wirkt. Das Drehmoment, das auf die Kardanwelle wirkt, erzeugt ein Gegenmoment in den Motorlagern, also bei den Kraftmessbolzen 10, 15, 20, 25, welches sich in Differenzkräften zu der Gewichtskraft F₀ links und rechts des Motors 40 äußert. Das Drehmoment auf die Kardanwelle 90 berechnet sich aus diesen Differenzkräften und den Abständen x₁...x₄ der Motorlager zur verlängerten Kardanwelle 90. Um das Motorausgangsmoment Mmot zu erhalten, muss das berechnete Moment der Kardanwelle 90 noch mit dem aktuellen Übersetzungsverhältnis Ü im gewählten Gang korrigiert werden. Aus dem Drehmoment der Antriebseinheit 1, also dem Moment der Kardanwelle 90 ermittelt die Ermittlungseinheit 30 unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses Ü das Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 dann gemäß folgendem Zusammenhang: Mmot = ((F1 – F0)·x1 + (F2 – F0)·x2 – (F3 – F0)·x3 – (F4 – F0)·x4)/Ü (1)
Am Ausgang der Ermittlungseinheit 30 liegt dann das Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 als Ausgangsgröße an. Das Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 wird gemäß 2 einer Motorsteuerung 60, einer Aussetzererkennungseinheit 65 und einer Überwachungseinheit 70 zugeführt. Der Motorsteuerung 60 wird außerdem ein Sollwert Msoll für das Ausgangsmoment des Motors 40 von einer Lastwechselvorgabeeinheit 50 zugeführt. Die Lastwechselvorgabeeinheit 50 ermittelt abhängig von einem Fahrerwunsch und von aktuellen Betriebsgrößen 95 der Antriebseinheit 1 den Sollwert Msoll für das Ausgangsmoment des Motors 40. Bei den genannten Betriebsgrößen 95 handelt es sich beispielsweise um die Motordrehzahl und die Motorlast, wobei die Motorlast beispielsweise anhand der Einspritzmenge von Kraftstoff bestimmt wird. Motordrehzahl und Motorlast werden in dem Fachmann bekannter Weise ermittelt. Neben den genannten Betriebsgrößen können auch weitere Betriebsgrößen der Lastwechselvorgabeeinheit 50 zugeführt werden, die den aktuellen Betriebszustand der Antriebseinheit 1 charakterisieren. Dies kann z. B. auch die Motortemperatur, der Saugrohrdruck, die Abgasrückführrate, usw. sein. Aus den zugeführten Betriebsgrößen 95 ermittelt die Lastwechselvorgabeeinheit 50 den aktuellen Betriebszustand der Antriebseinheit 1. Dabei kann es sich um einen Zugbetrieb oder einen Schubbetrieb handeln. Der Fahrerwunsch wird von einem Fahrpedalmodul 55 in Abhängigkeit des Betätigungsgrades eines Fahrpedals des Fahrzeugs ermittelt und beispielsweise in Form eines Fahrerwunschmomentes an die Lastwechselvorgabeeinheit 50 weitergeleitet. Die Lastwechselvorgabeeinheit 50 dient der Umsetzung der obengenannten Dashboard-Funktion. Die Dashboard-Funktion betrifft ein definiertes Bewegen des Motors 40 in eine gemäß dem Fahrerwunschmoment vorgegebene Lastlage. Mit anderen Worten soll beispielsweise die Luftzufuhr zum Motor 40 über eine in 1 nicht dargestellte Drosselklappe so definiert verändert werden, dass das gewünschte Fahrerwunschmoment insbesondere bei einer ruckartigen Betätigung des Fahrpedals nicht ruckartig und damit wenig komfortabel eingestellt wird, sondern kontinuierlich. Zu diesem Zweck gibt die Lastschlagvorgabeeinheit 50 einen entsprechenden Verlauf für den Sollwert Msoll des Ausgangsmoments des Motors 40 vor. Die Motorsteuerung 60 führt dann durch geeignete Einstellung der Einspritzmenge, der Luftzufuhr und/oder im Falle des Ottomotors der Zündung eine Regelung durch mit dem Ziel, das gemessene Ausgangsmoment Mmot dem Sollmoment Msoll anzunähern und auf diese Weise einen definierten Lastwechsel durchzuführen. Die beschriebene Dashboard-Funktion ist somit als Regelkreis für eine definierte Bewegung des Motors 40 in die gewünschte Lastlage gemäß Fahrerwunsch realisiert. Genauer teilt sich die Dashboard-Funktionalität hauptsächlich in 2 Bereiche:
Um eine derartige ruckartige und undefinierte Bewegung des Motors zu verhindern, gibt es die Dashboard-Funktion, um Rucke und induzierte Schwingungen zu vermeiden.
1. Dashpot-Funktion
Dashpot bezeichnet die Bewegung, wenn man schlagartig das Fahrpedal loslässt. Die Dashpot-Funktion kommt zum Einsatz beim Übergang vom Zugbetrieb in den Schubbetrieb des Motors 40, d. h. um Schwingungen des Antriebsstranges zu verhindern wird der Punkt des Anschlagwechsels des Motors 40, genauer der Drosselklappe, sehr weich durchfahren. Dies geschieht durch eine Filterung des vom Fahrpedalmodul 55 vorgegebenen Fahrerwunschmomentes durch die Lastwechselvorgabeeinheit 50 in Abhängigkeit der Betriebsgrößen 95, wobei das Sollmoment Msoll gebildet wird und wird von der Motorsteuerung 60 wie beschrieben mittels der Regelung realisiert durch Eingriffe in die Zündung, die Luftzufuhr und/oder die Kraftstoffzufuhr, d. h. der Zündzeitpunkt wird definiert geändert und/oder die Drosselklappenbewegung und/oder die Kraftstoffzufuhr wird angepasst.
2. Lastschlagdämpfung (LSD):
Die Lastschlagdämpfung ist genau die umgekehrte Funktion und bezeichnet die Bewegung, wenn man schlagartig das Fahrpedal betätigt. Die Lastschlagdämpfung kommt zum Einsatz beim Übergang vom Schubbetrieb in den Zugbetrieb des Motors 40, d. h. um Schwingungen des Antriebsstranges zu verhindern wird der Punkt des Anschlagwechsels des Motors 40, genauer der Drosselklappe, sehr weich durchfahren. Dies geschieht durch eine Filterung des vom Fahrpedalmodul 55 vorgegebenen Fahrerwunschmomentes durch die Lastwechselvorgabeeinheit 50 in Abhängigkeit der Betriebsgrößen 95, wobei das Sollmoment Msoll gebildet wird und wird von der Motorsteuerung 60 wie beschrieben mittels der Regelung realisiert durch Eingriffe in die Zündung, die Luftzufuhr und/oder die Kraftstoffzufuhr, d. h. der Zündzeitpunkt wird definiert geändert und/oder die Drosselklappenbewegung und/oder die Kraftstoffzufuhr wird angepasst.
Weiterhin wird das von der Ermittlungseinheit 30 ermittelte Ausgangsmoment Mmot wie beschrieben der Überwachungseinheit 70 zugeführt und dort mit einem modellierten Istmoment Mist des Motors 40 verglichen. Die beschriebene Überwachung durch die Überwachungseinheit 70 kann dann durchgeführt werden, wenn sich der Motor 40 in der gemäß dem Fahrerwunschmoment vorgegebenen Lastlage befindet.
Das modellierte Istmoment Mist stellt dabei eine Modellierung für das Ausgangsmoment des Motors 40 dar. Das Istmoment Mist wird von einer Modellierungseinheit 75 in Abhängigkeit der aktuellen Betriebsgrößen 95 der Antriebseinheit 1 in dem Fachmann bekannter Weise mit Hilfe eines Kennfeldes oder mehrerer Kennfelder modelliert. Das Istmoment Mist wird dabei insbesondere aus der Motordrehzahl und der Motorlast ermittelt. In der Überwachungseinheit 70 wird dann geprüft, ob die Abweichung zwischen dem modellierten Istmoment Mist und dem von der Ermittlungseinheit 30 bestimmten Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 einen ersten vorgegebenen Schwellwert betragsmäßig überschreitet. Ist dies der Fall, so wird ein Fehler erkannt und an einer Wiedergabevorrichtung 80 akustisch und/oder optisch wiedergegeben. Ein solcher Fehler kann sich dadurch ergeben, dass im Falle eines elektronischen Fahrpedalsystems das Fahrpedal beispielsweise vollständig losgelassen ist aber die Drosselklappe fälschlicherweise dennoch offen bleibt. Außerdem kann eine Fehlermaßnahme im Sinne eines Notlaufs von der Überwachungseinheit 70 durch entsprechende Mitteilung an die Motorsteuerung 60 veranlasst werden. Wird die Motorsteuerung 60 zu einem solchen Notlauf veranlasst, so kann sie beispielsweise Kraftstoffeinspritzungen ausblenden und/oder die Zündung aussetzen und/oder die Luftzufuhr unterbrechen.
Liegt die Abweichung zwischen der modellierten Istmoment Mist und dem von der Ermittlungseinheit 30 bestimmten Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 betragsmäßig über einem zweiten vorgegebenen Schwellwert, der kleiner als der erste vorgegebenen Schwellwert ist, dann detektiert die Überwachungseinheit 70 die Abweichung als auf Alterung oder Verschleiß des Motors 40 beruhend. Bringt der Motor 40 nicht mehr die volle Leistung (oder auch mehr Leistung durch etwas mehr Spiel in den Lagern und damit weniger innere Reibung), oder reagiert er träger oder spontaner, so ergeben sich Differenzen zwischen dem zu erwartenden Ausgangsmoment des Motors 40 (aus dem Modell in der Modellierungseinheit 75 berechnet) und dem von der Ermittlungseinheit 30 ermittelten Ausgangsmoment Mmot des Motors 40. Dann ist es sinnvoll, die Parameter der Komfortfunktionen, wie der Dashboardfunktion an die neue Motorcharakteristik anzupassen, z. B. ein weniger starkes Filter zu verwenden, andere Filterzeitkonstanten zu verwenden, Startschwelle für die Aktivierung des Filters anders zu wählen, und die Stärke der Beeinflussung in Form der Gewichtung der Filterparameter anders einzustellen. Ansonsten kann es passieren, dass der Motor 40 ruckelt, obwohl alle Komfortfunktionen für ein neuwertiges Auto perfekt appliziert sind. Die Startschwelle für die Aktivierung des Filters kann beispielsweise einem vorgegebenen Gradienten entsprechen, der vom Gradienten der Fahrpedalbetätigung betragsmäßig überschritten werden muss, um die Filterung des Fahrerwunschmomentes zu aktivieren. Der Gradient der Fahrpedalbetätigung wird ebenfalls vom Fahrpedalmodul 55 geliefert. Die Anpassung der Dashboard-Funktionen an die neue Motorcharakteristik erfolgt dabei durch entsprechende Ansteuerung der Lastschlagvorgabeeinheit 50 durch die Überwachungseinheit 70. Die beschriebene Anpassung erfolgt dabei derart, dass die festgestellte Abweichung verringert wird.
Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, die oben beschriebene Überwachung auch mit einem zeitlichen Gradienten des von der Ermittlungseinheit 30 ermittelten Ausgangsmomentes Mmot des Motors 40 in entsprechender Weise durchzuführen. Dieser zeitliche Gradient wird dabei mit dem zeitlichen Gradienten des modellierten Istmoments Mist verglichen. Erfolgt diese Überwachung mit dem zeitlichen Gradienten zusätzlich zur oben beschriebenen Überwachung, so wird ein Fehler dann erkannt, wenn entweder die Abweichung der betrachteten Momente oder die Abweichung der Gradienten betragsmäßig unzulässig groß ist. Entsprechend wird eine Alterung erkannt, wenn weder die Abweichung der betrachteten Momente noch die Abweichung der Gradienten betragsmäßig unzulässig groß ist, jedoch eine der beiden Abweichungen betragsmäßig eine niedrigere vorgegebene Schwelle überschreitet. Dies ist im Hinblick auf die betrachteten Momente der zweite vorgegebene Schwellwert und im Hinblick auf die Gradienten ein dritter vorgegebener Schwellwert, der kleiner als ein vierter vorgegebener Schwellwert für den Gradienten bei der Prüfung auf einen Fehler ist.
Ferner ist das von der Ermittlungseinheit 30 ermittelte Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 wie beschrieben der Aussetzererkennungseinheit 65 zugeführt. Diese untersucht den Verlauf des Ausgangsmomentes Mmot des Motors 40 und leitet daraus das Vorhandensein von Aussetzern ab. Im Falle von Aussetzern weist der Verlauf des Ausgangsmomentes Mmot sehr kurzzeitige Schwankungen mit periodischen Extremwerten auf. Dies wird von der Aussetzererkennungseinheit 65 detektiert, sodass im Falle des periodischen Auftretens solcher Extremwerte die Aussetzererkennungseinheit 65 das Vorhandensein von Aussetzern erkennt und eine entsprechende Fehlermeldung zur Wiedergabe an der Wiedergabevorrichtung 80 bringt. Zusätzlich kann die Aussetzererkennungseinheit 65 Fehlermaßnahmen im Sinne eines Notlaufs einleiten und die Motorsteuerung 60 entsprechend wie bereits oben beschrieben zur Umsetzung des Notlaufs veranlassen.
Weiterhin kann wie in 2 dargestellt eine Adaptionsvorrichtung 97 vorgesehen sein, der ebenfalls das von der Ermittlungseinheit 30 ermittelte Ausgangsmoment Mmot zugeführt ist. Die Adaptionsvorrichtung 97 wird dabei im Falle einer durchzuführenden Adaption aktiviert. Dabei können Charakteristika des Motors 40 wie beispielsweise das Lastwechselverhalten an einem Prüfstand für alle Gänge, Motordrehzahlen und Lastzustände direkt gemessen werden. Dies gilt insbesondere für das Ausgangsmoment Mmot des Motors 40, das auf Grund der Messung mittels der Kraftmessbolzen 10, 15, 20, 25 von der Ermittlungseinheit 30 zur Verfügung gestellt wird. Aufgrund dieser nun zusätzlich verfügbaren Information des von der Ermittlungseinheit 30 ermittelten Ausgangsmomentes Mmot des Motors 40 lassen sich die beschriebenen Dashboard-Funktionen wie Dashpot-Funktion und Lastschlagdämpfung optimieren, insbesondere hinsichtlich der Filterzeitkonstanten, der Filterparameter und der Startschwellen für die Aktivierung des Filters.
Mittels der Motorsteuerung 60 kann auch eine neue Antischwingungsfunktion zum Einsatz kommen. Dabei wird das Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 auf der Grundlage der Messwerte der Kraftmessbolzen 10, 15, 20, 25 von der Ermittlungseinheit 30 in Echtzeit zur Verfügung gestellt. Die Motorsteuerung 60, der ebenfalls die aktuellen Betriebsgrößen 95, wie insbesondere Motordrehzahl und Motorlast zugeführt sind, kann dann bei Detektion von unerwünschten Schwingungen der Motordrehzahl diese direkt durch Regelung des von der Ermittlungseinheit 30 ermittelten Ausgangsmomentes Mmot des Motors 40 auf einen vorgegebenen Momentenwert kompensieren.
In 3 ist ein Ablaufplan für den beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Nach dem Start des Programms ermittelt die Ermittlungseinheit 30 bei einem Programmpunkt 100 gem. Gleichung (1) aus den Messwerten der Kraftmessbolzen 10, 15, 20, 25 das Ausgangsmoment Mmot des Motors 40. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt.
Bei Programmpunkt 105 erfolgt eine Modellierung des Istmomentes Mist durch die Modellierungseinheit 75. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt.
Bei Programmpunkt 110 prüft die Überwachungseinheit 70, ob die Abweichung zwischen dem modellierten Istmoment Mist und dem von der Ermittlungseinheit 30 ermittelten Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 betragsmäßig den ersten vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 120 verzweigt.
Bei Programmpunkt 115 veranlasst die Überwachungseinheit 70 eine Wiedergabe des detektierten Fehlers an der Wiedergabevorrichtung 80 und ggf. die Einleitung eines Notlaufs durch entsprechende Ansteuerung der Motorsteuerung 60 wie beschrieben. Anschließend wird das Programm verlassen.
Bei Programmpunkt 120 prüft die Überwachungseinheit 70, ob die Abweichung zwischen dem modellierten Istmoment Mist und dem von der Ermittlungseinheit 30 ermittelten Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 betragsmäßig den zweiten vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 125 verzweigt, andernfalls wird das Programm verlassen.
Bei Programmpunkt 125 veranlasst die Überwachungseinheit 70 in der beschriebenen Weise eine Anpassung der Dashboard-Funktion, die in der Lastwechselvorgabeeinheit 50 implementiert ist, an die detektierte Alterung bzw. den detektierten Verschleiß des Motors 40. Anschließend wird das Programm verlassen.
In 4 ist ein Ablaufplan für den beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Nach dem Start des Programms ermittelt die Ermittlungseinheit 30 bei Programmpunkt 130 gem. Gleichung (1) aus den Messwerten der Kraftmessbolzen 10, 15, 20, 25 das Ausgangsmoment Mmot des Motors 40. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 135 verzweigt.
Bei Programmpunkt 135 erfasst die Aussetzererkennungseinheit 65 den Verlauf des von der Ermittlungseinheit 30 gelieferten Ausgangsmomentes Mmot des Motors 40. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 140 verzweigt.
Bei Programmpunkt 140 prüft die Aussetzererkennungseinheit 65, ob der erfasste Verlauf des von der Ermittlungseinheit 30 gelieferten Ausgangsmomentes Mmot des Motors 40 periodisch Extremwerte aufweist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 145 verzweigt, andernfalls wird das Programm verlassen.
Bei Programmpunkt 145 veranlasst die Aussetzererkennungseinheit 65 eine Wiedergabe an der Wiedergabevorrichtung 80, wonach Aussetzer des Motors 40 erkannt wurden. Zusätzlich oder alternativ kann die Aussetzererkennungseinheit 65 auch die Motorsteuerung 60 zur Durchführung eines Notlaufs in der beschriebenen Weise veranlassen. Anschließend wird das Programm verlassen.
In 5 ist ein Ablaufplan für den beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt. Nach dem Start des Programms ermittelt die Ermittlungseinheit 30 bei Programmpunkt 150 gem. Gleichung (1) aus den Messwerten der Kraftmessbolzen 10, 15, 20, 25 das Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 und leitet dieses an die Motorsteuerung 60 weiter. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 155 verzweigt.
Bei Programmpunkt 155 ermittelt die Lastwechselvorgabeeinheit 50 in der beschriebenen Weise den Sollwert Msoll für das Ausgangsmoment des Motors 40 und leitet diesen an die Motorsteuerung 60 weiter. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 160 verzweigt.
Bei Programmpunkt 160 prüft die Motorsteuerung 60, ob die Abweichung zwischen dem Sollwert Msoll für das Ausgangsmoment des Motors 40 und dem von der Ermittlungseinheit 30 ermittelten Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 betragsmäßig einen vorgegebenen Toleranzwert überschreitet. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 165 verzweigt, andernfalls wird das Programm verlassen.
Bei Programmpunkt 165 veranlasst die Motorsteuerung 60 eine Regelung in der beschriebenen Weise durch Eingriff in die Zündung und/oder in die Kraftstoffzufuhr und/oder in die Luftzufuhr dergestalt, dass sich das von der Ermittlungseinheit 30 ermittelte Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 dem Sollmoment Msoll annähert. Anschließend wird das Programm verlassen.
Anhand des Ablaufplans nach 5 lässt sich auch ein viertes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren beschreiben. Dabei ermittelt die Ermittlungseinheit 30 nach dem Start des Programms bei Programmpunkt 150 gem. Gleichung (1) aus den Messwerten der Kraftmessbolzen 10, 15, 20, 25 das Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 und leitet dieses an die Motorsteuerung 60 weiter. Anschließend wird zu Programmpunkt 155 verzweigt.
Bei Programmpunkt 155 ermittelt die Motorsteuerung 60 einen einzustellenden vorgegebenen Momentenwert, beispielsweise zur Einhaltung einer konstanten Motordrehzahl im Leerlauf. Ein solcher Momentenwert ist in der Regel abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Antriebseinheit 1 in der Motorssteuerung 60 beispielsweise über ein Kennfeld vorgegeben. Anschließend wird zu Programmpunkt 160 verzweigt.
Bei Programmpunkt 160 prüft die Motorssteuerung 60, ob Schwankungen der Motordrehzahl im Leerlauf eine Amplitude aufweisen, die größer als ein vorgegebener Toleranzwert ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 165 verzweigt, andernfalls wird das Programm verlassen.
Bei Programmpunkt 165 veranlasst die Motorsteuerung 60 eine Regelung des von der Ermittlungseinheit 30 ermittelten Ausgangsmomentes Mmot des Motors 40 auf den vorgegebenen Momentenwert durch entsprechende Einwirkung auf die Zündung und/oder auf die Kraftstoffzufuhr und/oder auf die Luftzufuhr. Anschließend wird das Programm verlassen.
Vorzugsweise wird für jedes Motorlager ein Kraftmessbolzen verwendet, es ist aber auch möglich, mit mehr oder weniger Kraftmessbolzen auszukommen, wobei dann Gleichung (1) entsprechend modifiziert werden muss. Alternativ können die Kraftmessbolzen auch an der Getriebe- oder Differenzialaufhängung angebracht werden.
Mit den hier aufgeführten Ausführungsbeispielen wurde nur ein Teil der Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Das von der Ermittlungseinheit 30 auf der Grundlage der Kraftmessbolzen 10, 15, 20, 25 ermittelte Ausgangsmoment Mmot des Motors 40 kann auch für andere Fahrzeugfunktionen insbesondere anstelle des modellierten Istmomentes Mist verwendet werden. Dies ermöglicht eine Ausführung dieser Fahrzeugfunktionen in Echtzeit entsprechend den in Echtzeit ermittelten Messwerten der Kraftmessbolzen 10, 15, 20, 25. Ein Beispiel für eine weitere Fahrzeugfunktion in diesem Zusammenhang ist die Antiruckelfunktion.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit (1), wobei die Antriebseinheit (1) auf einem Träger (5) gelagert wird, wobei die Antriebseinheit (1) über mindestens eine Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) auf dem Träger (5) gelagert wird und wobei aus einer Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Antriebseinheit (1) bei einem Lastwechsel in Abhängigkeit der aus der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) abgeleiteten Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der aus der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) abgeleiteten Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) ein modellierter Wert für diese Ausgangsgröße überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkannt wird, wenn der von der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) abgeleitete Wert für die Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) um mehr als ein erster vorgegebener Schwellwert von dem modellierten Wert für diese Ausgangsgröße abweicht.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in dem der von der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) abgeleitete Wert für die Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) um mehr als ein zweiter vorgegebener Schwellwert von dem modellierten Wert für diese Ausgangsgröße abweicht, eine Anpassung mindestens eines Parameters oder einer Funktion der Antriebseinheit (1) im Sinne einer Verringerung der Abweichung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in dem ein Gradient des von der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) abgeleiteten Wertes für die Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) um mehr als ein dritter vorgegebener Schwellwert von dem Gradienten des modellierten Wertes für diese Ausgangsgröße abweicht, eine Anpassung mindestens eines Parameters oder einer Funktion der Antriebseinheit (1) im Sinne einer Verringerung der Abweichung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Aussetzer der Antriebseinheit (1) in Abhängigkeit des Verlaufs der aus der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) abgeleiteten Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) erkannt werden, wobei die Aussetzer erkannt werden, wenn der Verlauf der aus der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) abgeleiteten Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) periodische Extremwerte aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betriebsgröße der Antriebseinheit (1) abhängig von der aus der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) abgeleiteten Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der aus der Messgröße der mindestens einen Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) abgeleiteten Ausgangsgröße der Antriebseinheit (1) mindestens eine Funktion zur Durchführung eines definierten Lastwechsels angepasst wird.
Vorrichtung (35), die zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche eingerichtet ist.
Vorrichtung (35) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motor (40), ein Getriebe (45) und/oder ein Differential der Antriebseinheit (1) auf dem Träger (5) über die mindestens eine Kraftmessvorrichtung (10, 15, 20, 25) gelagert ist.