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WO2008003551A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern eines antriebssystems aus brennkraftmaschine und einem weiteren antriebsaggregat - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum steuern eines antriebssystems aus brennkraftmaschine und einem weiteren antriebsaggregat Download PDF

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WO2008003551A1
WO2008003551A1 PCT/EP2007/054894 EP2007054894W WO2008003551A1 WO 2008003551 A1 WO2008003551 A1 WO 2008003551A1 EP 2007054894 W EP2007054894 W EP 2007054894W WO 2008003551 A1 WO2008003551 A1 WO 2008003551A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
torque
req
dynamic range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2007/054894
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carsten Bruns
Andreas LÄUFER
Alexander Ketterer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Continental Automotive GmbH
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Continental Automotive GmbH
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Continental Automotive GmbH, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2008003551A1 publication Critical patent/WO2008003551A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for operating an internal combustion engine.
  • Internal combustion engines are frequently used to drive motor vehicles. Strict regulations regarding the permissible pollutant emissions of motor vehicles make it necessary to use drive concepts that allow the lowest possible emission of pollutant emissions or also have a low fuel consumption or a particularly high efficiency. In this context, for example, internal combustion engines are used, the fuel under very high
  • exhaust gas systems are in use, which comprise at least one catalyst and convert the generated upon combustion of the air / fuel mixture in the combustion chambers of the cylinders Rohemissi ⁇ ones in harmless substances.
  • hybrid drives are used to drive motor vehicles, for example, in addition to the Brennkraftma ⁇ machine have another drive unit, such as an electric motor, which is operated both in engine operation and in generator mode.
  • the resulting resul ⁇ animal moment is fed to the torque structure simultaneously in two paths, namely the slow moment actuating path which is also referred to as a filling path or Slow Air Path, and the rapid torque adjusting path as zuen ⁇ dung path or Fast Ignition Path referred to as.
  • the filling path actuators of the air path, as in ⁇ example, a throttle valve driven accordingly to adjust the torque accordingly.
  • the ignition angle, an air / fuel ratio and a cylinder deactivation according to the one that delivers the torque ⁇ be set using the quick moment adjustment path.
  • the torque structure of complex engine control systems enables uniformly defined interfaces between the different functions of the engine control system and thus a clear and manageable functional architecture within the engine control system.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for operating an internal combustion engine which are simple and reliable.
  • the invention is characterized by a method and a corresponding device for operating an internal combustion engine, in which a required torque to be set by the internal combustion engine is specified.
  • Dynamic range of the adjustable torque by the internal combustion engine is determined depending on currently performed Diag ⁇ noses and / or adaptations. It is checked whether the required torque to be set by the internal combustion engine is within the limited dynamic range and, if so, for setting the required torque to be set by the internal combustion engine generates control signals for the control elements of the internal combustion engine and if so is not so, actuating signals for adjusting a lying within the limited dynamic range limited set by the internal combustion engine torque for the actuator ⁇ members of the internal combustion engine generated. Further, in this case, a request for a further drive unit for setting a differential torque is then generated, which corresponds to ei ⁇ ner difference of the required torque to be set by the internal combustion engine and the limited torque to be set.
  • boundary conditions for the Brennkraftma- machine are as defined for faster and safe implementation of the adaptation functions, in particular functions Emissionsadaptionsfunk-, and diagnoses and so the robustness of the vehicle in which the drive system is arranged, and in particular ⁇ sondere with respect to the Compliance with statutory emission and OBD requirements.
  • the diagnoses may relate to any components associated with the internal combustion engine, such as those Sensor or actuator, but also directly operating variables of the internal combustion engine, which also include measures.
  • Adaptations include adjustments in the assignment of measured variables to given operating variables or in the adaptation of the generation of predetermined actuating signals for actuators of the internal combustion engine.
  • the differential torque can be easily adjusted by the other drive unit without the limited
  • the potential sensor ⁇ save, such as, for example, an air mass sensor.
  • a priority information with respect to the required adjusted by the internal combustion engine torque is predefined and depends decided by the value of the priority information as to whether the required constructive by the internal combustion engine ⁇ alternate torque is to be set independently of the compliance of the limited dynamic range of the adjusted torque ,
  • the functionality that specifies the gefor ⁇ derte set by the internal combustion engine torque for example, if required by it set by the internal combustion engine torque necessarily set by the internal combustion engine must or must not necessarily be adjusted by the internal combustion engine.
  • Fertil According to a further advantageous embodiment of the inventions the limited chord ⁇ alternate passing through the internal combustion engine torque over a predetermined time course is approximated by the internal combustion engine devisstel ⁇ lumbar torque to the demanded. However, in this way can then be si ⁇ cherstra that the required torque to be set by the internal combustion engine then ultimately did is set ⁇ neuter on the internal combustion engine can be ensured that the over time adapting limited dynamic range need not be abandoned and Thus diagnoses or adaptations can be continued suitably.
  • Figure 1 is a drive system for a motor vehicle
  • Figure 2 is a flowchart of a program for operating an internal combustion engine.
  • a drive system comprising an internal combustion engine and min- least a further drive unit which is preferably configured as lektromotor E-, which drove ⁇ preferably both Motorbe as can also be operated in the generator mode.
  • a further drive unit which is preferably configured as lektromotor E-, which drove ⁇ preferably both Motorbe as can also be operated in the generator mode.
  • lektromotor E- which drove ⁇ preferably both Motorbe as can also be operated in the generator mode.
  • One Such a drive system may also be used as hybrid drive ⁇ be distinguished.
  • An internal combustion engine 1 comprises an intake 3 ( Figure 1), an engine block 4, a cylinder head 5 and an exhaust manifold 6.
  • the intake 3 preferably comprises a throttle ⁇ flap 7, a collector 14 and a suction pipe 9, which is guided to a cylinder Zl is.
  • the engine block 4 comprises a crankshaft 8 which is coupled via a connecting rod 10 to the piston 11 of the cylinder Z1.
  • the cylinder head 5 comprises a valve drive with a gas ⁇ inlet valve 12 and a gas furthermore 13.
  • the cylinder ⁇ head 5 includes an injector 17 and an ignition plug 19.
  • the injection valve 17 18 is supplied with fuel transfer means through a Kraftstoffzu-.
  • a first control device 25 is provided, which is associated with sensors which detect different measured variables and in each case determine the value of the measured variable.
  • the first Steuervor ⁇ direction 25 determines depending on at least one of the measured variables associated therewith manipulated variables, which are then converted into one or more control signals for controlling the first control device associated actuators by appropriate Stellantrie- be.
  • the first control device may also be referred to as a device for operating the internal combustion engine.
  • the associated one of the first control device sensors may be a pedal position sensor 26 which detects an accelerator pedal position of an accelerator pedal 27, an air mass sensor 28, which is upstream ⁇ arranged in the intake section 3 of the throttle valve 7, a first temperature sensor 32 which detects an intake air temperature, an intake manifold pressure 34, which detects an intake manifold pressure downstream of the throttle valve 7, and a crankshaft angle sensor 36 that detects a crankshaft angle of the crankshaft 8.
  • the first control device 25 can also be a subset of the mentioned sensors or be associated with additional sensors.
  • a fuel pressure sensor 38 the 18 ER holds a pressure of the fuel in the fuel supply means
  • the first control apparatus may Example ⁇ example also be associated with the 25th
  • the actuators associated with the first control device 25 are, for example, the throttle valve 7, the gas inlet and gas outlet valves 12, 13, the injection valve 17 or the spark plug 19.
  • a higher-level control device 40 is vorgese ⁇ hen, in which a total to be generated by the drive system torque is determined. This is done as depen ⁇ gig of at least one measured variable or derived from operating variables of the drive system.
  • the sensors already mentioned above with regard to the first control device 25 can also be assigned to the superordinate control device or a subset of these sensors can be assigned to the superordinate control device 40.
  • the higher-level control device 40 determines as in the Hin ⁇ a required view of the internal combustion engine by the engine torque ein strengths TQ_IC_REQ. It communicates the demanded by the internal combustion engine switched on presentation end torque TQ_IC_REQ via an interface to the first controller 25 wherein this interface be ⁇ vorzugt a bus interface, such as a CAN bus.
  • the first control device 25 can be formed easier as well and, for example, a simple torque radio ⁇ tion structure comprise means for converting the required adjusted by the engine torque TQ_IC_REQ.
  • the further drive unit 2 is further associated with a second STEU ⁇ ervoriques 42, which also communicates via the bus ⁇ interface with the parent control device 40 and receives from this particular a required to be set by the further drive unit torque. Your may also be associated with other sensors, from ⁇ dependent and that required by the measuring signal of torque to be set by the further drive unit then generates control signals for controlling actuators that are associated with it and the further drive unit 2 steu ⁇ ern.
  • a program for operating the internal combustion engine ( Figure 2) is preferably stored in a memory of the first control device 25 and is processed during the operation of the internal combustion ⁇ machine in the first control device 25.
  • the program is preferably started promptly to a start of the internal combustion engine in a step Sl, in which, if appropriate, variables are initialized.
  • step S2 is read adjusted via the interface to the 40 via ⁇ slave controller the required adjusted by the engine torque and also preferably, the TQ_IC_REQ associated therewith Priori ⁇ tuschsinformation PRIO queried.
  • step S6 it is then checked whether the Priori ⁇ tuschsinformation PRIO assumes a high value H.
  • This construction is worth H so agreed that is to be adjusted in any case with its presence the required adjusted by the engine rotational moment ⁇ TQ_IC_REQ.
  • the condition of step S6 may also be met, for example, if the priority information PRIO assumes a value greater than or equal to the high value H.
  • step S8 a desired value TQ_IC_SP of discontinuing by the Brennkraftma ⁇ machine adjusted torque with the value of geforder ⁇ th through the engine torque TQ_IC_REQ is occupied, and then generates one or more control signals for actuators that are assigned to the internal combustion engine and that for setting the target value TQ_IC_SP of the torque to be set by the internal combustion engine.
  • An ⁇ closing processing in a step S4 a continuation is, in which the program pauses for a predeterminable waiting time T_W suitable predetermined and can optionally also depend 8 of the current rotational speed of the crankshaft Following the step S4, the Processing is continued again in step S2.
  • a limited dynamic range TQ_DYN of the torque to be set by the internal combustion engine is determined in a step S10. This is done depends preferred by the last valid setpoint TQ_IC_SP of by the internal combustion engine ⁇ adjusted torque and depending on aktuel ⁇ len diagnostic requirements DIAG and / or adaptation requirements AD.
  • the diagnostic requirements DIAG or the adaptation requirements AD can specify in terms of their continuous imple ⁇ tion maximum or minimum amendments gen of adjusted by the engine Torque ⁇ ment. You can also specify time ranges for the restrictions in the change of the set torque of the internal combustion engine to apply. In this way, it can easily be considered that for proper
  • step S12 it is then checked whether the torque-made Shaped ⁇ adjusted by the internal combustion engine TQ_IC_REQ is within the limited dynamic range TQ_DYN. If this is the case, step S8 is subsequently executed.
  • step S14 the target value of the TQ_IC_SP by the internal combustion engine plausible ⁇ alternate moment of rotation is assigned to a limited einlitisdes by the engine torque TQ_IC_LIM, which is within the limited dynamic range TQ_DYN.
  • the limited torque TQ_IC_LIM to be set by the internal combustion engine may correspond to a torque at the lower end of the limited dynamic range or to a torque at the upper end of the limited dynamic range TQ_DYN depending on how ei ⁇ ne as fast as possible approximation of the target value TQ_IC_SP of the torque to be set by the internal combustion engine to the required set by the internal combustion engine torque TQ_IC_REQ is possible.
  • step S8 S14 corresponding control signals are generated for driving the internal combustion engine ⁇ associated actuators for setting the target value of the TQ_IC_SP by the internal combustion engine devisstel ⁇ lumbar torque in the step.
  • a step S18 it is preferably then on subsequent passes of the program in this context processed with the aim of limited by the internal combustion engine to be set ⁇ TQ_IC_LIM torque over a predetermined time course of the required by the Engine to be adjusted torque TQ_IC_REQ approach ⁇ in a suitable manner.
  • upstream perform a ramp function in the step S18, by means of which the limited adjusted by the internal combustion engine Drehmo ⁇ ment TQ_IC_LIM is ramped approximated to the required adjusted by the engine torque TQ_IC_REQ.
  • step S16 in which a difference ⁇ TQ_DIF torque is determined, the corresponding to a difference of the required adjusted by the engine torque TQ_IC_REQ and limited torque to be set TQ_IC_LIM is executed.
  • the difference torque TQ_DIF thus determined is communicated via the interfaces of the first control device 25 to the higher-level control device 40 or also directly to the second control device 42 with the purpose that the differential torque TQ_DIF is then set via the further drive unit 2.
  • corresponding diagnoses or also adaptations which relate to the internal combustion engine can be carried out as reliably as possible, without such requirements concerning the diagnosis and the adaptations ultimately affecting the internal processes of the internal combustion engine , all of the parent control device must be notified.
  • boundary conditions for the Brennkraftma ⁇ machine are as defined for faster and safe implementation of the adaptation functions, in particular functions Emissionsadaptionsfunk-, and diagnoses and so the robustness of the driving ⁇ zeugs, in which the drive system is arranged, and in particular ⁇ sondere in terms to ensure compliance with legal emissions and OBD requirements in the long term.

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Abstract

Es wird geprüft, ob ein gefordertes durch eine Brennkraftmaschine ein zustellendes Drehmoment (TQ_IC_REQ) innerhalb einer begrenzten Dynamikbereichs (TQ_DYN) liegt und, falls dem nicht so ist, eine Anforderung an ein weiteres Antriebsaggregat zum Einstellen eines Differenzdrehmoments (TQ_DIF) erzeugt, das entspricht einer Differenz des geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments (TQ_IC_REQ) und eines innerhalb des begrenzten Dynamikbereichs (TQ_DYN) liegendenbegrenzten einzustellenden Drehmoments (TQ_IC_LIM).

Description

Beschreibung
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM STEUERN EINES ANTRIEBSSYSTEMS AUS BRENNKRAFTMASCHINE UND EINEM WEITEREN ANTRIEBSAGGREGAT
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Brennkraftmaschinen werden häufig eingesetzt zum Antrieb von Kraftfahrzeugen. Strikte Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen machen es notwendig, Antriebskonzepte einzusetzen, die einen möglichst geringen Ausstoß von Schadstoffemissionen ermöglichen oder auch einen geringen Kraftstoffbedarf oder auch einen besonders hohen Wirkungsgrad aufweisen. In diesem Zusammenhang werden beispielsweise Brenn- kraftmaschinen eingesetzt, die Kraftstoff unter sehr hohem
Druck direkt in den Brennraum der jeweiligen Zylinder zumessen und so eine besonders günstige Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern der Brennkraftmaschine ermöglichen. Darüber hinaus sind auch Ab- gassysteme im Einsatz, die mindestens einen Katalysator umfassen und die bei der Verbrennung des Luft/Kraftstoff- Gemisches in den Brennräumen der Zylinder erzeugte Rohemissi¬ onen in unschädliche Stoffe umwandeln.
Ferner werden zum Antrieb von Kraftfahrzeugen auch Hybridantriebe eingesetzt, die beispielsweise neben der Brennkraftma¬ schine ein weiteres Antriebsaggregat, wie einen Elektromotor aufweisen, der sowohl im Motorbetrieb als auch im Generatorbetrieb betrieben wird.
Aus dem Fachbuch "Handbuch Verbrennungsmotoren", 2. Auflage, Juni 2002, Herausgeber Richard van Basshuysen/Fred Schäfer, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft, Braunschweig/ Wiesbaden, Seiten 554 bis 556, ist eine Drehmoment basierte Funktionsarchitektur für Motorsteuerungen bekannt. Die Motorsteuerung ist ausgebildet, den Fahrerwunsch als eine Momentenanforderung zu interpretieren. Diese Momentenanforderung kann durch diverse Stelleingriffe, wie zum Beispiel die Fahrgeschwindigkeitsregelung, die Lastschlagdämpfung oder durch Getriebeeingriffe verändert werden. Das daraus resul¬ tierende Moment wird in der Momentenstruktur gleichzeitig in zwei Pfade eingespeist, und zwar den langsamen Momentenstell- pfad, der auch als Füllungspfad oder Slow Air Path bezeichnet wird, und den schnellen Momentenstellpfad, der auch als Zün¬ dungspfad oder Fast Ignition Path bezeichnet wird. Über den Füllungspfad werden Stellglieder des Luftpfades, wie bei¬ spielsweise eine Drosselklappe entsprechend angesteuert, um das Drehmoment entsprechend einzustellen. Über den schnellen Momentenstellpfad werden der Zündwinkel, ein Luft/Kraftstoff- Verhältnis und eine Zylinderabschaltung entsprechend des ein¬ zustellenden Drehmoments eingestellt. Die Drehmomentenstruktur ermöglicht bei komplexen Motorsteuerungen einheitlich de- finierte Schnittstellen zwischen den unterschiedlichen Funktionen der Motorsteuerung und so eine klar und überschaubare Funktionsarchitektur innerhalb der Motorsteuerung.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor- richtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das beziehungsweise die einfach und zuverlässig sind.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem ein gefordertes durch die Brennkraftmaschine einzustellendes Drehmoment vorgegeben wird. Ein begrenzter
Dynamikbereich des durch die Brennkraftmaschine einstellbaren Drehmoments wird abhängig von aktuell durchzuführenden Diag¬ nosen und/oder Adaptionen vorgegeben. Es wird geprüft, ob das geforderte durch die Brennkraftmaschine einzustellende Dreh- moment innerhalb des begrenzten Dynamikbereichs liegt und falls dem so ist, zum Einstellen des geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments Stellsignale für Stellglieder der Brennkraftmaschine erzeugt und falls dem nicht so ist, Stellsignale zum Einstellen eines innerhalb des begrenzten Dynamikbereichs liegenden begrenzten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments für die Stell¬ glieder der Brennkraftmaschine erzeugt. Ferner wird in diesem Fall dann eine Anforderung an ein weiteres Antriebsaggregat zum Einstellen eines Differenzdrehmoments erzeugt, das zu ei¬ ner Differenz des geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments und des begrenzten einzustellenden Drehmoments korrespondiert.
Auf diese Weise kann einfach durch eine übergeordnete Funkti¬ onalität eine Vorgabe bezüglich des geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments gemacht wer¬ den, das beliebige Einflussgrößen eines Kraftfahrzeugs be- rücksichtigt, in dem die Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann .
Ferner kann mittels des begrenzten Dynamikbereichs des durch die Brennkraftmaschine einstellbaren Drehmoments ein Beitrag dazu geleistet werden, dass gegebenenfalls momentan laufende Diagnosen oder auch Adaptionen geeignet weitergeführt und insbesondere zu einem gewünschten Abschluss gebracht werden können. Dies kann zu einer grundsätzlich besseren Fahrbarkeit und geringeren Schadstoffemission beitragen. Es kann jedoch auch sicherstellen, dass eine notwendige Überwachung relevanter Komponenten und Funktionen der Brennkraftmaschine zuverlässig gewährleistet werden kann.
Auf diese Weise sind so Randbedingungen für die Brennkraftma- schine vorgegeben zur schnelleren und sicheren Durchführung der Adaptionsfunktionen, insbesondere Emissionsadaptionsfunk- tionen, und Diagnosen und so kann die Robustheit des Fahrzeugs, in dem das Antriebssystem angeordnet ist, auch insbe¬ sondere im Hinblick auf die Erfüllung gesetzlicher Emissions- und OBD-Anforderungen auf Dauer gewährleistet werden.
Die Diagnosen können beliebige Komponenten betreffen, die der Brennkraftmaschine zugeordnet sind, so zum Beispiel deren Sensorik oder Aktuatorik, aber auch direkt Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine, die auch Messgrößen umfassen.
Adaptionen umfassen Anpassungen in der Zuordnung von Messgrö- ßen zu vorgegebenen Betriebsgrößen oder auch in der Anpassung der Erzeugung vorgegebener Stellsignale für Stellglieder der Brennkraftmaschine .
Das Differenzdrehmoment kann einfach durch das andere An- triebsaggregat eingestellt werden, ohne dass der begrenzte
Dynamikbereich des durch die Brennkraftmaschine einstellbaren Drehmoments verlassen werden muss.
Auf diese Weise kann auch eine Kraftstoffeinsparung und Emis- sionsreduzierung bei der Brennkraftmaschine erfolgen durch
Minimierung von Instationärvorgängen . Ferner können auch physikalische Modelle zum Ermitteln der Stellsignale zum Ansteu¬ ern der Stellglieder der Brennkraftmaschine gegebenenfalls einfacher gestaltet sein aufgrund der geringeren Häufigkeit an auftretenden und einzustellenden Instationärvorgängen.
Darüber hinaus besteht so auch das Potential Sensorik einzu¬ sparen, wie zum Beispiel einen Luftmassensensor.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Prioritätsinformation bezüglich des geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments vorgegeben und abhängig von dem Wert der Prioritätsinformation entschieden, ob das geforderte durch die Brennkraftmaschine einzu¬ stellende Drehmoment auch unabhängig von der Einhaltung des begrenzten Dynamikbereichs des einzustellenden Drehmoments einzustellen ist.
Auf diese Weise kann durch die Funktionalität, die das gefor¬ derte durch die Brennkraftmaschine einzustellende Drehmoment vorgibt, einfach vorgegeben werden, ob beispielsweise das von ihr geforderte durch die Brennkraftmaschine einzustellende Drehmoment unbedingt durch die Brennkraftmaschine eingestellt werden muss oder nicht unbedingt durch die Brennkraftmaschine eingestellt werden muss.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin- düng wird das begrenzte durch die Brennkraftmaschine einzu¬ stellende Drehmoment über einen vorgebbaren zeitlichen Verlauf dem geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustel¬ lenden Drehmoment angenähert. Auf diese Weise kann dann si¬ chergestellt werden, dass letztlich dann das geforderte durch die Brennkraftmaschine einzustellende Drehmoment auch tat¬ sächlich über die Brennkraftmaschine eingestellt wird, jedoch dabei sichergestellt werden kann, dass der sich über die Zeit anpassende begrenzte Dynamikbereich nicht verlassen werden muss und somit Diagnosen oder auch Adaptionen geeignet fort- geführt werden können.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn das begrenzte, durch die Brennkraftmaschine einzustellende Dreh¬ moment rampenförmig dem geforderten durch die Brennkraftma- schine einzustellenden Drehmoment angenähert wird. Auf diese Weise ist eine besonders geeignete und einfache Annäherung möglich .
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug und
Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Ein Antriebssystem umfasst eine Brennkraftmaschine und min- destens ein weiteres Antriebsaggregat, das bevorzugt als E- lektromotor ausgebildet ist, der bevorzugt sowohl im Motorbe¬ trieb als auch im Generatorbetrieb betrieben werden kann. Ein derartiges Antriebssystem kann auch als Hybridantrieb be¬ zeichnet werden.
Eine Brennkraftmaschine 1 umfasst einen Ansaugtrakt 3 (Figur 1), einen Motorblock 4, einen Zylinderkopf 5 und einen Abgastrakt 6. Der Ansaugtrakt 3 umfasst vorzugsweise eine Drossel¬ klappe 7, einen Sammler 14 und ein Saugrohr 9, das hin zu einem Zylinder Zl geführt ist. Der Motorblock 4 umfasst eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit dem KoI- ben 11 des Zylinders Zl gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf 5 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gas¬ einlassventil 12 und einem Gasauslassventil 13. Der Zylinder¬ kopf 5 umfasst ferner ein Einspritzventil 17 und eine Zünd- kerze 19. Das Einspritzventil 17 wird über eine Kraftstoffzu- führeinrichtung 18 mit Kraftstoff versorgt.
Eine erste Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und je- weils den Wert der Messgröße ermitteln. Die erste Steuervor¬ richtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der ihr zugeordneten Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der ersten Steuervorrichtung zugeordneter Stellglieder mittels entsprechender Stellantrie- be umgesetzt werden. Die erste Steuervorrichtung kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
Die der ersten Steuervorrichtung zugeordneten Sensoren können sein ein Pedalstellungsgeber 26, der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, der stromaufwärts der Drosselklappe 7 in dem Ansaugtrakt 3 ange¬ ordnet ist, ein erster Temperatursensor 32, welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, wel- eher einen Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe 7 erfasst und ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, der einen Kurbelwellenwinkel der Kurbelwelle 8 erfasst. Der ersten Steuervor¬ richtung 25 kann auch eine Untermenge der genannten Sensoren oder zusätzliche Sensoren zugeordnet sein. So kann beispiels¬ weise auch noch ein Kraftstoffdrucksensor 38, der einen Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoffzuführeinrichtung 18 er- fasst, der ersten Steuervorrichtung 25 zugeordnet sein.
Die der ersten Steuervorrichtung 25 zugeordneten Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 7, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 17 oder die Zündkerze 19.
Ferner ist eine übergeordnete Steuervorrichtung 40 vorgese¬ hen, in der ein insgesamt durch das Antriebssystem zu erzeugendes Drehmoment ermittelt wird. Dies erfolgt ebenso abhän¬ gig von mindestens einer Messgröße oder davon abgeleiteten Betriebsgrößen des Antriebssystems. Dabei können die bereits oben im Hinblick auf die erste Steuervorrichtung 25 genannten Sensoren auch der übergeordneten Steuervorrichtung zugeordnet sein oder eine Untermenge dieser Sensoren der übergeordneten Steuervorrichtung 40 zugeordnet sein. Darüber hinaus können in der übergeordneten Steuervorrichtung 40 bevorzugt auch noch weitere Drehmomentanforderungen weiterer Funktionen oder Funktionseinheiten des Fahrzeugs koordiniert werden, wie bei¬ spielsweise eine Getriebesteuerung, oder auch eines ABS- oder EPS-Systems.
Die übergeordnete Steuervorrichtung 40 ermittelt so im Hin¬ blick auf die Brennkraftmaschine ein gefordertes durch die Brennkraftmaschine einzustellendes Drehmoment TQ_IC_REQ. Sie kommuniziert das geforderte durch die Brennkraftmaschine ein- zustellende Drehmoment TQ_IC_REQ über eine Schnittstelle an die erste Steuervorrichtung 25, wobei diese Schnittstelle be¬ vorzugt eine Busschnittstelle, wie beispielsweise ein CAN-Bus ist .
Die erste Steuervorrichtung 25 kann so auch einfacher ausgebildet sein und beispielsweise eine einfache Drehmomentfunk¬ tionsstruktur aufweisen zum Umsetzen des geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments TQ_IC_REQ. Dem weiteren Antriebsaggregat 2 ist ferner eine zweite Steu¬ ervorrichtung 42 zugeordnet, die ebenfalls über die Bus¬ schnittstelle mit der übergeordneten Steuervorrichtung 40 kommuniziert und von dieser insbesondere ein gefordertes durch das weitere Antriebsaggregat einzustellende Drehmoment erhält. Ihr können auch weitere Sensoren zugeordnet sein, ab¬ hängig von deren Messsignal und dem geforderten durch das weitere Antriebsaggregat einzustellende Drehmoment sie dann Stellsignale zum Ansteuern von Stellgliedern erzeugt, die ihr zugeordnet sind und die das weitere Antriebsaggregat 2 steu¬ ern .
Ein Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine (Figur 2) ist bevorzugt in einem Speicher der ersten Steuervorrichtung 25 gespeichert und wird während des Betriebs der Brennkraft¬ maschine in der ersten Steuervorrichtung 25 abgearbeitet. Das Programm wird bevorzugt zeitnah zu einem Start der Brennkraftmaschine in einem Schritt Sl gestartet, in dem gegebe- nenfalls Variablen initialisiert werden.
In einem Schritt S2 wird über die Schnittstelle zu der über¬ geordneten Steuervorrichtung 40 das geforderte durch die Brennkraftmaschine einzustellende Drehmoment TQ_IC_REQ einge- lesen und bevorzugt ebenfalls die diesem zugeordnete Priori¬ tätsinformation PRIO abgefragt.
In einem Schritt S6 wird anschließend geprüft, ob die Priori¬ tätsinformation PRIO einen Hochwert H einnimmt. Dieser Hoch- wert H ist so vereinbart, dass bei seinem Vorhandensein das geforderte durch die Brennkraftmaschine einzustellende Dreh¬ moment TQ_IC_REQ auf jeden Fall eingestellt werden soll. Je nach Ausgestaltung der Inhalte der Prioritätsinformation PRIO kann die Bedingung des Schrittes S6 beispielsweise auch er- füllt sein, wenn die Prioritätsinformation PRIO einen größeren oder gleichen Wert als den Hochwert H einnimmt. Ist die Bedingung des Schrittes S6 erfüllt, so wird in einem Schritt S8 ein Sollwert TQ_IC_SP des durch die Brennkraftma¬ schine einzustellenden Drehmoments mit dem Wert des geforder¬ ten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments TQ_IC_REQ belegt und dann ein oder mehrere Stellsignale für Stellglieder erzeugt, die der Brennkraftmaschine zugeordnet sind und zwar zum Einstellen des Sollwertes TQ_IC_SP des durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments. An¬ schließend wird die Bearbeitung in einem Schritt S4 fortge- setzt, in dem das Programm für eine vorgebbare Wartezeitdauer T_W verharrt, die geeignet vorgegeben ist und gegebenenfalls auch abhängen kann von der aktuellen Drehzahl der Kurbelwelle 8. Im Anschluss an den Schritt S4 wird die Bearbeitung erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S6 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt SlO ein begrenzter Dynamikbereich TQ_DYN des durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments ermittelt. Dies erfolgt abhängig bevorzugt von dem zuletzt gültigen Sollwert TQ_IC_SP des durch die Brennkraft¬ maschine einzustellenden Drehmoments und abhängig von aktuel¬ len Diagnoseanforderungen DIAG und/oder Adaptionsanforderungen AD. Dabei können die Diagnoseanforderungen DIAG oder auch die Adaptionsanforderungen AD maximale oder minimale Änderun- gen des durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmo¬ ments vorgeben im Hinblick auf ihre ununterbrochene Durchfüh¬ rung. Sie können auch Zeitbereiche vorgeben für die Einschränkungen in der Änderung des eingestellten Drehmoments der Brennkraftmaschine gelten sollen. Auf diese Weise kann einfach berücksichtigt werden, dass zur ordnungsgemäßen
Durchführung derartiger Diagnosen oder auch Adaptionen Voraussetzung sein kann, dass sich das durch die Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment nur in entsprechender Weise än¬ dert. Insbesondere kann auch hier dann ein quasi stationärer Betrieb der Brennkraftmaschine im Hinblick auf ihre Drehmo¬ menterzeugung notwendig sein. Derartige Anforderungen werden beim Ermitteln des begrenzten Dynamikbereichs TQ_DYN des durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments be- rücksichtig. Somit kann sich der in dem bei dem jeweiligen Durchlauf des Schrittes SlO ermittelte begrenzte Dynamikbe¬ reich TQ_DYN jeweils ändern bei aufeinander folgenden Durchläufen des Schrittes SlO.
In einem Schritt S12 wird anschließend geprüft, ob das gefor¬ derte durch die Brennkraftmaschine einzustellende Drehmoment TQ_IC_REQ sich innerhalb des begrenzten Dynamikbereichs TQ_DYN befindet. Ist dies der Fall, so wird nachfolgend der Schritt S8 abgearbeitet.
Ist dies jedoch nicht der Fall, so wird in einem Schritt S14 dem Sollwert TQ_IC_SP des durch die Brennkraftmaschine einzu¬ stellenden Drehmoments ein begrenztes durch die Brennkraftma- schine einzustellendes Drehmoment TQ_IC_LIM zugeordnet, das innerhalb des begrenzten Dynamikbereichs TQ_DYN liegt. Dabei kann je nach der Größe des geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments TQ_IC_REQ beispielsweise das begrenzte durch die Brennkraftmaschine einzustellende Drehmoment TQ_IC_LIM einem an dem unteren Ende des begrenzten Dynamikbereichs liegendes Drehmoment entsprechen oder auch ein an dem oberen Ende des begrenzten Dynamikbereichs TQ_DYN liegendes Drehmoment entsprechen und zwar je nachdem, wie ei¬ ne möglichst schnelle Annäherung des Sollwerts TQ_IC_SP des durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments an das geforderte durch die Brennkraftmaschine einzustellendes Drehmoment TQ_IC_REQ möglich ist.
Entsprechend des Schrittes S8 werden dann in dem Schritt S14 entsprechende Stellsignale zum Ansteuern der der Brennkraft¬ maschine zugeordneten Stellglieder zum Einstellen des Sollwertes TQ_IC_SP des durch die Brennkraftmaschine einzustel¬ lenden Drehmoments erzeugt. Bevorzugt wird dann bei weiteren Durchläufen des Programms in diesem Zusammenhang ein Schritt S18 abgearbeitet mit dem Ziel, das begrenzte durch die Brenn¬ kraftmaschine einzustellende Drehmoment TQ_IC_LIM über einen vorgebbaren zeitlichen Verlauf dem geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoment TQ_IC_REQ anzu¬ nähern auf geeignete Art und Weise.
In diesem Zusammenhang ist in dem Schritt S18 bevorzugt vor- gesehen eine Rampenfunktion durchzuführen, mittels derer das begrenzte durch die Brennkraftmaschine einzustellende Drehmo¬ ment TQ_IC_LIM rampenförmig dem geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoment TQ_IC_REQ angenähert wird.
Im Anschluss an die Durchführung des Schrittes S14 wird be¬ vorzugt ein Schritt S16 abgearbeitet, in dem ein Differenz¬ drehmoment TQ_DIF ermittelt wird, das zu einer Differenz des geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments TQ_IC_REQ und des begrenzten einzustellenden Drehmoments TQ_IC_LIM korrespondiert.
Das so ermittelte Differenzdrehmoment TQ_DIF wird über die Schnittstellen der ersten Steuervorrichtung 25 an die überge- ordnete Steuervorrichtung 40 oder auch direkt an die zweite Steuervorrichtung 42 kommuniziert mit dem Zweck, dass über das weitere Antriebsaggregat 2 dann das Differenzdrehmoment TQ_DIF eingestellt wird. Auf diese Weise können dann, soweit dies aufgrund der Prioritätsinformation zulässig ist, ent- sprechende Diagnosen oder auch Adaptionen, die die Brennkraftmaschine betreffen, möglichst zuverlässig durchgeführt werden, ohne dass derartige Anforderungen bezüglich der Diagnose und der Adaptionen, die interne Abläufe letztlich der Brennkraftmaschine betreffen, alle der übergeordneten Steuer- Vorrichtung mitgeteilt werden müssen.
Auf diese Weise sind so Randbedingungen für die Brennkraftma¬ schine vorgegeben zur schnelleren und sicheren Durchführung der Adaptionsfunktionen, insbesondere Emissionsadaptionsfunk- tionen, und Diagnosen und so kann die Robustheit des Fahr¬ zeugs, in dem das Antriebssystem angeordnet ist, auch insbe¬ sondere im Hinblick auf die Erfüllung gesetzlicher Emissionsund OBD-Anforderungen auf Dauer gewährleistet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem
- ein gefordertes durch die Brennkraftmaschine einzustellen¬ des Drehmoment (TQ_IC_REQ) vorgegeben wird, - ein begrenzter Dynamikbereich (TQ_DYN) des durch die Brennkraftmaschine einstellbaren Drehmoments abhängig von aktuell durchzuführenden Diagnosen und/oder Adaptionen vorgegeben wird,
- geprüft wird, ob das geforderte durch die Brennkraftmaschi- ne einzustellende Drehmoment (TQ_IC_REQ) innerhalb des be¬ grenzten Dynamikbereichs (TQ_DYN) liegt und, falls dem so ist, zum Einstellen des geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments (TQ_IC_REQ) Stellsignale für Stellglieder der Brennkraftmaschine erzeugt werden, und, falls dem nicht so ist, Stellsignale zum Einstellen eines in¬ nerhalb des begrenzten Dynamikbereichs (TQ_DYN) liegenden be¬ grenzten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmo¬ ments (TQ_IC_LIM) für Stellglieder der Brennkraftmaschine erzeugt werden und eine Anforderung an ein weiteres Antriebsag- gregat (2) zum Einstellen eines Differenzdrehmoments (TQ_DIF) erzeugt wird, das zu einer Differenz des geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments (TQ_IC_REQ) und des begrenzten einzustellenden Drehmoments (TQ_IC_LIM) korrespondiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Prioritätsinformation (PRIO) bezüglich des geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments (TQ_IC_REQ) vorgegeben wird und abhängig von dem Wert der Prioritätsinformation (PRIO) entschieden wird, ob das geforderte durch die Brennkraftmaschine einzustellende Drehmo¬ ment (TQ_IC_REQ) auch unabhängig von der Einhaltung des begrenzten Dynamikbereichs (TQ_DYN) einzustellen ist.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das begrenzte durch die Brennkraftmaschine einzustel¬ lende Drehmoment (TQ_IC_LIM) über einen vorgebbaren zeitli- chen Verlauf dem geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoment (TQ_IC_REQ) angenähert wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das begrenzte durch die Brennkraftmaschine einzustel¬ lende Drehmoment (TQ_IC_LIM) rampenförmig dem geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoment (TQ_IC_REQ) angenähert wird.
5. Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist zum
- vorgeben eines geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments (TQ_IC_REQ) ,
- vorgeben eines begrenzten Dynamikbereichs (TQ_DYN) des durch die Brennkraftmaschine einstellbaren Drehmoments abhän¬ gig von aktuell durchzuführenden Diagnosen und/oder Adaptionen,
- prüfen, ob das geforderte durch die Brennkraftmaschine ein¬ zustellende Drehmoment (TQ_IC_REQ) innerhalb des begrenzten Dynamikbereichs (TQ_DYN) liegt und falls dem so ist, zum Ein¬ stellen des geforderten durch die Brennkraftmaschine einzu¬ stellenden Drehmoments (TQ_IC_REQ) Stellsignale zu erzeugen für Stellglieder der Brennkraftmaschine, und falls dem nicht so ist, Stellsignale zu erzeugen zum Einstellen eines inner- halb des begrenzten Dynamikbereichs (TQ_DYN) liegenden be¬ grenzten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmo¬ ments (TQ_IC_LIM) für Stellglieder der Brennkraftmaschine und erzeugen einer Anforderung an ein weiteres Antriebsaggregat (2) zum Einstellen eines Differenzdrehmoments (TQ_DIF) , das zu einer Differenz des geforderten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmoments (TQ_IC_REQ) und des be¬ grenzten durch die Brennkraftmaschine einzustellenden Drehmo¬ ments (TQ_IC_LIM) korrespondiert.
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