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WO2003018985A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine eines fahrzeugs Download PDF

Info

Publication number
WO2003018985A1
WO2003018985A1 PCT/DE2002/002922 DE0202922W WO03018985A1 WO 2003018985 A1 WO2003018985 A1 WO 2003018985A1 DE 0202922 W DE0202922 W DE 0202922W WO 03018985 A1 WO03018985 A1 WO 03018985A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
speed
operating variable
limit value
Prior art date
Application number
PCT/DE2002/002922
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gholamabas Esteghal
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to DE50201924T priority Critical patent/DE50201924D1/de
Priority to EP02754503A priority patent/EP1425503B1/de
Priority to JP2003523813A priority patent/JP4149923B2/ja
Priority to US10/487,568 priority patent/US7027908B2/en
Priority to KR10-2004-7002602A priority patent/KR20040030162A/ko
Publication of WO2003018985A1 publication Critical patent/WO2003018985A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/045—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions combined with electronic control of other engine functions, e.g. fuel injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F02D31/002—Electric control of rotation speed controlling air supply
    • F02D31/006—Electric control of rotation speed controlling air supply for maximum speed control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine of a vehicle.
  • At least one operating variable is limited to a predetermined maximum value.
  • a predetermined maximum value e.g. speed limits, torque limits or vehicle speed limits.
  • the aim is to comply with the limit value as precisely as possible and to comfortably adjust the operating variable to the limit value without overshoots.
  • An example of this is known for a maximum speed limitation of an internal combustion engine from DE 195 06 082 AI, where, starting with a start value below the limit value, the throttle valve angle is suddenly reduced in order to avoid overspeeding of the speed beyond the limit value.
  • the limitation by influencing the air supply leads to a tendency to oscillate due to the dead time of the controlled system and / or due to the sudden removal of the torque, in particular when the operating variable settles to the limit value.
  • the ignition angle adjustment as a limiting manipulated variable, the exhaust gas becomes very hot because of the late-pulled ignition angle and may therefore damage the catalytic converter and / or other components in the area of the exhaust gas tract. There is therefore a need to optimize a limiting function.
  • the risk of damage to the catalyst and / or other components is reduced in a particularly advantageous manner. It is also advantageous that the subsequent ignition angle intervention enables a gentle adjustment to the limit value, so that driving comfort is not impaired by the procedure described. It is particularly advantageous that the tendency to vibrate is greatly reduced due to the dead time of the route or if the moment is suddenly removed.
  • FIG. 1 shows an overview of a control device for controlling an internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows a preferred procedure for limiting a selected operating variable of the internal combustion engine, using the example of the speed, on the basis of a flow chart.
  • FIG. 3 shows the mode of action of the limitation on the basis of time diagrams.
  • FIG. 1 shows an overview of a control device 10, which consists of input circuit 12, microcomputer 14 and output circuit 16. These components are connected to one another with a bus system 18.
  • the control device 10 represents an electronic engine control unit for controlling the internal combustion engine, wherein the functions known to the person skilled in the art from the prior art are used for engine control.
  • the control unit 10 With regard to the procedure described below for limiting an operating large of the internal combustion engine or the vehicle, the control unit 10, there the input circuit 12 via an input line 20 from a measuring device 22, a signal representing the operating quantity to be limited, in the exemplary embodiment described below the engine speed nmot.
  • the control unit 10 outputs the manipulated variables for setting performance parameters of the internal combustion engine via the output circuit 16.
  • these are primarily the air supply, ignition angle setting and fuel metering. This is symbolized in FIG. 1 by the output lines 36 for controlling the air supply, 38 for controlling the fuel metering and 40 for controlling the ignition angle.
  • the procedure described below for limiting an operating variable of the internal combustion engine and / or the vehicle is implemented in the microcomputer 14 as a program, which determines output variables for controlling the internal combustion engine in terms of limiting the operating variable depending on the input variables.
  • a program for limiting the operating variable represents an independent object of the invention.
  • the procedure for limiting using a speed limitation is described below. However, the procedure presented is in other exemplary embodiments with other operating variables, for example in connection with a vehicle speed limit, a torque limit, etc. are used. The advantages mentioned at the outset are achieved in the same way as for speed limitation.
  • control unit also carries out the other motor control functions, likewise with the aid of programs from the microcomputer.
  • the torque of the internal combustion engine is adjusted by adjusting the manipulated variables depending on the accelerator pedal position and other operating variables.
  • the engine speed or a variable derived from the engine speed is compared with a maximum speed.
  • the predicted speed is derived from the measured engine speed and its gradient, such that if the predicted speed exceeds the maximum speed, it can be assumed that the actual speed will exceed the maximum speed in the near future. If the actual size to be limited exceeds a maximum value, an intervention in the air supply is made via an amplifier of the limiter, in particular the throttle valve is closed. No ignition angle intervention is permitted during this process. If the size to be limited (engine speed or predicted speed) reaches or exceeds the maximum speed, in one advantageous exemplary embodiment, injections to individual cylinders are hidden.
  • variable forming the control signal for influencing the air supply has become smaller than a predefined threshold value and / or the difference between the limit value and the actual speed in a given band, the ignition angle intervention is released and the swinging in of the speed to the limit value is by means of ignition angle adjustment, thus with high accuracy and dynamics. In one embodiment, there is no need to hide injections.
  • the maximum speed limit value is compared with the predicted speed value or a speed limit value derived from the maximum speed limit value is compared with the actual engine speed to trigger the limiting process described above.
  • the choice of procedure effectively avoids the heating of the exhaust gas and / or vibrations during settling.
  • the limiting function is implemented as a program of the microcomputer 14 in the preferred exemplary embodiment.
  • This program is outlined in FIG. 2 using a flow chart.
  • the individual elements of the flow diagram shown in FIG. 2 represent program parts or program steps, while the connecting lines outline the information flow.
  • FIG. 2 shows a preferred exemplary embodiment for limiting the engine speed.
  • the limitation is used in an analogous manner to limit the torque, the vehicle speed, etc.
  • a predetermined speed limit value Nlimit or one that can be influenced by the driver is predefined in 100. This is fed to a link 102, in which this limit value is compared with a predicted speed value N réelled.
  • the predicted speed is determined in 104 depending on the engine speed Nmot.
  • An exemplary embodiment consists in increasing the engine speed by a factor which is derived from the gradient of the engine speed. is leading.
  • the deviation ⁇ between the limit speed and the predicted speed determined in 102 is fed to an integrator 106, a comparator 108 and an amplifier 110.
  • An integration constant I is fed from the memory 112 to the integrator 100. The integration constant is either fixed or depends on the size of the company.
  • the proportionality factor P is determined in 114 and fed to the amplifier 110.
  • the factor is either predefined or dependent on the operating variable, for example speed-dependent or speed-dependent.
  • the integrator forms an output signal which is led to the junction 116.
  • the amplifier 110 forms an output signal from the speed deviation ⁇ and the proportionality constant P, which is fed to the junction 116. Both output signals are linked to one another, in particular added, and output as an output signal for the torque control.
  • the torque specified by the output signal is realized follows only via the control of the air supply, possibly the force metering, not by adjusting the ignition angle.
  • the speed deviation is compared in comparator 106 with limit values a and / or b. If the speed deviation is in a band between predetermined values a and b or in other versions below the upper or above the lower limit value, a corresponding signal is supplied to the AND link 118. Furthermore, the output signal of the proportionality amplifier 110 is compared in a comparator 120 with a threshold value S. If the output signal falls below this threshold, i. H. if it is smaller than the threshold value or larger than this for negative values, a corresponding signal is sent to the AND link.
  • the signal zwrei is formed and the ignition angle intervention is released when the speed deviation is within the intended range and the output signal of the proportionality amplifier is less than the predetermined threshold value.
  • only one of the criteria mentioned for releasing the ignition angle intervention is checked. The other criterion can then be missing.
  • the solution described above works on the basis of a comparison of the predicted speed with a limit speed.
  • the actually measured engine speed is used instead of the predicted speed, the limit speed not the actual limit speed, but a derived one, e.g. variable variable depending on the speed and speed gradient, e.g. in the prior art mentioned at the beginning.
  • firing angle release means that the setpoint torque value which corresponds to the combined output signal Corresponds to the amplifier 110 and the integrator 100, not only by influencing the air supply, possibly the fuel metering, but also by influencing the ignition angle.
  • FIG. 3a shows the time course of the engine speed Nmot and the predicted speed N réelled
  • FIG. 3b the course of the throttle valve position ⁇
  • FIG. 3c the time course of the ignition angle ZW.
  • FIG. 3a shows a situation of the engine speed increasing in the direction of the limit value N limit.
  • the predicted speed N réelled is shown in dashed lines, and the actual engine speed Nmot is drawn through.
  • the predicted speed is derived from the motor speed, taking its gradient into account.
  • the predicted speed N réelled exceeds the limit value N Limit, ie the controller sees a negative deviation between the limit speed and the predicted speed.
  • this leads to a sudden reduction in the throttle valve position ⁇ from time t1.
  • the speed increase is slowed down, which leads to a greater slowdown in the increase in the predicted speed due to the decreasing gradient.
  • the ignition angle is not adjusted, as shown in FIG. 3c.
  • the deviation between the predicted speed N réelled and limit speed N Limit occurs in the intended range. Furthermore, at time t2 according to FIG. 3b, the proportional portion of the limiting controller is smaller than the intended limit value, so that from time t2, the ignition angle is released and the relatively small residual speed deviation is corrected by retarding the ignition angle as shown in FIG. 3c.
  • the procedure described is carried out not only in connection with a speed limitation, but also in connection with other operating variables for its limitation, for example to limit the torque, to limit the driving speed of a vehicle, etc.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei eine betriebsgrösse der Brennkraftmaschine oder des Fahrzeugs auf einen vorgegebenen Grenzwert begrenzt wird. Zur Begrenzung wird zunächst eine Beeinflussung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine zugelassen, während danach eine Beeinflussung des Zundwinkels zugelassen ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs .
Im Zusammenhang mit der Steuerung von Brennkraftmaschinen wird oftmals, z.B. zum Schutz der Brennkraftmaschine oder von Komponenten oder zur Begrenzung der Fahrleistungen des Fahrzeugs, etc., wenigstens eine Betriebsgröße auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt. Beispiele hierfür sind Drehzahlbegrenzungen, Drehmomentenbegrenzungen oder Fahrgeschwindigkeitsbegrenzungen. In der Regel wird dabei ein möglichst genaues Einhalten des Grenzwerts sowie eine komfortable Einregelung der Betriebsgröße auf den Grenzwert ohne Überschwinger angestrebt. Ein Beispiel hierfür ist für eine Maximaldrehzahlbegrenzung einer Brennkraftmaschine aus der DE 195 06 082 AI bekannt, wo beginnend mit einem Startwert unterhalb des Grenzwertes der Drosselklappenwinkel sprung- förmig reduziert wird, um ein Überschwingen der Drehzahl ü- ber den Grenzwert hinaus zu vermeiden.
Eine andere Realisierung einer Drehzahlbegrenzung ist in der DE 33 19 025 AI beschrieben. Dort wird bei Überschreiten des Grenzwertes der Zündwinkel verstellt und/oder das Luft- /Kraftstoffgemisch durch entsprechende Anpassung der Einspritzzeit abgemagert, um die Drehzahl auf den Grenzwert zu begrenzen.
Die Realisierung der Begrenzung durch Beeinflussung der Luftzufuhr, beispielsweise über eine Drosselklappe, führt in einigen Anwendungen aufgrund der Totzeit der Regelstrecke und/oder aufgrund der plötzlichen Wegnahme des Moments zur Schwingungsneigung, insbesondere beim Einschwingen der Betriebsgröße auf den Grenzwert. Bei der Benutzung der Zündwinkelverstellung als Begrenzungsstellgröße wird das Abgas wegen des spät gezogenen Zündwinkels sehr heiss und schädigt daher unter Umständen den Katalysator und/oder andere Komponenten im Bereich des Abgastrakts . Es besteht daher Bedarf an der Optimierung einer Begrenzungsfunktion.
Vorteile der Erfindung
Der beschriebene Zielkonflikt wird dadurch vermieden, dass zunächst, z.B. bei Erreichen des Grenzwerts oder einem daraus abgeleitetem Wert, ein Eingriff in die Luftzufuhr vorgenommen wird, während dessen kein Zündwinkeleingriff zugelassen ist. Nähert sich die zu begrenzenden Betriebsgröße dem Grenzwert, so wird der Zündwinkeleingriff für die schnelle und schwingungslose Einregelung der zu begrenzenden Betriebsgröße auf den Grenzwert zugelassen. Dadurch wird erreicht, dass wegen des verringerten Betriebsbereichs des Zündwinkelbereichs das Abgas nicht mehr so heiss wird, andererseits eine ausreichende Dynamik vorhanden ist.
In besonders vorteilhafter Weise wird die Gefahr der Schädigung für Katalysator und/oder andere Komponenten reduziert . Vorteilhaft ist ferner, dass durch den nachfolgenden Zündwinkeleingriff eine sanfte Einregelung auf den Grenzwert möglich ist, so dass der Fahrkomfort durch die beschriebene Vorgehensweise nicht beeinträchtigt ist. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass die Schwingungsneigung aufgrund der Totzeit der Strecke bzw. bei plötzlicher Wegnahme des Moments stark vermindert ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Figur 1 zeigt ein Übersichtsbild einer Steuereinrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine. In Figur 2 ist anhand eines Ablaufdiagramms eine bevorzugte Vorgehensweise zur Begrenzung einer ausgewählten Betriebsgröße der Brennkraftmaschine, am Beispiel der Drehzahl, gezeigt. In Figur 3 schließlich ist die Wirkungsweise der Begrenzung anhand von Zeit- diagrammen verdeutlicht.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Figur 1 zeigt ein Übersichtsbild einer Steuereinrichtung 10, welche aus Eingangsschaltung 12, Mikrocomputer 14 und Aus- gangsschaltung 16 besteht. Diese Komponenten werden mit einem Bussystem 18 miteinander verbunden. Die Steuereinrichtung 10 stellt dabei ein elektronisches Motorsteuergerät zur Steuerung der Brennkraftmaschine dar, wobei die dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannten Funktionen zur Motorsteuerung eingesetzt werden. In Bezug auf die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise zur Begrenzung einer Betriebs- große der Brennkraftmaschine bzw. des Fahrzeugs wird der Steuereinheit 10, dort der Eingangsschaltung 12 über eine Eingangsleitung 20 von einer Messeinrichtung 22 ein Signal zugeführt, welches die zu begrenzende Betriebsgröße, im nachfolgend geschilderten Ausführungsbeispiel die Motordrehzahl nmot, repräsentiert.
Über weitere, nicht näher spezifizierte Eingangsleitungen 24 bis 28 werden weitere Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs von Messeinrichtungen 30 bis 34 der Steuereinheit 10 zugeführt. Diese Betriebsgrößen sind die für die von der Steuereinheit 10 zur Steuerung der Brennkraftmaschine durchgeführten Funktionen notwendigen Größen, z.B. Fahrpedalstellung, Motortemperatur, Abgaszusammensetzung, zugeführte Luftmasse, Saugrohrdruck, etc.
Über die AusgangsSchaltung 16 werden die Stellgrößen zur Einstellung von Leistungsparameter der Brennkraftmaschine von der Steuereinheit 10 ausgegeben. Im Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine sind dies primär die Luftzufuhr, Zündwinkeleinstellung und Kraftstoffzumessung. In Figur 1 ist dies durch die Ausgangsleitungen 36 zur Steuerung der Luftzufuhr, 38 zur Steuerung der Kraftstoffzumessung und 40 zur Steuerung des Zündwinkels symbolisiert.
Die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise zur Begrenzung einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs ist im Mikrocomputer 14 als Programm implementiert, welches abhängig von den Eingangsgrößen Ausgangsgrößen zur Steuerung der Brennkraftmaschine im Sinne der Begrenzung der Betriebsgröße ermitteln. Ein solches Programm zur Begrenzung der Betriebsgröße stellt einen eigenständigen Gegenstand der Erfindung dar. Nachfolgend wird die Vorgehensweise zur Begrenzung anhand einer Drehzahlbegrenzung dargestellt. Die dargestellte Vorgehensweise wird jedoch in anderen Ausführungsbeispielen mit anderen Betriebsgrößen, beispielsweise in Verbindung mit einer Fahrgeschwindigkeits- begrenzung, einer Drehmomentenbegrenzung, etc. eingesetzt. Dabei werden die eingangs genannten Vorteile gleichermaßen wie bei der Drehzahlbegrenzung erreicht .
Neben der Begrenzungsfunktion führt die Steuereinheit auch die übrigen Motorsteuerfunktionen aus, ebenfalls mit Hilfe von Programmen des Mikrocomputers. So wird z.B. das Drehmoment der Brennkraftmaschine unter Anpassung der Stellgrößen abhängig von Fahrpedalstellung und weiterer Betriebsgrößen eingestellt .
Zur Begrenzung der Drehzahl wird die Motordrehzahl oder eine aus der Motordrehzahl abgeleitete Größe (zum Beispiel eine sogenannte prädizierte Drehzahl) mit einer Maximaldrehzahl verglichen. Die prädizierte Drehzahl wird dabei aus der gemessenen Motordrehzahl und ihrem Gradienten abgeleitet, derart, dass bei einem Überschreiten der Maximaldrehzahl durch die prädizierte Drehzahl angenommen werden kann, dass die tatsächliche Drehzahl in naher Zukunft die Maximaldrehzahl überschreitet. Überschreitet also die zu begrenzende Istgröße einen Maximalwert, so wird über einen Verstärker des Begrenzers ein Eingriff in die Luftzufuhr vorgenommen, insbesondere die Drosselklappe geschlossen. Während dieses Vorgangs wird kein Zündwinkeleingriff zugelassen. Erreicht die zu begrenzende Größe (Motordrehzahl oder prädizierte Drehzahl) die maximale Drehzahl bzw. überschreitet sie diese, werden in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel Einspritzungen zu einzelnen Zylindern ausgeblendet. Ist die das An- steuersignal zur Beeinflussung der Luftzufuhr bildende Größe kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert geworden und/oder die Differenz zwischen Grenzwert und Istdrehzahl in einem vorgegebenen Band, so wird der Zündwinkeleingriff freigegeben und das Einschwingen der Drehzahl auf den Grenzwert mit- tels Zündwinkelverstellung, somit mit hoher Genauigkeit und Dynamik, realisiert. Auf die Ausblendung von Einspritzungen kann in einem Ausführungsbeispiel verzichtet werden.
Je nach Ausführungsbeispiel wird der Maximaldrehzahlgrenzwert mit dem prädizierten Drehzahlwert verglichen oder eine aus dem Maximaldrehzahlgrenzwert abgeleiteter Drehzahlgrenzwert mit der tatsächlichen Motordrehzahl zum Auslösen des o- ben beschriebenen Begrenzungsvorgangs verglichen. In beiden Fällen wird durch die Wahl der Vorgehensweise wirksam die Erwärmung des Abgases und/oder Schwingungen beim Einschwingen vermieden.
Wie oben erwähnt wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel die Begrenzungsfunktion als Programm des Mikrocomputers 14 realisiert. Dieses Programm wird in Figur 2 anhand eines Ablaufdiagramms skizziert. Die einzelnen Elemente des in Figur 2 dargestellten Ablaufdiagramms stellen dabei Programmteile oder Programmschritte dar, während die Verbindungslinien den Informationsfluss skizzieren.
Die Darstellung gemäß Figur 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Begrenzung der Motordrehzahl . In anderen Ausführungsbeispielen wird die Begrenzung in analoger Weise zur Begrenzung des Drehmoments, der Fahrzeuggeschwindigkeit, etc. eingesetzt.
Zunächst wird ein vorgegebener oder vom Fahrer beeinflussbarer Drehzahlgrenzwert Ngrenz in 100 vorgegeben. Dieser wird einer Verknüpfungsstelle 102 zugeführt, in der dieser Grenzwert mit einem prädizierten Drehzahlwert Npräd verglichen wird. Die prädizierte Drehzahl wird dabei in 104 abhängig von der Motordrehzahl Nmot ermittelt. Ein Ausführungsbei- spiel besteht darin, die Motordrehzahl um einen Faktor zu vergrößern, der aus dem Gradienten der Motordrehzahl abge- leitet ist. Die in 102 ermittelte Abweichung Δ zwischen Grenzdrehzahl und prädizierter Drehzahl wird einem Integrator 106, einem Vergleicher 108 sowie einem Verstärker 110 zugeführt. Eine Integrationskonstante I wird aus dem Speicher 112 dem Integrator 100 zugeführt. Die Integrationskonstante ist dabei entweder fest vorgegeben oder betriebsgrößenabhängig. Sie ist beispielsweise abhängig von der Drehzahl oder Drehzahlabweichung, wobei bei geringer werdender Drehzahlabweichung oder höherer Drehzahl eine größere Konstante vorgesehen ist. Entsprechend wird der Proportionalitätsfaktor P in 114 bestimmt und dem Verstärker 110 zugeführt. Auch hier ist der Faktor entweder fest vorgegeben o- der betriebsgrößenabhängig, beispielsweise drehzahlabhängig oder drehzahlabweichungsabhängig .
Abhängig von der Drehzahlabweichung Δ und der Integrations- konstante bildet der Integrator ein Ausgangssignal, welches zur Verknüpfungsstelle 116 geführt wird. Entsprechend bildet der Verstärker 110 aus Drehzahlabweichung Δ und Proportionalitätskonstante P ein Ausgangssignal, welches der Verknüpfungsstelle 116 zugeführt wird. Beide Ausgangssignale werden miteinander verknüpft, insbesondere addiert, und als Aus- gangssignal für die Drehmomentensteuerung abgegeben. Somit wird bei Überschreiten der Grenzdrehzahl Ngrenz durch die prädizierte Drehzahl, d. h. bei einem negativen Abweichungswert Δ, infolge der Proportionalitätsverstärkung in 110 ein Rücksprung im Drehmoment vorgenommen, um die prädizierte' Drehzahl auf die Grenzdrehzahl zu regeln. Das gemäß Figur 2 gebildete Ausgangssignal wird, vorzugsweise im Rahmen einer Minimalwertauswahl, anstelle des fahrerwunschabhängigen Sollwertes oder anderer Sollwerte zur Einstellung des Drehmoments weitergegeben. In dieser Phase der Drehzahlbegrenzung ist der Zündwinkeleingriff verboten. Die Realisierung des durch das Ausgangssignal vorgegebenen Drehmoments er- folgt also nur über die Steuerung der Luftzufuhr, ggf der Kraftzumessung, nicht durch Zündwinkelverstellung.
Zur Freigabe des Zündwinkeleingriffes über das Signal zwfrei wird die Drehzahlabweichung im Vergleicher 106 mit Grenzwerten a und/oder b verglichen. Befindet sich die Drehzahlabweichung in einem Band zwischen vorgegebenen Werten a und b oder in anderen Ausführungen unterhalb des oberen oder oberhalb des unteren Grenzwertes, so wird ein entsprechendes Signal der Und-Verknüpfung 118 zugeführt. Ferner wird das Ausgangssignal des Proportionalitätsverstärkers 110 in einem Vergleicher 120 mit einem Schwellenwert S verglichen. Unterschreitet das Ausgangssignal diesen Schwellenwert, d. h. ist es kleiner als der Schwellenwert bzw. bei negativen Werten größer als dieser, so wird ein entsprechendes Signal an das Und-Verknüpfung abgegeben. Das Signal zwfrei wird in diesem Fall gebildet und damit der Zündwinkeleingriff freigegeben, wenn die Drehzahlabweichung im vorgesehen Band ist und das Ausgangssignal des Proportionalitätsverstärkers kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist. In anderen Anwendungen wird nur eines der genannten Kriterien zur Freigabe des Zündwinkeleingriffs überprüft. Das andere Kriterium kann dann fehlen.
Die vorstehend beschriebene Lösung arbeitet auf der Basis eines Vergleichs der prädizierten Drehzahl mit einer Grenzdrehzahl. In anderen Ausführungsbeispielen wird anstelle der prädizierten Drehzahl die tatsächlich gemessene Motordrehzahl verwendet, wobei die Grenzdrehzahl nicht die tatsächliche Grenzdrehzahl, sondern eine daraus abgeleitete, z.B. abhängig von der Drehzahl und Drehzahlgradienten veränderliche Größe ist, wie z.B. in eingangs genannten Stand der Technik.
Zündwinkelfreigabe heisst in diesem Zusammenhang, dass der Sollmomentenwert , welcher dem zusammengefassten Ausgangssig- nal des Verstärkers 110 und des Integrators 100 entspricht, nicht nur über die Beeinflussung der Luftzufuhr, ggf der Kraftstoffzumessung, sondern auch über die Beeinflussung des Zündwinkels umgesetzt wird.
Die dargestellte Vorgehensweise ist anhand der Zeitdiagramme der Figuren 3 näher verdeutlicht. Figur 3a zeigt dabei den zeitlichen Verlauf der Motordrehzahl Nmot sowie der prädizierten Drehzahl Npräd, Figur 3b den Verlauf der Drossel - klappenstellung α und Figur 3c den zeitlichen Verlauf des Zündwinkels ZW.
Figur 3a zeigt eine Situation der in Richtung des Grenzwertes Ngrenz ansteigenden Motordrehzahl. Dabei ist gestrichelt die prädizierte Drehzahl Npräd, durchgezogen die tatsächliche Motordrehzahl Nmot aufgetragen. Die prädizierte Drehzahl ist dabei aus der Motordrehzahl unter Berücksichtigung ihres Gradienten abgeleitet. Zum Zeitpunkt tl überschreitet die prädizierte Drehzahl Npräd den Grenzwert Ngrenz, d. h. der Regler sieht eine negative Abweichung zwischen Grenzdrehzahl und prädizierter Drehzahl. Dies führt gemäß Figur 3b ab dem Zeitpunkt tl zu einer sprungförmigen Reduzierung der Drosselklappenstellung α. Entsprechend wird der Drehzahlanstieg verlangsamt, was zu einer wegen des abnehmenden Gradienten größeren Verlangsamung des Anstiegs der prädizierten Drehzahl führt. Zum Zeitpunkt tl erfolgt keine Verstellung des Zündwinkels, wie Figur 3c zeigt. Zum Zeitpunkt t2 tritt die Abweichung zwischen prädizierter Drehzahl Npräd und Grenzdrehzahl Ngrenz in den vorgesehenen Bereich ein. Ferner ist zum Zeitpunkt t2 gemäß Figur 3b der Proportionalanteil des Begrenzungsreglers kleiner als der vorgesehene Grenzwert, so dass ab dem Zeitpunkt t2 eine Freigabe des Zündwinkels und eine Ausregelung der verhältnismäßig kleinen Restdrehzahlabweichung durch Spätziehung des Zündwinkels wie in Figur 3c dargestellt, vorgenommen wird. Wie oben dargestellt wird die beschriebene Vorgehensweise nicht nur in Verbindung mit einer Drehzahlbegrenzung, sondern auch in Verbindung mit anderen Betriebsgrößen zu deren Begrenzung vorgenommen, beispielsweise zur Begrenzung des Drehmoments, zur Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, etc.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine oder des Fahrzeugs erfasst wird, diese Betriebsgröße auf einen vorgegebenen Grenzwert begrenzt wird, wobei die Begrenzung durch eine Beeinflussung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst zur Begrenzung der Betriebsgröße auf den Grenzwert die Beeinflussung der Luftzufuhr erfolgt und anschließend eine Zündwinkelbeeinflussung vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündwinkeleingriff dann vorgenommen wird, wenn die Abweichung zwischen Grenzwert und Betriebsgröße klein ist .
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Abweichung zwischen Grenzwert und Betriebsgröße ein Ausgangssignal erzeugt wird, wobei die Zündwinkelbeeinflussung dann freigegeben wird, wenn dieses Ausgangssignal klein ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Betriebsgröße und ihrem Gradienten eine prädizierte Betriebsgröße gebildet wird, welche mit dem Grenzwert verglichen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsgröße die Motordrehzahl, die prädizierte Drehzahl, ein Motordrehmoment oder die Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Abweichung zwischen Grenzwert und Betriebsgröße mittels eines Integrators eine erste Steuergröße, mittels eines Proportionalverstärkers eine zweite Steuergröße gebildet werden, die beide eine resultierende Steuergröße zur Beeinflussung des Drehmoments der Brennkraftmaschine bilden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzer einen Sollwert für ein Drehmoment der Brennkraftmaschine ermittelt und aus diesem Sollwert und weiteren Sollgrößen für das Drehmoment eine resultierende Sollgröße zur Steuerung der Brennkraftmaschine gebildet wird, die durch Beeinflussung der Luftzufuhr, ggf. der Kraftstoffzumessung und, wenn zugelassen, durch Zündwinkelverstellung realisiert wird.
8. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, mit einer Steuereinheit, welche ein Maß für eine Betriebsgröße erfasst, diese Betriebsgröße mit einem vorgegebenen Grenzwert vergleicht und abhängig vom Vergleich die Brennkraftmaschine im Sinne einer Begrenzung der Betriebsgröße auf den Grenzwert steuert, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst nur eine Beeinflussung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine erfolgt, danach eine Verstellung des Zündwinkels freigegeben wird.
9. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7 durchzufüh- ren, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.
10. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.
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