專利名稱：用于控制汽車驅(qū)動單元的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制汽車驅(qū)動單元的方法和裝置。
背景技術(shù)：
由DE-A 195 36 038已知一種用于控制內(nèi)燃機的方法和裝置，其中為了保證內(nèi)燃機控制系統(tǒng)的運行可靠性至少以可由司機操縱的控制元件的位置為基礎(chǔ)形成一個內(nèi)燃機最大允許轉(zhuǎn)矩。將該轉(zhuǎn)矩與內(nèi)燃機實際轉(zhuǎn)矩進行比較。如果最大允許轉(zhuǎn)矩超過實際轉(zhuǎn)矩，則從控制系統(tǒng)的故障功能輸出并導(dǎo)入故障反應(yīng)措施，一直到實際轉(zhuǎn)矩又降到最大允許轉(zhuǎn)矩以下。這種轉(zhuǎn)矩監(jiān)控完全取決于實際轉(zhuǎn)矩測量的品質(zhì)。因此為了改進內(nèi)燃機控制系統(tǒng)的監(jiān)控，在DE 197 42 083 A1中補充說明，該轉(zhuǎn)矩監(jiān)控在一定的運行狀況下被斷開。當加速踏板在某一位置時發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過給定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的情況下切斷燃油供給。
此外在沒有預(yù)公開的1999年3月24日的德國專利申請19913272.0中設(shè)想了一種轉(zhuǎn)速限制器，該限制器將發(fā)動機轉(zhuǎn)速限定到給定的監(jiān)控轉(zhuǎn)速。在此這種限定尤其在不踏下加速踏板時起作用。當限制器起作用時以限制器特性或駕駛舒適性為基礎(chǔ)至少需要一些應(yīng)用場合中的適配性。
由DE 42 39 711 A1已知一種示例，如將理論轉(zhuǎn)矩值轉(zhuǎn)換成用于影響內(nèi)燃機充氣、點火角的控制參數(shù)和/或待選通氣缸的數(shù)量。
以特別具有優(yōu)點的方式在限制器中采用積分器進行約束，其中在優(yōu)選實施例中極限值采用驅(qū)動單元控制參數(shù)給定值(例如轉(zhuǎn)矩理論值)以下的負值。由此保證，這個給定值決不可能小于零。有效地防止在限制器起作用時驅(qū)動單元負轉(zhuǎn)矩(制動轉(zhuǎn)矩)的產(chǎn)生以及與此相關(guān)的對舒適性的損害。
此外具有優(yōu)點的是，該限制器只有在至少一個現(xiàn)有的行駛舒適性能結(jié)束時才起作用。與平滑加速踏板回程過渡過程功能(緩沖功能)相結(jié)合而防止，當司機在汽車掛檔和高速行駛時腳離開加速踏板而使限制器瞬間限制轉(zhuǎn)矩，由此保證限制器在工作范圍里的柔和過渡過程。
另一具有優(yōu)點的改進是采用可控積分器代替限定轉(zhuǎn)速的PID調(diào)節(jié)器。其優(yōu)點是，人們可以依據(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)(增加的、減少的、持續(xù)的)指定積分器的運行并通過這種方法防止波動，這種波動可能是由于轉(zhuǎn)速限制器的積分器與怠速調(diào)節(jié)器交替作用而產(chǎn)生的。
此外具有優(yōu)點的是，通過由轉(zhuǎn)速決定的特性曲線規(guī)定怠速調(diào)節(jié)器與限制器的作用范圍的斷聯(lián)。通過由轉(zhuǎn)速決定的限制器的輸出信號的比重而減小或停止限制器在轉(zhuǎn)速范圍里的作用，其中在該轉(zhuǎn)速范圍里怠速調(diào)節(jié)器一般保持理論怠速轉(zhuǎn)速運行。在接近監(jiān)控轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速范圍里限制器發(fā)揮全部作用。由此使兩種功能的功能范圍基本上斷聯(lián)，使它們不會相互產(chǎn)生不利影響。
通過這些改進以具有優(yōu)點的方式保持監(jiān)控轉(zhuǎn)速限制器的優(yōu)點。其優(yōu)點是與各個發(fā)動機控制、發(fā)動機壽命以及所處各環(huán)境條件(溫度、高度等)無關(guān)。這降低了使用費用，因為在監(jiān)控時不必考慮每個在故障情況下起作用的可能暫時升高的參數(shù)。此外由于這個原因使設(shè)計過程簡化，因為新參數(shù)的輸入簡化了，這些參數(shù)在監(jiān)控時不必去考慮。此外限制器的使用與控制系統(tǒng)的形式無關(guān)，例如無論是具有進氣管噴射的系統(tǒng)、具有汽油直接噴射的系統(tǒng)、還是用于柴油發(fā)動機或用于可選驅(qū)動方案(電動機)的控制系統(tǒng)。
其它優(yōu)點由下面的實施例或從屬權(quán)利要求的描述中給出。
具體實施例方式


圖1示出一個電子控制單元10，該單元至少通過輸入電路12指示至少一個微機14和至少一個輸出單元16。輸入電路、微機和輸出電路通過通訊系統(tǒng)18相互連接進行數(shù)據(jù)交換。輸入電路12接入有下列輸入電路用于測量加速踏板位置wped的測量裝置22的輸入電路20，用于測量節(jié)氣門位置wdk的測量裝置26的輸入電路24，用于測量輸入內(nèi)燃機空氣量hfm的測量裝置30的輸入電路28，用于測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速的測量裝置34的輸入電路32以及用于測量內(nèi)燃機和/或汽車其它運行參數(shù)的測量裝置42至46的輸入電路36至40，這些參數(shù)是執(zhí)行發(fā)動機控制所必需的，或者由這些參數(shù)能夠推算出例如進氣溫度、環(huán)境壓力等這樣的參數(shù)。電子控制單元10通過輸出電路16控制內(nèi)燃機的功率參數(shù)。因此內(nèi)燃機的充氣通過影響內(nèi)燃機供氣的節(jié)氣門48進行控制。此外調(diào)整點火時間50，影響燃料用量52和/或控制渦輪增壓器54。
由控制單元10構(gòu)成的發(fā)動機控制系統(tǒng)優(yōu)選實施例的一般工作原理已經(jīng)由文首所述技術(shù)背景所知。至少以加速踏板位置wped為基準獲得內(nèi)燃機轉(zhuǎn)矩的理論值，該值等于司機的期望值。這個值在必要時在考慮到理論轉(zhuǎn)矩的情況下從其他外部和內(nèi)部功能如加速防側(cè)滑控制、轉(zhuǎn)速限制、速度限制等變換到轉(zhuǎn)矩理論值。然后轉(zhuǎn)矩理論值在至少考慮到發(fā)動機轉(zhuǎn)速的情況下通過相應(yīng)的特性曲線、表格或計算步驟轉(zhuǎn)換成對于充氣，即對于每一氣缸行程的相對進氣，標準化到最大可能氣缸充氣的理論值。依據(jù)該理論充氣值在考慮到進氣管中的物理關(guān)系的情況下確定至少一個理論節(jié)氣門位置值。然后通過相應(yīng)的調(diào)節(jié)回路調(diào)節(jié)該理論值。此外必要時在考慮到例如以空氣量信號為基礎(chǔ)計算出來的實際轉(zhuǎn)矩的情況下至少影響到點火角和/或燃油計量，其中該實際轉(zhuǎn)矩接近理論轉(zhuǎn)矩。此外在一個實施例中通過控制單元10將上述轉(zhuǎn)矩與給定的在故障情況下的故障反應(yīng)措施進行比較。
但是下面對限制器的說明不局限于這種發(fā)動機控制系統(tǒng)的使用范圍，而是以相應(yīng)的優(yōu)點用于所有那些依據(jù)至少由司機操作的控制元件位置而形成控制給定參數(shù)(轉(zhuǎn)矩、功率、轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度等)的場合。
此外使用轉(zhuǎn)速限制器，該限制器依據(jù)監(jiān)控轉(zhuǎn)速通過降低給定參數(shù)將發(fā)動機轉(zhuǎn)速限定到給定的、最好由加速踏板位置或司機給定的控制參數(shù)(例如司機期望的轉(zhuǎn)矩)。在圖2中示出流程圖，該圖表示出轉(zhuǎn)速限制器在文首所述技術(shù)背景中描述的用于控制驅(qū)動單元的轉(zhuǎn)矩結(jié)構(gòu)中的原理關(guān)系。該相應(yīng)的聯(lián)系在控制系統(tǒng)中以上述其它物理參數(shù)為基礎(chǔ)而實現(xiàn)。
在特性曲線100中以加速踏板位置WPED和其它運行參數(shù)如發(fā)動機轉(zhuǎn)速NMOT為基礎(chǔ)構(gòu)成司機期望轉(zhuǎn)矩FW。這個轉(zhuǎn)矩在邏輯運算點102與怠速調(diào)節(jié)器104的輸出值DMLLR進行邏輯運算。在此一般的怠速調(diào)節(jié)器表示怠速調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)器依據(jù)運行參數(shù)(參見106-110)形成理論怠速轉(zhuǎn)速，將這個轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速進行比較并依據(jù)兩者之間的差值按照給定調(diào)節(jié)策略產(chǎn)生輸出信號，該信號作為轉(zhuǎn)矩修正系數(shù)MDMLLR在邏輯運算點102接入司機期望轉(zhuǎn)矩FW。將修正后的司機期望轉(zhuǎn)矩輸送給協(xié)調(diào)器1142，此外外部系統(tǒng)如加速防側(cè)滑控制、發(fā)動機牽引力矩調(diào)節(jié)、變速器控制等理論轉(zhuǎn)矩值114以及內(nèi)部功能如最大轉(zhuǎn)速極限116、轉(zhuǎn)矩極限等理論轉(zhuǎn)矩值都輸送給該協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器112以輸入的理論轉(zhuǎn)矩值為基礎(chǔ)按照給定策略的標準選擇一個生成的理論轉(zhuǎn)矩值MIZSOLLV。將這個轉(zhuǎn)矩值輸送給轉(zhuǎn)速限制器118。以這個信號以及其它將依據(jù)圖3流程圖另外描述的運行參數(shù)為基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)速限制器118獲得一個修正值DMUR，通過該修正值修正生成的理論轉(zhuǎn)矩值MIZSOLLV，以保持給定的極限轉(zhuǎn)速。該修正值在邏輯運算點120接入理論轉(zhuǎn)矩值，最好是相加，并以這種方法形成轉(zhuǎn)矩理論值MIZSOLL。將該理論值輸送給控制參數(shù)生成器122，該生成器依據(jù)運行參數(shù)(124至128)并依據(jù)理論轉(zhuǎn)矩值例如以在文首所述技術(shù)背景中所描述的方式方法形成用于控制點火角、燃油計量、供氣等的控制參數(shù)，由此使驅(qū)動單元的轉(zhuǎn)矩基本等于給定的理論轉(zhuǎn)矩值。
圖3示出優(yōu)選的轉(zhuǎn)速限制器118的實施例的流程圖。流程圖在此描繪出微機14的程序，其中各方框表示程序步驟或程序單元，連接線表示信息流。
作為輸入?yún)?shù)將至少發(fā)動機轉(zhuǎn)速NMOT和由協(xié)調(diào)器形成的理論轉(zhuǎn)矩MIZSOLLV輸送給限制器118。限制器118在優(yōu)選的實施例中在沒有踏下加速踏板時起到限制理論轉(zhuǎn)矩的作用，使得不超過可使用的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NS(例如每分鐘1500轉(zhuǎn))。限制器的輸出參數(shù)DMUR表示對轉(zhuǎn)矩理論值的修正作用。在此重要的是，限制器的作用可以依據(jù)至少一個其它的運行參數(shù)(表征運行條件的B-URP、B-URN、B-URBG、取決于NMOT的特性曲線)進行控制。
該限制器的重要元件是可控制的積分器200。在此積分值限定為最大值MX和最小值MN。該積分器被控制，因為其輸入信號可以在數(shù)值0，1和-1之間轉(zhuǎn)換并通過這種方法依據(jù)系統(tǒng)的(增加的、下降的、維持的)各運行狀態(tài)指定積分器的運行。限制器與怠速調(diào)節(jié)器的積分器之間的交替作用以及由此在系統(tǒng)中產(chǎn)生的振蕩被防止。
積分器200的上限在原則上為0。最小極限位于運行狀態(tài)MIZSOLLV，其中該值還要依據(jù)轉(zhuǎn)速進行修正。通過這種方法可以使積分值不離開其作用范圍。通過將最小值限定在至少一個運行狀態(tài)理論給定值的負值而使下限值總是這樣調(diào)整，以使輸出的理論值不可能小于0。積分器200的最小限定值依據(jù)給定的運行狀態(tài)B-URBG(參見202)或者確定為0值或者確定為依據(jù)轉(zhuǎn)速修正的理論給定值。
在兩個極限值之間通過開關(guān)元件208依據(jù)呈現(xiàn)的條件B-URBG進行轉(zhuǎn)換，其中該開關(guān)元件在呈現(xiàn)條件時從所示位置換接到其第二位置。當加速踏板達到其怠速位置時，在慣性行駛中沒有切斷燃油供給和舒適性能例如緩沖功能沒有起作用時，呈現(xiàn)條件B-URBG。
當這個條件呈現(xiàn)時，以實際的發(fā)動機轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)通過特性曲線204確定一個值，在差分點206從這個值中減去理論值MIZSOLLV。在此這樣給定特性曲線204，使其包括由轉(zhuǎn)速決定的最小指示轉(zhuǎn)矩的曲線，對于該曲線在最小充氣和滯后點火角時正好還可以進行混合物燃燒。該減法的結(jié)果通過開關(guān)元件208作為最小值輸送給積分器200。至少在一驅(qū)動點特性曲線輸出值為0，使得理論給定值的負值作為最小值出現(xiàn)。
如果上述條件之一不滿足，即開關(guān)元件位于所示位置，則低通濾波器210的輸出值作為最小極限值給出。該低通濾波器具有一個時間常數(shù)ZK，其輸入值總是0。如果條件信號B-URBG改變，則該低通濾波器通過差分點206的輸出信號賦初值并且該極限值通過低通作用置于數(shù)值0。按照功能這意味著，只有在呈現(xiàn)條件B-URBG時才能出現(xiàn)積分器200從0開始的不同輸出信號。如果這個條件不滿足，則最小值通過低通濾波器接近最大值，使得積分器200的值為0。
此外只有在行駛舒適性能如緩沖功能沒有起作用和識別出加速踏板上的怠速時，該限制器才起作用。這將防止，當加速踏板的瞬間反饋時在汽車持檔和高速行駛的情況下由于使緩沖功能起作用而產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的瞬間極限值。由此保持汽車的行駛舒適性。
積分器的輸入?yún)?shù)在乘法點212中形成。由發(fā)動機轉(zhuǎn)速決定的特性曲線214的輸出信號輸送給該乘法點。該特性曲線代表積分器放大因數(shù)的曲線。該特性曲線的一個示例具有除了怠速范圍以外隨著轉(zhuǎn)速單調(diào)升高的輸出值(每時刻的轉(zhuǎn)矩)。乘法點212的第二輸入信號是按運行條件決定的數(shù)值0、數(shù)值-1或數(shù)值1。當不僅由條件信號B-URN決定的開關(guān)216接通而且由條件信號B-URP決定的開關(guān)218也接通在所示位置的時候，數(shù)值0輸送給乘法點212。如果開關(guān)218不在其所示位置，則輸入信號為數(shù)值1。如果開關(guān)218在所示位置而開關(guān)216不在所示位置，則輸入信號為數(shù)值-1。
如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速NMOT小于極限轉(zhuǎn)速NS，并位于怠速理論轉(zhuǎn)速NSOLL以下且怠速調(diào)節(jié)器起作用的時候，信號B-URP出現(xiàn)。如果滿足這些條件，則產(chǎn)生條件信號B-URP并且開關(guān)218換接到其未示出的位置，使得數(shù)值1輸送給乘法點212。
如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于監(jiān)控轉(zhuǎn)速NS或怠速調(diào)節(jié)的積分分量起作用的時候，開關(guān)信號B-URN出現(xiàn)。如果處于這種情況，則開關(guān)元件216換接到未示出的位置并當開關(guān)元件218位于對應(yīng)位置時，數(shù)值-1輸送給乘法點212。
如果不存在上述信號，則乘法點212的輸入信號并因此積分器200的輸入信號為零。
條件信號B-URP指出，怠速調(diào)節(jié)器與限制器在相反方向工作。因此選擇數(shù)值1作為輸入信號，因為積分器200允許正向(從負值向數(shù)值零的方向)變化，因此限定作用消失。
當要發(fā)生限定或不擔(dān)心與怠速調(diào)節(jié)器的積分器交替作用的時候，輸入數(shù)值-1。當出現(xiàn)這個條件時，積分器產(chǎn)生輸出信號，該信號放大限定作用，因為輸出信號的數(shù)值變大并因此使理論值降低(DMUR為負)。只有當信號B-URP的條件之一不出現(xiàn)的時候這個作用才實現(xiàn)，因為否則數(shù)值1被輸送給積分器。
如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速對于限定的持續(xù)時間位于極限轉(zhuǎn)速以下，則用數(shù)值0對積分器賦初值，其中該極限轉(zhuǎn)速位于限定轉(zhuǎn)速NS與最大固定怠速轉(zhuǎn)速之間。
積分器200的輸出參數(shù)輸送給乘法點220，在這個乘法點積分器數(shù)值與發(fā)動機綜合特性曲線222的輸出參數(shù)KLFUR相乘。該特性曲線取決于發(fā)動機轉(zhuǎn)速并表示取決于發(fā)動機轉(zhuǎn)速的加權(quán)系數(shù)。該加權(quán)系數(shù)可采用0與1之間的值。在圖4中以示例表示由發(fā)動機轉(zhuǎn)速所決定的修正因數(shù)KLFUR的曲線。在這個示例中修正因數(shù)在每分鐘1300轉(zhuǎn)以下，即在怠速范圍為0，而直到每分鐘1500轉(zhuǎn)的監(jiān)控轉(zhuǎn)速，該修正因數(shù)該連續(xù)升高到數(shù)值1。在該轉(zhuǎn)速值以下修正因數(shù)為數(shù)值0，轉(zhuǎn)速值在此可以是這樣一個轉(zhuǎn)速，當其下降時開始對積分器200賦初值。
因此，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速位于怠速范圍里時，在這個范圍內(nèi)修正因數(shù)為0，則積分值在乘法點220與數(shù)值0相乘，使得輸出信號DMUR同樣為零。僅僅在這個轉(zhuǎn)速范圍怠速調(diào)節(jié)器才起作用。在這個轉(zhuǎn)速范圍以上加權(quán)系數(shù)單調(diào)增加，使得限制器的輸出信號DMUR在作用上增加并因此使必要時被限定的作用本身隨著升高的轉(zhuǎn)速而增加。因此極大地排除了怠速調(diào)節(jié)器與限制器的相互作用。
在另一實施例中發(fā)動機轉(zhuǎn)速對于極限轉(zhuǎn)速(限定轉(zhuǎn)速)的比例足以接通開關(guān)部件216和218。
上述限制器不僅應(yīng)用于與內(nèi)燃機的控制系統(tǒng)的連接而且應(yīng)用于與其它驅(qū)動方案，例如電動機連接。此外該解決方案的使用不局限于當前定位的控制結(jié)構(gòu)，而且也可以應(yīng)用于其它環(huán)境(對功率數(shù)值水平的控制、其它轉(zhuǎn)矩值、節(jié)氣門角度等)。
權(quán)利要求
1.用于控制汽車驅(qū)動單元的方法，其中測量該驅(qū)動單元的至少一個轉(zhuǎn)速，在至少一個運行狀態(tài)這樣控制該驅(qū)動單元，從而使發(fā)動機轉(zhuǎn)速不超過給定的臨界轉(zhuǎn)速，其中限制器在驅(qū)動單元的至少一個運行狀態(tài)中起作用，其特征在于，在該至少一個運行狀態(tài)中該限制器依據(jù)至少另一運行參數(shù)被無效地控制。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該至少另一個運行參數(shù)為發(fā)動機轉(zhuǎn)速并且該限制器的有效性取決于轉(zhuǎn)速，其中當轉(zhuǎn)速在給定的轉(zhuǎn)速以下時，在怠速轉(zhuǎn)速范圍里限制器不發(fā)揮作用。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在該給定轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速范圍里該限制器的有效性單調(diào)增加。
4.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該至少另一運行參數(shù)為舒適性能，如緩沖功能的運行狀態(tài)，并且當這一功能起作用時，限制器被無效地控制。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該至少另一運行參數(shù)為在慣性行駛中切斷燃油供給的運行狀態(tài)并且當這一功能起作用時，則限制器被無效地控制。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該限制器包括一個可控積分器，其工作方式可以依據(jù)工作條件進行轉(zhuǎn)換。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，依據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和驅(qū)動單元轉(zhuǎn)矩給定值形成該積分器的最小極限值。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，當舒適性能起作用，內(nèi)燃機燃料供給被斷開或加速踏板沒有位于其怠速位置的時候，該最小值為0。
9.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該限制器的輸出信號為積分器的輸出信號，當至少發(fā)動機轉(zhuǎn)速位于怠速調(diào)節(jié)器理論轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速以下的時候，積分器值在第一方向上變化，當這個條件不出現(xiàn)和至少轉(zhuǎn)速在臨界轉(zhuǎn)速以上的時候，該積分器值在另一方向上變化，否則積分器停止。
10.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該限制器的輸出信號接入一個控制驅(qū)動單元轉(zhuǎn)矩的給定值。
11.用于控制汽車驅(qū)動單元的裝置，該裝置帶有控制單元，該控制單元測量驅(qū)動單元的該至少轉(zhuǎn)速，而該轉(zhuǎn)速構(gòu)成用于控制驅(qū)動單元的輸出信號，該控制單元包括一個限制器，該限制器在至少一個運行狀態(tài)這樣影響輸出信號，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速被限定到給定的臨界轉(zhuǎn)速，其特征在于，該限制器在這一運行狀態(tài)依據(jù)至少另一運行參數(shù)被無效地控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制汽車驅(qū)動單元的方法和裝置，其中為了將發(fā)動機轉(zhuǎn)速限定到一個給定臨界值在至少一個運行狀態(tài)設(shè)置一個限制器。該限制器在該至少一個運行狀態(tài)中依據(jù)至少另一運行參數(shù)被無效地控制。
文檔編號F02D41/08GK1419628SQ01807336
公開日2003年5月21日 申請日期2001年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月28日
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