DE102010014563B4 - Device and method for controlling starting processes of vehicles with multiple drive axles - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Steuern von Anfahrvorgängen von Fahrzeugen mit mehreren Antriebsachsen, welche eine Hauptantriebsachse und eine Allradantriebsachse umfassen, mit:einer ersten Reglereinrichtung (R1) zum Regeln eines Schlupfes (S) der Hauptantriebsachse auf einen vorgegebenen Schlupf (S(µopt)) durch entsprechendes Verstellen eines Kupplungswert einer Hauptkupplung (20);einer zweiten Reglereinrichtung (R2) zum Regeln einer Motordrehzahl (n) auf einer vorgegebene Motordrehzahl (n*), welche einem bestimmten Motordrehmoment (MdMot*) entspricht, durch entsprechendes Verstellen eines Kupplungsverhältniswertes (MdVA/MdVH) eines Antriebsmoments (MdVA) der Allradachse und eines Antriebsmoments (MdHA) der Hauptantriebsachse einer Allradkupplung (40) und wobei die vorgegebene Motordrehzahl (n*) einem maximalen Motordrehmoment (MdMot*) entspricht, wobei eine Begrenzungseinrichtung (50) zum Begrenzen des Kupplungsverhältniswertes (MdVA/MdVH) auf einen Bereich, der einem Bereich des Antriebsmoments (MdVA) der Allradachse zwischen einem vorgegebenen unteren Wert (Mdmin) und einem vorgegebenen oberen Wert (Mdmax) entspricht, vorgesehen ist.Device for controlling starting processes of vehicles with multiple drive axles, which include a main drive axle and a four-wheel drive axle, with: a first control device (R1) for regulating a slip (S) of the main drive axle to a predetermined slip (S(µopt)) by appropriately adjusting a Clutch value of a main clutch (20); a second control device (R2) for regulating an engine speed (n) to a predetermined engine speed (n*), which corresponds to a specific engine torque (MdMot*), by correspondingly adjusting a clutch ratio value (MdVA/MdVH). Drive torque (MdVA) of the all-wheel drive axle and a drive torque (MdHA) of the main drive axle of an all-wheel drive clutch (40) and wherein the predetermined engine speed (n*) corresponds to a maximum engine torque (MdMot*), wherein a limiting device (50) for limiting the clutch ratio value (MdVA/ MdVH) is provided to a range which corresponds to a range of the drive torque (MdVA) of the all-wheel drive axle between a predetermined lower value (Mdmin) and a predetermined upper value (Mdmax).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern von Anfahrvorgängen von Fahrzeugen mit mehreren Antriebsachsen.The present invention relates to a device and a method for controlling starting processes of vehicles with multiple drive axles.
Obwohl auf beliebige Fahrzeuge mit mehreren Antriebsachsen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die zugrundeliegende Problematik mit Bezug auf vierrädrige Fahrzeuge mit einer vorderen und einer hinteren Antriebsachse beschrieben.Although applicable to any vehicle with multiple drive axles, the present invention and the underlying problem are described with reference to four-wheeled vehicles with a front and a rear drive axle.
Der Vierradantrieb bzw. Allradantrieb ist eine Antriebsart, bei der die Antriebskraft bzw. das Antriebsmoment an alle bodenberührenden Räder geleitet wird.Four-wheel drive or all-wheel drive is a type of drive in which the driving force or driving torque is sent to all wheels in contact with the ground.
Bei Allradfahrzeugen mit sehr hoher Motorleistung wird bei Anfahrvorgängen unter Volllast eine optimale Beschleunigung erwartet. Häufig nutzen sportliche Fahrzeuge hierfür eine als „Launch Control“ bezeichnete Steuerungsmethode zur Traktionskontrolle, welche dazu dient, ein Fahrzeug mit automatisiertem Schaltgetriebe, mit Automatikgetriebe oder Doppelkupplungsgetriebe mit optimiertem Beschleunigungswert auf die Höchstgeschwindigkeit zu beschleunigen.In all-wheel drive vehicles with very high engine power, optimal acceleration is expected when starting off under full load. Sporty vehicles often use a control method for traction control known as “launch control”, which is used to accelerate a vehicle with an automated manual transmission, automatic transmission or dual clutch transmission to the maximum speed with an optimized acceleration value.
Im einfachsten Fall wird die Schaltautomatik dabei so angesteuert, dass beim Anfahren diejenige Drehzahl anliegt, die das Fahrzeug ohne Durchdrehen der Räder aus dem Stand am schnellsten beschleunigt. Je nach Software-Umsetzung fährt die Schaltautomatik anschließend die Gänge voll aus und schaltet erst in der höchstmöglichen Drehzahl in den nächsten Gang, bis die Höchstgeschwindigkeit erreicht ist.In the simplest case, the automatic gearshift system is controlled in such a way that when starting off, the speed at which the vehicle accelerates fastest from a standstill without spinning the wheels is applied. Depending on the software implementation, the automatic gearshift system then fully extends the gears and only shifts to the next gear at the highest possible speed until the maximum speed is reached.
Die Traktionssteuerung wird dabei üblicherweise über das Kupplungsmoment gesteuert, bzw. geregelt, sodass sich an den Rädern ein optimaler Schlupf einstellt. Bei Volllastanfahrten ohne Launch Control hingegen stellt sich an jeder Achse ein Reifenschlupf aufgrund der Momentengleichgewichte automatisch ein.The traction control is usually controlled or regulated via the clutch torque, so that optimal slip occurs on the wheels. When starting at full load without launch control, however, tire slip occurs automatically on each axle due to the torque balance.
Bei Hochleistungsfahrzeugen mit Allradsystemen wurde festgestellt, dass selbst bei Anwendung einer Launch Control die Beschleunigungswerte streuen und nicht immer eine optimale Beschleunigung bei den Anfahrvorgängen erzielbar ist.In high-performance vehicles with all-wheel drive systems, it was found that even when using launch control, the acceleration values vary and optimal acceleration cannot always be achieved when starting off.
Dafür gibt es im Wesentlichen zwei Ursachen, die eine optimale Beschleunigung verhindern.There are essentially two reasons for this that prevent optimal acceleration.
Die erste Ursache liegt im Drücken des Motors, denn vor allem bei hohen Reibwerten, wie z. B. bei trockener Straße und guten Reifenreibwerten, reicht das Motormoment nicht aus, um alle vier Räder an der Schlupfgrenze zu betreiben. Ohne Steuerung des Moments an der Vorderachse wird zuviel Moment an den Vorderachsrädern aufgebracht. Die Motordrehzahl wird gedrückt und durch die niedrigere Motordrehzahl auch das Motormoment. Die Beschleunigung ist also nicht optimal.The first cause is the pressure of the engine, especially with high friction values, such as. B. on dry roads and good tire friction values, the engine torque is not sufficient to operate all four wheels at the slip limit. Without controlling the torque on the front axle, too much torque is applied to the front axle wheels. The engine speed is reduced and the engine torque is also reduced due to the lower engine speed. So the acceleration is not optimal.
Eine zweite Ursache liegt darin, dass bei niedrigen Reibwerten, zum Beispiel bei Nässe oder schlechten Reifenreibwerten, das übertragbare Moment an die Vorder- und Hinterachse geringer ist als das vom Motor abgegebene Moment. Die Räder drehen durch und die Motordrehzahl steigt mit durchdrehenden Rädern. Mit der steigenden Motordrehzahl wird das Motormoment kleiner. Die Beschleunigung ist also ebenfalls nicht optimal.A second reason is that when the coefficient of friction is low, for example in wet conditions or poor tire friction, the torque that can be transmitted to the front and rear axles is lower than the torque delivered by the engine. The wheels spin and the engine speed increases as the wheels spin. As the engine speed increases, the engine torque decreases. The acceleration is also not optimal.
Aus der
Bei erkanntem Anfahrzeitpunkt wird die Reibungskupplung kurzzeitig zur Übertragung eines hohen Momentes zur Erzeugung eines Schlupfens der Antriebsräder ganz oder nahezu geschlossen. Ist ein Schlupfzustand hergestellt, wird über die Betätigung der Reibungskupplung der Schlupf geregelt. Nur ein Teil des vom Motor eingeleiteten Drehmoments wird dann über die Reibungskupplung auf die Antriebsräder übertragen. When the starting time is detected, the friction clutch is briefly closed completely or almost completely to transmit a high torque to produce slipping of the drive wheels. If a slip condition is established, the slip is regulated by actuating the friction clutch. Only part of the torque introduced by the engine is then transmitted to the drive wheels via the friction clutch.
Durch den Teil des überschüssigen, in der Reibungskupplung nicht in Wärme umgewandelten Drehmoments wird die Motordrehzahl erhöht. Liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem vorgegebenen Fahrgeschwindigkeitsgrenzwert, so wird vorzugsweise eine konstante Geschwindigkeit der Antriebsräder bzw. eine konstante Getriebeausgangswellendrehzahl mittels der Steuereinrichtung angesteuert. Bei Überschreiten einer oberen Geschwindigkeitsgrenze wird die Reibungskupplung ganz geschlossen, womit die Launch Control abgeschlossen ist.The part of the excess torque that is not converted into heat in the friction clutch increases the engine speed. If the vehicle speed is below a predetermined driving speed limit, a constant speed of the drive wheels or a constant transmission output shaft speed is preferably controlled by means of the control device. When an upper speed limit is exceeded, the friction clutch is completely closed, completing launch control.
Die
Die
Aus der
Darüber hinaus sind aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern von Anfahrvorgängen von Fahrzeugen mit mehreren Antriebsachsen zu schaffen, durch die weiter verbesserte Beschleunigungswerte erzielbar sind.The object of the present invention is to create a device and a method for controlling starting processes of vehicles with multiple drive axles, through which further improved acceleration values can be achieved.
VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern von Anfahrvorgängen von Fahrzeugen mit mehreren Antriebsachsen nach Anspruch 1 und das entsprechende Verfahren nach Anspruch 6 weisen gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vorteil auf, dass optimale Beschleunigungszeiten bei sportlichem Anfahren erzielbar sind.The device according to the invention for controlling starting processes of vehicles with multiple drive axles according to
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee liegt darin, dass der Motor während des Beschleunigungsvorgangs während einer bestimmten Phase im möglichst konstanten Drehzahlbereich des maximalen Motormoments dreht und zusätzlich mindestens eine Achse im Schlupfbereich des optimalen Reifenreibwertes betrieben wird.The idea on which the present invention is based is that during the acceleration process, the motor rotates during a certain phase in the speed range of the maximum engine torque that is as constant as possible and, in addition, at least one axle is operated in the slip range of the optimal tire friction value.
Moderne Lastschaltgetriebe und Allradsysteme besitzen eine präzise Regelbarkeit der Kupplungsmomente. Während der Schlupfphase können die entsprechenden Kupplungsmomente präzise eingestellt bzw. in geschlossenen Regelkreisen geregelt bzw. schnell nachgesteuert werden. Wenn ein Motor ausreichend Motormoment abgibt, mindestens eine Achse im optimalen Schlupfbereich zu betreiben, kann der Anfahrvorgang optimiert werden. Zur optimalen Beschleunigung in Fahrzeugen mit hoher Motorleistung und regelbarem Allradsystem ist zweckmäßigerweise die höher belastete Achse im optimalen Schlupfbereich zu betreiben und die geringer belastete Achse derart zu betreiben, dass über das Antriebsmoment der Achse die Motordrehzahl auf der optimalen Drehzahl eingeregelt wird.Modern powershift transmissions and all-wheel drive systems have precise clutch torque control. During the slip phase, the corresponding clutch torques can be set precisely, regulated in closed control loops or quickly readjusted. If a motor delivers sufficient motor torque to operate at least one axis in the optimal slip range, the starting process can be optimized. For optimal acceleration in vehicles with high engine power and an adjustable all-wheel drive system, it is advisable to operate the higher-loaded axle in the optimal slip range and the lower-loaded axle to operate in such a way that the engine speed is adjusted to the optimal speed via the drive torque of the axle.
Erfindungsgemäß wird hierzu vorgeschlagen, die Regelung in zwei getrennte Regelkreise aufzuteilen. Der Regler an der höher belasteten Achse regelt den Radschlupf, und der Regler an der niedriger belasteten Achse regelt die Motordrehzahl. Zielwerte für die Vollwerte sind der optimierte Radschlupf und die optimierte Motordrehzahl für das maximale Motormoment. Die Trägheitsmasse des Motors wird dabei nicht beschleunigt. Dadurch bleibt das abgegebene Motormoment konstant auf dem höchstmöglichen Niveau. Hierbei ist eine Begrenzungseinrichtung zum Begrenzen des Kupplungsverhältniswertes auf einen Bereich, der einem Bereich des Antriebsmoments der Allradachse zwischen einem vorgegebenen unteren Wert und einem vorgegebenen oberen Wert entspricht, vorgesehen.According to the invention, it is proposed to divide the control into two separate control loops. The controller on the higher-loaded axle controls wheel slip, and the controller on the lower-loaded axle controls engine speed. Target values for the full values are the optimized wheel slip and the optimized engine speed for the maximum engine torque. The inertial mass of the engine is not accelerated. This means that the delivered engine torque remains constant at the highest possible level. Here, a limiting device is provided for limiting the clutch ratio value to a range which corresponds to a range of the drive torque of the all-wheel drive axle between a predetermined lower value and a predetermined upper value.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.Advantageous developments and improvements of the respective subject matter of the invention can be found in the subclaims.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung entspricht die vorgegebene Motordrehzahl einem maximalen Motordrehmoment.According to a preferred development, the predetermined engine speed corresponds to a maximum engine torque.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung liegt der vorgegebene Schlupf im Bereich zwischen 10% und 20%.According to a further preferred development, the specified slip is in the range between 10% and 20%.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die erste Reglereinrichtung derart gestaltet, dass sie nach Erreichen des vorgegebenen Schlupfes den entsprechenden Kupplungswert bzw. das Kupplungsmoment konstant hält.According to a further preferred development, the first control device is designed in such a way that it keeps the corresponding clutch value or the clutch torque constant after the predetermined slip has been reached.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die zweite Reglereinrichtung derart gestaltet, dass sie vor Beginn des Regelns den Kupplungsverhältniswert auf einen vorgegebenen Wert entsprechend einem vorgegebenen unteren Wert des Antriebsmoments der Allradachse einstellt.According to a further preferred development, the second control device is designed such that, before the start of control, it sets the clutch ratio value to a predetermined value corresponding to a predetermined lower value of the drive torque of the all-wheel drive axle.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die zweite Reglereinrichtung derart gestaltet, dass sie vor Beginn des Regelns den Kupplungsverhältniswert linear, nicht linear oder rampenförmig auf den vorgegebenen Wert einstelltAccording to a further preferred development, the second control device is designed in such a way that it adjusts the clutch ratio value linearly, non-linearly or in a ramp to the predetermined value before the control begins
ZEICHNUNGENDRAWINGS
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es illustrieren:
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1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Steuern von Anfahrvorgängen von Fahrzeugen mit mehreren Antriebsachsen gemäß der vorliegenden Erfindung; -
2 ein Zeitablaufdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern von Anfahrvorgängen von Fahrzeugen mit mehreren Antriebsachsen gemäß der vorliegenden Erfindung; -
3 ein Flussdiagramm zum Erläutern der Ausführungsform des Verfahrens zum Steuern von Anfahrvorgängen von Fahrzeugen mit mehreren Antriebsachsen gemäß2 ; und -
4 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit des Reifenreibwertes von dem Schlupf darstellt.
-
1 a block diagram of an embodiment of an apparatus for controlling vehicle starts with multiple drive axles according to the present invention; -
2 a timing chart for explaining an embodiment of a method for controlling starts of vehicles having multiple drive axles according to the present invention; -
3 a flowchart for explaining the embodiment of the method for controlling starting processes of vehicles with multiple drive axles according to2 ; and -
4 a diagram showing the dependence of the tire friction coefficient on the slip.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.In the figures, the same reference numerals designate the same or functionally identical components.
In
Das Getriebe 30 ist über einen ersten Antriebsstrang A1 mit der Hinterachse HA des Kraftfahrzeugs verbunden und über einen zweiten Antriebsstrang A2 mit einer Vorderachse VA des Fahrzeugs verbunden. Im vorliegenden Fall wird die Hinterachse HA auch Hauptantriebsachse des Allradsystems genannt, wohingegen die Vorderachse VA auch Allradachse des Kraftfahrzeugs genannt wird. In Fahrzeugen mit Frontmotor ist die Vorderachse die Hauptachse und die Allradachse hinten. Eine steuerbare Allradkupplung 40 ist derart gestaltet, dass sie das Ausgangsmoment des Getriebes 30 auf den Antriebsstrang A2 verteilt. Ist die Allradkupplung 40 offen, so gelangt das gesamte Ausgangsmoment des Getriebes 30 an die Hinterachse HA als Hauptantriebsachse. Mit zunehmendem Schließen der Allradkupplung 40 gelangt ein zunehmender Anteil MdVA des Ausgangsmoments MdMot des Getriebes 30 bzw. des Motors 10 an die Vorderachse HA als Allradantriebsachse, wobei eine Begrenzungseinrichtung 50 dafür sorgt, dass das an der Vorderachse VA, also der Allradachse, anliegende Moment zwischen einem unteren Wert Mdmin und einem oberen Wert Mdmax liegt. In entsprechendem Maße gelangt mit zunehmendem Schließen der Allradkupplung 40 gelangt ein abnehmender Anteil MdHA des Ausgangsmoments des Getriebes 30 an die Hinterachse HA als Hauptantriebsachse. Es gilt also MdMot + iGang = (MdHA + MdVA), wobei iGang die Übersetzung des Getriebes das Verhalten zwischen Motormoment und Ausgangsmoment festgelegt.The
Die in
Die erste Reglereinrichtung R1 ist ausgelegt, ein Schleifen der Hauptkupplung 20 bei einer Launch Control auf einen optimalen Schlupf S(µ opt) der Räder der Hauptantriebsachse einzustellen, wobei µopt ein optimaler Reifenreibwert ist (vergleiche auch
Den aktuellen Schlupf S der Hauptantriebsachse, also der Hinterachse HA, erhält die erste Reglereinrichtung R1 als Ist-Wert-Signal S. Dieses Ist-Wert-Signal S kann beispielsweise basierend auf der Differenz zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Radgeschwindigkeit erhalten werden.The first control device R1 receives the current slip S of the main drive axle, i.e. the rear axle HA, as an actual value signal S. This actual value signal S can be obtained, for example, based on the difference between the vehicle speed and the wheel speed.
Die zweite Reglereinrichtung R2 ist derart gestaltet, dass sie die Drehzahl n der Brennkraftmaschine 10 auf einen optimalen Wert n* regelt, bei dem das abgegebene Motorenmoment dem maximalen Motorenmoment MdMot* entspricht, indem der Anteil MdVA des Ausgangsmoments des Getriebes 30 an der Vorderachse HA als Allradantriebsachse und entsprechend gleichzeitig der Anteil MdHA des Ausgangsmoments des Getriebes 30 an die Hinterachse HA als Hauptantriebsachse als Stellgrösse über die Allradkupplung 40 variiert oder mit anderen Worten ein Kupplungsverhältniswert MdVA/MdVH des Antriebsmoments MdVA der Allradachse und des Antriebsmoments MdHA der Hauptantriebsachse der Allradkupplung 40 variiert wird.The second control device R2 is designed in such a way that it regulates the speed n of the
In
Die Launch Control gemäß der vorliegenden Ausführungsform lässt sich in vier Phasen unterteilen, welche als Phase 1 (Vorbereitungsphase), Phase 2 (Schlupfaufbauphase), Phase 3 (Regelphase) und Phase 4 (Fahrphase) bezeichnet sind.The launch control according to the present embodiment can be divided into four phases, which are referred to as phase 1 (preparation phase), phase 2 (slip build-up phase), phase 3 (control phase) and phase 4 (driving phase).
Die Phase 1 verläuft vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1, die Phase 2 verläuft vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2, die Phase 3 verläuft vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3, und die Phase 4 beginnt ab dem Zeitpunkt t3.
Die Phase 1 ist die Vorbereitungsphase, in der der Antrieb auf den Beschleunigungsvorgang vorbereitet wird. Der Beginn der Phase 1 zum Zeitpunkt t0 wird beispielsweise durch ein vollständiges Niedertreten des Gaspedals oder ein Überschreiten einer bestimmten Gaspedalbetätigungsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt t0 eingeleitet. Im Anschluss an den Zeitpunkt t0 wird die Motordrehzahl n nach einer bestimmten Reaktionszeit Δt von der Leerlaufdrehzahl nL auf die maximale Drehzahl nmax angehoben und eingeregelt. Um Verluste zu minimieren, ist der Druck in der Allradkupplung 40 des Antriebs weitgehend auf ein minimales Kupplungsmoment Md0 abgesenkt, um das Allradsystem weitgehend zu öffnen.
Die Phase 1 ist in
Zum Zeitpunkt t1 beginnt die Schlupfaufbauphase als Phase 2, in welcher der unter Volllast stehende Motor 10 durch die Hauptkupplung 20 mit überhöhtem Kupplungsmoment heruntergezogen wird. Das Kupplungsmoment stützt sich dabei an der Motorträgheitsmasse ab und überträgt dadurch ein sehr hohes Antriebsmoment. Dadurch beginnt die Hauptantriebsachse durchzudrehen. Die Phase 2 endet zum Zeitpunkt t2, wenn ein optimaler Initialschlupf an der Hauptantriebsachse aufgebaut ist.At time t1, the slip build-up phase begins as
Um den Schlupfaufbau zu erleichtern, wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Allradachse zu Beginn der Phase 2 möglichst offengehalten und das Allradmoment MdVA linear, nicht linear, rampenförmig oder anders geeignet vom minimalen Moment Md0 auf ein Mindestmoment Mdmin hochgefahren. Dadurch wird das Moment an der Allradachse ruckfrei und kontinuierlich aufgebaut, ohne den Schlupfaufbau zu stören.In order to facilitate the slip build-up, in this exemplary embodiment the all-wheel drive axle is kept as open as possible at the beginning of
Am Ende der Phase 2 beträgt das Kupplungsmoment Mdmin der Allradachse, und die Motordrehzahl n nähert sich der Drehzahl mit dem maximalen Motordrehmoment MdMot*, wobei diese Drehzahl als n* bezeichnet ist. Zum Zeitpunkt t* 1 ist das Mindestmoment Md iGang n erreicht.At the end of
Die Phase 2 ist in
In der Regelphase, welche als Phase 3 bezeichnet ist und zum Zeitpunkt t2 beginnt, ist der Radschlupf S durch erste Reglereinrichtung R1 für das Kupplungsmoment der Hauptkupplung 20 auf den optimalen Wert S(µopt) eingeregelt. Wie in
Um den Motor 10 im optimalen Drehmomentbereich MdMot* zu betreiben, wird, wie im oberen Teil von
In der Regelphase, der Phase 3, wird die Motordrehzahl n mit der Stellgröße des an der Allradachse, also der Vorderachse VA, liegenden Moments MdVA auf die optimale Drehzahl n* eingeregelt, bei der das maximale Motorenmoment MdMot* anliegt. Mit anderen Worten wirkt das Drehmomentverhältnis MdVA/MdHA als Stellgröße und die Motordrehzahl n als Führungsgröße.In the control phase,
Ist der Reifenreibwert beispielsweise niedrig, steigt die Motordrehzahl n, weil die Hauptantriebsachse, also die Hinterachse HA, zu viel Schlupf S aufbaut. Damit sinkt zum einen der Reifenbeiwert und zum anderen das abgegebene Kurbelwellenmoment. Mit steigender Motordrehzahl n sinkt die Beschleunigung. In diesem Fall wird das Moment MdVA der Allradachse durch die zweite Reglereinrichtung R2 angehoben. Dadurch reduziert sich das Moment MdHA an der Hauptantriebsachse und somit der Schlupf S der Hauptantriebsachse, während die Allradachse mehr Moment überträgt. Das abgegebene maximale Motormoment MdMot* und der optimale Schlupf S(µ opt) bleiben dadurch erhalten und damit ist die Beschleunigung maximal.For example, if the tire friction coefficient is low, the engine speed n increases because the main drive axle, i.e. the rear axle HA, builds up too much slip S. This reduces the tire coefficient on the one hand and the crankshaft torque delivered on the other. As the engine speed n increases, the acceleration decreases. In this case, the torque MdVA of the all-wheel drive axle is increased by the second control device R2. This reduces the torque MdHA on the main drive axle and thus the slip S of the main drive axle, while the all-wheel drive axle transmits more torque. The delivered maximum engine torque MdMot* and the optimal slip S(µ opt ) are retained and the acceleration is therefore maximum.
Ist der Reifenreibwert beispielsweise hoch, so sinkt die Motordrehzahl n, weil die Hauptantriebsachse den Schlupf nicht mehr aufrechterhalten kann. Damit sinken der Reifenbeiwert und die Motordrehzahl n und damit das abgegebene Kurbelwellenmoment. Mit fallender Motordrehzahl n sinkt die Beschleunigung. In diesem Fall wird das Moment an der Allradachse MdVA durch die zweite Reglereinrichtung R2 abgesenkt. Dadurch erhöht sich das Moment MdHA und damit der Schlupf der Hauptantriebsachse, während die Allradachse weniger Moment überträgt. Mit fallendem Allradmoment kann die Drehzahl des Motors konstant gehalten werden und damit das maximal Motormoment MdMot* und die optimale Beschleunigung eingeregelt werden.For example, if the tire friction coefficient is high, the engine speed n drops because the main drive Saxony can no longer maintain the slippage. This reduces the tire coefficient and the engine speed n and thus the output crankshaft torque. As the engine speed n falls, the acceleration decreases. In this case, the torque on the all-wheel drive axle MdVA is reduced by the second control device R2. This increases the torque MdHA and thus the slip of the main drive axle, while the all-wheel drive axle transmits less torque. As the all-wheel drive torque falls, the engine speed can be kept constant and thus the maximum engine torque MdMot* and the optimal acceleration can be adjusted.
Die Begrenzungseinrichtung 50 sorgt dabei dafür, eine Überlastung des Allradsystems zu vermeiden.The limiting
Die Aufteilung in die erste Reglereinrichtung R1 und die zweite Reglereinrichtung R2 ermöglicht eine sichere Eliminierung von Störgrößen, wie zum Beispiel Reibwertschwankungen der Straße, und eine Gewährleistung der maximal möglichen Beschleunigung. Da sich die Motordrehzahl n durch digitale Drehzahlerfassung sehr präzise messen und regeln lässt, arbeitet die beschriebene Vorrichtung zum Steuern von Launch Control Vorgängen äußerst reaktionsschnell und genau.The division into the first control device R1 and the second control device R2 enables a reliable elimination of disturbance variables, such as fluctuations in the coefficient of friction on the road, and a guarantee of the maximum possible acceleration. Since the engine speed n can be measured and controlled very precisely by digital speed detection, the device described for controlling launch control processes works extremely quickly and accurately.
Die Regelphase ist in
Im gesamten Bereich der Phase 2 und der Phase 3 liegt ein kontrollierter Radschlupf S vor, was durch das mit Bezugszeichen K bezeichnete Gebiet gekennzeichnet ist, das zwischen der Kurve der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der Kurve der Radgeschwindigkeit VR liegt.In the entire area of
Zum Zeitpunkt t2* am Ende der Regelphase findet einerseits eine Einkuppelabsenkung des Kupplungsmoments MdVA und andererseits eine Drehzahlanhebung der Drehzahl n statt, wobei die Einkuppelabsenkung für die Bezugszeichen AS und die Drehzahlanhebung mit Bezugszeichen EH kenntlich gemacht sind.At time t2* at the end of the control phase, on the one hand, there is a reduction in clutch engagement of the clutch torque MdVA and, on the other hand, an increase in the speed of speed n, with the reduction in clutch engagement being indicated by the reference symbol AS and the increase in speed by reference symbol EH.
Zum Zeitpunkt t3 am Ende der Phase 3 und am Beginn der Phase 4 wird eingekoppelt, das heißt, das Kupplungsmoment MdVA auf das maximale Kupplungsmoment Mdmax angehoben. Die Differenzdrehzahl zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle an der Hauptkupplung 20 wird Null, und die Getriebeeingangswelle erreicht die Motordrehzahl n.At time t3 at the end of
Bei optimaler Regelung könnte bei der in Phase 3 eingeregelten Drehzahl n* eingekuppelt werden, welche dem maximalen Motordrehmoment MdMot* entspricht. Da jedoch im eingekuppelten Zustand zusätzlich zur Fahrzeugmasse auch die Trägheitsmasse des Motors beschleunigt wird, entsteht eine Momentenänderung am Getriebeeingang. Daher bedient sich die vorliegende Ausführungsform der erwähnten Einkuppelabsenkung AS des Kupplungsmoments auf Mdmin und der Drehzahlanhebung EH, um somit einen spürbaren Einkuppelruck zu vermeiden.With optimal control, the clutch could be engaged at the speed n* regulated in
Im eingekuppelten Zustand schließlich können die Momente MdVA, MdHA an beiden Achsen bedarfsgerecht angepasst werden (über Anpressung in der Kupplung), um Schlupfwiederaufbau zu vermeiden.Finally, when the clutch is engaged, the moments MdVA, MdHA on both axles can be adjusted as required (via pressure in the clutch) in order to avoid slippage rebuilding.
Die Phase 4 ist in
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert worden ist, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auch in anderer Weise ausführbar.Although the present invention has been explained above using preferred exemplary embodiments, it is not limited to this but can also be implemented in other ways.
Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform die Hinterachse die Hauptantriebsachse und die Vorderachse die Allradantriebachse ist, ist die Erfindung darauf nicht beschränkt.Although in the present embodiment the rear axle is the main drive axle and the front axle is the four-wheel drive axle, the invention is not limited thereto.
Vorteilhafterweise kann auch die Kupplungssteuerung der Hauptantriebsachse gegen Überbelastung abgesichert werden. Während der Einkuppelphase kann durch geeignete Berechnung der Reibleistung abzüglich einer gerechneten Kühlleistung einer Aufheizung berechnet werden, die im Grenzfall die Stellgröße der ersten Reglereinrichtung R1 durch Momentenbegrenzung (minimales Moment/maximales Moment) beeinflusst (analog wie bei der zweiten Reglereinrichtung).Advantageously, the clutch control of the main drive axle can also be protected against overload. During the engagement phase, heating can be calculated by suitable calculation of the friction power minus a calculated cooling power, which in the limit case influences the manipulated variable of the first control device R1 by torque limitation (minimum torque/maximum torque) (analogous to the second control device).
Selbstverständlich können auch die Phasen der Launch Control weiter variiert werden und z.B. zusätzliche Phasen hinzukommen.Of course, the launch control phases can also be further varied and, for example, additional phases can be added.
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