DE10045179A1 - System und Verfahren zur Fahrzeug- und Motorsteuerung - Google Patents

System und Verfahren zur Fahrzeug- und Motorsteuerung

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DE10045179A1
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Allan Joseph Kotwicki
John David Russell
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Abstract

Ein Motorsteuerungssystem steuert das Motordrehmoment im Sinne eines Durchgangs durch die Getriebespielzone. Die Getriebespielzone wird ermittelt anhand des Drehzahlverhältnisses über dem Drehmomentwandler. In der Nähe der Getriebespielzone wird das Motordrehmoment mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit eingestellt, bis das System die Getriebespielzone durchläuft. Wenn man die Änderung des Drehmoments auf diese Weise begrenzt, wird das Fahrverhalten verbessert und es ist möglich, rasch und zuverlässig ein negatives Motordrehmoment zum Bremsen bereitzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Steuerung ei­ nes mit einem Drehmomentwandler gekoppelten Verbrennungsmotors und insbe­ sondere zum Einstellen der Motorleistung zur Verbesserung des Fahrgefühls.
Verbrennungsmotoren müssen auf viele verschiedene Arten gesteuert werden, um unter allen Betriebsbedingungen einen akzeptablen Fahrkomfort bereitzustellen. Bei einigen Verfahren wird dazu die Motorleistung bzw. das Motordrehmoment ge­ steuert, wobei das tatsächliche Motordrehmoment über eine Leistungseinstellvor­ richtung, beispielsweise mit einer elektronischen Drosselklappe, über den Zünd­ zeitpunkt oder mit verschiedenen anderen Vorrichtungen, auf ein gewünschtes Motordrehmoment gesteuert wird. In einigen Fällen, wie zum Beispiel unter norma­ len Fahrbedingungen, wird das gewünschte Motordrehmoment aus dem Betrag berechnet, um den ein Fahrpedal niedergedrückt wurde. Unter anderen Bedingun­ gen, wie zum Beispiel bei der Leerlaufregelung, wird das gewünschte Mo­ tordrehmoment anhand eines Drehzahlfehlers zwischen der tatsächlichen Mo­ tordrehzahl und einer gewünschten Motordrehzahl berechnet. Es wurden einige Versuche angestellt, um diesen Aufbau der Drehmomentsteuerung zur Verbesse­ rung des Fahrverhaltens im Schiebebetrieb heranzuziehen, wenn zum Beispiel ein Fahrer den Fuß bis auf eine minimale Fahrpedalstellung losläßt, was dem Fach­ mann als Tip-out bekannt ist. Beim Tip-out zeigt der Fahrer an, daß er eine vermin­ derte Motorleistung wünscht.
Ein System, bei dem die Drehzahlregelung während des Schiebebetriebs herange­ zogen werden soll, läßt den Motor so arbeiten, daß bei Langsamfahrt oder im Ste­ hen eine konstante Motordrehzahl aufrechterhalten wird. Bei diesem System wird der Motor unter Berücksichtigung der von dem Drehmomentwandler ausgehenden Last auf eine konstante Drehzahl gesteuert. Die von dem Drehmomentwandler ausgehende Last wird anhand der Motordrehzahl und der Turbinendrehzahl be­ rechnet. Die Motordrehzahl kann während des Schiebebetriebs auf einen konstan­ ten Wert gesteuert werden, um Energie von dem Fahrzeug aufzunehmen und beim Bremsen des Fahrzeugs mitzuhelfen. Ferner wird mit zunehmender Turbinendreh­ zahl die gewünschte Motordrehzahl reduziert, um noch mehr mit dem Motor zu bremsen. Ein solches System ist in DE 43 21 413 A1 beschrieben.
Die hier auftretenden Erfinder haben einen Nachteil bei dem obigen Ansatz er­ kannt. Vor allem wenn das Fahrpedal losgelassen und anschließend wieder betätigt wird, zeigt das bekannte System ein schlechtes Fahrverhalten infolge eines Spiels der Getriebezahnräder. Zum Beispiel beim Übergang des Motors von einem positi­ ven Drehmoment zu einem negativen Drehmoment (bzw. Motor wird angetrieben) trennen sich die Zahnräder im Getriebe am Nullmomentübergangspunkt. Nach dem Durchgang durch den Nullmomentpunkt kommen die Zahnräder dann wieder in Kontakt miteinander, um Drehmoment zu übertragen. Diese Reihe von Ereignissen erzeugt einen Ruck oder Schlag, was zu einem schlechten Fahrverhalten und zur Unzufriedenheit des Kunden führt. Mit anderen Worten, der Motor übt zunächst durch den Drehmomentwandler ein positives Drehmoment auf die Getriebeein­ gangsräder aus, um das Fahrzeug anzutreiben. Wenn dann während des Schiebe­ betriebs nach dem Stand der Technik verfahren wird, wird der Motor über den Drehmomentwandler durch das von dem Getriebe ausgehende Drehmoment an­ getrieben. Der Übergang zwischen diesen zwei Betriebsarten ist der Punkt, wo der Motor genau null Motorbremsmoment erzeugt. An diesem Übergangspunkt trennen sich dann die Zahnräder in dem Getriebe wegen des unvermeidlichen Spiels der Getriebezahnräder. Wenn die Zahnräder wieder in Kontakt miteinander kommen, geschieht dies dynamisch, was zu einem unerwünschten Schlag führt.
Dieser Nachteil des Standes der Technik wird noch gravierender, wenn der Bedie­ ner das Fahrpedal wieder in eine gedrückte Stellung bringt, womit er anzeigt, daß er ein erhöhtes Motordrehmoment wünscht. In dieser Situation muß der Nullmo­ mentübergangspunkt wieder durchlaufen werden. Der Motor erzeugt jedoch in die­ ser Situation mehr Drehmoment als während des Schiebebetriebs, weil der Fahrer eine Beschleunigung verlangt. Somit kommt es zu einem weiteren, noch heftigeren Schlag infolge des Getriebespiels während des Nullmomentübergangs.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Ermittlung, wann das Fahrzeug in oder nahe der Getriebespielzone läuft.
Die obige Aufgabe wird gelöst, und die Nachteile früherer Ansätze werden über­ wunden durch ein Verfahren zur Ermittlung, wann sich ein Fahrzeug in der Nähe einer Getriebespielzone befindet, wobei das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor aufweist, der über einen Drehmomentwandler mit einem Drehzahlverhältnis von der Drehmomentwandlerausgangsdrehzahl bis zur Drehmomentwandlereingangsdreh­ zahl mit einem Getriebe gekoppelt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: anzeigen, wann das Drehzahlverhältnis in einem vorbestimmten Bereich liegt; und in Reaktion auf diese Anzeige feststellen, daß sich das Fahrzeug in der Nähe der Getriebespielzone befindet.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, andere Elemente der Motorsteuerung darauf hinzuweisen, daß das Fahrzeug in einem Be­ reich arbeitet, wo es zu einer Trennung der Getriebezahnräder kommen kann. So können andere Elemente der Motorsteuerung aktiv werden, um die Auswirkungen einer Trennung der Getriebezahnräder zu minimieren.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es eine Aufgabe, ein System zur Steuerung der Motorleistung bereitzustellen, um den Durchgang durch die Getriebespielzone jeweils abzumildern.
Die obige Aufgabe wird gelöst, und die Probleme früherer Ansätze werden über­ wunden durch ein Fahrzeugsteuerungsverfahren für ein Fahrzeug mit einem Ver­ brennungsmotor, der mit einem Drehmomentwandler gekoppelt ist, wobei der Drehmomentwandler ein Drehzahlverhältnis von der Drehmomentwandleraus­ gangsdrehzahl zur Drehmomentwandlereingangsdrehzahl aufweist und mit einem Getriebe gekoppelt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: anzei­ gen, wann das Drehzahlverhältnis in einem vorbestimmten Bereich liegt; und in Reaktion auf diese Anzeige einen Betriebsparameter einstellen, um eine Änderung in einer Motorleistung auf weniger als einen vorgewählten Wert zu steuern.
Mit Hilfe von bereits zur Verfügung stehenden Signalen ist es möglich, eine Echt­ zeitschätzung der Getriebespielzone bzw. des Nullmomentpunkts bereitzustellen. Mit dieser Information ist dann ein sanfter Durchgang durch die Getriebespielzone möglich, indem die Motorleistung so gesteuert wird, daß der "Schlag" minimiert wird und Kraftstoffverbrauch und Emissionen optimiert werden. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung nutzt die Eigenschaften des Drehmomentwandlers auf fol­ gende Weise. Weil diese Meßwerte ohne weiteres zur Verfügung stehen, ermög­ licht das Einstellen der Motorleistung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Nä­ he der Getriebespielzone ein stark verbessertes Fahrgefühl, da die Auswirkungen der Trennung der Zahnräder minimiert sind. Ferner werden mit Hilfe der Turbinen­ drehzahl und der Motordrehzahl die Auswirkungen der Straßensteigung, der Fahr­ zeugmasse, der Temperatur und anderer Faktoren von Haus aus und ohne kom­ plexe Berechnungen oder Additionen berücksichtigt.
Ein Vorteil der obigen Ausgestaltung der Erfindung ist ein verbessertes Fahrver­ halten.
Ein weiterer Vorteil der obigen Ausgestaltung der Erfindung ist eine verbesserte Kundenzufriedenheit.
Noch ein weiterer Vorteil der obigen Ausgestaltung der Erfindung ist ein verbes­ serter Kraftstoffverbrauch.
In noch einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die obi­ gen Aufgaben gelöst und Nachteile früherer Ansätze werden überwunden durch ein Steuerverfahren für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der über einen Drehmomentwandler mit einer Eingangsdrehzahl und einer Ausgangsdrehzahl mit einem Getriebe gekoppelt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Ermitteln eines Drehzahlverhältnisses über dem Drehmomentwandler anhand der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl; und Steuern eines Motorbetriebspa­ rameters mit einer vorgewählten Geschwindigkeit, wenn das Drehzahlverhältnis in einem vorbestimmten Bereich liegt.
Wenn ein Betriebsparameter auf diese Weise gesteuert wird, ist ein sanfter Durch­ gang durch die Getriebespielzone möglich, wodurch der Fahrkomfort verbessert wird.
Ein Vorteil der obigen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein verbesser­ ter Fahrkomfort infolge einer weniger heftigen Trennung der Getriebezahnräder.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Leser dieser Beschreibung ohne weiteres ersichtlich.
Die hierin beschriebene Aufgabe und die Vorteile werden besser verständlich bei der Lektüre eines Beispiels einer Ausführungsform, bei der die Erfindung in vorteil­ hafter Weise verwendet wird und die hier als bevorzugte Ausführungsform bezeich­ net wird, anhand der Zeichnungen; darin zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs, in dem verschiedene zu der vorliegen­ den Erfindung gehörige Bauteile veranschaulicht sind;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Motors, bei dem die Erfindung in vorteilhafter Weise verwendet wird;
Fig. 3-6 Ablaufdiagramme verschiedener Routinen zur Steuerung des Motors ge­ mäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 7A, 7B graphische Darstellungen eines Funktionsbeispiels gemäß der vorlie­ genden Erfindung.
Anhand von Fig. 1 ist der mit dem Drehmomentwandler 11 über die Kurbelwelle 13 gekoppelte Verbrennungsmotor 10 dargestellt, der insbesondere anhand von Fig. 2 noch näher beschrieben wird. Der Drehmomentwandler 11 ist außerdem mit dem Getriebe 15 über die Turbinenwelle 17 gekoppelt. Der Drehmomentwandler 11 weist eine Bypass-Kupplung (nicht dargestellt) auf, die eingerückt, ausgerückt oder teilweise eingerückt werden kann. Wenn die Kupplung ausgerückt oder teilweise eingerückt ist, befindet sich der Drehmomentwandler in einem entriegelten Zustand. Die Turbinenwelle 17 ist auch als Getriebeeingangswelle bekannt. Das Getriebe 15 umfaßt ein elektronisch gesteuertes Getriebe mit einer Vielzahl von wählbaren dis­ kreten Übersetzungsverhältnissen. Das Getriebe 15 umfaßt noch verschiedene an­ dere Zahnräder, wie zum Beispiel ein Achsantriebs-Übersetzungsverhältnis (nicht dargestellt). Das Getriebe 15 ist außerdem über die Achse 21 mit dem Reifen 19 gekoppelt. Der Reifen 19 ist die Schnittstelle zwischen dem Fahrzeug (nicht darge­ stellt) und der Straße 23.
Der Verbrennungsmotor 10 mit einer Vielzahl von Zylindern, von denen ein Zylinder in Fig. 2 dargestellt ist, wird durch das elektronische Motorsteuergerät 12 gesteuert. Der Motor 10 umfaßt einen Brennraum 30 und Zylinderwände 32 mit dem darin po­ sitionierten und mit der Kurbelwelle 13 verbundenen Kolben 36. Der Brennraum 30 steht mit dem Ansaugkrümmer 44 und dem Abgaskrümmer 48 über das Einlaßven­ til 52 bzw. das Auslaßventil 54 in Verbindung. Die Lambdasonde 16 ist stromauf­ wärts von dem Katalysator 20 mit dem Abgaskrümmer 48 des Motors 10 gekoppelt.
Der Ansaugkrümmer 44 steht mit dem Drosselklappengehäuse 64 über die Dros­ selklappe 66 in Verbindung. Die Drosselklappe 66 wird durch einen Elektromotor 67 gesteuert, der ein Signal von dem Treiber 69 der elektronischen Drosselklappensteuerung empfängt. Der Treiber 69 der elektronischen Drosselklappensteuerung empfängt ein Steuersignal (DC) von dem Steuergerät 12. Der Ansaugkrümmer 44 ist außerdem mit der Kraftstoffeinspritzdüse 68 gekoppelt, die Kraftstoff im Verhält­ nis zur Impulsbreite des von dem Steuergerät 12 kommenden Signals (fpw) zuführt. Kraftstoff wird der Kraftstoffeinspritzdüse 68 durch eine herkömmliche Kraftstoffan­ lage (nicht dargestellt) zugeführt, die aus Kraftstofftank, Kraftstoffpumpe und Kraft­ stoffverteiler (nicht dargestellt) besteht.
Der Motor 10 umfaßt ferner die herkömmliche verteilerlose Zündanlage 88, die den Zündfunken über die Zündkerze 92 in Reaktion auf das Steuergerät 12 zu dem Brennraum 30 schickt. Bei der hierin beschriebenen Ausführungsform ist das Steu­ ergerät 12 ein herkömmlicher Mikrocomputer, der folgendes umfaßt: die Mikropro­ zessoreinheit 102, Eingabe/Ausgabe-Kanäle 104, den elektronischen Speicherchip 106, der in diesem speziellen Beispiel ein elektronisch programmierbarer Speicher ist, den Direktzugriffsspeicher 108 und einen herkömmlichen Datenbus.
Das Steuergerät 12 empfängt neben den bereits erörterten Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren, wie zum Beispiel: Meßwerte der angesaugten Luftmasse (MAF) von dem mit dem Drosselklappengehäuse 64 gekoppelten Luftmassenmesser 110; die Temperatur des Motorkühlmittels (ECT) von dem mit dem Kühlmantel 114 gekoppelten Temperatursensor 112; einen Meß­ wert der Drosselklappenstellung (TP) von dem mit der Drosselklappe 66 gekoppel­ ten Drosselklappenstellungssensor 117; einen Meßwert des Drehmoments der Ge­ triebewelle bzw. des Drehmoments der Motorwelle von dem Drehmomentsensor 121, einen Meßwert der Turbinendrehzahl (Wt) von dem Turbinendrehzahlsensor 119, wo die Turbinendrehzahl die Drehzahl der Welle 17 angibt, und ein Profilzün­ dungsgebersignal (PIP) von dem mit der Kurbelwelle 13 gekoppelten Hall-Sensor 118 zur Anzeige einer Motordrehzahl (N). Alternativ kann die Turbinendrehzahl aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Übersetzungsverhältnis ermittelt werden.
In Fig. 2 ist nun das mit dem Fuß 132 des Fahrers verbundene Fahrpedal 130 dar­ gestellt. Die Fahrpedalstellung (PP) wird durch den Pedalstellungssensor 134 ge­ messen und zu dem Steuergerät 12 geschickt.
In einer alternativen Ausführungsform, wo keine elektronisch gesteuerte Drossel­ klappe verwendet wird, kann ein Luftumleitventil (nicht dargestellt) installiert sein, damit eine kontrollierte Menge Luft an der Drosselklappe 62 vorbeiströmen kann. In dieser alternativen Ausführungsform empfängt das Luftumleitventil (nicht darge­ stellt) ein Steuersignal (nicht dargestellt) von dem Steuergerät 12.
Anhand von Fig. 3 wird nun eine Routine zur Erfassung des Schiebebetriebs be­ schrieben. Zunächst wird in Schritt 310 eine vom Fahrer betätigte Pedalstellung (PP) mit einem kalibrierbaren Ausdruck (PP_CT) verglichen, der die Pedalstellung darstellt, in der das Pedal geschlossen ist. In einer alternativen Ausführungsform stellt der kalibrierbare Ausdruck (PP_CT) die Pedalstellung dar, unterhalb der ein Tip-out angezeigt wird.
Alternativ kann das vom Fahrer gewünschte Raddrehmoment, das, wie dem Fach­ mann bekannt ist, eine Funktion der Pedalstellung und der Fahrzeuggeschwindig­ keit ist, mit einem gewünschten Mindestgrenzwert für das Raddrehmoment vergli­ chen werden, unter dem der Schiebebetrieb gewünscht wird. Wenn die Antwort auf Schritt 310 JA lautet, werden in Schritt 312 sowohl die Motordrehzahl (N) als auch die Turbinendrehzahl (Wt) gelesen. In Schritt 314 wird ermittelt, ob die Motordreh­ zahl größer ist als die Turbinendrehzahl. Wenn die Antwort auf Schritt 314 JA lau­ tet, wurde der Schiebebetrieb erfaßt, wie in Schritt 316 gezeigt.
Anhand von Fig. 4 wird nun eine Routine zur Berechnung einer gewünschten Mo­ tordrehzahl während des Schiebebetriebs beschrieben. Zunächst wird in Schritt 406 ermittelt, ob ein Schiebebetrieb erfaßt wurde. Wenn die Antwort auf Schritt 406 JA lautet, wird in Schritt 408 ermittelt, ob sich der Drehmomentwandler im entriegelten Zustand befindet. Wenn die Antwort auf Schritt 408 JA lautet, wird die Motordreh­ zahl (N) gelesen, und die Turbinendrehzahl (Wt) wird in Schritt 410 von dem Turbinendrehzahlsensor 119 abgelesen. In Schritt 414 wird der Motor dann anhand ei­ nes Drehzahlverhältnisses SR gesteuert, das später insbesondere anhand von Fig. 5 beschrieben wird. Das Drehzahlverhältnis wird anhand der Turbinendrehzahl und der Motordrehzahl als (SR = Wt/N) ermittelt. Mit anderen Worten, in diesem Beispiel ist die Drehmomentwandlereingangsdrehzahl die Motordrehzahl, und die Drehmo­ mentwandlerausgangsdrehzahl ist die Turbinendrehzahl. Diese Drehzahlen können auf verschiedene andere Arten ermittelt werden, und so kann zum Beispiel die Tur­ binendrehzahl aus dem Übersetzungsverhältnis und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden. Es sei auch darauf hingewiesen, daß das Drehzahlverhältnis auch als (SRalt = N/Wt) ermittelt werden kann. Der Fachmann wird erkennen, daß die vor­ liegende Erfindung angesichts dieser Offenbarung mit Hilfe des auf die eine oder andere Weise berechneten Drehzahlverhältnisses in geeigneter Weise in die Praxis umgesetzt werden kann.
Anhand von Fig. 5 wird nun eine Routine zur Steuerung der Motorleistung, in die­ sem Fall des Motordrehmoments, beschrieben. Zunächst werden in Schritt 510 Grenzwerte (SR1, SR2) für das Drehzahlverhältnis anhand der Betriebsbedingun­ gen des Motors ermittelt. In einer bevorzugten Ausführungsform werden diese Werte anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Übersetzungsverhältnisses unter Verwendung von Kalibrierfunktionen berechnet. Es können jedoch auch ver­ schiedene andere Signale verwendet werden. Diese Grenzwerte (SR1, SR2) stel­ len die oberen und unteren Werte für das Drehzahlverhältnis dar, zwischen denen die Änderung des Motordrehmoments begrenzt ist. Mit anderen Worten, gemäß der vorliegenden Erfindung stellen die Grenzwerte (SR1, SR2) die oberen und unteren Werte für das Drehzahlverhältnis dar, zwischen denen es zu dem Nullmomentüber­ gang bzw. zum Übergang in die Getriebespielzone kommt.
Gemäß Fig. 5 wird nun weiterhin in Schritt 511 ein gewünschtes Motordrehmoment (Tdes) nach dem Fachmann bekannten Verfahren ermittelt. Zum Beispiel kann ein gewünschtes Motordrehmoment anhand eines Fahrerbefehls, einer Schlupfrege­ lung, einer Leerlaufregelung oder nach verschiedenen anderen Verfahren ermittelt werden. Außerdem kann das gewünschte Motordrehmoment entweder ein gewünschtes angezeigtes Motordrehmoment oder ein gewünschtes Motorbremsmo­ ment sein. In Schritt 512 wird dann ermittelt, ob das Drehzahlverhältnis (SR) inner­ halb von Grenzwerten (SR1, SR2) liegt. Wenn die Antwort auf Schritt 512 JA lautet, wird die Änderung des Motordrehmoments gemäß der nun folgenden Beschreibung begrenzt, und es wird festgestellt, ob das Fahrzeug in der Nähe der Getriebe­ spielzone oder des Nullmomentpunktes läuft. In Schritt 514 wird ermittelt, ob die gewünschte Änderung des Motordrehmoments größer ist als der Änderungsgrenz­ wert R1. Insbesondere wird ermittelt, ob der Absolutwert der gewünschten Ände­ rung des Motordrehmoments größer ist als der Änderungsgrenzwert R1. Der Ände­ rungsgrenzwert R1 wird ermittelt anhand von Motorbetriebsbedingungen wie zum Beispiel Motordrehzahl, Turbinendrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Überset­ zungsverhältnis oder andere Variablen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Änderungsgrenzwert R1 anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit unter Verwen­ dung einer Kalibrierfunktion ermittelt. Außerdem wird in einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform eine Änderungsgeschwindigkeit des gewünschten Motordrehmoments anhand des gegenwärtig gewünschten Motordrehmoments (Tdesi), des gefilterten vorher gewünschten Motordrehmoments (Tdesfi-1) und der Abtastzeit (Dt) ermittelt als:
Wenn die Antwort auf Schritt 514 JA lautet, wird in Schritt 516 das gefilterte gegen­ wärtig gewünschte Motordrehmoment (Tdesfi) gleich dem gegenwärtig gewünsch­ ten Motordrehmoment (Tdesi) gesetzt. Andernfalls wird in Schritt 518 das gefilterte gegenwärtig gewünschte Motordrehmoment (Tdesfi) anhand des gefilterten vorher gewünschten Motordrehmoments (Tdesfi-1) und des Änderungsgrenzwerts R1 be­ rechnet als:
Die Funktion (sgn) ist dem Fachmann als die Zeichenfunktion bekannt, die einen positiven Wert ergibt, wenn der Parameter
positiv ist, und einen negativen Wert, wenn der Parameter
negativ ist. Ausgehend von Schritt 516 oder 518 wird dann in Schritt 520 das tatsächliche Motordrehmoment auf das gefilterte gewünschte Motordrehmoment (Tdesfi) gesteuert. Der Fachmann wird verschiede­ ne Verfahren zum Steuern des tatsächlichen Motordrehmoments auf einen ge­ wünschten Wert erkennen, wie zum Beispiel durch Einstellen der Drosselklappen­ stellung, Einstellen des Luftstroms, Einstellen der Abgasrückführung, Einstellen des Zündzeitpunktes, Einstellen der Nockensteuerung oder Einstellen der Kraftstoffein­ spritzmenge.
Der Fachmann wird angesichts dieser Offenbarung verschiedene andere Verfahren zum Begrenzen einer Änderung der Motorleistung erkennen. Gemäß der vorliegen­ den Erfindung kann jedes Verfahren zum Begrenzen der Änderung der Motorlei­ stung in oder in der Nähe der Getriebespielzone verwendet werden, ohne vom Geist und vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. In einer alternativen Ausfüh­ rungsform kann zum Beispiel die Änderung der Motordrehzahl in oder in der Nähe der Getriebespielzone begrenzt werden.
Der Fachmann wird angesichts dieser Offenbarung auch verschiedene andere Verfahren zum Filtern eines Parameters erkennen. Zum Beispiel können Tiefpaß­ filter, Sperrfilter und verschiedene andere Filter verwendet werden, um den Betrag der Änderung eines Parameters zu begrenzen. Mit anderen Worten, das ge­ wünschte Motordrehmoment kann mit einem Tiefpaßfilter begrenzt werden, wenn das Drehzahlverhältnis (SR) innerhalb von Grenzwerten (SR1, SR2) liegt.
In einer alternativen Ausführungsform kann ein Motorsteuerungsparameter wie zum Beispiel eine Drosselklappenstellung anstelle des Motordrehmoments verwendet werden, wie in Fig. 6 beschrieben ist. Mit Bezug auf Fig. 6 werden nun in Schritt 610 Grenzwerte (SR1, SR2) für das Drehzahlverhältnis anhand der Betriebsbedingungen des Motors ermittelt. In Schritt 611 wird dann eine gewünschte Drossel­ klappenstellung (TPdes) nach dem Fachmann bekannten Verfahren ermittelt. Zum Beispiel kann eine gewünschte Drosselklappenstellung anhand eines Fahrerbe­ fehls, einer Schlupfregelung, einer Leerlaufregelung oder nach verschiedenen an­ deren Verfahren ermittelt werden. In Schritt 612 wird dann ermittelt, ob das Dreh­ zahlverhältnis (SR) innerhalb von Grenzwerten (SR1, SR2) liegt. Wenn die Antwort auf Schritt 612 JA lautet, wird die Änderung der Drosselklappenstellung in der nun beschriebenen Weise begrenzt. In Schritt 614 wird ermittelt, ob eine gewünschte Änderung der Drosselklappenstellung größer ist als der Änderungsgrenzwert R2. Der Änderungsgrenzwert R2 wird anhand von Motorbetriebsbedingungen wie zum Beispiel Motordrehzahl, Turbinendrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Überset­ zungsverhältnis oder andere Variablen ermittelt. In einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform wird der Änderungsgrenzwert R2 mit Hilfe einer Kalibrierfunktion anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Außerdem wird in einer bevorzugten Aus­ führungsform eine Änderungsgeschwindigkeit der gewünschten Drosselklappen­ stellung anhand einer gegenwärtig gewünschten Drosselklappenstellung (TPdesi) und einer gefilterten vorher gewünschten Drosselklappenstellung (TPdesfi-1) ermit­ telt als:
Wenn die Antwort auf Schritt 614 JA lautet, wird in Schritt 616 die gefilterte gegen­ wärtig gewünschte Drosselklappenstellung (TPdesfi) gleich der gegenwärtig ge­ wünschten Drosselklappenstellung (TPdesi) gesetzt. Andernfalls wird in Schritt 618 die gefilterte gegenwärtig gewünschte Drosselklappenstellung (TPdesi) anhand der gefilterten vorher gewünschten Drosselklappenstellung (TPdesfi-1) und des Ände­ rungsgrenzwerts R2 berechnet als:
Ausgehend von Schritt 616 oder 618 wird dann in Schritt 620 die tatsächliche Dros­ selklappenstellung auf die gefilterte gewünschte Drosselklappenstellung (TPdesfi) gesteuert. Der Fachmann kennt verschiedene Verfahren zum Steuern der tatsächli­ chen Drosselklappenstellung auf einen gewünschten Wert, zum Beispiel mit Hilfe eines Steuergeräts anhand eines Fehlersignals für die Drosselklappenstellung.
Die graphischen Darstellungen in Fig. 7A und 7B zeigen nun ein Funktionsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel ist der obere bzw. untere Grenzwert auf SR2 = 1,05 bzw. SR1 = 0,95 eingestellt. In Fig. 7A ist das gewünschte Motordrehmoment auf der vertikalen Achse und die Zeit auf der horizontalen Achse dargestellt. Die gestrichelte Linie zeigt das gewünschte Motordrehmoment, und die durchgehende Linie zeigt das gefilterte gewünschte Motordrehmoment gemäß der vorliegenden Erfindung. Zum Zeitpunkt t2 erreicht das Drehzahlverhältnis den Grenzwert SR1. Von diesem Punkt an wird das gewünschte Motordrehmoment so begrenzt, daß es sich mit einer maximalen Geschwindigkeit R1 ändert. Das Dreh­ zahlverhältnis erreicht dann zum Zeitpunkt t2 den Grenzwert SR2, und das gefil­ terte gewünschte Motordrehmoment ist wieder gleich dem gewünschten Mo­ tordrehmoment. In Fig. 7B ist das entsprechende Drehmoment der Getriebeein­ gangswelle (das gleich ist dem Drehmoment der Drehmomentwandlerausgangs­ welle) dargestellt. Wenn das Drehmoment der Getriebeeingangswelle das Nullmo­ ment bzw. die Getriebespielzone durchläuft, ändert sich das Drehmoment langsa­ mer als dies sonst der Fall wäre, und die Auswirkungen der Trennung der Getrie­ bezahnräder sind minimiert.
In Fig. 7A und 7B ist ein Funktionsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung für den Tip-out dargestellt. Der Fachmann wird jedoch erkennen, daß die oben be­ schriebene vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise auch bei Tip-in-Manövern, Tip-out-Manövern oder beidem verwendet werden kann.
Neben den oben beschriebenen Steuerungsverfahren können auch andere Maß­ nahmen durchgeführt werden. Insbesondere bei einem Drehzahlverhältnis von im wesentlichen 1 hat das Steuergerät 12 festgestellt, daß der Antriebsstrang des Motors im wesentlichen null Drehmoment produziert, solange der Drehmoment­ wandler entriegelt ist. Wenn also der Drehmomentsensor 121 zum Driften neigt, kann er in Reaktion auf einen Hinweis, daß der Antriebsstrang im wesentlichen null Drehmoment erzeugt, wieder auf Null gesetzt werden.
Damit endet die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform. Bei der Lektüre dieser Beschreibung würde der Fachmann auch noch an viele andere Abwandlun­ gen und Modifikationen denken, ohne vom Geist und vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. Wenn zum Beispiel die Turbinendrehzahl nicht gemessen wird, kön­ nen an ihrer Stelle Fahrzeuggeschwindigkeit und Übersetzungsverhältnis ohne Funktionsverlust herangezogen werden. Demgemäß soll der Rahmen der Erfin­ dung durch die folgenden Ansprüche begrenzt sein.

Claims (25)

1. Verfahren zur Ermittlung, wann sich ein Fahrzeug in der Nähe einer Getriebe­ spielzone befindet, wobei das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor aufweist, der über einen Drehmomentwandler mit einem Drehzahlverhältnis von der Drehmomentwandlerausgangsdrehzahl bis zur Drehmomentwandlereingangs­ drehzahl mit einem Getriebe gekoppelt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
anzeigen, wann das Drehzahlverhältnis in einem vorbestimmten Bereich liegt; und
in Reaktion auf diese Anzeige feststellen, daß sich das Fahrzeug in der Nähe der Getriebespielzone befindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der vorbestimmte Bereich zwischen einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert liegt, die jeweils auf Betriebs­ bedingungen des Motors basieren.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ferner eine Änderung der Motorleistung so gesteuert wird, daß sie kleiner ist als ein vorgewählter Wert.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ferner ein Drehmomentsensor in Reaktion auf die Ermittlung wieder auf Null gesetzt wird.
5. Fahrzeugsteuerungsverfahren für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der mit einem Drehmomentwandler gekoppelt ist, wobei der Drehmoment­ wandler, der mit einem Getriebe gekoppelt ist, ein Drehzahlverhältnis von der Drehmomentwandlerausgangsdrehzahl bis zur Drehmomentwandlereingangs­ drehzahl aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
anzeigen, wann das Drehzahlverhältnis in einem vorbestimmten Bereich liegt; und
in Reaktion auf die Anzeige einen Betriebsparameter einstellen, um eine Ände­ rung in der Motorleistung so zu steuern, daß sie kleiner ist als ein vorgewählter Wert.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Drehzahlverhältnis dadurch ermittelt wird, daß die Drehmomentwandlerausgangsdrehzahl durch die Drehmoment­ wandlereingangsdrehzahl dividiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Drehzahlverhältnis dadurch ermittelt wird, daß die Drehmomentwandlerausgangsdrehzahl durch die Motordrehzahl dividiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der vorbestimmte Bereich zwischen einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Drehzahlverhältnis dadurch ermittelt wird, daß die Drehmomentwandlereingangsdrehzahl durch die Drehmoment­ wandlerausgangsdrehzahl dividiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der vorbestimmte Bereich zwischen einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert liegt.
11. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der vorgewählte Wert auf einem Betriebs­ zustand des Motors basiert.
12. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der vorbestimmte Bereich auf einem Be­ triebszustand des Motors basiert.
13. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Motorleistung ein Motordrehmoment ist.
14. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Betriebsparameter eine Drosselklap­ penstellung ist.
15. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Betriebsparameter eine Kraftstoffein­ spritzmenge ist.
16. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Motorleistung eine Motordrehzahl ist.
17. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Betriebszustand des Motors eine Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
18. Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, der über einen Drehmomentwandler mit einer Eingangsdrehzahl und einer Aus­ gangsdrehzahl mit einem Getriebe gekoppelt ist, wobei das Verfahren die fol­ genden Schritte umfaßt:
Ermitteln eines Drehzahlverhältnisses über dem Drehmomentwandler anhand der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl; und
Steuern eines Betriebsparameters des Motors mit einer vorgewählten Ge­ schwindigkeit, wenn das Drehzahlverhältnis in einem vorbestimmten Bereich liegt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Betriebsparameter eine Drosselklap­ penstellung ist.
20. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Betriebsparameter ein Mo­ tordrehmoment ist.
21. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem der vorbestimmte Bereich zwischen ei­ nem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert liegt.
22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die vorgewählte Geschwindigkeit auf ei­ nem Betriebszustand basiert.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem der Schritt des Steuerns ferner das Steu­ ern des Betriebsparameters mit der vorgewählten Geschwindigkeit umfaßt, wenn das Drehzahlverhältnis in dem vorbestimmten Bereich liegt, und wenn ei­ ne vom Fahrer betätigte Stellung des Elements kleiner ist als eine vorbestimmte Stellung.
24. Fertigungsgegenstand, welcher folgendes umfaßt:
ein Computerspeichermedium mit einem darin codierten Computerprogramm zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, der mit einem Drehmomentwandler gekoppelt ist, wobei der Drehmomentwandler, der mit ei­ nem Getriebe gekoppelt ist, eine Eingangsdrehzahl und eine Ausgangsdrehzahl aufweist, und wobei das Computerspeichermedium folgendes umfaßt:
eine Code zur Ermittlung eines Drehzahlverhältnisses über dem Drehmoment­ wandler anhand der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl; und
einen Code zum Steuern eines Motordrehmoments mit einer vorgewählten Ge­ schwindigkeit, wenn das Drehzahlverhältnis zwischen einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert liegt, und wenn sich der Drehmomentwandler im entriegelten Zustand befindet, wobei der untere und der obere Grenzwert auf einem Betriebsparameter basieren.
25. Gegenstand nach Anspruch 24, der ferner einen Code zum Steuern eines Mo­ tordrehmoments mit einer vorgewählten Geschwindigkeit umfaßt, wenn eine vom Fahrer betätigte Stellung des Elements kleiner ist als eine vorbestimmte Stellung.
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