DE102006039392B4 - System zur Bewältigung des Antriebsstrang-Klackens - Google Patents

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Abstract

System zum Verringern des Klackens in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Motor (226), umfassend: ein drehmomentbasiertes Modul (204), das eine Drehmomentanforderung erzeugt; ein Filter (212), das die Drehmomentanforderung von dem drehmomentbasierten Modul (204) empfängt und die Drehmomentanforderung selektiv modifiziert, um eine Änderungsrate der Drehmomentanforderung zu verringern; und ein Motorsteuerungsmodul (222), das die modifizierte Drehmomentanforderung empfängt und den Motor (226) dazu veranlasst, die modifizierte Drehmomentanforderung zu erzeugen, wobei das Filter (212) Drehmomentanforderungsänderungen, die sich über das Nulldrehmoment hinweg erstrecken, auf eine feste Rate begrenzt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme zum Verringern des Klackens in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Motor gemäß den Ansprüchen 1 und 12.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Wenn ein Fahrer in einem Fahrzeug auf ein Gaspedal drückt, wird ein Drehmoment von einem Motor durch einen Antriebsstrang angefordert. Wenn der Antriebsstrang zuvor ein geringes oder kein Drehmoment an einen Satz von Rädern vermittelt hat, wie zum Beispiel wenn sich das Fahrzeug in Ruhe oder im Leerlauf befindet, wird der Antriebsstrang spannungslos sein. Diese Spannungslosigkeit oder dieses Spiel wird schnell aufgezehrt, wenn ein Drehmoment angelegt wird, was zu einer Kollision zwischen den Zahnrädern des Antriebsstrangs und zu einem klackenden Geräusch führt. Die Nachgiebigkeit des Antriebsstrangs ermöglicht nach dem Klacken ein schwingendes Verhalten, das die Antriebsstrangkomponenten belastet. Auch wenn der Antriebsstrang ein positives Drehmoment abgibt, kann eine schnelle Drehmomentänderung das schwingende Verhalten auslösen. Verschiedene Verfahren sind angewendet worden, um dieses Problem des Klackens und der Schwingung zu bekämpfen.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Blockschaltbild eines Systems zur Bewältigung des Klackens gemäß dem Stand der Technik für einen Motor ohne elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) dargestellt. Ein Pedal 102 steuert einen Motordrosselklappenaufbau 104 in einem Motor 106. Eine Position des Pedals 102 wird an einen Drehmomentvergleicher 108 und einen Frühzündungsberechner 110 übermittelt. Motorsensoren 112 (z. B. RPM, etc.) liefern Daten an den Drehmomentvergleicher 108 und an den Frühzündungsberechner 110. Der Frühzündungsberechner 110 liefert ein Frühzündungssignal an die Zündspulen 114. Die Zündspulen 114 bringen Zündkerzen (nicht gezeigt) zu den vorgegebenen Zeiten zum Zünden.
  • Der Drehmomentvergleicher 108 vergleicht das aktuelle Drehmoment, das von dem Motor 106 erzeugt wird, mit dem gemäß dem Pedal 102 angeforderten Drehmoment. Falls das angeforderte Drehmoment bei dem Antriebsstrang ein Klacken oder ein Schwingen verursachen würde, weist der Drehmomentvergleicher 108 den Frühzündungsberechner 110 an, den Zündverzug zu erhöhen. Diese Abweichung von dem optimalen Motorbetrieb verringert das Ausgabedrehmoment, während das Spiel aufgezehrt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Blockschaltbild eines Systems zur Bewältigung des Klackens gemäß dem Stand der Technik für einen Motor mit elektronischer Drosselklappensteuerung (ETC) dargestellt. Ein Pedal 120 gibt eine Pedalstellung in ein System zur elektronischen Drosselklappensteuerung 122 ein. Das System zur elektronischen Drosselklappensteuerung 122 liefert eine angeforderte Drosselklappenstellung an einen Klappratenbegrenzer (blade rate limiter) 124, einen Drehmomentvergleicher 126 und einen Frühzündungsberechner 128. Motorsensoren 130 (z. B. RPM, etc.) in einem Motor 132 geben Informationen an den Drehmomentvergleicher 126 und an den Frühzündungsberechner 128.
  • Der Frühzündungsberechner 128 berechnet eine geeignete Frühzündung und übermittelt sie an Zündspulen 132. Der Drehmomentvergleicher 126 vergleicht das aktuelle Motordrehmoment mit dem angeforderten Drehmoment von der elektronischen Drosselklappensteuerung 122. Falls das angeforderte Drehmoment ein Klacken oder eine Schwingung des Antriebsstrangs verursachen wird, weist der Drehmomentvergleicher 126 den Klappratenbegrenzer 124 an, das Öffnen einer Motordrosselklappe 134 zu verlangsamen. Auf diese Weise wird das Ausgabedrehmoment des Motors 132 verringert, während das Spiel aufgezehrt wird.
  • In der DE 197 53 996 A1 ist ein Verfahren zum Dämpfen von Ruckelschwingungen und Lastschlägen bei einem Verbrennungsmotor offenbart, wobei der Sollwert der Kraftstoffeinspritzmenge oder der Sollwert des Drehmoments durch ein Integrierglied mit Rückkopplung gefiltert wird.
  • Die DE 197 53 997 C1 offenbart ein Verfahren zum Unterdrücken von Ruckelschwingungen und Lastschlägen bei einem Verbrennungsmotor, das die aus der Fahrpedalstellung abzuleitende Kraftstoffzufuhrmenge gemäß einer Übertragungsfunktion modifiziert. Die Drehzahl wird als Rückkopplungssignal verwendet, wobei ein Tiefpassfilter zur Schwingungsunterdrückung verwendet werden kann.
  • In der DE 600 01 824 T2 ist ein Verfahren zum Verringern von Ruckelschwingungen offenbart, bei welchem der zeitliche Verlauf der Motordrehzahl gefiltert, mit einem Phasenversatz versehen und als Drehmomentsteuersignal der Motorsteuerung zugeführt wird.
  • In der Offenlegungsschrift DE 29 06 782 A1 ist ein System zum Dämpfen von Ruckelschwingungen bei einem Verbrennungsmotor offenbart, welches auf der Ausgabe eines Gegensteuersignals bei erkanntem Ruckeln beruht. Die Ruckelerkennung erfolgt durch Analyse des Drehzahlverlaufs des Motors. Das Gegensteuersignal beeinflusst die Kraftstoffzufuhr derart, dass abrupten Drehzahländerungen entgegengewirkt wird.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, um auf einfache Weise ohne einen Eingriff in die Drosselklappen- oder Zündzeitsteuerung Geräusche und Schwingungen im Antriebsstrang zu verringern.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 12 angegebenen Merkmale.
  • Ein System zum Verringern des Klackens in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Motor umfasst ein drehmomentbasiertes Modul, das eine Drehmomentanforderung erzeugt, ein Filter, das die Drehmomentanforderung von dem drehmomentbasierten Modul empfängt und das die Drehmomentanforderung selektiv modifiziert, um eine Änderungsrate der Drehmomentanforderung zu verringern, und ein Motorsteuerungsmodul, das die modifizierte Drehmomentanforderung empfängt und den Motor dazu veranlasst, die modifizierte Drehmomentanforderung zu erzeugen. Das Filter begrenzt Drehmomentanforderungsänderungen, die sich über das Nulldrehmoment hinweg erstrecken, auf eine feste Rate.
  • Bei anderen Merkmalen schwächt das Filter Drehmomentzunahmen über das Nulldrehmoment hinweg und Drehmomentabnahmen über das Nulldrehmoment hinweg in einem Bereich ab, der durch eine obere Grenze, die größer als das Nulldrehmoment ist, und eine untere Grenze definiert ist, die geringer als das Nulldrehmoment ist. Bei noch anderen Merkmalen bestimmt ein Beurteiler einer aggressiven Fahrweise, wie aggressiv das Fahrzeug gefahren wird, und die feste Rate wird auf der Grundlage einer Ausgabe des Beurteilers einer aggressiven Fahrweise aus einer Tabelle ausgewählt.
  • Bei anderen Merkmalen wendet das Filter ein Tiefpassfilter auf die Drehmomentanforderung an, wenn die Drehmomentanforderung größer als ein Grenzwert ist, und Koeffizienten des Tiefpassfilters werden auf der Grundlage des aktuell ausgewählten Ganges in dem Fahrzeug und der Ausgabe des Beurteilers einer aggressiven Fahrweise aus einer Tabelle ausgewählt. Bei noch anderen Merkmalen erzeugt das drehmomentbasierte Modul die Drehmomentanforderung auf der Grundlage von Geschwindigkeitsregelung, Antriebsschlupfregelung oder Stabilitätskontrolle.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen deutlicher werden, wobei:
  • 1 ein Blockschaltbild eines Systems zur Bewältigung des Klackens gemäß dem Stand der Technik für einen Motor ohne elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) ist;
  • 2 ein Blockschaltbild eines Systems zur Bewältigung des Klackens gemäß dem Stand der Technik für einen Motor mit ETC ist;
  • 3 ein Blockschaltbild eines beispielhaften Systems zur Bewältigung des Klackens gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 4 ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführung eines Systems zur Bewältigung des Klackens eines Antriebsstrangs gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist nur beispielhaft und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Erfindung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch zu beschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente zu kennzeichnen. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder Gruppen-) und einen Speicher, die eine oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
  • Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Systems zur Bewältigung des Klackens gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein Fahrer interagiert mit einer Pedaleingabeeinrichtung 150, die eine Pedalinformation an ein Drehmomentmodul 152 liefert. Sekundäre Eingaben 154 (z. B. automatische Geschwindigkeitsregelung, ausgewählter Getriebegang, etc.) werden an das Drehmomentmodul 152 geliefert. Das Drehmomentmodul 152 ermittelt eine Drehmomentanforderung, die ausreicht, um zum Beispiel eine Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten, die durch die Geschwindigkeitsregelung gesetzt ist, oder um eine Beschleunigung zu erzeugen, die durch die Pedaleingabeeinrichtung 150 angegeben ist. Das Drehmomentmodul 152 kann auch eine Eingabe von Modulen zur Antriebsschlupfregelung oder zur Karosserie-/Stabilitätskontrolle (nicht gezeigt) berücksichtigen. Diese Drehmomentanforderung wird an ein adaptives Filter 158 geliefert.
  • Das adaptive Filter 158 empfängt auch die sekundären Eingaben 154. Das adaptive Filter 158 begrenzt die empfangene Drehmomentanforderung so, dass das Klacken und die Schwingung des Antriebsstrangs verringert oder beseitigt werden. Zum Beispiel kann das adaptive Filter 158 die Änderungsrate der Drehmomentanforderung verringern, während die Drehmomentanforderung das Nulldrehmoment kreuzt, und/oder abrupte Änderungen der Drehmomentanforderung außerhalb des Nulldurchgangsbereichs begrenzen.
  • Diese modifizierte Drehmomentanforderung wird an ein Motorsteuerungsmodul 160 übermittelt, das eine Information von Motorsensoren 162 empfängt und eine Motordrosselklappe 164 sowie eine Motorfrühzündung 166 steuert. Mit dem vorliegenden Ansatz kann das Motorsteuerungsmodul 160 die Drosselklappenstellung und die Frühzündung optimieren, um Abgase zu minimieren und die Effizienz zu maximieren, sogar während des Begrenzens des Drehmoments zur Schwingungsverringerung. Im Gegensatz dazu zwingt der Stand der Technik den Motor in einen weniger effizienten Betrieb, indem unabhängig die Drosselklappenöffnung verlangsamt oder die Zündung verzögert wird. Der vorliegende Ansatz vereinfacht eine Kalibrierung außerordentlich und ermöglicht es, dass der Motor für eine optimale Leistungsfähigkeit kalibriert werden kann, während die Bewältigung des Klackens separat kalibriert wird.
  • Unter Bezugnahme auf 4 ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführung eines Systems zur Bewältigung des Klackens des Antriebsstrangs gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein Fahrer eines Fahrzeugs betätigt ein Gaspedal 200, dessen Stellung durch einen elektronischen Pedalsensor 202 gelesen wird. Eine Ausgabe des elektronischen Pedalsensors 202 wird an ein adaptives Drehmomentmodul 204 und an einen Beurteiler einer aggressiven Fahrweise 206 übermittelt. Das adaptive Drehmomentmodul 204 empfangt sekundäre Eingaben 208 (z. B. Geschwindigkeitsregelung, ausgewählter Getriebegang, etc.).
  • Der Beurteiler einer aggressiven Fahrweise 206 ermittelt ein Signal, das darauf beruht, wie aggressiv der Fahrer das Fahrzeug betreibt, und übermittelt dieses Signal an das adaptive Drehmomentmodul 204, eine Ratengrenzentabelle 210 und ein Filter 212. Das adaptive Drehmomentmodul 204 ermittelt eine Drehmomentanforderung, die ausreicht, um zum Beispiel eine Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten, die durch die Geschwindigkeitsregelung gesetzt ist, oder um eine Beschleunigung zu erzeugen, die durch das Gaspedal 200 angegeben ist. Das adaptive Drehmomentmodul 204 kann auch eine Eingabe von Modulen zur Antriebsschlupfregelung oder zur Karosserie-/Stabilitätskontrolle (nicht gezeigt) berücksichtigen. Diese Drehmomentanforderung, die positiv oder negativ sein kann, wird an einen Ratenbegrenzer 214 und an einen Bereichsvergleicher 216 übermittelt.
  • Ein Begrenzungsmodul 218 enthält eine obere und eine untere Drehmomentgrenze, die auf der Grundlage von Drehmomenttoleranzen und der Systemansprechzeit kalibriert sind. Diese obere und untere Drehmomentgrenze werden an den Bereichsvergleicher 216 übermittelt. Wenn die Drehmomentanforderung von dem adaptiven Drehmomentmodul 204 sich zwischen der oberen und der unteren Drehmomentgrenze befindet, übermittelt der Bereichsvergleicher 216 ein erstes Freigabesignal an den Ratenbegrenzer 214. Wenn die Drehmomentanforderung größer als die obere Drehmomentgrenze ist, übermittelt der Bereichsvergleicher 216 ein zweites Freigabesignal an das Filter 212.
  • Die Ratengrenzentabelle 210 wählt auf der Grundlage des empfangenen Signals einer aggressiven Fahrweise eine Ratengrenze aus einer kalibrierten Tabelle aus und übermittelt diese Grenze an den Ratenbegrenzer 214. Wenn der Ratenbegrenzer 214 das erste Freigabesignal empfängt, beschränkt er die Änderungsrate der ankommenden Drehmomentanforderung so, dass sie nicht größer als die von der Ratengrenzentabelle 210 empfangene Grenze ist. Diese beschränkte Drehmomentanforderung wird an das Filter 212 übermittelt. Wenn der Ratenbegrenzer 214 das erste Freigabesignal nicht empfangt, lässt er die Drehmomentanforderung unmodifiziert zu dem Filter 212 durch.
  • Das Filter 212 wählt auf der Grundlage eines Gangauswahlsignals, das von einem Getriebe 220 empfangen wird, und des Signals einer aggressiven Fahrweise Tiefpassfilterkoeffizienten aus einer kalibrierten Tabelle aus. Wenn das Filter 212 das zweite Freigabesignal empfängt, wendet es das ausgewählte Tiefpassfilter auf die von dem Ratenbegrenzer 214 ankommende Drehmomentanforderung an. Die gefilterte Drehmomentanforderung wird an ein Motorsteuerungsmodul 222 übermittelt. Wenn das zweite Freigabesignal nicht empfangen wird, lässt das Filter 212 die Drehmomentanforderung unmodifiziert zu dem Motorsteuerungsmodul 222 durch. Das Motorsteuerungsmodul 222 empfängt Daten von Motorsensoren 224 (z. B. RPM, etc.) in einem Motor 226. Das Motorsteuerungsmodul 222 steuert die Motordrosselklappe 228 und die Motorfrühzündung 230, um die Effizienz zu maximieren und die Abgase zu minimieren.

Claims (18)

  1. System zum Verringern des Klackens in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Motor (226), umfassend: ein drehmomentbasiertes Modul (204), das eine Drehmomentanforderung erzeugt; ein Filter (212), das die Drehmomentanforderung von dem drehmomentbasierten Modul (204) empfängt und die Drehmomentanforderung selektiv modifiziert, um eine Änderungsrate der Drehmomentanforderung zu verringern; und ein Motorsteuerungsmodul (222), das die modifizierte Drehmomentanforderung empfängt und den Motor (226) dazu veranlasst, die modifizierte Drehmomentanforderung zu erzeugen, wobei das Filter (212) Drehmomentanforderungsänderungen, die sich über das Nulldrehmoment hinweg erstrecken, auf eine feste Rate begrenzt.
  2. System nach Anspruch 1, wobei das Filter (212) Drehmomentanforderungserhöhungen, die sich über das Nulldrehmoment hinweg erstrecken, und Drehmomentanforderungsabnahmen, die sich über das Nulldrehmoment hinweg erstrecken, abschwächt.
  3. System nach Anspruch 1, wobei das Filter (212) Drehmomentanforderungsänderungen in einem Bereich in der Umgebung des Nulldrehmoments abschwächt.
  4. System nach Anspruch 3, wobei der Bereich durch eine obere Grenze, die größer als das Nulldrehmoment ist, und eine untere Grenze, die geringer als das Nulldrehmoment ist, bestimmt ist.
  5. System nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Beurteiler (206) einer aggressiven Fahrweise, der ermittelt, wie aggressiv das Fahrzeug gefahren wird, wobei die feste Rate auf der Grundlage einer Ausgabe des Beurteilers (206) einer aggressiven Fahrweise ermittelt wird.
  6. System nach Anspruch 5, wobei die feste Rate auf der Grundlage der Ausgabe des Beurteilers (206) einer aggressiven Fahrweise aus einer Tabelle (210) ausgewählt wird.
  7. System nach Anspruch 1, wobei das Filter (212) ein Tiefpassfilter selektiv auf die Drehmomentanforderung anwendet.
  8. System nach Anspruch 7, ferner umfassend einen Beurteiler (206) einer aggressiven Fahrweise, der ermittelt, wie aggressiv das Fahrzeug gefahren wird, wobei Koeffizienten des Tiefpassfilters auf der Grundlage eines aktuell gewählten Ganges in dem Fahrzeug und einer Ausgabe des Beurteilers (206) einer aggressiven Fahrweise ermittelt werden.
  9. System nach Anspruch 8, wobei die Koeffizienten des Tiefpassfilters auf der Grundlage des aktuell gewählten Ganges in dem Fahrzeug und der Ausgabe des Beurteilers einer aggressiven Fahrweise aus einer Tabelle ausgewählt werden.
  10. System nach Anspruch 7, wobei das Filter (212) das Tiefpassfilter auf die Drehmomentanforderung anwendet, wenn die Drehmomentanforderung größer als ein Grenzwert ist.
  11. System nach Anspruch 1, wobei das drehmomentbasierte Modul (204) die Drehmomentanforderung auf der Grundlage von Fahrereingabe, Geschwindigkeitsregelung, Antriebsschlupfregelung und/oder Stabilitätskontrolle erzeugt.
  12. System zum Verringern des Klackens in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Motor (226), umfassend: ein drehmomentbasiertes Modul (204), das eine Drehmomentanforderung erzeugt; ein adaptives Filter (212), das die Drehmomentanforderung von dem drehmomentbasierten Modul (204) empfängt und das die Drehmomentanforderung modifiziert, indem eine Änderungsrate der Drehmomentanforderung über das Nulldrehmoment hinweg verringert wird, und ein Tiefpassfilter selektiv auf die Drehmomentanforderung angewendet wird; und ein Motorsteuerungsmodul (222), das die modifizierte Drehmomentanforderung empfängt und den Motor (226) dazu veranlasst, die modifizierte Drehmomentanforderung zu erzeugen, wobei das Filter (212) Drehmomentanforderungsänderungen, die sich über das Nulldrehmoment hinweg erstrecken, auf eine feste Rate begrenzt.
  13. System nach Anspruch 12, wobei das adaptive Filter (212) Drehmomentanforderungsänderungen in der Umgebung des Nulldrehmoments in einem Bereich abschwächt, der durch eine obere Grenze, die größer als das Nulldrehmoment ist, und eine untere Grenze, die geringer als das Nulldrehmoment ist, bestimmt ist.
  14. System nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Beurteiler (206) einer aggressiven Fahrweise, der ermittelt, wie aggressiv das Fahrzeug gefahren wird, wobei die feste Rate auf der Grundlage einer Ausgabe des Beurteilers (206) einer aggressiven Fahrweise ermittelt wird.
  15. System nach Anspruch 14, wobei die feste Rate auf der Grundlage der Ausgabe des Beurteilers (206) einer aggressiven Fahrweise aus einer Tabelle (210) ausgewählt wird.
  16. System nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Beurteiler (206) einer aggressiven Fahrweise, der ermittelt, wie aggressiv das Fahrzeug gefahren wird, wobei Koeffizienten des Tiefpassfilters auf der Grundlage eines aktuell gewählten Ganges in dem Fahrzeug und einer Ausgabe des Beurteilers (206) einer aggressiven Fahrweise aus einer Tabelle ausgewählt werden.
  17. System nach Anspruch 13, wobei das adaptive Filter (212) das Tiefpassfilter auf die Drehmomentanforderung anwendet, wenn die Drehmomentanforderung größer als ein Grenzwert ist.
  18. System nach Anspruch 17, wobei der Grenzwert gleich der oberen Grenze ist.
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