DE102007001838A1

DE102007001838A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Antriebsstranges in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007001838A1
Application number: DE102007001838A
Authority: DE
Inventors: Bert Pingen; Klemens Grieser
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2008-07-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Antriebsstranges in einem Kraftfahrzeug. Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist folgende Schritte auf: Ermitteln, auf Basis wenigstens eines vorgegebenen Kriteriums, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Anfahrzustand befindet, während ein Motor des Kraftfahrzeuges in einem ersten Drehzahlsteuerungsmodus angesteuert wird, und Aktivieren, falls ein Anfahrzustand des Kraftfahrzeuges ermittelt wurde, eines von dem ersten Drehzahlsteuerungsmodus verschiedenen zweiten Drehzahlsteuerungsmodus.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Antriebsstranges in einem Kraftfahrzeug.
In Kraftfahrzeugen mit Schaltgetriebe erfolgt die Einleitung und Steuerung des Anfahrvorganges durch den Fahrer üblicherweise unter Betätigung einer Trockenkupplung. Da diese im Hinblick auf die Erfüllung unterschiedlicher und z. T. einander zuwiderlaufender Anforderungen ausgelegt ist, muss dabei während des Anfahrvorganges die Kupplung durch den Fahrer mit besonderer Sorgfalt und Vorsicht bedient werden, da ansonsten ein ungleichmäßiger Anfahrvorgang die Folge ist oder sogar die Gefahr eines Abwürgens des Motors besteht.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Antriebsstranges in einem Kraftfahrzeug bereitzustellen, durch das bzw. mit der ein gleichmäßiger Anfahrvorgang unter geringeren Anforderungen an den Fahrer erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 bzw. die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 10 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung des Antriebsstranges in einem Kraftfahrzeug weist folgende Schritte auf:

– Ermitteln, auf Basis wenigstens eines vorgegebenen Kriteriums, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Anfahrzustand befindet, während ein Motor des Kraftfahrzeuges in einem ersten Drehzahlsteuerungsmodus angesteuert wird; und
– Aktivieren, falls ein Anfahrzustand des Kraftfahrzeuges ermittelt wurde, eines von dem ersten Drehzahlsteuerungsmodus verschiedenen zweiten Drehzahlsteuerungsmodus.

Dadurch, dass erfindungsgemäß zum einen eine Überwachung erfolgt, ob ein Anfahrvorgang vorliegt, und ferner gegebenenfalls eine Änderung des Drehzahlsteuerungsmodus vorgenommen wird, kann den besonderen Gegebenheiten bzw. Anforderungen während des Anfahrens Rechnung getragen werden, wobei insbesondere der Fahrer bei der Einleitung bzw. Durchführung des Anfahrvorganges durch geeignete Wahl der Drehzahlsteuerung unterstützt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren hat dabei den weiteren Vorteil, dass es in einem vorhandenen Antriebsstrangsteuerungsmodul (PCM = "powertrain control modul") implementiert werden kann, ohne dass zu seiner Realisierung zusätzliche Hardware in Form von Sensoren oder Aktuatoren erforderlich ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Motor in dem zweiten Drehzahlsteuerungsmodus so angesteuert, dass er einem Drehzahlabfall durch eine im Vergleich zu dem ersten Drehzahlsteuerungsmodus schnellere Bereitstellung eines zusätzlichen Drehmoments entgegenwirkt. Mit anderen Worten erfolgt die Drehzahlsteuerung des Motors in dem zweiten Drehzahlsteuerungsmodus mit einer im Vergleich zu dem ersten Drehzahlsteuerungsmodus geringeren Zeitkonstante bzw. einer kürzeren Reaktionszeit ab dem Zeitpunkt eines Drehmomentabfalls. So kann bei einem Drehmomentabfall – etwa infolge ausbleibender oder nicht hinreichender Gaspedalbetätigung durch den Fahrer während des Anfahrens – eine raschere Reaktion derart erfolgen, dass der Motor einem Drehzahlabfall durch raschere Bereitstellung des zusätzlichen Drehmoments entgegenwirkt. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Anfahrvorgang bei geringeren Anforderungen an den Fahrer hinsichtlich etwa der Sensibilität bei der Gaspedalbetätigung beim Anfahren erreicht, wobei insbesondere ein ungewolltes Abwürgen des Motors wirksam verhindert werden kann.
Bevorzugt wird die resultierende Zeitkonstante zur Unterstützung des Anfahrvorganges etwa auf die Hälfte bis etwa ein Drittel gegenüber dem ersten Leerlaufdrehzahlsteuerungsmodus verkürzt.
Leerlaufdrehzahlregler bei Ottomotoren sind heute meist als komplexe PID-Regler ausgebildet, welche auf das Motor-Sollmoment einwirken. Die Regelparameter sind dabei als Kennlinien oder Kennfelder realisiert. Die Regelung erfolgt bei bekannten Reglern insbesondere häufig abhängig von der Regelabweichung von der Solldrehzahl, dem Drehzahlgradienten und einer sog. Momentenreserve. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, zusätzlich oder alternativ zu einer Verkürzung der Zeitkonstante andere Regelparameter zu modifizieren, die dann letztlich zu einem schnelleren Ansprechverhalten führen. So könnte beispielsweise im zweiten Drehzahlsteuerungsmodus die Solldrehzahl vergrößert und/oder die Abhängigkeit vom Drehzahlgradient verstärkt und/oder der Regeleinfluss der Momentenreserve vergrößert werden. Dies kann beispielsweise durch Bereitstellung eines alternativen Satzes von Kennfeldern für den ersten bzw. den zweiten Drehzahlsteuerungsmodus realisiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt in dem zweiten Drehzahlsteuerungsmodus die Bereitstellung eines zusätzlichen Drehmoments durch den Motor bei einem Drehzahlabfall auch in Phasen, während derer der Fahrer das Gaspedal betätigt. Des Weiteren erfolgt bevorzugt das Aktivieren des zweiten Drehzahlsteuerungsmodus unabhängig vom Vorliegen einer Gaspedalbetätigung. Durch diese Merkmale unterscheidet sich der erfindungsgemäße "Anfahr-Drehzahlsteuerungsmodus" insbesondere auch grundsätzlich von einem normalen Leerlauf-Drehzahlsteuerungsmodus.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung beinhaltet das Kriterium, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Anfahrzustand befindet, ferner die Nichtaktivierung zusätzlicher Lasten innerhalb einer vorgegebenen vorausgegangenen Zeitspanne. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß zuverlässig zwischen einem auf die Aktivierung von zusätzlichen Lasten zurückzuführenden und damit zu erwartenden Dreh zahlabfall und einem unerwarteten, auf einen Anfahrvorgang hinweisenden Drehzahlabfall unterschieden werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Steuerung des Antriebsstranges in einem Kraftfahrzeug, die konfiguriert ist, um ein Verfahren mit den oben beschriebenen Merkmalen auszuführen, wobei bezüglich bevorzugter Ausgestaltungen der Vorrichtung auf die Beschreibung des Verfahrens sowie die Unteransprüche Bezug genommen wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Abbildung erläutert.
Unter Bezug auf die einzige Figur wird anhand eines Flussdiagramms der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
Da die erfindungsgemäße Anfahr-Drehzahlsteuerung nur im Falle eines Anfahrvorganges, d. h. nach einem Stillstand des Fahrzeuges oder einer Fahrt mit sehr geringer Geschwindigkeit aktiviert werden soll, startet das erfindungsgemäße Verfahren im Schritt S10 unter der Voraussetzung, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt. Um einen Anfahrvorgang von einem Betriebszustand mit gewöhnlichen Schwankungen der Motordrehzahl zu unterscheiden, wird in einem nachfolgenden Schritt S20 zunächst abgefragt, ob die Motordrehzahl unterhalb der Solldrehzahl abzüglich eines Hysteresewertes (zur Berücksichtigung von Regelungsschwankungen) liegt. Falls dies nicht der Fall ist, erfolgt in einem Schritt S30 eine weitere Abfrage, ob sich das Gaspedal im unbetätigten Zustand befindet. Lautet die Antwort auf die Abfrage von Schritt S30 ja, erfolgt ein Betrieb unter gewöhnlicher Leerlaufdrehzahlsteuerung (S40). Lautet die Antwort auf die Abfrage von Schritt S30 nein, erfolgt eine Drehzahlsteuerung im normalen Fahrbetrieb (S50). Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann im Schritt S20 zusätzlich die zeitliche Änderung des von dem Mo tor bereitgestellten Drehmoments dn/dt (d. h. insbesondere eine negative Änderungsrate des Drehmoments) ausgewertet werden.
Lautet hingegen die Antwort auf die Abfrage von Schritt S30 ja, d. h. liegt die Motordrehzahl unterhalb der Solldrehzahl abzüglich einem Hysteresewert, erfolgt in einem Schritt S60 zwecks Überprüfung, ob es sich hierbei um einen unerwarteten Drehzahlabfall handelt, eine weitere Abfrage, ob kürzlich (d. h. innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne) irgendwelche zusätzlichen Lasten oder Verbraucher aktiviert wurden. Falls dies der Fall ist, geht das Verfahren zur Abfrage gemäß Schritt S30 über, d. h. es erfolgt je nach Zustand des Gaspedals eine gewöhnliche Leerlaufdrehzahlsteuerung oder eine Drehzahlsteuerung im normalen Fahrbetrieb, da nicht von einem unerwarteten Drehzahlabfall auszugehen ist. Lautet hingegen die Antwort auf die Abfrage von Schritt S60 nein, d. h. wurden innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne keine zusätzlichen Lasten oder Verbraucher aktiviert, wird von einem unerwarteten Drehzahlabfall ausgegangen, und es wird ein von dem zuletzt vorhandenen Drehzahlsteuerungsmodus verschiedener Anfahr-Drehzahlsteuerungsmodus aktiviert (Schritt S70). Dieser Übergang in den Anfahr-Drehzahlsteuerungsmodus erfolgt unabhängig davon, ob aktuell eine Gaspedalbetätigung vorliegt oder nicht, d. h. ohne dass eine Abfrage wie im Schritt S30 stattfindet.
In diesem Anfahr-Drehzahlsteuerungsmodus wird einer während des Anfahrvorganges im Falle einer nicht hinreichenden Gaspedalbetätigung erfolgenden üblicherweise erfolgenden Abnahme der Motordrehzahl und insbesondere auch einem Abwürgen des Motors etwa während Fahrzeugmanövern von geringer Geschwindigkeit (beispielsweise Einparkmanövern) entgegengewirkt, indem bei Drehzahlabfall das vom Motor bereitgestellte Drehmoment schnell erhöht wird, wobei diese Drehmomenterhöhung mit (etwa relativ zu einer herkömmlichen Leerlaufdrehzahlsteuerung) vergleichsweise rascher Zeitkonstante erfolgt. Anders als bei der herkömmlichen Leerlaufdrehzahlsteuerung erfolgt die Erhöhung des vom Motor bereitgestellten Drehmoments in dem erfindungsgemäßen Anfahr-Drehzahlsteuerungsmodus auch in Phasen, während derer der Fahrer das Gaspedal betätigt. Sobald die Motordrehzahl oberhalb der gewünschten Motordrehzahl liegt und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorgegebenen Schwellenwert über schreitet, wird die Bereitstellung eines zusätzlichen Motordrehmoments in dem erfindungsgemäßen Anfahr-Drehzahlsteuerungsmodus wieder beendet.

Claims

Verfahren zur Steuerung des Antriebsstranges in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ermitteln, auf Basis wenigstens eines vorgegebenen Kriteriums, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Anfahrzustand befindet, während ein Motor des Kraftfahrzeuges in einem ersten Drehzahlsteuerungsmodus angesteuert wird; und Aktivieren, falls ein Anfahrzustand des Kraftfahrzeuges ermittelt wurde, eines von dem ersten Drehzahlsteuerungsmodus verschiedenen zweiten Drehzahlsteuerungsmodus.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor in dem zweiten Drehzahlsteuerungsmodus so angesteuert wird, dass er einem Drehzahlabfall durch eine im Vergleich zu dem ersten Drehzahlsteuerungsmodus schnellere Bereitstellung eines zusätzlichen Drehmoments entgegenwirkt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Drehzahlsteuerungsmodus die Bereitstellung eines zusätzlichen Drehmoments durch den Motor bei einem Drehzahlabfall auch in Phasen erfolgt, während derer der Fahrer das Gaspedal betätigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivieren des zweiten Drehzahlsteuerungsmodus unabhängig vom Vorliegen einer Gaspedalbetätigung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Anfahrzustand befindet, beinhaltet, dass die aktuelle Motordrehzahl eine Solldrehzahl unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Anfahrzustand befindet, ferner die Nichtaktivierung zusätzlicher Lasten innerhalb einer vorgegebenen vorausgegangenen Zeitspanne beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ermittelns, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Anfahrzustand befindet, eine Auswertung der zeitlichen Änderung des von dem Motor bereitgestellten Drehmoments beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ermittelns, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Anfahrzustand befindet, erst durchgeführt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Motors zur Bereitstellung eines erhöhten Drehmoments beendet wird, sobald die Motordrehzahl oberhalb einer Solldrehzahl liegt und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Vorrichtung zur Steuerung des Antriebsstranges in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass diese konfiguriert ist, um ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.