DE102007011388B4

DE102007011388B4 - Verfahren zur Quantifizierung eines Verhaltens von mindestens einem Lastwechsel

Info

Publication number: DE102007011388B4
Application number: DE200710011388
Authority: DE
Inventors: Sven Dinesen; Michael Günther; Alexander Stahr
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2027-03-08
Also published as: DE102007011388A1

Abstract

Verfahren zur Quantifizierung des Verhaltens eines Lastwechsels eines Motors, wobei der Lastwechsel anhand von zwei Parametern beschrieben wird, wobei der erste Parameter die Agilität ist, wobei die Agilität in Abhängigkeit des Verlaufes eines gemessenen Motorweges (9), der aus einer Motorverlagerung während des Lastwechsels resultiert, (9) und eines modellierter Wunsch-Motorweges (10) bestimmt wird, wobei der zweite Parameter der Komfort ist, wobei der Komfort in Abhängigkeit des Verlaufes des gemessenen Motorweges (9) und des modellierten Wunsch-Motorweges (10) oder in Abhängigkeit des Verlaufes des gemessenen Motorweges (9) und eines modellierten Ist-Motorweges (11) bestimmt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Quantifizierung eines Verhaltens von mindestens einem Lastwechsel.
Stand der Technik
In der DE 103 51 047 A1 ist ein Verfahren zum Steuern einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs offenbart. Zur Unterdrückung von Längsschwingungen eines Fahrzeugs, die aus Lastwechseln resultieren, wird ohne eine Beeinträchtigung einer Längsdynamik des Fahrzeugs als Fahrgröße neben dem Zündwinkel und der Einspritzmenge die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs erfasst.
Das Gesamtschwingungssystem des Antriebsstrangs besteht aus einer Vielzahl von Feder-Masse-Elementen. Dadurch treten mehrere Eigenfrequenzen und dementsprechend auch unterschiedliche Eigenschwingformen auf. Immer wenn eine Erregerordnung mit einer Eigenfrequenz zusammentrifft, kann das zu erheblichen Komfortbeeinträchtigungen für die Fahrzeuginsassen führen. Diese Beeinträchtigungen können akustisch oder als Schwingungen wahrnehmbar sein. Die Grenze zwischen beiden liegt im subjektiven Empfinden des Menschen, der zwischen 1 und 10 Hertz besonders empfindlich reagiert. Für Insassen eines Fahrzeugs wird das sog. Fahrzeugruckeln bei schnellen Lastwechseln wegen seiner niedrigen Frequenz (1 bis 10 Hertz) als besonders störend empfunden. Hauptursache ist dabei der schlagartige Anstieg des durch den Motor abgegebenen Drehmoments. Beim Ruckeln entstehen horizontale Schwingungen des gesamten Fahrzeugs in einer Ebene zur Fahrzeuglängsachse. Beeinflussende Größen für das Ruckelverhalten sind vor allem der Motor, Getriebe, Antriebswellen, Reifen sowie Kraftschlussbedingungen zwischen ihnen und der Fahrbahn.
Variationen des Momentenaufbaus können die Ruckelschwingungen vermindern, führen aber meistens zu einem gleichzeitigen Verlust im Beschleunigungsverhalten. Bei höherfrequenten Schwingungen über 15 Hertz nimmt die Schwingungsempfindlichkeit stark ab und es kommt nur noch zu einer akustischen Wahrnehmung, die jedoch auch das Gefühl von unsolider Verarbeitung oder einem Fahrzeugfehler bei den Insassen erzeugen kann.
Bei einer Antiruckelregelung wird der Effekt ausgenutzt, dass die Motordrehzahl aufgrund des Ruckelns ebenfalls eine Schwingung ausführt. Das Steuergerät berechnet einen Gradienten der Motordrehzahl. Überschreitet dieser Gradient einen vorgeschriebenen Wert, wird über den Zündwinkel das Motormoment sehr schnell beeinflusst. Der andere Weg, d. h. über eine Verstellung der Drosselklappe bei Fahrzeugen mit einem elektronischen Gaspedal das Motormoment zu ändern, ist dafür zu langsam. Gründe sind die nicht zu vermeidende Totzeit im Übertragungsverhalten der Regelstrecke Fahrpedal-Drosselklappe sowie der Zeitraum für die Beschleunigung der trägen Luftsäule im Ansaugkanal.
Ein großer Nachteil der Antiruckelregelung ist, dass erst in dem Augenblick eingegriffen werden kann, in dem die Motordrehzahl gemessen und ausgewertet wurde. Der Schwellenwert des Drehzahlgradienten zur Aktivierung der Regelung liegt aber schon in einem Bereich, in dem die Schwingung bereits angeregt ist. Durch diese Zeitverzögerung kann die Ruckelschwingung nur noch vermindert, jedoch nicht mehr vermieden werden.
Bei einer Lastschlagdämpfung verzögert sich der Momentenaufbau über einen längeren Öffnungszeitraum der Drosselklappe sowie durch Zündwinkelverstellung. Auslöser sind Schwellwerte der Wegänderung, Fahrerwunsch-Lastsprung und Betätigungsgeschwindigkeit des Fahrpedals.
Gemäß der DE 102 27 386 A1 ist ein Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen im Antriebsstrang einer Antriebsmaschine vorbekannt. Hierbei erfolgt ein Dämpfen der Schwingungen im Antriebsstrang einer Antriebsmaschine durch ein geregeltes Reduzieren der durch Laständerung in den elastischen Lagern auftretenden Motorverlagerung. Insbsondere wird für das jeweilige Fahrerwunschmoment die in der elastischen Lagerung auftretende Motorverlagerung errechnet und mit einem Grenzwert für die maximale Motorverlagerung verglichen. Beim Überschreiten des Grenzwertes der maximalen Motorverlagerung erfolgt eine Wichtung der Parameter des momentanen Betriebszustandes des Motors oder/und des Fahrzeuges. Durch ändern einer oder mehrerer Betriebsparameter wird das Motormoment bis zum Unterschreiten des Grenzwertes reduziert.
Gemäß der DE 10 2007 001 674 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung eines Antriebsmoments eines Kraftfahrzeugs vorbekannt, wobei das Antriebsmoment aus einer ermittelten Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und einer ermittelten Änderung des Höhenstands an mindestens einer Achse des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Auswirkungen der Kraftübertragung am Rad messtechnisch erfasst werden können. Daraus kann wiederum das Antriebsmoment des Kraftfahrzeugs ermittelt werden.
Gemäß der DE 35 26 409 A1 ist folgendes vorbekannt. Zwecks Vermeidung von ruckartigen Drehmomentänderungen bei Lastwechseln mit Änderung der Leistungsflußrichtung im Antriebsstrang wird als Kriterium dafür, ob derartige Drehmomentänderungen auftreten oder nicht, die Ableitung der jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine herangezogen und ermittelt, ob diese Drehzahländerung einen im normalen Maschinenbetrieb nicht erreichten Schwellwert erreicht oder nicht.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Lastwechselverhalten zu quantifizieren.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteile dar Erfindung
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass zur Quantifizierung des Lastwechselverhaltens der Motor heranzuziehen ist. Das Fahrzeug an sich, in dem der Motor gelagert ist, bleibt bei der erfindungsgemäßen Quantifizierung außer Betracht.
Eine Beurteilung des Lastwechselverhaltens eines Fahrzeugs durch den Fahrer ist subjektiv und eignet sich daher nicht für eine objektive Beurteilung. Erfindungsgemäß wird für eine objektive Beurteilung der zurückgelegte Weg eines Fahrpedals zugrundegelegt, da der Fahrer über das Fahrpedal des Moment des Motors beeinflussen möchte.
Durch eine Variation des Motormoments, welches durch die Bewegung des Fahrpedals ausgelöst wird, wird eine Schwingung des Motors erzeugt, wobei durch die Schwingung des Motors das Fahrzeug in eine Schwingung versetzt wird. Durch eine Bewegung des Fahrpedals bewegt sich der Motor in seinen Lager. Aufgrund der Trägheit des Fahrzeugs schwingt der Motor mehr als erforderlich. Bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs schiebt sich des Fahrzeug gegen den Motor, so dass eine entgegengesetzte Schwingung des Motors größer als erforderlich ausfällt. Die Wegstrecke dieser Schwingung wird mit einem Sensor gemessen. Die gemessene Wegstrecke bildet den Motorweg.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass lediglich eine Messung des Motorweges, d. h. die Bewegung des Motors, und des Pedalwegs erfolgen muss, um einen Lastwechsel anhand von mindestens zwei Parameter zu quantifizieren.
Anhand des gemessenen Pedalweges wird mit einem in einem Steuergerät hinterlegten Pedalweg-Kennfeld ein zugehöriges modelliertes Wunsch-Motormoment ermittelt. Das modellierte Wunsch-Motormoment entspricht dem maximalen Moment, was vom Motor unter Idealbedingungen, beispielsweise optimaler Zündzeitpunkt bei richtigem Kraftstoff-Luft-Gemisch, In diesem Betriebspunkt bezüglich Last und Drehzahl, beispielsweise Drosselklappenstellung und Drehzahl, abgegeben werden könnte. Mit dem modellierten Wunsch-Motormoment ist demzufolge eine Korrelation von Fahrpedalstellung und einer im Steuergerät messbaren motorspezifischen Größe gegeben, die den Vergleich zwischen dem, was der Fahrer will und dem, was des Fahrzeug tatsächlich macht, ermöglicht.
Für das modellierte Wunsch-Motormoment wird ein zugehöriger modellierter Wunsch-Motorweg unter Einbeziehung der Getriebeübersetzung, der Achsgetriebeübersetzung, des Wirkungsgrades des Antriebsstrangs, des Radradius und der Steifigkeit, d. h. das Verhältnis von Antriebskraft zum stationären Motorweg, errechnet. Der modellierte Wunsch-Motorweg berechnet sich aus folgender Formal:
Es ist ferner möglich, aus dem Pedalweg direkt auf den modellierten Wunsch-Motorweg zu schließen.
Der zeitliche Verlauf des gemessenen Motorweges und des modellierten Wunsch-Motorweges werden während eines Lastwechsels miteinander verglichen und anhand der Vergleiche die Größen der Parameter bestimmt.
Ein Parameter ist vorteilhafterweise die Agilität. Hierzu werden der zeitliche Verlauf des gemessenen Motorweges und des modellierten Wunsch-Motorweges zwischen dem Zeitpunkt des Lastwechselbeginns und mindestens dem Zeitpunkt der ersten Übereinstimmung zwischen dem gemessenen Motorweg und dem modellierten Wunsch-Motorweg herangezogen.
Je geringer der zeitliche Abstand zwischen dem Zeitpunkt des Lastwechselbeginns und dem Zeitpunkt der ersten Übereinstimmung des gemessenen Motorweges und des modellierten Wunsch-Motorweges ist, desto agiler ist der Motor und somit das Fahrzeug.
Für die Ermittlung des Parameters Agilität können hierfür die Schwingung des gemessenen Motorweges und der Verlauf des modellierten Wunsch-Motorweges beispielsweise durch eine Beurteilung der Flächeninhalte der absoluten Differenz der Schwingung und des Verlaufs erfolgen.
Ein weiterer Parameter ist vorteilhafterweise der Komfort. Hierzu wird der zeitliche Verlauf des gemessenen Motorweges und des modellierten Wunsch-Motorweges zwischen dem Zeitpunkt der ersten Übereinstimmung zwischen dem Motorweg und dem modellierten Wunsch-Motorweg und dem Zeitpunkt des Lastwechselendes herangezogen.
Die Abweichungen zwischen dem gemessenen Motorweg und dem modellierten Wunsch-Motorweg werden ins Verhältnis zu dem modellierten Wunsch-Motorweg gesetzt. Abhängig von der Gangwahl und somit von der Übersetzung des Getriebes variieren die Abweichungen zwischen dem gemessenen Motorweg und dem modellierten Wunsch-Motorweg.
Beispielsweise sind die Abweichungen im ersten Gang größer im Vergleich zum vierten Gang. Um aus diesen Abweichungen auf den Komfort-Parameter schließen zu können, müssen diese Abweichungen in Relation zueinander gebracht werden. hierfür werden die Abweichungen zum modellierten Wunsch-Motorweg, bei dessen Berechnung die Übersetzung des Getriebes berücksichtigt wird, ins Verhältnis gebracht, so dass der Komfort-Wert des ersten Ganges mit dem Komfort-Wert des vierten Ganges vergleichbar ist.
Je geringer die Abweichungen des gemessenen Motorweges zum modellierten Wunsch-Motorweg im Verhältnis zum modellierten Wunsch-Motorweg zwischen dem Zeitpunkt der ersten Übereinstimmung des gemessenen Motorweges und des modellierten Wunsch-Motorweges und dem Zeitpunkt des Lastwechselendes sind, desto komfortabler ist der Motor und somit das Fahrzeug.
Für die Ermittlung des Parameters Komfort können hierfür die Schwingung des gemessenen Motorweges und der Verlauf des modellierten Wunsch-Motorweges beispielsweise durch eine Beurteilung der Flächeninhalte der absoluten Differenz der Schwingung und des Verlaufs erfolgen.
Für die Ermittlung des Parameters Komfort kann anstelle des modellierten Wunsch-Motorweges ein modellierter Ist-Motorweg herangezogen werden.
Der modellierte Ist-Motorweg wird aus dem im Steuergerät hinterlegten modellierten Ist-Motormoment berechnet. Das modellierte Wunsch-Motormoment eilt dem modellierten Ist-Motormoment bei einer Pedalbetätigung immer voraus, da es eine sog. Totzeit im Übertragungsverhalten einer Regeleinrichtung für die Drosselklappenensteuerung bei Fahrzeugen mit einem elektronischen Gaspedal gibt. Ein weiterer Aspekt besteht beispielsweise darin, dass nach einer Öffnung der Drosselklappe die träge Luftsäule im Ansaugkanal erst beschleunigt werden muss. Bevor das nicht geschehen ist, kann durch den zu geringen Füllstand im Zylinder des Motors das gewünschte Moment nicht erzeugt werden. Das modellierte Ist-Motormoment wird beispielswelse durch Fahrverhaltensfunktionen, wie Antiruckelregelung und Lastschlagdämpfung, beeinflusst und ist damit unabhängig von dem, was der Fahrer am Gaspedal vorgibt. Vielmehr entspricht es dem, was der Applikateur im Steuergerät vorgegeben hat.
Zudem können für eine Bestimmung des Parameters Komfort die Abweichungen zwischen dem gemessenen Motorweg und dem modellierten Wunsch-Motorweg oder zwischen dem gemessenen Motorweg und dem modellierten Ist-Motorweg Ins Verhältnis zu einem maximalen Motorweg gesetzt werden.
Der maximale Motorweg kann aus dem maximalen Motormoment, welches werkseitig, d. h. vom Hersteller angegeben, oder in einem Versuch ermittelt wunde, berechnet werden.
Im Vergleich zu dem modellierten Ist-Motormoment ist das maximale Motormoment und somit der maximale Motorweg gegenüber einer ein- oder ausgeschalteten Lastschlagdämpfung oder Antiruckelregelung unabhängig. Der maximale Motorweg als Referenzgröße für eine Komfortberechnung ist daher konstant gegenüber einer ein- oder ausgeschalteten Lastschlagdämpfung oder Antiruckregelung.
Zudem ist das modellierte Wunsch-Motormoment und somit der modellierte Wunsch-Motorweg gegenüber einer ein- oder ausgeschalteten Lastschlagdämpfung oder Antiruckelregelung unabhängig.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung des Motors anhand der Parameter abstimmbar, so dass mit mindestens einer vorgegebenen Parametergröße der Motor entsprechend gesteuert werden kann. Beispielsweise kann hierzu die Steuerung des Motormoments während eines Lastwechsels vorgenommen werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird anhand des gemessenen Motorweges das im Steuergerät hinterlegte Modell überprüft oder angepasst. Analog zu der oben aufgeführten Formel kann aus dem gemessenen Motorweg und der Kenntnis der übrigen Parameter Getriebeübersetzung, Achsgetriebeübersetzung, Wirkungsgrad des Antriebsstranges, Radradius und Steifigkeit das Motormoment wie folgt berechnet werden:
Das aus dem gemessenen Motorweg berechnete Motormoment wird mit dem im Steuergerät anhand eines Modells modellierten Wunsch-Motormoment oder modellierten ist Motormoment verglichen. Anhand des Vergleichs kann des im Steuergerät hinterlegte Modell überprüft oder angepasst werden.
Die Parameter Agilität und Komfort eignen sich für eine quantitative Beurteilung des Fahrverhaltens aufgrund ihres gegensätzlichen Verhaltens. Die Agilität ist beispielswelse das fühlbare Beschleunigungsvermögen oder das Ansprechverhalten. Der Komfort ist beispielsweise die Unterdrückung von Ruckelschwingungen. So zieht meistens eine Erhöhung oder Verbesserung der Agilität eine Verschlechterung des Komforts und umgekehrt mit sich.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Fahrzeuge auf diese Parameter appliziert werden und sind somit untereinander vergleichbar.
Weiterhin können neue oder bestehende Fahrverhaltensfunktionen im Steuergerät auf ihre Wirksamkeit überprüft oder Schwellwerte zur Aktivierung untersucht oder festgelegt werden. Zudem kann ein Fahrzeug gleichmäßig über den gesamten Kennfeldbareich des Motors auf die selben Fahrverhaltenskennwerte bei Lastwechselvorgängen appliziert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht weiterhin eine quantitative Beurteilung von verschiedensten Variationen des Momentenverlaufs.
Zudem kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verbesserung oder Verschlechterung des Fahrverhaltens mit konkreten Zahlen belegt werden.
Zeichnungen
Es zeigen:
1: eine Prinzipskizze einer Motorbewegung;
2: ein Diagramm eines Lastwechselvorgangs;
3: einen Ausschnitt des Diagramms aus 2;
4: einen Ausschnitt des Diagramms aus 2;
5: einen Ausschnitt des Diagramms aus 2;
6: einen Ausschnitt des Diagramms aus 2.
In 1 ist eine Prinzipskizze einer Motorbewegung dargestellt. Ein Motorgehäuse 1 ist mit Pendelstützen 2 und Motorlagerungen 3 in einem Fahrzeugchassis 4 gelagert. Der Motor ist längs in dem Fahrzeug eingebaut; diese Anordnung verdeutlicht die Fahrtrichtung 5. Das von einer Kurbelwelle 6 erzeugte Moment stützt sich auf der einen Seite über die Reibkraft zwischen Antriebsrädern und Fahrbahn und auf der anderen Seite aufgrund des Kräftegleichgewichts am Motorgehäuse 1 ab. Durch die Motorlagerung 3, beispielswelse Elastomermotorlagerung, kommt es zu einer Drehbewegung des Motors in Richtung des Pfeils A um einen konstruktiv bedingten Drehpunkt 7. Diese Drehung beträgt nur wenige Grad und kann deshalb näherungsweise an einer Zylinderkopfhaube als horizontale Bewegung in Richtung des Pfeils B definiert und durch einen Motorwegsensor 8 gemessen werden. Der Motorwegsensor 8 ist beispielsweise ein Seilzugpotentiometer, oder auch Positionssensor genannt, und fest an einem Radhaus im Motorraum befestigt. Des Seilende ist beispielsweise am Rail der Einspritzventile befestigt. Mit dem Motorwegsensor 8 kann die Relativbewegung zwischen Motor und Fahrzeug bestimmt werden.
In 2 ist ein Diagramm eines Lastwechselvorgangs bezogen auf eine Zeit t und eine Wegstrecke s dargestellt. Die 3 und 4 zeigen jeweils einen Ausschnitt des Diagramms aus 2.
Während des in den 2 bis 4 dargestellten Lastwechsels wird die Gangwahl, d. h. die Übersetzung eines Getriebes, nicht verändert. Für des erfindungsgemäße Verfahren wird der Bewegungsweg, d. h. die Schwingung, eines Motors anhand eines Motorwegsensors 8 gemessen.
Weiterhin wird ein Pedalweg eines Fahrpedals mittels eines Pedalwertgebers oder Fahrzeugsensors gemessen und in einem Steuergerät hinterlegt. Über ein im Steuergerät hinterlegtes Pedalweg-Kennfeld, welches ein Modell ist, wird anhand des gemessenen Pedalweges ein modelliertes Wunsch-Motormoment ermittelt. Aus dem modellierten Wunsch-Motormoment, der Getriebeübersetzung, der Übersetzung des Achsgetriebes, dem Wirkungsgrad des Antriebstrangs, dem Radradius und der Steifigkeit, d. h. Verhältnis von Antriebskraft zum stationären Motorweg, wird ein modellierter Wunsch-Motorweg 10 errechnet. Die zugehörige Formel für den modellierten Wunsch-Motorweg 10 lautet:
Der modellierte Wunsch-Motorweg 10 steht in Zusammenhang zur Fahrpedalbewegung und damit zum Fahrerwunsch.
Zudem kann ein Kupplungsistmoment, das kein direkter Messwert ist, sondern im Steuergerät als Modell hinterlegt ist, als modelliertes Ist-Motormoment errechnet werden. Analog zur Berechnung des modellierten Wunsch-Motorweges 10 kann ein modellierter Ist-Motorweg 11 durch eine Ersetzung des modellierten Wunsch-Motormoments durch das modellierte Ist-Motormoment berechnet werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bezogen auf die Zeit t der Verlauf des gemessenen Motorweges 9 und des modellierten Wunsch-Motorweges 10 verglichen und anhand von Parameter der Lastwechsel quantifiziert.
Der Lastwechsel beginnt zum Zeitpunkt t₀. Vor dem Zeitpunkt t₀ ist die Schwingung des Motors ausgeglichen oder vernachlässigbar, d. h. es liegt eine Unterschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes vor. Ab dem Zeitpunkt t₀ wird der Pedalweg größer und die Schwingung des Motors nimmt zu, so dass der vorgegebene Grenzwert überschritten wird. Eine relevante Veränderung des Pedalweges kann an Kriterien geknüpft werden, so dass nur die Veränderungen des Pedalweges gemessen werden, bei denen der Fahrer ein höheres Motormoment anfordert. Mögliche Kriterien hierfür können eine prozentuale Veränderung des Pedalweges innerhalb eines Zeitfensters sein.
Als Grenzwert für die Schwingung des Motors kann der absolute Abstand d zwischen einem lokalen Maximum Imax des gemessenen Motorweges 9 und dem direkt vorangegangenen oder nachfolgenden lokalen Minimums Imin herangezogen werden. Sobald der Abstand d kleiner oder gleich dem Grenzwert ist, gilt die Schwingung des Motors als ausgeklungen. Ein Maß für den Grenzwert ist die Amplitudenüberhöhung. Die Differenz zwischen dem modellierten Wunsch-Motorweg 10 und der maximalen Amplitudenhöhe des gemessenen Motorweges 9, d. h. der Maximalwert der ersten Schwingungsamplitude des Motors, ergibt die Amplitudenüberhöhung.
Der gemessene Motorweg 9 wird zuerst kleiner bis zum ersten lokalen Minimum Imin1, welches bei der Strecke s₀ liegt, und wird dann größer bis zum ersten Maximum Imax1, welches bei der Strecke s₄ liegt. Dieser anfängliche Verlauf des gemessenen Motorweges 9 entspricht einem Volllastsprung aus dem Schub- in den Zugbetrieb des Motors.
Zum Zeitpunkt t₁ und der Strecke s₂ liegt ein erster Schnittpunkt Sp1 von dem gemessenen Motorweg 9, dem modellierten Wunsch-Motorweg 10 vor.
Des Ende des Lastwechsels liegt zum Zeitpunkt t₄ vor, wenn der Abstand d des lokalen Maximums Imax3 und des vorhergehenden lokalen Minimums Imin3 des gemessenen Motorweges 9 einen vorgegebenen Abstand unterschreitet oder der Pedalweg rückläufig ist.
In 3 ist der Verlauf des gemessenen Motorweges 9 bis zum ersten Schnittpunkt Sp1 und der Verlauf des modellierten Wunsch-Motorweges 10 bis zum Punkt P2 dargestellt. Die Fläche F1 wird durch den Abschnitt des gemessenen Motorweges 9 und den Abschnitt des modellierten Wunsch-Motorweges 10 gebildet. Die Fläche F2 wird nach links und oben durch den Abschnitt des modellierten Wunsch-Motorweges 10 zwischen dem Zeitpunkt t₀ und dem Punkt P2 begrenzt. Die rechtsseitige Begrenzung der Fläche F2 ist identisch mit der linksseitigen bis zum Punkt P1 und wird mit einem Abstand auf den Zeitpunkt t₃, beispielsweise eine Sekunde, neu angesetzt. Der Punkt P1 entspricht einem Zeitpunkt, an dem eine Änderung, d. h. der Gradient, des modellierten Wunsch-Motormoments einen zu definierenden Schwellwert unterschreitet.
Des Verhältnis zwischen dem Flächeninhalt der Fläche F1 zu dem Flächeninhalt der Fläche F2 ergibt den Parameter der Agilität. Die Fläche F2 stellt die Referenzfläche für den Parameter der Agilität dar. Die zeitliche Ausdehnung der Fläche F2 kann zwischen dem Zeitpunkt t₁ und t₄ variiert werden, so dass der Zeitpunkt t₃ auch mit t₁ oder mit t₄ zusammenfallen kann. Für die Referenzfläche wird der modellierte Wunsch-Motorweg 10 ausgewählt, da dieser einen direkten Zusammenhang zur Fahrpedalbewegung und damit zum Fahrzeugführer und dessen Agilitätsempfinden für des Fahrzeug aufweist.
In 4 ist der Verlauf des gemessenen Motorwegs 9 vom ersten Schnittpunkt Sp1, der ersten Übereinstimmung bezüglich Zeitpunkt t₁ und Strecke s₂ zwischen dem gemessenen Motorweg 9 und dem modellierten Wunsch-Motorweg 10, bis zum Zeitpunkt t₄, dem Ende des Lastwechsels, dargestellt. Der Verlauf des modellierten Ist-Motorwegs 11 ist ebenfalls vom Zeitpunkt t₁ bis mm Zeitpunkt t₄ dargestellt.
Die Flächen F3 bis F7 werden zwischen dem Verlauf des gemessenen Motorweges 9 und des modellierten Ist-Motorweges 11 gebildet, wobei die Fläche F3 zwischen dem Schnittpunkt Sp1 und dem Schnittpunkt Sp2, die Fläche F4 zwischen dem Schnittpunkt Sp2 und dem Schnittpunkt Sp3, die Fläche F5 zwischen dem Schnittpunkt Sp3 und dem Schnittpunkt Sp4, die Fläche F6 zwischen dem Schnittpunkt Sp4 und dem Schnittpunkt Sp5 und die Fläche F7 zwischen dem Schnittpunkt Sp5 und dem Zeitpunkt t₄ gebildet werden. Je größer die Inhalte der Flächen F3 bis F7 sind, desto größer ist die Abweichung zwischen dem gemessenen Motorweg 9 und dem modellierten Ist-Motorweg 11 und somit die Schwingung des Motors.
Die Fläche F8 erstreckt sich zwischen s₁, der Strecke des zweiten lokalen Minimums Imin2, und der Strecke s₃ sowie dem Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t₂. Die Strecke zwischen s₁ und s₃ entspricht einem maximalen Motorweg 12, wobei der maximale Motorweg 12 aus dem maximalen Motormoment des Motors errechnet wird. Des maximale Motormoment ist ein fahrzeugspezifischer Wert, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht ermittelt wird, jedoch kann das maximale Motormoment ebenfalls In einem Versuch ermittelt werden. Die Berechnung des maximalen Motorweges 12 erfolgt analog zum modellierten Wunsch-Motorweg 10 mit der Maßgabe, dass anstatt des modellierten Wunsch-Motormoments des maximale Motormoment herangezogen wird.
Bei der Berechnung des maximalen Motorweges 12 wird unter anderem die Getriebeübersetzung der Gangstufe hinzugezogen, so dass mit steigender Gangstufe der maximale Motorweg 12 kleiner wird. Dieser Zusammenhang ist gewollt, da sich in höheren Gängen gleichzeitig die Frequenz erhöht und die Amplitudenüberhöhung der Ruckel- und damit der Motorschwingung verringert.
Das Verhältnis der Summe der Flächeninhalte der Flächen F3 bis F7 zu dem Flächeninhalt der Fläche F8 ergibt den Parameter des Komforts. Die zeitliche Ausdehnung der Fläche F8, die die Referenzfläche für den Parameter des Komforts darstellt, kann zwischen dem Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t₄ variiert werden, wobei bei einem Zusammenfallen von t₁ und t₃ keine Fläche F8 gebildet wird, so dass t₃ nicht mit t₁ zusammenfallen darf.
Je geringer die Summe der Inhalte der Flächen F3 bis F7 zu dem Inhalt der Fläche F8 ist, desto komfortabler ist der Motor und somit das Fahrzeug.
In 5 ist der Verlauf des gemessenen Motorwegs 9 vom ersten Schnittpunkt Sp1, der ersten Übereinstimmung bezüglich Zeitpunkt t₁ und Strecke s₂ zwischen dem gemessenen Motorweg 9 und dem modellierten Wunsch-Motorweg 10, bis zum Zeitpunkt t₄, dem Ende des Lastwechsels, dargestellt. Der Verlauf des modellierten Ist-Motorwegs 11 ist ebenfalls vom Zeitpunkt t₁ bis zum Zeitpunkt t₄ dargestellt.
Die Fläche F8 erstreckt sich zwischen s₁, der Strecke des zweiten lokalen Minimums Imin2, und dem Verkauf des modellierten Ist-Motorweges 11 sowie dem Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t₂.
In 6 ist der Verlauf des gemessenen Motorwegs 9 vom ersten Schnittpunkt Sp1, der ersten Übereinstimmung bezüglich Zeitpunkt t₁ und Strecke s₂ zwischen dem gemessenen Motorweg 9 und dem modellierten Wunsch-Motorweg 10, bis zum Zeitpunkt t₄, dem Ende des Lastwechsels, dargestellt. Der Verlauf des modellierten Wunsch-Motorwegs 10 ist ebenfalls vom Zeitpunkt t₁ bis zum Zeitpunkt t₄ dargestellt.
Die Fläche F8 erstreckt sich zwischen s₁, der Strecke des zweiten lokalen Minimums Imin2, und dem Verlauf des modellierten Wunsch-Motorweges 10 sowie dem Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t₂.
Um die Parameter Agilität und Komfort vergleichbar, beispielsweise zwischen verschiedenen Gängen oder unterschiedlichen Fahrzeugen, zu machen, darf nicht nur der absolute Flächeninhalt aus der Abweichung von modelliertem Wunsch-Motorweg 10 und gemessenem Motorweg 9 bzw. modelliertem Ist-Motorweg 11 und gemessenem Motorweg 9, Fläche F1 bei der Agilität oder Fläche F3 bis F7 beim Komfort, betrachtet werden. Die Abweichung muss daher ins Verhältnis zu einer gleichbleibenden Referenzfläche, Fläche F2 bei der Agilität oder Fläche F8 beim Komfort, gesetzt werden.
Da bei obiger Formel die Getriebeübersetzung der Gangstufe mit eingeht, folgt, dass sich die Referenzfläche, Fläche F2 bei der Agilität oder Fläche F8 beim Komfort, mit steigender Gangstufe verringert, d. h. die Referenzfläche beim ersten Gang ist größer im Vergleich zum zweiten Gang. Dieser Zusammenhang ist gewollt, da sich in steigenden Gangstufen gleichzeitig die Frequenz erhöht und die Amplitudenüberhöhung verringert.
Die Berechnung der Flächen F1 bis F8 kann beispielsweise anhand der Werte, d. h. der Wegstrecken, erfolgen. Je geringer der zeitliche Abstand zwischen zwei Werten ist, desto höher ist die Genauigkeit. Beispielsweise kann die Berechnung der Flächen F1 bis F8 durch Aufsummieren der Werte erfolgen. Theoretisch müsste das Summenergebnis für die Flächenberechnung noch mit diesem zeitlichen Abstand zweier Werte multipliziert werden. Dies ist aber nicht erforderlich, da der zeitliche Abstand bei den Flächen F1 und F2 bzw. F3 bis F8 identisch ist und die Fläche F1 zu der Fläche F2 ins Verhältnis zueinander gebracht wird, bzw. die Summe der Flächen F3 bis F7 ins Verhältnis zu der Fläche F8 zueinander gebracht wird.
Bezugszeichenliste

1: Motorgehäuse
2: Pendelstütze
3: Motorlagerung
4: Fahrzeugchassis
5: Fahrtrichtung
6: Kurbelwelle
7: Drehpunkt
8: Motorwegsensor
9: gemessener Motorweg
10: modellierter Wunsch-Motorweg
11: modellierter Ist-Motorweg
12: maximaler Motorweg
A: Pfeil
B: Pfeil
d: Abstand
F1: Fläche
F2: Fläche
F3: Fläche
F4: Fläche
F5: Fläche
F6: Fläche
F7: Fläche
F8: Fläche
Imax1: lokales Maximum
Imax2: lokales Maximum
Imax3: lokales Maximum
Imin1: lokales Minimum
Imin2: lokales Minimum
Imin3: lokales Minimum
P1: Punkt
P2: Punkt
s: Wegstrecke
s₀: Strecke
s₁: Strecke
s₂: Strecke
s₃: Strecke
s₄: Strecke
Sp1: Schnittpunkt
Sp2: Schnittpunkt
Sp3: Schnittpunkt
Sp4: Schnittpunkt
Sp5: Schnittpunkt
t: Zeit
t₀: Zeitpunkt
t₁: Zeitpunkt
t₂: Zeitpunkt
t₃: Zeitpunkt
t₄: Zeitpunkt

Claims

Verfahren zur Quantifizierung des Verhaltens eines Lastwechsels eines Motors, wobei der Lastwechsel anhand von zwei Parametern beschrieben wird, wobei der erste Parameter die Agilität ist, wobei die Agilität in Abhängigkeit des Verlaufes eines gemessenen Motorweges (9), der aus einer Motorverlagerung während des Lastwechsels resultiert, (9) und eines modellierter Wunsch-Motorweges (10) bestimmt wird, wobei der zweite Parameter der Komfort ist, wobei der Komfort in Abhängigkeit des Verlaufes des gemessenen Motorweges (9) und des modellierten Wunsch-Motorweges (10) oder in Abhängigkeit des Verlaufes des gemessenen Motorweges (9) und eines modellierten Ist-Motorweges (11) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Lastwechsels zwischen einem Zeitpunkt (t₀) und einem Zeitpunkt (t₄) der Motorweg (9) und ein Pedalweg gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Pedalweg der modellierte Wunsch-Motorweg (10) generiert wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Agilität anhand der Relation zwischen dem Verlauf des gemessenen Motorwegs (9) und dem Verlauf des modellierten Wunsch-Motorwegs (10) zwischen dem Zeitpunkt (t₀), dem Beginn des Lastwechsels, und dem Zeitpunkt (t₁), einer erster Übereinstimmung bezüglich Zeitpunkt (t₁) und Strecke (s₂) zwischen dem gemessenen Motorweg (9) und dem modellierten Wunsch-Motorweg (10), bestimmt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Komfort anhand der Relation zwischen dem Verlauf des gemessenen Motorwegs (9) und dem Verlauf des modellierten Wunsch-Motorwegs (10) zwischen dem Zeitpunkt (t₁), der ersten Übereinstimmung bezüglich Zeitpunkt (t₁) und Strecke (s₂) zwischen dem gemessenen Motorweg (9) und dem modellierten Wunsch-Motorweg (10), und dem Zeitpunkt (t₄), dem Ende des Lastwechsels, bestimmt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Komfort anhand der Relation zwischen dem Verlauf des gemessenen Motorwegs (9) und dem Verlauf eines modellierten Ist-Motorwegs (11), der aus einem modellierten Ist-Motormoment generierbar ist, zwischen dem Zeitpunkt (t₁), der ersten Übereinstimmung bezüglich Zeitpunkt (t₁) und Strecke (s₂) zwischen dem gemessenen Motorweg (9) und dem modellierten Ist-Motorweg (11), und dem Zeitpunkt (t₄), dem Ende des Lastwechsels, bestimmt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Komfort anhand der Relation zwischen dem Verlauf des gemessenen Motorwegs (9), dem Verlauf des modellierten Wunsch-Motorwegs (10) und einem maximalen Motorweg (12), der aus einem maximalen Motormoment generierbar ist, zwischen dem Zeitpunkt (t₁), der ersten Übereinstimmung bezüglich Zeitpunkt (t₁) und Strecke (s₂) zwischen dem gemessenen Motorweg (9) und dem modellierten Wunsch-Motorweg (10), und dem Zeitpunkt (t₄), dem Ende des Lastwechsels, bestimmt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Komfort anhand der Relation zwischen dem Verlauf des gemessenen Motorwegs (9), dem Verlauf eines modellierten Ist-Motorwegs (11), der aus einem modellierten Ist-Motormoment generierbar ist, und einem maximalen Motorweg (12), der aus einem maximalen Motormoment generierbar ist, zwischen dem Zeitpunkt (t₁), der ersten Übereinstimmung bezüglich Zeitpunkt (t₁) und Strecke (s₂) zwischen dem gemessenen Motorweg (9) und dem modellierten Ist-Motorweg (11), und dem Zeitpunkt (t₄), dem Ende des Lastwechsels, bestimmt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung des Motors anhand der Parameter Agilität und Komfort abstimmbar ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das im Steuergerät enthaltene Modell des Motors anhand des gemessenen Motorweges (9) überprüfbar und anpassbar ist.