DE102007032996A1

DE102007032996A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Begrenzen des von einer Brennkraftmaschine eines Antriebsstrangs abgegebenen Drehmoments

Info

Publication number: DE102007032996A1
Application number: DE102007032996A
Authority: DE
Inventors: Stephen John Dr. Jones; Jens Juraschek
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-08-12
Filing date: 2007-07-16
Publication date: 2008-02-14

Abstract

Verfahren zum Begrenzen des von einer Brennkraftmaschine eines Antriebsstrangs abgegebenen Drehmoments in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Übersetzung eines der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Getriebes, bei dem die Drehzahl aus Betriebsparametern des Antriebsstranges hergeleitet wird, von denen wenigstens einer verschieden von der augenblicklich gemessenen Drehzahl der Brennkraftmaschine ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Begrenzen des von einer Brennkraftmaschine eines Antriebsstrangs abgegebenen Drehmoments.
Bei elektronischen Motorsteuersystemen ist es bekannt, ein maximal zulässiges Motormoment von der Motordrehzahl und der Getriebeübersetzung abhängig zu machen, um das Getriebe oder andere Komponenten des Antriebsstrangs vor Beschädigungen zu schützen und den Fahrkomfort nicht zu beeinträchtigen. Die Motordrehzahl wird dabei von einem Drehzahlsensor ermittelt, dessen Ausgangssignal zur Glättung gefiltert wird, so dass zur Bestimmung des maximal zulässigen Motormoments eine gefilterte oder bezogen auf eine zurückliegende Zeitdauer jeweils durchschnittliche Motordrehzahl herangezogen wird.
Aus dem japanischen Patentabstrakt, Veröffentlichungsnummer: 2005069206 A bzw. der japanischen Patentanmeldung 2003303996 ist bekannt, in einem Antriebsstrang, bei dem eine Brennkraftmaschine drehfest mit einem Zweimassenschwungrad verbunden ist, die Kraftstoffzufuhr zu unterbrechen, wenn im Zweimassenschwungrad das Auftreten einer Resonanz wahrscheinlich ist.
Insbesondere bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine kann in einem Antriebsstrang, bei dem die Brennkraftmaschine mit einem Zweimassenschwungrad versehen ist, sowohl der Antriebsstrang an sich als auch das Zweimassenschwungrad ein Resonanzverhalten zeigen, wodurch es dazu kommen kann, dass während eines Arbeitstaktes der Brennkraftmaschine ein negatives Motormoment auftritt. Unter solchen Bedingungen ist die Qualität sowohl des gefilterten Motordrehzahlsignals schlecht, wodurch eine präzise die motordrehzahlabhängige und übersetzungsabhängige Beschränkung des maximal zulässigen Motormoments nur schwer möglich ist, was zu einer Gefährdung des Antriebsstrangs führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Komponenten des Antriebsstrangs durch Beschränkung des maximal zulässigen Motormoments wirksam zu schützen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Begrenzen des von einer Brennkraftmaschine eines Antriebsstrangs abgegebenen Drehmoments in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Übersetzung eines der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Getriebes gelöst, bei dem die Drehzahl aus Betriebsparametern des Antriebsstranges hergeleitet wird, von denen wenigstens einer verschieden von der augenblicklich gemessenen Drehzahl der Brennkraftmaschine ist.
Dadurch, dass erfindungsgemäß die Drehzahl der Brennkraftmaschine indirekt ermittelt wird, ist das Drehzahlsignal, das zusammen mit der Übersetzung das maximal zulässige Drehmoment bestimmt, frei von den hohen Fluktuationen und Unsicherheiten, die in bestimmten Betriebszuständen auftreten.
Vorteilhafterweise wird die Drehzahl aus wenigstens einer gemessenen Raddrehzahl und der zwischen dem Rad und der Brennkraftmaschine wirksamen Übersetzung hergeleitet.
Die wirksame Übersetzung wird vorteilhafterweise aus der Getriebeübersetzung und einem den Schlupf einer in dem Antriebsstrang enthaltenen Kupplung beschreibenden Parameter hergeleitet.
Bei einer vorteilhaften Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Drehzahl aus einem mathematischen Modell des Antriebsstranges hergeleitet, in das Ausgangssignale entsprechender Sensoren als jeweilige Variable eingehen.
Eine Vorrichtung zum Begrenzen des von einer Brennkraftmaschine eines Antriebsstrangs abgegebenen Drehmoments in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Übersetzung eines der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Getriebes, enthält ein Leistungsstellglied zum Einstellen des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoments, einen Aktor zum Betätigen des Leistungsstellgliedes, eine Einrichtung zum Ermitteln der Übersetzung des Getriebes, eine Einrichtung zum Ermitteln der Drehzahl der Brennkraftmaschine und eine elektronische Steuereinrichtung, in der ein Kennfeld abgelegt ist, das ein von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Getriebeübersetzung abhängiges maximal zulässiges Drehmoment angibt, wobei die Steuereinrichtung den Aktor derart steuert, dass die Brennkraftmaschine das maximal zulässige Drehmoment abgibt, und zur Ermittlung der Drehzahl der Brennkraftmaschine wenigstens ein von einem Drehzahlsensor zur direkten Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschine verschiedener Sensor vorgesehen ist und die Steuereinrichtung das maximale Drehmoment entsprechend einem Verfahren nach einem der vorgenannten Verfahren steuert.
Der wenigstens eine Sensor kann ein Sensor zur Erfassung der Drehzahl eines drehfest mit der Ausgangswelle des Getriebes verbundenen Bauteils sein.
Die elektronische Steuereinrichtung kann ein mathematisches Modell des Antriebsstrangs enthalten und steuert das maximale Drehmoment, indem die Drehzahl der Brennkraftmaschine aus dem mathematischen Modell des Antriebsstrangs hergeleitet wird, in das Ausgangssignale entsprechender Sensoren als jeweilige Variable eingehen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält der Antriebsstrang ein Zweimassenschwungrad.
Die Erfindung eignet sich für alle Antriebsstränge, bei denen das von einer Brennkraftmaschine abgegeben Moment in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der zwischen der Brennkraftmaschine und einer Ausgangswelle eines der Brennkraftmaschinen nachgeschalteten Getriebes wirksamen Übersetzung auf einen Maximalwert begrenzt werden soll. Besonders gut eignet sich die Erfindung zur Anwendung für einen Fahrzeugantriebsstrang, bei dem das Schwungrad der Brennkraftmaschine als Zweimassenschwungrad ausgebildet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
In den Figuren stellen dar:
1 ein Kennfeld, das das maximale Drehmoment abhängig von der Motordrehzahl und einer jeweiligen Übersetzung zeigt,
2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.
In 1 geben drei Kurven I, II und III beispielhaft das maximale Motormoment N_m abhängig von der Drehzahl des Motors n an, wobei die Kurve I das maximale zulässige Motormoment angibt, wenn in einem der Brennkraftmaschine eines Fahrzeugantriebsstrangs nachgeschalteten Getriebe der erste Gangs eingelegt ist. Die Kurven II und III geben das maximale Motormoment jeweils bei eingelegtem zweiten bzw. dritten Gang an.
Ein Problem, das sich in der Praxis stellt, liegt darin, dass für das maximal zulässige Drehmoment N_m nicht eine augenblickliche Motordrehzahl relevant ist, die großen Schwankungen unterworfen ist, sondern eine effektive gemittelte Motordrehzahl.
Diese effektive gemittelte Motordrehzahl kann dadurch ermittelt werden, dass die Drehzahl eines angetriebenen Rades des Fahrzeugs bzw. der Ausgangswelle des Getriebes von einem Sensor erfasst wird und unter Berücksichtigung der Übersetzung eines Differentials und Getriebeübersetzung – bei einem Stufengetriebe die des eingelegten Gangs oder bei einem Getriebe mit stufenlos veränderbaren Übersetzung die augenblickliche Übersetzung des Getriebes in die Drehzahl der Getriebeeingangswelle umgerechnet wird. Unter der Voraussetzung einer nicht schlupfenden Kupplung kann auf diese Weise die Motordrehzahl bestimmt werden.
Für eine weitere Verfeinerung der Bestimmung der Motordrehzahl n wird nicht nur die Drehzahl der Getriebeausgangswelle bzw. eines angetriebenen Fahrzeugrades ermittelt, dessen Drehzahl über die Übersetzung des Differenzials in die Drehzahl der Getriebeausgangswelle umgerechnet werden kann, sowie die Übersetzung des Getriebes, die bei einem Gangschaltgetriebe durch Sensieren des eingelegten Gangs oder bei einem Getriebe mit stufenloser Übersetzung aus dem Steuergerät des stufenlosen Getriebes oder durch direkte Messung des Verhältnisses der Drehzahl von dessen Eingangswelle zur Drehzahl der Ausgangswelle ermittelt wird, sondern es muss auch noch der Schlupf einer Kupplung bzw. eines Wandlers berücksichtigt werden, der aus der Ansteuerung der Kupplung oder des Getriebes mit stufenlos veränderbarer Übersetzung bekannt ist.
2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer erfindungsgemäß vorgesehenen Steuereinrichtung, mit der ein maximales Motormoment N_m begrenzt werden kann.
Die elektronische Steuereinrichtung 12, die in an sich bekannter Weise einen Mikroprozessor mit zugehörigem Programm- und Datenspeicher enthält, weist Eingänge 12 und einen Ausgang 14 auf.
Die Eingänge 10 sind mit Sensoren, beispielsweise einem Sensor zur Ermittlung der Drehzahl eines angetriebenen Fahrzeugrades oder der Drehzahl einer Getriebeausgangswelle, einem Sensor zur Ermittlung der Stellung eines Aktors einer nicht dargestellten Kupplung, einem Sensor zur Erfassung der Stellung eines Laststellgliedes der Brennkraftmaschine sowie gegebenenfalls weiteren Sensoren verbunden. In der Steuereinrichtung 10 ist ein Fahrzeugmodul 16 gespeichert, das gestattet, in Abhängigkeit von den über die Eingänge 12 zugeführten Signalen ein Ausgangssignal 18 zu errechnen, das aktuell der jeweiligen gemittelten Drehzahl n des Motors entspricht. Das Fahrzeugmodul kann ein Schlupfkennfeld der Kupplung, ein Kennfeld, das das Verhalten eines in einem Antriebsstrang enthaltenen Zweimassenschwungrads beschreibt, und weitere Details enthalten, die eine möglichst genaue Berechnung einer jeweiligen gemittelten Motordrehzahl gestatten. Im einfachsten Fall rechnet das Fahrzeugmodul 16 aus der gemessenen Drehzahl eines angetriebenen Fahrzeugrades, der Übersetzung eines Differenzials und eines Getriebes nach Überprüfung, ob eine Kupplung voll geschlossen ist, die Motordrehzahl n aus.
Das in 1 dargestellte Kennfeld ist in 2 mit 20 bezeichnet. Einem Speicher, in dem das Kennfeld der 1 gespeichert ist (bei Getrieben mit stufenlos veränderbarer Übersetzung ein kontinuierliches Kennfeld), werden die berechnete Motordrehzahl 18 und die Getriebeübersetzung zugeführt, so dass am Ausgang 14 ein aus dem Kennfeld 20 ermitteltes Signal verfügbar ist, entsprechend dem ein Laststellglied der Brennkraftmaschine derart gesteuert wird, dass ein maximal zulässiges Motormoment nicht überschritten wird.
Da das Motormoment aus der Stellung des Laststellgliedes (beispielsweise Drosselklappe bei einem Ottomotor, Einspritzmengensteller bei einem Dieselmotor) und der Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt werden kann, die Drehzahl bekannt ist, kann das maximal zulässige Motormoment lediglich anhand der Stellung des Laststellgliedes, das von einem Aktor betätigt wird, bestimmt werden.

10: elektronische Steuereinrichtung
12: Eingänge
14: Ausgang
16: Fahrzeugmodell
20: Kennfeld

Claims

Verfahren zum Begrenzen des von einer Brennkraftmaschine eines Antriebsstrangs abgegebenen Drehmoments in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Übersetzung eines der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Getriebes, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl aus Betriebsparametern des Antriebsstranges hergeleitet wird, von denen wenigstens einer verschieden von der augenblicklich gemessenen Drehzahl der Brennkraftmaschine ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl aus wenigstens einer gemessenen Raddrehzahl und der zwischen dem Rad und der Brennkraftmaschine wirksamen Übersetzung hergeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Übersetzung aus der Getriebeübersetzung und einem den Schlupf einer im Antriebsstrang enthaltenen Kupplung beschreibenden Parameter hergeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl aus einem mathematischen Modell des Antriebsstranges hergeleitet wird, in das Ausgangssignale entsprechender Sensoren als jeweilige Variable eingehen.
Vorrichtung zum Begrenzen des von einer Brennkraftmaschine eines Antriebsstrangs abgegebenen Drehmoments in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Übersetzung eines der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Getriebes, enthaltend ein Leistungsstellglied zum Einstellen des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoments, einen Aktor zum Betätigen des Leistungsstellgliedes, eine Einrichtung zum Ermitteln der Übersetzung des Getriebes, eine Einrichtung zum Ermitteln der Drehzahl der Brennkraftmaschine und eine elektronische Steuereinrichtung, in der ein Kennfeld abgelegt ist, das ein von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Getriebeübersetzung abhängiges maximal zulässiges Drehmoment angibt, wobei die Steuereinrichtung den Aktor derart steuert, dass die Brennkraftmaschine das maximal zulässige Drehmoment abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Drehzahl der Brennkraftmaschine wenigstens ein von einem Drehzahlsensor zur direkten Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschine verschiedener Sensor vorgesehen ist und die Steuereinrichtung das maximale Drehmoment entsprechend einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor ein Sensor zur Erfassung der Drehzahl eines drehfest mit der Ausgangswelle des Getriebes verbundenen Bauteils ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung ein mathematisches Modell des Antriebsstrangs enthält und das maximale Drehmoment entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 4 steuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang ein Zweimassenschwungrad enthält.