DE102007057526B4

DE102007057526B4 - Verfahren zum Steuern eines Motors und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007057526B4
Application number: DE102007057526.4A
Authority: DE
Inventors: Peter Douglas Devonport; Jonathan Willey; Nicholas Dashwood Crisp
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: DE102007057526A1; GB0722829D0; GB2445062A; GB2445062A8; GB0623846D0; GB2445062B; GB2445062B8; GB2444941A

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Motors (10) eines Kraftfahrzeugs (5) mit einem Schaltgetriebe (11) und einer manuell betätigten Kupplung (18) während eines Schaltvorgangs, wobei das Verfahren das Ermitteln einer Sollmotordrehzahl (Ntgt) und das Steuern des Motors (11) während des Schaltvorgangs zum Treiben der Motordrehzahl hin auf die Sollmotordrehzahl (Ntgt) umfasst, wobei die Sollmotordrehzahl (Ntgt) bei einem Wert gleich einer Kombination von einer vorhergesagten Antriebsdrehzahl des Getriebes (Ni) zum Ende des Schaltvorgangs und einem Ausgleichsdrehzahlwert (Ncf) beruhend auf der Art von erfolgendem Schalten und der aktuellen Beschleunigung des Fahrzeugs (5) festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor mit der Motordrehzahl zu dem größeren Wert von: Sollmotordrehzahl (Ntgt) und einer von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs (5) unter Verwendung einer vom Fahrer gesteuerten Motorforderungsvorrichtung (23) geforderten Motordrehzahl (Ndem) angetrieben werden.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7, mit einem Schaltgetriebe und einer manuell betätigbaren Kupplung zum antreibenden Verbinden des Getriebes mit einem Motor des Kraftfahrzeugs, und ein Verfahren zum Steuern der Drehzahl des Motors während eines Schaltvorgangs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist gut bekannt, ein Kraftfahrzeug mit einem Schaltgetriebe und einer manuell betätigbaren Kupplung zum antreibenden Verbinden des Getriebes mit dem Motor zu versehen. Ein Problem bei einer solchen Auslegung ist, dass es beträchtliches Können und Erfahrung erfordert, um einen Schaltvorgang ohne Erzeugen von Schlingern des Kraftfahrzeugs oder übermäßigen Schlupf der Kupplung zu bewirken.
Aus der DE 101 39 558 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor und einem manuellen Stufenwechselgetriebe bekannt, bei dem während eines Schaltvorgangs die Drehzahl der Ausgangswelle des Antriebsmotors einer Solldrehzahl nachgeführt wird. Weitere Kraftfahrzeuge mit ähnlichen Schaltstrategien sind aus den Schriften DE 40 26 659 A1 und DE 699 15 129 T2 bekannt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Steuern eines Motors sowie ein Kraftfahrzeug an die Hand zu geben, das ein einfacheres Fahren eines solchen Kraftfahrzeugs ermöglicht.
Die genannte Aufgabe wird von der Erfindung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 7 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es wird also ein Verfahren zum Steuern eines Motors eines Kraftfahrzeugs mit einem Schaltgetriebe und einer manuell betätigten Kupplung während eines Schaltvorgangs an die Hand gegeben, wobei das Verfahren das Ermitteln einer Sollmotordrehzahl und das Steuern des Motors während des Schaltvorgangs zum Treiben der Motordrehzahl hin zur Sollmotordrehzahl umfasst, wobei die Sollmotordrehzahl auf einen Wert gleich einer Kombination von einer vorhergesagten Antriebsdrehzahl des Getriebes am Ende des Schaltvorgangs und einem Ausgleichsdrehzahlwert beruhend auf der Art des erfolgenden Wechsels und der vorliegenden Beschleunigung des Fahrzeugs gesetzt wird. Dabei wird der Motor mit der Motordrehzahl zu dem größeren Wert von: Sollmotordrehzahl und einer vom Fahrer unter Verwendung einer vom Fahrer gesteuerten Motorforderungsvorrichtung geforderten Motordrehzahl angetrieben.
Der Ausgleichsdrehzahlwert kann zu der vorhergesagten Antriebsdrehzahl addiert werden, um die Sollmotordrehzahl zu erzeugen, oder alternativ kann die vorhergesagte Antriebsdrehzahl mit dem Ausgleichsdrehzahlwert multipliziert werden, um die Sollmotordrehzahl zu erzeugen.
Wenn die Art des Schaltvorgangs ein Rückschalten ist und die Beschleunigung des Fahrzeugs positiv ist, dann kann die Sollmotordrehzahl größer als die vorhergesagte Antriebsdrehzahl des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs festgelegt werden.
Wenn die Art des Schaltvorgangs in Rückschalten ist und die Beschleunigung des Fahrzeugs negativ ist, dann kann die Sollmotordrehzahl kleiner als die vorhergesagte Antriebsdrehzahl des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs festgelegt werden.
Wenn die Art des Schaltvorgangs ein Hochschalten ist und die Beschleunigung des Fahrzeugs positiv ist, dann kann die Sollmotordrehzahl größer als die vorhergesagte Antriebsdrehzahl des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs festgelegt werden.
Wenn die Art des Schaltvorgangs ein Hochschalten ist und die Beschleunigung des Fahrzeugs negativ ist, dann kann die Sollmotordrehzahl im Wesentlichen gleich der vorhergesagten Antriebsdrehzahl des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs festgelegt werden.
Wenn die Art des Schaltvorgangs ein Hochschalten ist und die Beschleunigung des Fahrzeugs im Wesentlichen null ist, dann kann die Sollmotordrehzahl im Wesentlichen gleich der vorhergesagten Antriebsdrehzahl des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs festgelegt werden.
Wenn die Art des Schaltvorgangs ein Rückschalten ist und die Beschleunigung des Fahrzeugs im Wesentlichen null ist, dann kann die Sollmotordrehzahl im Wesentlichen gleich der vorhergesagten Antriebsdrehzahl des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs festgelegt werden.
Das Verfahren kann weiterhin das Vorhersagen der Art des Schaltvorgangs aus der Stellung einer vom Fahrer gesteuerten Motorforderungsvorrichtung umfassen.
Die vom Fahrer gesteuerte Motorforderungsvorrichtung kann ein Gaspedal sein.
Die Art des Schaltvorgangs kann durch Kombinieren der Stellung der vom Fahrer gesteuerten Motorforderungsvorrichtung und einer erfassten Änderung des gewählten Gangs vorhergesagt werden.
Die erfasste Änderung des gewählten Gangs kann durch einen Gangwahlsensor erfasst werden.
Das Verfahren kann weiterhin mindestens eines von: Ermitteln der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, Ermitteln der aktuellen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, Ermitteln, wann die Kupplung von einer eingerückten in eine ausgerückte Stellung bewegt wird, Messen der Drehzahl des Motors und Ermitteln des Startens und Beendens von Gängen für den Schaltvorgang umfassen.
Ferner wird ein Kraftfahrzeug mit einem Schaltgetriebe, einem Motor, einer manuell betätigten Kupplung zum gezielten antreibenden Verbinden des Motors mit dem Getriebe und einem elektronischen Steuergerät zur Unterstützung bei Schaltvorgängen an die Hand gegeben, wobei das elektronische Steuergerät dazu dient, eine Sollmotordrehzahl basierend auf der Art des erfolgenden Schaltvorgangs zu ermitteln und den Motor während des Schaltvorgangs zu steuern, um die Motordrehzahl auf die Sollmotordrehzahl zu bringen, und wobei die Sollmotordrehzahl bei einem Wert gleich einer Kombination von einer vorhergesagten Antriebsdrehzahl des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs und einem Ausgleichsdrehzahlwert beruhend auf der Art von erfolgendem Schalten und der aktuellen Beschleunigung des Fahrzeugs festgelegt wird. Dabei wird der Motor mit der Motordrehzahl zu dem größeren Wert von Sollmotordrehzahl und einer vom Fahrer des Kraftfahrzeugs mithilfe einer vom Fahrer gesteuerten Motorforderungsvorrichtung geforderten Motordrehzahl angetrieben.
Der Ausgleichsdrehzahlwert kann zu der vorhergesagten Antriebsdrehzahl addiert werden, um die Sollmotordrehzahl zu erzeugen.
Alternativ kann die vorhergesagte Antriebsdrehzahl mit dem Ausgleichsdrehzahlwert multipliziert werden, um die Sollmotordrehzahl zu erzeugen.
Wenn die Art des Schaltvorgangs ein Rückschalten ist und das Fahrzeug beschleunigt, dann kann die Sollmotordrehzahl größer als die vorhergesagte Antriebsdrehzahl des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs festgelegt werden.
Wenn die Art des Schaltvorgangs ein Rückschalten ist und die Beschleunigung des Fahrzeugs negativ ist, dann kann die Sollmotordrehzahl kleiner als die vorhergesagte Antriebsdrehzahl des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs festgelegt werden.
Wenn die Art des Schaltvorgangs ein Hochschalten ist und die Beschleunigung des Fahrzeugs positiv ist, dann kann die Sollmotordrehzahl größer als die vorhergesagte Antriebsdrehzahl des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs festgelegt werden.
Wenn die Art des Schaltvorgangs ein Hochschalten ist und die Beschleunigung des Fahrzeugs negativ ist, dann kann die Sollmotordrehzahl im Wesentlichen gleich der vorhergesagten Antriebsdrehzahl des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs festgelegt werden.
Wenn die Art des Schaltvorgangs ein Hochschalten ist und die Beschleunigung des Fahrzeugs im Wesentlichen null ist, dann kann die Sollmotordrehzahl im Wesentlichen gleich der vorhergesagten Antriebsdrehzahl des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs festgelegt werden.
Wenn die Art des Schaltvorgangs ein Rückschalten ist und die Beschleunigung des Fahrzeugs im Wesentlichen null ist, dann kann die Sollmotordrehzahl im Wesentlichen gleich der vorhergesagten Antriebsdrehzahl des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs festgelegt werden.
Das Kraftfahrzeug kann weiterhin das Vorhersagen der Art des Schaltvorgangs aus der Stellung einer von einem Fahrer gesteuerten Motorforderungsvorrichtung umfassen.
Die vom Fahrer gesteuerte Motorforderungsvorrichtung kann ein Gaspedal sein.
Das Kraftfahrzeug umfasst weiterhin mindestens eines von: einem Mittel zum Ermitteln der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, einem Mittel zum Ermitteln der aktuellen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, einem Mittel zum Ermitteln, wann die Kupplung von einer eingerückten in eine ausgerückte Stellung bewegt wird, einem Mittel zum Messen der Drehzahl des Motors und einem Mittel zum Ermitteln des Startens und Beendens von Gängen für den Schaltvorgang.
Nun wird die Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Hierbei zeigen:

1 ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
2 eine Lookup-Tabelle, die Werte von Drehzahl-Offset für verschiedene Arten eines Schaltvorgangs enthält;
3 eine Tabelle, die verschiedenen zur Verwendung bei der Erfindung geeignete Sensorkombinationen zeigt;
4 ein Flussdiagramm einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
5 ein Diagramm, das verschiedene Variablen während eines unterstützten Schaltvorgangs einer beschleunigenden Rückschaltart zeigt;
6 ein Diagramm, das verschiedene Variablen während eines unterstützten Schaltvorgangs einer abbremsenden Rückschaltart zeigt;
7 ein Diagramm, das verschiedene Variablen während eines unterstützten Schaltvorgangs einer nicht beschleunigenden Hochschaltart zeigt;

Unter Bezug auf 1 wird ein Kraftfahrzeug 5 mit einem Motor 10 gezeigt, der ein Mehrstufengetriebe 11 mittels einer ausrückbaren manuell betätigbaren Kupplung 18 antreibt. Ein Motoranlasser in Form eines integrierten Starter-Generators 13 ist mit dem Motor 10 antreibend verbunden und ist in diesem Fall durch einen flexiblen Antrieb in Form eines Antriebsriemens oder eines Kettenantriebs 14 mit einer Kurbelwelle des Motors 10 verbunden. Es versteht sich, dass während Startens des Motors 10 der Starter-Generator 13 die Kurbelwelle des Motors 10 antreibt und dass zu anderen Zeiten der Starter-Generator bei Bedarf durch den Motor 10 angetrieben werden kann, um elektrische Leistung zu erzeugen. Der Starter-Generator 13 ist mit einer elektrischen Last verbunden, die in diesem Fall in Form einer Batterie 15 vorliegt. Die Batterie wird zum Starten des Motors 10 durch Einschalten des Starter-Generators 13 verwendet und wird durch den Starter-Generator 13 wieder aufgeladen, wenn der Starter-Generator 13 als elektrischer Generator arbeitet. Es versteht sich, dass andere Mittel wie ein Anlassermotor verwendet werden könnten, um den Motor zu starten, und dass ein Generator verwendet werden könnte, um Strom zum Wiederaufladen der Batterie zu erzeugen.
Es versteht sich, dass andere elektrische Lasten durch ein beliebiges bekanntes Mittel mit dem Starter-Generator 12 verbunden werden könnten.
Eine vom Fahrer bedienbare Ein-Aus-Vorrichtung in Form eines mit Schlüssel betätigbaren Zündschalters 17 wird zum Steuern des Gesamtbetriebs des Motors 10 verwendet. D.h. wenn der Motor 10 läuft, befindet sich der Zündschalter 17 in einer ,Ein‘-Stellung, und wenn der Zündschalter 17 in einer ,Aus'-Stellung ist, kann der Motor 10 nicht laufen. Der Zündschalter 17 umfasst auch eine dritte kurzzeitige Stellung, die zum manuellen Starten des Motors 10 genutzt wird. Es versteht sich, dass andere Vorrichtungen verwendet werden können, um diese Funktionalität vorzusehen, und dass die Erfindung nicht auf die Verwendung eines Zündschalters beschränkt ist.
Ein elektronisches Steuergerät 16 ist mit dem Starter-Generator 13, dem Motor 10, einem Gangwahlsensor 12, der zum Ermitteln, welcher Gang gewählt wurde, dient, mit einem Fahrgeschwindigkeitssensor 21, der zum Messen der Drehzahl eines Rads 20 des Fahrzeugs 5 dient, einem Gaspedalstellungssensor 24, der zum Überwachen der Stellung eines Gaspedals 23 dient, und einem Kupplungspedalstellungssensor 26, der zum Überwachen der Stellung eines Kupplungspedals 25 dient, verbunden. Diese Anordnung von Sensoren wird in 3 als Option 1 bezeichnet.
Es versteht sich, dass andere Mittel zum Erhalten der Fahrgeschwindigkeit verwendet werden könnten, und dass die Erfindung nicht auf die Verwendung eines Fahrgeschwindigkeitssensors beschränkt ist, der die Raddrehzahl erfasst. Es versteht sich, dass durch Messen der Fahrgeschwindigkeit bei bekannten Zeitintervallen die Fahrgeschwindigkeit ein Mittel zum Ermitteln der aktuellen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 5 bildet. Wenn die Fahrgeschwindigkeit zum Beispiel zwischen zwei aufeinander folgenden Messungen gestiegen ist, dann kann man sagen, dass das Fahrzeug beschleunigt, d.h. dass die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs positiv ist, und wenn die Fahrgeschwindigkeit gesunken ist, dann erfährt das Kraftfahrzeug 5 eine negative Beschleunigung, die häufig als Abbremsen bezeichnet wird.
Das elektronische Steuergerät 16 empfängt mehrere Signale von dem Motor 10, darunter ein die Drehzahl des Motors 10 anzeigendes Signal von einem Motordrehzahlsensor 27, und sendet verschiedene Signale zu dem Motor 10, die zum Steuern des Betriebs des Motors 10 verwendet werden.
Während des normalen Motorbetriebs dient das elektronische Steuergerät 16 zum Steuern des Motors 10, um das von dem Fahrer gewünschte Motordrehmoment zu erzeugen. Es versteht sich, dass abhängig von der Art des verwendeten Motors verschiedene Mittel zum Steuern der Motorleistung eingesetzt werden und dass die Erfindung nicht auf bestimmte Mittel beschränkt ist.
Das elektronische Steuergerät 16 dient weiterhin zum Steuern der Drehzahl des Motors 10 während eines Schaltvorgangs, um die Qualität des Schaltvorgangs durch entweder Anheben der Drehzahl des Motors 10 oder durch Mindern der Motordrehzahl zu verbessern. Ferner dient das elektronische Steuergerät 16 dazu, die Last an dem Starter-Generator 13 durch Hinzuschalten von mehr elektrischer Last, wenn die Art der Verlangsamung des Motors 10 aufgrund Reibung allein ungenügend ist, anzuheben.
Es versteht sich, dass die Antriebsdrehzahl am Getriebe basierend auf Fahrgeschwindigkeit und dem gewählten Gang ermittelt werden kann und dass ein diese Geschwindigkeit messender Sensor nicht wesentlich ist.
In alternative Ausführungen könnte der Gangwahlsensor 12 nur zur Überwachung genutzt werden, wenn sich das Getriebe 11 in Neutral befindet, ein Kupplungsbetriebsschalter 19 könnte verwendet werden, um ein Signal zu liefern, wenn die Kupplung 18 ausgerückt oder von der vollständig eingerückten Stellung bewegt wird, statt die Stellung des Kupplungspedals 25 zu überwachen, und ein Sensor 28 könnte zum direkten Messen der Drehzahl der Antriebswelle des Getriebes 11 vorgesehen werden. 3 zeigt verschiedene Sensorkombinationen, die verwendet werden könnten.
Das elektronische Steuergerät 16 ist zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es in 4 gezeigt wird, programmiert.
Das Verfahren beginnt bei Schritt 10, der einem Einschalten des Zündschalters 17 entspricht. Der Zustand des Zündschalters 17 dient lediglich als Hinweis, dass das Kraftfahrzeug 5 gefahren wird, und es könnten verschiedene alternative Mittel für das Durchführen dieser Ermittlung verwendet werden.
Dann rückt das Verfahren zu Schritt 20 vor, wo ermittelt wird, ob ein Schaltvorgang ausgelöst wurde. In diesem Fall wird dies durch Überwachen der Stellung des Kupplungspedals 25 mit Hilfe des von dem Kupplungspedalsensor 26 empfangenen Signals kombiniert mit dem Fahrgeschwindigkeitssensor 21 erleichtert. Das Signal von dem Fahrgeschwindigkeitssensor 21 dient zur Bestätigung, ob sich das Kraftfahrzeug 10 über einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt, um ein Schaltvorgangereignis von einem Startereignis zu unterscheiden.
Wenn die Ausgabe des Kupplungspedalsensors 26 anzeigt, dass die Kupplung 18 ausgerückt wird und dass sich das Fahrzeug 5 über der vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt, dann wird angenommen, dass ein Schaltereignis ausgelöst wurde, und das Verfahren rückt zu Schritt 30 vor.
Wenn bei Schritt 20 ermittelt wird, dass kein Schaltereignis ausgelöst wurde, dann taktet das Verfahren um den Schritt 20 herum, bis ein solches Ereignis eintritt.
Bei Schritt 30 wird die Art des Schaltereignisses ermittelt. Dies wird in diesem Fall durch Verwenden der Ausgabe des Gaspedalsensors 24 kombiniert mit dem Gangstellungssensor 12 verwirklicht. Das Steuergerät 16 nutzt den Gangstellungssensor 12 zur Ermittlung, ob der Schaltvorgang ein Hochschalten oder ein Rückschalten ist, um die Art des erfolgenden Schaltvorgangs vollständig zu ermitteln.
Wie die Ausgabe des Gaspedalstellungssensors 24 anzeigt, dass die Gaspedalstellung weniger als z.B. 5% offen ist und ein höherer Gang gewählt wurde, dann wird angenommen, dass ein Hochschaltereignis mit Abbremsen oder konstanter Geschwindigkeit erfolgt. Wenn die Gaspedalstellung bei mehr als 5% offen ermittelt wird und ein höherer Gang gewählt wurde, dann wird angenommen, dass ein beschleunigendes Hochschalten ausgeführt wird. Die Varianten der Art von Schaltvorgang, die in dieser Ausführung der Erfindung verwendet werden, werden nachstehend unter Bezug auf 2 näher beschrieben. Unter dem Begriff ‚konstante Geschwindigkeit‘, wie er hierin zu verstehen ist, ist gemeint, dass das Kraftfahrzeug 5 Reisegeschwindigkeit hat oder unter im Wesentlichen stabilen Geschwindigkeitsbedingungen läuft.
Sobald die Art des Schaltvorgangs ermittelt wurde, wird ein Ausgleichswert von - in diesem Fall - einer in einem Speicher des elektronischen Steuergeräts 16 gespeicherten Lookup-Tabelle der in 2 gezeigten Art abgerufen. Es versteht sich, dass der Ausgleichswert in anderer Weise berechnet oder abgeleitet werden könnte und dass die Verwendung einer Lookup-Tabelle nur eine Möglichkeit zum Erzeugen dieses Ausgleichswerts ist.
Wie in 2 ersichtlich ist, wird die Art des Schaltvorgangs als eine von neun Varianten bestimmt, wenngleich abhängig von der spezifischem Umsetzung der Erfindung mehr oder weniger Varianten verwendet werden könnten.
In diesem Fall sind die Varianten:

drei Varianten für die Situation, in der eigentlich kein Schaltvorgang erfolgt und für die der Ausgleichswert null U/min ist;
ein Hochschalten bei Abbremsen oder konstanter Geschwindigkeit, wofür der Ausgleichswert null U/min ist;
ein beschleunigendes Hochschalten mit einer Gaspedalstellung zwischen 5 und 20% offen, wofür der Ausgleichswert +100 U/min ist;
ein stark beschleunigendes Hochschalten mit einer Gaspedalstellung von mehr als 20% offen, wofür der Ausgleichswert + 500 U/min ist;
ein abbremsenden Rückschalten, wobei die Gaspedalstellung unter 5% offen ist, wofür der Ausgleichswert -100 U/min ist;
ein Rückschalten bei konstanter Geschwindigkeit mit einer Gaspedalstellung zwischen 5 und 20% offen, wofür der Ausgleichswert null U/min ist; und
ein beschleunigendes Rückschalten mit einer Gaspedalstellung von über 20% offen, wofür der Ausgleichswert +500 U/min ist.

Es versteht sich, dass diese Ausgleichswerte beispielhaft vorgesehen werden und dass die Erfindung nicht auf diese Werte oder Gaspedalstellungen beschränkt ist. Beispielsweise und ohne einschränkend zu sein, könnte eine Variable des vom Fahrer geforderten Drehmoments verwendet werden oder es könnten andere Arten einer Fahrerforderungsquelle verwendet werden.
Dann rückt das Verfahren zu Schritt 40 vor, wo eine Sollmotordrehzahl N_tgt ermittelt wird.
In diesem Fall wird diese mit Hilfe der Formel: $N_{tgt} = N_{i} + N_{cf}$
ermittelt, wobei: N_i die erwartete Drehzahl einer Antriebswelle des Getriebes 11 nach erfolgtem Schaltvorgang ist und N_cf der Ausgleichswert ist.
Es versteht sich, dass alternative Verfahren zum Berechnen der Sollmotordrehzahl verwendet werden können, beispielsweise die Verwendung einer Zustandsmaschine oder alternative Formen der Berechnung wie N_tgt = N_i × N_cfd.
Wobei: N_i die die erwartete Drehzahl der Antriebswelle des Getriebes 11 nach erfolgtem Schaltvorgang ist und N_cfd der Ausgleichswert ist.
In diesem letzteren Fall wären die in der Lookup-Tabelle gespeicherten Ausgleichswerte Dezimalbruchwerte wie zum Beispiel 1,0; +1,1; +1,25 und 0,90.
Die Sollmotordrehzahl N_tgt wird daher auf einen Wert gleich einer vorhergesagten Antriebsdrehzahl Ni des Getriebes zum Ende des Schaltvorgangs und einem Ausgleichswert N_cf beruhend auf der Art von erfolgender Schaltung und der aktuellen Beschleunigung gesetzt, in einem der gegebenen Beispiele wird der Ausgleichsdrehzahlwert N_cf zur vorhergesamten Antriebsdrehzahl Ni addiert, um die Sollmotordrehzahl N_tgt zu erzeugen, und in dem anderen Beispiel wird die vorhergesagte Antriebsdrehzahl Ni mit dem Ausgleichsdrehzahlwert N_cf multipliziert, um die Sollmotordrehzahl N_tgt zu erzeugen. Es versteht sich aber, dass der Ausgleichsdrehzahlwert N_cf mit der vorhergesagten Antriebsdrehzahl Ni in anderer Weise kombiniert werden könnte, beispielsweise und ohne Beschränkung durch Subtraktion und Division.
Nach Ermitteln der geeigneten Sollmotordrehzahl N_tgt rückt das Verfahren zu Schritt 50 vor, wo ermittelt wird, ob die ermittelte Sollmotordrehzahl N_tgt größer als eine tatsächliche Motordrehzahlforderung N_dem des Fahrers ist, die von dem Gaspedalsensor 24 erfasst wird.
Es versteht sich, dass in der Praxis die Stellung des Gaspedals 25 normalerweise als Drehmomentforderung statt als spezifische Motordrehzahl interpretiert wird. Durch Verwenden eines Kennfelds von Motordrehmoment zu Gaspedalstellung kann aber ein gleichwertiger Drehmomentforderungsbetrag für die Sollmotordrehzahl N_tgt abgeleitet werden, die dann mit einer Fahrerdrehmomentforderung verglichen werden kann, oder die Drehmomentforderung des Fahrers kann in eine theoretische Motordrehzahl umgewandelt werden, die dann mit der Sollmotordrehzahl N_tgt verglichen werden kann. Es versteht sich auch, dass auch andere Verfahren zum Vergleichen der Fahrerforderung mit der Sollmotordrehzahl N_tgt eingesetzt werden könnten.
In der Situation, in der von dem Fahrer maximale Beschleunigung gefordert wird, führt dies wahrscheinlich zu einer Motordrehzahl am Punkt des Kupplungseinrückens, die größer als die für die Sollmotordrehzahl N_tgt ermittelte ist. In solchen Situationen wird auf das das Schalten unterstützende Verfahren verzichtet und das Verfahren rückt von Schritt 100, wo die vom Fahrer geforderte Motorleistung verwendet wird, zu Schritt 200 vor, wo das Verfahren endet.
Es versteht sich, dass das Kraftfahrzeug mit einem Schalter versehen werden könnte, um bei Bedarf ein Übergehen von Schritt 50 zu ermöglichen, um immer die Sollmotordrehzahl N_tgt zu verwenden, eine solche Auslegung wäre für Fahranfänger oder unerfahrene Fahrer nützlich. Alternativ könnte Schritt 50 normalerweise übersprungen werden, wenn nicht ein Schalter aktiviert wird, um ein Übergehen des Fahrers zu aktivieren.
Wenn die Sollmotordrehzahl N_tgt größer als die von dem Fahrer geforderte Motordrehzahl N_dem ist, rückt das Verfahren zu Schritt 60 vor, wo das elektronische Steuergerät 16 dazu dient, die Motordrehzahl auf die Sollmotordrehzahl N_tgt zu bringen. In dem Fall, da die Motordrehzahl gesenkt werden muss, kann dies das Anlegen einer zusätzlichen Last am Motor 10 erfordern, wenn vorhergesagt wird, dass das Motorabbremsen aufgrund verringerter Kraftstoffzufuhr und Reibungsverlusten nicht ausreicht, um die Motordrehzahl in dem erwünschten Zeitraum auf die Sollmotordrehzahl N_tgt zu senken. In diesem Fall kann der Starter-Generator 13 als zusätzliche Last genutzt werden, um das Abbremsen des Motors 10 zu verstärken, indem eine oder mehrere elektrische Lasten an dem Starter-Generator 13 eingeschaltet oder angeschlossen werden.
Dann rückt das Verfahren zu Schritt 70 mit der Motordrehzahl bei der Sollmotordrehzahl N_tgt vor, wo sie bis zu der Bestätigung gehalten wird, dass der gewählte Gang eingerückt wurde und die Kupplung 18 wieder eingerückt wurde, woraufhin der Gang als vollständig eingerückt betrachtet wird und das Verfahren endet, wie in Schritt 200 gezeigt wird.
Wird das Einrücken des Gangs nach einem vorbestimmten Zeitraum nicht bestätigt, kann das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Beenden des Verfahrens aufweisen und die Motordrehzahl auf eine Leerlaufdrehzahl oder auf die vom Fahrer geforderte tatsächliche Drehzahl zurückführen, da es in solchen Situationen wahrscheinlich ist, dass kein normaler Schaltvorgang erfolgt. Das Kraftfahrzeug 5 kann zum Beispiel im Leerlauf fahren.
Unter Bezug auf 5 werden die Ergebnisse für einen unterstützten Schaltvorgang vom dritten Gang auf den zweiten Gang der beschleunigenden Rückschaltart für ein Kraftfahrzeug gezeigt, das ein erfindungsgemäßes Motordrehzahlsteuerverfahren nutzt.
Es versteht sich, dass der Ausgleichsdrehzahlwert N_cfd nicht ein fester Wert sein muss und dass er abhängig von der Stärke der Beschleunigung oder der Abbremsung des Kraftfahrzeugs 5 oder von der aktuellen Position des Gaspedals 23 schwanken könnte. Wenn zum Beispiel und ohne Beschränkung das Fahrzeug hart mit maximaler Drosselöffnung beschleunigt, könnte der Ausgleichsdrehzahlwert N_cfd 500 U/min betragen, wenn aber das Kraftfahrzeug weniger heftig beschleunigt oder die Drosselöffnung geringer als 100% ist, dann könnte der Ausgleichsdrehzahlwert N_cfd auf 350 U/min gesetzt werden. Es versteht sich auch, dass der Ausgleichsdrehzahlwert N_cfd nicht ein festgelegter Wert sein muss und beruhend auf der aktuellen Betriebsdynamik des Kraftfahrzeugs 5 zwischen maximalen und minimalen Werten wie zum Beispiel und ohne Beschränkung minus 250 U/min und plus 500 U/min adaptiv verändert werden könnte.
Es ist ersichtlich, dass die Sollmotordrehzahl N_tgt auf 500 U/min über der vorhergesagten Getriebeantriebswellendrehzahl N_i am Ende des Schaltvorgangs gestellt wurde, um zum Zeitpunkt des Einrückens eine zusätzliche Beschleunigung zu erzeugen. In diesem Fall beträgt die vorhergesagte Antriebswellendrehzahl N_i 4.000 U/min und die Sollmotordrehzahl N_tgt 4.500 U/min. Es ist ersichtlich, dass die Motordrehzahl tatsächlich nie die Sollmotordrehzahl N_tgt erreicht, denn bevor sie dies kann, ist die Kupplung ausreichend eingerückt, um die Motordrehzahl auf die Antriebswellendrehzahl N_i zu ziehen.
Unter Bezug auf 6 werden dort die Ergebnisse für einen unterstützten Schaltvorgang vom dritten Gang auf den zweiten Gang der abbremsenden Rückschaltart für ein Kraftfahrzeug gezeigt, das ein erfindungsgemäßes Motordrehzahlsteuerverfahren nutzt.
Es ist ersichtlich, dass die Sollmotordrehzahl N_tgt auf 100 U/min unter der vorhergesagten Getriebeantriebswellendrehzahl N_i am Ende des Schaltvorgangs gestellt wurde. In diesem Fall beträgt die vorhergesagte Antriebswellendrehzahl N_i 3.900 U/min und die Sollmotordrehzahl N_tgt 3.800 U/min. Es ist ersichtlich, dass die Motordrehzahl tatsächlich die Sollmotordrehzahl N_tgt während des Schaltvorgangs überschreitet, da die Kupplung ausreichend eingerückt ist, um die Motordrehzahl vor dem Zeitpunkt auf die Antriebswellendrehzahl N_i zu ziehen, zu dem das Erfolgen eines vollständigen Einrückens erwartet wurde. Verglichen mit der Motordrehzahl für den nicht unterstützten Fall, die in dem Diagramm gezeigt wird, ist die Motordrehzahl im unterstützten Fall jedoch weitaus besser an die Antriebswellendrehzahl N_i angepasst, und daher ergibt sich ein gleichmäßigeres Schalten. Zudem wird ein Kupplungsverschleiß bei dem unterstützten Schaltvorgang gemindert, da die in der Kupplung erzeugte Energie bei Schlupf der Kupplung, um die Motordrehzahl in dem nicht unterstützten Fall hoch zu ziehen, im unterstützten Fall stark reduziert wird.
Unter Bezug auf 7 werden dort die Ergebnisse für einen unterstützten Schaltvorgang vom dritten Gang auf den vierten Gang der Hochschaltart mit konstanter Geschwindigkeit für ein Kraftfahrzeug gezeigt, das ein erfindungsgemäßes Motordrehzahlsteuerverfahren nutzt.
Diese Art von Schaltvorgang ist die normalerweise während des allgemeinen Einsatzes durchgeführt Art, und auch wenn der Begriff „konstante Geschwindigkeit“ verwendet wird, versteht sich, dass bei dieser Art von Hochschalten ein geringer Betrag an Beschleunigung oder Abbremsen vorliegen kann.
Es ist ersichtlich, dass die Sollmotordrehzahl N_tgt auf gleichen U/min wie die vorhergesagte Getriebeantriebswellendrehzahl N_i am Ende des Schaltvorgangs gestellt wurde. In diesem Fall beträgt die vorhergesagte Antriebswellendrehzahl N_i 2.000 U/min und die Sollmotordrehzahl N_tgt beträgt daher auch 2.000 U/min. Es ist ersichtlich, dass die Motordrehzahl während des Schaltvorgangs recht präzis der erwünschten Abbremsung auf die Sollmotordrehzahl N_tgt folgt, wenngleich während des Schaltens ein kleiner Offset vorliegt, da die Bremswirkung auf den Motor 10 nicht perfekt auf die theoretische Abbremsung abgestimmt ist.
Verglichen mit der Motordrehzahl für den nicht unterstützten Fall, die in dem Diagramm gezeigt wird, ist aber die Motordrehzahl in dem unterstützten Fall weitaus besser an die Antriebswellendrehzahl N_i angepasst, und daher ergibt sich ein gleichmäßigeres Schalten. Zu beachten sind die erheblichen Motordrehzahlschwankungen, die sich in dem nicht unterstützten Fall nach Kupplungseinrücken ergeben. Zudem wird ein Kupplungsverschleiß bei dem unterstützten Schaltvorgang gemindert, da die in der Kupplung erzeugte Energie bei deren Schlupf, um die Motordrehzahl in dem nicht unterstützten Fall hoch zu ziehen, im unterstützten Fall praktisch eliminiert wird, da die Motordrehzahl mit der Antriebswellendrehzahl N_i vor dem Einrücken der Kupplung synchronisiert wird.
Auch wenn die Erfindung unter Bezug auf eine Ausführung unter Verwendung der in 3 als Option 1 bezeichneten Sensorkombination beschrieben wurde, versteht sich, dass sie mit Hilfe einer der anderen in 3 angezeigten Sensoroptionen oder in 3 nicht gezeigten anderen Sensorkombinationen verwirklicht werden kann.
Im Fall der Sensoroption 6 zum Beispiel kann die Art des Schaltvorgangs aus der Gaspedalstellung gefolgert werden, und auch wenn keine direkte Messung der Gangstellung oder Antriebsdrehzahl vorliegt, können diese abgeleitet oder gefolgert werden. Der aktuelle Gang kann zum Beispiel aus einer Kombination von aktueller Fahrgeschwindigkeit und Motordrehzahl ermittelt werden, und ob ein Hochschalten oder Rückschalten erfolgen wird, kann basierend auf der Fahrzeugaktivität vor Einsetzen des Schaltvorgangs vorhergesagt werden. Zum Beispiel zeigt eine ansteigende Fahrgeschwindigkeit mit einer Gaspedalstellung, die bei einem kleinen Prozentsatz offen ist, an, dass ein Hochschalten bei konstanter Geschwindigkeit am wahrscheinlichsten ist. Die Solldrehzahl kann dann basierend auf der vorhergesagten Getriebeantriebsdrehzahl berechnet werden, sollte ein Hochschalten eintreten. Wenn aber die Fahrgeschwindigkeit sinkt, könnte dies anzeigen, dass ein Rückschalten wahrscheinlicher ist. Daher ist ersichtlich, dass die Art des wahrscheinlichen Schaltvorgangs gefolgert werden könnte und dass eine geeignete Motorsolldrehzahl N_tgt dann bestimmt werden könnte.
Daher gibt die Erfindung zusammenfassend ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Schaltvorgang in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einem Automobil, Geländewagen, Minivan, Lastwagen, Lieferwagen oder Motorrad mit einem Schaltgetriebe und einer manuell betätigbaren Kupplung, an die Hand, das versucht, die Motordrehzahl auf die geeigneteste Drehzahl für die Art von erfolgendem Schaltvorgang zu bringen. In manchen Fällen wird die Motordrehzahl auf eine Drehzahl gebracht, die gleich der Antriebsdrehzahl des Getriebes ist, doch wird sie in anderen Fällen auf eine höhere Drehzahl oder eine niedrigere Drehzahl gebracht.
Es versteht sich für den Fachmann, dass die Erfindung zwar beispielhaft unter Bezug auf eine oder mehrere Ausführungen beschrieben wurde, sie aber nicht auf die offenbarten Ausführungen beschränkt ist und dass eine oder mehrere Abwandlungen der offenbarten Ausführungen oder alternative Ausführungen erarbeitet werden könnten, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Motors (10) eines Kraftfahrzeugs (5) mit einem Schaltgetriebe (11) und einer manuell betätigten Kupplung (18) während eines Schaltvorgangs, wobei das Verfahren das Ermitteln einer Sollmotordrehzahl (Ntgt) und das Steuern des Motors (11) während des Schaltvorgangs zum Treiben der Motordrehzahl hin auf die Sollmotordrehzahl (Ntgt) umfasst, wobei die Sollmotordrehzahl (Ntgt) bei einem Wert gleich einer Kombination von einer vorhergesagten Antriebsdrehzahl des Getriebes (Ni) zum Ende des Schaltvorgangs und einem Ausgleichsdrehzahlwert (Ncf) beruhend auf der Art von erfolgendem Schalten und der aktuellen Beschleunigung des Fahrzeugs (5) festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor mit der Motordrehzahl zu dem größeren Wert von: Sollmotordrehzahl (Ntgt) und einer von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs (5) unter Verwendung einer vom Fahrer gesteuerten Motorforderungsvorrichtung (23) geforderten Motordrehzahl (Ndem) angetrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, der Ausgleichsdrehzahlwert (Ncf) zur vorhergesagten Antriebsdrehzahl (Ni) addiert wird, um die Sollmotordrehzahl (Ntgt) zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorhergesagte Antriebsdrehzahl (Ni) mit dem Ausgleichsdrehzahlwert (Ncf) multipliziert wird, um die Sollmotordrehzahl (Ntgt) zu erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin das Vorhersagen der Art von Schaltvorgang aus der Position einer vom Fahrer gesteuerten Motorforderungsvorrichtung (23) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Art des Schaltvorgangs durch Kombinieren der Position der vom Fahrer gesteuerten Motorforderungsvorrichtung (23) und einer erfassten Änderung des gewählten Gangs vorhergesagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin mindestens eines von: Ermitteln der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (5), Ermitteln der aktuellen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs (5), Ermitteln, wann die Kupplung (18) aus einer eingerückten zu einer ausgerückten Position bewegt wird, Ermitteln der Drehzahl des Motors (10) und Ermitteln des Startens und Endens von Gängen für den Schaltvorgang umfasst.
Kraftfahrzeug (5) mit einem Schaltgetriebe (11), einem Motor (10), einer manuell betätigten Kupplung (18) zum gezielten antreibenden Verbinden des Motors (10) mit dem Getriebe (11) und einem elektronischen Steuergerät (16) zur Unterstützung bei Schaltvorgängen, wobei das elektronische Steuergerät (16) dazu dient, eine Sollmotordrehzahl (Ntgt) basierend auf der Art des erfolgenden Schaltvorgangs zu ermitteln und den Motor während des Schaltvorgangs zu steuern, um die Motordrehzahl auf die Sollmotordrehzahl (Ntgt) zu bringen, wobei die Sollmotordrehzahl (Ntgt) auf einen Wert gleich einer Kombination von einer vorhergesagten Antriebsdrehzahl des Getriebes (Ni) zum Ende des Schaltvorgangs und einem Ausgleichsdrehzahlwert (Ncf) beruhend auf der Art von erfolgender Schaltung und der aktuellen Beschleunigung des Fahrzeugs (5) gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet ist, dass der Motor mit der Motordrehzahl zu dem größeren Wert von Sollmotordrehzahl (Ntgt) und einer von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs mit Hilfe einer vom Fahrer gesteuerten Motorforderungsvorrichtung (23) geforderten Motordrehzahl (Ndem) angetrieben wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug weiterhin das Vorhersagen der Art von Schaltvorgang aus der Position einer vom Fahrer gesteuerten Motorforderungsvorrichtung (23) umfasst.