DE102011103692A1

DE102011103692A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Motordrehzahl eines Fahrzeugs mit einem Handschaltgetriebe

Info

Publication number: DE102011103692A1
Application number: DE201110103692
Authority: DE
Inventors: Klaus Pochner
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-13

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung der Motordrehzahl eines Fahrzeugs mit einem Handschaltgetriebe umfasst: – Überwachen eines Schaltverhaltens eines Fahrers; – Abschalten einer Kraftstoffeinspritzung, wenn ein bevorstehender Gangwechsel festgestellt wurde; – Überwachen der Motordrehzahl; – Einschalten der Kraftstoffeinspritzung, wenn eine geeignete Motordrehzahl erreicht wurde.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Motordrehzahl eines Fahrzeugs mit einem Handschaltgetriebe, wobei das Fahrzeug insbesondere eine Fahrgeschwindigkeitsregelung aufweisen kann.
Aus der US 5,638,271 A ist es bekannt, die Motordrehzahl vor und während eines Gangwechsels eines Automatikgetriebes geeignet zu steuern.
Bei Handschaltgetrieben fällt dem Fahrer die Aufgabe zu, bei einem Gangwechsel durch die zeitlich passende Betätigung von Kupplungs- und Gaspedal einen geeigneten Verlauf der Motordrehzahl zu erzielen, so dass im nächsten Gang ein harmonischer Anschluss beim Einkuppeln erreicht wird.
Bei Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe und einer Fahrgeschwindigkeitsregelung stellt sich zusätzlich das Problem, dass Gangwechsel auch bei aktiver Fahrgeschwindigkeitsregelung möglich sein sollen, wobei dann Korrekturmöglichkeiten des Fahrers durch das Gaspedal wegfallen, weil dieser einen Gangwechsel lediglich durch die Betätigung der Kupplung und des Schalthebels einleitet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das dem Fahrer das Erreichen eines geeigneten Verlaufs der Motordrehzahl erleichtert.
Darüber hinaus ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung der Motordrehzahl eines Fahrzeugs mit einem Handschaltgetriebe angegeben. Das Verfahren umfasst zumindest:

– Überwachen eines Schaltverhaltens eines Fahrers;
– Abschalten einer Kraftstoffeinspritzung, wenn ein bevorstehender Gangwechsel festgestellt wurde;
– Überwachen der Motordrehzahl;
– Einschalten der Kraftstoffeinspritzung, wenn eine geeignete Motordrehzahl erreicht wurde.

Dabei wird unter einer geeigneten Motordrehzahl eine Motordrehzahl verstanden, bei der das Motordrehmoment möglichst gut demjenigen vor dem Gangwechsel entspricht.
Das Verfahren hat den Vorteil, dass störende Drehzahlanstiege („Drehzahlüberschwinger”, „shift flares”) aufgrund der Entlastung des Motors durch den Auskuppelvorgang verhindert werden können. Die Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung nimmt sehr schnell Einfluss auf die Motordrehzahl; es wird damit erfindungsgemäß eine besonders schnell wirkende Aktuatorik eingesetzt. Durch das Wiedereinsetzen der Verbrennung nach dem Einschalten der Kraftstoffeinspritzung wird ein sanftes Einschwingen der Motordrehzahl erreicht.
In einer Ausführungsform wird ein bevorstehender Gangwechsel festgestellt, wenn eine Gaspedalrücknahme und eine Betätigung der Kupplung durch den Fahrer innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums Δt festgestellt werden. Der Zeitraum Δt wird dabei so klein, insbesondere kleiner als eine Sekunde, gewählt, dass von einer gleichzeitigen Betätigung von Gaspedal und Kupplung ausgegangen werden kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Verfahren durchgeführt, während eine Fahrgeschwindigkeitsregelung aktiv ist. Wenn eine Fahrgeschwindigkeitsregelung aktiv ist, übernimmt diese die Steuerung des Motordrehmoments bzw. der Motordrehzahl durch die Vorgabe eines Wunschmoments. Die Fahrgeschwindigkeitsregelung kann auch bei einem manuellen Gangwechsel aktiv bleiben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird bei aktiver Fahrgeschwindigkeitsregelung ein bevorstehender Gangwechsel festgestellt, wenn eine Betätigung der Kupplung durch den Fahrer festgestellt wird. In diesem Fall veranlasst die aktive Fahrgeschwindigkeitsregelung typischerweise eine Rücknahme des Motordrehmoments. Diese kann im erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise statt der Gaspedalrücknahme als Eingangssignal verwendet werden.
In einer Ausführungsform wird aus dem Übersetzungsverhältnis des Handschaltgetriebes vor und nach dem Gangwechsel die Motordrehzahl bestimmt, die nach dem Gangwechsel erforderlich ist, um den Geschwindigkeitsverlust durch den Gangwechsel auszugleichen.
Dies ist bei aktiver Fahrgeschwindigkeitsregelung möglich, weil die Zielgeschwindigkeit, die Motordrehzahl vor dem Gangwechsel und die Übersetzungsverhältnisse vor und nach dem Gangwechsel bekannt sind.
Dabei kann zur Vereinfachung und zur Beschleunigung des Verfahrens die Annahme getroffen werden, dass ein Hochschaltvorgang stattfindet.
Die Dauer, für die die Kraftstoffeinspritzung ausgeschaltet ist, kann so gewählt werden, dass beim Wiedereinschalten eine geeignete Motordrehzahl vorliegt, mit der eine vorgegebene Sollbeschleunigung verwirklicht werden kann, um die Zielgeschwindigkeit zu erreichen. Damit ist das Verfahren besonders komfortabel und effizient.
Nach dem Wiedereinschalten der Kraftstoffeinspritzung übernimmt wieder die Fahrgeschwindigkeitsregelung die Steuerung des Motordrehmoments. Die Drehzahlüberwachung kann fortgesetzt werden, um beispielsweise auch nicht oder falsch eingelegte Gänge erkennen zu können.
Damit wird für Hochschaltungen, bei denen dies besonders wichtig ist, die optimale Anbindung sichergestellt. Auf die Verwendung von Schalthebelsensoren zur vorzeitigen Erkennung des einzulegenden Ganges kann damit gegebenenfalls verzichtet werden.
Das Abschalten der Kraftstoffeinspritzung erfolgt vorzugsweise bereits während des Auskupplungsvorgangs, um Drehzahlüberschwinger möglichst effektiv zu verhindern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zur Steuerung der Motordrehzahl eines Fahrzeugs mit einem Handschaltgetriebe folgendes auf:

– Mittel zur Überwachung eines Schaltverhaltens eines Fahrers;
– Mittel zur Abschaltung einer Kraftstoffeinspritzung, wenn ein bevorstehender Gangwechsel festgestellt wurde;
– Mittel zur Überwachung der Motordrehzahl;
– Mittel zur Einschaltung der Kraftstoffeinspritzung, wenn eine geeignete Motordrehzahl erreicht wurde.

Dabei können die Mittel zur Überwachung des Schaltverhaltens des Fahrers Mittel aufweisen, um eine Gaspedalrücknahme und eine Betätigung der Kupplung durch den Fahrer festzustellen sowie den Zeitraum zu ermitteln, innerhalb dessen die Gaspedalrücknahme und die Betätigung der Kupplung erfolgen.
Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle zu einer Fahrgeschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs aufweisen, so dass die Steuerung der Motordrehzahl auch bei aktiver Fahrgeschwindigkeitsregelung stattfinden kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die beschriebene Vorrichtung in einem Fahrzeug verwendet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Steuerung der Motordrehzahl eines Fahrzeugs mit einem Handschaltgetriebe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und
2 zeigt schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Steuerung der Motordrehzahl eines Fahrzeugs mit einem Handschaltgetriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Bei dem Verfahren gemäß 1 wird zunächst überwacht, ob eine Gaspedalrücknahme durch den Fahrer erfolgt. Wenn eine Gaspedalrücknahme festgestellt wird, wird überwacht, ob der Fahrer das Kupplungspedal innerhalb eines Zeitraums Δt nach der Gaspedalrücknahme betätigt.
Wird eine derartige „gleichzeitige” Betätigung von Kupplungs- und Gaspedal festgestellt, so wird dies als durch den Fahrer initiierter Schaltvorgang erkannt und die Motorsteuerung veranlasst eine Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung, um einen unerwünschten Anstieg der Motordrehzahl aufgrund der Entlastung durch das Auskuppeln zu vermeiden.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform erfolgt eine Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung auch, wenn zuerst die Kupplung betätigt und innerhalb eines Zeitraums Δt danach eine Gaspedalrücknahme erfolgt. Eine solche Betätigung von Kupplungs- und Gaspedal ist eher unüblich, jedoch kommt es für die Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung darauf an, ob die Betätigung von Kupplungs- und Gaspedal „gleichzeitig”, d. h. innerhalb eines kleinen Zeitraums Δt erfolgt, jedoch nicht unbedingt in einer bestimmten Reihenfolge.
Falls innerhalb des Zeitraums Δt keine Betätigung der Kupplung auf die Gaspedalrücknahme erfolgt, wird die Gaspedalrücknahme lediglich als Wunsch nach einer geringeren Beschleunigung erkannt. Es wird weiterhin überwacht, ob eine weitere Gaspedalrücknahme und darauf folgend gegebenenfalls eine Betätigung der Kupplung erfolgt.
Um den Zeitpunkt zu ermitteln, zu dem die Kraftstoffeinspritzung wieder eingeschaltet wird, wird die Motordrehzahl überwacht. Die Kraftstoffeinspritzung wird erst dann wieder eingeschaltet, wenn – bei einem Hochschaltvorgang – eine ausreichend niedrige Drehzahl erreicht ist, so dass das Verhältnis aus Drehzahl und Übersetzungsverhältnis in beiden vom Schaltvorgang betroffenen Gängen möglichst gleich ist. Dann ist es möglich, nach dem Schaltvorgang glatt weiter zu beschleunigen.
Das Verfahren gemäß 2 unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten dadurch, dass hier eine Fahrgeschwindigkeitsregelung („cruise control”, CC) aktiv ist und während des Schaltvorganges auch aktiv bleibt.
Bei einer aktiven Fahrgeschwindigkeitsregelung entfällt typischerweise eine Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer und damit auch die Möglichkeit, eine Gaspedalrücknahme als Anzeichen für einen Schaltvorgang zu verwenden. Stattdessen wird bei dem Verfahren gemäß 2 die Betätigung der Kupplung verwendet, um einen Schaltvorgang zu erkennen. Eine derartige Kupplungsbetätigung löst eine Rücknahme des Momentenwunsches in der Fahrgeschwindigkeitsregelung aus.
Das Signal der Drehmomentenrücknahme der Fahrgeschwindigkeitsregelung kann durch die Motorsteuerung anstelle der Gaspedalrücknahme verwendet werden, so dass bei einer „gleichzeitigen” Drehmomentenrücknahme und Betätigung der Kupplung ein Schaltvorgang erkannt und eine Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung veranlasst wird.
Auch bei dem Verfahren gemäß 2 wird die Kraftstoffeinspritzung wieder eingeschaltet, wenn eine geeignete Motordrehzahl erreicht ist. Ein derartiger Schaltvorgang, während dem die Kraftstoffeinspritzung abgeschaltet ist, kann typischerweise wenige hundert Millisekunden dauern.
Da bei dem Verfahren gemäß 2 die Fahrgeschwindigkeitsregelung auch während des Schaltvorganges aktiv bleibt, ist eine Sollgeschwindigkeit vorgegeben. Aus dem bekannten Übersetzungsverhältnis im Ausgangsgang, dem angenommenen Übersetzungsverhältnis im Zielgang (es wird von einer Hochschaltung ausgegangen) und der bekannten Motordrehzahl vor dem Schaltvorgang kann die Zeit bestimmt werden, für die die Kraftstoffeinspritzung ausgeschaltet sein muss, damit bei Wiedereinsetzen der Kraftstoffeinspritzung ein Motordrehmoment vorliegt, mit dem sich die zur Erreichung der Sollgeschwindigkeit notwendige Beschleunigung umsetzen lässt.
Auf diese Weise wird durch Vorsteuerung die Zeit eingespart, die die Drehmomentregelung benötigen wurde. Zudem wird mit der Aktuatorik der Kraftstoffeinspritzung eine sehr schnelle und schnell wirkende Aktuatorik verwendet, so dass eine sehr effiziente Steuerung der Motordrehzahl während Schaltvorgängen möglich ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5638271 A [0002]

Claims

Verfahren zur Steuerung der Motordrehzahl eines Fahrzeugs mit einem Handschaltgetriebe, wobei das Verfahren folgendes umfasst: – Überwachen eines Schaltverhaltens eines Fahrers; – Abschalten einer Kraftstoffeinspritzung, wenn ein bevorstehender Gangwechsel festgestellt wurde; – Überwachen der Motordrehzahl; – Einschalten der Kraftstoffeinspritzung, wenn eine geeignete Motordrehzahl erreicht wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein bevorstehender Gangwechsel festgestellt wird, wenn eine Gaspedalrücknahme und eine Betätigung der Kupplung durch den Fahrer innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums Δt festgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei für den vorbestimmten Zeitraum Δt < 1 s gilt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren durchgeführt wird, während eine Fahrgeschwindigkeitsregelung aktiv ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein bevorstehender Gangwechsel festgestellt wird, wenn eine Betätigung der Kupplung durch den Fahrer festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei auf die Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer hin die Fahrgeschwindigkeitsregelung eine Rücknahme des Motordrehmoments veranlasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei aus dem Übersetzungsverhältnis des Handschaltgetriebes vor und nach dem Gangwechsel die Motordrehzahl bestimmt wird, die nach dem Gangwechsel erforderlich ist, um den Geschwindigkeitsverlust durch den Gangwechsel auszugleichen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei zur Bestimmung des Übersetzungsverhältnisses des Handschaltgetriebes nach dem Gangwechsel die Annahme getroffen wird, dass ein Hochschaltvorgang stattfindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Abschalten der Kraftstoffeinspritzung während des Auskupplungsvorgangs erfolgt.
Vorrichtung zur Steuerung der Motordrehzahl eines Fahrzeugs mit einem Handschaltgetriebe, die folgendes umfasst: – Mittel zur Überwachung eines Schaltverhaltens eines Fahrers; – Mittel zur Abschaltung einer Kraftstoffeinspritzung, wenn ein bevorstehender Gangwechsel festgestellt wurde; – Mittel zur Überwachung der Motordrehzahl; – Mittel zur Einschaltung der Kraftstoffeinspritzung, wenn eine geeignete Motordrehzahl erreicht wurde.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Mittel zur Überwachung des Schaltverhaltens des Fahrers Mittel aufweisen, um eine Gaspedalrücknahme und eine Betätigung der Kupplung durch den Fahrer festzustellen sowie den Zeitraum zu ermitteln, innerhalb dessen die Gaspedalrücknahme und die Betätigung der Kupplung erfolgen.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, die eine Schnittstelle zu einer Fahrgeschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs aufweist.
Fahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12.