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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Motorsteuerungseinrichtung zum Steuern eines Motors eines Kraftfahrzeugs während einer Rennstartphase, in der der Motor über ein Solldrehmoment, das von der Motorsteuerungseinrichtung berechnet wird, vorgesteuert wird, wobei von der Motorsteuerungseinrichtung ein von einem Fahrzeugkupplungsmittel des Kraftfahrzeugs abgenommenes Kupplungsdrehmoment berechnet wird und eine Motordrehzahl des Motors ermittelt wird und aus dem Kupplungsdrehmoment und der Motordrehzahl das Solldrehmoment berechnet wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Motorsteuerungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6, die insbesondere zur Durchführung eines derartigen Verfahrens geeignet ist.
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In Motor- beziehungsweise Getriebesteuerungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen, die insbesondere für Rennsportzwecke ausgelegt sind, sind entsprechende Funktionen hinterlegt, die einen optimierten Rennstart ermöglichen. So ist es zum Beispiel bekannt, in einer Vorbereitungsphase auf einen Rennstart eine entsprechende Einregelung des Motors vorzusehen. Nach der Vorbereitungsphase wird der Motor des Kraftfahrzeugs in einer Rennstartvorbereitungsphase über ein Solldrehmoment vorgesteuert, welches vom eingelegten Gang eines Getriebemittels des Kraftfahrzeugs und von der Motordrehzahl abhängig ist. Der resultierende Drehmomentverlauf ist dabei auf optimale Bedingungen (beispielsweise auf eine ebene und griffige Fahrbahn, relativ neue Reifen, Teilbeladung, Normumgebungsbedingungen usw.) abgestimmt. Das vorgesteuerte Solldrehmoment des Motors wird dabei von der Motorsteuerungseinrichtung so hoch eingestellt, dass ein Kupplungsmittel des Kraftfahrzeugs unter diesen optimalen Bedingungen erst kurz vor der eigentlichen Schaltung synchron wird. Ist das Kraftfahrzeug mit einem Doppelkupplungsgetriebemittel ausgerüstet, hat dieses die Aufgabe, während der Rennstartphase einen Sollschlupf an den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs derart einzuregeln, dass eine möglichst hohe Beschleunigung des Kraftfahrzeugs erreicht werden kann. Dies wird über eine sehr feine Dosierung der beiden Kupplungen des Kupplungsmittels erreicht.
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Unter realen Betriebsbedingungen im Alltag verschiebt sich dieser Synchronpunkt des Kupplungsmittels. Es hat sich zum Beispiel gezeigt, dass das Kupplungsmittel des Kraftfahrzeugs bei der vorstehend beschriebenen, auf optimale äußere Randbedingungen abgestimmten Art der Vorsteuerung des Motors im realen Betrieb ein zu geringes Drehmoment vom Motor abnimmt, wenn keine im oben definierten Sinne optimalen Randbedingungen herrschen. Dieser Effekt ist zum Beispiel bei einer verschmutzten oder nassen Fahrbahn zu beobachten. Dabei dreht der Motor bis zu einer Drehzahlbegrenzungseinrichtung hoch. Auf den Fahrer des Kraftfahrzeugs wirkt dieses Hochdrehen des Motors bis zu dessen Drehzahlbegrenzungseinrichtung so, als hätten die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs keine ausreichende Traktion, was tatsächlich jedoch nicht der Fall ist. Bei einer Vollbeladung ist ferner zu beobachten, dass das Kupplungsmittel mehr Drehmoment vom Motor abnimmt. Der Motor und das Getriebemittel werden zu einem zu frühen Zeitpunkt synchron. Dieser Effekt hat zur Folge, dass ein starker Einbruch der Beschleunigung zu beobachten ist. Die Ursache hierfür ist, dass ein Teil des zur Verfügung stehenden Motordrehmoments für eine höhere Drehbeschleunigung des Motors benötigt wird.
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Aus der
EP 1 513 700 B1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Motorsteuerungseinrichtung zum Steuern eines Motors eines Kraftfahrzeugs während einer Rennstartphase der eingangs genannten Art bekannt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zum Betreiben einer Motorsteuerungseinrichtung zum Steuern eines Motors eines Kraftfahrzeugs während einer Rennstartphase anzugeben, das den Rennstart hinsichtlich seiner Reproduzierbarkeit bei unterschiedlichen Fahrbahnzuständen, Straßenbelägen und Beladungszuständen verbessern kann. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Motorsteuerungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen optimierten Rennstart unter realen Alltagsbedingungen ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Hinsichtlich der Motorsteuerungseinrichtung wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Motorsteuerungseinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 6 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist - wie aus dem Stand der Technik bereits bekannt - ebenfalls vorgesehen, dass von der Motorsteuerungseinrichtung ein von einem Kupplungsmittel des Kraftfahrzeugs abgenommenes Kupplungsdrehmoment abgefragt wird, welches im Getriebesteuergerät berechnet wird und eine Motordrehzahl des Motors ermittelt wird und aus dem Kupplungsdrehmoment und der Motordrehzahl das Solldrehmoment berechnet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass der tatsächliche Status des Kupplungsmittels während der Rennstartphase für die Vorsteuerung des Motors über das Solldrehmoment berücksichtigt wird, so dass das vom Motor zur Verfügung gestellte Motordrehmoment gezielt an den momentanen Status des Kupplungsmittels angepasst werden kann. Dadurch können Situationen wie im Stand der Technik kompensiert werden, bei denen das Kupplungsmittel während der Rennstartphase ein zu geringes Drehmoment vom Motor abnimmt. Ebenfalls kann durch das erfindungsgemäße Verfahren kompensiert werden, dass das Kupplungsmittel bei einer Vollbeladung mehr Drehmoment vom Motor abnimmt und die Beschleunigung einbricht.
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Um möglichen Ungenauigkeiten bei der Berechnung des Kupplungsdrehmoments zu begegnen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass für die Berechnung des Solldrehmoments zusätzlich ein Reglerkennfeld verwendet wird, das aus einer Referenzgeschwindigkeit, die aus mindestens einer kinematischen Fahrzeugzustandsgröße berechnet wird, und der Motordrehzahl gebildet wird. Dadurch wird die Möglichkeit einer verbesserten Einregelung des Solldrehzahlverlaufs des Motors während der Rennstartphase geschaffen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die mindestens eine kinematische Fahrzeugzustandsgröße für die Berechnung der Referenzgeschwindigkeit so gewählt wird, dass sie unabhängig von einem Radschlupf der Antriebsräder des Kraftfahrzeugs ist. Dadurch wird erreicht, dass die Referenzgeschwindigkeit radschlupfunabhängig berechnet werden kann und der Radschlupf keinen Einfluss auf das aus der Referenzgeschwindigkeit und der Motordrehzahl gebildete Reglerkennfeld hat.
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Bei einem allradangetriebenen Kraftfahrzeug hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass die mindestens eine kinematische Fahrzeugzustandsgröße die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ist. Die Beschleunigung eines (insbesondere allradangetriebenen) Fahrzeugs ist eine messtechnisch relativ einfach erfassbare, vom Radschlupf der Antriebsräder des Kraftfahrzeugs unabhängige kinematische Fahrzeugzustandsgröße.
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Bei einem Kraftfahrzeug mit einem Vorder- oder Hinterradantrieb kann es zweckmäßig sein, dass die mindestens eine kinematische Fahrzeugzustandsgröße eine Geschwindigkeit zumindest eines der Räder einer antriebslosen Achse des Kraftfahrzeugs ist. Vorzugsweise können die Geschwindigkeiten beider Räder der antriebslosen Achse des Kraftfahrzeugs als kinematische Fahrzeugzustandsgrößen für die Berechnung der Referenzgeschwindigkeit verwendet werden, um die Genauigkeit der Berechnung der Referenzgeschwindigkeit zu erhöhen. Grundsätzlich ist es auch bei einem Kraftfahrzeug mit einem Vorder- oder Hinterradantrieb möglich, die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs für die Berechnung der Referenzgeschwindigkeit heranzuziehen.
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Um eine zuverlässige Aktivierung der Einregelung des Motordrehmoments in der Rennstartphase zu ermöglichen, wird in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgeschlagen, dass das Vorliegen der Rennstartphase durch mindestens ein rennstartspezifisches Indikatorsignal, das der Motorsteuerungseinrichtung fahrer- und/oder fahrzeugseitig zur Verfügung gestellt wird, prognostiziert wird. Das rennstartspezifische Indikatorsignal kann der Motorsteuerungseinrichtung zum Beispiel von dem Getriebemittel des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden. Ein mögliches Szenario kann zum Beispiel darin bestehen, dass der Fahrer bei eingelegter Fahrstufe eines Doppelkupplungsgetriebemittels (gegebenenfalls in einem separat aktivierbaren Betriebsmodus des Doppelkupplungsgetriebemittels) die Bremse des Kraftfahrzeugs aktiviert und gleichzeitig das Gaspedal bis zu seiner Endposition durchdrückt. Das Doppelkupplungsgetriebemittel kann dann der Motorsteuerungseinrichtung ein rennstartspezifisches Indikatorsignal (zum Beispiel ein Indikator-Bit oder eine Indikator-Bitfolge) zur Verfügung stellen, um die Einregelung des Motordrehmoments nach dem hier erläuterten Verfahren zu aktivieren. Alternativ kann im Innenraum des Kraftfahrzeugs ein fahrerseitig betätigbares Bedienmittel vorgesehen sein, das der Motorsteuerungseinrichtung bei der Betätigung das rennstartspezifische Indikatorsignal (zum Beispiel ein Indikator-Bit oder eine Indikator-Bitfolge) zur Verfügung stellt.
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Um mögliche Ungenauigkeiten bei der Berechnung des Kupplungsdrehmoments kompensieren und insbesondere Abweichungen zwischen dem Solldrehmoment und dem Istdrehmoment des Motors ausgleichen zu können, ist bei einer erfindungsgemäßen Motorsteuerungseinrichtung vorgesehen, dass die Motorsteuerungseinrichtung zusätzlich ein Reglerkennfeld aufweist, das aus einer Referenzgeschwindigkeit, die aus mindestens einer von der Motorsteuerungseinrichtung auswertbaren kinematischen Fahrzeugzustandsgröße berechenbar ist, und der Motordrehzahl gebildet ist. Abhängig davon, ob das Kraftfahrzeug einen Allradantrieb oder einen Vorder- beziehungsweise Hinterachsantrieb aufweist, kann die kinematische Fahrzeugzustandsgröße entsprechend gewählt werden. Wie oben bereits erläutert, ist bei allradangetriebenen Kraftfahrzeugen die Fahrzeugbeschleunigung eine zweckmäßige Fahrzeugzustandsgröße für die Berechnung der Referenzgeschwindigkeit. Bei Kraftfahrzeugen mit einem Vorder- oder Hinterachsantrieb kann die Geschwindigkeit zumindest eines der Räder einer antriebslosen Achse des Kraftfahrzeugs für die Berechnung der Referenzgeschwindigkeit herangezogen werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Motorsteuerungseinrichtung ein Rennstartphasenaktivierungsmittel aufweist, das so ausgebildet ist, dass es ein rennstartspezifisches Indikatorsignal empfangen kann und das Einregeln des Motordrehmoments aktivieren kann. Das rennstartspezifische Indikatorsignal kann dem Rennstartphasenaktivierungsmittel fahrzeugseitig (zum Beispiel von dem Getriebemittel) und/oder fahrerseitig (zum Beispiel über ein vom Fahrer betätigbares Bedienelement) zur Verfügung gestellt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Motorsteuerungseinrichtung eine Turboladerschutzeinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, einen Turbolader des Motors des Kraftfahrzeugs vor einer Überdrehung zu schützen. Durch das Vorsehen einer derartigen Turboladerschutzeinrichtung kann eine Beschädigung eines Turboladers des Kraftfahrzeugs durch zu hohe Drehzahlen wirksam verhindert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 näher erläutert, die ein Funktionsblockdiagramm zeigt, das ein Verfahren zum Betreiben einer Motorsteuerungseinrichtung 1 zum Steuern eines Motors 2 eines Kraftfahrzeugs während einer Rennstartphase sowie Einzelheiten der Motorsteuerungseinrichtung 1 veranschaulicht.
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Das Funktionsblockdiagramm gemäß 1 zeigt den Motor 2 eines auf Sport- oder Rennzwecke ausgelegten Kraftfahrzeugs, der an die Motorsteuerungseinrichtung 1 angeschlossen ist, mittels derer der Motor 2 steuerbar ist. Zu erkennen sind ferner ein Getriebemittel 3 sowie ein Kupplungsmittel 4. Das Kupplungsmittel 4 kann insbesondere als Doppelkupplung ausgebildet sein und das Getriebemittel 3 kann zwei Teilgetriebe umfassen, die im Zusammenwirken mit der Doppelkupplung zugkraftunterbrechungsfreie Gangwechsel ermöglichen.
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In einer Rennstartphase wird der Motor 2 über ein Solldrehmoment MSoll, das von einer Drehmomentberechnungseinheit 5 der Motorsteuerungseinrichtung 1 berechnet wird, in geeigneter Weise vorgesteuert und entsprechend eingeregelt, um einen möglichst optimalen Rennstart des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen. Für die Berechnung des Solldrehmoments MSoll wird das von dem Fahrzeugkupplungsmittel 4 des Kraftfahrzeugs abgenommene Kupplungsdrehmoment MKupplung von der Drehmomentberechnungseinheit 5 berücksichtigt. Darüber hinaus wird eine Motordrehzahl n des Motors 2 ermittelt und als weitere Eingangsgröße der Drehmomentberechnungseinheit 5 zur Verfügung gestellt. Schließlich wird aus dem Kupplungsdrehmoment MKupplung und der Motordrehzahl n das Solldrehmoment MSoll berechnet. Dieser Verfahrensansatz hat den Vorteil, dass der tatsächliche Status des Kupplungsmittels 4 während der Rennstartphase für die Vorsteuerung des Motors 2 über das Solldrehmoment MSoll berücksichtigt wird, so dass das vom Motor 2 in dieser Phase tatsächlich zur Verfügung gestellte Motordrehmoment M gezielt an den Status des Kupplungsmittels 4 angepasst werden kann. Durch diese Maßnahme kann zum Beispiel der Fall kompensiert werden, dass während der Rennstartphase die Situation eintritt, dass das Kupplungsmittel 4 ein zu geringes Drehmoment M vom Motor 2 abnimmt. Ebenfalls kann durch das hier vorgestellte Verfahren kompensiert werden, dass die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs während der Rennstartphase einbricht.
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Die Drehmomentvorsteuerung wird vorliegend zusätzlich durch ein Reglerkennfeld 6 unterstützt, das mit der Drehmomentberechungseinheit 5 zusammenwirkt und aus einer Referenzgeschwindigkeit VRef und der Motordrehzahl n gebildet wird. Dieses Reglerkennfeld 6 ist dazu in der Lage, Ungenauigkeiten bei der Berechnung des Kupplungsdrehmoments MKupplung auszugleichen und Abweichungen des Istdrehmoments des Motors 2 vom Solldrehmoment MSoll zu kompensieren. Ferner kann mittels des Reglerkennfeldes 6 sichergestellt werden, dass der Motor 2 und das Getriebemittel 3 zum „richtigen“ Zeitpunkt synchron werden. Die Referenzgeschwindigkeit VRef wird vorzugsweise aus mindestens einer kinematischen Fahrzeugzustandsgröße berechnet, die unabhängig von einem Radschlupf der Antriebsräder des Kraftfahrzeugs ist. Eine Berechnung der Referenzgeschwindigkeit VRef auf Basis einer radschlupfabhängigen Fahrzeugzustandsgröße würde demgegenüber zu ungenauen Ergebnissen führen.
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Abhängig von der Antriebsart des Kraftfahrzeugs bieten sich unterschiedliche radschlupfunabhängige Fahrzeugzustandsgrößen für die Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit VRef an. Bei einem allradangetriebenen Kraftfahrzeug, bei dem sämtliche Räder angetrieben werden, ist es vorteilhaft, die Referenzgeschwindigkeit VRef anhand der Beschleunigung a des Kraftfahrzeugs zu berechnen. Bei einem Kraftfahrzeug mit Vorderachs- oder Hinterachsantrieb kann es zweckmäßig sein, für eine Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit VRef eine Geschwindigkeit VRad zumindest eines der Räder einer nicht angetriebenen Achse des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Für eine höhere Genauigkeit kann es vorteilhaft sein, die Geschwindigkeiten VRad1, VRad2 beider Räder der nicht angetriebenen Achse des Kraftfahrzeugs zu erfassen.
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Um eine zuverlässige Aktivierung der Einregelung des Motordrehmoments in der Rennstartphase zu ermöglichen, wird das Vorliegen der Rennstartphase durch mindestens ein rennstartspezifisches Indikatorsignal I, das der Motorsteuerungseinrichtung 1 fahrer- und/oder fahrzeugseitig zur Verfügung gestellt wird, prognostiziert. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Motorsteuerungseinrichtung 1 ein Rennstartphasenaktivierungsmittel 7 auf, das so ausgebildet ist, dass es das Indikatorsignal I empfangen kann und das Einregeln des Motordrehmoments aktivieren kann. Das rennstartspezifische Indikatorsignal I kann dem Rennstartphasenaktivierungsmittel 7 der Motorsteuerungseinrichtung 1 zum Beispiel von dem Getriebemittel 3 des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden. Ein mögliches Szenario kann zum Beispiel darin bestehen, dass der Fahrer bei eingelegter Fahrstufe des zum Beispiel als Doppelkupplungsgetriebemittel ausgeführten Getriebemittels (gegebenenfalls in einem separat aktivierbaren Betriebsmodus des Doppelkupplungsgetriebemittels) die Bremse des Kraftfahrzeugs aktiviert und gleichzeitig das Gaspedal bis zu seiner Endposition durchdrückt. Das Doppelkupplungsgetriebemittel kann dann dem Rennstartphasenaktivierungsmittel 7 der Motorsteuerungseinrichtung 1 das rennstartspezifische Indikatorsignal I (zum Beispiel ein Indikator-Bit oder eine Indikator-Bitfolge) zur Verfügung stellen, um die Einregelung des Motordrehmoments nach dem hier erläuterten Verfahren zu aktivieren. Alternativ kann im Innenraum des Kraftfahrzeugs ein fahrerseitig betätigbares Bedienmittel vorgesehen sein, das dem Rennstartphasenaktivierungsmittel 7 der Motorsteuerungseinrichtung 1 bei der Betätigung das Indikatorsignal I (zum Beispiel ein Indikator-Bit oder eine Indikator-Bitfolge) zur Verfügung stellt.
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In diesem Ausführungsbeispiel weist die Motorsteuerungseinrichtung 1 ferner eine Turboladerschutzeinrichtung 8 auf, die dazu ausgebildet ist, einen Turbolader des Kraftfahrzeugs vor einer Überdrehung zu schützen. Durch das Vorsehen einer derartigen Turboladerschutzeinrichtung 8 kann eine Beschädigung eines Turboladers des Motors 2 des Kraftfahrzeugs durch zu hohe Drehzahlen wirksam verhindert werden.
