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Die Erfindung betrifft eine Motorschleppmomentenregelung (MSR), insbesondere für Kraftfahrzeuge, sowie ein entsprechendes Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 7.
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Beim Zuruckschalten oder bei abruptem vom Gas gehen auf glatter Fahrbahn konnen die Antriebsrader eines Fahrzeugs durch die Bremswirkung des Motors in Schlupf geraten. Um weiterhin ausreichende Fahrstabilität des Fahrzeugs zu gewährleisten, hebt die MSR das Motordrehmoment durch leichtes Gas geben an, sobald ein Antriebsrad eine vorgegebene Schlupfschwelle unterschritten hat. Die Abbremsung der Räder wird dadurch auf ein für die Fahrstabilitat notwendiges Maß verringert.
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Herkömmliche Schleppmomentenregelungen funktionieren bei Fahrten auf gerader Strecke zuverlassig, lassen jedoch in Kurven zu viel Radschlupf zu. Gerade in Kurvenfahrten auf glatter Fahrbahn bewirkt dieser Radschlupf eine zusätzliche Verminderung der Seitenführung. Insbesondere bei Fahrzeugen mit Heckantrieb kann die fehlende Seitenfuhrung zu kritischen Fahrsituationen fuhren, wie z. B. dem Ausbrechen des Fahrzeughecks.
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1 zeigt die Geschwindigkeit eines Antriebsrades 1 im Vergleich zu derjenigen des Fahrzeugs (Kurve 3). Gerät ein Antriebsrad aufgrund eines Ruckschaltvorganges oder bei abruptem vom Gas gehen in Schlupf, so verringert sich dessen Geschwindigkeit 1 im Verhältnis zur Fahrzeuggeschwindigkeit 3. Dies ist im Verlauf der Kennlinie 1 durch mehrere Geschwindigkeitsabfälle 4 erkennbar.
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Die MSR-Regelung beginnt, wenn die Radgeschwindigkeit 1 eine vorgegebene Schlupfschwelle 2 unterschritten hat. Die MSR ermittelt im folgenden ein Motormoment, das die Antriebsachse des Fahrzeugs im wesentlichen auf eine Referenzgeschwindigkeit (i. d. R. die Fahrzeuggeschwindigkeit) beschleunigt und erhöht das Motormoment um diesen Wert. Die Motorschleppmomentenregelung bewirkt somit, daß sich der Schleppschlupf reduziert und die Antriebsräder wieder greifen können.
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Bei Geradeausfahrt reicht das von bekannten Motorschleppmomentenregelungen bestimmte Erhöhungsmoment meistens aus, um die Fahrzeugstabilität zu gewährleisten. Bei Kurvenfahrten auf glatter Fahrbahn (Niedrigreibwert) sind jedoch Höhe und Dauer des Schlupfes deutlich zu groß, um die nötige Seitenführung des Fahrzeugs zu erreichen. Vor allem, wenn der Fahrer bei Kurvenfahrt auf Niedrigreibwert vom Gas geht und die Antriebsräder nur langsam in Schlupf laufen, bestimmen herkömmliche MSR ein viel zu niedriges Erhöhungsmoment. Dadurch besteht die Gefahr, daß das Fahrzeug aus der Spur läuft.
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Aus dem Beitrag von Lichnofsky, Ohnemüller: „ABS, ASR und MSR der neuen S-Klasse” in der Automobiltechnischen Zeitschrift ATZ, 94, 1992, 6, S. 322–331, ISSN 0001-2785 ist ein Antiblockiersystem bekannt. Integriert ist dieses Antiblockiersystem mit einer Antriebsschlupfregelung sowie einer Motorschleppmomentregelung, die im Vortriebs- bzw. Lastwechselfall Stabilität und Traktion gewährleistet.
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Aus der
DE 196 07 185 A1 ist ein Verfahren zur Verbesserung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs bei Kurvenfahrten und gleichzeitigem Lastwechsel bekannt. Es wird hierzu vorgeschlagen, wenn während einer Kurvenfahrt bei Schubbetrieb ein Giermoment auftritt, zumindest ein Rad selektiv abzubremsen zur Erzeugung eines Gegengiermoments. Ist jedoch ein Rad während einer Kurvenfahrt in Schlupf geraten, so kann der zusätzliche Bremseingriff den Schlupf noch erhöhen, so dass die Fahrzeugstabilität zusätzlich beeinträchtigt wird.
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Aus der
DE 195 47 717 A1 ist ein Verfahren zur Abschwächung von Lastwechselreaktionen bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Kurvenfahrten, bekannt. Es wird vorgeschlagen, die von einer Antriebseinheit – zum Beispiel vom Motor – abzugebende Leistung bei erkanntem Lastwechsel zu erhöhen.
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Aus der
DE 100 60 347 A1 ist ein Verfahren zur Beeinflussung der von einem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs abgegebenen Leistung. Es wird vorgeschlagen, wenn während einer Kurvenfahrt ein Lastwechsel festgestellt wird, einen Minimalwert für eine Eingriffsgröße zu ermitteln, mit welcher das abgegebene Motormoment beeinflusst wird, um den Antriebsmotor für eine vorgebbare Zeitdauer mit dem Minimalwert der Eingriffsgröße zu beaufschlagen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motorschleppmomentenregelung für die Kurvenfahrt auf glatter Fahrbahn zu optimieren und die Fahrzeugstabilität unter diesen Bedingungen zu verbessern.
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Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 bzw. 7 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, nach dem Erkennen einer Fahrsituation, in der sich das Fahrzeug in Kurvenfahrt auf Niedrigreibwert befindet, die Schlupfschwelle fur wenigstens eines der Antriebsrader (vorzugsweise das kurvenaußere Rad) zu erhöhen und somit die MSR-Regelung empfindlicher einzustellen als z. B. für Geradeausfahrt. Dadurch wird die MSR-Regelung bereits bei sehr geringem Bremsschlupf eingeleitet, so daß Ausmaß und Dauer des Radschlupfes deutlich gesenkt werden können.
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Die erfindungsgemäße MSR unterscheidet zwischen zwei Ursachen des Radschlupfes: Zum einen auf Grund von vom Gas gehen und zum anderen auf Grund eines Rückschaltvorganges. Beim vom Gas gehen tritt ein schleichender, in der Amplitude relativ geringer Schlupf auf. Bei „hartem” Zurückschalten entsteht dagegen hoher Schlupf, der sich sprungartig aufbaut.
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Um den Radschlupf bei einem Rückschaltvorgang zu minimieren und insbesondere auch hartes Einkuppeln auszugleichen, wird ein verstärktes Erhöhungsmoment berechnet, welches vergleichsweise höher ist als beim vom Gas gehen.
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Für das Erkennen einer Kurvenfahrt auf Niedrigreibwert sind geeignete Mittel bzw. eine entsprechende Sensorik vorgesehen. Die Erkennung der Kurvenfahrt erfolgt beispielsweise über die Differenz der Geschwindigkeiten der nicht-angetriebenen Rader.
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Die Erfassung des Reibwertes kann beispielsweise mittels eines Querbeschleunigungs-Sensors durchgefuhrt werden. Die auftretende Querbeschleunigung ist ein Indiz für den Haftreibungswert der Fahrbahn. Ein niedriger Haftreibungswert (z. B. kleiner 0,35) kann beispielsweise ausgeschlossen werden, wenn die Querbeschleunigung höher ist als etwa 5,5 m/s2. Der vorherrschende Haftreibungswert kann beispielsweise aber auch über den am kurvenaußeren Radpaar auftretenden Schlupf qualitativ erkannt werden.
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Gemaß einer bevorzugten Ausfuhrungsform werden die Schlupfschwellen beider Antriebsräder gleichmäßig erhöht. Die Erhohung der Schlupfschwelle(n) kann in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem ermittelten Reibwert und/oder dem Kurvenradius erfolgen.
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Bei Kurvenfahrt auf glatter Fahrbahn wird das Motormoment wahrend der MSR-Regelung vorzugsweise wenigstens um ein Mindest-Erhöhungsmoment erhöht. Dies erfolgt vor allem deshalb, weil die Antriebsrader beim vom Gas gehen nur geringfugig in Schlupf laufen und der Antriebsstrang außerdem nur eine geringe Dynamik aufweist, so daß ohne Vorgabe eines Mindest-Erhohungsmoments ein viel zu geringes Erhohungsmoment berechnet werden wurde.
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Das Erhöhungsmoment Mae berechnet sich allgemein als: Mae = Mlamb + Mwbr, wobei Mlamb ein schlupfproportionaler Anteil (= Schlupf·Konstante) und Mwbr das sog. rotatorische Beschleunigungswiderstandsmoment ist.
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Im Falle eines Ruckschaltvorganges wird vorzugsweise ein verstarktes rotatorisches Beschleunigungswiderstandsmoment berechnet, das höher ist als das tatsächlich zum Momentenausgleich benotigte Moment. Die Berechnung des verstarkten rotatorischen Beschleunigungswiderstandsmomentes Mwbr erfolgt vorzugsweise gemaß folgender Beziehung: Mwbr = Antriebsstrangbeschleunigung·Massenträgheitsmoment·Verstarkungsfaktor.
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Eingesetzt in die vorstehend angegebene Formel zur Berechnung des Erhohungsmoments Mae ergibt sich somit ein verstarktes Erhöhungsmoment.
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Gemaß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist für des rotatorische Beschleunigungswiderstandsmoment ein Maximalwert vorgegeben, damit das verstärkte Beschleunigungswiderstandsmoment nicht versehentlich zum Nachschieben des Fahrzeugs führt.
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Das verstarkte Beschleunigungswiderstandsmoment bzw. des verstarkte Erhohungsmoment kann auch in Abhangigkeit davon berechnet werden, in welchen Gang zurück geschaltet wurde. Beim Zuruckschalten in einen kleinen Gang wird vorzugsweise ein größeres Erhohungsmoment berechnet, als beim Zurückschalten in einen großeren Gang.
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Nachdem ein Antriebsrad die Schlupfschwelle wieder überschritten hat, wird die MSR-Regelung vorzugsweise fur eine vorgegebene Nachlaufzeit fortgesetzt und währenddessen ein Nachlauf-Erhöhungsmoment eingestellt. Dieses Nachlauf-Erhohungsmoment ist vorzugsweise derart bemessen, daß die Antriebsrader nicht bzw. nur minimal in Schlupf geraten und der Motor nicht in Schubabschaltung übergeht.
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Die Nachlaufzeit ist vorzugsweise langer als bei Geradeausfahrt und beträgt vorzugsweise zwischen ein und drei Sekunden.
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Die Schlupfschwellen fur die Antriebsräder werden nach dem Erkennen einer Kurvenfahrt auf Niedrigreibwert bei einem Fahrzeug mit Frontantrieb vorzugsweise auf Werte zwischen 1,5 km/h und 2 km/h, und bei einem Fahrzeug mit Heckantrieb auf Werte zwischen 1 km/h und 1,5 km/h (Abweichung zur Fahrzeuggeschwindigkeit) eingestellt.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft naher erläutert. Es zeigen:
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1 den Geschwindigkeitsverlauf eines Antriebsrades wahrend einer MSR-Regelung gemaß dem Stand der Technik;
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2 den Geschwindigkeitsverlauf eines Antriebsrades bei einer MSR-Regelung gemaß einer Ausführungsform der Erfindung;
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3 den Verlauf des MSR-Erhohungsmoments;
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4 das rotatorische Beschleunigungswiderstandsmoment unter verschiedenen Bedingungen;
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5 den Verlauf eines Zahlersignals zur Einstellung einer Nachlaufzeit;
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6 ein Ausfuhrungsbeispiel eines MSR-Systems, welches erfindungsgemaß eingerichtet ist; und
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7 ein Flußdiagramm zur Darstellung der Verfahrensschritte beim Erhöhen der Schlupfschwellen.
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Bezuglich der Erlauterung von 1 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
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2 zeigt den Geschwindigkeitsverlauf 1 eines Antriebsrades im Vergleich zur Fahrzeuggeschwindigkeit 3. Zum Zeitpunkt t1 erkennt Einrichtung zur Kurven- und Reibwerterkennung, daß sich des Fahrzeug in Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert befindet, woraufhin die Schlupfschwelle 2 sprungartig erhoht wird. Die MSR-Regelung ist damit wesentlich empfindlicher eingestellt.
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Kurz vor dem Zeitpunkt t2 geraten ein oder beide Antriebsrader in Schleppschlupf. Die Radgeschwindigkeit 1 nimmt im folgenden gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit 3 stark ab.
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Zum Zeitpunkt t2 unterschreitet die Radgeschwindigkeit 1 die erhohte Schlupfschwelle 2, womit die MSR-Regelung einsetzt. Die MSR berechnet ein Erhohungsmoment Mae, des zu einen aus einem schlupfproportionalen Anteil Mlamb (= Schlupf*Konstante) und zum anderen aus einem der Antriebsstrangbeschleunigung entsprechenden Anteil Mwbr besteht. Letzterer wird als rotatorisches Beschleunigungswiderstandsmoment Mwbr bezeichnet und entspricht dem Produkt aus mittlerer Antriebsstrangbeschleunigung und Massentragheitsmoment des Antriebsstranges (in der entsprechenden Gangstufe).
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Des MSR-Erhohungsmoment Mae berechnet sich somit als: Mae = Mlamb + Mwbr
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Des übertragene Erhohungsmoment 5 ist in 3 dargestellt. Der schlupfproportionale Anteil 11 des Erhöhungsmoments 5 ist ebenfalls in 3 dargestellt, das rotatorische Beschleunigungswiderstandsmoment 9 bzw. 10 ist in 4 gezeigt.
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Bei Schleppschlupf durch vom Gas gehen wird ein Beschleunigungswiderstandsmoment 9 berechnet, das im wesentlichen dem tatsachlichen physikalischen Wert entspricht (Mwbr = Antriebsstrangbeschleunigung·Massenträgheitsmoment), der erforderlich ist, um den Antriebsstrang auf die Referenzgeschwindigkeit (i. d. R. die Fahrzeuggeschwindigkeit) zu beschleunigen.
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Bei Schleppschlupf durch Zurückschalten wird dieses Moment noch mit einem Verstarkungsfaktor multipliziert, um den beim Zurückschalten, insbesondere auch durch hartes Einkuppeln, auftretenden hohen Schleppschlupf, möglichst schnell auszugleichen.
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Damit des verstärkte Beschleunigungswiderstandsmoment 10 nicht versehentlich zum Nachschieben des Fahrzeugs fuhrt, sind fur das verstarkte Beschleunigungswiderstandsmoment 10 Maximalwerte vorgegeben.
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Während der eigentlichen MSR-Regelphase (zwischen den Zeitpunkten t2, t3 und t5, t6) wird von der Schleppmomentenregelung in jedem Fall ein Mindest-Erhohungsmoment 6 ubertragen. Bei schleichendem Schlupfverlauf, wie er insbesondere beim vom Gas gehen auftritt, kann somit eine Mindestwirkung erreicht und ausreichend Seitenfuhrung gewährleistet werden.
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Die MSR-Regelung wird ferner um eine Nachlaufzeit (t3 bis t4) verlängert. Während der Nachlaufzeit wird ein Nachlauf-Erhohungsmoment 7 ubertragen, welches verhindert, daß der Motor zu stark bremst und die Antriebsräder sofort wieder in Schlupf geraten. Das Nachlauf-Erhohungsmoment 7 kann kleiner oder gleich dem Mindestmoment 6 sein.
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Die Nachlaufzeit wird beispielsweise mittels eines Zahlers eingestellt, dessen Signal 8 in 5 dargestellt ist. Die Nachlaufzeit ist langer als bei Geradeausfahrt und betragt vorzugsweise mehr als 1 Sekunde.
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6 zeigt ein MSR-System mit einer zentralen MSR-Regeleinheit 12, die mit Einrichtungen 14, 15 zur Kurven- und Reibwerterkennung verbunden ist. Wird eine Fahrsituation erkannt, in der sich das Fahrzeug in Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert befindet, so wird die Schlupfschwelle 2 für wenigstens eines der Antriebsrader erhöht.
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Unterschreitet die Geschwindigkeit 1 eines Antriebsrades diese neu eingestellte Schlupfschwelle 2, so berechnet die MSR-Regeleinheit 12 ein Erhohungsmoment Mae, das einer Motorsteuerung 13 zugeführt wird, die das Motormoment im folgenden entsprechend einstellt.
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7 zeigt die Verfahrensschritte wahrend einer Erhöhung der Schlupfschwellen 2 bei Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert. Dabei wird in Schritt 16 zunächst festgestellt, ob sich das Fahrzeug in Kurvenfahrt befindet. In Schritt 17 wird schließlich der Reibwert μ zumindest qualitativ ermittelt und festgestellt, ob die Fahrbahn einen niedrigen Reibwert aufweist.
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In Schritt 18 wird schließlich die Schlupfschwelle 2 der Antriebsrader erhöht, um die Stabilität des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt zu verbessern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radgeschwindigkeit
- 2
- Schlupfschwelle
- 3
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- 4
- Schlupfphase
- 5
- MSR-Erhohungsmoment
- 6
- Mindest-Erhohungsmoment
- 7
- Nachlauf-Erhöhungsmoment
- 8
- Zahlersignal
- 9
- Beschleunigungswiderstandsmoment
- 10
- Verstärktes Beschleunigungswiderstandsmoment
- 11
- Schlupfproportionaler Anteil
- 12
- MSR-Regeleinheit
- 13
- Motorsteuerung
- 14
- Mittel zu Reibwerterkennung
- 15
- Mittel zur Kurvenerkennung
- 16–18
- Verfahrensschritte
