DE19615806A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Aus der DE-A 43 21 333 ist ein derartiges Verfahren beziehungsweise eine derartige Vorrichtung bekannt. Dort wird in bestimmten Betriebssituationen die Änderungsgeschwindigkeit des Drehmomentenaufbaus der Antriebseinheit begrenzt. Die dabei im Vordergrund stehende Betriebssituation ist der Übergang von der Schubphase des Fahrzeugs in die Zugphase, wenn der Fahrer das Fahrpedal betätigt. Durch die Begrenzung des Momentenaufbaues der Antriebseinheit werden unangenehme Schwingungen des Triebstrangs des Fahrzeugs vermieden. Die Begrenzung ist dabei als Kompromiß zwischen der schwingungsmindernden Wirkung einerseits und dem Wunsch, das vom Fahrer gewünschte Moment möglichst verzögerungsfrei zur Verfügung zu stellen, vorgegeben.

Aus der DE-A1 28 04 444 (GB-A 20 13 937) ist bekannt, die Änderung der Dauer von Kraftstoffeinspritzimpulsen zu begrenzen. Aus der DE-A1 41 07 115 (GB-A 22 53 440) ist bekannt, beim Übergang vom Schubbetrieb zum Zugbetrieb der einer Brennkraftmaschine die Drehmomentenänderung durch Verstellen des Zündwinkel zu begrenzen, um auf diese Weise Schwingungen entgegenzuwirken. Ferner ist aus der EP-B 441 393 (US-Patent 5 209 203) bekannt, abhängig von der Differenz zwischen Raddrehzahl und Motordrehzahl in das Drehmoment der Antriebseinheit zur Dämpfung von Schwingungen im Triebstrang im Sinne einer Verkleinerung der Differenz einzugreifen.

Die in den obengenannten Dokumenten dargestellten Funktionen stellen lediglich Beispiele für Begrenzungen der Momentenänderung dar. Sie werden die je nach Anwendungsfall einzeln oder in einer beliebigen Kombination oder in abgewandelter Form eingesetzt. Im folgenden seien diese Funktionen und Funktionen mit vergleichbarer Wirkung aber abweichender Ausgestaltung als Begrenzungen der Momentenänderung der Antriebseinheit zusammengefaßt.

Diesen Begrenzungen ist gemeinsam, daß die Begrenzungswirkung das Ergebnis eines Kompromisses zwischen der Vermeidung von Ruckelschwingungen und dem Wunsch, das Moment möglichst verzögerungsfrei zur Verfügung zu stellen, ist. Dabei ist die Begrenzung in der vorgesehenen Betriebssituation immer aktiv.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, die das Fahrverhalten eines Fahrzeugs in Bezug auf eine Momentenänderung optimieren.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.

Vorteile der Erfindung

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird das Fahrverhalten eines Fahrzeugs hinsichtlich der Momentenänderung der Antriebseinheit optimiert.

Besonders vorteilhaft ist, daß bei der Steuerung der Antriebseinheit wenigstens eine Funktion, die die Momentenänderung der Antriebseinheit zumindest in einem Betriebszustand begrenzt, nach Maßgabe des Fahrerverhaltens beeinflußt wird.

Besonders vorteilhaft ist, daß das Fahrerverhalten aus dem vom Fahrer eingestellten Fahrverhaltens der Getriebesteuerung (Sport, Economy, etc.) bzw. des von dieser ermittelten Fahrertyps abgeleitet wird. Dadurch steuert die Motorsteuerung den Momentenaufbau entsprechend dem vom Fahrer vorgegebenen Fahrertyp.

Dadurch wird in vorteilhafter Weise der Drehmomentenaufbau einer Brennkraftmaschine dem Fahrerverhalten entsprechend gesteuert, so daß das Fahrverhalten des Fahrzeugs an den Fahrer angepaßt wird.

Besonders vorteilhaft ist, daß der Fahrer aktiv die Möglichkeit hat, den Aufbau von Drehmoment und damit das Fahrverhalten des Fahrzeugs zu bestimmen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird es ermöglicht, je nach Fahrertyp sowohl einen zügigen Momentenaufbau als auch einen komfortablen, sanften Momentenaufbau zu realisieren.

Ergänzend ist in vorteilhafter Weise bei der bei Getriebesteuerungen vorhandenen Winter-Taste möglich, den Momentenaufbau so sanft zu gestalten, daß die Durchdrehneigung der Räder bei entsprechendem Reibwert verhindert wird.

Eine weitere vorteilhafte Ergänzung liegt darin, daß von einer Steuereinheit zur Regelung des Antriebsschlupfes eines Fahrzeugs zugeführte Information über einen Regeleingriff in die Bremsanlage des Fahrzeugs dahingehend ausgewertet und der Motorsteuerung übermittelt wird, daß die Momentenänderung durch die Motorsteuerung verlangsamt wird. Die störende, schnelle Momentenänderung während eines Antriebsschlupfregeleingriffs wird vermieden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen beziehungsweise aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein Übersichtsschaltbild eines Beispiels einer Steuerung einer Antriebseinheit, während in Fig. 2 anhand eines Flußdiagramms eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt ist. Fig. 3 schließlich zeigt Zeitdiagramme dieser bevorzugten Ausführungsform.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In Fig. 1 ist eine elektronische Steuereinheit 10 dargestellt, welche über eine Eingangsschaltung 12, wenigstens einen Mikrocomputer 14 sowie eine Ausgangsschaltung 16 verfügt. Eingangsschaltung, Ausgangsschaltung und Mikrocomputer sind über ein Kommunikationssystem 18 zum gegenseitigen Daten- und Informationsaustausch miteinander verknüpft. Der Eingangsschaltung 12 der Steuereinheit 10 sind die gegebenenfalls in einem Bussystem (zum Beispiel CAN) zusammengefaßten Eingangsleitungen 20, 22 und 24 bis 26 zugeführt, die von wenigstens einer weiteren Steuereinheit 28 zur Steuerung eines automatischen Getriebes und/oder einer Steuereinheit zur Regelung des Antriebsschlupfes, von einer Meßeinrichtung 32 zur Erfassung des Betätigungsgrades eines Bedienelements 20 und von Meßeinrichtungen 34 bis 36 zur Erfassung weiterer Betriebsgrößen der Antriebseinheit und/oder des Fahrzeugs wie Motordrehzahl, Motortemperatur, Motorlast, etc. zugeführt sind. Steuereinheit des Motors, des Getriebes und/oder eine Antriebsschlupfregelung können auch zusammen als sogenannte "Powertrain"-Steuereinheit realisiert sein. Über die Ausgangsschaltung 16 beeinflußt die Steuereinheit 10 das Drehmoment der nicht dargestellten Antriebseinheit. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine beeinflußt die Steuereinheit 10 gegebenenfalls die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine (symbolisiert durch die Ausgangsleitung 40), die Kraftstoffzumessung (symbolisiert durch die Ausgangsleitung 42) und/oder den Zündwinkel (symbolisiert durch die Ausgangsleitung 44).

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ermittelt der Mikrocomputer 14 aus dem Betätigungsgrad des Bedienelements sowie weiterer Betriebsgrößen, wie beispielsweise der Motordrehzahl, einen Sollwert für ein Drehmoment der Antriebseinheit. Dieser Sollwert wird unter Berücksichtigung des Istmoments der Antriebseinheit in Ansteuersignale zur Beeinflussung von das Drehmoment steuernden Parametern im Sinne einer Annäherung des Istmoments an das Sollmoment umgesetzt. Das Sollmoment, der sogenannte Fahrerwunsch, wird dabei mit Blick auf der Verminderung oder Reduzierung von Schwingungen im Triebstrang des Fahrzeugs gefiltert, das heißt einer Anstiegsbegrenzung unterzogen. Entsprechend wird bei Betätigen des Bedienelements beispielsweise aus der losgelassenen Stellung heraus der Momentenaufbau begrenzt. Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 14 auch weitere Programme umfassen, die zu einer Begrenzung der Momentenänderung führen, wie z. B. Begrenzungen der Änderungsgeschwindigkeit des Drosselklappenverstellung, der Kraftstoffeinspritzimpulse und/oder Programme, die bei einer erkannten Drehmomentenschwankung in schwingungsreduzierender Weise das Drehmoment der Antriebseinheit beeinflussen.

Zur Optimierung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs hinsichtlich Momentenänderungen ist vorgesehen, die Momentenänderung, insbesondere den Momentenaufbau, abhängig von Größen zu steuern, die der Motorsteuerung von anderen Steuersystemen, die nicht direkt die Antriebseinheit steuern, beispielsweise einer Getriebesteuerung und/oder einer Steuereinheit zur Antriebsschlupfregelung, zugeführt werden. Insbesondere ist vorgesehen, Informationen über das Fahrerverhalten bei der Steuerung der Momentenänderung in der Motorsteuerung heranzuziehen. Bei einer Getriebesteuerung werden als Fahrerverhalten beispielsweise "Economy", "Sport" oder "Winter" vom Fahrer vorgegeben. Diese Information wird über eine Schnittstelle der Motorsteuerung übermittelt. Die Motorsteuerung wählt nun die dem Fahrerverhalten entsprechende Vorgehensweise aus. Beispielsweise ist bei einer Sport-Einstellung ein zügiger Momentenaufbau erwünscht, die dem Fahrer einen spontanen Eindruck des Motors vermittelt, während bei einer Economy- Einstellung eine Verbesserung des Fahrkomforts und der Senkung des Kraftstoffverbrauchs im Vordergrund steht. Dies bedeutet, daß hier die Priorität auf einem sanften Momentenaufbau liegt. Bei eingestellter "Winter-Taste" ist jeder Momentenstoß schädlich, da bei entsprechendem Reibwert die Antriebsräder zur Durchdrehneigung neigen. Daher wird bei "Winter"-Einstellung die Momentenänderung langsam vorgenommen.

In adaptiven Getriebesteuerungen wird ein Faktor aus Betriebsgrößen abgeleitet, der den jeweiligen Fahrertyp repräsentiert.

Eine weitere wichtige Information, in deren Abhängigkeit die Motorsteuerung die Momentenänderung beeinflußt, ist in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel die Information über Regeleingriffe einer Antriebsschlupfregelung an der Bremse des Fahrzeugs, die von einer entsprechenden Steuereinheit der Motorsteuerung zugeführt wird. Ist die Antriebsschlupfregelung im Eingriff, so ist jede spontane Momentenänderung störend. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, bei Vorliegen eines entsprechenden Eingriffssignals die vom Fahrer vorgegebene Momentenänderung nur sanft, das heißt mit einer relativ großen Änderungsbegrenzung umzusetzen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel anhand des Flußdiagramms von Fig. 2 dargestellt. Der in Fig. 2 beschriebene Programmteil wird in vorgegebenen Zeitintervallen, beispielsweise einige Millisekunden, eingeleitet. Er beschreibt die Steuerung der Begrenzung der Änderungsgeschwindigkeit des aus der Bedienelementebetätigung abgeleiteten Fahrerwunsches. Entsprechend ist diese Steuerung auf alle anderen, in der Motorsteuerung implementierten Begrenzungen anzuwenden.

In einem ersten Schritt 100 werden die relevanten Betriebsgrößen eingelesen. Zu diesen zählen der wenigstens auf der Basis des Betätigungsgrades β und der Motordrehzahl N_mot nach vorgegebenen Kennfeldern, Tabellen oder Berechnungen in einem anderen Programmteil bestimmte Fahrerwunsch FW, vorzugsweise ein Sollmoment sowie die Informationen von anderen Steuersystemen, beispielsweise ein Fahrertypsignal FT oder Informationen über die vom Fahrer vorgenommene Getriebeeinstellung, ob Economy-, Sport- oder Winter-Einstellung gewählt wurde, oder in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel eine Information über den Status einer Antriebsschlupfregelung. Im darauffolgenden Schritt 104 wird überprüft, ob eine Momentenänderung vom Fahrer vorgegeben wird, das heißt im bevorzugten Ausführungsbeispiel, ob der Fahrerwunsch sich entsprechend geändert hat. Dabei ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß im Schritt 104 nur eine Momentenerhöhung abgefragt wird und die Beeinflussung der Begrenzung nur in diesem Fall durchgeführt wird. Bei einer Momentenreduzierung ist dann eine vorgegebene, möglichst geringe Änderungsbegrenzung für alle Betriebszustände aktiv.

Wünscht der Fahrer eine Momentenerhöhung, wird im Schritt 106 gegebenenfalls abgefragt, ob die Winter-Einstellung des Getriebes gewählt ist. Ist dies der Fall, wird im Schritt 108 gegebenenfalls überprüft, ob ein Bremseneingriff der Antriebsschlupfregelung aktiv ist. Ist dies der Fall, wird wenigstens eine Änderungsbegrenzung, z. B. der Änderungsbegrenzung des Fahrerwunsches, auf einen ersten Wert K1, im gegenteiligen Fall auf einen zweiten Wert K2 gesetzt (vgl. Schritte 110 und 112). Dabei werden z. B. Tiefpaßfilter mit veränderlichen Konstanten eingesetzt, wobei K1, K2, etc. diese Konstanten repräsentieren. Die Fahrerwunschänderung (und damit die Momentenänderung) wird dabei mit K1 stärker begrenzt als mit K2.

Wurde keine Winter-Einstellung vorgenommen, wird im Schritt 114 gegebenenfalls überprüft, ob ein Bremseneingriff der Antriebsschlupfregelung aktiv ist oder die Antriebsschlupfregelung auf die Gefahr eines niedrigen µ-Wertes erkennt. Ist dies der Fall, wird die wenigstens eine Änderungsbegrenzung auf einen Wert K3 (Schritt 116), im gegenteiligen Fall auf einen vom Fahrertyp abhängigen Wert K4 gesetzt (Schritt 118). Der Wert K4 wird dabei auf einer Kennlinie oder einer Tabelle ausgelesen, in der er abhängig vom Fahrertyp oder der Getriebeeinstellung abgelegt ist.

Nach den Schritt 110, 112, 116 oder 118 wird der Programmteil beendet und zu gegebener Zeit wiederholt.

Die Filterung des Fahrerwunsches auf der Basis der K-Werte findet in einem anderen Programmteil statt.

Im in Fig. 2 dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Vorgabe der Grenzwerte bei jeder Momentenänderung in erhöhender Richtung durchgeführt. In anderen Ausführungsbeispielen wird die Filterung der Momentenänderung nur in bestimmten Betriebssituationen, beispielsweise beim Wechsel von oder in die Leerlaufstellung des Bedienelements oder beim Übergang von einem Schub- in einen Zugbetrieb der Antriebseinheit sowie bei erkannten Drehmomentenschwankungen durchgeführt.

Neben der Filterung des Fahrerwunsches beziehungsweise des Sollwertes für wenigstens einen Leistungsparameter der Antriebseinheit gemäß Fig. 2 wird in einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit der zugeführten Informationen wenigstens eine Stellgröße, beispielsweise das Ansteuersignal für eine elektrisch betätigbare Drosselklappe, entsprechend gefiltert. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, daß die Konstanten von Reglern, beispielsweise des Drehmomenten- oder Lagereglers oder die Konstanten eines Anti-Ruckel-Reglers, abhängig von den zugeführten Zusatzinformationen derart verändert werden, daß bei vom Fahrer vorgegebenen sportlichen Verhalten des Fahrzeugs ein zügiger Momentenaufbau, bei vorgegebener komfortabler, wirtschaftlicher Fahrweise ein sanfter Momentenaufbau erfolgt.

Sind die Maßnahmen bezüglich der Winter-Einstellung und/oder des ASR-Status nicht vorgesehen, entfallen die entsprechenden Schritte.

Ein Beispiel für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung ist in Fig. 3 dargestellt. Fig. 3a zeigt dabei den zeitlichen Verlauf des Betätigungsgrades des Bedienelements, während Fig. 3b den zeitlichen Verlauf des Motormoments darstellt. Zu einem Zeitpunkt T0 betätigt der Fahrer aus der Ruhestellung des Bedienelements heraus das Bedienelement (Fig. 3a). Entsprechend wird gemäß Fig. 3b ab dem Zeitpunkt T0 Moment aufgebaut. Die Schnelligkeit des Momentenaufbaus wird dabei durch geeignete Maßnahmen (Filterung des Betätigungsgrades, des daraus abgeleiteten Fahrerwunsches, eines Ansteuersignals zur Verstellung eines Leistungsparameters der Antriebseinheit, durch entsprechende Wahl der Konstanten eines einstellenden Reglers) beeinflußt. Liegen Informationen über ein sportliches Verhalten des Fahrers vor, erfolgt ein schneller Momentenaufbau (vergleiche durchgezogene Linie in Fig. 3b), während bei einem wirtschaftlichen Verhalten des Fahrers mit Blick auf Fahrkomfort beziehungsweise bei betätigter Winter-Taste oder bei einem Regeleingriff einer Antriebsschlupfregelung ein sanfterer Momentenaufbau unter Vermeidung von Schwingungen vorgenommen wird (vergleiche strichlierter Verlauf).

Claims (8)

1. Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs, bei welchem von einem Motorsteuersystem abhängig von wenigstens einer Betriebsgröße das Drehmoment der Antriebseinheit beeinflußt wird, wobei die Änderung des Moments begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung der Momentenänderung abhängig von wenigstens einer Statusgröße wenigstens eines anderen Steuersystems ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Steuersystem eine Getriebesteuerung ist, die Informationen über das Fahrerverhalten, den Fahrertyp oder die vom Fahrer vorgenommenen Einstellungen übermittelt.

3. Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem sportlichen Fahrertyp die Begrenzung eine zügige Momentenänderung, bei wirtschaftlich orientiertem Fahrertyp und/oder bei einer Winter-Einstellung eines Getriebes eine eher sanftere Momentenänderung erlaubt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung der Momentenänderung durch Filterung des Fahrerwunsches, des Betätigungssignals eines Bedienelements, durch entsprechende Wahl von Reglerparametern und/oder durch Filterung einer Stellgröße für wenigstens einen Leistungsparameter der Antriebseinheit durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anti-Ruckel-Regelung vorgesehen ist, deren Parameter abhängig von der Statusgröße im Sinne einer geringeren Momentenbeeinflussung bei sportlichem Fahrertyp und eines das Ruckeln vermeidenden Eingriffs bei wirtschaftlich orientiertem Fahrerverhalten eingestellt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Steuersystem ein Antriebsschlupfregler ist, der dem Motorsteuersystem eine Statusinformation über einen aktiven Bremseneingriff bzw. ein Statusinformation bei geringem Reibwert (Adaption) übermittelt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei aktivem Reglereingriff eines Antriebsschlupfreglers die Begrenzung eine eher sanftere Momentenänderung erlaubt.

8. Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs, mit einem Motorsteuersystem, das abhängig von wenigstens einer Betriebsgröße das Drehmoment der Antriebseinheit beeinflußt, wobei die Änderung des Drehmoments der Antriebseinheit begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorsteuersystem von wenigstens einem anderen Steuersystem wenigstens eine Statusinformation über den Status des anderen Steuersystems zugeführt wird und das Motorsteuersystem die Momentenänderung abhängig von dieser Statusinformation begrenzt.