DE19630937A1

DE19630937A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Gangerkennung in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE19630937A1
Application number: DE19630937A
Authority: DE
Inventors: Arno Friedrich; Klaus Dr Wenzlawski
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-05
Anticipated expiration: 2016-08-01
Also published as: GB2315830B; US5921135A; DE19630937C2; FR2752031A1; GB2315830A; GB9716202D0; FR2752031B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 2 und eine Schaltungsanordnung nach dem Ober begriff von Anspruch 7.

Zur Verbesserung des Fahrverhaltens von Kraftfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor und einem Schaltgetriebe ist es nötig zu wissen, ob und welcher Gang des Getriebes gerade eingelegt ist. Mit dieser Information können Fahrverhaltensfunktionen günstig beeinflußt werden, wie z. B. ein Leerlaufregler, eine Antiruckelfunktion und eine Lastschlagdämpfung des Kraftfahr zeugsantriebs.

Bei einem bekannten Verfahren zur Steuerung eines automati sierten mechanischen Kraftfahrzeug-Getriebesystems wird die Eingangsdrehzahl und die Ausgangsdrehzahl des Getriebes er faßt und diese beiden Drehzahlen und das Übersetzungsverhält nis des jeweiligen Getriebegangs in bekannter Weise miteinan der verknüpft (EP 0 438 917 B1). Damit wird erkannt, ob ein gewählter Getriebegang nicht ordnungsgemäß eingelegt worden oder ob er aus irgendwelchen Gründen wieder herausgesprungen ist. Dazu muß aber einem Steuerrechner von einer Getriebe steuerung der jeweils vorgesehene Gang oder die entsprechende Übersetzung gemeldet werden. Eine Möglichkeit, die Überset zung zu ermitteln, bietet das bekannte Steuerverfahren nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung der o.g. Art zu schaffen, die in der Lage sind, sowohl zu erkennen, ob ein Gang eingelegt ist, als auch zu erkennen, welcher Gang eingelegt ist. Ein Sollwert für den Gang muß dazu nicht bekannt sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 ge löst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Vorteile der Erfindung sind zum einen, daß mit ihr sehr un terschiedliche Fehlerkennungen eines nicht eingelegten Gangs vermieden werden, z. B. bei Gangwechseln, bei ausrollendem Kraftfahrzeug, bei Bergabfahrt ohne eingelegten Gang usw. Au ßerdem kann die Gangerkennung in die Motorsteuerung des Kraftfahrzeugs integriert werden, ohne daß eine zusätzliche Datenverbindung mit dem Getriebe erforderlich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die wesentlichen Bestandteile des Antriebs eines Kraftfahrzeugs in schematischer Darstellung;

Fig. 2 ein Gangdiagramm eines Fünfganggetriebes, in das der Drehzahlverlauf bei einem ausrollenden Fahrzeug ein gezeichnet ist, und

Fig. 3 ein bei der erfindungsgemäßen Gangerkennung abgear beitetes Programm in Form eines Ablaufdiagramms.

Ein schematisch dargestellter Kraftfahrzeugantrieb 1 enthält einen Motor 2, ein Schaltgetriebe oder Getriebe 3, das über eine Kardan- oder Gelenkwelle 4 mit einem hinteren Achsge triebe 6 verbunden ist. Dieses Achsgetriebe oder Differential ist seinerseits durch Achswellen 7 und 8 mit angetriebenen Hinterrädern 9 und 10 verbunden. Die Vorderräder 11 und 12 sind nicht angetrieben.

Ein erster Drehzahlsensor 14 dient zur Ermittlung der Motor drehzahl N und erzeugt ein entsprechendes Signal, das bei eingerückter oder geschlossener Kupplung mit der Drehzahl der Eingangswelle des Getriebes 3 übereinstimmt. Ein zweiter Drehzahlsensor 15 dient zum Ermitteln der Drehzahl der Hin terräder und erzeugt ein entsprechendes Signal, das mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V übereinstimmt und das unter Berück sichtigung der Übersetzung in dem Achsgetriebe 6 der Drehzahl der Ausgangswelle des Schaltgetriebes 3 äquivalent ist.

Die Signale der Drehzahlsensoren 14 und 15 gelangen über Lei tungen 16 und 17 zu einem Motorsteuergerät 18 und werden dort ausgewertet. Ein an eine Kupplung 19 angeschlossener Kupp lungsschalter 20 signalisiert, falls er vorhanden ist, über eine Leitung 21 dem Motorsteuergerät 18 den Zustand der Kupp lung, d. h. ob diese "offen" oder "geschlossen" ist.

Weitere Steuer- und Signalleitungen 22 sind hier nur angedeu tet, da sie für die Erfindung ohne Belang sind. Sie verbinden das Motorsteuergerät mit verschiedenen weiteren Sensoren und Aktoren in dem Kraftfahrzeug, z. B. mit einer Zündungs- und einer Einspritzsteuerung.

Ein Gangdiagramm (Fig. 2) - in dem die Motordrehzahl N in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V mit den ein zelnen Gängen des Getriebes 3 als Parameter dargestellt ist - zeigt, daß jede Gangstufe ein festes Geschwindigkeits-Dreh zahl-Verhältnis V/N besitzt. Umgekehrt kann dieses Verhältnis V/N berechnet und ihm die jeweils eingelegte Gangstufe zuge ordnet werden.

Dabei wird herkömmlich nicht beachtet, ob tatsächlich Kraft schluß besteht, so daß bei Gangwechseln oder bei ausrollendem Fahrzeug falsche Gangstufen gemeldet werden können. Ein sol ches Ausrollen eines Kraftfahrzeugs ist in Fig. 2 mit punk tierten Linien dargestellt: Nach dem Auskuppeln tritt eine langsam fallende Fahrzeuggeschwindigkeit V auf und dabei zu nächst eine schnell fallende, dann auf Leerlauf gehaltene Drehzahl N. Als weitere Fehlerquelle kann vorkommen, daß sich bei Bergabfahrt des Kraftfahrzeugs ohne eingelegten Gang eine konstante Beharrungsgeschwindigkeit einstellt, bei der dem V/N-Verhältnis fälschlicherweise eine Gangstufe zugeordnet wird. Durch solche und andere Fehlmeldungen kommt es in vie len Fällen zu unerwünschten Reaktionen im Fahr- und Regel verhalten des Fahrzeugantriebs 1.

Um die momentan eingelegten Gangstufe zuverlässig zu bestim men werden erfindungsgemäß folgende Maßnahmen ergriffen:

1. Zur Bestimmung der Gangstufe erfolgt zuerst eine Berech nung des V/N-Verhältnisses anhand der Signale der Sensoren 14 und 15 und eine Zuordnung dieses Verhältnisses zu einer Gang stufe anhand des Gangdiagramms, d. h. anhand der bekannten Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Gänge oder Gangstufen des Getriebes 3. Dabei kann vorgeschrieben werden, daß das gemessene V/N-Verhältnis in einem engen Toleranzband um das mathematisch genaue Verhältnis V/N einer Gangstufe liegen muß, um einen Gang als eingelegt zu erkennen. Das Toleranz band dient dabei zum Ausgleich von Fehlern, die durch abwei chende Raddurchmesser, durch eine ungleichmäßige Abtastrate der Drehzahlsensoren 14 und 15, durch Alterungserscheinungen oder durch andere unvermeidbare Ursachen bedingt sind.
Die Motordrehzahl N und Fahrzeuggeschwindigkeit müssen zu dem gleichen Zeitpunkt und über die gleiche Zeitdauer gemessen werden, um ein korrektes Verhältnis V/N zu ergeben. Damit ist sichergestellt, daß die Gangstufe 0 erkannt wird, sobald das Verhältnis V/N verlassen wird, z. B. bei Gangwechseln.
2. Um zu verhindern, daß zum Beispiel bei rollendem Fahrzeug in ausgekuppeltem Zustand, d. h. in Leerlauf- oder Neutral stellung des Getriebes 3, fälschlicherweise eine Gangstufe gemeldet wird, sobald das gemessene V/N laut Kennfeld einer Gangstufe entspricht, wird die Änderung des Verhältnisses V/N, d. h. Δ(V/N) = V/N_neu - V/N_alt berechnet oder auch die zeitliche Ableitung (auch als Gradient bezeichnet) des Ver hältnisses Ausgangsdrehzahl zu Eingangsdrehzahl V/N ermittelt und ausgewertet. Verändert sich V/N schneller als ein vorge gebener Schwellwert zuläßt (z. B. 0,6), wird festgestellt, daß keine Gangstufe eingelegt ist, auch wenn gerade ein ent sprechender Kennfeldbereich durchfahren wird. Es wird sofort "Gang = 0" gemeldet. Dabei ist es unerheblich, ob zum Zeit punkt der ersten Überschreitung des Schwellwertes das Kenn feld "Gang 0" oder einen eingelegten Gang meldet.
3. Ist in dem Fahrzeug ein Sensor 20 vorhanden, der den Zu stand der Kupplung 19 (geschlossen oder geöffnet) meldet, wird sofort nach Öffnen der Kupplung "Leerlauf" oder "Gang = 0" gemeldet. Damit läßt sich die Gang=0-Erkennung bei Gang wechseln gegenüber der Erkennung mit dem Kennfeld beschleuni gen.
4. Hat das Verfahren einmal "Gang = 0" erkannt, wird unabhän gig vom Kennfeld (vgl. Fig. 2) nur dann eine neue Gangstufe gemeldet, wenn ein Übergang des Kupplungssignals von offen auf geschlossen stattgefunden hat. Damit läßt sich vermeiden, daß bei Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit und konstanter Drehzahl ohne Kraftschluß, z. B. bei Bergabfahrt, eine einge legte Gangstufe gemeldet wird.

Ein Programm, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Gangerkennung abgearbeitet wird, ist in Fig. 3 als Ablauf diagramm dargestellt. Das Programm wird z. B. durch das Motor steuergerät 18 - d. h. durch einen in diesem enthaltenen, an sich bekannten und deshalb hier nicht beschriebenen Rechner - abgearbeitet und schließt die nachfolgend erläuterten Schrit te S1 bis S9 ein.

S1:
Beginn der Berechnung des zu ermittelnden Ganges.

S2:
Es wird abgefragt, ob die Kupplung geschlossen ist. Ist die Antwort ja, d. h. ist die Kupplung geschlossen, so wird das Programm in einem Schritt S3 fortgesetzt. Ist die Ant wort nein, d. h. die Kupplung offen, geht es in einem Schritt S8 weiter.

S3:
Es wird das Verhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Motordrehzahl V/N gebildet und diesem Verhältnis ein Gang zugeordnet.

S4:
Es erfolgt eine Abfrage ob der berechnete Gang = 0 ist. Ist die Antwort nein, so geht das Programm mit einem Schritt S5 weiter; ist die Antwort ja, so geht das Pro gramm mit einem Schritt S8 weiter.

S5:
Es wird die Änderung des Verhältnisses V/N, Δ(V/N) = V/N_neu - V/N_alt berechnet.

S6:
Es erfolgt eine Abfrage, ob Δ(V/N) größer als ein vorge gebener Grenzwert ist (zum Beispiel 0,6). Wenn nein, geht es mit einem Schritt S7 weiter, wenn ja, mit einem Schritt S8.

S7:
Es erfolgt eine Ausgabe "Gang = N" (n = 1, 2, . . . ,5).

S8:
Es erfolgt eine Ausgabe "Gang = 0".

S9:
Ende der Berechnung. Nach einer vorgegebenen Zeitspanne erfolgt erneut eine Gangberechnung beginnend mit dem Schritt S1.

S10:
Es erfolgt eine Abfrage, ob der Sensor 20 einen Übergang der Kupplung vom Zustand "offen" zum Zustand "geschlos sen" signalisiert hat. Wenn ja, erfolgt - wie durch den Buchstaben A angedeutet - ein Rücksprung zu dem Beginn der Berechnung.

Damit ist die erfindungsgemäße Gangerkennung in wenig aufwen diger Weise durchgeführt und Fehlerkennungen eines Gangs sind dabei sicher vermieden worden.

Claims

1. Verfahren zur Gangerkennung in einem Getriebe eines Kraft fahrzeugs durch Erfassen eines der Eingangsdrehzahl und eines der Ausgangsdrehzahl des Getriebes entsprechenden Signal s und durch Bilden des Verhältnisses dieser beiden Signale, wobei anhand dieses Verhältnisses und des bekannten Übersetzungs verhältnisses des Getriebes in den einzelnen Gängen ein ein gelegter Gang erkannt wird,
dadurch gekennzeichnet,

- daß der Quotient Ausgangsdrehzahl zu Eingangsdrehzahl ge bildet wird,
- daß die zeitliche Änderung des Quotienten Ausgangsdrehzahl zu Eingangsdrehzahl des Getriebes ermittelt und mit einem Grenzwert verglichen wird, und
- daß, falls dieser Grenzwert überschritten wird, festge stellt wird, daß kein Gang eingelegt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsdrehzahl und die Ausgangsdrehzahl des Getriebes zu dem gleichen Zeitpunkt und über die gleiche Zeitdauer gemes sen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal eines Sensors ausgewertet wird, der den Zustand der Kupplung des Kraftfahrzeugs erfaßt, und daß bei als geöffnet signalisierter Kupplung festgestellt wird, daß kein Gang ein gelegt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nachdem einmal ein nicht eingelegter Gang erkannt worden ist, nur dann ein eingelegter Gang festgestellt wird, wenn zuvor ein Übergang der Kupplung von offen auf geschossen signali siert worden ist.

5. Schaltungsanordnung zur Gangerkennung in einem Kraftfahr zeug-Getriebe (3), die versehen ist mit einem ersten Sensor (14) zum Erfassen eines der Eingangsdrehzahl des Getriebes entsprechenden Signals (N), mit einem Sensor (15) zum Erfas sen eines der Ausgangsdrehzahl des Getriebes entsprechenden Signals (V) sowie mit Mitteln (18), mit denen der Quotient Ausgangsdrehzahl zu Eingangsdrehzahl (V/N) gebildet und an hand dieses Quotienten und des Übersetzungsverhältnisses, des Getriebes (3) in den einzelnen Gängen ein jeweils eingelegter Gang erkannt wird, dadurch gekennzeichnet,

- daß die zeitliche Änderung des Quotienten (V/N) der Aus gangsdrehzahl zu der Eingangsdrehzahl des Getriebes ermit telt und mit einem Grenzwert verglichen wird, und
- daß, falls dieser Grenzwert überschritten wird, festge stellt wird, daß kein Gang (Gang = 0) eingelegt ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß sie mit einem Sensor (20) verbunden ist, der den Zu stand der Kupplung (19) des Kraftfahrzeugs erfaßt, und daß das Signal dieses Sensors (20) ausgewertet und bei als geöff net signalisierter Kupplung (19) festgestellt wird, daß kein Gang eingelegt ist.