DE19714011B4

DE19714011B4 - Traktionsregelvorrichtung

Info

Publication number: DE19714011B4
Application number: DE19714011A
Authority: DE
Inventors: Hiroki Yokohama Sasaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2017-04-05
Also published as: US6061621A; KR100208298B1; KR970070506A; JP3531345B2; JPH09273434A; DE19714011A1

Abstract

Traktionsregelvorrichtung zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu einem Mehrzylindermotor (20) eines Kraftfahrzeugs zur Verminderung des Schlupfs der Antriebsräder (28) des Kraftfahrzeugs, umfassend:
eine erste Einrichtung (40, 42, 45, 53) zur Erfassung eines Schlupffaktors der Antriebsräder,
eine zweite Einrichtung (45) zur Bestimmung, ob der Schlupffaktor einen ersten Schwellwert (SL₁) überschritten hat,
eine dritte Einrichtung (45) zur Durchführung einer ersten Kraftstoffzufuhrunterbrechung zu einer Anzahl von Zylindern von einem bis zu einer vorbestimmten Obergrenze, wenn der Schlupffaktor den ersten Schwellwert überschritten hat,
eine vierte Einrichtung (45, 57) zur Messung einer ersten Zeitspanne, während die erste Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchgeführt wird, und
eine fünfte Einrichtung (45) zur Bestimmung, ob die erste Zeitspanne einen vorbestimmten Wert überschritten hat,
gekennzeichnet durch
eine sechste Einrichtung (45) zur Bestimmung, ob der Schlupffaktor einen zweiten Schwellwert (SL₂) überschritten hat, der größer als der erste Schwellwert (SL₁) ist, und
eine siebte Einrichtung (45) zur...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Traktionsregelvorrichtungen für Kraftfahrzeuge und insbesondere auf die Traktionsregelung der Antriebsräder eines Kraftfahrzeugs durch Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr zum Motor des Fahrzeugs.
Kraftfahrzeug-Traktionsregelsysteme sollen verhindern, daß die Fahrzeugräder aufgrund einer übermäßigen Antriebskraft ohne Haftung auf der Straße durchdrehen, wenn das Fahrzeug auf einer rutschigen Straßenoberfläche fährt oder beschleunigt, wie z. B. auf einer mit Eis, Schnee oder Sand bedeckten Straße. Dies kann erreicht werden durch Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr zum Motor, um die Antriebskraft zu verringern.
Eine Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Steuervorrichtung für diesen Zweck ist z. B. in der JP-4-295146-A , veröffentlicht im Jahr 1992, und in der JP-1-227830-A , veröffentlicht im Jahr 1991, beschrieben.
Bei dieser Steuervorrichtung werden die Drehzahlen der Antriebsräder und Laufräder erfaßt, wobei anhand der Differenz zwischen den beiden Drehzahlen ein Schlupffaktor zwischen den Antriebsrädern und der Straßenoberfläche berechnet wird. Wenn der Schlupffaktor größer ist als ein vorgegebener Wert, wird auf der Grundlage des Schlupffaktors die Kraftstoffzufuhr zu einem vorgegebenen Zylinder des Motors unterbrochen. Wenn somit das Fahrzeug aufgrund einer übermäßigen Antriebskraft durchzudrehen beginnt, wird die Antriebskraft der Antriebsräder schnell verringert, um das Durchdrehen zu verhindern.
Wenn jedoch die Kraftstoffzufuhr zu einigen Motorzylindern unterbrochen wird, strömen die Luft, die den Zylin dern mit Kraftstoffzufuhrunterbrechung zugeführt worden ist, und das unverbrannten Kraftstoff enthaltende Abgas aus den Zylindern ohne Kraftstoffzufuhrunterbrechung in den Katalysator des Abgassystems. In Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen kann der unverbrannte Kraftstoff im Katalysator mit der Luft reagieren, wodurch bewirkt wird, daß die Katalysatortemperatur über den Toleranzwert ansteigt, was zu einer Zerstörung des Katalysators führt.
Bei der obenerwähnten Steuervorrichtung ist die Zeitspanne, während der die Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchgeführt wird, beschränkt, ferner wird die Kraftstoffzufuhrunterbrechung für eine bestimmte Zeitspanne nach einer vorangegangenen Kraftstoffzufuhrunterbrechung unterbunden, so daß die Katalysatortemperatur nicht über einen bestimmten Pegel ansteigt.
Gemäß dieser Steuervorrichtung wird jedoch die Kraftstoffzufuhrunterbrechung folglich für eine bestimmte Zeitspanne unterbunden, wenn eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung für eine vorgegebene Zeitspanne durchgeführt worden ist, woraufhin die Kraftstoffzufuhr für alle Zylinder wiederhergestellt wird, selbst wenn der Schlupffaktor der Antriebsräder groß ist. Obwohl ein Temperaturanstieg des Katalysators verhindert wird, kann somit die Motorantriebskraft nicht geeignet verringert werden, so daß die Wirkung der Verhinderung des Durchdrehens der Antriebsräder beschränkt bleibt.
DE-A-41 07 328 beschreibt ein Antriebsrad-Schlupfregelungssystem, bei dem eine Kraftstoffunterbrechung durchgeführt wird, wenn eine Geschwindigkeitsabweichung zwischen einer Antriebsradgeschwindigkeit und einem Referenzwert überschritten wird oder wenn die Änderung der Geschwindigkeitsabweichung einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt. Eine Kraftstoffunterbrechung wird entweder für drei Zylinder oder sechs Zylinder des Fahrzeugmotors durchgeführt. Eine Umschaltung zwischen einer Kraftstoffunterbrechung für drei Zylinder und für sechs Zylinder ist nur nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne möglich, wobei die Zylinderanzahl von drei auf sechs erhöht wird, wenn die Abweichung zwischen der tatsächlichen Geschwindigkeit der Antriebsräder und einem Referenzwert weiter zunimmt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Traktionsregelvorrichtung und ein Traktionsregelverfahren für Kraftfahrzeuge mit verbesserter Schlupfverhinderung der Antriebsräder bei Kontrolle des Temperaturanstiegs eines Katalysators anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:
1 ein schematisches Schaubild einer Traktionsregelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild, das die Funktion einer Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ein Flußdiagramm, das einen von der Steuereinheit durchgeführten Prozeß zur Ermittlung einer Drehmomentabsenkungsanforderung beschreibt;
4A, 4B Flußdiagramme, die einen von der Steuereinheit durchgeführten Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Steuerprozeß beschreiben;
5 ein in der Steuereinheit gespeichertes Kennfeld eines Zeitverhältnisses FCRATE;
6A, 6B Zeitablaufdiagramme, die eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung gemäß der vorliegenden Erfindung mit derjenigen einer Regel vorrichtung des Standes der Technik vergleichen;
7 ein in der Steuereinheit gespeichertes Kennfeld von Schwellenwerten;
8 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen dem Schlupffaktor und einer auf ein Fahrzeug wirkenden Vorwärts/Rückwärts-Kraft gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen dem Schlupffaktor und einer auf das Fahrzeug wirkenden Querkraft gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ein Flußdiagramm, das einen von der Steuereinheit durchgeführten Prozeß zur Schwellenwerteinstellung beschreibt;
11A–11C Zeitablaufdiagramme, die die Veränderung der Antriebsraddrehzahl, der Vorwärts/Rückwärts-Kraft und der Anzahl der Zylinder, deren Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird, in Abhängigkeit von der Steuerung durch die Steuereinheit zeigen.
Wie in 1 gezeigt, wird die Ansaugluft eines Kraftfahrzeugmotors 20 über einen Luftfilter 21, eine Ansaugleitung 22, eine Drosselklappenkammer 23, die Zweige eines Ansaugkrümmers und die Ansaugeinlaßleitungen der Zylinder den einzelnen Motorzylindern zugeführt. Der Kraftstoff wird von Kraftstoffeinspritzventilen 24, die jeweils an einem der Zylinder angeordnet sind, in die Einlaßleitung eingespritzt und einer Brennkammer im Zylinder zugeführt, wobei er mit der Ansaugluft gemischt wird.
Das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Brennkammer wird durch die elektrische Entladung einer Zündkerze gezündet und verbrennt. Das Abgas wird durch eine Abgasleitung 25 ausgestoßen. In der Abgasleitung 25 ist ein Katalysator 26 installiert. Dieser Dreiwegekatalysator bewirkt im Abgas die Oxidation von HC und CO und die Reduzierung des NO_x.
In der Drosselklappenkammer 23 ist eine Drosselklappe 30 angeordnet, die sich in Abhängigkeit von der Betätigung eines Gaspedals öffnet und schließt. Die Öffnung der Drosselklappe 30 wird von einem Drosselklappensensor 32 erfaßt, während die Ansaugluftströmungsrate von einem Luftströmungsmesser 34 erfaßt wird und die Drehzahl des Motors 20 von einem Kurbelwinkelsensor 35 erfaßt wird. Die Temperatur des Kühlwassers des Motors 20 wird von einem Wassertemperatursensor 36 erfaßt, während die Sauerstoffkonzentration des Abgases von einem Sauerstoffsensor 37 erfaßt wird. Die Katalysatorbettemperatur des Katalysators 26 wird von einem Katalysatorbettemperatursensor 38 erfaßt.
Das Ausgangsdrehmoment des Motors 20 wird über ein Getriebe 27 an die Antriebsräder 28 übertragen. Die Drehzahl der Antriebsräder 28 des Fahrzeugs wird von einem Antriebsraddrehzahlsensor 40 erfaßt, während die Drehzahl der Laufräder 41 von einem Laufraddrehzahlsensor 42 erfaßt wird. Diese erfaßten Drehzahlen werden jeweils über die linken und rechten Räder gemittelt. Die Signale von den Sensoren 32, 24–38, 40 und 42 werden in eine Steuereinheit 45 eingegeben, die einen Mikrocomputer enthält.
Auf der Grundlage der Eingangssignale führt die Steuereinheit 45 die Kraftstoffeinspritzsteuerung der Kraftstoffeinspritzventile 24 und ferner die Traktionsregelung für das Fahrzeug durch.
Die Steuereinheit 45 umfaßt einen Drosselklappenöffnungsdetektor 61, in den ein Erfassungssignal vom Drosselklappensensor 32 eingegeben wird, einen Motordrehzahldetektor 62, in den ein Erfassungssignal vom Kurbelwinkelsensor 35 eingegeben wird, einen Ansaugluftvolumendetektor 63, in den ein Erfassungssignal vom Luftströmungsmesser 34 eingegeben wird, eine Basiskraftstoffeinspritzimpulsbreiten-Berechnungseinheit 64, die auf der Grundlage einer erfaßten Motordrehzahl N und eines erfaßten Ansaugluftvolumens Qa einen Basiskraftstoffeinspritzimpuls Tp berechnet, eine Kraftstoffeinspritzimpulsbreiten-Berechnungseinheit 65 sowie eine Treiberschaltung 66, die an die Einspritzventile 24 ein Kraftstoffeinspritzimpulssignal ausgibt, wie in 2 gezeigt ist.
Die Kraftstoffeinspritzsteuerung wird wie folgt durchgeführt. Zuerst wird auf der Grundlage des erfaßten Ansaugluftvolumens Qa und der erfaßten Motordrehzahl N mittels der folgenden Beziehung eine Basiseinspritzmenge Tp berechnet:
wobei K eine Konstante ist.
Diese Basiseinspritzmenge Tp wird mittels der folgenden Gleichung auf der Grundlage der Kühlwassertemperatur Tw, der Drosselklappenöffnung TVO und der Sauerstoffkonzentration korrigiert, wobei eine Kraftstoffeinspritzmenge Ti berechnet wird: Ti = Tp·(1 + KTW + KAS + KAI + KACC + KDEC)·KFC + Ts; (2) wobei:

K_TW: = Wassertemperatur-Erhöhungskorrekturkoeffizient,
K_AS: = Erhöhungskorrekturkoeffizient während und nach dem Anlassen,
K_AI: = Erhöhungskorrekturkoeffizient nach einer Leerlaufphase,
K_ACC: = Beschleunigungskorrekturkoeffizient,
K_DEC: = Verzögerungskorrekturkoeffizient,
K_FC: = Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Korrekturkoeffizient,
Ts: = Batteriespannungskorrektur.

Die Steuereinheit 45 führt eine Kraftstoffeinspritzsteuerung durch, indem sie an die Kraftstoffeinspritzventile 24 ein Impulssignal ausgibt, das der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge Ti entspricht.
Die Steuereinheit 45 umfaßt ferner einen Raddrehzahldetektor 51, in den die Erfassungssignale von den Raddrehzahlsensoren 40, 42 eingegeben werden, eine Raddrehzahlverhältnis-Berechnungseinheit 52, die ein Drehzahlverhältnis der Antriebsräder 41 zu den Laufrädern 28 berechnet, eine Schlupffaktorberechnungseinheit 53, die anhand des Drehzahlverhältnisses der Antriebsräder 41 zu den Laufrädern 28 einen Schlupffaktor der Antriebsräder berechnet, eine Drehmomentabsenkungsanforderungsmaß-Berechnungseinheit 54, die in Abhängigkeit vom Schlupffaktor ein Drehmomentabsenkungsanforderungsmaß des Motors 20 berechnet, sowie eine Drehmomentabsenkungsteuersignal-Ausgabeeinheit 55, die in Abhängigkeit vom Drehmomentabsenkungsanforderungsmaß ein Drehmomentabsenkungssteuersignal ausgibt, wie in 2 gezeigt ist.
Aufgrund der obenbeschriebenen Konstruktion führt die Steuereinheit 45 eine Drehmomentabsenkungsbestimmung des Fahrzeugs gemäß dem Flußdiagramm der 3 durch.
Wie im Flußdiagramm der 3 gezeigt, wird dann, wenn die Antriebsräder 28 durchdrehen, zuerst ein Drehmomentabsenkungsanforderungsmaß berechnet. Die in 3 gezeigte Routine wird in festen Intervallen ausgeführt.
Im Schritt S1 wird eine Antriebsraddrehzahl V_DW gelesen, woraufhin im Schritt S2 eine Laufraddrehzahl V_PW gelesen wird und im Schritt S3 ein Schlupffaktor S berechnet wird:
Wenn dieser Schlupffaktor S größer ist als ein erster Schwellenwert SL₁, wird festgestellt, daß die Antriebsräder 28 durchdrehen. In diesem Fall wird im Schritt S5 in Abhängigkeit vom Schlupffaktor ein Drehmomentabsenkungsanforderungsmaß D gesetzt und im Schritt S6 ein Drehmomentabsenkungsanforderungsmerker TD auf 1 gesetzt.
Wenn der Schlupffaktor S kleiner ist als der erste Schwellenwert SL₁, wird festgestellt, daß die Antriebsräder 28 nicht durchdrehen. In diesem Fall fährt die Routine mit Schritt S7 fort, indem das Drehmomentabsenkungsanforderungsmaß D auf 0 gesetzt wird, woraufhin im Schritt S8 der Drehmomentabsenkungsanforderungsmerker TD auf 0 gesetzt wird.
Die Steuereinheit 45 ist ferner mit einer Kraftstoffzufuhrunterbrechunganforderungs-Zylinderzahlberechnungseinheit 56 versehen, wie in 2 gezeigt ist. In der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsanforderungs-Zylinderanzahlberechnungseinheit 56 werden ein gewöhnlicher Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus und ein Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus gesetzt. Im gewöhnli chen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus wird während einer Drehmomentabsenkungsanforderungszeit die Kraftstoffzufuhr für einige Zylinder unterbrochen, wobei die Anzahl der Zylinder, deren Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird, in Abhängigkeit vom Drehmomentabsenkungsanforderungsmaß D bis zu einer vorgegebenen oberen Grenze der Zylinderzahl ermittelt wird. Im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus wird die Kraftstoffzufuhr zu einer Anzahl von Zylindern unterbrochen, die gleich oder größer als diese Grenzanzahl ist. Die Steuereinheit 45 berechnet die Anzahl der Zylinder, deren Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird, entsprechend einem dieser Modi.
Die Steuereinheit 45 umfaßt ferner eine Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Zeitdauerzähleinheit 57, die eine Zeitspanne berechnet, während der die Kraftstoffzufuhrunterbrechung im jeweiligen Modus anhält, eine Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Zylinderzahlwechseleinheit 56, die in Abhängigkeit von der Zeitdauer, während der die Kraftstoffzufuhrunterbrechung im jeweiligen Modus anhält, zwischen dem gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus und dem Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus wechselt, sowie eine Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Erlaubnis/Verbot-Ermittlungseinheit 59, die die Kraftstoffzufuhrunterbrechung befiehlt, jedoch nur bis zu dem Maß, daß der Motor 20 nicht abgewürgt wird.
Aufgrund der obenerwähnten Konstruktion führt die Steuereinheit 45 in festen Intervallen auf der Grundlage des Ergebnisses des Drehmomentabsenkungsbestimmungsprozesses der 3 eine Drehmomentabsenkungssteuerung gemäß den Flußdiagrammen der 4A und 4B durch.
In diesem Prozeß wird zuerst im Schritt S11 ermittelt, ob der Drehmomentabsenkungsanforderungsmerker TD auf 1 gesetzt ist, d. h. ob eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung angefordert worden ist.
Wenn TD gleich 1 ist, fährt die Routine mit Schritt S12 fort, indem anhand eines Modusfeststellungsmerkers FM ermittelt wird, ob die aktuelle Steuerung dem gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus oder dem Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus entspricht. FM = 0 bezeichnet den gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus, während FM = 1 den Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus bezeichnet.
Wenn FM gleich 0 ist, fährt die Routine mit Schritt S13 fort, in dem eine Fortsetzungsdauer JFCON des gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus gemessen wird, wobei im Schritt S14 ermittelt wird, ob die Fortsetzungsdauer JFCON kleiner ist als ein maximaler Fortsetzungsdauereinstellwert FCMAX. FCMAX kann z. B. auf 1 s gesetzt sein.
Wenn JFCON kleiner ist als FCMAX, fährt die Routine mit Schritt S15 fort, wobei eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus durchgeführt wird. Diese Kraftstoffzufuhrunterbrechung unterbricht die Kraftstoffeinspritzung aus den Kraftstoffeinspritzventilen 24 einer entsprechenden Anzahl von Zylindern, die in Abhängigkeit vom Drehmomentabsenkungsanforderungsmaß D bis zu einer vorgegebenen Grenze ermittelt wird, wie oben beschrieben worden ist. Der Steuerungsprozeß ist in den obenerwähnten Beispielen des Standes der Technik offenbart.
Wenn anderseits im Schritt S14 JFCON gleich oder größer ist als FCMAX, wird im Schritt S14A ermittelt, ob der Schlupffaktor S einen zweiten Schwellenwert SL₂ über steigt, wobei dieser zweite Schwellenwert SL₂ größer gesetzt ist als der obenerwähnte erste Schwellenwert SL₁.
Wenn der Schlupffaktor S gleich oder kleiner ist als der zweite Schwellenwert SL₂, wird im Schritt S15 die Kraftstoffzufuhrunterbrechung im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus durchgeführt. Wenn andererseits der Schlupffaktor S den zweiten Schwellenwert SL₂ überschreitet, wird im Schritt S16 der Modusfeststellungsmerker FM auf 1 gesetzt, wobei die Steuerung in den Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus im Schritt S17 und den folgenden Schritten wechselt.
Im Schritt S17 wird eine Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus-Zeitspanne JTFCTI gemessen, während im Schritt S18 ein Maximalzeitspanneneinstellwert TFCTIM im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus mittels der folgenden Gleichung berechnet wird: TFCTIM = FCMAX·FCRATE (4)FCRATE ist ein Zeitverhältnis, das in Abhängigkeit von der Motorlast und der Motordrehzahl N aus einem in 5 gezeigten Kennfeldes gewonnen wird. Gemäß diesem Kennfeld wird FCRATE mit abnehmender Drehzahl und mit abnehmender Last des Motors 20 kleiner eingestellt.
Dann wird im Schritt S19 ermittelt, ob die Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungmodus-Zeitspanne JTFCTI kleiner ist als der Maximalzeitspanneneinstellwert TFCTIM.
Wenn JTFCTI kleiner ist als TFCTIM, wird im Schritt S19A ermittelt, ob der Schlupffaktor S kleiner ist als ein dritter Schwellenwert SL₃. Dieser dritte Schwellenwert SL₃ wurde größer gesetzt als der erste Schwellenwert SL₁ und kleiner als der zweite Schwellenwert SL₂. Wenn der Schlupffaktor S gleich oder größer ist als der dritte Schwellenwert SL₃, fährt die Routine mit Schritt S20 fort, wobei die Kraftstoffeinspritzung eines Kraftstoffeinspritzventils 24 in einen vorgegebenen Zylinder, der im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus gesetzt worden ist, unterbrochen wird. In diesem Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus wird die Anzahl der Zylinder, deren Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird, gleich oder größer gesetzt als die obere Grenze der Zylinderanzahl zur Durchführung der Kraftstoffzufuhrunterbrechung im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus. Wenn somit im Fall eines Achtzylindermotors die Obergrenze der Zylinderanzahl im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus z. B. gleich sechs ist, wird im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus die Kraftstoffeinspritzung in sechs oder mehr Zylindern unterbrochen.
Wenn JTFCTI im Schritt S19 TFCTIM erreicht oder überschritten hat, oder wenn der Schlupffaktor S kleiner ist als der dritte Schwellenwert SL₃, fährt die Routine mit Schritt S21 fort, in dem die Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus-Zeitspannen JFCON und JTFCTI gelöscht werden und der Modusbestimmungsmerker FM auf 0 gesetzt wird.
Anschließend wird die Kraftstoffeinspritzung von den Kraftstoffeinspritzventilen 24 in die vorgegebenen Zylinder erneut im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus unterbrochen.
Wenn im Schritt S11 DD = 0 gilt, d. h. wenn keine Kraftstoffzufuhrunterbrechungsanforderung vorliegt, fährt die Routine mit Schritt S22 und den folgenden Schritten fort. Im Schritt S22 wird ähnlich dem Schritt S12 anhand des Modusbestimmungsmerkers FM ermittelt, ob die aktuelle Steuerung der gewöhnliche Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus oder der Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus ist.
Wenn FM = O gilt, d. h. im Fall eines gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus, wird im Schritt S23 die Zeitdauer JFCON des gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus gemessen, wobei im Schritt S24 ermittelt wird, ob JFCON kleiner ist als der Maximalzeitspanneneinstellwert FCMAX.
Wenn JFCON kleiner ist als FCMAX, wird die Routine in der nächsten Ausführungsperiode des Prozesses ausgehend vom Schritt S11 ausgeführt. Wenn JFCON gleich oder größer als FCMAX ist, wird im Schritt S28 der Modusbestimmungsmerker FM auf 1 zurückgesetzt, woraufhin in der nächsten Ausführungsperiode des Prozesses die Routine ausgehend vom Schritt S11 ausgeführt wird.
Wenn im Schritt S22 FM = 0 gilt, fährt die Routine mit Schritt S25 fort, in dem die Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Zeitspanne JTFCTI gemessen wird. Im Schritt S26 wird mittels der obenerwähnten Gleichung (4) der Maximalzeitspanneneinstellwert TFCTIM berechnet, wobei im Schritt S27 ermittelt wird, ob JTFCTI TFCTIM erreicht hat.
Wenn JTFCTI noch nicht TFCTIM erreicht hat, wird im Schritt S28 der Modusbestimmungsmerker FM auf 1 gesetzt.
Wenn JTFCTI gleich oder größer ist als TFCTIM, fährt die Routine mit Schritt S29 fort, in dem die Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus-Zeitspannen JFCON und JTFCTI jeweils gelöscht und der Modusbestimmungsmerker FM auf 0 zurückgesetzt werden.
Selbst wenn keine Kraftstoffzufuhrunterbrechungsanforderung vorliegt, wird auf diese Weise die Messung der Zeitspanne JFCON des gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus und der Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus-Zeitspanne JTFCTI fortgesetzt. Wenn diese Zeitspannen jeweils die Maximalzeitspanneneinstellwerte FCMAX bzw. TFCTIM überschreiten, wird der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus gewechselt, wobei dann, wenn eine weitere Kraftstoffzufuhrunterbrechungsanforderung vorliegt, die Kraftstoffzufuhrunterbrechung gemäß dem Modus zu diesem Zeitpunkt durchgeführt wird.
Die Kraftstoffzufuhrunterbrechung, die unter der obenbeschriebenen Steuerung stattfindet, wird im folgenden mit Bezug auf die 6A und 6B beschrieben.
Bei der obenerwähnten Regelvorrichtung des Standes der Technik mit einem Kraftstoffzufuhrunterbrechungsverbotsbereich beginnen selbst dann, wenn der Schlupffaktor der Antriebsräder 28 hoch ist und der Schlupf im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus nicht kontrolliert werden kann, die Kraftstoffeinspritzventile 24 in allen Zylindern erneut mit der Kraftstoffeinspritzung, wenn die Kraftstoffzufuhrunterbrechungsanforderungszeitdauer den Maximalzeitdauereinstellwert FCMAX (in der Fig. auf 1 s eingestellt) überschreitet, wie in 6A gezeigt ist. Der unverbrannte HC-Anteil im Abgas, der in den Katalysator 26 geleitet wird, nimmt somit ab, wobei die im Katalysator erzeugte Reaktionswärme verringert wird und der Temperaturanstieg des Katalysators 26 unterdrückt wird, wobei jedoch der Schlupf der Antriebsräder 28 nicht entsprechend unterdrückt wird, da das Ausgangsdrehmoment des Motors 20 nicht absinkt.
Bei der Regelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wechselt jedoch dann, wenn die Kraftstoffzufuhrunterbre chungsanforderungzeitdauer die Maximalzeitdauer FCMAX überschreitet, der Modus vom gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus zum Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus, wobei die Anzahl der Zylinder mit unterbrochener Kraftstoffeinspritzung zunimmt.
Wenn der Schlupffaktor der Antriebsräder 28 auf ein solches Maß zunimmt, daß der Schlupf der Antriebsräder 28 im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus nicht unterdrückt wird, wird das Ausgangsdrehmoment des Motors im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus weiter abgesenkt, so daß der Schlupf der Antriebsräder 28 geeignet unterdrückt wird.
Wenn ferner die Anzahl der Zylinder mit unterbrochener Kraftstoffeinspritzung zunimmt, fällt die Temperatur des in den Katalysator 26 geleiteten Abgases aufgrund des von diesen Zylindern ausgestoßenen Frischgases und aufgrund der Abnahme der Anzahl der Zylinder mit Kraftstoffeinspritzung und ferner aufgrund der Abnahme des in den Katalysator 26 strömenden, unverbrannten Kraftstoffs ab. Die Reaktionswärme des unverbrannten Kraftstoffs im Katalysator 26 wird somit verringert, wobei ein übermäßiger Temperaturanstieg des Katalysators 26 verhindert wird.
Wie in 5 gezeigt, wird FCRATE mit abnehmender Drehzahl und mit abnehmender Last des Motors 20 kleiner eingestellt. Der Maximalzeitspanneneinstellwert TFCTIM im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus, der aus Gleichung (4) erhalten wird, wird somit mit kleiner werdender Drehzahl des Motors 20 und mit kleiner werdender Last kürzer.
Als Folge hiervon ist im unteren Drehzahlbereich und im unteren Lastbereich, wenn die Abgastemperatur des Motors 20 niedrig ist, der Anteil der Kraftstoffzufuhrunterbrechung, die im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus ausgeführt wird, hoch. Im Gegensatz hierzu ist aufgrund des Anstiegs des Maximalzeitspanneneinstellwerts TFCTIM im hohen Drehzahlbereich und im hohen Lastbereich der Anteil der Kraftstoffzufuhrunterbrechung, die in Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus ausgeführt wird, hoch. Im Bereich mit geringer Drehzahl und geringer Last spürt der Fahrer somit keine übermäßige Verzögerung aufgrund der Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechung, während im Bereich mit hoher Drehzahl und hoher Last ein Temperaturanstieg des Katalysators verhindert wird.
Im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus verschwinden die Kraftstoffzufuhrunterbrechungsanforderungen für eine bestimmte Zeitspanne, wobei dann, wenn eine weitere Kraftstoffzufuhrunterbrechungsanforderung vorliegt, innerhalb der Grenze des Maximalzeitspanneneinstellwerts TFCTIM die Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechung erneut gestartet wird, ohne die gewöhnliche Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchzuführen. Wenn andererseits eine Kraftstoffzufuhrunterbrechungsanforderung vorliegt, nachdem der Maximalzeitspanneneinstellwert TFCTIM verstrichen ist, wird zuerst die gewöhnliche Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchgeführt.
Auf diese Weise kann die Traktionsregelung innerhalb eines breiten Bereichs von Betriebsbedingungen des Motors 20 durchgeführt werden, indem in Abhängigkeit von den Bedingungen der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus gewechselt wird.
Wenn sich jedoch der Motor im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus befindet und die Kraftstoffeinspritzung in allen Zylindern unterbrochen ist, wird der Schlupffaktor schlagartig verringert und die Antriebsräder 28 haften. Wenn ferner die Kraftstoffeinspritzung in allen Zylindern wieder aufgenommen wird, nimmt der Schlupffaktor S schnell zu und die Antriebsräder 28 drehen durch. Als Folge hiervon tritt eine Regelschwingung des Schlupffaktors S auf, so daß das Fahrzeug ab- wechselnd beschleunigt und verzögert.
Um das Auftreten einer Regelschwingung zu verhindern, sind somit gemäß der vorliegenden Erfindung ein zweiter Schwellenwert SL₂ und ein dritter Schwellenwert SL₃ zum Ermitteln des Schlupffaktors im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus so gesetzt, daß sie größere Werte aufweisen als der erste Schwellenwert SL₁ zum Ermitteln des Schlupffaktors im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus, wie in 7 gezeigt ist.
Der Schwellenwert SL₂ zum Wechseln in den Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus ist um eine vorgegebene Hysterese größer gesetzt als der dritte Schwellenwert SL₃ zum Beenden des Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus.
Die Schwellenwerte SL₁, SL₂, SL₃ sind ferner so gesetzt, daß sie im niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich von 0–25 km/h mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit progressiv absinken und im mittleren/hohen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich von 25 km/h und darüber mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit progressiv ansteigen. Dies hält das Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit auf einem geeigneten Wert.
8 zeigt die Beziehung zwischen der über die Antriebsräder 28 auf das Fahrzeug übertragenen Vorwärts/Rückwärts-Kraft und dem Schlupffaktor S. Entsprechend diesem Graphen ist die Vorwärts/Rückwärts-Kraft dann maximal, wenn der Schlupffaktor S ausgehend von dem im Haftzustand befindlichen Fahrzeug um ein bestimmtes Maß erhöht ist.
9 zeigt die Beziehung zwischen der über die Antriebsräder 28 auf das Fahrzeug übertragenen Querkraft und dem Schlupffaktor S, wenn das Fahrzeug gelenkt wird.
Die Querkraft ist dann maximal, wenn sich das Fahrzeug im Haftzustand befindet, und nimmt mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit progressiv ab.
Auf der Grundlage der Kennlinien der 8 und 9 wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Regelbereich A des Schlupffaktors S so gesetzt, daß über die Antriebsräder 28 eine ausreichende Vorwärts/Rückwärts-Kraft und eine ausreichende Querkraft des Fahrzeugs erhalten wird. Der Schwellenwert SL₂ zum Wechseln in den Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechunsmodus sowie der Schwellenwert SL₃ zum Verlassen des Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus sind so gesetzt, daß sie innerhalb dieses Bereiches A liegen.
In der Steuereinheit 45 ist daher eine Soll-Schlupffaktoreinstelleinheit 67 vorgesehen. In diese Soll-Schlupffaktoreinstelleinheit 67 werden von der Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Zylinderwechseleinheit 58 die aktuellen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodusdaten eingegeben. Die Soll-Schlupffaktoreinstelleinheit 67 wählt die Schwellenwerte SL₂ und SL₃, mit denen bestimmt wird, ob das Fahrzeug im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus durchdreht, und den Schwellenwert SL₁ aus, mit dem bestimmt wird, ob das Fahrzeug im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus durchdreht.
Die Drehzahlabsenkungsanforderungsmaß-Berechnungseinheit 54 berechnet ein Drehmomentabsenkungsanforderungsmaß D des Motors 20 unter Verwendung des Schwellenwerts SL₁, der von der Soll-Schlupffaktoreinstelleinheit 87 ausgewählt worden ist. Im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus wird das Drehmomentabsenkungsanforderungsmaß D in Abhängigkeit vom Schwellenwert SL₁ und dem Schlupffaktor S berechnet, während im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus das Drehmomentabsenkungsanforderungsmaß D in Abhängigkeit von den Schwellenwerten SL₂, SL₃ und dem Schlupffaktor S berechnet wird.
Das Flußdiagramm der 12 zeigt eine Unterroutine zum Setzen der obenerwähnten Schwellenwerte, die von der Steuereinheit 45 ausgeführt wird. Diese Unterroutine wird in einem festen Intervall ausgeführt.
Zuerst wird im Schritt 531 der Modusbestimmungsmerker FM gelesen, wobei im Schritt S32 ermittelt wird, ob sich das Fahrzeug im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus oder im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus befindet.
Wenn FM = 0 gilt, d. h. wenn festgestellt wird, daß sich das Fahrzeug im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus befindet, fährt die Routine mit Schritt S33 fort, in dem der erste Schwellenwert SL₁ auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit (Laufraddrehzahl V_PW) aus einem Kennfeld gelesen wird.
Wenn FM = 1 gilt, d. h. wenn festgestellt wird, daß sich das Fahrzeug im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus befindet, fährt die Routine mit Schritt S34 fort, in dem die Schwellenwerte SL₂, SL₃ auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit (Laufraddrehzahl V_PW) aus einem Kennfeld gelesen werden. Auf diese Weise wird der im Vergleich des obenerwähnten Schritts S4 der 3 verwendete Schwellenwert verändert.
Die 11A und 11C zeigen Beispiele der Regelung, die von dieser Traktionsregelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. Im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus wird durch Steuern der Anzahl der Zylinder, deren Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird, auf einen Wert zwischen 0 und 5 bewirkt, daß die Antriebsraddrehzahl V_DW allmählich der Laufraddrehzahl V_PW, d. h. der Fahrzeuggeschwindigkeit, angenähert wird. Wenn jedoch der Schlupf noch nicht geeignet verringert worden ist, wechselt die Routine in den Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus, in dem die Kraftstoffzufuhrunterbrechung zwischen 0 und 6 Zylindern verändert wird. In diesem Fall ist der Schwellenwert, der verwendet wird, um zu ermitteln, ob das Fahrzeug durchdreht, im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus höher eingestellt als im gewöhnlichen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus. Auf diese Weise wird die schädliche Regelschwingung des Schlupffaktors S verhindert, so daß die Antriebsräder 28 sowohl in Vorwärts/Rückwärts-Richtung als auch in Querrichtung eine ausreichende Antriebskraft auf das Fahrzeug übertragen, wenn das Fahrzeug gelenkt wird.
Selbst wenn das Ausgangsdrehmoment des Motors 20 im Mehrzylinder-Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmodus geregelt wird, während das Fahrzeug auf einer vereisten Straße fährt, übertragen somit die Antriebsräder 28 eine stabile Vorwärts/Rückwärts-Kraft auf das Fahrzeug. Die Antriebsräder 28 übertragen ferner eine stabile Querkraft auf das Fahrzeug, wenn dieses gelenkt wird, und unterdrücken das abwechselnde Ansteigen und Absinken der auf das Fahrzeug ausgeübten Gierkraft.

Claims

Traktionsregelvorrichtung zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu einem Mehrzylindermotor (20) eines Kraftfahrzeugs zur Verminderung des Schlupfs der Antriebsräder (28) des Kraftfahrzeugs, umfassend: eine erste Einrichtung (40, 42, 45, 53) zur Erfassung eines Schlupffaktors der Antriebsräder, eine zweite Einrichtung (45) zur Bestimmung, ob der Schlupffaktor einen ersten Schwellwert (SL₁) überschritten hat, eine dritte Einrichtung (45) zur Durchführung einer ersten Kraftstoffzufuhrunterbrechung zu einer Anzahl von Zylindern von einem bis zu einer vorbestimmten Obergrenze, wenn der Schlupffaktor den ersten Schwellwert überschritten hat, eine vierte Einrichtung (45, 57) zur Messung einer ersten Zeitspanne, während die erste Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchgeführt wird, und eine fünfte Einrichtung (45) zur Bestimmung, ob die erste Zeitspanne einen vorbestimmten Wert überschritten hat, gekennzeichnet durch eine sechste Einrichtung (45) zur Bestimmung, ob der Schlupffaktor einen zweiten Schwellwert (SL₂) überschritten hat, der größer als der erste Schwellwert (SL₁) ist, und eine siebte Einrichtung (45) zur Durchführung einer zweiten Kraftstoffzufuhrunterbrechung, bei der eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung zu einer Anzahl von Zylindern größer als die Obergrenze durchgeführt wird, wenn die erste Zeitspanne den vorbestimmten Wert überschritten hat und der Schlupffaktor den zweiten Schwellwert (SL₂) überschritten hat.
Traktionsregelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Einrichtung (45), die dritte Einrichtung (45), die vierte Einrichtung (45, 57), die fünfte Einrichtung (45), die sechste Einrichtung (45) und die siebte Einrichtung (45) einen Mikroprozessor umfassen, der so programmiert ist, zu bestimmen, ob der Schlupffaktor den ersten Schwellwert (SL₁) überschritten hat, die erste Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchzuführen, wenn der Schlupffaktor den ersten Schwellwert (SL₁) überschritten hat, die erste Zeitspanne zu messen, zu bestimmen, ob der Schlupffaktor den zweiten Schwellwert (SL₂) überschritten hat, und die zweite Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchzuführen, wenn die erste Zeitspanne den vorgegebenen Wert überschritten hat und der Schlupffaktor den zweiten Schwellwert (SL₂) überschritten hat.
Traktionsregelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Traktionsregelvorrichtung außerdem eine achte Einrichtung (45) umfasst, die den zweiten Schwellwert (SL₂) in einem Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich unterhalb einer vorgegebenen Geschwindigkeit mit zunehmender Geschwindigkeit des Fahrzeugs vermindert und den zweiten Schwellwert (S1₂) in einem Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich oberhalb der vorgegebenen Geschwindigkeit anhebt.
Traktionsregelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Traktionsregelvorrichtung außerdem umfasst: eine neunte Einrichtung (45) zur Bestimmung, ob der Schlupffaktor kleiner als ein dritter Schwellwert (SL3) ist, wenn die zweite Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchgeführt wird, wobei der dritte Schwellwert (SL3) kleiner als der zweite Schwellwert (SL2), aber größer als der erste Schwellwert (SL1) eingestellt ist, und eine zehnte Einrichtung (45) zur Beendigung der zweiten Kraftstoffzufuhrunterbrechung, wenn der Schlupffaktor kleiner als der dritte Schwellwert (SL3) ist.
Traktionsregelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Traktionsregelvorrichtung weiterhin umfasst: eine elfte Einrichtung (45) zur Messung einer zweiten Zeitspanne, während der die zweite Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchgeführt wird, eine zwölfte Einrichtung (45) zur Bestimmung, ob die zweite Zeitspanne einen vorbestimmten Wert überschritten hat, und eine dreizehnte Einrichtung zur Beendigung der zweiten Kraftstoffzufuhrunterbrechung, sobald die zweite Zeitspanne den vorgegebenen Wert erreicht hat.
Traktionsregelverfahren zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu einem Mehrzylindermotor (20) eines Kraftfahrzeugs zur Verminderung des Schlupfs der Antriebsräder (28) des Kraftfahrzeugs mit den Schritten: Erfassen (S3) eines Schlupffaktors der Antriebsräder (28), Bestimmen (S4), ob der Schlupffaktor einen ersten Schwellwert (SL1) überschreitet, Durchführen (S15) einer ersten Kraftstoffzufuhrunterbrechung für eine Anzahl von Zylindern von einem bis zu einer vorbestimmten Obergrenze, wenn der Schlupffaktor den ersten Schwellwert (SL1) überschreitet, Messen (S13) einer ersten Zeitspanne, während der die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird, und Bestimmen (S14), ob die gemessene erste Zeitspanne einen vorgegebenen Wert überschreitet, gekennzeichnet durch die Schritte Erfassen (S14A), ob der Schlupffaktor einen zweiten Schwellwert (SL₂) überschreitet, der größer als der erste Schwellwert (SL₁) ist, und Durchführen (S20) einer zweiten Kraftstoffzufuhrunterbrechung, wobei der Kraftstoff zu einer größeren Anzahl von Zylindern als die Obergrenze unterbrochen wird, wenn die erste Zeitspanne den vorgegebenen Wert überschreitet und der Schlupffaktor den zweiten Schwellwert (SL₂) überschreitet.