DE19806393B4

DE19806393B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE19806393B4
Application number: DE19806393A
Authority: DE
Inventors: Peter Kaltenbrunn; Werner Hess
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2018-02-18
Also published as: DE19806393A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, wobei das Drehmoment der Antriebseinheit im Sinne einer Verringerung von Schwingungen im Antriebsstrang des Fahrzeugs beeinflusst wird, wobei die Beeinflussung des Drehmoments auf der Basis der Drehzahl (nmot) der Antriebseinheit und einer die Abtriebsdrehzahl des Triebstangs repräsentierenden Modelldrehzahl (nmod) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung (ngas) der Drehzahl (nmot) der Antriebseinheit ermittelt wird, und dass in wenigstens einem Betriebszustand die Modelldrehzahl (nmod) des Triebstangs abhängig von der ermittelten Änderung (ngas) der Drehzahl (nmot) der Antriebseinheit vorgegeben wird.

Description

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

Aus der DE 42 32 204 C2 ist ein Verfahren zum Unterdrücken von Schwingungen des Antriebstranges eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem die Drehzahl des Kraftfahrzeug-Motors erfasst wird, aus der Drehzahl der Drehzahlgradient abgeleitet und ausgewertet wird, und bei Erkennen unzulässiger Schwingungen durch Verändern des Zündwinkels das Drehmoment des Motors verringert wird, wobei die Drehmomentverringerung in Abhängigkeit von einem oberen und einem unteren Grenzwert für den Drehzahlgradienten gesteuert wird.

Aus der DE 40 21 440 A1 ist eine Einrichtung zum Verhindern des Ruckelns bei Kraftfahrzeugen mit einer Drehmomentkorrektur über Ansteuerung des Zündwinkels bekannt, wobei Drehzahldifferenzwerte bezogen auf bestimmte aufeinander folgende Zeitsegmente bzw. Werte der zeitlichen Ableitung der Drehzahl gebildet werden, die Drehzahldifferenzwerte eine Kennlinie adressieren und darüber ein Wert für einen Korrekturzündwinkel gebildet wird.

Aus der DE 195 23 898 A1 ist ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vor richtung bekannt. Dort wird zur Verringerung von Schwingungen im Antriebsstrang des Fahrzeugs das Drehmoment der Antriebseinheit, insbesondere deren Zündwinkel, nach Maßgabe eines Vergleichs zwischen der Drehzahl der Antriebseinheit und einer anhand der Drehmomentenzustände im Antriebsstrang des Fahrzeugs gewonnenen Modelldrehzahl beeinflusst. Die Modelldrehzahl entspricht dabei dem Fahrerwunsch, der aus einem den Fahrerwunsch repräsentierenden Moment durch Integrieren gebildet wird. Durch Vergleich dieser Modelldrehzahl mit der Drehzahl der Antriebseinheit werden Schwingungen des Fahrzeugantriebs erkannt und durch phasenrichtige Momenteneingriffe gedämpft. Bei Schließen des Kraftschlusses, beispielsweise bei Schließen einer Kupplung, bei Gangwechseln, etc., treten schnelle Drehzahlgradienten auf. Wegen des Integratorverhaltens kann dadurch eine große Differenz zwischen der Modelldrehzahl und der Motordrehzahl entste hen, welche eine große, an sich unzulässige Drehmomentenbeeinflussung nach sich zieht. In besonders schwerwiegenden Fällen kann sich dies für den Fahrer als ein Drehmomenteneinbruch auswirken.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, die eine solche unerwünschte Beeinflussung des Drehmoments beim Herstellen des Kraftschlusses im Antriebsstrang wirksam vermeiden.

Dies wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.

Vorteile der Erfindung

Eine eingangs genannte unerwünschte Beeinflussung des Drehmoments beim Herstellen des Kraftschlusses durch eine Schwingungen im Antriebsstrang des Fahrzeugs verringernde Steuerung wird wirksam vermieden. Besonders vorteilhaft ist, daß durch geeignete Initialisierung der Modelldrehzahl die Beeinflussung des Drehmoments beim Herstellen des Kraftschlusses vermindert wird.

Besonders vorteilhaft ist, daß das Ausmaß der Drehmomentenbeeinflussung im obengenannten Betriebszustand abhängig vom Drehzahlgradienten, das heißt abhängig von der zeitlichen Änderung der Drehzahl und der Motordrehzahl selbst ist. Es wird eine Modelldrehzahl vorgegeben, welche dem tatsächlichen Verlauf der Motordrehzahl im wesentlichen entspricht. Bei Herstellen des Kraftschlusses berechnet sich somit die Drehmomentenänderung nach Maßgabe der aktuellen Motordrehzahl und des wie oben gebildeten Initialisierungswertes für die Modelldrehzahl, wobei zu große Differenzen vermieden und lediglich tatsächlich auftretende Drehzahlschwingungen berücksichtigt Besonders vorteilhaft ist, daß der drehzahlgradienten- und ggf. drehzahlabhängige Initialisierungswert des die Modelldrehzahl bildenden Integrators dem zu erwartenden Drehzahlverlauf im obengenannten Betriebszustand angepaßt ist.

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

Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt 1 ein Übersichtsschaltbild eines Steuersystems für eine Brennkraftmaschine, während in 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Verringerung von Triebstrangschwingungen als Ablaufdiagramm dargestellt ist.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt ein Übersichtsschaltbild eines Steuersystems für eine Brennkraftmaschine. Dabei ist mit 10 eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine symbolisiert, welche über ein Ansaugsystem 12 sowie eine Kurbelwelle 14 verfügt. Im Ansaugsystem 12 ist u.a. eine Meßeinrichtung 16 zur Erfassung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine (Luftmasse, Luftmenge, Saugrohrdruck) vorgesehen, von der eine Leitung 18 zu einer elektronischen Steuereinheit 20 zur Steuerung der Brennkraftmaschine ausgeht. Im Bereich der Kurbelwelle 14 ist eine Meßeinrichtung 22 zur Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 dargestellt, von der eine Leitung 24 zur Steuereinheit 20 führt. Die Steuereinheit 20 weist weitere Eingangsleitungen 26 bis 28 von Meßeinrichtungen 30 bis 32 zur Erfassung weiterer Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs auf. Derartige Betriebsgrößen sind beispielsweise Motortemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit, Gaspedalbetätigungsgrad (Fahrerwunsch), Getriebestellung, Gang-Information Steuersignale von weiteren Steuereinheiten (Getriebesteuerung, Antriebsschlupfregelung), der Schaltzustand eines Kupplungsschalters, Informationen über den Status einer Wandlerkupplung, etc.. Über wenigstens eine Ausgangsleitung 34 steuert die Steuereinheit den Zündwinkel der Brennkraftmaschine. Ferner weist die Steuereinheit 20 weitere Ausgangsleitungen 36 zur Beeinflussung der Kraftstoffzumessung sowie ggf. eine Ausgangsleitung 38 zur Beeinflussung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine auf. Zur Durchführung der nachfolgend beschriebenen Steuerung umfaßt die Steuereinheit 20 ferner wenigstens einen Mikrocomputer, in dem Programme zur Durchführung der nachfolgend beschriebenen Steuerung implementiert sind.
Eine dieser Steuerungen ist eine wie zum Beispiel im eingangs genannten Stand der Technik dargestellte Regelung zur Vermeidung von Schwingungen im Triebstrang, eine sogenannte Antiruckelfunktion. Diese verringert Schwingungen im Triebstrang, die durch die Elastizität der Antriebswelle 14 insbesondere beim Übergang vom Schiebebetrieb der Antriebseinheit in den Beschleunigungsbetrieb auftreten, die sich auf das Fahrzeug übertragen und den Fahrkomfort sowie das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs erheblich beeinträchtigen können.
Um derartige Schwingungen zu vermeiden, wird beispielsweise der aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannte Regler eingesetzt. Bei einem solchen Regler wird durch Integration eine Modelldrehzahl nmod ermittelt, welche dem Fahrerwunsch entspricht. Die Modelldrehzahl stellt dabei eine Abschätzung der am Ausgang des Triebstranges (nach dem Getriebe) auftretenden Drehzahl dar. Im eingangs dargestellten Antiruckelregler wird die Modelldrehzahl durch Integration eines Beschleunigungsmomentes ermittelt, welches sich aus der Abweichung zwischen dem vom Fahrer vorgegebenen Drehmoment der Antriebseinheit und eine aus den tatsächlichen Drehzahlverhältnissen im Antriebsstrang ermittelten Lastmoment ergibt. Die Abweichung zwischen dieser Modelldrehzahl und der gemessenen Motordrehzahl führt zu einer Isolierung der Drehzahlschwingung, wobei im wesentlichen proportional zu dieser Abweichung eine Änderung des Drehmoments ermittelt wird, die, vorzugsweise durch eine Änderung der Zündwinkeleinstellung realisiert, der Schwingung gegengekoppelt wird.
Der Integrator zur Bildung der Modelldrehzahl ist dabei in der Regel mit Beginn des Kraftschlusses im Antriebsstrang zu initialisieren, da nur bei kraftschlüssigem Antriebsstrang die beschriebenen Schwingungen auftreten. Bei schnellen Gangwechseln treten im Übergang von offener Kupplung zu kraftschlüssiger Kupplung sehr hohe Motordrehzahländerungen oder -gradienten auf.
Zur Initialisierung der Modelldrehzahl, d.h. im bevorzugten Ausführungsbeispiel des Integrators, wird die ermittelte Drehzahländerung bzw. der ermittelte Drehzahlgradient herangezogen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der ermittelte Drehzahlgradient gefiltert, über eine Kennlinie in einen Drehzahloffsetwert für die Initialisierung der Modelldrehzahl umgerechnet und der Initialisierungswert auf der Basis der gemessenen Motordrehzahl und des wie oben gebildeten Drehzahloffsetwertes bestimmt. Mit anderen Worten wird der Initialisierungswert für die Modelldrehzahl derart gebildet, daß die auftretende Motordrehzahl, die zur Isolierung der Drehzahlschwingung herangezogen wird, vorherbestimmt wird, indem die Änderung der Motordrehzahl bei der Initialisierung berücksichtigt wird. Dies bedeutet, daß der Verlauf der Modelldrehzahl näher an den tatsächlichen Verlauf der Abtriebsdrehzahl angepaßt ist. Die Modelldrehzahl startet von einem voraussichtlich auftretenden Abtriebsdrehzahlwert. Auf diese Weise wird die Dynamik insbesondere bei schnellen Gangwechseln berücksichtigt und die Funktionsweise des Antiruckelreglers verbessert.
Die beschriebene Vorgehensweise wird nicht nur in dem konkreten Regler, wie er im eingangs genannten Stand der Technik beschrieben ist, sondern bei allen Antiruckelregler, die auf der Basis einer über ein Modell ermittelten Abtriebsdrehzahl und der gemessenen Motordrehzahl arbeiten, einsetzbar sein.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Initialisierung des Reglers ist anhand des Ablaufdiagramms nach 2 dargestellt.
Der Regler besteht im wesentlichen aus einem Integrator I, der ein dem Fahrerwunsch FW entsprechendes Signal, beispielsweise das aus dem Stand der Technik bekannte Beschleunigungsmoment, zu einer Modelldrehzahl nmod integriert. In einer Vergleichsstelle 100 wird die Abweichung zwischen dieser Modelldrehzahl nmod und der gemessenen Motordrehzahl nmot bestimmt. Diese Abweichung ndiff stellt die Drehzahlschwingung im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs dar. Sie wird daher in eine Momentenänderung ΔM bzw. eine daraus abgeleitete Zündwinkeländerung Δzw umgerechnet. Diese ist derart bemessen, daß der Drehzahlschwingung entgegengewirkt wird.
Der Integrator und damit der Regler selbst wird unter vorbestimmten Bedingungen auf einen bestimmten Wert gesetzt, das heißt initialisiert. Die Initialisierungsbedingung B_ini wird in 102 nach Maßgabe der zugeführten Signalen bezüglich des Schaltzustandes eines Kupplungsschalters, des Zustandes eines Gangwechsels oder allgemeiner eines externen Eingriffs (z.B. von einer Antriebsschlupfregelung oder einer Getriebe steuerung), des Zustandes einer Wandlerkupplung, etc., gebildet. Die Bedingung ist dann erfüllt, wenn der Kraftschluß im Antriebsstrang (wieder-)hergestellt ist. Kriterien hierfür sind, daß ein Kupplungsschalter betätigt wird, ein Gangwechsel oder ein externer Eingriff abgeschlossen wird, die Wandlerkupplung eines automatischen Getriebes in einen schließenden oder geregelten Zustand übergeht, etc.. In diesen Fällen wird das Signal B_ini erzeugt und der Integrator mit dem Initialisierungswert für die Modelldrehzahl nmodini vorbelegt.
Der Initialisierungswert wird wie folgt gebildet. Mittels 104 wird die Drehzahländerung ngas gebildet. Dies erfolgt beispielsweise durch Bildung der zeitlichen Ableitung der Motordrehzahl oder in einem anderen Ausführungsbeispiel durch Bildung der Differenz von aufeinanderfolgenden Motordrehzahlwerten. Diese wird im Filter 106, welches vorzugsweise ein Tiefpaßfilter erster Ordnung darstellt, gefiltert. Die gefilterte Drehzahländerung ngas wird dann in der Kennlinie 108 in einen Drehzahloffsetwert dniar umgewandelt. Die Kennlinie bildet dabei den Drehzahloffsetwert abhängig von der Drehzahländerung ab. Die Werte können als negative oder positive Datenwerte festgelegt werden und werden je nach Fahrzeug appliziert. Der Drehzahloffsetwert wird in der Vergleichsstelle 110 mit dem gemessenen Motordrehzahlwert nmot addiert. Die Summe der beiden Drehzahlwerte bildet die Modellinitialisierungsdrehzahl nmodini, die bei Vorliegen der Initialisierungsbedingungen in den Integrator geladen wird.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, wobei das Drehmoment der Antriebseinheit im Sinne einer Verringerung von Schwingungen im Antriebsstrang des Fahrzeugs beeinflusst wird, wobei die Beeinflussung des Drehmoments auf der Basis der Drehzahl (nmot) der Antriebseinheit und einer die Abtriebsdrehzahl des Triebstangs repräsentierenden Modelldrehzahl (nmod) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung (ngas) der Drehzahl (nmot) der Antriebseinheit ermittelt wird, und dass in wenigstens einem Betriebszustand die Modelldrehzahl (nmod) des Triebstangs abhängig von der ermittelten Änderung (ngas) der Drehzahl (nmot) der Antriebseinheit vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modelldrehzahl (nmod) durch Integrieren eines dem Fahrerwunsch entsprechenden Werteverlaufs gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen des Betriebszustandes die Modelldrehzahl auf einen Initialisierungswert gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand dann vorliegt, wenn der Kraftschluss im Antriebsstrang hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand dann vorliegt, wenn ein Gangwechsel oder ein externer Eingriff abgeschlossen wird, wenn ein Kupplungsschalter seinen Schaltzustand wechselt, wenn die Wandlerkupplung in den geschlossenen oder geregelten Zustand gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Initialisierungswert abhängig von der Änderung der Drehzahl der Antriebseinheit und der Drehzahl der Antriebseinheit selbst gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Offsetdrehzahlwert nach Maßgabe einer vorgegebenen Kennlinie aus der gefilterten Änderung der Drehzahl der Antriebseinheit gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Initialisierungswert aus der Summe der Drehzahl der Antriebseinheit und dem Offsetwert gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen des Betriebszustands die Abtriebsdrehzahl derart vorbelegt wird, dass sie in etwa der aktuellen Drehzahl entspricht.
Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs, mit einer Steuereinheit, die das Drehmoment der Antriebseinheit im Sinne einer Verminderung von Schwingungen im Antriebsstrang des Fahrzeugs beeinflusst, die eine Regeleinheit umfasst, welche das Drehmoment auf der Basis der Motordrehzahl (nmot) und einer die Abtriebsdrehzahl des Triebstangs repräsentierenden Modelldrehzahl (nmod) beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit Mittel aufweist, die eine Änderung der Motordrehzahl ermitteln und in wenigstens einem Betriebszustand die Modelldrehzahl (nmod) abhängig von der ermittelten Änderung der Motordrehzahl (nmot) vorgeben.