DE19821481A1 - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung einer Kraftfahrzeug-Antriebseinheit mit Verbrennungsmotor und CVT-Getriebe - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Steuerung einer Kraftfahrzeug-Antriebseinheit mit Verbrennungsmotor und CVT-GetriebeInfo
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Abstract
Bei einer gattungsgemäßen Steuerung einer Kraftfahrzeugantriebseinheit soll mittels des Verfahrens bei Eingabe einer Soll- und der erfaßten Ist-Geschwindigkeit sowohl die Leistung und der Betriebsbereich des Motors als auch die Einstellung des Übersetzungsverhältnisses für das Getriebe anforderungsgerecht geregelt werden. DOLLAR A Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale des Verfahrens gelöst: DOLLAR A - aus dem Gebersignal (S5) zum Einstellen des Fahrzustandes wird ein Soll-Geschwindigkeitssignal (V¶S¶) gebildet, DOLLAR A - aus der Soll-Geschwindigkeit (V¶S¶) und der Ist-Geschwindigkeit (V¶I¶) wird eine Geschwindigkeitsdifferenz (V¶S¶ - V¶I¶) gebildet, DOLLAR A - entsprechend der Geschwindigkeitsdifferenz (V¶S¶ - V¶I¶) sowie der Änderungsgeschwindigkeit der Ist-Geschwindigkeit (DELTAV¶I¶/dt) wird ein Signal für eine Soll-Kraftstoffmenge (Q¶F¶) gebildet, welche dem Motorsteuergerät (2) sowie der Getriebeeinheit (4) eingangsseitig angeschlossen ist, DOLLAR A - das vom Motorsteuergerät (2) gebildete abgegebene Signal für die momentane Kraftstoffmenge (Q¶m¶) wird der Getriebesteuerung (4) zugeführt, wobei bei geringerer momentaner Kraftstoffmenge (Q¶m¶) als vom Signal für die Soll-Kraftstoffmenge (Q¶F¶) bestimmt, eine höhere Übersetzung eingestellt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Kraftfahrzeug-Antriebsein
heit mit Verbrennungsmotor und CVT-Getriebe und eine Einrichtung zur Durchfüh
rung des Verfahrens gemäß den Oberbegriffen des Haupt- und Nebenanspruches.
Vorbekannt sind durch die Schrift DE 69 30 408 T3/EP 0 574 968 B1 Steuerungen
einer Kraftfahrzeug-Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor und CVT-Getrie
be. Der Verbrennungsmotor treibt über ein CVT-Getriebe die Antriebsräder des
Kraftfahrzeuges an.
An der Getriebesteuerung liegen eingangsseitig ein Gebersignal (Gaspedalstellung)
zum Einstellen des Fahrzustandes, ein Signal der Ist-Geschwindigkeit sowie der
Motordrehzahl an. Die Getriebeübersetzung wird mittels der vorgenannten Signale
durch Auswahl aus Kennfeldern für unterschiedliche Strategien der Übersetzungs
änderung bzw. -einstellung ausgewählt und durch das Signal für die dem Motor zu
führende momentane Kraftstoffmenge angepaßt ausgegeben. Das einem elektroni
schen Motorsteuergerät angeschlossene Signal bestimmt die dem Motor zuzufüh
rende momentane Kraftstoffmenge, um einen vom Fahrfußhebel vorgegebenen
Fahrzustand herzustellen bzw. zu erhalten.
Eine Rückkopplung zur Getriebesteuerung erfolgt bei diesem System nur über das
Motordrehzahl- und Fahrverhalten. Dies ist für die Steuer- und Regeldynamik spe
ziell nachteilig, wenn der Motor aus einem Lastbereich beschleunigt werden soll, in
dem die gemäß Gebersignal gewünschte Kraftstoffmenge größer ist, als die durch
das Motorsteuergerät als zulässig bestimmte und damit begrenzte Kraftstoffmenge.
Vorbekannt ist es durch die Schrift DE 195 40 925 eine Steuerung für CVT-Getriebe,
welche die Übersetzung in Abhängigkeit mindestens von einem Leistungsvorgabe
wert und der Ist-Geschwindigkeit variiert. Zusätzlich ist eine Korrekturstufe vorgese
hen, die bei Bergfahrt eine Verkleinerung des Übersetzungsverhältnisses - was
einem Aufwärtsschalten bei einem Stufengetriebe entspricht - verhindert.
Vorbekannt sind durch die Schrift DE 44 39 424 Motorsteuergeräte, insbesondere
von Dieselfahrzeugen, bei denen über den Fahrfußhebel oder eine Eingabeeinheit
eine Soll-Geschwindigkeit vorgegeben bzw. eingestellt wird. Einer Geschwindigkeits
reglereinheit im Motorsteuergerät sind Signale der Soll- und Ist-Geschwindigkeit an
geschlossen. Sie gibt in Abhängigkeit der anliegenden Signale über zwischenge
schaltete Korrekturstufen ein Signal für die notwendige dem Motor zuzuführende
Kraftstoffmenge ab, um die Soll-Geschwindigkeit zu erreichen oder zu halten.
Das Motorsteuergerät bestimmt, ob die gemäß dem Signal vom Geschwindigkeits
regler gewünschte Kraftstoffmenge für den momentanen Lastbereich zulässig ist und
begrenzt ggf. die momentane Kraftstoffmenge auf die zulässige Größe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einer gattungsgemäßen Steuerung
einer Kraftfahrzeug-Antriebseinheit mittels einer eingegebenen Soll- und der erfaß
ten Ist-Geschwindigkeit sowohl die Leistung und den Betriebsbereich des Motors als
auch die Einstellung des Übersetzungsverhältnisses für das Getriebe anforderungs
gerecht zu regeln.
Weiterhin soll die Steuerung bei defektem Geschwindigkeitsgebersignal einen Not
betrieb zulassen.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Haupt- und Nebenan
spruches beschriebenen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und der
zugehörigen Steuerung gelöst. Durch Eingabe einer Soll-Geschwindigkeit über das
Gaspedal und mittels der von den Fahrwiderständen und der momentanen Motor
leistung abhängigen, in einfacher Weise erfaßbaren Ist-Geschwindigkeit ist eine
komplexe Regelung des Motorbetriebszustandes sowie der Übersetzungsänderung
und -einstellung realisierbar.
Diese Lösung kommt mit den üblichen, bereits für die Motor- und Getriebesteuerung
sowie für die Geschwindigkeitsanzeige notwendigen Motorbetriebs- und Fahrzu
standsdaten aus.
Die Merkmale der Unteransprüche werden in der Beschreibung zusammen mit ihren
Wirkungen erläutert.
Anhand einer Zeichnung werden erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele nachfol
gend beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuerung einer
Kraftfahrzeug-Antriebseinheit,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Getriebesteuerung mit der erfindungsge
mäßen Ausgestaltung.
Fig. 3 eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Steuerung in schema
tischer Darstellung.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Steuerung einer Kraftfahrzeug-Antriebseinheit
schematisch dargestellt, bei der von einem Verbrennungsmotor 1 über ein CVT-
Getriebe 3 die Antriebsräder, letztere nicht dargestellt, angetrieben werden. Dem
Verbrennungsmotor 1 ist ein elektronisches Motorsteuergerät 2 für die Zumessung
von Kraftstoff zugeordnet.
In Abhängigkeit von
- - einem leistungssteuernden Eingangssignal, das eine Kraftstoffmenge QF vorgibt,
- - motorischen und anderen Betriebsparametern, z. B. der Motordrehzahl nm,
- - einer drehzahl- und/oder füllungsabhängigen Begrenzung der Kraftstoffein spritzmenge
- - der Motor- und Außentemperatur,
- - dem Signal einer Lambdasonde bei Ottomotoren, regelt es
- - generell eine zugeführte Kraftstoffeinspritzmenge Qm über die Dauer des Ein spritzens,
- - den Beginn der Kraftstoffeinspritzung,
- - die Stellung eines elektrisch betätigten Drosselorganes ggf. auch die Funktion von Ansauganlage und/oder Lader.
Prinzipiell liegt dem elektronischen Motorsteuergerät 2 ein Eingangssignal für eine
bestimmte Kraftstoffmenge QF und damit einer erzielbaren Motorleistung an, mit
welcher eine durch die Stellung des Gaspedals 5 gewünschte Fahrgeschwindigkeit
VS herbeigeführt oder aufrechterhalten wird.
Das Motorsteuergerät 2 bildet aus dem leistungssteuernden Eingangssignal QF für
den Motor 1 eine einzubringende momentane Kraftstoffmenge Qm, die gleich der
vom Eingangssignal bestimmten Kraftstoffmenge QF oder je nach Lastbereich auch
begrenzt und damit geringer als die gemäß Eingangssignal bestimmte Kraftstoff
menge QF sein kann.
Das Gebersignal S5 aus dem Gaspedal 5 zum Einstellen des Fahrzustandes ist
einer Einheit 6 zum Bilden eines Soll-Geschwindigkeitssignals VS angeschlossen,
wobei das Signal VS am Eingang einer Addiereinheit 7 zusammen mit dem Sig
nal (-) Vi/dt aus einem Differenzierglied der negierten Ist-Geschwindigkeit anliegt.
Es wird ein Signal der Geschwindigkeitsdifferenz (Vs - Vi) gebildet, das einem Ge
schwindigkeitsregler 8 zusammen mit einem Signal der Änderungsgeschwindig
keit ΔVi eingangsseitig anliegt.
Der Geschwindigkeitsregler 8 bildet aus den vorgenannten Signalen ein Signal für
eine Sollkraftstoffmenge QF, welches am Ausgang abnehmbar und eingangsseitig
dem Motorsteuergerät 2 sowie einer Getriebesteuerung 4 angeschlossen ist.
Weiterhin sind Getriebesteuerung 4 eingangsseitig das vom Motorsteuergerät 2
abgegebene Signal Qm für die momentane Kraftstoffmenge, das Signal Vi der Ist-
Geschwindigkeit vom Aufnehmer 10 sowie das Gebersignal S5 vom Gaspedal
angeschlossen. Aus diesen Signalen wird in üblicher Weise das notwendige Ober
setzungsverhältnis Ü ermittelt und das Stellen der Getriebemechanismen zur Ver
änderung des Übersetzungsverhältnisses gesteuert.
Die Getriebesteuerung 4 weist neben den noch in Einzelheiten zu beschreibenden
Funktionsgruppen eine erfindungswesentliche Korrekturstufe 43 für das einzustellen
de Übersetzungsverhältnis auf - siehe Fig. 2 -. Bei geringerer momentaner Kraft
stoffmenge Qm als vom Signal für die Soll-Kraftstoffmenge QF bestimmt, bewirkt sie
eine Korrektur der ermittelten Übersetzung Ü zu einer höheren Übersetzung hin.
In eine Auswahleinrichtung 41 für den Verlauf der Soll-Drehzahl nms des Motors 1
wird in Abhängigkeit der eingangsseitig anliegenden Signale Qm der dem Motor
momentan zugeführten Kraftstoffmenge und S5 des Laststellungsgebers 5 sowie der
Ist-Geschwindigkeit Vi eine Soll-Drehzahl nms aus einer Kennfeldreihe ausgewählt.
Das ausgewählte Kennfeld, z. B. 411, ist mittelbar einer Vorgabeeinrichtung 42
eingangsseitig zusammen mit dem Signal Vi der Ist-Geschwindigkeit angeschlossen.
Die Auswahleinrichtung 41 für die Strategie der Änderung der Übersetzung Ü zum
Erreichen einer jeweiligen Soll-Geschwindigkeit Vs weist folgende Funktionen auf:
Ausgehend vom jeweiligen Signal Qm der momentan zugeführten Kraftstoffmenge
wird wahlweise eines der Kennfelder 411 bis 414 für die Vorgabe der Soll-Dreh
zahl nms des Motors aktiviert.
Die Kennfelder 411 bis 414 beinhalten Verläufe der Soll-Drehzahl nms des Motors,
z. B. einer leistungsaktiven, fahrkomfortorientierten oder minimalverbrauchoptimier
ten Strategie, aus der sich ein zugehöriges Drehzahl-Leistungsverhalten des Ver
brennungsmotors ableitet.
Aus den Kennfeldern - z. B. 411 bis 413 - wird überwiegend aus der Ist-Geschwin
digkeit sowie ggf. der Geschwindigkeit der Veränderung der Soll-Geschwindig
keitsvorgabe das dem Fahrzustand und der Soll-Geschwindigkeitsänderung
entsprechende Kennfeld von der Wählstufe 410 ausgewählt und der Vorgabe
einrichtung 42 für die Übersetzungsgröße Üv eingangsseitig angeschlossen.
Die Vorgabeeinrichtung 42 gibt ein Übersetzungsgrößensignal Üv aus. Sie wandelt
die zuvor berechnete Solldrehzahl nms des Motors in Abhängigkeit des momentanen
Übersetzungsverhältnisses des Antriebes und der Ist-Geschwindigkeit in das vorzu
gebenden Übersetzungsgrößensignal ÜV. Dieses wird in der erfindungsgemäßen
Korrekturstufe 43 je nach dem Verhältnis zwischen der vom Regler 8 bestimmten QF
und der momentanen dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge Qm vergrößert. Ist die
dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge geringer als die vom Regler bestimmte Kraft
stoffmenge QF, so erfolgt eine Korrektur des Übersetzungsgrößensignals ÜV in sol
cher Weise, daß das Übersetzungsverhältnis (ÜV × K) erhöht wird. Das hat zur Fol
ge, daß der Motor bei gleicher Geschwindigkeit mit höherer Drehzahl läuft, womit
eine größere Kraftstoffmenge Qm zugeführt werden kann und zum Erreichen der
höheren Soll-Geschwindigkeit VS eine höhere Leistung zur Verfügung steht. Dieser
Vorgang entspricht einem Zurückschalten in einen niedrigen Gang bei Schaltgetrie
ben, wenn ein zügiges Beschleunigen gewünscht wird.
Das Ausgangssignal der ersten Korrekturstufe 43 ist einer zweiten Korrekturstufe 44
eingangsseitig angeschlossen, die bei Schubbetrieb des Fahrzeuges - z. B. bei Berg
abfahrt - reagiert und das Hochschalten in eine niedrigere Übersetzung verhindert.
Bevor das Übersetzungssignal zum Übersetzungsteller im Getriebe 3 gelangt, durch
läuft es eine Begrenzerstufe 45 für das einzustellende Übersetzungsverhältnis Ü.
In einer modifizierten Ausführung der Steuerung gemäß Fig. 3 ist dem Regler 8 ein
Bypaß 10 parallel geschaltet, so daß sich ein Bypaß-Regler ergibt. An dessen Ein
gang liegt das Signal S5 des Gaspedals 5 und das Signal Vi der momentanen Ge
schwindigkeit an. An einer Addiereinheit 11 werden die Ausgangssignale QF + QB
vom Regler 8 und dem Bypaß 10 summiert und über dessen Ausgang dem Motor
steuergerät 2 und der Getriebesteuerung 9 eingangsseitig als Signal für eine Soll
kraftstoffmenge (QF + QB) zugeführt.
Bei diesem Aufbau wirkt der Bypaß 10 als direkt und schnell reagierende Vor
steuerung sowohl für die Sollkraftstoffmenge QF + QB als auch mittelbar für die Kor
rekturstufe 43 der Getriebesteuerung 4 zum Einstellen einer höheren Übersetzung Ü
bei geringerer zugeführter Kraftstoffmenge Qm gegenüber der Sollkraftstoffmen
ge QF + QB. Der Regler 8 bewirkt die Feinregelung für die gesamte Kraftstoffmenge
in der Art einer Ergänzungsmenge zur vom Bypaß 10 ausgegebenen Kraftstoffmen
ge QB.
1
Verbrennungsmotor
2
Motorsteuergerät für
1
, steuert Kraftstoffmenge Qm
in Abhängigkeit
von Betriebsparametern und Gaspedal
5
3
stufenloses Getriebe CVT
4
Getriebesteuerung für die Übersetzungseinstellung im CVT
5
Gaspedal - Geber für Fahrzustand
6
Einheit zum Bilden einer Soll-Geschwindigkeit Vs
7
Addiereinheit
8
Geschwindigkeitsregler
9
Differenziereinheit für Änderung der Ist-Geschwindigkeit Vi
10
Bypaß
11
Addiereinheit
31
Aufnehmer für Vi
41
Auswahleinrichtung
411
bis
414
Kennfelder für Änderungsverläufe der Übersetzung
42
Vorgabeeinrichtung
43
Korrekturstufe
44
Korrekturstufe
45
Begrenzerstufe
Bei konstanter Geschwindigkeit bedeutet:
- höhere Übersetzung - höhere Motordrehzahl notwendig,
- niedrigere Übersetzung - niedrigere Motordrehzahl notwendig.
- niedrigere Übersetzung - niedrigere Motordrehzahl notwendig.
Vi Signal für Ist-Geschwindigkeit
a) vom Getriebeausgang oder
nm × Ü b) äquivalent vom Getriebeeingang multipliziert mit dem momenta nen Übersetzungsverhältnis Ü des Getriebes 2
Vs Signal für Soll-Geschwindigkeit
QF bzw. QF + QBSollkraftstoffmenge
QB Kraftstoffmenge von 10
nm Motordrehzahl (n/min)
nms Soll-Motordrehzahl
ÜV Übersetzungsgrößensignal
nm × Ü b) äquivalent vom Getriebeeingang multipliziert mit dem momenta nen Übersetzungsverhältnis Ü des Getriebes 2
Vs Signal für Soll-Geschwindigkeit
QF bzw. QF + QBSollkraftstoffmenge
QB Kraftstoffmenge von 10
nm Motordrehzahl (n/min)
nms Soll-Motordrehzahl
ÜV Übersetzungsgrößensignal
Claims (5)
1. Verfahren zum Steuern einer Kraftfahrzeug-Antriebseinheit mit einem Verbren
nungsmotor und einem CVT-Getriebe mit folgendem Aufbau:
- - ein Verbrennungsmotor mit einem elektronischen Motorsteuergerät treibt über ein CVT-Getriebe die Antriebsräder,
- - dem elektronischen Motorsteuergerät liegt das Gebersignal zum Einstellen des Fahrzustandes an, es bildet aus dem Gebersignal die einzubringende momen tane Kraftstoffmenge, welche jedoch je nach Lastbereich auch begrenzt und damit geringer als die gemäß Gebersignal gewünschte Kraftstoffmenge sein kann,
- - der Steuerung zur Variation des Verhältnisses der Getriebeübersetzung - Ge
triebesteuerung - im CVT Getriebe liegt parallel das Gebersignal zum Einstellen
des Fahrzustandes und ein Signal der Ist-Geschwindigkeit an,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - - aus dem Gebersignal (S5) zum Einstellen des Fahrzustandes wird ein Soll- Geschwindigkeitssignal (Vs) gebildet,
- - aus der Soll-Geschwindigkeit (Vs) und der Ist-Geschwindigkeit (Vi) wird eine Ge schwindigkeitsdifferenz (Vs - Vi) gebildet,
- - entsprechend der Geschwindigkeitsdifferenz (Vs - Vi) sowie der Änderungsge schwindigkeit der Ist-Geschwindigkeit (ΔVi/dt) wird ein Signal für eine Sollkraft stoffmenge (QF) gebildet, welche dem Motorsteuergerät (2) sowie der Getriebe einheit (4) eingangsseitig angeschlossen ist,
- - das vom Motorsteuergerät (2) gebildete abgegebene Signal für die momentane Kraftstoffmenge (Qm) wird der Getriebesteuerung (4) zugeführt, wobei bei ge ringerer momentaner Kraftstoffmenge (Qm) als vom Signal für die Soll-Kraft stoffmenge (Qm) bestimmt, eine höhere Übersetzung eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Regler (8) ein Bypaß (10) parallel geschaltet ist, der in Abhängigkeit
des Signals (S5) des Gaspedals (5) und des Signals der momentanen Ge
schwindigkeit (Vi) eine Teilkraftstoffmenge bildet, wobei die Ausgangssigna
le (QF; QB) vom Regler (8) und dem Bypaß (10) summiert als Sollkraftstoffmenge
(QF + QB) eingangsseitig dem Motorsteuergerät (2) und der Getriebesteuerung
(4) anliegt.
3. Einrichtung zum Steuern einer Kraftfahrzeug-Antriebseinheit mit einem Verbren
nungs- und einem CVT-Getriebe zur Durchführung des Verfahrens nach An
spruch 1, die folgenden Aufbau aufweisen:
- - ein Verbrennungsmotor mit einem elektronischen Motorsteuergerät treibt über ein CVT-Getriebe die Antriebsräder,
- - dem elektronischen Motorsteuergerät liegt das Gebersignal (Gaspedalstellung) zum Einstellen des Fahrzustandes an, es bildet aus dem Gebersignal die ein zubringende momentane Kraftstoffmenge, die jedoch je nach Lastbereich auch begrenzt und damit geringer als die gemäß Gebersignal gewünschte Kraftstoff menge sein kann,
- - der Steuerung zur Variation des Verhältnisses der Getriebeübersetzung - Ge
triebesteuerung - im CVT-Getriebe liegt parallel das Gebersignal (Gaspedal
stellung) zum Einstellen des Fahrzustandes und ein Signal der Ist-Geschwindig
keit an,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - - das Gebersignal (S5) zum Einstellen des Fahrzustandes ist einer Einheit (6) zum Bilden eines Soll-Geschwindigkeitssignal (Vs) angeschlossen,
- - einer Addiereinheit (7) liegen eingangsseitig das Soll-Geschwindigkeits- (Vs) und negiert das Ist-Geschwindigkeitssignal (Vi) an, wobei ausgangsseitig ein Signal der Geschwindigkeitsdifferenz (Vs - Vi) abnehmbar ist,
- - einem Geschwindigkeitsregler (8) liegen eingangsseitig jeweils das Signal der Geschwindigkeitsdifferenz (Vs - Vi) sowie der Änderungsgeschwindigkeit (ΔVi/dt) an, der aus vorgenannten Signalen (Vs - Vi; ΔVi/dt) ein Signal für eine Sollkraft stoffmenge (QF) bildet, welches am Ausgang abnehmbar und eingangsseitig dem Motorsteuergerät (2) sowie der Getriebesteuerung (4) angeschlossen ist,
- - das vom Motorsteuergerät (2) abgegebene Signal für die momentane Kraftstoff menge (QF) ist der Getriebesteuerung (4) angeschlossen,
- - bei geringerer momentaner Kraftstoffmenge (Qm) als vom Signal für die Soll- Kraftstoffmenge (QF) bestimmt, ist eine Korrekturstufe (43) zum Einstellen einer höheren Übersetzung wirksam geschaltet.
4. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Regler (8) ein Bypaß (10) parallel geschaltet ist, dem eingangsseitig
das Signal (S5) des Gaspedals (5) und das Signal der momentanen Geschwin
digkeit (Vi) anliegt, und der in Abhängigkeit seiner Eingangssignale (S5; Vi)
eine Teilkraftstoffmenge (QB) bildet, wobei die Ausgangssignale (QF; QB) vom
Regler (8) und dem Bypaß (10) summiert als Soll Kraftstoffmenge (QF + QB)
eingangsseitig jeweils dem Motorsteuergerät (2) und der Getriebesteuerung (4)
als Sollkraftstoffmenge (QF + QB) angeschlossen ist.
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DE19821481A DE19821481C2 (de) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | Verfahren und Einrichtung zur Steuerung einer Kraftfahrzeug-Antriebseinheit mit Verbrennungsmotor und CVT-Getriebe |
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