DE19925664C2 - Arrangement for actuating a motor vehicle friction clutch - Google Patents
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Description
Die Erfindung befaßt sich mit der Steuerung einer automatisierten Kraftfahr zeug-Reibungskupplung beim Anfahren des Fahrzeugs nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1.The invention is concerned with the control of an automated motor vehicle Stuff friction clutch when starting the vehicle after the Oberbe handle of claim 1.
Beim Anfahren ist es bekannt, die Kupplung so zu steuern, daß eine vor gegebene Anfahr-Zieldrehzahl des Motors erreicht und solange gehalten wird, bis die Getriebeeingangsdrehzahl gleich der Motordrehzahl geworden ist und Schlupffreiheit an der Kupplung hergestellt worden ist. Um dies zu erlangen, offenbart die DE 41 34 669 C2 eine reine Drehzahlregelung der Motordrehzahl. Aus dem Ist-Wert der Motordrehzahl und dem Zielwert wird eine Drehzahldifferenz ermittelt, anhand der ein Differenzdrehzahl-Regler ein Stellsignal erzeugt, das die Kupplung im Sinne einer Reduzierung dieser Drehzahldifferenz stellt. Überschwinger der Motordrehzahl über die Ziel drehzahl hinaus sind bei dieser Art der Kupplungssteuerung unvermeidbar. Insbesondere tritt zu Beginn des Anfahrvorgangs ein vergleichsweise starker Überschwinger der Motordrehzahl auf, wenn der Motor aus dem Leerlauf hochläuft. Der Regelalgorithmus bewirkt dabei eine rasch einset zende, vergleichsweise starke Beschleunigung des Fahrzeugs mit einer kurzzeitigen Beschleunigungsüberhöhung. Für sportliche Fahrer ist dieser Beschleunigungsablauf akzeptabel. Sie werden auch die Schwingungen des Antriebsstrangs in Kauf nehmen, die durch die kräftige und leicht ruckartige Beschleunigung angeregt werden. Falls ein weiches, komfortables Anfahren ohne merkliche Anregung von Antriebsstrangschwingungen gewünscht ist, ist der bekannte Regelalgorithmus allerdings nicht geeignet.When starting, it is known to control the clutch so that one before given start-up target engine speed reached and held for as long until the gearbox input speed becomes equal to the engine speed and there is no slip on the clutch. To do this achieve, DE 41 34 669 C2 discloses a pure speed control of the Engine speed. The actual value of the engine speed and the target value become determines a speed difference on the basis of which a differential speed controller Control signal generated that the clutch in the sense of a reduction of this Speed difference. Overspeed of engine speed over the target Speed is also inevitable with this type of clutch control. In particular, a comparatively occurs at the start of the starting process strong overshoot of the engine speed when the engine from the Idling runs up. The control algorithm causes a rapid onset accelerating, comparatively strong acceleration of the vehicle with a brief acceleration increase. This is for sporty drivers Acceleration process acceptable. You will also see the vibrations of the Take the drivetrain into account due to the powerful and slightly jerky Acceleration are stimulated. If a smooth, comfortable start is desired without noticeable excitation of drive train vibrations, the known control algorithm is not suitable, however.
Eine Anordnung zur Steuerung einer Kraftfahrzeug-Reibungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 196 52 051 A1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart eine Anordnung bzw. eine Vor gehensweise bei welcher ein Kupplungssollmoment, welches letztendlich mit dem Kupplungsausgangsdrehmoment gleichzusetzen ist, als Funktion des momentan jeweils vorliegenden Motormomentes und als Funktion der Motordrehzahl bestimmt wird. Dabei wird das Kupplungsausgangsmoment bestimmt als die Summe des Motormomentes und der Differenz zwischen der vorliegenden Istdrehzahl und der Solldrehzahl, multipliziert mit einem positiven konstanten Faktor. Die Solldrehzahl ist dabei diejenige Motor drehzahl, die die Kupplung im schlupffreien Zustand erreichen soll und entspricht letztendlich der Motorzieldrehzahl. Aus der Vorgabe dieser Größen resultiert, dass die Differenz zwischen der vorliegenden Istdrehzahl und der Solldrehzahl ein negativer Wert ist, da im Schlupfbetrieb und beim Anfahren des Fahrzeugs in jedem Falle die Istdrehzahl kleiner ist als die Solldrehzahl. Es ist also in dieser Druckschrift eine Funktion für das Kupp lungssollmoment vorgegeben, das in linearer Art und Weise von der Dreh zahldifferenz zwischen Ist- und Solldrehzahl abhängt und insofern linear von der Istdrehzahl abhängt. Je näher die Istdrehzahl an die Solldrehzahl heranbewegt wird, desto kleiner wird der Faktor mit negativem Vorzeichen und desto näher wird das Kupplungssollmoment an das Motormoment herangeführt. Bei Erreichen einer Drehzahldifferenz zwischen Ist- und Solldrehzahl von 0 ist dann letztendlich das Kupplungssollmoment bei dem Motormoment.An arrangement for controlling a motor vehicle friction clutch according to the preamble of claim 1 is from DE 196 52 051 A1 known. This document discloses an arrangement or a front way in which a clutch target torque, which ultimately is to be equated with the clutch output torque, as a function the present engine torque and as a function of Engine speed is determined. The clutch output torque determined as the sum of the engine torque and the difference between the actual speed and the target speed, multiplied by one positive constant factor. The target speed is that motor speed that the clutch should reach in the slip-free state and ultimately corresponds to the target engine speed. From the default of this Sizes result in the difference between the actual speed and the target speed is a negative value because in the slip mode and at Starting the vehicle in any case, the actual speed is less than that Set speed. It is therefore a function for the Kupp in this publication target torque set in a linear manner from the rotation number difference between the actual and target speed depends and in this respect linear depends on the actual speed. The closer the actual speed to the target speed is approached, the smaller the factor with a negative sign and the closer the target clutch torque is to the engine torque introduced. When a speed difference between actual and The target speed of 0 is ultimately the target clutch torque at the Engine torque.
Weiterhin ist in der EP 0 212 900 B1 eine Anordnung zur Steuerung einer elektromagnetischen Kupplung in einem Fahrzeug angegeben, bei der eben falls in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Motoristdrehzahl und der Motorsolldrehzahl das Kupplungssollmoment durch ein lineares Regel glied so geregelt wird, dass es sich mit abnehmender Drehzahldifferenz dem Motormoment annähert und dieses bei einer Drehzahldifferenz von Null schließlich erreicht.Furthermore, EP 0 212 900 B1 describes an arrangement for controlling a specified electromagnetic clutch in a vehicle where just if depending on the difference between the actual engine speed and the target engine speed, the target clutch torque by a linear rule link is regulated so that it decreases with decreasing speed difference approximates the engine torque and this at a speed difference of Finally reached zero.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Betätigung einer Kraftfahrzeug-Reibungskupplung bereitzustellen, die ein komfortables, ruckfreies Anfahren erlaubt.The object of the invention is an arrangement for actuating a motor vehicle friction clutch Provide a comfortable, jerk-free Starting allowed.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Anordnung zur Betätigung einer Kraftfahrzeug-Reibungskupplung beim Anfahren eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 vorgesehen.To achieve this object, an arrangement for Actuation of a motor vehicle friction clutch when starting a Motor vehicle provided according to claim 1.
Bei der Erfindung wird aus der Zielvorgabe für die Motordrehzahl und deren Istwert eine durch das Drehzahlerhöhungs-Zielsignal repräsentierte notwen dige Gesamterhöhung der Motordrehzahl ermittelt. Dies geschieht bereits zu Beginn des Anfahrvorgangs und wird bevorzugt fortlaufend wiederholt, bis die Motordrehzahl ihren Zielwert erreicht hat. Aus dem Drehzahl erhöhungs-Zielsignal und dem Motormoment-Signal ermittelt die Steuer einrichtung den zeitlichen Verlauf eines Überschusses, den das Motor moment gegenüber dem übertragenen Kupplungsmoment haben soll. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für eine Erhöhung der Motordrehzahl um einen gegebenen Wert ein bestimmtes zeitliches Integral der Differenz zwischen Motormoment und Kupplungsmoment erforderlich ist. Umso mehr die Motordrehzahl erhöht werden soll, desto größer ist das erforderliche Integral dieses Motormoment-Überschusses. Die Steuereinrichtung stellt den Ausrücker-Positionierantrieb nach Maßgabe der für das erforderliche Momentenintegral ermittelten Zeitfunktion des Motormoment-Sollüber schusses, bis schließlich das Kupplungsmoment gleich dem Motormoment ist. Diese Vorgehensweise vermeidet Überschwinger der Motordrehzahl über die Zieldrehzahl hinaus und erlaubt einen sanften, überhöhungsfreien Anstieg des Kupplungsmoments. Dadurch ist ein komfortabler Anfahrvor gang ohne ruckende Beschleunigungsphasen und damit einhergehende Antriebsstrangschwingungen möglich.In the invention, the target for the engine speed and their Actual value a necessary represented by the speed increase target signal total increase in engine speed determined. This is already happening at the start of the start-up process and is preferably repeated continuously, until the engine speed has reached its target value. From the speed The tax determines the increase target signal and the engine torque signal set up the time course of an excess that the engine torque compared to the transmitted clutch torque. the is based on the knowledge that for an increase in engine speed by a given value a certain time integral of the difference between engine torque and clutch torque is required. Even more the engine speed should be increased, the greater the required Integral of this excess engine torque. The control device provides the Release positioning drive according to the requirements for the Torque integral determined time function of the target engine torque shot until finally the clutch torque is equal to the engine torque is. This procedure prevents overshoot of the engine speed the target speed and allows a smooth, no cant Increase in clutch torque. This is a comfortable approach without jerky acceleration phases and the associated Powertrain vibrations possible.
Die Zieldrehzahl-Vorgabeeinrichtung kann auf einen die Position einer Motorleistungs-Einstelleinrichtung, insbesondere eines Fahrpedals, erfassenden Leistungseinstellungssensor ansprechen und die Motorziel drehzahl abhängig von der Position der Motorleistungs-Einstelleinrichtung vorgeben. Durch Veränderung der Fahrpedalstellung kann der Fahrer so Einfluß auf die Motorzieldrehzahl nehmen. Es ist aber nicht ausgeschlossen, einen festen Wert oder einen festen zeitlichen Verlauf für die Motorziel drehzahl vorzugeben, der vom Fahrer nicht beeinflußt werden kann.The target speed setting device can have the position of a Engine power setting device, in particular an accelerator pedal, Detect the power setting sensor and the engine target speed depending on the position of the engine power setting device pretend. The driver can do this by changing the accelerator pedal position Influence the target engine speed. But it’s not out of the question a fixed value or a fixed time course for the motor target specify speed that can not be influenced by the driver.
Das zum Erreichen der Zieldrehzahl notwendige Momentenintegral kann in an sich beliebige zeitliche Verläufe des Motormoment-Sollüberschusses umgesetzt werden. Eine bevorzugte Lösung besteht darin, daß die Steuereinrichtung den zeitlichen Verlauf des Motormoment-Sollüberschusses auf Grundlage einer zumindest zeitabschnittsweise linearen Erhöhung des Ausgangsdrehmoments der Kupplung ermittelt. Eine lineare Erhöhung des über die Kupplung übertragenen Drehmoments führt zu einem besonders komfortablen Anfahrgefühl. Falls sich während des Anfahrvorgangs das vom Motor zur Verfügung gestellte Motormoment oder/und die Zieldrehzahl ändern, kann eine Anpassung des zeitlichen Verlaufs des Motormoment- Sollüberschusses erforderlich sein. In einem solchen Fall kann sich eine polygonale Kennlinie des Kupplungsmoments ergeben, deren Gradient in verschiedenen Zeitabschnitten unterschiedlich ist. The torque integral required to reach the target speed can be in any time course of the nominal engine torque surplus be implemented. A preferred solution is that the Control device the time course of the engine torque target excess based on an at least periodically linear increase in the Output torque of the clutch determined. A linear increase in Torque transmitted via the clutch leads to a particularly comfortable starting feel. If that happens during the start-up process Engine torque provided by the engine and / or the target speed can change, an adjustment of the time course of the engine torque Target surplus may be required. In such a case, a result in a polygonal characteristic of the clutch torque, the gradient of which in different periods is different.
Es kann nicht ausgeschlossen werden, daß die durch das Stell-Steuersignal tatsächlich bewirkte Ausrückerposition von derjenigen Position abweicht, die der Ausrücker einnehmen müßte, damit sich die gewünschte Momenten differenz zwischen dem Motormoment und dem Kupplungsmoment einstellt. Grund hierfür können zum Beispiel Positionsänderungen des Ausrückers sein, die durch thermische Einflüsse auf den Ausrücker-Positionierantrieb oder durch Leckage-Effekte im Ausrücker-Positionierantrieb auftreten und unbemerkt bleiben. Derartige Abweichungen können dazu führen, daß die Motorzieldrehzahl verfehlt wird. Um dem entgegenzuwirken, ist bevorzugt ein Differenzdrehzahl-Regelkreis vorgesehen, der die Ist-Motordrehzahl auf einen berechneten und fortlaufend aktualisierten zeitveränderlichen Momentan-Sollwert einregelt. Demgemäß sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Steuereinrichtung abhängig von dem Motormoment- Sollüberschuß einen sich zeitabhängig ändernden Momentan-Sollwert für die Eingangsdrehzahl ermittelt und ein der Drehzahldifferenz zwischen der Eingangsdrehzahl und deren Momentan-Sollwert entsprechendes Differenz drehzahlsignal erzeugt und daß eine Differenzdrehzahl-Regeleinrichtung vorgesehen ist, die abhängig von dem Differenzdrehzahlsignal ein den Ausrücker-Positionierantrieb im Sinne einer Verkleinerung der Drehzahldiffe renz stellendes Stell-Korrektursignal erzeugt.It cannot be excluded that the control signal release position actually effected deviates from that position, which the releaser would have to take in order for the desired moments sets the difference between the engine torque and the clutch torque. The reason for this can be, for example, changes in the position of the release be caused by thermal influences on the release positioning drive or occur due to leakage effects in the release positioning drive and remain unnoticed. Such deviations can lead to the Motor target speed is missed. To counteract this is preferred a differential speed control loop is provided, which is based on the actual engine speed a calculated and continuously updated time-varying Current setpoint adjusted. Accordingly, a further development of the Invention before that the control device depending on the engine torque Target excess a time-dependent changing of the current setpoint for the Input speed determined and one of the speed difference between the Input speed and the difference corresponding to their current setpoint speed signal generated and that a differential speed control device is provided, depending on the differential speed signal Release positioning drive in the sense of a reduction in the speed differences limit-setting control correction signal generated.
Ein Differenzmoment zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite der Kupplung führt zu einer formelmäßig ermittelbaren Motordrehzahlerhöhung pro Zeiteinheit. Aus dieser zeitbezogenen Motordrehzahlerhöhung läßt sich ohne weiteres der zum jeweiligen Zeitpunkt gewünschte Momentan-Sollwert der Motordrehzahl ermitteln. Das Stell-Korrektursignal, das von der Differenzdrehzahl-Regeleinrichtung bei Vorliegen einer Differenz zwischen dem Momentan-Sollwert der Eingangsdrehzahl und deren Istwert erzeugt wird, wird dem Stell-Steuersignal überlagert und bewirkt eine Angleichung des Istwerts der Eingangsdrehzahl an den (sich zeitabhängig ändernden) Momentan-Sollwert. A moment of difference between the input side and the output side of the Coupling leads to an increase in engine speed that can be determined by formula per unit of time. From this time-related increase in engine speed, the instantaneous setpoint desired at the respective time without further ado determine the engine speed. The control correction signal, which from the Differential speed control device when there is a difference between the current setpoint of the input speed and its actual value is superimposed on the control signal and causes an adjustment the actual value of the input speed at the (changing over time) Currently set value.
Eine überschwingungsfreie, asymptotische, exakte Einstellung des Istwerts der Eingangsdrehzahl auf den Momentan-Sollwert und damit eine exakte Einstellung der Reibungskupplung auf den gewünschten Motormoment- Sollüberschuß ist möglich, wenn die Differenzdrehzahl-Regeleinrichtung einen integrierenden Regler, insbesondere einen Proportional-Integral- Differential-Regler umfaßt, der das Stell-Korrektursignal erzeugt. Der differenzierende Anteil des Reglers ermöglicht ein rasches Ansprech verhalten der Differenzdrehzahl-Regeleinrichtung, das große Differenzen zwischen dem Istwert der Eingangsdrehzahl und deren Momentan-Sollwert nicht entstehen läßt.An overshoot-free, asymptotic, exact setting of the actual value the input speed to the current setpoint and thus an exact Adjustment of the friction clutch to the desired engine torque Target excess is possible if the differential speed control device an integrating controller, in particular a proportional-integral Includes differential controller that generates the control correction signal. The differentiating part of the controller enables a quick response behavior of the differential speed control device, the big differences between the actual value of the input speed and its instantaneous setpoint does not let arise.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:In the following the invention with reference to the accompanying drawings explained. They represent:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Betätigung einer Kraftfahrzeug-Reibungskupp lung und Fig. 1 is a schematic block diagram of an arrangement according to the invention for actuating a motor vehicle friction clutch and
Fig. 2 ein Kennliniendiagramm verschiedener Größen, die in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung auftreten. FIG. 2 shows a characteristic diagram of various sizes that occur in the arrangement shown in FIG. 1.
Fig. 1 zeigt eine zwischen einem Verbrennungsmotor 1 und einem Getriebe 3 eines Kraftfahrzeugs angeordnete automatisierte Reibungskupplung 5, die mittels eines Positionierantriebs 7 ein- und ausrückbar ist. Das Getriebe 3 kann ein manuell schaltbares Getriebe, aber auch ein automatisiertes Schaltgetriebe sein. Der Positionierantrieb 7 stellt den nicht näher dargestell ten Ausrücker der Kupplung 5 auf eine Position, die beim Wechseln der Gänge des Getriebes 3 durch eine Kupplungssteuerung 9 nach einem vor bestimmten Programm vorgegeben wird. Beim Anfahren des Fahrzeugs übernimmt eine allgemein mit 11 bezeichnete Anfahrsteuerung die Führung des Positionierantriebs 7. Fig. 1 shows a arranged between an engine 1 and a transmission 3 of a motor vehicle automated friction clutch 5, the input means of a positioning and 7 can be disengaged. The transmission 3 can be a manually shiftable transmission, but also an automated manual transmission. The positioning drive 7 sets the disengagement of the clutch 5 ( not shown in more detail) to a position which is predetermined when changing the gears of the transmission 3 by a clutch control 9 according to a predetermined program. When starting the vehicle, a starting control, generally designated 11, takes over the guidance of the positioning drive 7 .
Die Leistung des Verbrennungsmotors 1 wird durch ein Leistungseinstell glied 13, beispielsweise eine Drosselklappe oder eine Einspritzpumpe, mittels eines Fahrpedals 15 gesteuert, dessen Auslenkwinkel α von einem Fahrpedalsensor 17 erfaßt wird. Ein Stellantrieb 19 steuert das Leistungsein stellglied 13 nach Maßgabe des von dem Fahrpedalsensor 17 erfaßten Auslenkwinkels α.The power of the internal combustion engine 1 is controlled by a power setting member 13 , for example a throttle valve or an injection pump, by means of an accelerator pedal 15 , the deflection angle α of which is detected by an accelerator pedal sensor 17 . An actuator 19 controls the power actuator 13 in accordance with the detected by the accelerator sensor 17 deflection angle α.
Für ein komfortables Anfahren sollte das von der Kupplung 5 übertragene Kupplungsmoment möglichst gleichmäßig und überschwingungsfrei ansteigen, damit sich ein sanfter Beschleunigungsablauf des Fahrzeugs einstellt. Beim Anfahren liefert die Anfahrsteuerung 11 ein Positions- Stellsignal S an den Positionierantrieb 7, das die Ausrückerposition der Kupplung 5 im Sinne der genannten Anforderungen festlegt. Das Positions- Stellsignal S wird beruhend auf einem berechneten Motordrehzahlverlauf erzeugt, der von einer als Anfahrziel vorgegebenen Motorzieldrehzahl nZ und dem vom Motor 1 bereitgestellten Motormoment MM abhängt und einen harmonischen Beschleunigungsverlauf ermöglicht.For a comfortable start, the clutch torque transmitted by the clutch 5 should increase as evenly as possible and without overshoot so that the vehicle accelerates smoothly. When starting, the start control 11 supplies a position control signal S to the positioning drive 7 , which defines the release position of the clutch 5 in the sense of the requirements mentioned. The position control signal S is generated based on a calculated engine speed curve, which depends on a target engine speed n Z specified as the starting target and the engine torque M M provided by the engine 1 and enables a harmonious acceleration curve.
Die Motorzieldrehzahl nZ wird von einer Zieldrehzahl-Vorgabeeinrichtung 21 abhängig vom Auslenkwinkel α des Fahrpedals 15 erzeugt. Die Abhängigkeit der Motorzieldrehzahl nZ vom Auslenkwinkel α ist durch eine in der Zieldrehzahl-Vorgabeeinrichtung festgelegte Kennlinie 23 gegeben, die linear oder nichtlinear sein kann. Eine Subtraktionseinrichtung 25 bildet die Differenz zwischen der Motorzieldrehzahl nZ und der Eingangsdrehzahl nM der Kupplung 5, die mittels eines Motordrehzahlsensors 27 erfaßt wird. Die so gebildete Differenz ΔnZ gibt den Betrag an, um den die Eingangsdrehzahl der Kupplung 5 erhöht werden muß, damit sie gleich der Motorzieldrehzahl nZ wird.The target engine speed n Z is generated by a target speed setting device 21 as a function of the deflection angle α of the accelerator pedal 15 . The dependency of the engine target speed n Z on the deflection angle α is given by a characteristic curve 23 , which can be linear or non-linear, which is defined in the target speed setting device. A subtraction device 25 forms the difference between the target engine speed n Z and the input speed n M of the clutch 5 , which is detected by means of an engine speed sensor 27 . The difference Δn Z thus formed indicates the amount by which the input speed of the clutch 5 must be increased so that it becomes equal to the engine target speed n Z.
Solange das kupplungseingangsseitig verfügbar Motormoment MM größer als das kupplungsausgangsseitig verfügbare Kupplungsmoment MK ist, kann der Motor 1 relativ zur Kupplungsausgangsseite beschleunigen. Die zeitbezogene Zunahme der Motordrehzahl hängt proportional von der Größe des Überschusses des Motormoments MM gegenüber dem Kupplungs moment MK ab. Für die gewünschte Drehzahlerhöhung ΔnZ ist dement sprechend ein bestimmter Wert des über die Zeit aufsummierten Über schußmoments MM - MK erforderlich. Der letztere Wert entspricht der zwischen der Zeit-Kennlinie des Motormoments MM und der Zeit-Kennlinie des Kupplungsmoments MK eingeschlossenen Fläche, also dem zeitlichen Integral des Überschußmoments MM - MK. Eine Steuereinrichtung 29 ermittelt den für die gewünschte Drehzahlerhöhung ΔnZ erforderlichen Wert dieses Momentenintegrals, das in Fig. 1 in dem die Steuereinrichtung 29 repräsentierenden Funktionsblock der schraffierten Fläche A entspricht.As long as the engine torque M M available on the clutch input side is greater than the clutch torque M K available on the clutch output side, the engine 1 can accelerate relative to the clutch output side. The time-related increase in engine speed depends proportionally on the size of the excess of the engine torque M M compared to the clutch torque M K. For the desired speed increase Δn Z , a certain value of the excess torque M M - M K accumulated over time is accordingly required. The latter value corresponds to the area enclosed between the time characteristic of the engine torque M M and the time characteristic of the clutch torque M K , that is to say the time integral of the excess torque M M - M K. A control device 29 determines the value of this torque integral required for the desired speed increase Δn Z , which in FIG. 1 corresponds to the hatched area A in the functional block representing the control device 29 .
Die Zuordnung zwischen der Drehzahlerhöhung ΔnZ und dem Momenteninte gral A kann in der Speichereinrichtung 29 tabellarisch abgelegt sein. Es ist jedoch auch möglich, das Momentenintegral A mittels einer in der Steuer einrichtung 29 gespeicherten Formel aktuell zu berechnen. Anhand des so ermittelten Momentenintegrals A und des vom Motor 1 zur Verfügung gestellten Motormoments MM ermittelt die Steuereinrichtung 29 eine Zeitfunktion für das Kupplungsmoment MK, die das Momentenintegral A realisiert. Insbesondere bestimmt die Steuereinrichtung 29 die Kennlinie für das Kupplungsmoment MK auf Grundlage der Forderung, daß das Kupp lungsmoment MK für ein gegebenes Wertepaar von ΔnZ und MM linear zunehmen soll. Zwar sind auch andere Zeitverläufe des Kupplungsmoments MK denkbar. Ein linearer Verlauf des Kupplungsmoments MK ist allerdings günstig im Hinblick auf den Rechenaufwand und sorgt zudem für eine harmonische Beschleunigung des Fahrzeugs.The assignment between the speed increase Δn Z and the torque inte gral A can be stored in a table in the storage device 29 . However, it is also possible to currently calculate the torque integral A using a formula stored in the control device 29 . Based on the torque integral A determined in this way and the engine torque M M provided by the engine 1, the control device 29 determines a time function for the clutch torque M K that realizes the torque integral A. In particular, the control device 29 determines the characteristic curve for the clutch torque M K on the basis of the requirement that the clutch torque M K should increase linearly for a given pair of values of Δn Z and M M. Other time profiles of the clutch torque M K are also conceivable. However, a linear course of the clutch torque M K is favorable in terms of the computing effort and also ensures a harmonious acceleration of the vehicle.
Ändert sich während des Anfahrvorgangs mindestens einer der Werte von ΔnZ und MM, etwa weil der Fahrer stärker auf das Fahrpedal 15 tritt und sowohl ein größerer Auslenkwinkel α als auch ein erhöhtes Motormoment MM auftreten, so ermittelt die Steuereinrichtung 29 auf Grundlage der momentanen Werte von ΔnZ und MM einen aktualisierten Wert für das erforderliche Integral des Momentenüberschusses MM - MK. Dieser aktualisierte Wert des Momentenintegrals kann eine Anpassung der MK- Kennlinie erforderlich machen, wobei die Steuereinrichtung 29 dann ab dem Aktualisierungszeitpunkt einen anderen Gradienten für das Kupplungs moment MK festlegt. Über den gesamten Anfahrvorgang kann sich so eine polygonale Kennlinie des Kupplungsmoments MK ergeben.If at least one of the values of Δn Z and M M changes during the starting process, for example because the driver steps on the accelerator pedal 15 more and both a larger deflection angle α and an increased engine torque M M occur, the control device 29 determines on the basis of the current one Values of Δn Z and M M an updated value for the required integral of the excess torque M M - M K. This updated value of the torque integral can an adjustment of the K M - render characteristic required, the control device 29 then from the update time moment a different gradient for the clutch M K sets. A polygonal characteristic of the clutch torque M K can thus result over the entire starting process.
Entsprechend der sich zeitabhängig ändernden Differenz zwischen dem Motormoment MM und dem in vorstehender Weise ermittelten, einzustellen den Kupplungsmoment MK erzeugt die Steuereinrichtung 29 ein Stell- Steuersignal SO, das den Hauptbestandteil des Positions-Stellsignals S bildet. Das Stell-Steuersignal SO bewirkt eine dem gewünschten Überschußmoment entsprechende Einstellung des Kupplungsausrückers. Der Zusammenhang zwischen der Ausrückerposition und dem Kuppelzustand der Kupplung 5, insbesondere dem prozentualen Anteil des von ihr übertragenen Moments MK zum eingangsseitig anliegenden Moment MM, ist hierzu im voraus ermittelt worden und in der Steuereinrichtung 29 abgelegt.In accordance with the time-dependent difference between the engine torque M M and the clutch torque M K determined in the above manner, the control device 29 generates an actuating control signal S O which forms the main component of the position actuating signal S. The control signal S O effects a setting of the clutch release corresponding to the desired excess torque. The relationship between the Ausrückerposition and the coupling state of the clutch 5, in particular the percentage of power transmitted by it to the torque M K input side torque M M, has been determined in advance for this purpose and stored in the control device 29th
Das Motormoment MM erhält die Steuereinrichtung 29 beispielsweise von einem den Betrieb des Verbrennungsmotors 1 steuernden Motorsteuergerät 30. Denkbar ist es auch, den Auslenkwinkel α des Fahrpedals 15 als Maß für das vom Motor 1 zur Verfügung gestellte Moment MM heranzuziehen.The control device 29 receives the engine torque M M , for example, from an engine control unit 30 that controls the operation of the internal combustion engine 1 . It is also conceivable to use the deflection angle α of the accelerator pedal 15 as a measure of the torque M M provided by the engine 1 .
Es können Abweichungen des tatsächlich über die Kupplung 5 übertragenen Anteils des Motormoments MM von dem durch die Steuereinrichtung 29 vorgegebenen Prozentsatz auftreten. Dies kann zu Einschränkungen des Anfahrkomforts führen. Zur Beseitigung solcher Abweichungen ist deshalb ein Differenzdrehzahl-Regler 31 vorgesehen, mittels dessen die Motor drehzahl nM auf einen sich zeitabhängig ändernden Momentan-Sollwert nSoll eingeregelt wird. Der letztere wird von der Steuereinrichtung 29 geliefert, indem sie ausgehend von dem zu Beginn des Anfahrvorgangs gemessenen Istwert der Motordrehzahl nM (der Leerlaufdrehzahl) einen Soll-Kurvenverlauf für die Motordrehzahl ermittelt, der sich durch das zur Beschleunigung des Motors zur Verfügung stehende Überschußmoment MM - MK ergeben müßte. Eine weitere Subtraktionseinrichtung 33 bildet die Differenz Δn zwischen dem Istwert der Motordrehzahl nM und dem Momentan-Sollwert nSoll. Der Regler 31 arbeitet so, daß diese Drehzahldifferenz Δn zu null wird. Hierzu liefert er ein Stell-Korrektursignal SK, das mittels einer Summationsein richtung 35 dem von der Steuereinrichtung 29 gelieferten Stell-Steuersignal SO überlagert wird. Das Stell-Korrektursignal SK bewirkt abhängig vom Betrag und vom Vorzeichen der Drehzahldifferenz Δn eine Korrektur der durch das Stell-Steuersignal SO herbeigeführten Ausrückerposition. Falls beispielsweise zu einem gegebenen Zeitpunkt die Motordrehzahl nM größer als ihr Momentan-Sollwert nSoll ist, erzeugt der Regler 31 das Stell-Korrektur signal SK so, daß die Kupplung 5 stärker eingerückt wird und ein größeres Kupplungsmoment MK übertragen wird. Falls die Motordrehzahl nM kleiner als ihr Momentan-Sollwert nSoll ist, gilt das Umgekehrte. Der Regler 31 ist bevorzugt ein PID-Regler.Deviations of the portion of the engine torque M M actually transmitted via the clutch 5 from the percentage specified by the control device 29 can occur. This can lead to restrictions on starting comfort. To eliminate such deviations, a differential speed controller 31 is therefore provided, by means of which the engine speed n M is adjusted to an instantaneously desired value n target that changes as a function of time. The latter is supplied by the control device 29 by determining, based on the actual value of the engine speed n M (the idling speed) measured at the start of the starting process, a target curve profile for the engine speed, which is determined by the excess torque M. Available for accelerating the engine M - M K should result. Another subtraction device 33 forms the difference .DELTA.n between the actual value of the engine speed n M and the instantaneous target value n target . The controller 31 operates so that this speed difference Δn becomes zero. For this purpose, it provides an actuating correction signal S K which is superimposed on the actuating control signal S O supplied by the control device 29 by means of a summation device 35 . Depending on the amount and the sign of the speed difference Δn, the actuating correction signal S K corrects the release position brought about by the actuating control signal S O. If, for example, the engine speed n M is greater than its current setpoint n target at a given time, the controller 31 generates the actuating correction signal S K so that the clutch 5 is more engaged and a larger clutch torque M K is transmitted. The reverse applies if the engine speed n M is less than its current setpoint n set . The controller 31 is preferably a PID controller.
Fig. 2 zeigt typische Kennlinien des Motormoments MM, des Kupplungs moments MK, der Zieldrehzahl nZ, der Motordrehzahl nM und der kupplungs ausgangsseitig meßbaren Getriebedrehzahl nG. Wenn der Fahrer das Fahrpedal 15 niederdrückt, steigt die Zieldrehzahl nZ von einem Wert n0 (der Leerlaufdrehzahl) auf einen zum Auslenkwinkel α proportionalen Wert n2 an. Zum Zeitpunkt t1 hat der Fahrer die von ihm gewünschte Fahrpedalstellung erreicht; die Zieldrehzahl nZ bleibt deshalb ab dem Zeitpunkt t1 unverändert. Analog zur Zieldrehzahl nZ steigt das vom Motor 1 bereitgestellte Motormo ment MM proportional zur Fahrpedalauslenkung von 0 auf den Wert M1 an. Vom Zeitpunkt t1 wird es idealisiert als konstant angenommen. FIG. 2 shows typical characteristics of the engine torque M M , the clutch torque M K , the target speed n Z , the engine speed n M and the transmission speed n G that can be measured on the clutch side. When the driver depresses the accelerator pedal 15 , the target speed n Z increases from a value n 0 (the idling speed) to a value n 2 proportional to the deflection angle α. At time t 1 , the driver has reached the accelerator pedal position he desires; the target speed n Z therefore remains unchanged from time t 1 . Analog to the target speed n Z , the engine torque M M provided by the engine 1 increases in proportion to the accelerator pedal deflection from 0 to the value M 1 . From time t 1 it is idealized to be constant.
Zu einem Zeitpunkt t2 erreicht das Kupplungsmoment MK den Wert M1 und wird gleich dem Motormoment MM. In der Zeitspanne zwischen t1 und t2 sind sowohl das Motormoment als auch die Zieldrehzahl konstant. Die Motordrehzahl hat zum Zeitpunkt t1 den Wert n1. Bis zur Zieldrehzahl ist deshalb noch eine Drehzahlerhöhung um den Wert n2 - n1 erforderlich. Für diese Drehzahlerhöhung ist ein durch die schraffierte Fläche B dargestelltes Integral des Momentenüberschusses des Motormoments gegenüber dem Kupplungsmoment nötig. Zum Zeitpunkt t1 hat das Kupplungsmoment den Wert M2. Ausgehend von der Forderung einer linearen Erhöhung des Kupplungsmoments ergibt sich ab dem Zeitpunkt t1 dann der in Fig. 2 gezeigte Verlauf des Kupplungsmoments MK. An einem Punkt P trifft die Kupplungsmomentenkennlinie auf die Motormomentenkennlinie.At a time t 2 , the clutch torque M K reaches the value M 1 and becomes equal to the engine torque M M. In the period between t 1 and t 2 , both the engine torque and the target speed are constant. The engine speed has the time t 1 the value of n. 1 An increase in speed by the value n 2 - n 1 is therefore necessary up to the target speed. For this speed increase, an integral of the excess torque of the engine torque compared to the clutch torque represented by the hatched area B is necessary. At time t 1 , the clutch torque is M 2 . Based on the requirement for a linear increase in the clutch torque , the curve of the clutch torque M K shown in FIG. 2 then results from the time t 1 . At a point P, the clutch torque characteristic meets the engine torque characteristic.
Es sei nun der Fall betrachtet, daß der Motor 1 ab dem Zeitpunkt t1 nur ein Motormoment mit dem geringeren Wert M3 bereitstellt, ab diesem Zeitpunkt jedoch unverändert noch eine Erhöhung der Motordrehzahl um n2 - n1 erforderlich ist. Das für diese Drehzahlerhöhung benötigte Integral des Momentenüberschusses würde dann unverändert der Fläche B entsprechen. Aufgrund des kleineren Motormoments würde sich aber ein anderer Verlauf des Kupplungsmoments ergeben, der in Fig. 2 durch die Kennlinie MK' dargestellt ist. Diese würde bei einem Punkt P' auf die Motormomenten kennlinie treffen. Der Punkt P' wird zu einem Zeitpunkt t3 erreicht und liegt damit später als der Punkt P.Let us now consider the case that the engine 1 only provides an engine torque with the lower value M 3 from the time t 1 , but from this time an increase in the engine speed by n 2 -n 1 is still required. The integral of the excess torque required for this speed increase would then correspond unchanged to the area B. Due to the smaller engine torque, however, a different course of the clutch torque would result, which is represented in FIG. 2 by the characteristic curve M K '. This would meet the engine torque characteristic at a point P '. The point P 'is reached at a time t 3 and is therefore later than the point P.
Abhängig vom verfügbaren Motormoment und der erforderlichen Drehzahl erhöhung stellt sich demnach ein von Fall zu Fall unterschiedlicher Verlauf der Kupplungsmomentenkennlinie ein. Der Gradient der Kupplungsmomen tenkennlinie beeinflußt den Anstieg der Getriebedrehzahl nG und damit das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs. Man erkennt, daß ein linearer Ver lauf des Kupplungsmoments zu einer gleichmäßigen Beschleunigung führt, die vom Fahrer als harmonisch und komfortabel empfunden wird.Depending on the available engine torque and the required speed increase, the clutch torque characteristic curve varies from case to case. The gradient of the clutch torque characteristic curve influences the increase in the transmission speed n G and thus the acceleration behavior of the vehicle. It can be seen that a linear Ver the clutch torque leads to a uniform acceleration, which the driver perceives as harmonious and comfortable.
In der Praxis werden die Zieldrehzahl und das Motormoment nicht über den gesamten Anfahrvorgang konstant sein. Wie bereits erwähnt, treten Änderungen der Zieldrehzahl und des Motormoments bereits zu Beginn des Anfahrvorgangs auf, wenn der Fahrer das Fahrpedal zunehmend stärker niederdrückt. Solchen Änderungen kann dadurch Rechnung getragen werden, daß zyklisch anhand der jeweiligen Augenblickswerte der Motordrehzahl und der Zieldrehzahl das erforderliche Überschußmomenten integral neu berechnet wird und - soweit nötig - der Verlauf der Kupplungs momentenkennlinie modifiziert wird. Dies wird in der Praxis dazu führen, daß das Kupplungsmoment nicht über den gesamten Anfahrvorgang linear zunimmt, sondern einer polygonalen Kennlinie folgt. In Fig. 2 erkennt man deutlich den polygonalen Charakter der Kennlinie MK, der durch die Zeitveränderlichkeit der Zieldrehzahl und des Motormoments vor dem Zeitpunkt t1 hervorgerufen wird. Der Aktualisierungszyklus kann im Bereich von einigen Millisekunden liegen, beispielsweise etwa 10 ms betragen.In practice, the target speed and engine torque will not be constant over the entire start-up process. As already mentioned, changes in the target speed and the engine torque already occur at the start of the start-up process when the driver depresses the accelerator pedal more and more. Such changes can be taken into account by integrally recalculating the required excess torques cyclically on the basis of the respective instantaneous values of the engine speed and the target speed and - if necessary - modifying the course of the clutch torque characteristic. In practice, this will result in the clutch torque not increasing linearly over the entire starting process, but following a polygonal characteristic. In FIG. 2 clearly shows the character of the polygonal curve M K, by the time variability of the target speed and the engine torque before the time t is caused. 1 The update cycle can be in the range of a few milliseconds, for example approximately 10 ms.
Mittels des obigen Algorithmus wird die Kupplung von Beginn des Anfahrvorgangs an stets so eingestellt, daß das auf der Eingangsseite der Kupplung verfügbare Überschußmoment gerade ausreicht, um die Motor drehzahl sanft an die Zieldrehzahl heranzuführen. Das Überschußmoment wird dabei stets so gering gehalten, daß Überschwinger der Motordrehzahl über die Zieldrehzahl vermieden werden.Using the above algorithm, the coupling is from the beginning of the Start-up procedure always set so that on the input side of the Coupling available excess torque just enough to power the engine smoothly bring the speed up to the target speed. The excess moment is always kept so low that overshoot of the engine speed over the target speed can be avoided.
Es versteht sich, daß der Algorithmus grundsätzlich nicht nur zur Kupp lungsbetätigung beim Anfahren angewendet werden kann, sondern auch - gegebenenfalls modifiziert oder ergänzt - zum Einrücken der Kupplung nach einem Gangwechsel.It goes without saying that the algorithm is not just for coupling actuation when starting, but also - modified or supplemented if necessary - to engage the clutch after a gear change.
Claims (6)
einen die Eingangsdrehzahl (nM) der Kupplung (5) erfassenden Motordrehzahlsensor (27),
eine Zieldrehzahl-Vorgabeeinrichtung (21), die eine Motorziel drehzahl (nz) vorgibt,
eine Subtraktionseinrichtung (25), die ein der Differenz zwi schen der Motorzieldrehzahl (nz) und der Eingangsdrehzahl (nM) entsprechendes Drehzahlerhöhungs-Zielsignal (Δnz) er zeugt,
eine Motormoment-Ermittlungseinrichtung (30), die ein für das Eingangsdrehmoment der Kupplung (5) repräsentatives Motor drehmoment-Signal (MM) liefert, und
eine Steuereinrichtung (29), die in Abhängigkeit von dem Drehzahlerhöhungs-Zielsignal (Δnz) und dem Motormoment- Signal (MM) ein Ausgangsdrehmoment (MK) der Kupplung (5) ermittelt und beruhend darauf ein den Ausrücker-Positionier antrieb (7) stellendes Stell-Steuersignal (SO) erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (29) dazu aus gebildet ist:
- a) beruhend auf dem Drehzahlerhöhungs-Zielsignal (Δnz) einen Motormoment-Sollüberschuss-Integralwert (A, B) zu ermitteln, welcher die über die Zeit aufsummierte Momentendifferenz zwischen dem Motormoment (MM) und dem Ausgangsdreh moment (MK) der Kupplung (5) repräsentiert, welche erforderlich ist, um die Eingangsdrehzahl (nM) der Kupplung (5) auf die Motorzieldrehzahl (nz) anzuheben,
- b) beruhend auf dem Motormoment-Signal (MM) und dem Motor moment-Sollüberschuss-Integralwert (A, B) den zeitlichen Verlauf für das Ausgangsdrehmoment (MK) der Kupplung (5) zu ermitteln.
an engine speed sensor ( 27 ) which detects the input speed (n M ) of the clutch ( 5 ),
a target speed setting device ( 21 ) which specifies a motor target speed (n z ),
a subtraction device ( 25 ) which generates a speed increase target signal (Δn z ) corresponding to the difference between the target engine speed (n z ) and the input speed (n M ),
an engine torque determining device ( 30 ) which delivers an engine torque signal (M M ) representative of the input torque of the clutch ( 5 ), and
a control device ( 29 ) which determines an output torque (M K ) of the clutch ( 5 ) as a function of the speed increase target signal (Δn z ) and the engine torque signal (M M ) and, based on this, drives the release positioner ( 7 ) generating control signal (S O ) generated,
characterized in that the control device ( 29 ) is formed from:
- a) based on the speed increase target signal (Δn z ) to determine an engine torque setpoint integral value (A, B) which is the summed up time difference between the engine torque (M M ) and the output torque (M K ) of the clutch ( 5 ) which is required to raise the input speed (n M ) of the clutch ( 5 ) to the target engine speed (n z ),
- b) to determine the time profile for the output torque (M K ) of the clutch ( 5 ) based on the engine torque signal (M M ) and the engine torque target excess integral value (A, B).
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
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FR0006890A FR2794509A1 (en) | 1999-06-04 | 2000-05-30 | Friction clutch assisting system for an automobile, utilizes a closed loop control system that uses motor and drive shaft rotation speeds to affect smoother gear changes |
Applications Claiming Priority (1)
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