DE19947377A1 - Kontinuierliche Ermittlung des Motormomentes eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug - Google Patents

Kontinuierliche Ermittlung des Motormomentes eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug

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Bernd Maierhofer
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Abstract

Vorrichtung zur Ermittlung des Drehmomentes zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe in einem Fahrzeug, mit einem Bordrechner (ECU) zur Verarbeitung und Ausgabe von betriebsspezifischen Steuersignalen und mit einem Zweimassenschwungrad zwischen Motor und Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß an dem rotierenden Zweimassenschwungrad (10) die Verdrehung der zwei Schwungräder (12, 14) gegeneinander über Markierungen (19, 20) je Schwungrad (12, 14), zwei Sensoren (17, 18) und Eingabe der Signale in den Bordrechner (ECU) aufgenommen wird und durch Berechnen des Zeitverhältnisses dieser Signale, unter Berücksichtigung der aktuellen Motordrehzahl, im Bordrechner (ECU) das aktuelle Drehmoment, sowohl positiv als auch negativ ermittelbar und für die Regelung anderer Aggregate als Signal aus dem Bordrechner (ECU) verwendbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit mit z. B. einem Tempomat oder einem ab­ standsgeregelten Tempomat (ACC) oder mit einem Bremsomat, oder mit einem ACC, der in Verbindung mit einem Bremsomat, mit einer oder mehreren Dauerbrem­ sen wie beispielsweise der EVB = Exhaust Valve Brake, und/oder einem Primärre­ tarder (im Motor) sein kann, ist die Kenntnis des aktuellen Motormomentes, sowohl des positiven wie auch des negativen für die Qualität der Regelung sehr wichtig.
Die Ermittlung und Übertragung von Istwerten von Drehmomenten an rotierenden Teilen ist relativ aufwendig. Hierfür müssen Dehnmeßstreifen z. B. auf einer Welle aufgebracht werden, die ihre Signale an einen Schleifringkontakt geben und dann von einer Sender-Empfängereinheit oder direkt über Kabel weitergeleitet werden.
In Nutzfahrzeugen heutiger Bauart ist meistens ein Bordrechner eingebaut, der aus den Signalen von der EDC oder aus der Stellung des Gaspedals und der aktuellen Treibstoffzumessung, der aktuellen Motordrehzahl, die von einem Drehzahlsensor kommt und von im Bordrechner abgelegten Motorkennfeldern, das aktuelle, positive Drehmoment in einer guten Genauigkeit errechnen kann. Allerdings gilt diese Aus­ sage nur, solange eine Einspritzmenge zugeteilt bzw. die Einspritzmenge noch über Null ist.
Ein negatives Drehmoment, aus dem Schubzustand des Fahrzeuges resultierend, kann der Bordrechner in der beschriebenen Weise nicht errechnen.
Es wird deshalb aus den Kennfeldern der im Fahrzeug installierten Bremseinrichtun­ gen das negative Motormoment, mit dem eingesteuert werden muß oder das maxi­ mal einsteuerbar ist, vom Bordrechner errechnet und als Signalwert vom Bordrech­ ner zur Ansteuerung der Bremseinrichtung(en) ausgegeben.
Die Ermittlung, besonders der negativen Drehmomente, ist verbesserungswürdig.
Aufgabe der Erfindung ist es, mindestens im negativen Drehmomentbereich, mög­ lichst aber auch im positiven Drehmomentbereich des Verbrennungsmotors eine gute Aussage des aktuellen Drehmomentes zu erhalten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Dadurch, daß mittels eines Zweimassenschwungrades (ZMS), das zwischen Motor und Getriebe angeordnet ist, die Verdrehung der zwei Schwungräder gegeneinander gemessen und in den Bordrechner oder in einem weiteren Rechner eingegeben wird, ist über die Zeitverhältnisse dieser Signale und der aktuellen Motordrehzahl die Verdrehung der beiden Schwungräder und damit das aktuelle, positive oder negative Drehmoment kontinuierlich und genau erfaßbar. Das Primärschwungrad des ZMS ist kurbelwellenfest am Verbrennungsmotor angebracht und über Federn mit dem Se­ kundärschwungrad verbunden. Die Federn sind so angeordnet, daß positive und ne­ gative Drehmomente aufgenommen werden können.
Die Reibungskupplung, die mit dem (Schalt-) Getriebe verbunden ist, wirkt auf das Sekundärschwungrad und das von der Reibungskupplung übertragene Moment be­ wirkt die Verdrehung von Primärschwungrad zu Sekundärschwungrad über die ge­ nannten Federn.
Als Markierung genügt je Schwungrad mindestens ein Nocken, der am äußeren Durchmesser z. B. aufgenietet ist. Es kann aber auch je Schwungrad ein Blechring mit eingebaut werden, der mindestens einen Nocken am äußeren Umfang aufweist. Die Nocken können der Einfachheit halber bei Stillstand des Verbrennungsmotors am Primär- und Sekundärschwungrad die gleiche Position zum jeweiligen Meß­ wertaufnehmer haben oder es muß der Versatz der Position über eine Eichung bei Nullmomentabgabe durchgeführt werden.
Die Meßwertaufnehmer sind die bekannten Induktivaufnehmer.
Die aktuelle Motordrehzahl ist im Bordrechner bekannt und wird im Normalfall induk­ tiv am Anlasserkranz des Primärschwungrades ermittelt und vom Bordrechner er­ rechnet.
Bei einem Zweimassenschwungrad tritt im Leerlauf bei nicht eingelegtem Gang auch eine Verdrehung von Primär- zu Sekundärschwungrad auf, weil die Drehgeschwin­ digkeit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors nicht gleichmäßig ist und die Fe­ dern, mit denen Primär- und Sekundärdschwungrad verbunden sind, auch in diesem Fall wirken. Bei nicht eingelegtem Gang sollte deshalb die Drehmomentberechnung überbrückt und der Wert 0 im Bordrechner generiert werden.
Mit der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassung ist das aktuelle Drehmoment zwischen Motor und Getriebe sehr genau erfaßbar. Dadurch ist die Regelqualität aller Geräte und Aggregate, die das aktuelle, positive wie negative Drehmoment als Signal für die Regelung brauchen, wesentlich verbessert. Die Kosten sind, im Ver­ hältnis zum technischen Ergebnis, gering.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Die Figur zeigt das Zweimassenschwungrad 10 mit dem Primärschwungrad 12 und Sekundärschwungrad 14. Das Primärschwungrad 12 ist mit der Kurbelwelle 11 eines Verbrennungsmotors fest verbunden. Primär- 12 und Sekundärschwungrad 14 sind miteinander durch eine Federanordnung 13 (schematisch gezeichnet) verbunden, die bei Drehmomenteinwirkung ein Verdrehen zwischen Primär- 12 und Sekundär­ schwungrad 14 erlaubt.
An dem Sekundärschwungrad 14 wird die Reibungskupplung 15 angepreßt, womit dann die reibschlüssige Verbindung zwischen Kurbelwelle 11 des Verbrennungs­ motors und z. B. dem Schaltgetriebe 16 gegeben ist.
Die Markierungen 19, 20 auf dem Primär- 12 und Sekundärschwungrad 14 sollten pro Schwungrad mindestens einmal angebracht sein und können z. B. aufgenietete Nocken oder je eine beigelegte am äußeren Durchmesser ausgeklinkte Blechschei­ be sein.
Die Aufnehmer 17, 18 sind Sensoren wie z. B. Induktivaufnehmer.
Der zeitliche Versatz der Signaleingänge in den Bordrechner ECU ist ein Maß für die Verdrehung der beiden Schwungräder 12, 14 zueinander, wenn die aktuelle Mo­ tordrehzahl mitberücksichtigt wird.
Daraus kann die ECU das aktuelle ± Drehmoment zwischen Kurbelwelle 11 des Motors und dem Getriebe 16 berechnen und für Aggregate im Fahrzeug, die drehmomentabhängig gesteuert oder geregelt werden, als Signal zur Verfügung stellen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Ermittlung des Drehmomentes zwischen einem Verbrennungs­ motor und einem Getriebe in einem Fahrzeug, mit einem Bordrechner (ECU) zur Verarbeitung und Ausgabe von betriebsspezifischen Steuersignalen und mit einem Zweimassenschwungrad zwischen Motor und Getriebe, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an dem rotierenden Zweimassenschwungrad (10) die Ver­ drehung der zwei Schwungräder (12, 14) gegeneinander über Markierun­ gen (19, 20) je Schwungrad (12, 14), zwei Sensoren (17, 18) und Eingabe der Signale in den Bordrechner (ECU) aufgenommen wird und durch Berechnen des Zeitverhältnisses dieser Signale, unter Berücksichtigung der aktuellen Mo­ tordrehzahl, im Bordrechner (ECU) das aktuelle Drehmoment, sowohl positiv als auch negativ ermittelbar und für die Regelung anderer Aggregate als Signal aus dem Bordrechner (ECU) verwendbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aktuelle Drehmoment für die Eingabe in einen abstandgeregelten Geschwindigkeits­ regler (ACC) verwendet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aktuelle Drehmoment für die Eingabe in einen Bremsomaten verwendet wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aktuelle Drehmoment für einen abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregler (ACC), der mit einem Bremsomaten in Wirkverbindung steht, verwendet wird.
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