DE3404154A1

DE3404154A1 - Regeleinrichtung, die eine gemischbildungsanlage einer brennkraftmaschine eines kraftfahrzeuges beeinflusst

Info

Publication number: DE3404154A1
Application number: DE19843404154
Authority: DE
Inventors: Rainer 7000 Stuttgart Hofmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1984-02-07
Filing date: 1984-02-07
Publication date: 1985-08-14
Also published as: GB8503102D0; SE8500551D0; US4713763A; SE451694B; IT8547608A0; GB2153910A; DE3404154C2; FR2559210B1; GB2153910B; FR2559210A1; IT8547608A1; SE8500551L; IT1182153B

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft.

Stuttgart EPT schr-gro

2. Febr. 1984

Regeleinrichtung, die eine GemischbilcLungsanlage einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges beeinflußt

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung, die

eine Gemischbildungsanlage einer Brennkraftmaschine eines

Kraftfahrzeuges beeinflußt nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist durch die DE-OS 28 11 574 eine Vorrichtung zur Regelung einer Antriebsmotor-Getriebe-Einheit eines Kraftfahrzeuges bekannt, die in Abhängigkeit der Fahrpedalstellung und der Antriebswellendrehzahl den Gemischbilchier des Antriebsmotors und das Getriebe in der Weise beeinflußt, daß sich ein möglichst niedriger Kraftstoffverbrauch ergibt. Von Nachteil ist jedoch dabei, daß das Schv.'ingvörftalten des Antriebsstranges bei der Regelung unberücksichtigt bleibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die D<ri einem Lastwechsel im Antriebsstrang eines Fahrzeuges iaftretenden Schwingungen zu dämpfen.

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- 4 - Daim 15 091/4

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst-Weitere Merkmale der Erfindung beinhalten die Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung, die eine Gemischbildungsanlage einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges beeinflußt, weist den Vorteil auf, daß die in dem Antriebsstrang sehr hohe Momente verursachenden niederfrequenten Eigenschwingungen des Antriebsstranges vermieden werden, wodurch sich die Lebensdauer des Getriebes und die der kraftübertragenden Elemente erhöht und sich zugleich der Fahrkomfort aufgrund des Eleminierens der Schwingungen und des gleichmäßigen Antriebsmomentes verbessert.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform dargestellt. Es zeigt

Figur 1 einen schematisch dargestellten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer Regeleinrichtung,

Figur 2 ein schematisches Fahrzeugmodell und 30

Figur 3 ein reduziertes Fahrzeugmodell nach Figur 2.

Einein der Figur 1 mit 1 bezeichnete Regeleinrichtung umfaßt einen Festwertspeicher 2, ein« Recheneinheit 3,eine 35

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Korrektureinheit 4, die Bestandteile eines Mikroprozessorsystems sind, und ein Stellglied 5. Ein Antriebsstrang 6 z.B. eines Nutzfahrzeuges, umfaßt eine Brennkraftmaschine 7 mit einer Gemischbildungsanlage 8, einer Antriebswelle 9 mit einem Schwungrad 10, ein Getriebe 11 und ein Differentialgetriebe 12, von dem Achswellen 13, 14 zu den Antriebsrädern 15, 16 führen. Dem Schwungrad 10 ist ein Meßfühler 17 zur Winkelgeschwindigkeitserfassung, der Antriebswelle 9 ist ein Meßfühler 18 zur Torsionsmomenterfassung, den Antriebsrädern 15, 16 sind Meßfühler 19, 20 zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit zugeordnet und mit einem an dem Getriebe angeordneten Meßfühler 21 wird die augenblicklich zur Anwendung kommende Schaltstufe erfaßt. Mit signalübertragenden Leitungen korrespondieren die Meßfühler 17 bis 21 mit der Regeleinrichtung 1.

Eine Auslenkung eines Fahrpedals 22 wird mit einem Meßfühler 23 erfaßt und mit einer signalübertragenden Leitung der Regeleinrichtung 1 zugeführt.

In der Figur 2 ist ein Kraftfahrzeug als ein Mehrmassensystem dargestellt, bei dem ein Brennkraftmaschinenmoment M. auf ein Schwungrad 10 der Brennkraftmaschine mit einem Massenträgheitsmoment J, wirkt, wobei sich sine Winkelgeschwindigkeit to ι einstellt. Mit der Antriebswelle 9, in der das Getriebe 11 zwischengeschaltet ist, erfolgt die weitere Kraftübertragung zum Differentialgetriebe 12

und von dort mit den Antriebswellen 13, 14 zu den Antriebsrädern 16, 15, die eine Winkelgeschwindigkeit ο X aufweisen und an denen aufgrund äußerer Kräfte ein Lastmoment Mo angreift.
35

In der Figur 3 ist ein reduziertes Fahrzeugboden dargestellt, das von dem in Figur 2 dargestellten Fahrzeug-

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modell abgeleitet ist. Das Brennkraftmaschinenmoment M-wirkt bei einer Winkelgeschwindigkeit <J ₁ auf das Brennkraftmaschinenschwungrad 10 mit dem Massenträgheitsmoment J,. Ein vor demGetriebe gedachtes Fahrzeugersatz-Schwungrad 24 mit einer Winkelgeschwindigkeit o) ~ besitzt ein massenträgheitsmoment J2- An dem Fahrzeugersatz-Schwungrad 24 greift ein auf die Getriebeieingangsr seite reduziertes Lastmoment M2 an. Das Brennkraftmaschinen-Schwungrad 10 und das Fahrzeugersatz-Schwungrad 24 sind durch die Antriebswelle 9* verbunden, die ein Torsionsmoment M überträgt. Ein zwischen dem Fahrzeugmodell und dem reduzierten Fahrzeugmodell bestehender Zusammenhang ist mit den Beziehungen

ω ₂ = ί . ΐ_Η· ω ₂· , (1)

J₇ = mr² und (2)

M₂ = ^ (3)

i . i_H

beschreibbar, wobei

u) 2 ... Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugersatz-Schwungrades 24, 35

i ... Übersetzungsverhältnis des Getriebes,

■--"-^:·- ·-·· ^: 3Α0Α 1

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i„ Übersetzungsverhältnis des Differentialgetriebes, cj '2 ·· · mittlere Winkelgeschwindigkeit der Antriebsräder,

J2 ·.. Massenträgheitsmoment eines als Fahrzeugersatz gedachten Ersatzschwungrades vor dem Getriebe,

m ... Fahrzeugmasse,

r ... Radius eines Antriebsrades, 15

M₂ ... Lastmoment, reduziert auf die Getriebeeingangsseite und M 2 ... an den Antriebsrädern wirkendes Lastmoment ist.

Ein Vergleichsträgheitsmoment J ist nach der Beziehung

I . i ♦ I (4)

J J₁ J₂

bestimmbar.

Für das reduzierte Fahrzeugmodell sind die Bewegungsgleichungen

M₁ M M,

Λώ - -!- — --£ und (5) J₁ J J₂

6f - Δ«> (6)

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erstellbar, wobei
5

Ac₁J ... Differenz der Winkelgeschwindigkeit vom Brennkraft-

maschinen-Schwungrad und dem Fahrzeugersatz-Schwungrad und

/\ *f ... Verdrehwinkel der als Ersatz des Antriebsstranges gedachten Torsionswelle zwischen Brennkraftmaschinen-Schwungrad und Fahrzeugersatz-Schwungrad

ist.

Das Torsionsmoment M ist der Verdrehung Δ if proportional und mit der Beziehung

M=c .A'f (7)

beschreibbar, wobei

c ... Torsionssteifigkeit der Antriebswelle 9*

ist.
25

Einer vorgegebenen Fahrpedalstellung ist ein Solldrehmoment M. zugeordnet, das die Regeleinrichtung 1 nach dem Regelungsgesetz

M₁ » M₁₅ - K₁ACa; + K₂^ (8)

mit K. , Ko als KoiTff'izienten

mit dem Stellglied, das die Gemischaufbereitungsanlage,

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insbesondere die Einspritzpumpe einer selbstzündenden Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeuges, dahingehend beeinflußt, daß sich das Brennkraftmaschinenmoment M, einstellt.

Das so geregelte Gesamtsystem ist mit den Differentialgleichungen

K₁ K₉ c M_1C M₉

AIo= -_L . ^cO ₊ (-A--)^+— - — (9)

Δ& ~ Δω (10)

beschreibbar.

Ein Expo-feential-Lösungsansatz (e^ ) für den homogenen Teil führt bei der Berechnung der Eigenwerte ρ auf die charakteristische Gleichung

K₁ c K₉

2 + J-p ₊ i = O (11)

^p J₁ J J₁

^{Ί ]}

Daraus sind die Bedingungen ableitbar, bei denen

die geregelte Bewegung stabil verläuft:

J₁

K₁ > O und K, < (i + _L ) . c (12)

^J2

- 10 -

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Vergleicht man die Gleichung (11) mit der allgemeinen charakteristischen Gleichung eines Systems 2. Ordnung

p² + 2 Da?_op+ cc£= 0 (12)

so ist die Dämpfung "D" mit der Beziehung

^K1 D=-

^2J1 \l- - -^ (13)

und die Eigenkreisfrequenz <_o_n ^mit der Beziehung

beschreibbar.

Die Koeffizienten K, und K2 für das Regelungsgesetz (8) sind derart eingestellt, daß sich die gewünschte Dämpfung "D¹ und die Eigenfrequenz cj ergeben.

Während des Fahrbetriebes eines Nutzfahrzeuges mit einer selbstzündenden Brennkraftmaschine wird vom Fahrer über das Fahrpedal 22 ein gewünschtes Brennkraftmaschinen-Drehmoment vorgegeben. Als Führungsgröße wird das Fahrpedalstellungs-

-

^:" '--· ^: 340415A

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signal, das von dem Meßfühler 23 erfaßt wird, der Korrektureinrichtung 4 zugeführt. Das von der Korrektureinrichtung 4 angesteuerte Stellgleid bewirkt eine Verstellung des Verstellhebels der Einspritzpumpe der Gemischbildungsanlage 8. Die Brennkraftmaschinen-Drehmomentänderung er- folgt aufgrund der Regeleinrichtung in der Weise, daß Schwingungen infolge der Drehsteifigkeit des Antriebsstranges praktisch verhindert werden, was durch die Erfassung der Winkelgeschwindigkeit u>. des Brennkraftmaschinenschwungrades, des Torsionsmomentes M, des Übersetzungsverhältnisses i und der Winkelgeschwindigkeit der Antriebsräder cu 2 » die der Regeleinrichtung 1 zugeführt werden, möglich ist. Der Recheneinheit 3 werden als Regelgröße das Torsionsmoment M, und als weitere Zustandsgrößen cu ι» cJ* 2 zugeführt. Aus dem Festwertspeicher 2 werden in Abhängigkeit der eingelegten Schaltstufe im Getriebe 21 die Koeffizienten K^, K₂ , die Torsionssteifigkeit c des Antriebsstranges und das Gesamtübersetzungsverhältnis i . i_H ausgelesen. In der Recheneinheit 3 wird aus diesen Werten nach der Beziehung (7) der Verdrehwinkel t*f und nach der Beziehung

die Differenz Δ to der Winkelgeschwindigkeit co ι von dem Brennkraftmaschinen-Schwungrad 10 zu der Winkelgeschwindigkeit ω ο des Fahrzeug-Ersatz-Schwungrades 24 gebildet, diese und die Koeffizienten K^ und K₂ werden als Rückführgrößen der Korrektureinheit 4 zugeführt. In der Korrektureinheit 4 wird mit dem Regelungsgesetz (8) aus der Führungsgröße und den Rückführgrößen

- 12 -

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eine das Stellglied 5 beeinflussende Ausgangsgröße ermittelt, wodurch z.B. der Verstellhebel der Einspritzpumpe in seiner Lage verändert wird, so daß sich schließlich das vom Fahrer gewünschte Antriebsmoment einstellt, das schwingungsfrei über die Antriebswelle 9 und die Achswellen 13, 14 zu den Antriebsrädern 15, 16 übertragen werden kann.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung wird bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine die Drosselklappe eines Vergasers von der Stellgröße beeinflußt.

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- Leerseite -

Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 15 091/4

Stuttgart EPT schr-gro
2. Febr. 1983

Patentansprüche

[ 1. !Regeleinrichtung, die eine Gemischbildungsanlage einer ^Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit von an einem Antriebsstrang der Brennkraftmaschine-Getriebe-Einheit erfaßten Drehzahl der Antriebswelle vor und nach dem Getriebe und eine von einem Fahrpedal vorgegebenen Last beeinflußt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Regeleinrichtung die den Schwingungszustand des Antriebsstranges beschreibenden Größen - das Drehmoment vor dem Getriebe, die Schaltstufe des Getriebes und die Winkelgeschwindigkeit der Antriebsräder des Kraftfahrzeuges zugeführt werden.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic h η e t ,

daß in Abhängigkeit der Verwendung findenden Schaltstufe Hilfsregelgrößen aus einem Festwertspeicher (2) auslesbar sind, mit denen und dem Drehmoment, der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle (9) und der Winkelgeschwindigkeit der Antriebsräder (15, 16),eine Differenz der Winkelgeschwindigkeit und ein Verdrehwinkel des Antriebsstranges ableitbar ist, die der Korrektureinrichtung (4) der Regeleinrichtung (1) zugeführt werden.

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3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Festwertspeicher (2) die Torsionssteifigkeit (c) des Antriebsstranges in Abhängigkeit des zur Anwendung kommenden Getriebeübersetzungsverhältnisses, das Übersetzungsverhältnis (i · i_H) vom Getriebe (11) und Differentialgetriebe (12) und Regelungsparameter-Koeffizienten (K₁, K₇ ) ausgelesen werden.

I L·
4. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Korrektureinrichtung (4) der Regeleinrichtung (1) aus der Führungsgröße und den Rückführgrößen nach dem Regelungsgesetz

M₁ = M_1C - K,do> + K₉ Δ Υ

die Stellgröße bestimmt

M- ... Brennkraftmaschinendrehmoment

M.g Solldrehmoment

K₁, K2 ... Koeffizienten

fc oj ... Differenz der Winkelgeschwindigkeit von

Brennkraftmaschinenschwungrad und Ersatzschwungrad

Λ *f ... Verdrehwinkel der als Ersatz des Antriebsstranges

gedachten Torsionswelle zwischen JBrennkraftmaschinen-Schwungrad und Ersatzschwungrad.