DE3632965C1 - Anordnung zum Einstellen des Drehmomentes eines ein Gangwechselgetriebe antreibenden Verbrennungsmotores in Abhaengigkeit von bei Gangschaltungen aufschaltbaren gespeicherten Kennlinien - Google Patents

Anordnung zum Einstellen des Drehmomentes eines ein Gangwechselgetriebe antreibenden Verbrennungsmotores in Abhaengigkeit von bei Gangschaltungen aufschaltbaren gespeicherten Kennlinien

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Ein­ stellen des Drehmomentes eines Verbrennungsmotores nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (DE-OS 29 35 916) sind durch ein erstes Kennfeld Informationen als Maß für den normalen Zündzeitpunkt bzw. für die im stationären Schaltzustand erforderliche normale Einspritzmenge in Abhängigkeit vom jeweiligen Motorzustand gespeichert.
Anhand eines zweiten Kennfeldes sind Informationen als Maß für die jeweilige Verringerung des Motordrehmomentes für jeden Motorzustand angegeben. Ein von einem Getriebe­ steuergerät geliefertes Eingriffssignal löst die Umschaltung aus und bestimmt die Zeitdauer des Motoreingriffes für jeden Motorzustand, wobei dieses Eingriffssignal vorzugs­ weise nicht für alle Schaltvorgänge von gleicher Länge ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, die durch die bei der bekannten An­ ordnung wegen des noch mehr oder weniger schroff wechselnden Drehmomentverlaufes während der Umschaltungen weiterhin auftretenden Schaltrucke bedingten Fahrinstabilitäten - wie Schlupf an den Antriebsrädern bei Rückschaltungen oder Verlust von Antriebsmoment bei Hochschaltungen - möglichst zu vermeiden und somit einen besseren Fahr­ komfort zu erzielen.
Die erläuterte Aufgabe ist in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
Bei der Anordnung nach der Erfindung wird das Motordreh­ moment grundsätzlich unter Vermittlung gangabhängiger Kennlinien eingestellt, die gegenseitig so abgestuft sind, daß sich bei Umschaltungen auf einen anderen Gang der Motorbetriebspunkt auf einer Linie wenigstens an­ nähernd konstanter Motorleistung im Motorkennfeld be­ wegt, so daß Schaltrucke und durch letztere bedingte Fahrinstabilitäten nicht mehr auftreten können.
Bei der Anordnung nach der Erfindung kann jedem Gang eine eigene oder mehreren Gängen eine gemeinsame Kennlinie für den Drehmoment-Sollwert zugeordnet werden (Patentan­ sprüche 2 und 3).
Um den jeweils günstigsten Zeitpunkt während des Gang­ wechsels für die Umschaltung auf die neue Kennlinie für den Drehmoment-Sollwert festlegen zu können, ist es bei der Anordnung nach der Erfindung vorteilhaft, die Maßnahmen nach Patentanspruch 4 zu treffen.
Bei Rückschaltungen wird man den Zeitpunkt für die Auf­ schaltung der dem niedrigeren Gang zugehörigen neuen Kenn­ linie für den Drehmoment-Sollwert in bezug auf das Er­ reichen des neuen Übersetzungsverhältnisses so spät festlegen, daß mit der höheren Leistung im oberen Gang die Schaltung zügig abläuft, jedoch noch das an sich bei Rückschaltungen angeregte Überschwingen des An­ triebsstranges gedämpft bzw. verhindert wird. Dagegen wird es bei Hochschaltungen als vorteilhaft anzusehen sein, einen Zeitvorhalt für den Umschaltpunkt zum Über­ wechseln auf die dem höheren Gang zugehörige neue Kennlinie für den Drehmoment-Sollwert zu wählen, um mit der durch die Kennlinien-Umschaltung erreichten Drehmoment- Anhebung einen ruckfreien Übergang bei der übersetzungs­ abhängigen Änderung des Drehmomentes zu erzielen. Diese Gesichtspunkte sind bei der Anordnung nach der Erfin­ dung in vorteilhafter Weise durch die Maßnahmen nach den Patentansprüchen 5 bis 7 berücksichtigt.
Für das Antriebsverhalten des Fahrzeuges hat sich die Ver­ wendung von Kennlinien bei der Anordnung nach der Erfin­ dung als vorteilhaft erwiesen, bei denen sich im Teil­ lastbereich über den Schaltlinien des Gangwechselgetriebes ein wenigstens etwa linearer Anstieg des Drehmomentes über dem Weg des Fahrpedales einstellt.
Bei der Anordnung nach der Erfindung hat sich das Arbeiten mit Speichern für Kennlinien und Korrekturwerte gemäß den Patentansprüchen 8 und 9 als vorteilhaft herausgestellt.
Die Anordnung nach der Erfindung ist nachstehend anhand einer in der Zeichnung in Form von Diagrammen und eines Blockschaltbildes schematisch dargestellten beispiel­ haften Ausführungsform näher beschrieben. In der Zeich­ nung bedeuten
Fig. 1 ein Fahrdiagramm für den Verlauf des Motor­ drehmomentes über der Fahrgeschwindigkeit in den einzelnen Getriebegängen mit Darstel­ lung einer Gangrückschaltung nach herkömm­ lichen Anordnungen,
Fig. 1a eine Darstellung der Rückschaltung von Fig. 1 im Motorkennfeld,
Fig. 2 das Fahrdiagramm von Fig. 1 mit Darstellung einer Gangrückschaltung nach der Anordnung gemäß der Erfindung,
Fig. 2a die Darstellung der Gangrückschaltung von Fig. 2 im Motorkennfeld,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Anordnung nach der Erfindung,
Fig. 4 ein Kennlinien-Diagramm,
Fig. 5 ein Zeit-Diagramm für den Verlauf von Motor­ drehzahl und Getriebeübersetzung und für den Einsatz der Kennlinien-Umschaltung bei einer Gangrückschaltung nach der Anordnung gemäß der Erfindung, und
Fig. 6 ein Zeit-Diagramm entsprechend Fig. 5 bei einer Ganghochschaltung nach der Anordnung gemäß der Erfindung.
Unter Bezugnahme zunächst auf Fig. 3 liefert ein Kennungs­ wandler 28 ein Signal 27 für die Leistungsanforderung, welches gemäß einer gespeicherten Kennlinie 32 von der Stellung eines vom Fahrer betätigten Fahrpedales 8 abhängig ist und an einem umschaltbaren Kennlinien-Speicher 26 an­ liegt. In einer elektronischen Steuereinheit 7 - die unter anderem für das selbsttätige Steuern und Schalten eines durch einen Verbrennungsmotor 9 angetriebenen Gangwechsel­ getriebes verwendet ist - wird ein eine Information über den bei einer Gangumschaltung zu schaltenden neuen Gang enthaltendes gangab­ hängiges Aufschaltsignal 15 gebildet, welches am jeweiligen Eingang von zwei Speichern 23 und 24, einem variablen Ver­ zögerungsglied 25 sowie einer Schalterkennungsstufe 31 an­ liegt. Bei einer Hochschaltung wird der Ausgang 36 des Spei­ chers 23 auf einen Eingang 29 eines Komparators 30 geschal­ tet, an dessen zweitem Eingang 35 ein übersetzungsabhängiges Aufschaltsignal 16 anliegt, welches von der Steuereinheit 7 über einen Ausgang 34 abgegeben wird. Die Steuereinheit 7 ver­ arbeitet zur Bildung des Aufschaltsignales 16 ständig die Istwerte von Getriebeeingangsdrehzahl und Getriebeausgangs­ drehzahl des Gangwechselgetriebes.
Bei einer Gangrückschaltung schaltet die Schalterkennungs­ stufe 31 den Eingang 29 des Komparators 30 auf den Ausgang 37 des Speichers 24 um, dessen Eingang mit dem Ausgang 33 der Steuereinheit 7 für das gangabhängige Aufschaltsignal 15 ver­ bunden ist. Im Speicher 23 sind jeweils einem Gang zugehörige Sollwerte für das Übersetzungsverhältnis des Gangwechselge­ triebes gespeichert, welchen zur Bildung eines Zeitvorhaltes 20 (Fig. 6) jeweils ein Korrekturwert entweder multiplikativ oder in algebraischer Summenbildung zugeordnet ist.
In entsprechender Weise sind im Speicher 24 jeweils einem Gang zugehörige Sollwerte für das Übersetztungsverhältnis des Gangwechselgetriebes gespeichert, welchen Korrekturwerte entweder multiplikativ oder in algebraischer Summenbildung zu­ geordnet sein können, um die endliche Einstellzeit eines elektronischen Reglers 38 eines beispielsweise auf die Dros­ selklappe des Verbrennungsmotores 9 arbeitenden Stellgliedes 17 zur Einstellung des Motordrehmomentes ebenso zu berück­ sichtigen wie die Reaktionszeit des Verbrennungsmotores 9. Diese Charakteristiken des Motoraggregates können selbstver­ ständlich auch bei den Korrekturwerten für den Zeitvorhalt bei Hochschaltungen im Speicher 23 berücksichtigt werden.
Im Kennlinienspeicher 26 sind eine Kennlinie 10 für den 3. Gang des vom Verbrennungsmotor 9 angetriebenen drei­ gängigen Gangwechselgetriebes, eine Kennlinie 11 für den 2. Gang sowie eine Kennlinie 12 für den 1. Gang abgelegt, so daß in jedem Gang das Signal 27 der Leistungsanforderung in Abhängigkeit von einer nur diesem Gang zugeordneten Kenn­ linie in ein Ausgangssignal 19 für den Drehmoment-Sollwert gewandelt wird, mit welchem der Regler 38 beaufschlagt wird.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung gangspezifischer Kennlinien wird durch einen Vergleich der Fig. 1/1a einer­ seits und der Fig. 2/2a andererseits deutlich.
In den Fig. 1 und 2 ist jeweils ein Fahrdiagramm enthal­ ten, bei dem auf der Abszisse die Fahrgeschwindigkeit v und auf der Ordinate das Motordrehmoment Md aufgetragen sind. In die Diagramme sind die zugehörigen Drehmomentlinien für die Gänge 1 bis 3 eingetragen. Nach Fig. 1 ergibt sich für eine Rückschaltung aus dem 3. Gang in den 2. Gang ein be­ trächtlicher Drehmomentsprung 39 bei herkömmlichen Anordnungen, bei denen gemäß dem Motorkennfeld von Fig. 1a - bei dem auf der Abszisse die Motordrehzahl n und auf der Ordinate das Mo­ tordrehmoment Md aufgetragen sind - der Motorbetriebspunkt bei Gangschaltungen auf einer jeweiligen Linie 40 für kon­ stante Drosselklappenstellung verläuft.
Dagegen erfolgt bei der erfindungsgemäßen Anordnung bei einer Rückschaltung aus dem 3. Gang in den 2. Gang im Kennlinien­ speicher 26 eine Umschaltung von der steileren Kennlinie 10 auf die flachere Kennlinie 11, wodurch sich ein kleinerer Wert für das Signal 19 und damit eine andere Drosselklappen­ stellung für ein kleineres Motordrehmoment ergibt. Dabei ist die gegenseitige Abstufung zwischen den Kennlinien 10 und 11 (und auch zwischen den Kennlinien 11 und 12) so ge­ troffen, daß gemäß Fig. 2a der Motorbetriebspunkt bei Gang­ schaltungen nach einer jeweiligen Linie 18 konstanter Motorleistung P = const. verläuft, so daß sich im Schalt­ punkt 42 von Fig. 2 bei der Fahrgeschwindigkeit 41 im Gegensatz zur Fig. 1 kein Drehmomentsprung ergibt. Selbstverständlich gilt der Verlauf des Motorbetriebspunktes im Motorkennfeld auf Linien konstanter Leistung bei der er­ findungsgemäßen Anordnung auch für Hochschaltungen.
Das Kennlinien-Diagramm von Fig. 4 bezieht sich auf eine Variante der erfindungsgemäßen Anordnung für ein vier­ gängiges Gangwechselgetriebe, bei dem der 4. Gang als Schongang ausgelegt sein kann, so daß Umschaltungen zwi­ schen dem 3. Gang und dem 4. Gang häufig vorkommen. Bei dieser Variante sind im Kennlinienspeicher 26 eine Kenn­ linie 13 für den 4. Gang sowie nur noch eine weitere, den Gängen 1 bis 3 gemeinsame Kennlinie 14 abgespeichert, so daß eine Kennlinienumschaltung unter P = const. für den Motorbetriebspunkt nur zwischen den Gängen 3 und 4 statt­ findet.
Arbeitsweise und Aufgabe von Verzögerungsglied 25 und Kom­ parator 30 sind zunächst für eine Hochschaltung anhand der Fig. 6 näher erläutert, die ein Diagramm zeigt, bei dem auf der Abszisse die Zeit t und über der Zeit t der Verlauf der Motordrehzahl n und der Verlauf der Getriebeübersetzung i des Gangwechselgetriebes aufgetragen sind. Weiterhin zeigt das Diagramm den zeitlichen Einsatzpunkt 45 der erfindungs­ gemäßen Kennlinien-Umschaltung, d. h., das Auftreten des Schaltsignales 44 am Ausgang des Verzögerungsgliedes 25.
Bei einem Gangwechsel - also bei einer Rückschaltung wie auch bei einer Hochschaltung - tritt in der Steuereinheit 7 zunächst zum Zeitpunkt t 0 ein Schaltbefehl auf, der zum An­ steuern von Kommandoschiebern und dgl. in der hydraulischen Schaltvorrichtung des Gangwechselgetriebes verwendet wird und das den zu schaltenden Gang anzeigende Aufschaltsig­ nal 15 am Ausgang 33 der Steuereinheit 7 auslöst. Das Auf­ schaltsignal 15 liegt demnach am Eingang des Verzögerungs­ gliedes 25 wie auch am Eingang des Sollwert-Speichers 23 zum Zeitpunkt t 0 an, bei welchem eine Beeinflussung der an der Hochschaltung zu beteiligenden Reibelemente, d. h., der Schaltstellglieder, noch nicht stattfindet. Die Schalter­ kennungsstufe 31 hat aufgrund des Aufschaltsignales 15 er­ kannt, daß es sich um eine Hochschaltung handelt und demnach den Ausgang 36 des Speichers 23 auf den Eingang 29 des Kom­ parators 30 geschaltet.
Gemäß Fig. 6 hat der zu schaltende höhere Gang ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis 22; im Speicher 23 hat das Aufschalt­ signal 15 die Ausgabe eines korrigierten Sollwert-Signales 46 veranlaßt, das einem korrigierten höheren Übersetzungsver­ hältnis 22 a (Fig. 6) entspricht. Im Zeitpunkt t 1 sind die Schaltstellglieder für die Gangumschaltung aktiviert worden, so daß sich das höhere Übersetzungsverhältnis 47 des alten niedrigeren Ganges in Richtung auf das niedrigere Übersetzungs­ verhältnis 22 über der Schaltzeit ändert. Diese Übersetzungs­ änderung Δ i wird in der Steuereinheit 7 durch ständige Ver­ arbeitung der Istwerte von Getriebeeingangs- und -ausgangs­ drehzahl des Gangwechselgetriebes zur Bildung des übersetzungs­ abhängigen Aufschaltsignales 16 verwendet, welches ab dem Zeitpunkt t 1 am Eingang 35 des Komparators 30 anliegt. Wenn der Istwert des sich ändernden Übersetzungsverhältnisses i im Zeitpunkt 45 gleich dem korrigierten Sollwert 22 a wird, tritt am Ausgang des Komparators 30 das das Verzögerungsglied 25 anstoßende Schaltsignal 43 auf.
Ist die Verzögerungszeit an Ein- und Ausgang des Verzögerungs­ gliedes 25 jeweils auf Null eingestellt, dann tritt im Zeit­ punkt 45 am Ausgang des Verzögerungsgliedes 25 das Schalt­ signal 44 auf, durch welches der Kennlinienspeicher 26 auf die dem höheren Gang entsprechende steilere Kennlinie umge­ schaltet wird. Im Zeitpunkt t 2 hat das Übersetzungsver­ hältnis i den Sollwert 22 des höheren Ganges erreicht, d. h., die Umschaltung ist beendet. Von diesem Zeitpunkt t 2 wird bei der Auslegung des Korrekturwertes im Speicher 23 für den Sollwert 22 a ausgegangen, um den Zeitvorhalt 20 für den Einsatzpunkt 45 der Kennlinienumschaltung zu bestimmen. Durch Erhöhung des Sollwertes 22 a mittels entsprechender Korrektur­ werte im Speicher 23 kann der Zeitvorhalt 20 so eingestellt wer­ den, daß sich die durch die Umschaltung erzielte Drehmomentan­ hebung in einem rückfreien Verlauf des Drehmomentes bei der übersetzungsabhängigen Änderung des Drehmomentes auswirkt. Im entgegengesetzten Sinne kann nun der Zeitvorhalt 20 bei fest­ gelegten Korrekturwerten im Speicher 23 durch Einstellung einer endlichen Verzögerungszeit 48 am Eingang des Verzögerungsgliedes 25 ver­ ringert - d. h., das Auftreten des Schaltsignales 44 und damit den Einsatz­ punkt 45 in Richtung auf das Ende t 2 der Umschaltung verlagert werden.
Im letztgenannten Sinne wird man zweckmäßigerweise bei einer Rückschaltung vorgehen, wie dies anhand der Fig. 5 dargestellt ist, die wiederum ein Diagramm zeigt, bei dem über der Zeit t der Verlauf der Getriebeübersetzung i und der Verlauf der Motordrehzahl n aufgetragen und Schaltzeiten t 0, t 1 und t 2 sowie der Einsatzpunkt des Schaltsignales 44 für die Kennlinienumschaltung angegeben sind.
Bei der Rückschaltung tritt im Zeitpunkt t 0 wiederum das gang­ abhängige Aufschaltsignal 15 auf, welches an den Eingängen des Verzögerungsgliedes 25, des Speichers 24 und der Schalt­ erkennungsstufe 31 anliegt. Die Schalterkennungsstufe 31 hat den Eingang 29 des Komparators 30 auf den Ausgang 37 des Speichers 24 geschaltet, an dem ein dem zu schaltenden Gang zugehöriges Sollwert-Signal 49 auftritt, welches hinsichtlich des Sollwertes 21 (Fig. 5) für die Übersetzung des niedrigeren Ganges - wenn überhaupt - nur unwesentlich bzw. so korrigiert ist, daß in Anpassung an eine gegebenenfalls am Eingang des Verzögerungsgliedes 25 eingestellte endliche Verzögerungs­ zeit 48 der Einsatzpunkt 45 für das Auftreten des Schalt­ signales 44 für die Kennlinienumschaltung auf das Schaltende t 2 fällt oder kurz vor dem Schaltende t 2 liegt. In diesem Zeitpunkt t 2 faßt das Reaktionsgetriebeglied des zu schal­ tenden niedrigen Ganges, was mit einem bei 50 punktiert an­ gedeuteten Überschwingen des Antriebsstranges bei herkömm­ lichen Anordnungen verbunden war, nun durch die Erfindung je­ doch vermieden ist. Komparator 30 und Kennlinienspeicher 26 arbeiten auf den Regler 38 des Stellgliedes 17 zur Verstellung der Drosselklappe des Verbrennungsmotores 9 im übrigen ent­ sprechend so, wie dies oben im Zusammenhang mit einer Hoch­ schaltung beschrieben ist.

Claims (9)

1. Anordnung zum Einstellen des Drehmomentes eines ein Gangwechselgetriebe mit einer selbsttätigen Schaltvor­ richtung antreibenden und in seiner Leistung über ein vom Fahrer zu betätigendes Fahrpedal steuerbaren Ver­ brennungsmotores in Abhängigkeit von gespeicherten Kenn­ linien mit vorgegebenem Verlauf für den Drehmoment- Sollwert als Funktion der Leistungsanforderung unter Verwendung von aus der Schaltvorrichtung abgeleiteten Aufschaltsignalen, die das Aufschalten einer Kennlinie auf ein das Drehmoment beeinflussendes Stellglied aus­ lösen, wobei wenigstens einer der Schaltvorgänge durch eine Information eines zugeordneten Aufschaltsignales erkennbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei verschiedenen Gängen (1. Gg. bis 3. Gg. oder 4. Gg. und 1. Gg. bis 3. Gg) je eine eigene Kennlinie (10 bis 12 oder 13 und 14) zugeordnet ist und die Aufschaltsignale (15) jeweils eine Infor­ mation über den zu schaltenden Gang enthalten sowie wenigstens annähernd konstante Motorleistung als Parameter der jeweiligen Kennlinie (18) im Motorkennfeld (Fig. 2a) für den Motorbetriebspunkt beim Umschalten zwischen zwei verschiedenen Gängen (3. Gg. und 2. Gg.) zugeordneten Kennlinien (11 und 12) für den Drehmoment-Sollwert (19) verwendet sind und die Abhängigkeit des Stellgliedes (17) von der aufgeschalteten Kennlinie bis zum Umschalten auf einen Gang mit einer anderen Kennlinie aufrechterhalten wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Gang (1. Gg. bis 3. Gg.) eine Kennlinie (12 bzw. 11 bzw. 10) für den Drehmoment-Sollwert (19) zugeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehreren Gängen (1. Gg. bis 3. Gg.) eine gemeinsame Kennlinie (14) für den Drehmoment-Sollwert (19) zugeordnet ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Information über den Istwert der Getriebe­ übersetzung enthaltendes übersetzungsabhängiges Auf­ schaltsignal (16) gebildet und derart mit dem gangab­ hängigen Aufschaltsignal (15) verknüpft wird, daß die Aufschaltung der Kennlinie für den Drehmoment-Sollwert (19) beim oder um einen vorgebbaren Vorhalt (20) vor dem Erreichen des dem zu schaltenden Gang zugehörigen Sollwertes (21 bzw. 22) der Getriebeübersetzung erfolgt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Vorhaltes (20) dem Sollwert (22) der Getriebeübersetzung ein Korrekturwert (Speicher 23) zuge­ ordnet ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Vorhalt (20) gebildete übersetzungsab­ hängige Aufschaltsignal (16) zum Anstoßen eines vor­ zugsweise variablen Verzögerungsgliedes (25) verwendet ist, an welchem das gangabhängige Aufschaltsignal (15) anliegt.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für Hochschaltungen und Rückschaltungen unterschied­ liche Korrekturwerte (Speicher 23 und 24) verwendet sind.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinien (10 bis 14) für den Drehmoment-Sollwert (19) in einem umschaltbaren Kennlinienspeicher (26) abge­ legt sind, an dem ein Signal (27) eines vom Fahrpedal (8) angesteuerten Kennungswandlers (28) anliegt.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang (29) eines Komparators (30) durch eine Schalterkennungsstufe (31) wechselweise an einen Soll­ wert-Speicher (23) für Korrekturwerte bei Hochschaltungen oder an einen Sollwert-Speicher (24) für Korrektur­ werte bei Rückschaltungen anschließbar ist.
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