DE3644134A1 - Einrichtung zur vortriebsregelung an kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-PS 31 27 302 bekannt. Sie weist einen sogenannten "schnellen" Regel­ kreis auf, der auf die Bremse eines angetriebenen Rades einwirkt, wenn nur dieses Rad zum Durchdrehen neigt. Sie weist auch einen weiteren Regelkreis auf, der das Motor­ moment reduziert, wenn entweder beide angetriebenen Räder zum Durchdrehen neigen, wenn ein angetriebenes Rad ober­ halb einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. bei Kurvenfahrt zum Durchdrehen neigt oder wenn die Fahrzeug­ längsbeschleunigung oberhalb einer Geschwindigkeit im Anfahrbereich einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt.

Vortriebsregelungen mit Bremseneingriff können zwar durch schnellen Bremseneingriff größere Regelabweichungen vermeiden, sind jedoch sehr aufwendig hinsichtlich Her­ stellungskosten und Betriebssicherheit, da ein unge­ wolltes Bremsen infolge fehlerhafter Signale zu äußerst fahrkritischen Zuständen führen kann.

Insbesondere bei Vortriebsregelungen, die ausschließlich auf das Motormoment wirken, machen sich die angekoppelten Drehmassen von Motor und Antriebsstrang nachteilig be­ merkbar und führen zu merkbarem Überschwingen der Regelung, d. h., zu großem Schlupf und großer Beschleunigung der antriebenen Räder. Sie sind auch ein Grund für einen nicht zu vernachlässigenden Zeitverzug zwischen einer Verstellung beispielsweise der Drosselklappe im Vergaser des Motors und der darauf folgenden Motor­ reaktion.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine ausschließlich das Motormoment regelnde Einrichtung zur Vortriebsregelung so zu verbessern, d. h., schneller zu machen, daß auf einen Bremsregelkreis verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Da­ nach wird die Durchdrehneigung eines angetriebenen Rades festgestellt, wenn die Beschleunigung dieses Rades die Beschleunigung des nicht angetriebenen Rades derselben Fahrzeugseite um einen vorgegebenen Betrag übersteigt. Dies läßt sich bereits wesentlich früher als die Über­ schreitung einer regeltechnisch sinnvoll bemessenen Schlupfschwelle feststellen, so daß durch früheres Ver­ mindern des Motormoments dem Rad bzw. den Rädern ein viel geringeres Überschußmoment zugeleitet wird. In­ folgedessen kann das Rad schneller abgefangen werden und unterschreitet eine Schwelle, die aus der Ge­ schwindigkeit des nicht angetriebenen Rades und der Ge­ schwindigkeitsdifferenz zwischen angetriebenem und nicht angetriebenem Rad, die zum Zeitpunkt des Überschreitens der Beschleunigungsschwelle geherrscht hat, gebildet wird, im allgemeinen früher als die wesentlich höher angesetzte Schlupfschwelle. Auf diese Weise ist eine Regelung mit geringerem Überschwingen und mit weniger Regelzyklen durchführbar, so daß auf einen geregelten Bremseneingriff verzichtet werden kann. Dies wirkt sich auch vorteilhaft auf die Stabilität des Fahrzeuges aus, da geringerer An­ triebsschlupf auch geringere Seitenführungskraftverluste mit sich bringt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird diese Be­ schleunigungsregelung nur dann durchgeführt, wenn die Fahrzeuglängsbeschleunigung unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt. Liegt sie jedoch oberhalb dieses Wertes, kann davon ausgegangen werden, daß eine trockene, griffige Fahrbahn befahren wird, so daß eine normale Vortriebs­ regelung zulässig ist, die größere Schlupfwerte verkraften kann und die Beschleunigung des Fahrzeuges nicht vermindert.

Demgegenüber kann die "Beschleunigungsregelung" über die normalerweise vorgesehene Dauer weiter eingeschaltet bleiben, solange sich die Fahrzeugquerbeschleunigung b _y innerhalb eines vorgegebenen Bereiches, beispielsweise 0,05 g < b _y < 0,15 g, befindet, in welchem ein niedriger Kraftschlußbeiwert angenommen werden kann. Das die Fahr­ zeugquerbeschleunigung repräsentierende Signal kann auch auf eine vorgegebene Dauer von beispielsweise 2 s begrenzt werden. Dies reicht im allgemeinen aus, um das Fahrzeug in der Kurve zu stabilisieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 den Verlauf eines Regelzyklus und

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild.

Fig. 1 zeigt den zeitlichen Verlauf eines Regelzyklus, d. h., den zeitlichen Verlauf der Radumfangsgeschwindigkeit eines betrachteten angetriebenen Rades vom Überschreiten eines Schwellwertes bis zum Unterschreiten bzw. bis zum nächsten Überschreiten desselben oder eines anderen Schwellwertes. Dabei ist oberhalb der Zeitachse (Abszisse) der Verlauf der Geschwindigkeiten eines angetriebenen und des nichtan­ getriebenen Rades derselben Fahrzeugseite und unterhalb der Zeitachse der zeitliche Verlauf einer das Ausgangs- Drehmoment des Antriebsaggregats (hier der Drosselklappen­ winkel eines Vergasers, innerhalb seiner Grenzwerte min., max.) repräsentierenden Größe dargestellt.

Für das Ausführungsbeispiel sei ein Kraftfahrzeug mit an­ getriebenen Hinterrädern angenommen, dessen Regelein­ richtung für das angetriebene linke Hinterrad hier be­ schrieben werden soll. Für das rechte Hinterrad existiere eine identische Regeleinrichtung.

Die mit v _VL bezeichnete Gerade sei der zeitliche Verlauf des nichtangetriebenen Vorderrades und sei zugleich eine Referenz für die Fahrzeuggeschwindigkeit v _F . Die unter­ brochene Linie S sei ein gegenüber dieser Referenz vorge­ gebener Verlauf einer Schlupfschwelle für das linke Hinterrad, dessen Radumfangsgeschwindigkeit entsprechend der Kurve v _HL verlaufen soll.

Geht man von einer Drosselklappenstellung mit dem Öffnungswinkel α ₀ aus, der dem angetriebenen linken Hinterrad ein zu großes Antriebsmoment vermitteln soll, so beginnt dieses Rad zu beschleunigen und überschreitet im Zeitpunkt t ₁ einen Beschleunigungswert, welcher der Beschleunigung des nicht angetriebenen Rades derselben Fahrzeugseite, zu dem ein vorgegebener Wert, beispielsweise 0,2 g, hinzuaddiert ist, entspricht. Im vorliegenden Dia­ gramm entspricht der Beschleunigung des nicht angetriebenen Rades der Winkel zwischen der Geraden v _VL und der Zeitachse, dem vorgegebenen Wert der Winkel zwischen der Tangente des jeweils betrachteten Punktes der Kurve v _HL und der Geraden v _VL .

Mit dem Überschreiten dieses Beschleunigungsschwellwertes im Zeitpunkt t ₁ wird der Drosselklappenöffnungswinkel α ver­ kleinert, wie durch einen nach unten weisenden Pfeil ange­ deutet ist. Der Verlauf dieses Öffnungswinkels im Regel­ zyklus ist nicht Gegenstand der Erfindung, deshalb ist ein möglicher Verlauf (Absenken auf einen bestimmten Wert und anschließend konstanthalten) als strichlierte Linie α dar­ gestellt.

Zum Vergleich ist als strichlierte Kurve v′ _HL ein Verlauf der Radumfangsgeschwindigkeit des angetriebenen Rades dar­ gestellt, der sich bei einer bekannten Schlupfregelung einstellt, wenn das angetriebene Rad die Schlupfschwelle im Zeitpunkt t ₂ überschreitet und ab diesem Zeitpunkt der Drosselklappenwinkel stufenweise reduziert wird, wie die strichlierte Kurve α ′ im unteren Diagramm der Fig. 1 zeigt. Bereits durch den Zeitverzug zwischen t ₁ und t ₂ erhält das Rad ein größeres Überschußmoment und damit einen größeren auszuregelnden Schlupf als bei der oben dargestellten Beschleunigungsregelung.

Im Moment des Überschreitens der Beschleunigungsschwelle im Zeitpunkt t ₁ wird die Differenz Δ v zwischen den Radumfangs­ geschwindigkeiten v _HL des angetriebenen Rades und v _VL des nicht angetriebenen Rades gespeichert. Die Summe v _VL + Δ v bildet im laufenden Regelzyklus den Schwellwert, mit welchem die Radumfangsgeschwindigkeit v _HL des ange­ triebenen Rades verglichen wird. Infolge der Reduzierung des Motormoments wird das angetriebene Rad wieder an die Fahrzeuggeschwindigkeit v _F herangeführt und unterschreitet im Zeitpunkt t ₃ den Schwellwert v _VL + Δ v. Ab diesem Zeit­ punkt kann der Drosselklappenwinkel wieder vergrößert werden.

Wie ein Vergleich mit der Schlupfregelung zeigt, wird der Schlupfschwellwert S, der wesentlich höher ist, im Ver­ gleich dazu von der Radumfangsgeschwindigkeit v′ _HL erst im darauffolgenden Zeitpunkt t ₄ unterschritten.

Man ersieht daraus, daß eine Regelung mit Beschleunigungs­ vergleich wesentlich früher beginnt und ein geringeres Über­ schußmoment zuläßt als eine Regelung mit Schlupfvergleich.

Ein schematisches Blockschaltbild einer möglichen Aus­ führungsform einer Vortriebsregeleinrichtung ist in Fig. 2 dargestellt.

Unterhalb einer strichlierten Linie A ist im wesentlichen ein an sich bekanntes sog. "elektronisches Gaspedal" dargestellt. Es besteht aus den Komponenten Gaspedal 1, Rechner 2, Stellglied 3, Stellmotor 4 und symbolisch dar­ gestellter Drosselklappe 5 eines Vergasers mit Istwert­ rückmeldung 6 an den Rechner 2.

Im Rechner 2 integriert ist die Vortriebsregelung des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges, soweit sie als mit einem speziellen Programm arbeitender Mikrocomputer ver­ wirklicht sein kann.

Oberhalb der gestrichelten Linie A ist ein schematisches Blockschaltbild für die Ermittlung der benötigten Eingangs­ größen für die Vortriebsregelung eines angetriebenen Rades, hier beispielsweise des linken Hinterrades, dargestellt. Dieser Teil ist also auch für das angetriebene Rad der anderen Fahrzeugseite vorhanden, jedoch nicht dargestellt.

Dem angetriebenen Rad und dem nicht angetriebenen Rad der (linken) Fahrzeugseite ist je ein Drehzahlsensor 7, 8 zuge­ ordnet, der analoge Ausgangssignale -v _HL für die Radum­ fangsgeschwindigkeit des angetriebenen linken Hinterrades und v _VL für die Radumfangsgeschwindigkeit des nicht ange­ triebenen linken Vorderrades - abgibt. Diese werden einen Schlupfkomparator 9 zugeführt, der ein digitales Ausgangs­ signal b _L an den Rechner gibt, wenn das angetriebene Rad in bezug auf das nicht angetriebene Rad einen bestimmten, vorgegebenen Schlupf Δλ überschreitet. Dies entspricht bis hierher der bekannten Schlupfregelung, die bei Vorhandensein des Signals λ _L das Motormoment kontinuierlich oder stufen­ weise drosselt und nach dem Verschwinden dieses Signals ebenso wieder vergrößert.

Die Ausgangssignale v _HL , v _VL der Drehzahlsensoren 7, 8 werden auch je einem Differenzierglied 10, 11 zugeführt, welches als Ausgangssignal die der Eingangsgröße "Geschwindigkeit" zugeordnete Beschleunigung b _HL bzw. b _VL abgibt. Die beiden analogen Beschleunigungssignale werden einer Komparatorschaltung 12 zugeführt, welche ein digitales Ausgangssignal Δ b _L abgibt, wenn die Be­ schleunigung b _HL des angetriebenen Rades die Be­ schleunigung b _VL des nicht angetriebenen Rades um wenig­ stens einen vorgegebenen Wert Δ b überschreitet.

Dies ist vom Zeitpunkt t ₁ (für eine bestimmte Dauer) in Fig. 1 der Fall. Das Ausgangssignal Δ b _L wird dem nicht invertierenden Eingang eines UND-Gliedes 13 zugeführt, welches noch zwei invertierende Eingänge aufweist, als dessen Ausgangssignal es dem Rechner 2 zugeführt wird, sofern beiden invertierenden Eingängen kein Signal zuge­ führt wird, was weiter unten noch näher beschrieben wird.

Die analogen Ausgangssignale v _HL und v _VL werden auch einem Speicherglied 14 zugeführt in welchem die Differenz v _HL - v _VL in dem Augenblick gespeichert wird, in welchem ein Ausgangssignal Δ b _L der Komparatorschaltung 12 er­ scheint (Zeitpunkt t ₁ in Fig. 1). Die gespeicherte Differenz Δ v wird in einem Summierglied 15 zu dem ana­ logen, der Umfangsgeschwindigkeit v _VL des nicht ange­ triebenen Rades entsprechenden Ausgangssignal des Dreh­ zahlgebers 8 addiert und das Summensignal v _VL + Δ v einem Komparator 16 zugeführt, in welchem es mit dem analogen Signal der Umfangsgeschwindigkeit v _HL des ange­ triebenen Rades verglichen wird. Der Komparator 16 gibt ein digitales Signal Δ v _L an den Rechner 2 ab, wenn die Umfangsgeschwindigkeit v _HL das Summensignal übersteigt. Dies ist in Fig. 1 vom Zeitpunkt t ₁ bis zum Zeitpunkt t ₃ der Fall.

In diesem Ausführungsbeispiel soll vom Regelbeginn, das ist vom erstmaligen Erscheinen eines Signals Δ b _L der Komparatorschaltung 12, für eine gewisse Dauer nach dem Beschleunigungskriterium und anschließend nach dem Schlupfkriterium geregelt werden. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal Δ b _L der Komparatorschaltung 12 einem Zeitglied 17 zugeführt, welches für eine vorgegebene Dauer ab Signalbeginn an seinem Eingang ein Nullsignal an seinem Ausgang erzeugt, welches einem nicht invertieren­ den Eingang eines zweiten UND-Gliedes 18 zugeführt wird, dessen Ausgang mit einem der bereits erwähnten invertieren­ den Eingänge des UND-Gliedes 13 verbunden ist. Einem invertierenden Eingang des zweiten UND-Gliedes 18 wird, in diesem Ausführungsbeispiel über ein auf eine vorgegebene Dauer eingestelltes Signaldauerbegrenzungsglied 20 das Ausgangssignal b _y eines Querbeschleunigungsgebers 19 zuge­ führt, welches dann erscheint, wenn der Geber 19 eine Fahrzeugquerbeschleunigung innerhalb eines vorgegebenen Bereiches, beispielsweise zwischen 0,05 g und 0,15 g fest­ stellt. Solange dieses Signal am invertierenden Eingang des zweiten UND-Gliedes 18 erscheint, solange kann von dessen Ausgangssignal das UND-Glied 13 nicht gesperrt werden.

Dem zweiten invertierenden Eingang des UND-Gliedes 13 wird das Ausgangssignal b _x eines Längsbeschleunigungs­ gebers 21 zugeführt, welches dann erscheint, wenn die Fahrzeuglängsbeschleunigung oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes, beispielsweise 0,2 g, liegt.

Die Vortriebsregelung setzt also nach Überschreiten des Beschleunigungsschwellwertes mit der Beschleunigungs­ regelung ein, sofern keine Fahrzeuglängsbeschleunigung größer als etwa 0,2 g vorliegt (da bei ausreichender Traktion eine feinfühlige, die Stabilität erhöhende Regelung nicht erforderlich ist) und geht nach Ablauf des Zeitgliedes 17 auf Schlupfregelung über, sofern dann noch Regelabweichungen vorhanden sind und nicht eine Querbe­ schleunigung zwischen 0,05 g und 0,15 g gemessen wird (was u. a. auf einen niedrigen Kraftschlußbeiwert zurückzuführen sein könnte), wodurch die Dauer der Beschleunigungsregelung verlängert würde, was der Fahrzeugstabilität zugute käme.

Die Drosselklappe wird nun von dem Rad, welches als erstes die Schwelle überschreitet, zurückgeregelt und erst dann wieder hochgeregelt, wenn auch das zweite der angetriebenen Räder die Schwelle wieder unterschritten hat.

Claims (4)

1. Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen im Sinne einer Verhinderung des unerwünschten Durchdrehens der angetriebenen Fahrzeugräder, mit einem jedem ange­ triebenen Rad zugeordneten, auf den gegenüber der Ge­ schwindigkeit des nicht angetriebenen Rades derselben Fahrzeugseite bezogenen Schlupf dieses Rades ansprechen­ den Regelkreis, der bei Überschreiten eines Schlupf­ schwellwertes durch dieses Rad eine Verminderung und bei Unterschreiten dieses Schlupfschwellwertes eine Ver­ größerung des Ausgangs-Drehmomentes des Antriebsaggregats bewirkt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß jedem angetriebenen Rad ein weiterer Regelkreis zuge­ ordnet ist, der mindestens im ersten Regelzyklus oder für eine vorgegebene Dauer den Schlupfregelkreis ersetzt, daß der weitere Regelkreis derart ausgebildet ist,
• - daß das Ausgangs-Drehmoment des Antriebsaggregats ver­ mindert wird, wenn die Beschleunigung (b _HL ) des ange­ triebenen Rades die Beschleunigung (b _VL ) des nicht an­ getriebenen Rades derselben Fahrzeugseite um einen vor­ gegebenen Betrag (Δ b) übersteigt,
• - daß die im Augenblick des Beginns der Drehmomentver­ minderung bestehende Differenz (Δ v) zwischen der Radumfangsgeschwindigkeit (v _HL ) des angetriebenen Rades und der (v _VL ) des nicht angetriebenen Rades derselben Fahrzeugseite gespeichert und zur Radumfangsgeschwindig­ keit (v _VL ) des nicht angetriebenen Rades addiert wird, wobei dieser Summenwert einen Schwellwert (v _VL + Δ v) bildet,
• - und daß das Ausgangs-Drehmoment des Antriebsaggregats wieder vergrößert wird, nachdem die Radumfangsgeschwindig­ keit (v _HL ) des angetriebenen Rades diesen Schwellwert (v _VL + Δ v) unterschritten hat.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Regelkreis nur dann den Schlupfregelkreis ersetzt, wenn die Fahrzeuglängsbeschleunigung (b _x ) unter­ halb eines vorgegebenen Wertes liegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltzeit des weiteren Regelkreises über den ersten Regelzyklus oder über die vorgegebene Dauer hinaus verlängert wird, solange die Fahrzeugquerbe­ schleunigung (b _y ) oberhalb eines ersten und unterhalb eines zweiten Grenzwertes liegt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine oberhalb des ersten und unterhalb des zweiten Grenzwertes liegende Fahrzeugquerbeschleunigung (b _y ) repräsentierendes Signal auf eine vorgebbare Dauer begrenzbar ist.