DE3738719C2 - Verfahren und Anordnung zur Verhinderung störender Lastwechselschläge bei einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Gattungsbildenden Stand der Technik beschreibt die EP 0 155 993, F02D 11/10. Unter ver­ zögerter Übertragung der Stellbefehle ist eine Verflachung und damit eine Verlängerung ihres Anstiegs bzw. Abfalls zu ver­ stehen.

Bekanntlich tritt bei Kraftfahrzeugen mit Otto- und Diesel­ motoren beim Lastwechsel, d. h. beim Übergang von Schub- in Zugbetrieb und umgekehrt, ein sogenannter Lastwechselschlag auf, der zu als Ruckeln bezeichneten Längsschwingungen des Fahrzeugs, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, führen kann. Diese Erscheinung wird im wesentlichen durch die kinetische Energie von Brennkraftmaschine und Antriebsstrang bestimmt, die während des Lastwechsels infolge von Elastizitäten und Spiel im Antriebsstrang freigesetzt und zum Teil an die Fahrzeugkarosserie abgegeben wird. Die unerwünschten Last­ wechselerscheinungen können daher weitgehend verhindert werden, wenn die während des Lastwechsels aufgebaute kinetische Energie auf ein Minimum reduziert wird.

In dem zitierten Stand der Technik wird als bereits bekannte Gegenmaßnahme das Vorsehen eines beispielsweise durch einen hy­ draulischen Dämpfer verwirklichten Verzögerungsglied zwischen Gaspedal und Steller angegeben. Diese Lösung wird aber als nach­ teilig bezeichnet, weil das Verzögerungsglied auch bei vom Fahrer gegebenen Gaspedalsignalen wirksam ist. Daher wird dort vorgeschlagen, abhängig von der Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine ein Signal zu er­ zeugen, das in die Verstellung des Stellers für das Kraftstoff- Luft-Gemisch eingreift und in gegenläufige Stellungsänderungen umsetzt, wenn die Drehzahländerungen als störend erkannt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anord­ nung zu seiner Durchführung zu schaffen, das bzw. die die unerwünschten Last­ wechselerscheinungen zumindest auf ein nicht störendes Maß verringert, ohne daß dabei den Fahrbetrieb störende Verzögerungen der Übertragung der Gaspe­ dalbefehle auf das Leistungsstellglied in Kauf genommen werden müssen.

Das diese Aufgabe lösende erfindungsgemäße Verfahren besteht in den kennzeich­ nenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausgestaltungen einer Anord­ nung zur Durchführung des Verfahrens beschreiben die Unteransprüche.

Die Verzögerung der Übertragung der Gaspedalbefehle auf das Leistungstellglied ist also auf einen sehr kleinen Bereich des zeitlichen Drehmomentenverlaufs der Brennkraftmaschine, nämlich in unmittelbarer Nähe des Nulldurchgangs die­ ses Verlaufs, beschränkt, wobei der Tatbestand berücksichtigt wird, daß für den Lastwechselschlag praktisch nur die Vorzeichenänderung des Drehmoments beim Übergang von Schub auf Zug bzw. umgekehrt verantwortlich ist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erklärt, deren Fig. 1 das Blockschaltbild für eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des Ver­ fahrens zeigt und deren Fig. 2 bis 5 Drehmomentverläufe bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutern.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so wirkt das Gaspedal 1 auf das Potentiome­ ter 2, das ein der jeweiligen Stellung des Gaspedals 1 entsprechendes elektri­ sches Gaspedalsignal g an das Koppelglied 3 abgibt. Das von diesem erzeugte, noch zu beschreibende Signal g* gelangt zu der Einrichtung 4, die einerseits das elektrische Signal g* in ein Betätigungssignal für das Leistungsstellglied der Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Drosselklappe oder ein Regelglied einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, umwandelt und andererseits mittels eines Stellungssensors am Leistungsstellglied ein Stellungssignal x abgibt.

Sowohl das Stellungssignal x als auch das mittels eines Drehzahlsensors 5 für die Drehzahl der Brennkraftmaschine erzeugte Drehzahlsignal n, gegebenenfalls auch ein Zündwinkelsignal, steuern den Kennfeldspeicher 6 an, in dem der Ver­ lauf des Drehmoments M_d der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von diesen Größen gespeichert ist. Das so abgerufene Drehmomentsignal M_d gelangt zur Am­ plitudenfensterschaltung 7, die so ausgelegt ist, daß sie nur Drehmomentsi­ gnale M_d* zum Verzögerungssignalerzeuger 8 gelangen läßt, die innerhalb eines sehr engen Bereichs um den Nulldurchgang des Drehmomentenverlaufs der Brenn­ kraftmaschine liegen. Beispielsweise kann dieser Bereich, das heißt das von der Einrichtung 7 erzeugte Amplitudenfenster, im Positiven und im Negativen durch das Drehmomentsignal für ein Zehntel des maximalen Drehmoments der Brennkraftmaschine begrenzt sein. Nur dann, wenn das Drehmomentsignal M_d zwischen diesen Grenzwerten liegt, liefert die Amplitudenfensterschaltung 7 ein den Verzögerungssignalerzeuger 8 ansteuerndes Signal M_d*, woraufhin die Einrichtung 8, die ein Differenzierglied enthält, ein Verzögerungssignal v an das Koppelglied 3 abgibt. Dieses Verzögerungssignal kann in vorteilhafter Weise so bemessen sein, daß bei innerhalb des erwähnten Amplitudenfensters liegenden Drehmomentsignalen, also in unmittelbarer Umgebung des Nulldurch­ gangs des Drehmomentenverlaufs, der Anstieg der Stellbefehle des Gaspedals 1 in einem kleinen Bereich verflacht und damit um 0,03 bis 0,5 sec verlängert wird. Die volle Wirkung der Gaspedalsignale g wird also verzögert. Diese "an­ stiegsverlängerten" Gaspedalsignale sind in Fig. 1 mit g* bezeichnet. Dabei ist es, wie noch anhand der weiteren Figuren erläutert wird, mit einfachen Mitteln möglich, der Verzögerung innerhalb des mehrfach erwähnten Amplituden­ fensters einen nichtlinearen Zeitverlauf zu geben.

Betrachtet man nun die weiteren Figuren, so zeigt Fig. 2 den Verlauf der Gaspedalbewegung, das heißt den Verlauf des Gaspedalsignals g über der Zeit t, wobei mit g_max die kick-down-Stellung des Gaspedals bezeichnet ist. Man erkennt, daß hier eine sehr schnelle Gaspedalbetätigung angenommen ist, die einen praktisch rechteckförmigen Zeitverlauf des Signals g zur Folge hat.

In den Fig. 3, 4 und 5 ist nun vorausgesetzt, daß die anhand Fig. 2 be­ schriebene Gaspedalbetätigung zunächst dem Übergang vom Schubbetrieb (mit negativen Werten des Drehmoments M_d) zum normalen Zugbetrieb der Brennkraft­ maschine (mit positiven Drehmomentwerten) gilt. Das erfindungsgemäße Verfah­ ren arbeitet so, daß nur in unmittelbarer Nähe des Nulldurchgangs des Dreh­ momentverlaufs ein Verzögerungssignal erzeugt wird, so daß mit zunehmendem Drehmoment nur jeweils ein sehr kleiner (kurzzeitiger) Verzögerungsbereich V im Drehmomentanstieg vorhanden ist; unmittelbar nach dem Nulldurchgang steigt auch der Drehmomentenverlauf entsprechend dem steilen Anstieg des Gaspedalsi­ gnals g sehr steil an.

Die Kurven nach den Fig. 3, 4 und 5 unterscheiden sich hinsichtlich des Verlaufs der Drehmomentenkurve innerhalb des Verzögerungsbereichs V: Während in Fig. 4 dieser Verlauf längs einer Geraden erfolgt, sieht Fig. 3 einen aus zwei Geraden unterschiedlicher Steigung zusammengesetzten Verlauf vor. Dabei erfolgt beim Gasgeben zunächst in beiden Ausführungsbeispielen ein steiler Drehmomentenanstieg auf einen Wert unmittelbar unterhalb des Werts 0, der in Fig. 3 zunächst beibehalten wird; in Fig. 4 schließt sich dann unmittelbar der lineare Anstieg mit sehr geringer Steigung an.

In der Ausführungsform nach Fig. 5 erfolgt der Drehmomentanstieg innerhalb des Bereichs V nichtlinear zunächst mit relativ großer Steigung, die dann immer mehr abnimmt; auch hier ist sichergestellt, daß unmittelbar nach Durch­ fahren des Nulldurchgangs der Drehmomentenverlauf einen steilen Anstieg be­ sitzt.

In den Fig. 3, 4 und 5 ist ferner angenommen, daß entsprechende Verzöge­ rungsbereiche V′ auch beim Übergang vom Zug- in den Schubbetrieb durchfah­ ren werden. Diese Bereiche sind spiegelbildlich zu den Anstiegsbereichen V, so daß sie im einzelnen nicht nochmals beschrieben zu werden brauchen. Ver­ ständlicherweise ist es auch möglich, den Drehmomentenverlauf innerhalb der Bereiche V und V′ für jeden Fall unterschiedlich zu gestalten.

Alle beschriebenen Ausführungsbeispiele besitzen den Vorteil, daß die der Un­ terbindung oder weitgehenden Verminderung von Lastwechselerscheinungen dienen­ den Verzögerungen oder Abflachungen des Drehmomentenanstiegs auf den Bereich des Drehmomentenverlaufs der Brennkraftmaschine beschränkt sind, der für diese Erscheinungen verantwortlich ist, während außerhalb dieses sehr kleinen Zeit­ bereichs die Übertragung der Gaspedalbefehle auf das jeweilige Leistungsstell­ glied unverzögert erfolgt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Verhinderung störender Lastwechselschläge bei einer zum Fahr­ zeugantrieb dienenden Brennkraftmaschine, wobei von einem Fahrer über ein Gaspedal gegebene Stellbefehle für ein Leistungsstellglied verzögert übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung auf den Bereich (V; V′) des Nulldurchgangs des Drehmo­ mentverlaufes (M_d) der Brennkraftmaschine begrenzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verzögerte Übertragung in dem Bereich (V) beim Übergang vom Schub- in den Zugbetrieb und in dem Bereich (V′) beim Übergang vom Zug- in den Schubbetrieb unterschiedlich gestaltet ist.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehmomentsignalerzeuger (6) ein über Sensoren (4, 5) angesteuerter Kennfeldspeicher dient, in welchem die jeweiligen Drehmomentsignale (M_d) in Abhängigkeit von Signalen (n) eines Drehzahlsensors (5) und Signalen (x) eines Stellungssensors (4) eines Leistungsstellgliedes (1) gespeichert sind, und daß zwischen dem Drehmomentsignalerzeuger (6) und einem Verzögerungs­ signalerzeuger (8) eine Amplitudenfensterschaltung (7) für die Drehmomentsi­ gnale (M_d) liegt, die nur Drehmomentsignale (M_d*) im Bereich des Nulldurch­ gangs des Drehmomentenverlaufs (M_d) zum Verzögerungssignalerzeuger (8) zur Aktivierung desselben gelangen läßt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenfensterschaltung (7) einen Durchlaßbereich von etwa 0,1 M_{d max} M_d -0,1 M_{d max} besitzt, wobei M_{d max} das Drehmomentsignal bei ma­ ximalem Drehmoment der Brennkraftmaschine ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungssignalerzeuger (8) für Verzögerungen zwischen etwa 0,03 und 0,5 sec. ausgelegt ist.