DE3844121A1 - Traktionssteuersystem fuer motorfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Radrutschsteuersystem für Motor­ fahrzeuge und insbesondere betrifft sie ein System zur Steuerung des Drosselventils des Motorfahrzeugs, wenn das Geschwindigkeitswechselgetriebe betätigt wird.

Es wurden bereits sogenannte Traktionssteuersysteme vorge­ schlagen, die dazu dienen, das Antriebsraddurchrutschen zu verhindern, das dann auftreten kann, wenn das Motorfahr­ zeug mit dem Fahren beginnt oder mit einer Beschleunigung beim Fahren auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem Rei­ bungskoeffizienten, wie beispielsweise einer gefrorenen, schneebedeckten oder schlammigen Straßenoberfläche, wodurch die Start/Beschleunigungseigenschaften und die Laufstabili­ tät des Motorfahrzeugs verbessert werden; beispielsweise sind derartige Systeme in den US-PS 47 22 411 und US-PS 47 36 814 erläutert.

In der Fig. 1 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Be­ triebsweise eines derartigen herkömmlichen Systems, wie vorstehend angegeben, dargestellt; dieses System beruht auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Antriebsrad­ geschwindigkeit Vd und dem Drosselöffnungsgradbefehl, wobei eine Traktionssteuerung von dem Zeitpunkt P 1 aus ausgeführt wird, wenn die Antriebsradgeschwindigkeit Vd eine Drossel­ steuerstartschwelle Vs übersteigt, welche dadurch eingestellt wird, daß ein vorbestimmter Betrag zur Nichtantriebsradge­ schwindigkeit Vn addiert wird. Insbesondere wird zum Zeit­ punkt P 1 ein Drosselschließbefehl gegeben, um einen Gleich­ strommotor derart anzutreiben, daß die Drossel mit einer vor­ bestimmten Schließrate geschlossen wird und die Motorlei­ stungsabgabe entsprechend vermindert wird. Zum Zeitpunkt P 2 wird die Antriebsradgeschwindigkeit Vd von der Zunahme zur Verminderung verändert, und zwar als Ergebnis der Verminde­ rung der Motorleistungsabgabe, wonach ein Drosselöffnungs­ befehl gegeben wird, um den Gleichstrommotor derart anzu­ treiben, daß die Drossel mit einer vorbestimmten Rate ge­ öffnet wird und die Motorleistungsabgabe entsprechend er­ höht wird. Auf diese Weise ist es möglich, das Durchrutschen des Antriebsrades zu verhindern, das auftreten kann, wenn das Motorfahrzeug zu fahren beginnt oder beschleunigt, und zwar durch Steuerung des Drosselventilöffnungsmaßes. Zum Zeitpunkt P 3 wird ein Aufwärtsschaltvorgang der Handschal­ tung gestartet, so daß der Drosselöffnungsbefehl gelöscht wird und auf diese Weise der Drosselöffnungsgradbefehl, der vor dem Gangschaltvorgang bestand, beibehalten wird; zum Zeitpunkt P 4 wird wieder ein Drosselöffnungsbefehl gelie­ fert, so daß der Drosselöffnungsgrad ausgehend von demje­ nigen vergrößert wird, der vor dem Gangschaltvorgang bestand.

Bei dem vorstehend erläuterten herkömmlichen Traktions­ steuersystem ist es nachteilig, daß die Tendenz besteht, daß während der Zeitspanne vom Zeitpunkt P 1 bis zum Zeit­ punkt P 2 die Drossel übermäßig geschlossen wird, so daß die notwendige Antriebskraft nicht erzeugt werden kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß während des Auf­ wärtsschaltvorgangs der Drosselöffnungsgradbefehl, der beim Beginn des Aufwärtsschaltvorgangs geliefert wird, beibehalten wird, und das tatsächliche Drosselöffnungsmaß dadurch ver­ anlaßt wird, dem Drosselöffnungsgradbefehl zu folgen, so daß die Motorgeschwindigkeit rasch erhöht wird und dadurch eine beträchtliche Antriebskraft plötzlich auf die Antriebsräder übertragen wird, wodurch diese am Ende des Aufwärtsschalt­ vorgangs durchrutschen (wenn die Kupplung eingerückt ist).

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Trak­ tionssteuersystem für Motorfahrzeuge zu schaffen, das der­ art aufgebaut ist, daß eine minimal notwendige Radantriebs­ kraft sichergestellt werden kann, wenn das Schaltgetriebe des Motorfahrzeugs eine jeweilige Gangstellung einnimmt, wodurch ein Durchrutschen der Antriebsräder, zu dem während des Gangschaltvorgangs eine Neigung besteht, sehr wirksam verhindert werden kann.

Kurz gesagt wird gemäß der Erfindung ein Traktionssteuer­ system für Motorfahrzeuge geschaffen, bei dem eine untere Grenze für einen Drosselöffnungsgradbefehl bezüglich jeder Schaltstellung des Schaltgetriebes eingestellt wird, und wenn das Schaltgetriebe aufwärts geschaltet wird, wird der Drosselöffnungsgradbefehl entsprechend der durch den Auf­ wärtsschaltvorgang angenommenen Gangschaltstellung zur unteren Grenze für den Drosselöffnungsgradbefehl vermindert wird.

Gemäß der Erfindung wird also eine untere Grenze für den Drosselöffnungsgradbefehl mit Bezug auf jede Gangschalt­ stellung der Gangschaltung errichtet, so daß die minimal notwendige Antriebskraft für jede Gangschaltstellung des Schaltgetriebes stets erzeugt werden kann; wenn ein Gang­ schaltvorgang im Schaltgetriebe ausgeführt wird, wird der Drosselöffnungsgradbefehl zu der unteren Grenze hin ver­ mindert, die der Gangschaltstellung entspricht, die durch den Gangschaltvorgang eingenommen wurde, so daß eine Ver­ ursachung eines raschen Anstieges der Motorgeschwindigkeit während des Gangschaltvorgangs verhindert wird und daher auch eine plötzliche Anlegung der Antriebskraft an die Antriebsräder vermieden wird. Auf diese Weise ist es mög­ lich, ein Durchrutschen der Antriebsräder zu verhindern.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines herkömm­ lichen Drosselsteuersystems;

Fig. 2 ein Blockdiagramm des Traktionssteuersystems für Motorfahrzeuge gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Drosselsteue­ rung, die mit dem System der Fig. 2 ausgeführt wird; und

Fig. 4 ein Flußdiagramm der Drosselsteuerungsroutine, die während eines Gangschaltvorgangs gemäß dem Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung durchgeführt wird.

Gemäß der Fig. 2 umfaßt das Traktionssteuersystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Mikrocomputer. Die Fig. 3 zeigt ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Betriebs­ weise des Systems der Fig. 2. Das in der Fig. 2 gezeigte System umfaßt einen Motorgeschwindigkeitsfühler und einen Schalt­ stellungsfühler 2 zur Ermittlung der Schaltstellung des Schalt­ getriebes. Die Ausgänge der Fühler 1 und 2 sind an eine Rechenschaltung 3 geführt, in der eine gedachte Fahrzeug­ geschwindigkeit EVv auf der Basis der aktuellen Motorge­ schwindigkeit und der Schaltstellung berechnet wird, ohne dabei einen Kupplungsschlupf zu berücksichtigen. Der Ausgang des Schaltstellungsfühlers 2 wird auch unmittelbar an eine Steuerlogikschaltung 13 geführt.

Die Geschwindigkeiten der linken und rechten Antriebsräder werden durch die Radgeschwindigkeitsfühler 4 L bzw. 4 R de­ tektiert, und die Antriebsradgeschwindigkeiten DvL und VdR werden in den Rechenschaltungen 5 und 6 berechnet. Die so berechneten Radgeschwindigkeiten VdL und VdR werden an eine Referenzgeschwindigkeits-Berechnungsschaltung 7 gegeben, in welcher der Mittelwert dieser Radgeschwindigkeiten als Re­ ferenzradgeschwindigkeit Vr (= VdL + VdR)/2) berechnet wird. Die Geschwindigkeiten der linken und rechten nicht angetriebenen Räder werden durch Geschwindigkeitsfühler 8 L bzw. 8 R detektiert. In den Rechenschaltungen 9 und 10 werden jeweils Nichtantriebs­ rad-Geschwindigkeiten VnL bzw. VnR berechnet, die ihrerseits an eine Hochauswahlschaltung 11 geleitet werden, in der die höhere dieser Radgeschwindigkeiten ausgewählt und als be­ rechnete Fahrzeuggeschwindigkeit Vv berechnet wird, die un­ gefähr der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht. Die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit Vv wird an die Schwellwert-Einstellschaltung 12 geführt, in welcher eine Drosselsteuerschwellwertgeschwindigkeit Vs, wie in der Fig. 3 gezeigt, dadurch eingestellt wird, daß ein vorbestimmter Wert Vk zur berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit Vv addiert wird. Die gedachte Fahrzeuggeschwindigkeit EVv, die Referenzge­ schwindigkeit Vr, die Schwellwertgeschwindigkeit Vs und die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit Vv werden alle in die Steuerlogikschaltung 13 eingegeben; der Ausgang eines Füh­ lers 15, der das Ausmaß des Niederdrückens eines Beschleu­ nigungspeals bzw. Gaspedals 14 ermittelt, wird ebenfalls in diese Schaltung eingegeben; die Drosselstellung, die dem Maß des Niederdrückens des Gaspedals 14 entspricht, wird auf der Basis des Ausgangs des Fühlers 15 ermittelt.

Überdies ist eine Einstellschaltung 17 für die untere Grenze des Drosselöffnungsmaßes vorgesehen, die derart angeordnet und ausgebildet ist, daß sie Signale liefert, welche einen unteren Grenzwert a für den Drosselöffnungsgradbefehl be­ züglich der ersten Geschwindigkeit darstellen, einen unteren Grenzwert b für den Drosselöffnungsgradbefehl bezüglich der zweiten Geschwindigkeit, einen unteren Grenzwert c für den Drosselöffnungsgradbefehl mit Bezug auf die dritte Geschwin­ digkeit, einen unteren Grenzwert d für den Drosselöffnungs­ gradbefehl mit Bezug auf die vierte Geschwindigkeit, und einen unteren Grenzwert e für den Drosselöffnungsgradbefehl mit Bezug auf die fünfte Geschwindigkeit (wobei a < b < c < d < e ist). Der Ausgang der Schaltung 17 wird ebenfalls an die Steuerlogikschaltung 13 geführt.

Die Steuerlogikschaltung 13 ist derart ausgebildet, daß sie einen Drosselantriebsmechanismus 16 auf der Basis der vor­ stehend angegebenen verschiedenen Eingangssignale antreibt, um eine Drosselsteuerung auszuführen, wodurch die Motoraus­ gangsleistung gesteuert wird, wenn das Motorfahrzeug zu fahren beginnt oder beschleunigt, oder wenn eine Gangum­ schaltung während des Start- oder Beschleunigungsvorgangs ausgeführt wird.

Das Traktionssteuersystem gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung wird nun weiter mit Bezug auf das Zeitdiagramm der Fig. 3 und die Fig. 4 beschrieben, welche eine Drossel­ steuerungsroutine darstellt.

Wenn das Motorfahrzeug angehalten wird, wird das Schaltge­ triebe in den ersten Gang geschaltet und das Gaspedal 14 wird mit maximalem Ausmaß niedergedrückt, so daß die Re­ ferenzgeschwindigkeit Vr (der Mittelwert der linken und rechten Antriebsradgeschwindigkeiten VdL und VdR bei diesem Beispiel) und die gedachte Fahrzeuggeschwindigkeit EVv (Fahrzeuggeschwindigkeit, berechnet auf der Basis der momen­ tanen Motorgeschwindigkeit und der Gangschaltungsstellung des Schaltgetriebes ohne Berücksichtigung des Kupplungsschlupfes) anzuwachsen beginnen. Die Traktionssteuerung wird zum Zeitpunkt Q 1 gestartet, wenn die folgenden zwei Bedingungen erfüllt sind:

• 1. Die Referenzgeschwindigkeit Vr überschreitet den Steuer­ schwellenwert Vs während der Beschleunigung. (Bei dieser Ausführung wird der Steuerschwellwert Vs dadurch einge­ stellt, daß ein vorbestimmter Wert Vk zur berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit Vv addiert wird, die auf der Basis der höheren der linken und rechten Nichtantriebs­ radgeschwindigkeiten VnL und VnR bestimmt wurde.)
• 2. Die gedachte Fahrzeuggeschwindigkeit EVv überschreitet den Steuerschwellenwert Vs.

Als Ergebnis der Traktionssteuerung, die zum Zeitpunkt Q 1 ge­ startet wurde, wird ein Drosselschließbefehl geliefert, so daß die Drosselschließsteuerung ausgeführt wird. Nach der Zeit Q 1 wird die Drosselöffnungs/Schließsteuerung auf der Basis der gedachten Fahrzeuggeschwindigkeit EVv anstelle der Referenzgeschwindigkeit Vr ausgeführt.

Durch Verwendung der gedachten Fahrzeuggeschwindigkeit EVv ist es möglich, aus dem Steuersystem ein Durchrutschen aus­ zuschließen, das in dem Motorantriebskraftübertragungssystem auftritt, wodurch eine bessere und wirksamere Traktions­ steuerung erzielt wird, als es der Fall wäre, wenn die Steuerung auf der Basis der vorerwähnten Referenzgeschwin­ digkeit Vr ausgeführt würde.

In der Fig. 3 wird von der Zeit Q 1 an der Drosselöffnungs­ maßbefehlswert T mit einer vorbestimmten Rate vermindert, so daß die Motorausgangsleistung entsprechend vermindert wird.

Falls jedoch der Drosselöffnungsmaßbefehlswert T die untere Grenze für den Drosselöffnungsmaßbefehl bezüglich der gegen­ wärtigen Schaltstellung erreicht, d. h. der Stellung im ersten Getriebegang, dann würde der Drosselöffnungsgradbefehlswert an der Stellung gehalten werden, die der unteren Grenze ent­ spricht, wodurch verhindert wird, daß die Drossel übermäßig geöffnet wird.

Zum Zeitpunkt Q 2, wenn die gedachte Fahrzeuggeschwindigkeit EVv einen hohen Spitzenwert erreicht, an dem sie von der Zu­ nahme zur Abnahme wechselt, wird ein Drosselöffnungsverlangen geliefert, so daß der Drosselöffnungsgradbefehlswert von der Stellung entsprechend dem vorstehend erwähnten unteren Grenz­ wert mit einer vorbestimmten Rate anzusteigen beginnt, wo­ durch das Drosselöffnungsmaß vergrößert wird.

Zur Zeit Q 3 wird das Schaltgetriebe von der Stellung des ersten Gangs in die Stellung des zweiten Gangs hochgeschal­ tet und die Drosselsteuerungsroutine, wie in der Fig. 4 ge­ zeigt, wird ausgeführt. Im einzelnen wird im Schritt S 1 die Schaltstellung detektiert, die nach dem Gangwechsel einge­ nommen wird. Im Schritt S 2 erfolgt eine Beurteilung, ob die Schaltstellung nach der Gangveränderung die Schaltstellung des ersten Ganges ist. Bei dieser Beurteilung ist das Ergebnis "NEIN", und deshalb schreitet der Vorgang zum Schritt S 4 weiter, in dem eine Beurteilung erfolgt, ob diese Schalt­ stellung die Schaltstellung des zweiten Ganges ist. Da das Ergebnis dieser Beurteilung "JA" ist, wird der Drosselöff­ nungsgradwert T auf den unteren Grenzwert b für den Drossel­ öffnungsgradbefehl abgesenkt, und zwar mit Bezug auf die Schaltstellung des zweiten Gangs im Schritt S 5.

Die vorstehende Beschreibung betrifft den Fall, bei dem die Schaltstellung nach der Schaltstellungsveränderung die Stellung des zweiten Gangs ist, was während der Zeitspanne vom Zeitpunkt Q 3 bis Q 4 in der Fig. 3 auftritt. Sie betrifft gleichermaßen diejenigen Fälle, in denen irgendeine andere Schaltstellung als die Schaltstellung des zweiten Gangs ein­ genommen wird. Insbesondere erfolgt eine Beurteilung, ob die Schaltstellung die des ersten Gangs ist im Schritt S 2, ob sie diejenige des zweiten Gangs ist im Schritt S 4, ob sie diejenige des dritten Gangs ist und ob sie diejenige des vierten Gangs ist, wie in der Fig. 4 gezeigt. In Abhängig­ keit davon, ob das Ergebnis der Beurteilung in jedem Schritt "JA" oder "NEIN" ist, schreitet das Verfahren zu den Schritten S 3, S 5, S 7, S 9 oder S 10 weiter und somit wird eine Steuerung derart ausgeführt, daß der Drosselöffnungsgradbefehlswert T auf einen geeigneten der unteren Grenzwerte a bis e ver­ mindert wird.

Zum Zeitpunkt Q 4 ist der Gangschaltungswechsel beendet und die gewöhnliche Drosselsteuerung wird wieder begonnen, so daß der Drosselöffnungsgradbefehl mit der vorbestimmten Rate von der Stellung ausgehend erhöht wird, die dem unteren Grenz­ wert b bezüglich der Schaltstellung des zweiten Gangs ent­ spricht. Auf diese Weise wird das Drosselöffnungsausmaß allmählich erhöht.

Die beabsichtigte Traktionssteuerung wird dadurch erzielt, daß die Drossel, wie vorstehend erwähnt, gesteuert wird.

Wünschenswerterweise wird der untere Grenzwert für den Drosselöffnungsgradbefehl bezüglich einer jeweiligen Gang­ schaltungsstellung derart gewählt, daß er ein Minimalwert in einem Bereich, in dem eine Antriebskraft erzielt wird, die ausreicht, um das Anhalten des Motors zu verhindern oder ein Stoßen oder eine Fahrzeugkarosserievibration nach der Gangumschaltung, d. h. mit einer Stellung, in welcher der Motor ohne Ausrücken der Kupplung am Anhalten gehindert ist.

Wie sich aus der vorstehenden Erläuterung ergibt, wird gemäß der Erfindung eine untere Grenze für den Drosselöff­ nungsgradbefehl mit Bezug auf die Schaltstellung des Schalt­ getriebes eingestellt, und wenn die Gangumschaltung im Schaltgetriebe ausgeführt wird, wird der Drosselöffnungs­ gradbefehlswert zur unteren Grenze hin vermindert, die der als nächste anzuwendenden Gangschaltungsstellung ent­ spricht, wodurch es möglich wird, das Auftreten einer Ten­ denz zu verhindern, daß die erforderliche Antriebskraft aufgrund eines übermäßigen Schließens der Drossel im Ver­ lauf der Drosselschließsteuerung nicht erzeugt werden kann. Es ist auch möglich, einen raschen Anstieg der Motorge­ schwindigkeit bzw. -drehzahl zu verhindern, die andernfalls während eines Gangschaltungsvorgangs auftreten könnte, und somit eine plötzliche Anlegung einer Antriebskraft an das Antriebsrad, die andernfalls auftreten würde, wenn die Kupp­ lung eingerückt wird. Auf diese Weise ist es möglich, ein Durchrutschen des Antriebsrades zu verhindern.

Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird die auf der Basis der linken und rechten Radgeschwindigkeit VdL und VdR berechnete Referenzgeschwindigkeit Vr mit dem Schwell­ wert Vs nur an dem Zeitpunkt verglichen, an dem die Steue­ rung gestartet wird; nach diesem Zeitpunkt wird die gedachte Fahrzeuggeschwindigkeit EVv anstelle der Referenzgeschwin­ digkeit Vr mit dem Schwellwert Vs zur Ausführung der Drossel­ steuerung verglichen. Bei dieser Anordnung kann eine wirk­ samere Traktionssteuerung unter Ausschluß eines Durchrutschens erzielt werden, das von dem Steuersystem im Motorantriebs­ kraftübertragungssystem auftreten könnte. Die vorliegende Erfindung ist jedoch in keiner Weise hierauf begrenzt. Es ist auch möglich, daß die Drosselsteuerung dadurch ausge­ führt wird, daß die vorstehende Referenzgeschwindigkeit mit dem Schwellwert sogar nach dem Start der Steuerung verglichen wird.

Claims (6)

1. Traktionssteuersystem für Motorfahrzeuge, bei dem eine Neigung zum Auftreten eines Antriebsrad-Durchrutschens, wenn das Motorfahrzeug zu fahren oder zu beschleunigen beginnt, detektiert wird, wobei ferner ein Drosselöff­ nungsgradbefehlswert in Abhängigkeit von einem derartigen Antriebsraddurchrutschen verändert wird, und wobei der Drosselöffnungsgrad entsprechend dem Drosselöffnungs­ gradbefehlswert gesteuert wird, wodurch das Antriebs­ rad-Durchrutschen verhindert wird, gekenn­ zeichnet durch Einrichtungen zum Einstellen eines unteren Grenzwerts für den Drosselöffnungsgrad­ befehlswert mit Bezug auf jede Schaltstellung des Schaltgetriebes des Motorfahrzeugs, und durch Einrich­ tungen die derart angeordnet und ausgebildet sind, daß bei der Ausführung eines Gangwechsels bewirkt wird, daß der Drosselöffnungsgradbefehlswert auf den unteren Grenz­ wert vermindert wird, der der nach dem Gangwechsel ein­ genommenen Schaltstellung entspricht.

2. Traktionssteuersystem nach Anspruch 1, ferner ge­ kennzeichnet durch Einrichtungen zur Be­ rechnung einer Referenzgeschwindigkeit Vr auf der Basis der rechten und linken Antriebsradgeschwindigkeiten VdL und VdR, ferner durch Einrichtungen zum Einstellen eines Steuerschwellwerts Vs durch Addieren eines vorbe­ stimmten Werts Vk zu einer berechneten Fahrzeuggeschwin­ digkeit Vv, die auf der Basis der linken und rechten Nichtantriebsradgeschwindigkeiten VnL und VnR berechnet wurde, und durch Einrichtungen, die derart ausgebildet und angeordnet sind, daß beim Beginn des Laufes des Motorfahrzeugs die Drosselschließsteuerung an einem Zeitpunkt gestartet wird, an dem die Referenzgeschwin­ digkeit Vr den Steuerschwellwert Vs überschreitet.

3. Traktionssteuersystem nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Referenzgeschwin­ digkeit Vv der Mittelwert der linken und rechten An­ triebsradgeschwindigkeit VdL und VdR ist.

4. Traktionssteuersystem nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die berechnete Fahrzeug­ geschwindigkeit Vv auf der Basis der höheren der linken und rechten Nichtantriebsradgeschwindigkeiten VnL und VnR berechnet wird.

5. Traktionssteuersystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine gedachte Fahrzeug­ geschwindigkeit EVv eingestellt wird, und zwar auf der Basis der Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl und der Schaltstellung des Übertragungsgetriebes ohne Berück­ sichtigung eines Kupplungsschlupfes, und daß die ge­ dachte Fahrzeuggeschwindigkeit EVv mit dem Steuer­ schwellwert Vs zur Ausführung der Drosselsteuerung verglichen wird.

6. Traktionssteuersystem nach Anspruch 1, bei dem das Schaltgetriebe bzw. Übertragungsgetriebe erste bis fünfte Gangschaltungsstellungen einnimmt, und daß untere Grenzen a, b, c, d und e für den Drosselöffnungs­ gradbefehl mit Bezug auf die ersten bis fünften Gang­ schaltungsstellungen eingestellt werden, und zwar derart, daß a < b < c < d < e ist.