DE3930375A1 - Laststeuerverfahren fuer eine fahrzeug-antriebseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Laststeuerverfahren für eine eine rotierende Bewegung ausführende Fahrzeug-Antriebs­ einheit, bestehend aus einer Kraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, sowie einem Antriebsstrang, mit einem verschiedene Übersetzungsverhältnisse ermög­ lichenden Getriebe, wobei bei einer Änderung des Last­ wunsches ein von einem Lastwunschgeber übermittelter Lastwunschwert modifiziert an die Antriebseinheit weitergegeben wird.

Bekannt ist ein derartiges Laststeuerverfahren aus der EP 00 72 395 B1. Anwendung findet dieses Verfahren dort beim Anfahren des Fahrzeuges, ausgehend von der Fahr­ geschwindigkeit 0. Hiermit wird erfolgreich der bei schlagartig zu hohen aufgebrachten Lastwünschen auf­ tretende Anfahrruck vermieden.

Weiterhin sind sog. Ruckelerscheinungen als Drehschwin­ gungen des Antriebsstranges, die sich in translatori­ schen Schwingungen des Fahrzeuges fortsetzen, bekannt. Dieses Ruckeln kann beispielsweise beim Beschleunigen aus dem Schubbetrieb auftreten und kann mit den Maß­ nahmen des bekannten Laststeuerverfahrens nicht umfas­ send bekämpft werden.

Daher hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, ein für nahezu alle Fahrzeug-Betriebs­ bereiche passendes Verfahren zur Vermeidung von Ruckel­ erscheinungen beim Aufbringen von Lastwunschänderungen auf eine eine rotierende Bewegung ausführende Fahrzeug- Antriebseinheit aufzuzeigen.

Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, daß die Modifi­ kation des Lastwunsches abhängig ist von dem zum Zeit­ punkt der Änderung des Lastwunsches vorliegenden Ge­ triebe-Übersetzungsverhältnis. Befindet sich das Fahr­ zeug beispielsweise im Schubbetrieb, wird also die Antriebseinheit vorrangig von der kinetischen Energie des dahinrollenden Fahrzeuges in rotierender Bewegung gehalten, so ist für das ruckelfreie Beschleunigen aus diesem Schubbetrieb heraus beispielsweise bei einem eingelegten höheren Gang eines Übersetzungsgetriebes eine andere Lastwunsch-Modifikation optimal, als bei beispielsweise bei einem niedrigeren Gang. Wird dabei - wie allgemein üblich - das Laststeuerverfahren in einer elektronischen Steuereinheit umgesetzt, so können die für verschiedene Übersetzungsverhältnisse ermittelten optimalen Modifikations-Vorschriften in dieser elektro­ nischen Steuereinheit abgespeichert und danach zur Umsetzung des Laststeuerverfahrens herangezogen werden.

Besonders vorteilhaft ist es, die Lastwechsel-Änderung kontinuierlich ansteigend oder absteigend innerhalb einer dem jeweiligen Übersetzungsverhältnis angepaßten Änderungszeit weiterzuleiten. Es hat sich gezeigt, daß für ein gegebenes Übersetzungsverhältnis in weiten Grenzen jeweils eine optimale Änderungszeit existiert, die im wesentlichen durch die Periodendauer des gesamten schwingungsfähigen Systemes bestimmt ist. Bei einer größeren Lastwunsch-Änderung weist somit die Last­ wunsch-Änderungskurve eine größere Steigung innerhalb der konstanten Änderungszeit auf als bei einer geringe­ ren Lastwunsch-Änderung.

Auch kann die Modulation analog der in der o. g. Schrift gezeigten Weise erfolgen, wobei der Lastwunsch zunächst nur bis zu einem Lastwunsch-Grenzwert weitergegeben wird und der aus dem Lastwunsch sowie dem Lastwunsch- Grenzwert ermittelte Lastwunsch-Differenzwert nach Erreichen eines Lastwunsch-Grenzwertes kontinuierlich ansteigend weitergeleitet wird. Sowohl der Lastwunsch- Grenzwert, als auch die Änderungszeit, innerhalb derer der Lastwunsch-Differenzwert aufgebracht wird, können dabei in ihrer Größe wieder abhängig sein von dem zum Zeitpunkt der Lastwunsch-Änderung vorliegenden Getrie­ be-Übersetzungsverhältnis. Es empfiehlt sich dabei, den Lastwunsch-Grenzwert zumindest in Höhe des halben Lastwunsch-Wertes zu wählen.

In Versuchen hat sich gezeigt, daß es in einer Vielzahl von Fällen nicht erforderlich ist, den Lastwunsch-Diffe­ renzwert nach Erreichen des Lastwunsch-Grenzwertes kontinuierlich ansteigend weiterzuleiten. Wird die Übertragung des Lastwunsches nach Erreichen des Last­ wunsch-Grenzwertes für eine gewisse Verweilzeit unter­ brochen, so kann beispielsweise ein ruckelfreies Be­ schleunigen aus dem Schubbetrieb heraus auch dann realisiert werden, wenn nach einer geeigneten über­ setzungsabhängigen Verweilzeit-Dauer der dann noch verbleibende Lastwunsch-Differenzwert nahezu schlagartig an die Antriebseinheit weitergegeben wird (Inhalt des Anspruchs 3). Auch der jeweilige Lastwunsch-Grenzwert kann dabei gemäß Anspruch 4 vom Übersetzungsverhältnis abhängig sein und in einer das erfindungsgemäße Last­ steuerverfahren umsetzenden elektronischen Steuereinheit ermittelt werden.

An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, daß eine Lastwunsch-Änderung sowohl als eine Vergrößerung als auch eine Verringerung des ursprünglich anliegenden Lastwunsches erfolgen kann. Es kann somit aus einem konstanten Fahrbetrieb sowohl eine Beschleunigung als auch eine Reduzierung der gewünschten Fahrzeug-Geschwin­ digkeit erfolgen.

Die Reaktionszeiten der elektronischen Steuereinheit können zusätzliche Fehlerquellen bei der Umsetzung des erfindungsgemäßen Laststeuer-Verfahrens liefern. Um diese Fehlerquellen zu eliminieren, schlagen die An­ sprüche 5 und 6 Maßnahmen vor, mit Hilfe derer das Ansprechverhalten der elektronischen Steuereinheit verbessert wird. Explizit vorgesehen ist hierzu, einen Lastwunsch-Initialwert aufzubringen und eine weitere Totzeit vorzusehen.

Während die Beeinflussung des Lastwunsches beispiels­ weise analog der o. g. Schrift durch gezielte Ansteue­ rung der Stellung eines ein Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussenden Elements erfolgen kann - für Brenn­ kraftmaschinen ist hier insbesondere an die Stellung einer die Ansaugluftmenge bestimmenden Drosselklappe oder eines Einspritzpumpen-Mengenreglers gedacht -, kann im Falle einer fremdgezündeten Otto-Brennkraft­ maschine auch der Zündwinkel oder ebenfalls die Kraft­ stoffmenge den Anforderungen entsprechend gesteuert werden.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Laststeuerverfahrens nennt jedoch Anspruch 7. Demnach wird das mittels einer ansteuerbaren Kupplung von der Kraftmaschine auf den Antriebsstrang übertragene Drehmoment in seiner Höhe den jeweiligen Lastwunschverläufen oder Lastwunschwerten entsprechend gesteuert.

Die im folgenden beschriebenen beigefügten Schaubilder dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Ein Aus­ führungsbeispiel hingegen ist nicht gezeigt, da das erfindungsgemäße Laststeuerverfahren mittels an sich bekannter Vorrichtungen, insbesondere jedoch mittels geeigneter elektronischer Steuervorrichtungen, die nicht Gegenstand der Erfindung sind, durchführbar ist.

Die Schaubilder 1 und 2 zeigen in einer Diagrammdar­ stellung über der Abszisse (Zeitachse t) den Verlauf des von einem Lastwunschgeber (beispielsweise einem im Fahrzeug vorgesehenen sog. Gaspedal) übermittelten Lastwunsches LW (strichpunktiert dargestellt), sowie den Verlauf des an die Antriebseinheit übertragenen Last­ wunsches LW (in durchgezogener Linie gezeigt).

Gemäß Schaubild 1 wird der Lastwunsch innerhalb einer gewissen Änderungszeit t _ä kontinuierlich ansteigend aufgebracht. Der optimierte Verlauf muß dabei nicht unbedingt linear sein. Die Änderungszeit t _ä ist abhängig von der Wahl des Übersetzungsverhältnisses im im An­ triebsstrang vorgesehenen Getriebe. Im wesentlichen stellt diese Änderungszeit die Periodendauer des ge­ samten schwingfähigen Systemes dar.

Gemäß Schaubild 2 wird der Lastwunsch nur bis zu einem bestimmten Grenzwert GW an die Antriebseinheit über­ tragen, und für eine gewisse Verweilzeit t _v beibehalten. Diese Verweilzeit stellt im wesentlichen die halbe Periodendauer des gesamten schwingfähigen Systems dar. Nach Ablauf dieser Verweilzeit t _v wird der sich aus der Differenz des vom Lastwunschgeber übermittelten Last­ wunschwertes LW sowie des Lastwunsch-Grenzwertes GW ergebende Lastwunsch-Differenzwert DW an die Antriebs­ einheit weitergeleitet. Die Größe der Verweilzeit ist dabei abermals abhängig von dem zum Zeitpunkt der Lastwunsch-Änderung vorliegenden Übersetzungsverhältnis eines im Antriebsstrang vorhandenen Übersetzungsgetrie­ bes.

Schaubild 3 zeigt den zeitabhängigen Drehzahlverlauf des Antriebsstranges, ausgelöst durch die jeweiligen Last­ wunsch-Änderungen. Ausgehend von einem Ausgangszustand wird dabei die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges und somit die Drehzahl n des Antriebsstranges erhöht. Hierzu ist aufgrund des zunehmenden Fahrwiderstandes ausgehend vom Ausgangslastwunsch eine den Kurven LW bzw. LW* folgende Lastwunsch-Erhöhung erforderlich.

Der ebenfalls strichpunktiert dargestellte Kurvenverlauf n zeigt den sich einstellenden Drehzahlverlauf bei Auf­ bringen der Lastwunschänderung gemäß der Kurve LW. Der durchgezogene Kurvenverlauf n hingegen gibt das bei Aufbringen der optimierten Lastwunsch-Änderung LW sich einstellende Drehzahlverhalten wieder. Während der Drehzahlverlauf n aufgrund der starken Drehzahlschwan­ kungen im Fahrzeug unangenehme Ruckelerscheinungen hervorruft, zeichnet sich die Drehzahlerhöhung des Antriebsstranges gemäß der Kurve n durch einen äußerst sanften, ruckelfreien Übergang aus.

Nicht gezeigt ist die weitere Variante des erfindungs­ gemäßen Laststeuerverfahrens, wonach zunächst ein betragsmäßig kleinerer Lastwunsch-Initialwert, evtl. unter Einfügung einer gewissen Totzeit an die Antriebs­ einheit weitergeleitet wird. Auch bezieht sich das erfindungsgemäße Laststeuerverfahren selbstverständlich auf jegliche aufzubringende Lastwunsch-Änderung, auch wenn hier lediglich ein Beschleunigungsfall erläutert wurde.

Claims (7)

1. Laststeuerverfahren für eine eine rotierende Bewegung ausführende Fahrzeug-Antriebseinheit, bestehend aus einer Kraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, sowie einem Antriebs­ strang, mit einem verschiedene Übersetzungsver­ hältnisse ermöglichenden Getriebe, wobei bei einer Änderung des Lastwunsches ein von einem Lastwunsch­ geber übermittelter Lastwunschwert modifiziert an die Antriebseinheit weitergegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Modifikation des Lastwunsches abhängig ist von dem zum Zeitpunkt der Lastwunsch-Änderung vorliegenden Getriebe-Über­ setzungsverhältnis.

2. Laststeuerverfahren nach Anspruch 1, wobei der Lastwunsch ansteigend oder abfallend innerhalb einer gewissen Änderungszeit an die Antriebseinheit weitergegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Ände­ rungszeit abhängig ist von dem zum Zeitpunkt der Lastwunsch-Änderung vorliegenden Getriebe-Über­ setzungsverhältnis.

3. Laststeuerverfahren nach Anspruch 1, wobei der Lastwunsch zunächst nur bis zu einem geringeren Lastwunsch-Grenzwert und nach Erreichen dieses Lastwunsch-Grenzwertes modifiziert an die Antriebs­ einheit weitergegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der sich aus der Differenz von Lastwunschwert und Lastwunsch-Grenz­ wert ergebende Lastwunsch-Differenzwert nach Erreichen des Lastwunsch-Grenzwertes nach einer vom Getriebe-Übersetzungsverhältnis abhängigen Ver­ weilzeit nahezu schlagartig an die Antriebseinheit weitergegeben wird.

4. Laststeuerverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastwunsch-Grenz­ wert abhängig ist von dem zum Zeitpunkt der Last­ wunsch-Änderung vorliegenden Getriebe-Übersetzungs­ verhältnis.

5. Laststeuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor Übermittlung eines modifizierten Lastwunsches ein betragsmäßig kleine­ rer Lastwunsch-Initialwert an die Antriebseinheit weitergegeben wird.

6. Laststeuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übermittlung des modifizierten Lastwunsches nach einer gewissen Totzeit erfolgt.

7. Laststeuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Antriebsstrang vorgesehene, ansteuerbare Kupplung derart ange­ steuert wird, daß den jeweiligen vorgenannten Lastwunsch-Verläufen entsprechende Drehmomentver­ läufe von der dem geänderten Lastwunsch entspre­ chende Drehmomentwerte abgebenden Kraftmaschine auf den Antriebsstrang übertragen werden.