DE4009792C2

DE4009792C2 - Verfahren zur Unterdrückung von Schwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE4009792C2
Application number: DE4009792A
Authority: DE
Inventors: Christoph Burckhardt
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2010-03-28
Also published as: DE4009792A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung von Schwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 37 17 668 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Unterdrückung von Karosserieschwingungen und Beschleunigungsstößen bekannt, bei dem das aktuelle Drehzahlsignal zur Ermittlung des momentanen Motorbeschleunigungswertes zeitlich differenziert und anschließend bei Überschreiten eines vorgegebenen Beschleunigungswertes aus diesem ein Zündzeitpunkt-Korrekturwert ermittelt wird. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Tatsache, daß die Korrektur nur ab einem vorgegebenen Beschleunigungswert durchgeführt wird und daß der Korrekturwert proportional zum aktuellen Beschleunigungswert gewählt wird. Dadurch werden kleinere Schwingungen nicht berücksichtigt, sondern nur starke Schwingungen und vor allem auch vom Fahrer gewünschte Beschleunigungsvorgänge gedämpft.

Außerdem ist aus der DE 28 45 024 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem die aktuelle Zündzeitpunkteinstellung durch eine Mittelwert bildung über die vorangegangenen Arbeitstakte korrigiert wird. Aber auch bei diesem Verfahren wird die eigentliche Schwingungs tendenz des Motors bei der Ermittlung des Korrekturwertes nicht berücksichtigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Unterdrückung von Schwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs so zu gestalten, daß derartige Schwingungen si cher erkannt sowie schnell und wirkungsvoll gedämpft werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus den Unteransprü chen und der Beschreibung hervor.

Im Antriebsstrang eines von einer Brennkraftmaschine angetrie benen Kraftfahrzeugs auftretende störende Schwingungen werden dadurch erkannt, daß das an geeigneter Stelle der Brennkraft maschine erfaßte Drehzahlsignal derart ausgewertet wird, daß die ermittelte Motordrehbeschleunigung um einen die Fahrzeug beschleunigung darstellenden Gleichanteil korrigiert wird und der in einem Zündzeitsteuergerät in einem Kennfeld betriebs punktabhängig abgespeicherte Zündzeitpunkt um einen aus der Drehzahl gewonnenen mit einem veränderlichen Korrekturfaktor verknüpften Wert korrigiert der Brennkraftmaschine zugeführt wird und somit das Antriebsdrehmoment der Brennkraftmaschine in einer die Schwingungen dämpfenden bzw. unterdrückenden Weise verändert. Vorzugsweise wird dabei die Beschleunigung < 0 in Richtung spät korrigiert.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele für die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 eine besondere Ausgestaltung einer derartigen Anordnung.

Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine An ordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens be stehend aus einer Brennkraftmaschine 1 mit einer mit der Brenn kraftmaschine gekoppelten Einrichtung 2 zur Erfassung der Dreh zahl, bestehend aus einem Segmentgeber 3, dargestellt durch das Anlasserzahnrad der Brennkraftmaschine 1, sowie einem maschi nenfesten Sensor 4 zur Erfassung der an ihm vorbeilaufenden Segmente des Segmentgebers 3. Das Ausgangssignal des Sensors 4 wird einer Korrektureinrichtung 5 zugeführt, die zusätzlich noch weitere Informationen über Betriebsparameter 6, z. B. Last, Ansauglufttemperatur usw., aufnimmt. Das Ausgangssignal der Korrektureinrichtung 5 wird einem Zündzeitsteuergerät 7 zuge führt, in welchem betriebspunktabhängig, das heißt abhängig von den Eingangsgrößen Last M und Drehzahl n, die entsprechenden Zündzeitpunkte ermittelt und mit dem Ausgangssignal der Korrek tureinrichtung 5 verknüpft werden. Die Ausgänge des Zündzeit steuergerätes ihrerseits sind mit den Zündkerzen 8 der in die ser Zeichnung als 4-Zylinder-Motor dargestellten Brennkraftma schine 1 verbunden.

Ein maschinenfester Sensor 4 erfaßt das Vorbeilaufen der Seg mente des als Segmentgeber 3 dienenden, mit der Kurbelwelle drehfest verbundenen, Anlasserzahnrads der Brennkraftmaschine 1. Aus der derart erfaßten Drehzahl der Brennkraftmaschine wird in der Korrektureinrichtung 5 die Motordrehbeschleunigung er mittelt, welche ebenfalls in der Korrektureinrichtung 5 um den Beschleunigungsgleichanteil korrigiert wird. Das Resultat die ser Korrektur ist die Information über Schwingungen im Antriebs strang der Brennkraftmaschine 1, das heißt über das sogenannte Ruckeln. Beim Auftreten derartiger Schwingungen stellt die Kor rektureinrichtung 5 einen Korrekturfaktor bereit, mit dem die jeweiligen in einem Zündzeitsteuergerät 7 ermittelten Zündzeit punkte der Brennkraftmaschine korrigiert werden. Üblicherweise sind die Zündzeitpunkte einer Brennkraftmaschine in einem Kenn feld im Zündzeitsteuergerät 7 abhängig von der Last M und der Drehzahl n gespeichert. Je nach dem momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine wird der benötigte Zündzeitpunkt aus dem Kennfeld ausgelesen und mit dem in der Korrektureinrichtung 5 ermittelten Korrekturwert zu einer der Brennkraftmaschine zuge führten Stellgröße "Zündzeitpunkt" verknüpft. Dies ist in der Zeichnung durch die zu den Zündkerzen 8 der Brennkraftmaschine 1 führenden Verbindungen angedeutet. Eine Korrektur des Zünd zeitpunktes hat eine Änderung des Antriebsdrehmomentes der Brennkraftmaschine 1 zur Folge, wodurch die Schwingungen im Antriebsstrang in der gewünschten Weise beeinflußt, das heißt gedämpft bzw. unterdrückt werden.

Zur Optimierung der Korrektur der den jeweiligen Betriebszu ständen der Brennkraftmaschine 1 zugeordneten Zündzeitpunkte ist es vorteilhaft, den in der Korrektureinrichtung 5 gebil deten Korrekturfaktor abhängig von mehreren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine 1, z. B. abhängig von der Ansauglufttem peratur, Kühlmitteltemperatur, Last M und Drehzahl n usw., zu wählen. Diese Betriebsparameter werden von Meßfühlern aufge nommen und der Korrektureinrichtung 5 zugeführt. In der Fig. 1 ist dies dargestellt, wobei die verschiedenen Betriebsparameter in ihrer Gesamtheit mit 6 bezeichnet sind. Eine besonders wirk same Bedämpfung der Schwingungen im Antriebsstrang der Brenn kraftmaschine 1 ergibt sich in dem Fall, daß der Korrekturfak tor proportional zu der aus dem Drehzahlsignal ermittelten Dreh beschleunigung der Brennkraftmaschine 1 gewählt wird. Die Pro portionalitätskonstante K_p ist eine vom Motorbetriebspunkt, das heißt als von Last M und Drehzahl n, abhängige Größe, die in einfacher Weise in der Korrektureinrichtung 5 in einem Kennfeld gespeichert sein kann.

Anhand der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird eine andere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, die insbesondere die Rechenbelastung im aus Korrektureinrich tung 5 und Zündzeitsteuergerät 7 zusammengefaßten Steuergerät zur Korrektur der betriebspunktabhängigen Zündzeitpunkte mit dem in dem Korrektureinrichtungsteil 5 ermittelten Korrektur wert minimiert. Zu diesem Zweck wird die mittels der oben er wähnten Drehzahlerfassungseinrichtung 2 ermittelte Segmentmeß zeit z(t_n) eines Intervalls, das heißt also die Zeit, die ein Segment des mit der Brennkraftmaschine 1 gekoppelten Segmentge bers benötigt, um am maschinenfesten Sensor vorbeizulaufen, in einem Zähler 9 gespeichert, welcher sein Taktsignal von einem Zeittaktgeber 10 erhält. Die jeweiligen Segmentmeßzeiten zweier aufeinanderfolgender Intervalle, das heißt die Zählerstände z(t_n) und z(t_n-1), werden vom Zähler 9 an ein Schieberegister 11 weitergegeben, dessen Verschiebezyklus durch das von der Drehzahlerfassungseinrichtung 2 gelieferte Intervall für das Vorbeilaufen eines Segmentes des Segmentgebers am Sensor be stimmt wird. Die Differenz jeweils zwei aufeinanderfolgender Zählerstände z(t_n) und z(t_n-1) wird anschließend subtraktiv mit einem aus den vorhergehenden Segmentmeßzeiten des Zählers 9 gebildeten mittleren Drehbeschleunigungswert verknüpft, wel cher Wert seinerseits mit der in einem Kennfeld 12 betriebs punktabhängig, das heißt abhängig von Last M und Drehzahl n der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine sowie weiterer Größen, wie zum Beispiel der Kühlwassertemperatur ϑ_KW, gespei cherten Proportionalitätskonstanten K_p in einem Multiplikati onsschritt 13 zu dem an das Zündzeitsteuergerät 7 gelieferten Korrekturwert multiplikativ verknüpft wird. Dieser Korrektur faktor korrigiert, wie oben schon beschrieben, die im Zündzeit steuergerät 7 ermittelten, dem Betriebszustand der Brennkraft maschine zugeordneten und an die nicht dargestellten Zündkerzen über die Leitungen 14 gegebenen, Zündzeitpunkte in der Weise, daß das Antriebsdrehmoment der Brennkraftmaschine verändert wird, zum Beispiel durch eine Verstellung der Zündzeitpunkte in Richtung "spät" bei <0 und damit negativem z(t_n)-z(t_n-1), und die im Antriebsstrang der Brennkraftmaschine auftretenden Schwingungen wirksam bedämpft werden.

Besonders vorteilhaft hierfür ist es, wenn der aus der Diffe renz zweier aufeinanderfolgender Zählerstände, das heißt Seg mentmeßzeiten, z(t_n-1)-z(t_n) und dem in der Einrichtung 16 ge mittelten Drehbeschleunigungswert ermittelte Verknüpfungswert als nächste erwartete Segmentmeßzeit nicht, wie oben beschrie ben, direkt mit der Proportionalitätskonstanten K_p multipli ziert wird, sondern als Anfangswert in einen rückwärtszählenden Zähler 15 geladen wird, welcher wie der Zähler 9 mit dem vom Zeittaktgeber 10 gelieferten Taktsignal getaktet wird. Auf die se Weise wird eine zu Beginn stark wirkende und mit dem Zeit takt abnehmende Korrektur der Zündzeitpunkte erzielt. Die Steue rung der Übernahme des nächsten Anfangswertes in den Rückwärts zähler 15 erfolgt wie der Verschiebezyklus des Schieberegisters 11 durch das von der Drehzahlerfassungseinrichtung 2 gelieferte Signal.

In einer weiteren Ausgestaltung kann das erfindungsgemäße Ver fahren dahingehend verändert werden, daß der oben beschriebene Anfangswert des Rückwärtszählers 15 zylinderbezogen, das heißt also mit eindeutiger Zuordnung zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine, ermittelt wird, wodurch einerseits eine Laufruheregelung der Brennkraftmaschine erzielt werden kann und andererseits eine immer wiederkehrende und unnötige Korrektur des Zündzeitpunktes ständig schlecht, zum Beispiel durch Kom pressionsverlust, laufender Zylinder, die ja ebenfalls Schwin gungen im Antriebsstrang zur Folge haben, vermieden wird.

Zur Durchführung des hier beschriebenen erfindungsgemäßen Ver fahrens und seiner verschiedenen Ausführungen bietet sich ein die gesamten Rechenabläufe und Taktungen übernehmender frei programmierbarer Mikroprozessor als Korrektureinrichtung 5 an. In einem solchen Mikroprozessor können in einfacher Weise Spei cherungen, Verarbeitung und Änderungen sämtlicher im Verfahren vorkommenden Größen wie Drehzahlgrenzwerte, Schwellwerte, Fak toren usw. vorgenommen sowie die Zeiterfassungen durch inte grierte Timer durchgeführt werden.

Claims

1. Verfahren zur Unterdrückung von Schwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, das von einer Brennkraftmaschine, die mit einer Einrichtung zur Erfassung der Drehzahl ausgestattet ist, angetrieben wird, welcher Brennkraftmaschine beim Auftreten von Schwingungen im Antriebsstrang eine in einer Korrektureinrichtung ermittelte, das Antriebsdrehmoment der Brennkraftmaschine verändernde Stellgröße in Abhängigkeit von durch Meßfühler aufgenommenen Betriebsparametern zugeführt wird, wobei ein in einem Zünd steuergerät betriebspunktabhängig abgelegter Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine beim mittels der Korrektureinrichtung erfaßten Auftreten von Motorbeschleunigungen mit einem Korrekturfaktor zu der der Brennkraftmaschine zugeführten Stellgröße verknüpft wird, dadurch gekennzeichnet, daß die während jeweils eines von einem zur Drehzahlerfassung mit der Brennkraftmaschine (1) gekoppelten Segmentgeber (3) vor gegebenen Intervalls in einem durch einen Zeittaktgeber (10) getakteten Zähler (9) erfaßten, die Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) repräsentierenden Segmentmeßzeiten (z(t_n)) gespeichert werden und die Differenz zweier aufeinanderfolgender, den aktuellen Beschleu nigungswert repräsentierenden Segmentmeßzeiten (z(t_n-1)-z(t_n)) subtraktiv mit einem aus den vorangegangenen Zählerständen berechneten, einen Gleichbeschleunigungsanteil repräsentierenden mittleren Drehbeschleunigungswert () zu einem mit dem Korrekturfaktor zu multiplizierenden Wert verknüpft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturfaktor proportional zur Drehbeschleunigung der Brennkraftmaschine (1) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Proportionalitätskonstante (K_p) betriebspunktabhängig ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Proportionalitätskonstante (K_p) zu multipli zierende Wert als Anfangswert eines vom Zeittaktgeber (10) ge takteten Rückwärtszählers (15) verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Proportionalitätskonstante (K_p) zu multipli zierende Wert zylinderbezogen ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (5) durch einen frei programmier baren Mikroprozessor gebildet ist.