DE4037237A1

DE4037237A1 - Verfahren zum betreiben einer aus brennkraftmaschine und automatischem getriebe bestehenden antriebseinheit

Info

Publication number: DE4037237A1
Application number: DE4037237A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr Streib
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-11-23
Filing date: 1990-11-23
Publication date: 1992-05-27
Also published as: EP0557299A1; EP0557299B1; DE59102455D1; WO1992009448A1; JPH06502702A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer aus Brennkraftmaschine und automatischem Ge triebe bestehenden Antriebseinheit, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem in Abhängigkeit von mehreren Parametern aufgrund eines Motormoments der Brennkraftmaschine und eines bestimmten Gangs des Getriebes ein Abtriebsmoment am Ausgang des Getrie bes zur Verfügung gestellt wird. Dieses Abtriebsmo ment wird dann den Rädern eines Fahrzeugs zugelei tet, so daß sich eine entsprechende Fahrzeugbewe gung einstellt.

In bekannten Verfahren, bei denen Fahrzeuge mit ei ner elektronischen Motorleistungssteuerung (EMS elektronisch einstellbare Drosselklappe) und elek tronischer Getriebesteuerung wird über entsprechend programmierte Kennlinien oder Kennfelder das Motor moment der Brennkraftmaschine entsprechend der Fahrpedalstellung beeinflußt. Gleichzeitig wird von der Getriebesteuerung in Abhängigkeit von der Ab triebsdrehzahl und der Fahrpedal- beziehungsweise Drosselklappenstellung oder der Motorlast ein Gang- Sollwert des Getriebes errechnet.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Haupt anspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß das Abtriebsmoment von der Fahrpedal stellung, also unabhängig von weiteren Einfluß größen, wie zum Beispiel vom Betriebszustand des Getriebes, eingestellt wird. Mithin wird nicht - wie im Stand der Technik - über das Fahrpedal das Motor moment eingestellt, das letztlich zu einem entspre chenden Abtriebsmoment führt, sondern es erfolgt eine direkte Beeinflussung des Abtriebsmoment. Bei den bekannten Verfahren stellen sich bei den Fahr zeugen mit EMS und elektronischer Getriebesteuerung folgende Nachteile ein: Schaltet bei derartigen Fahrzeugen das Getriebe in einen anderen Gang, so wird sich bei konstanter Fahrpedalstellung aufgrund der sprungartig verändernden Drehmomentübersetzung das Abtriebsmoment sprungartig ändern. Aufgrund der durch den Gangwechsel veränderten Motordrehzahl stellt sich zwar in der Regel auch ein verändertes Motormoment ein, diese ungezielte Änderung kann je doch den Übersetzungssprung im allgemeinen nicht kompensieren. Die Fahrzeuginsassen verspüren beim Schaltvorgang einen unvermeintlichen Ruck. Dieser wird zwar durch eine übliche Schaltruckdämpfung ge glättet, ist jedoch stets wahrnehmbar. Das erfin dungsgemäße Verfahren dagegen erlaubt es, daß das Abtriebsmoment nach dem Schaltvorgang dem Abtriebs moment vor dem Schaltvorgang angeglichen ist, ohne daß es eines regelnden Eingriffs des Fahrers be darf. Bei dem bekannten Verfahren des Standes der Technik führt eine kontinuierliche Änderung der Fahrpedalstellung zu einer ebenfalls kontinuierli chen Änderung des Abtriebsmoments, so lange kein Gangwechsel erfolgt. Wird aber eine vorzugsweise last- und drehzahlabhängige Schaltkennlinie über schritten, so wird sich das Abtriebsmoment und da mit die Fahrzeugbeschleunigung aufgrund des sprung haft verändernden Übersetzungsverhältnisses eben falls sprunghaft ändern, da das Motormoment nach dem Gangwechsel nicht gezielt beeinflußt wird. Überdies ist der Schlupf des automatischen Getrie bes last- und drehzahlabhängig. Das erfindungsge mäße Verfahren stellt dagegen sicher, daß das Mo tormoment unabhängig von dem gerade eingelegten Gang so eingestellt wird, daß der aus der Fahrpe dalstellung und gegebenenfalls weiteren Parametern ermittelte Sollwert für das Abtriebsmoment am Ge triebe eingehalten wird, sofern das verfügbare ma ximale Motormoment ausreicht. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Fahrer über das Fahrpedal nur das Abtriebsmo ment (das die Fahrzeugbeschleunigung bestimmt) vor gibt und keinen direkten Einfluß auf das Motormo ment hat. Dies führt zu der Freiheit, die Kombina tion von Gangstufe des Getriebes und Motormoment nach verschiedenen Kriterien zu optimieren. So kann beispielsweise das geforderte Abtriebsmoment mit möglichst langer Übersetzung und großem Motormoment realisiert werden (guter Wirkungsgrad). Erst wenn das in der längsten Übersetzung erforderliche Mo tormoment über den Möglichkeiten der Brennkraftma schine liegt, wird eine kürzere Übersetzung ge wählt. Bei herkömmlichen Getriebesteuerungen wird dagegen -je nach Schaltprogramm- schon weit unter halb der Motorvollast in den nächst niedrigeren Gang geschaltet, was zwar den Abtriebsmomenten sprung nach dem Schalten verringert und das An sprechverhalten des Fahrzeugs verbessert, aber den Antriebsstrang dafür häufig nicht im Bereich des maximalen Wirkungsgrads betreibt. Beim erfindungs gemäßen Verfahren erfolgt bei konstanter Fahrpedal stellung ein Gangwechsel stets ohne Änderung des Abtriebsmoments.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung zunächst ein Abtriebsmo ment-Sollwert bestimmt wird, anschließend dann in Abhängigkeit vom Abtriebsmoment-Sollwert ein Gang des Getriebes bestimmt und eingelegt wird und schließlich das Motormoment derart eingestellt wird, daß der Abtriebsmoment-Istwert die Größe des Abtriebsmoment-Sollwerts annimmt.

Im einzelnen wird wie folgt vorgegangen: In Abhän gigkeit von der Fahrpedalstellung wird ein Ab triebsmoment-Sollwert berechnet. Alternativ ist es jedoch auch möglich, daß in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung und der Abtriebsdrehzahl bezie hungsweise einer dieser entsprechenden Größe der Abtriebsmoment-Sollwert berechnet wird.

In Abhängigkeit von dem berechneten Abtriebsmoment- Sollwert und der Abtriebsdrehzahl beziehungsweise einer dieser entsprechenden Größe wird dann ein op timaler Gang für das Automatik-Getriebe berechnet. Ist das Getriebe in den optimalen Gang gebracht, sofern eine Abweichung zum gerade eingelegten Gang besteht und keine Randbedingungen, wie zum Beispiel die Einhaltung einer Schalthysterese, einzuhalten sind, so wird aus dem eingelegten Gang, der Ab triebsdrehzahl (beziehungsweise einer dieser ent sprechenden Größe) und dem Abtriebsmoment-Sollwert ein erforderlicher Motormoment-Sollwert berechnet.

Aus dem so bestimmten Motormoment-Sollwert und der Motordrehzahl wird dann ein Drosselklappenwinkel- Sollwert (beziehungsweise ein entsprechender Wert, beispielsweise die Einspritzmenge beim Dieselmotor) berechnet.

Der Drosselklappenwinkel-Sollwert wird dann einer elektronischen Motorleistungssteuerung (EMS = elek tronisch einstellbare Drosselklappe) zugeleitet be ziehungsweise von der EMS berechnet. Die elektroni sche Motorleistungssteuerung stellt dann den zuge hörigen Drosselklappenwinkel ein.

Die vorstehend genannten Berechnungen werden vor zugsweise in kurzen Zeitabständen stets neu durch geführt, so daß bei sich ändernden Bedingungen eine Anpassung erfolgt.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das das erfindungs gemäße Verfahren verdeutlicht,

Fig. 2 ein Diagramm des Abtriebsmoments in Ab hängigkeit von der Zeit bei einem Gang wechsel vom vierten Gang in den dritten Gang eines automatischen Getriebes,

Fig. 3 ein Diagramm des Abtriebsmoments in Ab hängigkeit von der Fahrpedalstellung un ter Berücksichtigung eines Gangwechsels und zwar vom vierten in den dritten und vom dritten in den zweiten Gang und

Fig. 4 zeigt ein weiteres Blockschaltbild.

Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das das er findungsgemäße Verfahren verdeutlicht. Einer Ein richtung 1 wird die Fahrpedalstellung y zugeführt. Hierzu kann das Fahrpedal eines nicht dargestellten Fahrzeugs mit einem Geber verbunden sein, der Daten über die Fahrpedalstellung liefert. Diese Daten werden als Eingangsgröße der bereits genannten Ein richtung 1 zugeführt. Ferner erhält die Einrichtung 1 Informationen über die Abtriebsdrehzahl n ab. Bei der Abtriebsdrehzahl n ab handelt es sich um die Drehzahl einer Ausgangswelle eines automatischen Getriebes, das mit einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs in Verbindung steht. Anstelle der Ab triebsdrehzahl n ab kann der Einrichtung 1 auch die Fahrzeuggeschwindigkeit zugeführt werden. Die Fahr zeuggeschwindgkeit ist proportional der Abtriebs drehzahl n ab. Die Einrichtung 1 ist vorzugsweise als elektronische Schaltung ausgebildet, die in kurzen Zeitabständen die beiden Eingangsgrößen (Fahrpedalstellung y und Abtriebsdrehzahl n ab) in eine Ausgangsgröße umrechnet. Bei der Ausgangsgröße handelt es sich um einen Abtriebsmoment-Sollwert mo ab soll. Eine sich zyklisch wiederholende Be rechnung wird auch bei den nachstehend erwähnten Einrichtungen durchgeführt.

Der Abtriebsmoment-Sollwert mo ab soll wird einer weiteren Einrichtung 2 zugeführt, die vorzugsweise als Kennfeld ausgebildet ist. Als weitere Eingangs größe erhält die Einrichtung 2 ebenfalls die Ab triebsdrehzahl n ab. Für jeden durch die Abtriebs drehzahl n ab und den Abtriebsmoment-Sollwert mo ab soll Wert wird nach bestimmten Optimierungs kriterien ein optimaler Gang g opt errechnet. Die ser steht als Ausgangsgröße der Einrichtung 2 zur Verfügung und wird einer Einrichtung 3 zugeleitet. Bei der Einrichtung 3 handelt es sich vorzugsweise wiederum um ein Kennfeld. Dies erhält neben der In formation des optimalen Ganges g opt als weitere Eingangsgrößen Störgrößen St. Die Störgrößen St sind als Größen zur Berücksichtigung weiterer Para meter aufzufassen, zum Beispiel können sie Randbe dingungen festlegen. Eine Randbedingung kann zum Beispiel eine Einhaltung einer Schalthysterese sein. Weicht der von der Einrichtung 2 errechnete optimale Gang g opt von dem gerade eingelegten Gang g ist des automatischen Schaltgetriebes ab, so schaltet die Getriebesteuerung zum Beispiel unter Berücksichtigung der bereits erwähnten Schalthy sterese in den opitmalen Gang g opt. Am Ausgang der Einrichtung 3 steht dann eine entsprechende Infor mation zur Verfügung. Diese Information wird zusam men mit dem Abtriebsmoment-Sollwert mo ab soll ei ner Einrichtung 4 zugeleitet. Ferner ist an die Einrichtung 4 als weitere Eingangsgröße die Ab triebsdrehzahl n ab angeschlossen. Die Einrichtung 4 errechnet einen Motormoment-Sollwert Mo mo soll, das heißt, hier wird ein Sollwert für das Moment der Brennkraftmaschine vorgegeben. Dieser Sollwert wird an eine Einrichtung 5 als Eingangsgröße gelei tet. Die Einrichtung 5 erhält als weitere Eingangs größe die Motordrehzahl n mot. Ferner sind auch dort Störgrößen St berücksichtigt. Am Ausgang steht ein Drosselklappenwinkel-Sollwert dk soll zur Ver fügung. Dieser Drosselklappenwinkel-Sollwert dk soll führt schließlich in der Einrichtung 6, die vorzugsweise als elektronische Motorleistungssteue rung (EMS = elektronisch einstellbare Drossel klappe) ausgebildet ist, zu einem an der Brenn kraftmaschine tatsächlichen eingestellten Drossel klappenwinkel dk ist.

Im Betrieb ergibt sich folgende Funktionsweise:
In kurzen Intervallen (zum Beispiel in einigen ms) wird aus der jeweiligen Fahrtpedalstellung y und der Abtriebsdrehzahl n ab und gegebenenfalls weite ren, hier nicht dargestellten Parametern der Ab triebsmoment-Sollwert mo ab soll errechnet. Dies erfolgt in der erwähnten Einrichtung 1. Die Ein richtung 2 (Kennfeld) liefert den optimalen Gang g opt nach dem Kennfeld

g opt (mo ab soll, n ab).

Ebenfalls in Intervallen von einigen ms wird anhand des Kennfelds (Einrichtung 4)

mo mot (g ist, mo ab soll, n ab)

der Motormoment-Sollwert mo mot soll ermittelt.

Die Beschleunigung des Fahrzeugs ist im wesentli chen durch die Fahrwiderstände, Bremskräfte und das Abtriebsmoment mo ab des Getriebes bestimmt. Das Abtriebsmoment mo ab ergibt sich als Produkt des Motormoments mo mot (abzüglich Nebenleistungen) und der Drehmoment-Übersetzung um get des automatischen Getriebes (inklusive Reibungsverluste und Einfluß des Drehmomentwandlers). Insofern gilt die Bezie hung

mo ab = mo mot·um get.

Die Kennfeldwerte der Einrichtung 4 sind so vorge geben, daß das Produkt

mo mot (g ist, mo ab soll, n ab)·um get (g ist,
mo ab soll, n ab) = mo ab soll

ist, also dem Abtriebsmoment-Sollwert mo ab soll entspricht.

Bei der Realisation können die Einrichtungen 5 und 6 der Fig. 1 in einer elektronischen Motorlei stungssteuerung zusammengefaßt sein. Diese berech net nun anhand des ermittelten Motormoment-Soll werts mo mot soll und der Motordrehzahl n mot sowie der erwähnten Störgrößen St über ein Kennfeld

dk (mo mot, n mot)

den zum Aufbau des geforderten Motormoments mo mot soll erforderlichen Drosselklappenwinkel dk ist und stellt diesen ein.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt sich der in der Fig. 2 dargestellte Kennlinienver lauf ein. Das Diagramm der Fig. 2 zeigt die Abhän gigkeit des Abtriebsmoment mo ab von der Zeit t und zwar bei einem Gangwechsel des Getriebes vom vier ten Gang 4.g in den dritten Gang 3.g. Es wird deut lich, daß lediglich in der Schaltphase geringe Überschwinger vorliegen, jedoch vor und nach dem Schalten das gleiche Abtriebsmoment mo ab zur Ver fügung steht. Hierbei ist vorausgesetzt, daß der Fahrer des Fahrzeugs das Fahrpedal in konstanter Stellung hält.

Betrachtet man die Fig. 3, so ist dort das Ab triebsmoment mo ab in Funktion der Fahrpedalstel lung y wiedergegeben. Es wird ein Bereich gezeigt, der die Gänge 4, 3 und 2 des automatischen Getrie bes betrifft. Mit Veränderung der Fahrpedalstellung y, das heißt, mit kontinuierlich erfolgendem Nie dertreten des Fahrpedals vergrößert sich das Ab triebsmoment mo ab ebenfalls kontinuierlich. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Zusammenhang zwischen Fahrpedal und Abtriebsmoment als lineare Funktion (Gerade) ausgebildet. Zur Erzielung einer gewünschten Pedalcharakteristik kann der Zusammen hang jedoch auch durch eine nichtlineare Kennlinie hergestellt werden. Die Besonderheit ist, daß trotz des Schaltens des Getriebes keine Drehmomentsprünge auftreten.

Das zuvor beschriebene wird im Blockschaltbild der Fig. 4 nochmals näher verdeutlicht. Hier ist eine denkbare, bevorzugte Aufteilung der zuvor beschrie benen logischen Funktionen auf vorhandene Steuerge räte verdeutlicht. Es sind jedoch auch andere Auf teilungen denkbar. Dieses weist einen Datenbus CAN auf, das heißt, die gesamten Dateninformationen für die Einrichtungen des Fahrzeugs werden über den Da tenbus CAN geleitet. An den Datenbus CAN ist eine elektronische Motorleistungssteuerung 7, ein Ge triebe-Steuergerät 8 und ein Motorsteuergerät 9 an geschlossen. Als Eingangsgröße erhält die elektro nische Motorleistungssteuerung 7 die Fahrpedalstel lung y. An der Schnittstelle 10 der elektronischen Motorleistungssteuerung 7 steht die Fahrpedalstel lung y in digitalisierter Form zur Verfügung. Eben falls über die Schnittstelle 10 empfängt das Gerät 7 einen Sollwert für die Drosselklappe dk soll.

Das Getriebe-Steuergerät 8 erhält als Eingangs größen die Abtriebsdrehzahl n ab und den eingeleg ten Gang g ist. Über den Datenbus CAN wird die Fahrpedalstellung y zugeführt. Als Ausgangsgröße stellt das Steuergerät 8 über den Datenbus einen Sollwert für das Motordrehmoment mo mot soll zur Verfügung. Letzterer wird auch dem Motorsteuergerät 9 zugeleitet. Ferner erhält das Motorsteuergerät 9 als Eingangsgröße die Motordrehzahl n mot. Das Mo torsteuergerät 9 berechnet aus den ihm zur Verfü gung stehenden Informationen einen Drosselklappen winkel-Sollwert dk soll, der über den CAN-Bus dem Motorleistungssteuergerät 7 zugeleitet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, daß das Motormoment mo mot unabhängig vom gerade einge legten Gang (und sonstigen, möglicherweise noch zu berücksichtigten Größen) derart eingestellt wird, daß der durch die Fahrpedalstellung vorgegebene Sollwert für das Abtriebsmoment mo ab stets einge halten wird, sofern das verfügbare maximale Motor moment mo mot ausreicht.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfin dung ist es auch möglich, daß das Verfahren nicht bei Motoren realisiert wird, bei denen das Drehmo ment über eine elektronisch einstellbare Drossel klappe gesteuert wird, sondern über andere Steller regelbar ist, zum Beispiel eine EDC (electronic diesel control) beim Dieselmotor oder bei einer Einlaßventilsteuerung.

Ferner kann bei der Ermittlung des Motormoment- Sollwerts die Getriebetemperatur mit berücksichtigt werden, um temperaturabhängige Verluste in der Drehmoment-Übersetzung zu kompensieren.

Es kann auch eine weitere Variante vorgesehen sein, bei der zur Ermittlung des erforderlichen Drossel klappenwinkels dk ist außer dem Motormoment-Soll wert mo mot soll und der Motordrehzahl n mot auch die Motortemperatur und/oder die Ansauglufttempera tur und/oder der Luftdruck berücksichtigt werden (Kompensation von Störgrößen für das Motormoment mo mot). Schließlich ist auch eine Ausführungsform möglich, bei der aus dem Abtriebsmoment-Sollwert mo ab soll und dem Gang g ist unter Umgehung der Zwi schengröße Motormoment-Sollwert mo mot soll direkt ein Drosselklappenwinkel-Sollwert dk soll berechnet wird.

Denkbar ist auch eine beliebige Kombination der ge nannten Varianten.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer aus Brennkraft maschine und automatischem Getriebe bestehenden An triebseinheit, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem in Abhängigkeit von mehreren Parametern auf grund eines Motormoments der Brennkraftmaschine und eines eingelegten Gangs des Getriebes ein Abtriebs moment am Ausgang des Getriebes zur Verfügung ge stellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhän gigkeit der einen Parameter bildenden Fahrpedal stellung (y) das Abtriebsmoment (mo ab) unabhängig vom eingelegten Gang (g ist) vorgegeben wird.

2. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängig keit von der Fahrpedalstellung (y) zunächst ein Ab triebsmoment-Sollwert (mo ab soll) berechnet wird, daß dann in Abhängigkeit vom Abtriebsmoment-Soll wert (mo ab soll) ein Gang (g opt) des Getriebes bestimmt und eingelegt wird, und daß anschließend das Motormoment (mo mot) derart eingestellt wird, daß der Abtriebsmoment-Istwert (mo ab ist) die Größe des Abtriebsmoment-Sollwert (mo ab soll) an nimmt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängig keit von der Fahrpedalstellung (y) ein Abtriebsmo ment-Sollwert (mo ab soll) berechnet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängig keit von der Fahrpedalstellung (y) und der Ab triebsdrehzahl (n ab) beziehungsweise einer dieser entsprechenden Größe der Abtriebsmoment-Sollwert (mo ab soll) berechnet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängig keit von dem Abtriebsmoment-Sollwert (mo ab soll) und der Abtriebsdrehzahl (n ab) beziehungsweise ei ner dieser entsprechenden Größe ein optimaler Gang (g opt) für das Getriebe berechnet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe in den optimalen Gang (g opt) verbracht wird, so fern eine Abweichung zum gerade eingelegten Gang (g ist) besteht und keine Randbedingungen, wie die Einhaltung einer Schalthysterese, einzuhalten sind.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem einge legten Gang (g ist), der Abtriebsdrehzahl (n ab) und dem Abtriebsmoment-Sollwert (mo ab soll) ein erforderlicher Motormoment-Sollwert (mo mot soll) berechnet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Motor moment-Sollwert (mo mot soll) und der Motordrehzahl (n mot) ein Drosselklappenwinkel-Sollwert (dk soll) beziehungsweise ein diesem entsprechender Wert be rechnet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drossel klappenwinkel-Sollwert (dk soll) einer elektroni schen Motorleistungssteuerung (EMS = elektronisch einstellbare Drosselklappe) zugeleitet beziehungs weise von der EMS berechnet wird und daß die EMS den Drosselklappenwinkel (dk ist) einstellt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschie denen Berechnungen in kurzen Zeitabständen stets neu durchgeführt werden.