DE4235881A1

DE4235881A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE4235881A1
Application number: DE4235881A
Authority: DE
Inventors: Hong Dr Zhang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-10-23
Filing date: 1992-10-23
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2012-10-24
Also published as: DE4235881B4

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist bei spielsweise aus der WO A 92/09448 bekannt. Dort wird zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Antriebseinheit ein Abtriebsmomentsoll wert abhängig vom Fahrerwunsch bestimmt und das Motormoment unter Berechnung eines Motormomentsollwerts durch Beeinflussung von Lei stungsparametern des Motors zur Bereitstellung eines dem Sollwert des Abtriebsmoments entsprechenden Abtriebsmoments eingestellt. Der Motormomentsollwert wird dabei auf der Basis der Übersetzung des Ge triebes, des Abtriebsmomentensollwerts und der gemessenen Abtriebs drehzahl aus einem Kennfeld ermittelt. Die Berechnung des Sollmotor moments erfolgt dabei derart, daß das Abtriebsmoment unabhängig vom eingelegten Gang entsprechend dem Fahrerwunsch zur Verfügung ge stellt wird.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE-P 42 10 956.6 sind Maßnahmen bekannt, durch welche bei Berechnung des Sollmotormoments nicht nur die Getriebeübersetzung, sondern die Übersetzungsverhältnisse des gesamten Triebstrangs bei Verwendung eines automatischen Getriebes mit Drehmomentenwandler berücksichtigt werden. Dabei wird die Notwendigkeit beschrieben, daß bei der Be rechnung des Sollmotormoments auf der Basis des Sollabtriebsmoments Reibungsverluste im Getriebe neben der mechanischen Übersetzung des Getriebes (Drehzahlübersetzungsverhältnis) berücksichtigt werden sollten, um die Genauigkeit der Berechnung des Motormomentsollwerts aus dem Abtriebsmomentensollwert zu verbessern.

Zwar wird die Notwendigkeit erkannt, daß anstelle des mechanischen Drehzahlübersetzungsverhältnis die effektive Drehmomentenübersetzung des Getriebes verwendet werden sollte, Maßnahmen zur geeigneten Rea lisierung dieser Erkenntnis werden nicht vorgestellt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, durch wel che bei Berechnung des Motormoments Verluste, d. h. der Getriebewir kungsgrad, berücksichtigt werden können.

Dies wird dadurch erreicht, daß bei Berechnung des Motormoments ein den Getriebewirkungsgrad berücksichtigender Faktor als Offsetmoment mit einbezogen wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise erlaubt eine einfache und präzi se Berechnung des Motormomentsollwerts auf der Basis des Abtriebsmo mentensollwerts.

Besonders vorteilhaft ist die Berücksichtigung eines Offsetmoments bei der Berechnung des Turbinensollmoments aus Abtriebsollmoment und Abtriebsdrehzahl als Vorstufe des Motormomentsollwerts.

Durch Berücksichtigung des Getriebewirkungsgrades entsteht in vor teilhafter Weise im unteren Bereich des Fahrpedals kein Leerweg, der ohne diese Maßnahme dadurch entstehen würde, daß ein Teil des vom Mo tor realisierten Motormoments zuerst die Getriebeverluste kompensie ren müßte, bevor es zum Abtriebsmoment beiträgt.

Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Vorgehensweise in vorteilhaf ter Weise eine genaue Bestimmung des Turbinenmoments während des Schaltvorgangs, so daß das realisierte Abtriebsmoment bei unverän dertem Fahrerwunsch konstant gehalten werden kann.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den abhängigen Ansprüchen.

Zeichnung

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Übersichtsblockschaltbild, während in Fig. 2 zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ein Fluß diagramm skizziert ist.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt mit 10 eine schematische Darstellung eines Motors ei ner Antriebseinheit 8 mit steuerbaren Vorrichtungen zur Kraftstoff zumessung 12 und zur Zündung 14. Ferner ist ein Luftansaugsystem 16 vorgesehen, welches mit einer elektrisch ansteuerbaren Drosselklappe 18 versehen ist. Die Ausgangswelle 20 (Kurbelwelle) des Motors 10 verbindet den Motor mit einem Wandler 22, dort mit dem Pumpenrad 24. Das Turbinenrad 26 des Wandlers 22 ist mit der Welle 28 verbunden, welche auf das Getriebe 30 geführt ist. Die Ausgangswelle 32 des Ge triebes 30 stellt den eigentlichen Antrieb des Fahrzeugs dar. Ge triebe 30 und Wandler 22 sowie die Wellen 20, 28 und 32 bilden den Triebstrang des Fahrzeugs.

Ferner ist zur Durchführung von Steuerungsaufgaben eine Steuerein heit 34 vorgesehen, welche in Form eines zentralen Steuergeräts oder mehrerer vernetzter Steuergeräte ausgeführt sein kann. Dieser Steuereinheit werden die folgenden Eingangssignale zugeführt. Von einem vom Fahrer betätigbaren Bedienelements 36 wird über eine Signalleitung 38 ein dem Fahrerwunsch entsprechendes Signal zuge führt. Von Meßeinrichtungen 40 bis 42 werden über Verbindungsleitun gen 44 bis 46 Betriebsgrößen von Motor und Fahrzeug, wie z. B. Motor temperatur, Fahrgeschwindigkeit, Last, Getriebeöltemperatur, etc. zugeführt. Eine Eingangsleitung 48 verbindet die Steuereinheit 34 mit einer die Abtriebsdrehzahl des Getriebes erfassenden Meßeinrich tung 50, welche an der Welle 32 angebracht ist. Alternativ können auch Meßeinrichtungen zur Erfassung von die Abtriebsdrehzahl reprä sentierenden Größen, z. B. von Raddrehzahlen, vorgesehen sein, die ihre Meßgröße über die Leitung 48 an die Steuereinheit 34 abgeben. Eine Verbindungsleitung 52 verbindet die Steuereinheit 34 mit einem die Motordrehzahl oder eine diese repräsentierende Meßgröße im Be reich der Ausgangswelle 20 erfassenden Meßeinrichtung 54. Dabei ist in vorteilhafter Weise eine Eingangsleitung 56 vorgesehen, welche die Steuereinheit 34 mit einer Meßeinheit 58 zur Erfassung der Tur binendrehzahl des Wandlers 22 oder einer dieser repräsentierenden Größe im Bereich der Welle 28 verbindet. Eine weitere Verbindungs leitung 60 kann vom Getriebe 30 die aktuell eingelegte bzw. einge stellte Gangübersetzung an die Steuereinheit 34 melden.

Abhängig von den zugeführten Größen bildet die Steuereinheit 34 ent sprechend ihrer Programme Steuerbefehle für die steuerbaren Kenngrö ßen der Antriebseinheit, wie Motorleistung (z. B. Kraftstoffzumes sung, Zündzeitpunkt und/oder Drosselklappenstellung), gegebenenfalls Getriebeübersetzung oder Wandlerkupplungszustand. Steuersignale zur Steuerung der Motorleistung werden dabei je nach Ausführungsbeispiel über die Verbindungsleitungen 62, 64 und 66 an die entsprechend steuerbaren Vorrichtungen abgegeben, während Getriebesteuersignale und Wandlerkupplungssteuersignale, sofern ein steuerbares Getriebe und/oder eine Wandlerkupplung vorhanden ist, über die Verbindungs leitungen 68 und 70 zum Getriebe 30 und Wandler 22 geführt werden.

Die nachfolgenden Ausführungen sind neben der im Ausführungsbeispiel genannten Ausführungen einer Brennkraftmaschine mit automatisch steuerbaren Getriebe, Wandler und regelbare Wandlerkupplung auch auf andere Arten von Kraftübertragungseinheiten, steuerbare, teilweise steuerbare (z. B. ohne steuerbare Wandlerkupplung) oder nicht steuer bare (Handschaltgetriebe) anzuwenden.

Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Vorgehensweise auch in Verbindung mit alternativen Antriebskonzepten, z. B. Elektromotoren, wobei das Motormoment bzw. die Motorleistung über die entsprechenden Parameter einzustellen ist.

Anhand des vom Bedienelements 36 erfaßten Fahrerwunsches bildet die Steuereinheit 34 unter Berücksichtigung der von der Meßeinheit 50 erfaßten Abtriebsdrehzahl der Antriebseinheit (alternativ Raddreh zahlen, Fahrgeschwindigkeit) ein Abtriebsmomentsollwert, welcher an der Welle 32 durch die Antriebseinheit zur Erfüllung des Fahrerwun sches bereitzustellen ist. Dieses Abtriebssollmoment wird von der Steuereinheit in bekannter Weise gegebenenfalls in eine Getriebe übersetzung und Wandlerzustand sowie in ein Sollmotormoment umge setzt. Das Motormoment wird dann auf der Basis der erfaßten Betriebsgrößen durch Einstellen z. B. der Kraftstoffzumessung bei Dieselmotoren und ggf. zusätzlich der Luftzumessung und/oder des Zündzeitpunkts bei Ottomotoren an der Kurbelwelle 20 des Motors be reitgestellt, so daß zusammen mit der eingestellten Übersetzung des Triebstranges das Sollabtriebsmoment an der Abtriebswelle 32 der An triebseinheit zur Verfügung steht.

Bei der Berechnung des Sollmotormoments aus dem Sollabtriebsmoment wird im wesentlichen wie aus der nichtvorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE-P 42 10 956.6 bekannten Weise vorgegangen. Aus dem auf der Basis des Fahrerwunsches F gebildeten Abtriebsmomenten sollwert mabsoll wird abhängig von der mechanischen Übersetzung Ü des eingelegten Ganges des Getriebes 30 ein am Turbinenrad des Wand lers 22 erforderliches Sollturbinenmoment mturb berechnet. Aus die sem Sollturbinenmoment wird das Sollmotormoment berechnet, wobei ge gebenenfalls die Momentenübertragung V_Wandler (Ermittlung aus dem Stand der Technik bekannt) des Wandlers 22 zu berücksichtigen ist.

Aufgrund von Lager- und Zahnreibung im Getriebe 30 und aufgrund von weiteren Widerständen, welche auf Ölverdrängung und -umwälzung zu rückzuführen sind, wird bei der Übertragung des Moments von der Wel le 28 auf die Welle 32 durch das Getriebe 30 mit Verlusten gearbei tet, welche bei der Berechnung des Sollturbinenmoments aus dem Soll abtriebsmoment berücksichtigt werden müssen.

Wäre dies nicht der Fall, so würde im unteren Bereich des Fahrpedals ein Leerweg entstehen, weil das von dem Motor 10 auf der Basis des berechneten Sollmotormoments realisierten Motormoment zuerst die im Getriebe 30 entstehenden Verluste kompensieren müßte, bevor es zum Abtriebsmoment beitragen könnte.

Obwohl die Getriebeverluste von vielen Einflußparametern, z. B. Last, Drehzahl, Übersetzung, Öltemperatur, etc. abhängig ist, hat sich als geeigneter Näherungsansatz die Annahme erwiesen, daß im Getriebe turbinenseitig ein konstantes Verlustmoment zu berücksichtigen ist.

Dieser Korrekturfaktor, der Verlustmomentfaktor m_Offset, wird da bei durch Messungen bestimmt und zum auf der Basis des Koeffizienten des Abtriebsmomentsollwert und mechanischer Übersetzung berechneten Sollturbinenmoment addiert.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Korrekturfaktor auch aus einem von Betriebsgrößen wie Last, Drehzahl, Getriebeüber setzung und/oder Öltemperatur abhängigen Kennfeld oder eine Kenn linie bestimmt werden.

Bei der Ermittlung und Bereitstellung des Sollmotormoments wird da bei wie anhand Fig. 2 in vereinfachender Weise dargestellt vorge gangen.

Nach Start des zyklisch aufgerufenen Programmteils wird in einem er sten Schritt 100 Abtriebsdrehzahl n-ab, Turbinendrehzahl n-turb und Fahrerwunsch F eingelesen und im darauffolgenden Schritt 102 der Ab triebsmomentensollwert mabsoll aus einem Kennfeld abhängig von Ab triebsdrehzahl und Fahrerwunsch ausgelesen.

Danach wird im Schritt 104 die aktuelle mechanische Getriebeüber setzung Ü des Getriebes 30 eingelesen. Dabei handelt es sich um das Drehzahlübersetzungsverhältnis des Getriebes 30, welches entweder aus festabgelegten Werten für die einzelnen Gangstufen oder durch Quotientenbildung der Ein- und Ausgangsdrehzahlen des Getriebes 30 bestimmt wird.

Daraufhin erfolgt im Schritt 106 die Berechnung des Turbinenmoment sollwertes mturb, der an der Welle 28 unter Berücksichtigung der Ge triebeübersetzung und des Getriebewirkungsgrades auftreten muß, um das Sollabtriebsmoment an der Welle 32 bereitzustellen. Die Berech nung des Turbinensollmomentes mturb wird dabei durch Quotientenbil dung aus Abtriebssollmoment mabsoll und Getriebeübersetzung Ü und der Addition des Verlustmomentwertes m_Offset durchgeführt.

Im nachfolgenden Schritt 112 wird dann das Sollmotormoment aus Tur binenmoment und Wandlerverstärkung V_Wandler, welche auf der Basis von Motordrehzahl und Turbinendrehzahl ermittelt werden kann, be rechnet. Die Berechnung erfolgt durch Bildung des Quotienten aus Sollturbinenmoment und Wandlerverstärkung. Im Schritt 114 schließ lich wird das Sollmotormoment durch Einstellung der Kraftstoffzumes sung ti bei Diesel, gegebenenfalls der Luftzumessung durch Einstel lung der Drosselklappe DK und/oder des Zündzeitpunkts alpha bei Otto-Motoren bereitgestellt. Dies erfolgt in diesem Ausführungsbei spiels mittels eines Kennfeldes, in dem z. B. ein Drosselklappen stellungswert als Funktion des Motormomentsollwerts, der Motordreh zahl und ggf. weiterer Einflußgrößen, wie z. B. Motortemperatur, ein getragen ist. Beim Dieselmotor ist der Drosselklappenstellungssoll wert durch eine Einspritzmenge ersetzt.

Danach wird der Programmteil beendet und zu gegebener Zeit (ca. alle 10 bis 100 Millisekunden) wiederholt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Verlustmomentwert m_Offset aus einem Kennfeld oder einer Kennlinie auf der Basis von Betriebsgrößen wie Last, Drehzahl, Übersetzung, Öltemperatur, etc. bestimmt, wobei die Kennfeldwerte experimentiell erfaßt wurden.

Besonders vorteilhaft hat sich jedoch die näherungsweise Vorgabe ei nes konstanten Korrekturfaktors m_Offset erwiesen.

Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Vorgehensweise erlaubt die Berücksichtigung des Getriebewirkungsgrades durch Addieren des Verlustmoments bei der Umrechnung eines Abtriebsmomentssollwertes in einen Turbinenmomentensollwert und weiter in einen Motormomenten sollwert im Rahmen einer Vorsteuerungsstrategie.

Bei Getriebeeinheiten ohne Wandlereinheit kann der konstante Kor rekturwert direkt zum Motormomentsollwert addiert werden, welcher aus Getriebeübersetzung und Abtriebssollmoment berechnet wurde.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Antriebsein heit eines Fahrzeugs,

- mit einer Kraftübertragungseinheit mit wenigstens einem das Über setzungsverhältnis zwischen Motor und Radantrieb beeinflussenden Element,
- mit Mitteln, die aus einem Sollwert für das Abtriebsmoment der An triebseinheit einen Sollwert für ein Motormoment bestimmen,
- mit Mitteln zum Einstellen des Motormoments, wobei bei der Bestim mung des Motormoments der Wirkungsgrad der Kraftübertragungseinheit durch Einbeziehung eines Verlustmomentwertes berücksichtigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der mechanischen Übersetzung des Getriebes und dem Abtriebsmomentensoll wert unter Addition des Verlustmomentenwertes ein Sollturbinenmoment ermittelt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß welches das Turbinensollmoment durch Quotienten bildung mit der ermittelten Wandlerverstärkung in ein Motorsollmo ment umgewandelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Verlustmomentwert konstant ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Verlustmomentenwert mittels eines Kennfeldes abhängig von Betriebsgrößen wie Last, Drehzahl, Übersetzung, Öl temperatur ermittelt wird.

6. Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung der Ausgangsleistung einer An triebseinheit eines Fahrzeugs,

- mit einer Kraftübertragungseinheit mit wenigstens einem das Über setzungsverhältnis zwischen Motor und Radantrieb beeinflussenden Element,
- mit Mitteln, die auf der Basis des Fahrerwunsches ein gewünschtes Abtriebsmoments ermitteln und über die Einstellung des Motormoments bereitstellen,
- wobei bei der Einstellung des Motormoments der Wirkungsgrad der Kraftübertragungseinheit durch Einbeziehung eines Verlustmomentwer tes derart berücksichtigt wird, daß bei Änderung des Fahrerwunsches das gewünschte Abtriebsmoment ohne Leerweg bereitgestellt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver lustfaktor konstant ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Motormoments durch Einstellung von Kraftstoffzu messung, Luftzufuhr und/oder Zündwinkel erfolgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Berechnung eines Sollmotormoment im Rahmen einer Vorsteuerstrategie durch Berechnung eines am Getriebeingangs bereit zustellendes Turbinenmoment erfolgt.