DE4316107C2 - System zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Antriebsquelle für ein Fahrzeug - Google Patents

System zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Antriebsquelle für ein Fahrzeug

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Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung der Ausgangs­ leistung der Antriebsquelle eines Kraftfahrzeugs.
Ein System der vorstehend genannten Art zur Steuerung der Ausgangsleistung bzw. Kraftabgabe von Antriebsquellen von Kraftfahrzeugen ist beispielsweise aus der US-4 811 713 be­ kannt. Bei diesem bekannten System wird zur Steuerung der Öffnungsrate der Drosselklappe eines Fahrzeugmotors eine jewei­ lige Soll-Öffnungsrate der Drosselklappe auf der Basis der mit einem Drehzahlsensor erfaßten Motordrehzahl und eines Soll- Drehmomentes bestimmt. Das Soll-Drehzahlmoment wird auf der Basis von Werten der Soll-Beschleunigung und der Ist-Beschleunigung des Fahrzeugs und auf der Basis des Ist-Wertes des Ausgangs­ drehmomentes des Motors bestimmt, wobei die Soll-Beschleunigung aus dem jeweils gemessenen Grad der Betätigung des Fahrpedals hergeleitet wird.
Aus der DE 39 31 327 C1 ist ein Verfahren zur Anpassung der Endabregeldrehzahl des Reglers einer Einspritzpumpe einer ein Fahrzeug antreibenden luftverdichtenden Einspritzbrennkraftma­ schine bekannt. Bei diesem Verfahren wird sichergestellt, daß nach jedem Schaltvorgang noch eine ausreichend hohe Anschluß­ drehzahl zur Weiterbeschleunigung des Fahrzeugs gegeben ist. Zur Ermittlung der jeweiligen Endabregeldrehzahl werden auf das Fahrzeug wirkende Fahrwiderstände, wie etwa der Luftwiderstand, der Rollreibungswiderstand und die aktuelle Fahrbahnsteigung, berücksichtigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein System der eingangs genannten Art zur Steuerung der Ausgangs­ leistung bzw. Kraftabgabe einer Antriebsquelle für ein Kraft­ fahrzeug dahingehend zu verbessern, daß die Steuerung der Ausgangsleistung der Antriebsquelle in Abhängigkeit von dem Fahrwiderstand des Fahrzeugs unter Berücksichtigung des Lastzu­ standes und des Ansprechverhaltens der Antriebsquelle erfolgt.
Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt das erfindungsgemäße System zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Antriebsquelle für ein Fahrzeug ein zur Änderung der Ausgangsleistung der Antriebs­ quelle geeignetes Betätigungsorgan, einen Fahrpedal-Betäti­ gungsdetektor zur Erfassung des Maßes der Betätigung des Fahr­ pedals, einen Drehzahldetektor zur Bestimmung der Ausgangs­ leistung der Antriebsquelle, eine Einrichtung zur Ziel-Drehmo­ mentbestimmung, um ein Ziel-Drehmoment für die Antriebsquelle auf der Basis des Signals des Fahrpedal-Betätigungsdetektors und der von dem Drehzahldetektor bestimmten Ausgangsleistung der Antriebsquelle zu bestimmen, eine Einrichtung zur Antriebs­ kraftdetektion, um eine auf das angetriebene Rad des Fahrzeugs ausgeübte Antriebskraft zu detektieren, eine Einrichtung zur Ziel-Antriebskraftbestimmung, um eine auf das angetriebene Rad auszuübende Ziel-Antriebskraft auf der Basis des in der Ein­ richtung zur Ziel-Drehmomentbestimmung ermittelten Ziel-Drehmo­ ments und der mittels der Einrichtung zur Antriebskraftdetek­ tion detektierten Antriebskraft zu bestimmen, eine Einrichtung zur Detektion eines auf das Fahrzeug wirkenden Fahrwiderstands, eine Einrichtung zur Ziel-Beschleunigungsbestimmung, um eine Ziel-Beschleunigung für das Fahrzeug auf der Basis der in der Einrichtung zur Ziel-Antriebskraftbestimmung ermittelten Ziel- Antriebskraft und des mittels der Einrichtung zur Fahrwider­ standsdetektion bestimmten Fahrwiderstandes zu bestimmen, eine Beschleunigungsdetektionseinrichtung zur Bestimmung der Be­ schleunigung des Fahrzeugs und eine Betätigungssteuereinrich­ tung zur Steuerung des Betriebs des Betätigungsorgans auf der Basis der mittels der Beschleunigungsdetektionseinrichtung detektierten Beschleunigung des Fahrzeugs und der in der Ein­ richtung zur Ziel-Beschleunigungsbestimmung bestimmten Ziel- Beschleunigung.
Das erfindungsgemäße System ermöglicht die Steuerung der von der Antriebsquelle gelieferten Antriebskraft bzw. Ausgangs­ leistung unter Einbeziehung des aktuellen Fahrwiderstands unter Berücksichtigung des Lastzustandes der Antriebsquelle und des Ansprechverhaltens. Diese Art der Steuerung entlastet den Fahrer des Fahrzeugs weitestgehend davon, stets ausgleichend eingreifen zu müssen, wenn sich der Fahrwiderstand, beispiels­ weise bei Wind und/oder Fahrt auf einer Straße mit Steigung und dgl., ändert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Einrichtung zur Fahrwiderstandsdetektion einen Fahrge­ schwindigkeitsdetektionsteil zur Detektion der Fahrgeschwindig­ keit des Fahrzeugs und einen Fahrwiderstandsbestimmungsteil zur Bestimmung eines Fahrwiderstandes mit einer vorbestimmten Funktionsbeziehung zu der mit dem Fahrgeschwindigkeitsdetek­ tionsteil detektierten Fahrgeschwindigkeit. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, einen entsprechenden Fahrwiderstand auf einfache Weise mit einem einfachen Parameter zu bestimmen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach­ stehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 ein Schaubild, in dem zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Antriebssystem eines Fahr­ zeugs mit Vorderradantrieb dargestellt ist,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Steuereinheit,
Fig. 3 ein Diagramm mit der vorher festgelegten Einteilung von Ziel-Drehmomenten,
Fig. 4 ein Diagramm, in dem die vorher festgelegte Einteilung von Ziel-Drehmomenten modifiziert ist,
Fig. 5 ein Diagramm mit einer vorher festgelegten Einteilung von Fahrwiderständen,
Fig. 6 ein Diagramm mit einer vorher festgelegten Einteilung von Ziel-Drosselöffnungsgraden,
Fig. 7 ein Flußdiagramm eines Teils einer Steuerprozedur und
Fig. 8 ein Flußdiagramm des restlichen Teils der Steuerproze­ dur.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Der Motor E, welcher eine in einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb mon­ tierte Antriebsquelle darstellt, ist über einen Drehmo­ mentwandler 1 an einem Getriebe 2 angeschlossen. Der Drehmomentwandler 1 umfaßt eine an der Kurbelwelle 3 des Motors E angeschlossene Pumpe 1a und eine Turbine 1b, die an dem Getriebe 2 angeschlossen ist. Die von dem Getriebe 2 abgegebene Antriebskraft wird auf das linke angetriebe­ ne Rad WDL und das rechte angetriebene Rad WDR übertra­ gen, wobei es sich bei den angetriebenen Rädern WDL bzw. WDR um das linke und das rechte Vorderrad handelt. Ein Drosselventil oder eine Drosselklappe 5 ist in der Mitte des Ansaugrohres 4 des Motors E vor­ gesehen und kann geöffnet und geschlossen werden, um die Menge der durch das Ansaugrohr 4 strömenden Ansaugluft einzustellen und so die von dem Motor E abgegebene Lei­ stung oder Antriebskraft zu steuern. Die Drosselklappe 5 wird mittels eines Betätigungsorganes 6 geöffnet und ge­ schlossen, wobei es sich bei dem Betätigungsorgan 6 bei­ spielsweise um einen Schrittmotor oder dgl. handeln kann.
Der Betrieb des Betätigungsorgans 6 wird durch eine Steu­ ereinheit 7 gesteuert. An der Steuereinheit 7 sind Folge­ radgeschwindigkeitsdetektoren 9 FL und 9 FR angeschlossen, die die Geschwindigkeiten des linken Folgerades WFL und des rechten Folgerades WFR erfassen, wobei es sich bei den Folgerädern WFL und WFR um das linke bzw. das rechte Hinterrad handelt. An der Steuereinheit 7 ist ferner ein Drehzahldetektor 10 angeschlossen, der als Antriebsquellen- Ausgangsdetektor zur Erfassung einer Motordrehzahl NE als eine die von dem Motor E abgegebene Leistung oder eine entsprechende Ausgangsgröße repräsentierende Kennzeich­ nung dient. Ferner sind an der Steuerein­ heit 7 angeschlossen: ein Getriebepositionsdetektor oder Zahnradpositionsdetektor 11 zur Detektion einer Zahnrad­ stellung in dem Getriebe 2 und ein Fahrpedal-Betätigungsdetektor 13 zur Detektion des Maßes der Betäti­ gung des Fahrpedals 12 als Element, das von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigt wird, um die Ausgangsleistung oder abgegebene Antriebskraft des Motors E zu regulieren.
Nachstehend wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Die Steuer­ einheit 7 umfaßt eine Einrichtung 14 zur Bestimmung eines Ziel-Drehmomentes, die das Ziel-Drehmoment TER des Motors E auf der Basis des mit dem Fahrpedal-Betätigungs­ detektor 13 ermittelten Maßes SACP der Betätigung des Gaspedals sowie auf der Basis der mit dem Drehzahldetek­ tor 10 detektierten Motordrehzahl NE bestimmt, eine Schaltung 16 zur Berechnung der mittleren Geschwindigkeit der angetriebenen Räder, wobei die Schaltung 16 zusammen mit Detektoren 8 DL und 8 DR zur Detektion der Geschwindig­ keit der angetriebenen Räder, dem Drehzahldetektor 10 und dem Zahnradpositionsdetektor 11 eine Einrichtung 15 zur Antriebskraftdetektion bildet, eine Einrichtung 17 zur Bestimmung der Ziel-Antriebskraft, wobei die Einrich­ tung 17 die auf die angetriebenen Räder WDL und WDR anzu­ wendende Ziel-Antriebskraft DFR auf der Basis des in der Einrichtung 14 zur Bestimmung eines Ziel-Drehmomentes bestimmten Ziel-Drehmomentes TER sowie auf der Basis einer von der Einrichtung 15 zur Antriebskraftdetektion detek­ tierten Antriebskraft bestimmt, eine nachstehend auch als Fahrwiderstandsdetek­ tionseinrichtung bezeichnete Einrichtung 18 zur Detektion des dem Fahrzeug entgegen­ gesetzten Fahrwiderstandes LDD, eine Einrichtung 19 zur Ziel-Beschleunigungsbestimmung, die die Ziel-Beschleuni­ gung ACR des Fahrzeugs auf der Basis der mit der Einrich­ tung 17 zur Bestimmung der Ziel-Antriebskraft bestimmten Ziel-Antriebskraft DFR sowie auf der Basis des mittels der Fahrwiderstandsdetektionseinrichtung 18 ermittelten Fahrwiderstandes LDD bestimmt, eine Beschleunigungsdetek­ tionseinrichtung 20 zur Detektion der Beschleunigung DVMY des Fahrzeugs und eine Betätigungssteuereinrichtung 21 zur Steuerung des Betätigungsorgans 6 auf der Basis der mittels der Beschleunigungsdetektionseinrichtung 20 de­ tektierten Beschleunigung DVMY sowie auf der Basis der in der Einrichtung 19 zur Ziel-Beschleunigungsbestimmung bestimmten Ziel-Beschleunigung ACR.
In der Einrichtung 14 zur Bestimmung eines Ziel-Drehmo­ mentes wird das Ziel-Drehmoment TER in der Weise bestimmt, daß es relativ zur Änderung des Maßes SACP der Betätigung des Gaspedals gleichmäßig variiert. In diesem Fall kann bei einem konstanten Wert SACP kann das Ziel- Drehmoment auf einen konstanten Wert festgelegt werden, ungeachtet der Änderung der Motordrehzahl NE, wie in der Einteilung in Fig. 3 gezeigt, oder es kann derart be­ stimmt werden, daß es sich mit der Änderung der Motor­ drehzahl NE ändert, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.
In der Schaltung 16 zur Berechnung der mittleren Ge­ schwindigkeit der angetriebenen Räder in der Einrichtung 15 zur Antriebskraftdetektion wird eine mittlere oder durchschnittliche Geschwindigkeit VDM der angetriebenen Räder bereitgestellt, indem über die mittels der Detekto­ ren 8 DL und 8 DR detektierten Geschwindigkeiten VDL und VDR der angetriebenen Räder gemittelt wird.
Die Einrichtung 17 zur Bestimmung der Ziel-Antriebskraft umfaßt eine Schaltung 22 zur Geschwindigkeitsverhältnis­ berechnung, die das Geschwindigkeitsverhältnis ETC des Drehmomentwandlers 1 auf der Basis der mittleren Ge­ schwindigkeit VDM der angetriebenen Räder von der Schal­ tung 16 in der Einrichtung 15 zur Antriebskraftdetektion sowie auf der Basis der mit dem Drehzahldetektor detek­ tierten Motordrehzahl NE und auf der Basis der mit dem Zahnradpositionsdetektor 11 detektierten Getriebestellung oder Zahnradstellung PG bestimmt, eine Schaltung 23 zur Drehmomentverhältnisberechnung, die das Drehmomentverhält­ nis KTC auf der Basis des in der Schaltung 22 zur Ge­ schwindigkeitsverhältnisberechnung bestimmten Geschwin­ digkeitsverhältnisses ETC bestimmt, und eine Schaltung 24 zur Berechnung der Ziel-Antriebskraft, wobei die Schal­ tung 24 die Ziel-Antriebskraft DFR auf der Basis des in der Einrichtung 14 zur Bestimmung eines Ziel-Drehmomentes bestimmten Ziel-Drehmomentes TER sowie auf der Basis der mit dem Zahnradpositionsdetektor 11 in der Einrichtung 15 zur Antriebskraftdetektion detektierten Zahnradstellung PG sowie auf der Basis des in der Schaltung 23 zur Dreh­ momentverhältnisberechnung bestimmten Drehmomentverhält­ nisses KTC kalkuliert.
In der Schaltung 22 zur Geschwindigkeitsverhältnisberech­ nung wird das Geschwindigkeitsverhältnis ETC des Drehmo­ mentwandlers 1 gemäß dem folgenden Ausdruck (1) berech­ net:
ETC = NT/NE (1),
wobei NT eine Drehgeschwindigkeit der Turbine 1b in dem Drehmomentwandler 1 ist, NT (in Umdrehungen pro Minute) wird gemäß dem folgenden Ausdruck (2) bestimmt:
NT = ((VDM·103)/60)·(1/(2·π·RT))·RTG (2),
wobei die Einheit der Geschwindigkeit VDM der angetriebe­ nen Räder km/h ist, RT einen Radius (m) von jedem der angetriebenen Rader WDL und WDR repräsentiert und wobei RTG ein Gesamtübersetzungsverhältnis in einem Übertra­ gungssystem bezeichnet, welches das Getriebe 2 enthält und sich bis zu den angetriebenen Rädern WDL und WDR erstreckt.
Das Gesamtübersetzungsverhältnis RTG ist darüber hinaus von der Getriebestellung PG abhängig, beispielsweise so, wie es in Tabelle 1 angegeben ist.
Getriebestellung PG
Gesamtübersetzungsverhältnis RTG
erster Schaltzustand
10,821
zweiter Schaltzustand 6,343
dritter Schaltzustand 4,255
vierter Schaltzustand 2,755
Das Gesamtübersetzungsverhältnis RTG im Rückwärtsgang bzw. im Rückwärts-Schaltzustand hat den gleichen Wert wie in dem ersten Gang oder ersten Schaltzustand. In den Schaltzuständen Parken bzw. Leerlauf wird die Steuerung der Ausgangsleistung oder der Antriebskraft des Motors E nicht ausgeführt, und es ist daher nicht erforderlich, ein Gesamtübersetzungsverhältnis RTC festzulegen. In der Schaltung 23 zur Drehmomentver­ hältnisbestimmung wird das Drehmomentverhältnis KTC gemäß dem folgenden Ausdruck (3) kalkuliert:
KTC = 1,75-0,81·ETC (3).
Falls jedoch das bei der Kalkulation erhaltene Drehmo­ mentverhältnis KTC kleiner als 1 ist (KTC < 1), so wird das Drehmomentverhältnis KTC auf 1 gesetzt (KTC = 1).
Ferner wird in der Schaltung 24 zur Berechnung der Ziel- Antriebskraft eine Ziel-Antriebskraft DFR gemäß dem fol­ genden Ausdruck (4) kalkuliert:
DFR = (TER·KTC·RTG·GKF)/RT (4),
worin GKF einen Korrekturfaktor repräsentiert.
Die Fahrwiderstandsdetektionseinrichtung 18 enthält einen Fahrgeschwindigkeitsdetektionsabschnitt oder Detektionsteil 25 zur Detektion einer Fahrgeschwindigkeit VVM des Fahrzeugs durch eine Mittelungsberechnung der mittels der Folgeradgeschwindig­ keitsdetektoren 9 FL und 9 FR detektierten Folgeradge­ schwindigkeiten VFL und VFR und einen Fahrwiderstandsbe­ stimmungsabschnitt oder Bestimmungsteil 26 zur Bestimmung des Fahrwiderstandes LDD mittels einer vorbestimmten Funktion in Abhängigkeit von der in dem Fahrgeschwindigkeitsdetektionsabschnitts 25 bestimm­ ten Fahrgeschwindigkeit VVM. Der Fahrwiderstand LDD, der die vorbestimmte Funktionsrelation zu der Fahrgeschwin­ digkeit VVM aufweist, wie in Fig. 5 gezeigt, ist in einer entsprechenden Zuordnung festgelegt. In dem Fahrwiderstandsbestimmungsabschnitt 26 wird der Fahr­ widerstand LDD aus einer derartigen Kennfeld-Zuordnung bestimmt.
In der Einrichtung 19 zur Ziel-Beschleunigungsbestimmung wird die Ziel-Beschleunigung ACR gemäß dem folgenden Ausdruck (5) kalkuliert, der auf der Ziel-Antriebskraft DFR, dem Fahrwiderstand LDD und dem Fahrzeuggewicht M basiert.
ACR = (DFR - LDD)/M (5).
Die Beschleunigungsdetektionseinrichtung 20 umfaßt eine Schaltung 27 zur Berechnung der Beschleunigung des linken Folgerades, die die Beschleunigung DVWL des linken Folge­ rades auf der Basis der mit dem Folgeradgeschwindigkeits­ detektor 9 FL für das linke Folgerad bestimmten Folgerad­ geschwindigkeit VFL des linken Folgerades berechnet, eine Schaltung 28 zur Berechnung der Beschleunigung des rechten Folgerades, die die Beschleunigung DVWR des rechten Folge­ rades auf der Basis der mit dem Folgeradgeschwindigkeitsde­ tektor 9 FR für das rechte Folgerad bestimmten Folgeradge­ schwindigkeit VFR des rechten Folgerades berechnet, eine Schaltung 29 zur Berechnung der mittleren Beschleunigung, die eine durchschnittliche oder mittlere Beschleunigung DVM auf der Basis von mittels der Folgeradbeschleuni­ gungsberechnungsschaltungen 27 und 28 bestimmten Folge­ radbeschleunigungen DVWL bzw. DVWR berechnet, und eine Filterschaltung 30 zur Filterung der durchschnittlichen oder mittleren Beschleunigung DVM aus der Schaltung 29 zur Berechnung der mittleren Beschleuni­ gung.
In der Schaltung 29 zur Berechnung der mittleren Be­ schleunigung wird ein Durchschnittswert der Folgeradbe­ schleunigungen DVWL und DVWR in Gravitationsbeschleuni­ gung (G) konvertiert, indem eine Berechnung gemäß dem folgenden Ausdruck (6) ausgeführt wird, um eine durch­ schnittliche Beschleunigung DVM bereitzustellen:
DVM = ((DVWL + DVWR)/2)·(10³/TS)· (5/18)·(1/9,8) (6),
worin TS eine Meßzeit oder Abtastzeit (m sec) repräsen­ tiert.
Wenn ein dem beim letzten Mal erhaltenen Wert der durch­ schnittlichen Beschleunigung DVM unmittelbar vorausgehen­ der Wert mit DVM(k-2), der zuletzt erhaltene Wert mit DVM(k-1) und ein gegenwärtiger Wert mit DVM(k) bezeichnet wird und in entsprechender Weise ein dem beim letzten Mal erhaltenen Wert der durchschnittlichen Beschleunigung DVMY nach der Filterung unmittelbar vorausgehender Wert mit DVMY(k-2), der beim letzten Mal erhaltene Wert mit DVMY(k-1) und der aktuelle Wert mit DVMY(k) bezeichnet wird, so wird der gegenwärtige Wert DVMY(k) der mittleren Beschleunigung DVMY nach Filterung gemäß folgendem Aus­ druck (7) in der Filterschaltung 30 bestimmt:
DVMY(k) = DVMY(k-1)·A1 + DVMY(k-2)·A2
+DVM(k)·B0 + DVM(k-1)·B1
+DVM(k-2)·B2 (7),
worin A1, A2, B0, B1 und B2 Konstanten sind, und falls die Meßzeit oder Abtastzeit TS beispielsweise 15 m sec beträgt, haben diese Konstanten z. B. die folgenden Werte: A1 = 1,773744, A2 = -0,800084, B0 = 0,006585013, B1 = 0,013170030 und B2 = 0,006585013.
Die Betätigungssteuereinrichtung 21 umfaßt eine PID- Kalkulationsschaltung 31, eine Schaltung 32 zur Bestim­ mung des Betriebsdrehmomentes und eine Schaltung 33 zur Bestimmung des Öffnungsgrades der Drosselklappe.
Die PID-Kalkulationsschaltung 31 errechnet ein PID- Steuermaß APID auf der Basis der in der Einrichtung 19 zur Ziel-Beschleunigungsbestimmung bestimmten Ziel- Beschleunigung ACR und auf der Basis der mittels der Beschleunigungsdetektionseinrichtung 20 bestimmten Beschleunigung DVMY. In der PID-Kalkulationsschaltung 31 wird eine Berechnung gemäß dem folgenden Ausdruck (8) ausgeführt:
APID(k) = Gkk·(GKP·P(k) + GKI·I(k) + GKD·D(k)) (8),
worin P(k) = ACR(k) - DVMY(k)
I(k) = P(k) + I(k-1)
D(k) = P(k) - P(k-1)
und die Werte GKK, GKP, GKI und GKD Konstanten sind. Diese Konstanten können beispielsweise die Werte haben: GKK = 1,0, GKP = 0,1, GKI = 0,01 und GKD = 0,0. Darüber hinaus wird der Wert für I(k) erhalten, nachdem er be­ grenzt wurde, so daß IMIN I(k) IMAX, worin IMIN beispielsweise (-1,0) und IMAX (1,0) ist.
In der Schaltung 32 zur Bestimmung des Betriebsdrehmomen­ tes wird das Gesamtübersetzungsverhältnis RTC (vgl. Ta­ belle 1) auf der Basis des in der PID-Kalkulationsschal­ tung 31 bestimmten APID(k)-Steuermaßes, des in der Schaltung 23 zur Drehmomentverhältnisberechnung in der Einrichtung 17 zur Bestimmung der Ziel-Antriebskraft bestimmten Dreh­ momentverhältnisses KTC und der Zahnradstellung oder Getriebeposition PG bestimmt, die mittels des Getriebepo­ sitionsdetektors 11 bestimmt wird. In der Schaltung 32 wird ferner das Betriebsdrehmoment TEO auf der Basis des in der Einrichtung 14 zur Bestimmung eines Ziel-Drehmo­ mentes ermittelten Ziel-Drehmomentes TER bestimmt. Genau­ er gesagt, wird das Korrekturdrehmoment TEC nach dem folgenden Ausdruck (9) aus dem PID-Steuermaß APID(k) dem Drehmomentverhältnis KTC, dem Gesamtübersetzungsverhält­ nis RTG, dem Fahrzeuggewicht M und dem Radius RT der angetriebenen Räder berechnet, und das Betriebsdrehmoment TEO wird gemäß folgendem Ausdruck (10) aus einem derarti­ gen Korrekturdrehmoment TEC und dem Ziel-Drehmoment TER berechnet.
TEC(k) = (APID(k)·M·RT)/(KC·RTG·GKF) (9)
TEO(k) = TEC(k) + TER (10).
Ferner ist von dem Fahrgeschwindigkeitsdetektionsab­ schnitt 25 in der Fahrwiderstandsdetektionseinrichtung 18 die Fahrgeschwindigkeit VVM an die Schaltung 32 zur Be­ stimmung des Betriebsdrehmomentes abgegeben worden. Wenn die Fahrgeschwindigkeit VVM kleiner als ein Schwellwert VVGA, z. B. 10 km/h, ist, wird das Betriebsdrehmoment TEO(k) auf einen Wert gleich TER (TEO(k) = TER) festge­ legt. In diesem Fall werden die P-, I- und D-Anteile in der PID-Kalkulationsschaltung 31 gelöscht.
Das Maß SACP der Betätigung des Gaspedals ist ferner von dem Fahrpedal-Betätigungsdetektor 13 an die Schaltung 32 zur Bestimmung des Betriebsdrehmomentes abgegeben worden. Wenn die Ände­ rung des Maßes SACP der Betätigung des Gaspedals größer ist, d. h. wenn eine plötzliche Betätigung des Gaspedals ausgeführt wird, wird in der Schaltung 32 zur Bestimmung des Betriebsdrehmomentes ein Prozeß ausge­ führt, der im folgenden beschrieben ist. Wenn der Abso­ lutwert |ΔSACP| der Differenz zwischen dem letzten und dem gegenwärtigen Wert des Maßes SACP der Betätigung des Gaspedals größer als ein gegebener Wert ΔS′ ist, wird eine Drehmomentabweichung DTE zu der Zeit, in der die Entscheidung des obengenannten Faktes als gültig bewer­ tet wird, auf einen Wert TEC(k) (DTE = TEC(k)) gesetzt. Während der Gültigkeit einer solchen Entscheidung wird das Betriebsdrehmoment TEO(k) gemäß dem folgenden Aus­ druck (11) berechnet:
TEO(k) = TER + DTE (11).
Während der Ausführung des oben beschriebenen Prozesses werden darüber hinaus die P-, I- und D-Anteile beibehal­ ten, ohne daß sie in der PID-Kalkulationsschaltung 31 erneuert werden. In dem Moment, in dem die oben beschrie­ bene Entscheidung nicht gilt oder wenn das Maß SACP der Betätigung des Gaspedals null (0) wird, wird ein derarti­ ger Prozeß beendet.
In der Schaltung 32 zur Bestimmung des Betriebsdrehmomen­ tes wird ferner die Begrenzung durchgeführt, so daß das berechnete Betriebsdrehmoment TEO einem Wert in dem Be­ reich von TEOMIN TEO TEOMAX erhält. In diesem Fall wird TEOMIN beispielsweise auf einen Wert von (-5,0) und TEOMAX auf einen Wert von beispielsweise (20,0) ge­ setzt.
In der Schaltung 33 zur Bestimmung des Öffnungsgrades der Drosselklappe wird der Ziel-Drosselöffnungsgrad ΘTH aus einer vorher festgelegten Zuordnung - wie in Fig. 6 gezeigt - auf der Basis der mit dem Motordrehzahlde­ tektor 10 detektierten Motordrehzahl NE und des in der Schaltung 32 zur Bestimmung des Betriebsdrehmomentes bestimmten Betriebsdrehmomentes TEO erhalten. Der Betrieb des Betätigungsorgans 6 wird nach Maßgabe eines Steuer­ signals von der Schaltung 33 zur Bestimmung des Drossel­ öffnungsgrades gesteuert, so daß der Drosselöffnungsgrad ΘTH erhalten wird.
In der Schaltung 33 zur Bestimmung des Öffnungsgrades der Drosselklappe wird darüber hinaus die Begrenzung ausge­ führt, so daß der berechnete Drosselöffnungsgrad ΘTH einen Wert in dem Bereich von ΘTHMIN ΘTH ΘTHMAX erhält. In diesem Fall wird ΘTHMIN beispielsweise auf einen Wert von (0,0) und ΘTHMAX auf einen Wert von beispiels­ weise (81,0) gesetzt.
Nachstehend wird die Betriebsweise dieses Ausführungsbei­ spiels beschrieben. Das Ziel-Drehmoment TER wird in der Einrichtung 14 zur Bestimmung eines Ziel-Drehmomentes auf der Basis des mit dem Fahrpedal-Betätigungsdetektor 13 detektierten Maßes SACP der Betätigung des Gaspedals sowie der von dem Drehzahldetektor 10 detektierten Motor­ drehzahl NE bestimmt. Eine auf die angetriebenen Räder WDL und WDR angewandte Antriebskraft wird mittels der Ein­ richtung 15 zur Antriebskraftdetektion detektiert, und die auf die angetriebenen Räder WDL und WDR anzuwendende Ziel- Antriebskraft DFR wird in der Einrichtung 17 zur Bestimmung der Ziel-Antriebskraft auf der Basis einer solchen An­ triebskraft und des Ziel-Drehmomentes TER bestimmt. Darüber hinaus wird in der Fahrwiderstandsdetektionsein­ richtung 18 ein auf das Fahrzeug wirkender Fahrwiderstand auf der Basis der Fahrgeschwindigkeit VVM des Fahrzeugs bestimmt. Die Ziel-Beschleunigung ACR des Fahrzeugs wird in der Einrichtung 19 zur Ziel-Beschleunigungsbe­ stimmung auf der Basis eines solchen Fahrwiderstandes LDD und der Ziel-Antriebskraft DFR bestimmt. Der Betrieb des Betätigungsorgans 6 wird somit mittels der Betätigungs­ steuereinrichtung 21 auf der Basis der in der Beschleuni­ gungsdetektionseinrichtung 20 bestimmten Beschleunigung DVMY und der Beschleunigung ACR gesteuert.
Auf diese Weise wird die Ziel-Antriebskraft DFR aus dem Ziel-Drehmoment TER, das aus dem Maß SACP der Betätigung des Gaspedals und der Motordrehzahl NE ermittelt wird, sowie aus der auf die angetriebenen Räder WDL und WDR angewandten Antriebskraft bestimmt. Der Betrieb des Betä­ tigungsorgans 6, d. h. der Öffnungs- und Schließvorgang der Drosselklappe 5, wird so gesteuert, daß sich die Beschleunigung DVMY an die Ziel-Beschleunigung ACR annä­ hert, die durch Subtraktion des Fahrwiderstandes LDD von der Ziel-Antriebskraft DFR erhalten wird. Es ist daher möglich, eine geeignete Steuerung der Ausgangsleistung bzw. Antriebskraft des Motors E nach Maßgabe des Fahrwiderstandes LDD vorzusehen, wobei der belastete Zustand und das entsprechende Ansprechverhalten des Motors berücksichtigt wird.
Wenn die Ziel-Antriebskraft DFR und der Fahrwiderstand LDD einander gleich sind, ist darüber hinaus die Ziel- Beschleunigung ACR null (0), und wenn eine bestimmte Beschleunigung erreicht ist, wird eine gleichmäßige Bewe­ gung erreicht und danach aufrechterhalten.
Der Fahrwiderstand LDD wird vorher so bestimmt, daß eine vorbestimmte Funktionsbeziehung entsprechend der Fahrge­ schwindigkeit VVM gegeben ist, und ein passender Fahrwi­ derstand kann auf einfache Weise mit einem einfachen Parameter erhalten werden.
Wenn eine Rückkopplungssteuerung oder Regelung der Beschleunigung bei plötzlicher Änderung des Maßes SACP der Betätigung des Gaspedals ausgeführt wird, tritt der Nachteil auf, daß ein übermäßiges Verhalten des Fahr­ zeugs, etwa ein Spurtverhalten, auftritt, um einen entgegenwirkenden Einfluß auf den mittels der Beschleunigungsdetektionseinrichtung 20 detektierten Detektionswert DVMY zu bewirken, was zu einer Abweichung von der aktuellen Beschleunigung des Fahrzeugs führt, wodurch eine lange Zeit beansprucht werden kann, bis sich die Beschleunigung an die Ziel- Beschleunigung ACR angenähert hat und stabilisiert ist. Wenn jedoch eine plötzliche Änderung des Maßes SACP der Betätigung des Gaspedals erfolgt, wird ein sich aus der Addition der Abweichung DTE und dem Ziel-Drehmoment TER resultierender Wert als Betriebsdrehmoment TEO be­ stimmt, und die auf der Beschleunigung basierende Rück­ kopplungssteuerung wird nicht ausgeführt. Es ist daher möglich, den entgegenwirkenden Einfluß auf die Steuerung infolge des Übersteuerungsverhaltens oder übermäßigen Verhaltens des Fahrzeugs in einem transienten Zustand zu vermeiden und eine Steuerung in der Weise auszuführen, daß die Beschleunigung sich rasch an die Ziel-Beschleuni­ gung ACR annähert.
Die oben beschriebene Reihe von Steuervorgängen kann durch einen Computer ausgeführt werden. In einem solchen Fall kann die Steuerungsprozedur so gestaltet sein, wie es in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist.
Zunächst wird auf Fig. 7 Bezug genommen. In den Schritten S1 bis S9 werden die Beschleunigung DVMY, der Fahrwider­ stand LDD, das Ziel-Drehmoment TER, das Geschwindigkeits­ verhältnis ETC, das Drehmomentverhältnis KTC, die Ziel- Antriebskraft DFR, die Ziel-Beschleunigung ACR, das PID- Steuerungsmaß APID bzw. das Korrekturdrehmoment TEC be­ rechnet.
Im Schritt S10 wird beurteilt, ob die Fahrgeschwindigkeit VVM kleiner oder nicht kleiner als ein Schwellwert VVGA ist. Falls entschieden wird, daß VVM < VVGA, so geht der Prozeß zum Schritt S11 über. Im Schritt S11 wird das Betriebsdrehmoment TEO auf einen Wert entsprechend dem Ziel-Drehmoment TER bestimmt. In einem nächsten Schritt S12 werden die P-, I- und D-Anteile in der PID-Kalkula­ tionsschaltung gelöscht, und in einem Schritt S13 wird eine Marke bzw. ein Flag FACP auf "0" gesetzt.
Im Schritt S14 wird ferner die Begrenzung des Betriebs­ drehmomentes TEO ausgeführt, und in einem Schritt S15 wird der Ziel-Drosselöffnungsgrad ΘTH kalkuliert. Im Schritt S16 wird die Begrenzung des Ziel-Drosselöffnungs­ grades ΘTH ausgeführt.
Falls in dem Schritt S10 entschieden wird, daß VVM VVGA, so wird in dem Schritt S17 beurteilt, ob der Absolutwert |ΔSACP| der Differenz zwischen dem letzten Wert und dem gegenwärtigen Wert des Maßes SACP gleich oder größer als der gegebene Wert ΔS′ (|ΔSACP| ΔS′) ist. Falls ent­ schieden wird, daß |ΔSACP| < ΔS′, so geht der Prozeß zu Schritt S18 über, der in Fig. 8 gezeigt ist.
Im Schritt S18 wird das Betriebsdrehmoment TEO bestimmt zu (TER + TEC). Im Schritt S19 werden die P-, I- und D- Teile in der PID-Kalkulation erneuert, woraufhin zu dem Schritt S13 übergegangen wird.
Wenn somit die Fahrgeschwindigkeit VVM gleich oder größer als der Schwellwert VVGA ist und |ΔSACP| < ΔS′ ist, wird somit die auf der Abweichung zwischen der Ziel-Beschleu­ nigung ACR und der detektierten Beschleunigung DVMI ba­ sierende Rückkopplungssteuerung ausgeführt.
Falls in dem Schritt S17 entschieden wird, daß |ΔSACP|S′, so wird in dem Schritt S20 beurteilt, ob das Maß der Betätigung des Gaspedals SACP null (0) ist oder nicht. Falls SACP = 0, so geht der Prozeß zu dem Schritt S18 über. Falls SACP ≠ 0, so geht der Prozeß zu dem Schritt S21 über.
In dem Schritt S21 wird beurteilt, ob das Flag FACP null (0) ist oder nicht. Falls FACP = 0, so wird die Abwei­ chung DTE in Schritt S22 auf einen Wert gleich dem Kor­ rekturdrehmoment TEC bestimmt, und dann wird in dem Schritt S23 das Flag FACP auf "1" gesetzt, wonach zu dem Schritt S24 übergegangen wird. Falls andererseits in Schritt S21 entschieden wird, daß FACP ≠ 0, so geht der Prozeß zu dem Schritt S24 unter Umgehung der Schritte S22 und S23 über.
In dem Schritt S24 wird das Betriebsdrehmoment TEO zu (TER + DTE) festgelegt, und im Schritt S25 werden die P- und D-Anteile in dem PID-Berechnungsausdruck erneuert, während der I-Anteil beibehalten wird, woraufhin zu dem Schritt S14 übergegangen wird.
Wenn eine plötzliche Betätigung des Gaspedals ausgeführt worden ist, so wird auf diese Weise die auf der Beschleu­ nigung basierende Rückkopplungssteuerung nicht ausgeführt, bis entschieden ist, daß eine derartige plötzliche Betä­ tigung beendet ist, oder bis das Maß der Gaspedalbetäti­ gung "0" wird.

Claims (2)

1. System zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Antriebs­ quelle für ein Fahrzeug, mit
  • - einem zur Änderung der Ausgangsleistung der Antriebs­ quelle geeigneten Betätigungsorgan (6),
  • - einen Fahrpedal-Betätigungsdetektor (13) zur Erfas­ sung des Maßes der Betätigung des Fahrpedals (12),
  • - einen Drehzahldetektor (10) zur Bestimmung der Ausgangs­ leistung der Antriebsquelle,
  • - einer Einrichtung (14) zur Ziel-Drehmomentbestimmung, um ein Ziel-Drehmoment für die Antriebsquelle auf der Basis des Signals des Fahrpedal-Betätigungsdetektors (13) und der von dem Drehzahldetektor (10) bestimmten Ausgangsleistung der Antriebsquelle zu bestimmen,
  • - einer Einrichtung (15) zur Antriebskraftdetektion, um eine auf das angetriebene Rad (WDL, WDR) des Fahrzeugs ausgeübte Antriebskraft zu detektieren,
  • - einer Einrichtung (17) zur Ziel-Antriebskraftbestim­ mung, um eine auf das angetriebene Rad (WDL, WDR) aus­ zuübende Ziel-Antriebskraft auf der Basis des in der Einrichtung (14) zur Ziel-Drehmomentbestimmung er­ mittelten Ziel-Drehmomentes und der mittels der Ein­ richtung (15) zur Antriebskraftdetektion detektierten Antriebskraft zu bestimmen,
  • - einer Einrichtung (18) zur Fahrwiderstandsdetektion, um einen auf das Fahrzeug wirkenden Fahrwiderstand zu detektieren,
  • - einer Einrichtung (19) zur Ziel-Beschleunigungsbe­ stimmung, um eine Ziel-Beschleunigung für das Fahr­ zeug auf der Basis der in der Einrichtung (17) zur Ziel-Antriebskraftbestimmung ermittelten Ziel-An­ triebskraft und des mittels der Einrichtung (18) zur Fahrwiderstandsdetektion detektierten Fahrwiderstan­ des zu bestimmen,
  • - einer Beschleunigungsdetektionseinrichtung (20) zur Erfassung der Beschleunigung des Fahrzeugs und
  • - einer Betätigungssteuereinrichtung (21) zur Steuerung des Betriebs des Betätigungsorgans (6) auf der Basis der mittels einer Beschleunigungsdetektionseinrichtung (20) detektierten Beschleunigung des Fahrzeugs und der in der Einrichtung (19) zur Ziel-Beschleunigungsbestim­ mung bestimmten Ziel-Beschleunigung.
2. System zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Antriebs­ quelle für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (18) zur Fahrwiderstandsdetektion einen Fahrgeschwindigkeitsdetektionsteil (25) zur Detek­ tion der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und einen Fahr­ widerstandsbestimmungsteil (26) zur Bestimmung eines Fahr­ widerstandes mit einer vorbestimmten Funktionsbeziehung zu der mit dem Fahrgeschwindigkeitsdetektionsteil (25) detek­ tierten Fahrgeschwindigkeit umfaßt.
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