DE4414129A1 - Verfahren zur Bestimmung eines maximal zulässigen Antriebsmoments eines Kraftfahrzeugmotors bei Kurvenfahrten - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung eines maximal zulässigen Antriebsmoments eines Kraftfahrzeugmotors bei KurvenfahrtenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines
maximal zulässigen Antriebsmoments eines Kraftfahrzeugmotors
bei Kurvenfahrten.
Aus der europäischen Patentanmeldung 0 441 176 A1 ist ein
System bekannt, bei dem ein Fahrerwunschmoment und ein von
der Querbeschleunigung abhängiges Kurvenantriebsmoment
ermittelt und die beiden Momente in einem definierten
Verhältnis additiv verknüpft werden. Das Fahrerwunschmoment
wird hierbei über die Drosselklappenstellung und die
Motordrehzahl aus einem Motorkennfeld bestimmt. Die
Querbeschleunigung wird aus Signalen eines Lenkwinkelsensors
berechnet.
Das dargestellte System erweist sich in seinem Aufbau und
seinen Verfahrensabläufen als relativ komplex und aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen, um auf
besonders einfache und kostengünstige Weise ein maximal
zulässiges Antriebsmoment eines Kraftfahrzeugmotors zu
bestimmen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Wert des maximal möglichen Antriebsmoments des
Kraftfahrzeugmotors durch Differenzbildung um einen
Reduktionswert vermindert wird, wobei in den Reduktionswert
das Gangübersetzungsverhältnis und die Querbeschleunigung als
Faktoren eingehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dabei durch
einen besonders geringen Aufwand an Hardware und Software
aus. Insbesondere kann es als Funktion eines
Antriebsschlupfregelsystems oder eines Motorsteuergerätes zur
Ansteuerung der Drosselklappe realisiert werden.
Besonders vorteilhaft ist, daß die Querbeschleunigung auf
einfache Weise aus Raddrehzahlsignalen berechnet wird. Da die
Erfassung von Raddrehzahlsignalen bei modernen
Kraftfahrzeugen für verschiedene Funktionen
(Anti-Blockier-System, Antriebsschlupfregelung,
Motorsteuerung) ohnehin vorgesehen wird, ist hierdurch die
Bestimmung der Querbeschleunigung ohne Mehraufwand für
spezielle Querbeschleunigungssensoren oder Lenkwinkelsensoren
möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren wirkt dabei als vorsteuerndes
System, so daß bei Kurvenfahrten instabile Fahrzustände, bei
denen zum Beispiel die Antriebsschlupfregelung eingreifen
müßte, vermieden werden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Besonders vorteilhaft ist beispielsweise, daß der eingelegte
Gang ebenfalls aus Drehzahlsignalen speziell aus dem
Verhältnis von Motordrehzahl zur mittleren Drehzahl der
angetriebenen Räder, beispielsweise über ein Kennfeld,
bestimmt werden kann.
Hierdurch werden zur Gangerkennung keine zusätzlichen
Sensoren, wie zum Beispiel Schalter im Getriebe benötigt.
Das zu dem so ermittelten eingelegten Gang gehörende
Gangübersetzungsverhältnis ist vorteilhafterweise in einer
Tabelle oder einem Kennfeld abgelegt, kann von dort auf
besonders einfache Weise ausgelesen werden.
Anhand der Zeichnung soll im folgenden das erfindungsgemäße
Verfahren näher erläutert werden.
Es zeigen
Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Darstellung des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 die an den Antriebsrädern auftretenden
Kräfteverhältnisse, dargestellt anhand des
"Kammschen Kreises",
Fig. 3 die Gangabhängigkeit der maximalen Vortriebskraft
an den Rädern, dargestellt anhand des "Kammschen
Kreises".
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt bei Kurvenfahrt die
Vortriebskräfte an den angetriebenen Rädern in Abhängigkeit
von der auftretenden Querbeschleunigung so ein, daß ein
sicheres Durchfahren der Kurve gewährleistet ist.
Zum besseren Verständnis des Verfahrens zeigt die Fig. 2 die
an den Antriebsrädern auftretenden Kräfte in der
Darstellungsform des "Kammschen Kreises".
Die resultierende Reifenkraft (F) ergibt sich aus der
vektoriellen Addition der Vortriebskraft (Fx) und der bei
Kurvenfahrt auftretender Querkraft (Fy). Der Kreisradius
stellt die maximal am Reifen übertragbare Kraft dar. Um ein
Durchdrehen des Reifens zu verhindern und eine stabile
Fahrsituation sicherzustellen, muß sich also der
resultierende Kraftvektor (F) innerhalb des "Kammschen
Kreises" befinden.
Man sieht hierbei, daß die zulässige Vortriebskraft um so
kleiner gehalten werden muß je größer die auftretende
Querkraft ist. Bei F (Fx1, Fy2) und F (Fx2, Fy1) handelt es
sich beispielsweise noch um sichere Zustände, während die
Kombination F (Fx2, Fy2) kräftemäßig nicht mehr übertragbar
ist. Hier tritt als Folge unerwünschter Antriebsschlupf auf,
der dann, soweit vorhanden, von der Antriebsschlupfregelung
regelnd beseitigt werden muß.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich das Auftreten
solcher Grenzzustände bereits vorsteuernd verhindern. Dazu
wird in Abhängigkeit von der Querkraft (Fy) die zulässige
Längskraft (Fx) bzw. das maximal zulässige Radvortriebsmoment
durch Reduzierung des Motormoments so eingestellt, daß der
resultierende Kraftvektor sicher innerhalb des "Kammschen
Kreises" bleibt.
Während die Größe der Querkraft (Fy) nur von der auftretenden
Querbeschleunigung (aq) abhängt, ist die sich ergebende
Reifenlängskraft (Fx) eine Funktion der Gangübersetzung.
Fy = m × aq (m: Fahrzeugmasse)
Fx = TRad/rRad = (Tmot/ig)/rRad
mit ig nmot/nRad = TRad/Tmot
Fx = TRad/rRad = (Tmot/ig)/rRad
mit ig nmot/nRad = TRad/Tmot
worin die Größen T jeweils Drehmomente, n Drehzahlen und der
Index mot für den Fahrzeugmotor und der Index Rad für die
angetriebenen Räder steht.
Dabei ergeben sich für das maximal mögliche Antriebsmoment
(Tm) des Fahrzeugmotors im "Kammschen Kreis" beispielhaft die
folgenden maximal möglichen Vortriebskräfte (Fx max) als
Funktion des eingelegten Ganges, welche in der Fig. 3
dargestellt sind.
Man sieht aus der Fig. 3, daß bei gleicher Querkraft (Fy1)
die zulässige Vortriebskraft in den unteren Gängen, bezogen
auf die jeweils maximal mögliche Vortriebskraft (Fx max)
erheblich stärker reduziert werden muß als beispielsweise im
5. Gang.
Um die Vortriebskraft zu reduzieren, wird das vom
Fahrzeugmotor erzeugte Antriebsmoment auf einen maximal
zulässigen Wert (Tz) begrenzt, und zwar wie die Fig. 1
zeigt, in Abhängigkeit von der auftretenden
Querbeschleunigung (aq) und im Übersetzungsverhältnis (ig)
des eingelegten Ganges (g).
Ausgewertet werden Drehzahlsignale von den angetriebenen
Rädern (n₁, n₂) und den nicht angetriebenen Rädern (n₃, n₄)
und die Drehzahl des Fahrzeugmotors (nmot).
Aus dem Verhältniswert von der Drehzahl des Fahrzeugmotors
(nmot) und der mittleren Drehzahl der angetriebenen Räder (n₁
+ n₂)/2 wird über ein Kennfeld der eingelegte Gang (g) und
aus diesem das zugehörige Gangübersetzungsverhältnis (ig)
bestimmt.
Das Gangübersetzungsverhältnis (ig) stellt dabei das
Übersetzungsverhältnis des Getriebes und des Differentials
dar.
Aus den Drehzahlen der nicht angetriebenen Räder (n₃, n₄)
wird deren mittlere Drehzahl (V) und deren Drehzahldifferenz
(dv) berechnet. Das Produkt dieser Größen dividiert durch die
Spurbreite (= Abstand der nicht angetriebenen Räder) ergibt
den Wert der Querbeschleunigung (aq).
Weiterhin wird zu der mittleren Geschwindigkeit der nicht
angetriebenen Räder (V), zum Beispiel über ein Kennfeld, der
Wert des Anpaßparameters (K) bestimmt.
Der Faktor (K) wird durch Fahrversuche ermittelt und ist als
geschwindigkeitsabhängige Größe ausgelegt, das heißt, er ist
im unteren Geschwindigkeitsbereich kleiner als bei hohen
Geschwindigkeiten. Hierdurch wird berücksichtigt, daß
generell im unteren Geschwindigkeitsbereich deutlich höhere
Querbeschleunigungen gefahren werden und dort auch vom Fahrer
noch problemlos beherrscht werden können.
Aus den Größen K, ig und aq wird durch Multiplikation der
Reduktionswert (R) gebildet. Dieser Reduktionswert (R) wird
vom Wert des maximal möglichen Antriebsmoments (Tm) des
Kraftfahrzeugmotors abgezogen. Der so erhaltene Wert (Tz)
stellt das maximal zulässige Antriebsmoment dar und wird der
Steuerungseinrichtung (St) zugeführt, welche den Aktuator zur
Einstellung des Antriebsmoments, zumeist ausgeführt als
Servodrosselklappe, steuert.
Der Wert (Tz) stellt dabei für die Steuerungseinrichtung (St)
die oberste Schranke für das einzustellende Antriebsmoment
dar. Hierdurch wird bei Kurvenfahrten vorsteuernd verhindert,
daß an den Antriebsrädern zu unzulässigem Schlupf führende
Reifenkräfte auftreten.
Zur Ausführung des dargestellten Verfahrens wird neben den
zumeist ohnehin vorgesehenen Drehzahlsensoren lediglich eine
Recheneinrichtung benötigt, welche mit einer Motorsteuerungs-
oder Antriebsschlupf-Regeleinrichtung zusammenwirkt oder als
Teil einer der vorgenannten Einrichtungen ausgeführt sein
kann.
Bezugszeichenliste
F resultierende Reifenkraft
Fx, Fx1, Fx2 Längskraft
Fx max maximal zulässige Vortriebskraft
Fy, Fy1, Fy2 Seitenkraft
nmot Motordrehzahl
n₁, n₂ Raddrehzahlen (der angetriebenen Räder)
n₃, n₄ Raddrehzahlen (der nicht angetriebenen Räder)
g Gangnummer
ig Gangübersetzung
v₃, v₄ Raddrehgeschwindigkeiten (der nicht angetriebenen Räder)
v mittlere Raddrehgeschwindigkeit (der nicht angetriebenen Räder)
dv Raddrehgeschwindigkeitsdifferenz
aq Querbeschleunigung
b Spurbreite
K Anpaßparameter
Tm maximales Antriebsmoment des Fahrzeugmotors
Tz maximal zulässiges Antriebsmoment
R Reduktionswert
St Steuereinrichtung (für Drehmomentaktuator)
Fx, Fx1, Fx2 Längskraft
Fx max maximal zulässige Vortriebskraft
Fy, Fy1, Fy2 Seitenkraft
nmot Motordrehzahl
n₁, n₂ Raddrehzahlen (der angetriebenen Räder)
n₃, n₄ Raddrehzahlen (der nicht angetriebenen Räder)
g Gangnummer
ig Gangübersetzung
v₃, v₄ Raddrehgeschwindigkeiten (der nicht angetriebenen Räder)
v mittlere Raddrehgeschwindigkeit (der nicht angetriebenen Räder)
dv Raddrehgeschwindigkeitsdifferenz
aq Querbeschleunigung
b Spurbreite
K Anpaßparameter
Tm maximales Antriebsmoment des Fahrzeugmotors
Tz maximal zulässiges Antriebsmoment
R Reduktionswert
St Steuereinrichtung (für Drehmomentaktuator)
Claims (6)
1. Verfahren zur Bestimmung eines maximal zulässigen
Antriebsmoments eines Kraftfahrzeugmotors bei
Kurvenfahrten, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Querbeschleunigung (aq) des Kraftfahrzeuges aus
Raddrehzahlen (n₃, n₄) berechnet wird und daß der Wert des
maximal zulässigen Antriebsmoments (Tz) dadurch bestimmt
wird, daß der Wert des maximal möglichen Antriebsmoments
(Tm) des Kraftfahrzeugmotors durch Differenzbildung um
einen Reduktionswert (R) vermindert wird, wobei in den
Reduktionswert (R) das Gangübersetzungsverhältnis (ig) und
die Querbeschleunigung (aq) als Faktoren eingehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
eingelegte Gang (g) aus dem Verhältnis von Motordrehzahl
(nmot) und der mittleren Drehzahl der angetriebenen Räder
(n₁, n₂) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gangübersetzungsverhältnis (ig) in
Abhängigkeit vom eingelegten Gang (g) in einer Tabelle
gespeichert ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in
den Reduktionswert (R) als weiterer Faktor ein
geschwindigkeitsabhängiger Anpaßparameter (K) eingeht.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Querbeschleunigung (aq) aus den Drehzahlen (n₃,
n₄) der nicht angetriebenen Räder über die Beziehung
aq = dv × v/bberechnet, wobei
dv = v₃ - v₄ und v = (v₃ + v₄)/2 und
b die Spurbreite der nicht angetriebenen Räder ist.
dv = v₃ - v₄ und v = (v₃ + v₄)/2 und
b die Spurbreite der nicht angetriebenen Räder ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Einrichtung zur Einstellung des Motormomentes
vorgesehen ist und daß das von der Einrichtung maximal
einstellbare Motormoment auf den Wert des maximal
zulässigen Antriebsmoments (Tz) begrenzt wird.
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DE4414129A1 true DE4414129A1 (de) | 1995-10-26 |
DE4414129C2 DE4414129C2 (de) | 2001-05-31 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4414129A Expired - Fee Related DE4414129C2 (de) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Verfahren zur Bestimmung eines maximal zulässigen Antriebsmoments eines Kraftfahrzeugmotors zur vorsteuernden Vermeidung instabiler Fahrzustände bei Kurvenfahrten |
Country Status (3)
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KR (1) | KR950031624A (de) |
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Publication number | Publication date |
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