DE4442025A1 - Verfahren zur Verbesserung des Anfahr-, Ankriech- und Rangierverhaltens von Kraftfahrzeugen mit Ottomotor und mit einer elektronisch gesteuerten Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Anfahr-, Ankriech- und Rangierverhaltens eines Kraftfahrzeuges mit einem Ottomotor und einem Getriebe mit einer elektronisch steuerbaren Anfahrkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Bei Fahrzeugen mit elektronisch gesteuerter Kupplung, d. h. bei Fahrzeugen ohne Kupplungspedal, wird für das Anfahrprogramm im Motorsteuerrechner in der Regel ein Algorithmus verwendet, der einem Fahrpedalwinkel eine bestimmte, mit dem Fahrpedalwinkel zu­ nehmende Motor-Solldrehzahl zuordnet. Alternativ dazu gibt es Steuerungsverfahren, bei denen den Motordrehzahlen bestimmte Kup­ plungssollmomente bzw. Kupplungssollstellwege zugeordnet sind. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil einer stärkeren Ver­ schleiß- und Reibwertabhängigkeit der Regelung.

Insbesondere für Ottomotoren (aber auch für Dieselmotoren je nach Auslegung des Einspritzkennfeldes) gilt zudem, daß schon sehr kleine Betätigungswinkel des Fahrpedals (oder der Drosselklappe bzw. der Regelstange) zu großen Leerlaufdrehzahlen, und bei Akti­ vierung eines Kupplungsanfahrreglers damit zu großen Kupplungsmo­ menten führen. Der Bereich, in dem der Fahrer damit kriechend rangieren kann, ist dadurch winzig klein. Der zusätzliche Frei­ heitsgrad der schleifenden Kupplungsbetätigung, den der Fahrer von Fahrzeugen mit Kupplungspedal kennt, ist ihm damit genommen. Das Kriechen zum Einparken und Kolonnefahren wird dadurch stark erschwert und unkomfortabel.

Aus diesem Dilemma kann man sich bei Dieselfahrzeugen leicht be­ freien, indem man den Anfahralgorithmus im Motorsteuerrechner wie folgt verändert.

Im Anfangsbereich der Fahrpedalauslenkung wird ein Steuerungsal­ gorithmus verwendet, bei dem der Kupplungsweg nicht von der Mo­ tordrehzahl abhängig ist, sondern, vom Schlupfpunkt an gerech­ net, nur proportional zu dem Fahrpedalwinkel eingestellt wird. Dabei ist der Schlupfpunkt als der Punkt des Kupplungsweges defi­ niert, bei dem gerade die erste Montageübertragung beginnt. Da­ mit ergibt sich für den Fahrer ein ähnliches Verhalten, wie er es zum Kriechen bei der Bedienung des Kupplungspedals kennt.

Da bei vielen Dieselmotoren die Zunahme der Leerlaufdrehzahl im Anfangsbereich der Fahrpedalbetätigung nur gering ist, ergibt sich durch das Hochdrehen des Motors ohne motordrehzahlabhängige Kupplungsregelung kein akustisches Problem.

Sollte entsprechend der Bauart des Dieselmotors die Zunahme der Leerlaufmotordrehzahl jedoch zu stark sein, ist das Problem durch eine einfache konstruktive Änderung lösen. Dazu muß zwischen dem Betätigen des Fahrpedals und dem Betätigen der Regelstange des Dieselmotors ein Leerweg vorhanden sein, der ein Betätigen des Fahrpedals und damit ein dosiertes Kriechen des Fahrzeuges ermög­ licht, bevor die Regelstange ausgelenkt wird. Ein Abwürgen des Motors droht dadurch nicht, da beim Dieselmotor der Ansaugkanal für die Zuluft stets völlig geöffnet ist. Dadurch kann eine Leer­ laufstabilisierung mit sehr starker Zunahme des Motormomentes un­ terhalb der Leerlaufdrehzahl im Motorkennfeld des Motorsteuer­ rechners realisiert werden.

Diese beim Dieselmotor mögliche Verbesserung des Kriechverhaltens läßt sich bei Ottomotoren nicht realisieren. Zwar ist eine fahr­ pedalproportionale Einstellung des Kupplungsweges möglich, aber nur in engsten Bereichen, da die Leerlaufdrehzahl des Ottomotors schon bei kleinsten Drosselklappenwinkeln extrem zunimmt und ein Kriechen schon bei Motordrehzahlen oberhalb 2000 Umdrehungen/Minute akustisch nicht mehr akzeptabel ist.

Zudem führt die Nutzung eines Untergasbereiches (Leerweges) beim Ottomotor ebenfalls nicht zu ausreichenden Ergebnissen, da die Ottomotoren in der Regel nicht über eine Leerlaufregelung mit ausreichender Momentenzunahme unterhalb der Leerlaufdrehzahl ver­ fügen. Das gilt insbesondere für den Kaltstart. Die zum Ankrie­ chen über die Kupplung abnehmbaren Momente sind daher deutlich zu gering. Das Anfahr- und Ankriechverhalten bei Fahrzeugen mit Ot­ tomotor kann daher immer nur mit schlechterer Qualität realisiert werden als dies bei Dieselmotoren der Fall ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbesserung des Anfahr-, An­ kriech- und Rangierverhaltens von Kraftfahrzeugen mit Ottomotor und einer elektronisch gesteuerten Reibkupplung vorzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Haupt­ anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Erfindung liegt demnach die Erkenntnis zugrunde, daß mit Hil­ fe einer Zündwinkelverstellung nach "spät" im unteren Stellbe­ reich des Fahrpedals die Motordrehzahl auf einen konstanten Wert begrenzt werden kann. In diesem Bereich wird zur Verbesserung des Anfahr-, Ankriech- und Rangierverhaltens des Kraftfahrzeuges die Kupplung proportional zur Fahrpedalverstellung eingestellt.

Die Nutzung der Möglichkeit der Spätverstellung des Zündzeitpunk­ tes im Rahmen des an sich bekannten Zündmanagements eines Motors, bei dem beispielsweise zu Vermeidung von Lastwechselschlag der Zündzeitpunkt zur Reduzierung des Motormomentes bis zum Nullpunkt verstellt werden kann, wird durch das vorgeschlagene Steuerungs­ verfahren derart abgewandelt, daß durch die Zündzeitpunktverstel­ lung nach "spät" eine konstante, niedrige, Motordrehzahl ein­ geregelt wird. Diese Motordrehzahl, mit der das Verhalten in der o.g. Fahrsituation optimal ist, ist in dem Motorsteuerrechner ab­ gelegt und liegt zwischen einer oberen und einer unteren Leer­ laufdrehzahl und kann beispielsweise 1000 Umdrehungen/Minute be­ tragen.

Bei Überschreiten eines im Motorrechner abgespeicherten Fahrpe­ dalgrenzwinkels wird die Kriechregelung beendet und der Zündzeit­ punkt von "spät" nach "normal" zurückgeregelt. Die Kriechregelung ist erst dann wieder aktivierbar, wenn das Fahrpedal in seine Ausgangsstellung, d. h. die Nullauslenkposition zurückgeführt wurde.

Aus Sicherheitsgründen, etwa beim Rangieren am Berg, wird die Kriechregelung sofort abgebrochen und der Zündzeitpunkt sofort nach "normal" zurückgestellt, wenn das Fahrzeug eine bestimmte und im Motorsteuerrechner abgelegte Grenzgeschwindigkeit über­ schreitet. Dies gilt natürlich auch dann, wenn das Fahrpedal noch unterhalb des Fahrpedalgrenzwinkels ausgelenkt ist. Zudem kann vorgesehen sein, daß die Kriechregelung sofort dann abgebrochen wird, wenn der Fahrer durch schnelles Durchtreten des Fahrpedals und Überschreiten einer festgelegten Stellgeschwindigkeit ein En­ de des Anfahr- oder Rangiervorganges signalisiert.

Außerdem ist in einer Ausgestaltung des Regelungsverfahrens vor­ gesehen, daß die Zurückstellung des Zündzeitpunktes von "spät" nach "normal" bei Überschreitung des Fahrpedalgrenzwinkels erst dann erfolgt, wenn die Motordrehzahl größer als die obere Leer­ laufdrehzahl ist und die Kriechregelung aktiviert war.

Zur Erhöhung des Fahrkomforts ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Rückstellung des Zündwinkels mit einer zeitgesteuerten Rampenverstellung erfolgt, deren Steu­ erungsfunktion im Motorsteuerungsrechner gespeichert ist.

Schließlich ist vorgesehen, daß erst nach Beendigung der Kriech­ regelung und vollständiger Zurückstellung des Zündzeitpunktes auf "normal" die Kupplung langsam vollständig geschlossen wird.

Mit dem vorgeschlagenen Steuerungsverfahren kann das Anfahr-, An­ kriech- und Rangierverhalten eines Kraftfahrzeuges mit Ottomotor und selbsttätig arbeitender Anfahrkupplung komfortabler und si­ cherer als bei Fahrzeugen mit manuell betätigter Anfahrkupplung durchgeführt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung des Anfahr-, Ankriech- und Rangierver­ halten eines Kraftfahrzeuges mit einem einen Ottomotor und ein Getriebe mit einer elektronisch steuerbaren Anfahrkupplung umfassenden Antriebsaggregates, sowie mit einem den Zündzeit­ punkt des Ottomotors steuernden Motorsteuerrechner und einen die Kupplung steuernden Getriebesteuerrechner, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im unteren Auslenkbereich des Fahrpedals (oder der Dros­ selklappe) durch Verstellung des Zündzeitpunktes nach "spät" durch den Motorsteuerrechner die Motordrehzahl auf einen kon­ stanten und niedrigen Wert geregelt wird,
und daß in diesem Auslenkbereich die Kupplung durch den Ge­ triebesteuerungsrechner proportional zur Fahrpedal- oder Dros­ selklappenstellung betätigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motordrehzahl durch die Zündzeitpunktverstellung auf einen Wert geregelt wird, der zwischen einer oberen und einer unteren Leerlaufdrehzahl liegt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreitung eines vorbestimmten und im Motorrechner abgelegten Fahrpedalgrenzwinkels die Zündzeitpunktverstellung von "spät" nach "normal" zurückgeregelt und die Kriechrege­ lungsphase damit beendet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zurückstellung des Zündzeitpunktes von "spät" nach "normal" bei Überschreitung des Fahrpedalgrenzwinkels erst dann erfolgt, wenn die Motordrehzahl größer als die obere Leerlaufdrehzahl ist.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kriechregelung erst dann wieder aktiviert wird, wenn das Fahrpedal in die Nullauslenkposition zurückgeführt wurde.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kriechregelung dann beendet und der Zündzeitpunkt auf "normal" zurückgestellt wird, wenn eine zuvor im Motorsteuer­ rechner abgespeicherte Grenzfahrgeschwindigkeit überschritten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbruch der Kriechregelung auch unterhalb des Fahrpe­ dalgrenzwinkels erfolgt, wenn eine im Motorsteuerrechner abge­ legte Auslenkgeschwindigkeit des Fahrpedals überschritten wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellung des Zündzeitpunktes von "spät" nach "normal" mit einer zeitgesteuerten Rampenverstellung erfolgt, deren Funktionswerte im Motorsteuerrechner abgespeichert sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung der Kriechregelung die Kupplung langsam vollständig geschlossen wird.