DE69106442T2

DE69106442T2 - Automatisierte Antriebseinheit für ein Nutzfahrzeug.

Info

Publication number: DE69106442T2
Application number: DE69106442T
Authority: DE
Inventors: Gian Maria Pigozzi
Original assignee: Iveco Fiat SpA
Current assignee: Iveco SpA
Priority date: 1990-07-10
Filing date: 1991-07-04
Publication date: 1995-06-01
Anticipated expiration: 2011-07-05
Also published as: EP0466036A1; EP0466036B1; IT9067519A0; US5161174A; DE69106442D1; IT9067519A1; IT1240391B; ES2066283T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatisierte Antriebseinheit für ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug.
Es sind Antriebseinheiten des einen Verbrennungsmotor, ein mechanisches Schaltgetriebe und eine zwischen dem Motor und der Gangschaltung angeordnete Kupplung aufweisenden Typs bekannt, bei denen das Schaltgetriebe, die entsprechende Synchronisierung und die Steuerung der Einspritzpumpe für den Motor durch einen elektronischen Prozessor gesteuert werden. Eine derartige Antriebseinheit ist aus der EP-A-0 170 465 bekannt.
Be den Antriebseinheiten der zuvor kurz beschriebenen Gattung ist die Einspritzpumpe üblicherweise mit mechanischen Steuereinrichtungen versehen oder wird elektronisch gesteuert, so daß die Motordrehzahl innerhalb eines Wertebereiches zwischen einem unteren oder "minimalen" Grenzwert, von beispielsweise 600 U/min (unterhalb dessen der Motor ausgehen würde), und einem oberen Grenzwert gehalten wird, der mit der Drehzahl bei maximaler Leistung des Motors selbst zusammenfällt.
Darüber hinaus führt dieser elektronische Prozessor, bevor er das Einrücken des durch den Fahrer angeforderten Übersetzungsverhältnisses bewirkt, normalerweise Überprüfungen zum Verifizieren durch, ob dieses Übersetzungsverhältnis mit einem Drehzahlbereich verträglich ist, in dem der Motor selbst vorteilhafterweise betrieben wird.
Insbesondere verhindert die in den Prozessor einprogrammierte Steuerlogik üblicherweise, daß am Ende des Gangschaltens Motordrehzahlen erreicht werden, die beim Schalten in ein höheres Übersetzungsverhältnis unterhalb der Maximaldrehmoment-Drehzahl (beispielsweise gleich 1200 U/min) oder (beim Herabschalten) oberhalb der maximalen Drehgeschwindigkelt, die durch die Einspritzpumpe erlaubt wird, liegen.
Diese Logik erfüllt die beiden Ziele, den Motor innerhalb des vorgegebenen Drehzahlsbereichs zu halten und die Synchronisierung der Gangschaltung zu sichern. Falls die Managementlogik des Prozessors nicht das Einrücken eines Übersetzungsverhältnisses verhindert, das einer Motordrehzahl entspricht, die höher als die oben definierte Maximaldrehzahl ist, wäre der Motor eigentlich infolge der auf die Einspritzpumpe ausgeübten maximalen Steuerung nicht in der Lage, die Getriebemassen auf die durch das ausgewählte Übersetzungsverhältnis angeforderte Synchronisationsdrehzahl zu beschleunigen, wodurch das Einrücken des Übersetzungsverhältnisses unmöglich oder sogar gefährlich gemacht wird.
Insgesamt ermöglichen bekannte Antriebseinheiten der zuvor kurz beschriebenen Gattung dann keine zu bewirkende Gangwechsel, wenn nach dieser Operation die Motordrehzahl über oder unter dem normalen Betriebsbereich liegt.
Dies ist natürlich unter normalen Fahrbedingungen ein Vorteil; jedoch kann es unter gewissen Fahrbedingungen einen gefährlichen Nachteil darstellen, da es nicht möglich ist, Notfall-Gangwechsel durchzuführen, die auf der anderen Seite mit herkömmlichen Antriebseinheiten, die ein Schaltgetriebe mit mechanischer Synchronisierung aufweisen, möglich sind. Einer dieser Fälle ist beispielsweise das Einrücken eines sehr kleinen Übersetzungsverhältnisses zum Verwenden der Bremskrait des Motors, wenn eine steile Steigung hinabgefahren wird oder im Falle des Versagens des Bremssystems.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine automatisierte Antriebseinheit zu konstruieren, die es ermöglicht, die mit den oben erwähnten bekannten Einheiten verknüpften Nachteile zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Im Hinblick auf ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im folgenden eine bevorzugte Ausführungsform nicht einschränkend und beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 ein Funktiondiagramm einer erfindungsgemäß ausgeführten Antriebseinheit darstellt, und
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines elektronischen Steuerprozessors der Antriebseinheit in Fig. 1 darstellt.
Gemäß Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 im allgemeinen eine automatisierte Antriebseinheit für ein Nutzfahrzeug.
Die Einheit 1 umfaßt einen Verbrennungsmotor 2, eine Kupplung 3 und ein Schaltgetriebe 4, die hintereinander angeordnet sind, sowie ein allgemein mit 5 bezeichnetes Steuergerät.
Die Kraftstoffzufuhr zum Motor 2 wird durch eine Einspritzpumpe 6 gesteuert, die mit einem Servomotor 7 versehen ist, der ermöglicht, daß diese Pumpe elektrisch von außen steuerbar ist. Die Pumpe 6 ist zudem mit einem Fliehkraftregler 33 bekannten Typs versehen, der angepaßt ist zum Aufrechterhalten eines minimalen Zufuhrpegels bei der minimalen Laufdrehzahl des Motors, von beispielsweise 600 U/min., und zum Definieren eines oberen Eingriffsschwellenwertes, gemäß dem die Zufuhr reduziert wird, so daß verhindert wird, daß der Motor eine vorgegebene Maximaldrehzahl überschreitet.
Erfindungsgemäß ist die Maximaldrehzahl, der dieser Eingriffsschwellenwert entspricht, in der Nähe der Maximaldrehzahl, die mit der mechanischen Unversehrheit des Motors kompatibel ist und beispielsweise gleich 2600 U/min ist. Die Antriebseinheit 1 ist zudem mit einem hydraulischen Stellorgan 8 zum Betätigen der Kupplung 3 versehen, das durch ein Magnetventil 9 gesteuert wird, sowie mit einer hydraulischen Stelleinrichtung 10 zum Einund Ausrücken der Übersetzungsverhältnisse in dem Schaltgetriebe 4, die durch eine Vielzahl von Magnetventilen 11 gesteuert werden. Das Stellorgan 8 und die Stelleinrichtung 10 sind vom herkömmlichen Typ und werden daher nicht näher beschrieben.
Das Schaltgetriebe 4 ist mit einer Trägheitsbremse 14 versehen, die durch ein hydraulisches Stellorgan 15 betätigt wird, das durch ein Magnetventil 16 gesteuert wird.
Das Steuergerät 5 umfaßt im wesentlichen einen Gangwahlhebel 17 und einen elektronischen Prozessor 18.
Der Hebel 17 ist vorzugsweise in einer einzelnen Ebene schwenkbar zwischen zwei bezüglich einer zentralen Neutralstellung O einander gegenüberliegenden Wahlstellungen U und D, denen jeweils die Auswahl eines in bezug auf das eingerückte Übersetzungsverhältnis höheren oder niedrigeren Übersetzungsverhältnisses entspricht. Der Hebel 17 ist vorzugsweise mit einem Knopf N zum Auswählen der Leerlaufstellung in dem Schaltgetriebe 4 und mit einem Knopf P versehen, der in Kombination mit dem Hebel 17 zum Auswählen von Mehrfach-Gangänderungen in Übereinstimmung mit einer beliebigen aufgezeichneten Operationslogik betätigt werden kann, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet und daher nicht beschrieben wird. Der Hebel 17 ist mit einer Wandlereinrichtung 22 verbunden, die angepaßt ist zum Erfassen der Operation des Hebels selbst und der Knöpfe N, P und zum Erzeugen von entsprechenden elektrischen Signalen.
Der Prozessor 18 umfaßt eine Mikroprozessor-Verarbeitungseinrichtung 19, die angepaßt ist zum Empfangen einer Vielzahl von Eingangssignalen, die die Betriebsbedingungen der Antriebseinheit anzeigen, und eine Steuereinrichtung 20, die angepaßt ist zum Erzeugen einer Vielzahl von Freigabesignalen für die verschiedenen Operationen der Antriebseinheit in Antwort auf Zustimungssignale 21, die durch die Verarbeitungseinrichtung 19 erzeugt werden.
Im einzelnen empfängt der Prozessor die folgenden Eingangssignale:
- Gangwahlsignale 23 von der Wandlereinrichtung 22, die mit dem Hebel 17 verbunden ist;
- ein Signal 24 von einem Lagesensor 25 für ein Gaspedal 26 des Fahrzeugs;
- ein Signal 27 von einem Lagesensor 28 für ein Bremspedal 29 des Fahrzeugs;
- ein Signal 30 von einem Sensor 34 der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle;
- ein Signal 35 von einem Drehzahlsensor 36 für eine Ausgangswelle 37 des Schaltgetriebes 4;
- Signale 13 von einer den eingerückten Gang erfassenden Einrichtung 12, die mit der Stelleinrichtung 10 verbunden ist;
- ein Signal 32 von einem Lagesensor 31, der mit dem Kupplungsstellorgan 8 verbunden ist und die Stellung der Kupplung anzeigt.
Als Antwort auf diese Eingangsslgnale kann der Prozessor 18 die folgenden Ausgangssignale erzeugen:
- ein Steuersignal 40 für den Servomotor 7 der Einspritzpumpe 6;
- ein Steuersignal 41 für das Magnetventil 9 des Stellorgans 8 für die Kupplung 3;
- Steuersignale 42 für die Magnetventile 11 der Stelleinrichtung 10 für das Schaltgetriebe 4;
- ein Steuersignal 43 für das Magnetvenil 16 des Zylinders 15 der Trägheltsbremse 14.
Fig. 2 stellt ein Blockdiagramm der Operationslogik des Prozessors 18 dar, die insbesondere die zyklisch durch die Verarbeitungseinrichtung 19 durchgeführte Verarbeitung betrifft.
Ein Eingabeblock 45 empfängt die Signale, die mit den Betriebsbedingungen der Antriebseinheit zusammenhängen, und insbesondere die Signale, die mit der Motordrehzahl (Signal 30 vom Sensor 34), mit der Drehzahl der Ausgangswelle 37 des Schaltgetriebes (Signal 35 vom Sensor 36), mit der Stellung des Gaspedals 26 (Signal 24 vom Sensor 25), mit der Stellung des Bremspedals 29 (Signal 27 vom Sensor 28), mit der möglichen Betätigung des Hebels 17 und/oder der Knöpfe N, P (Signale 23 von der Wandlereinrichtung 22), mit der Stellung der Kupplung 3 (Signal 32 vom Sensor 31) und mit dem eingerückten Gang (Signal 13 von der Detektoreinrichtung 12) zusammenhängen.
Auf diesen folgt ein Vergleichsblock 46, der überprüft, ob und welches Übersetzungsverhältnis mit dem Hebel 17 ausgewählt wurde oder daß die Leerlaufstellung mit Hilfe des Knopfes N ausgewählt wurde.
Falls der Hebel 17 und der Knopf N nicht betätigt wurden, überprüft ein nachfolgender Verglelchsblock 90, ob die Ausgangsdrehzahl des Schaltgetriebes niedriger als ein Schwellenwert V&sub0; ist, der einer extrem niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, von beispielsweise 0,5 km/h. Falls das Ergebnis negativ ist, oder andererseits das Fahrzeug sich bewegt überprüft ein nachfolgender Vergleichsblock 47, ob die Motordrehzahl kleiner als ein Schwellenwert ist, der der Drehzahl bei maximaler Leistung VPmax gleicht, beispielsweise gleich 2000 U/min. Falls das Ergebnis positiv ist, gibt der nächste Block 48 die Steuerung der Einspritzpumpe 6 als Funktion der Stellung des Gaspedals gemäß einer vorgegebenen aufgezeichneten Anweisung frei, die beispielsweise einen entsprechenden effektiven mittleren Druck- oder Drehzahlwert des Motors mit jedem Wert in bezug auf die Gaspedalstellung verknüpft.
Daher wird ausgehend vom Block 48 das Ende des Zyklus erreicht.
Falls jedoch die Motordrehzahl größer gleich als der oben erwähnte Schwellenwert ist, folgt dann ein Block 49 zum Sperren der manuellen Steuerung der Kraftstoffzufuhr, der angepaßt ist zum Freigeben einer Verringerung der Zufuhr zm Motor; die Ausgabe des Blockes 49 wird an den Eingang des Blockes 47 zurückgeleitet.
Falls der Block 90 eine Ausgangsdrehzahl des Schaltgetriebes kleiner als V&sub0; erfaßt, wird ein Block 91 erreicht zum Freigeben des Ausrückens der Kupplung an sich. Der nächste Block 92 erkennt aus dem Zustand des Signals 32, ob die Kupplung ausgerückt ist. Falls ja, dient dann der nächste Block 93 zum Freigeben des Ausrückens des bereits eingerückten Übersetzungsverhältnisses; im entgegengesetzten Fall kehrt die Verarbeitungseinheit zur stromaufwärtigen Seite des Blockes 53 zurück, wodurch eine Warteprozedur in bezug auf die mechanische Ausführung der Operation des Auskuppelns definiert wird.
Stromabwärts des Blockes 93 ist ein nachfolgender Überprüfungsblock 94 angeordnet, der die Ausführung der Operation auf der Basis des Zustandes der Signale 13 überprüft und daher nur in Antwort auf das bereits in Leerlauf angeordnete Schaltgetriebe an den nächsten Block 95 weitergibt.
Der Block 95 gibt die Ausführung der Einkuppeloperation frei. Am Ausgang des Blockes 68 ist ein nachfolgender Block 96 angeordnet zum Überprüfen der Ausführung der Operation auf der Basis des Zustandes des Signales 32. Falls dieser dem eingerückten Zustand der Kupplung entspricht, wird dann der Eingang des Blockes 47 erreicht; im entgegengesetzten Fall kehrt die Verarbeitungseinheit zur stromaufwärtigen Seite des Blockes 96 zurück, wodurch eine Warteprozedur in bezug auf die Ausführung des Wiedereinkuppelns definiert wird.
Jedoch wird für den Fall, daß der Block 46 die Auswahl eines Übersetzungsverhältnisses erfaßt, dann ein Vergleichsblock 51 erreicht, der zu dem zuvor erwähnten Block 90 ganz analog ist; falls die Drehzahl der Ausgangswelle des Schaltgetriebes kleiner als der Schwellenwert V&sub0; ist, oder falls andererseits das Fahrzeug im wesentlichen stillsteht, wird ein Block 52 erreicht, der den ausgekuppelten Zustand der Kupplung auf der Basis des Zustandes des Signals 32 überprüft. Falls das Ergebnis positiv ist, geht es weiter zum nächsten Block 53; im entgegengesetzten Fall kehrt die Verarbeitungseinheit zur stromaufwärtigen Seite des Blockes 46 zurück, woraufhin die Einrückanweisung ignoriert wird bei Abwesenheit von irgendeiner vorhergehenden manuellen Operation zum Auskuppeln.
Dieser Block 53 überprüft, ob das ausgewählte Übersetzungsverhältnis eines derjenigen ist, die für ein plötzliches Manöver des Fahrzeugs zulässig sind, beispielsweise der erste oder zweite Vorwärtsgang oder ein Rückwärtsgang. Falls dieser Zustand nicht festgestellt wird, findet eine Rückkehr zum Block 46 statt. Falls jedoch der zuvor erwähnte Zustand festgestellt wird, wird ein Block 54 zum Betätigen des Einrückens des vorgewählten Übersetzungsverhältnisses erreicht.
Ein Vergleichsblock 55 ist am Ausgang des Blockes 54 angeordnet und angepaßt zum Überprüfen des Zustandes der Signale 13, wodurch das Einrücken des ausgewählten Übersetzungsverhältnisses erfaßt wird. Falls das Ergebnis negativ ist, erfolgt eine Rückkehr zur stromaufwärtigen Seite des Blockes 54, falls aber das Ergebnis positiv ist, wird ein nachfolgender Block 56 zum Überprüfen des Zustandes des Signals 32 erreicht. Falls dieser dem eingerückten Zustand der Kupplung entspricht, wird das Ende des Zyklus erreicht; im entgegengesetzten Fall kehrt die Verarbeitungseinheit zur stromaufwärtigen Seite des Blockes 53 zurück, wodurch eine Warteprozedur in bezug auf die manuelle Operation des Wiedereinkuppelns definiert wird.
Falls in dem Block 51 festgestellt wird, daß die Drehzahl der Ausgangswelle des Schaltgetriebes größer als der oben erwähnte Schwellenwert ist, d.h., wenn das Fahrzeug sich bewegt, wird ein Block 56 erreicht, der angepaßt ist zum Berechnen, auf der Basis des Übersetzungsverhältnisses des gewählten Ganges (definiert durch den Block 46) und der Drehzahl der Ausgangswelle des Schaltgetriebes (erfaßt durch den Sensor 36), der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle als Ergebnis des Einrückens des Ganges an sich.
Im nächsten Block 58 wird diese Drehzahl mit einem unteren Grenzwert, der vorzugsweise der Drehzahl bei maximalem Motordrehmoment (VCmax), beispielsweise 1000 U/min gleicht, und mit einem oberen Grenzwert verglichen, der vorzugsweise der Drehzahl bei maximaler Motorleistung (VCmax), beispielsweise 2000 U/min gleicht. Falls diese Drehzahl in den nominellen Betriebsbereich des Motors fällt, der durch die oben erwähnten Grenzwerte definiert wird, wird eine Reihe von Blöcken (59 und folgende) erreicht, die im folgenden näher beschrieben werden und angepaßt sind zum Freigeben des Ausrückens der bereits eingerückten Übersetzung und des Einrückens der ausgewählten Übersetzung.
Falls diese Drehzahl nicht in diesen Betriebsbereich fällt, wird ausgehend vom Block 58 ein Block 60 erreicht, der angepaßt ist zum Überprüfen der Existenz der folgenden Betriebszustände, die zumindest potentiell einem Notfall entsprechen:
- das Bremspedal 29 ist vollständig niedergetreten (durch den Sensor 28 erfaßter Zustand);
- das Gaspedal 26 ist freigegeben (durch den Sensor 25 erfaßter Zustand).
Falls diese Zustände gleichzeitig festgestellt werden, wird anschließend der nächste Block 61 erreicht, der periodisch das die Drehzahl der Antriebswelle anzeigende Signal 30 erfaßt und jeden erfaßten Wert mit dem vorhergehenden Wert vergleicht, wodurch ein Hinweis auf eine Motorverzögerung geschaffen wird.
Ein Vergleichsblock 62 wird dann erreicht, der überprüft, ob die Motordrehzahl größer als ein vorgegebener Schwellenwert in der Nähe von (VPmax) ist und ob die Motorverzögerung niedriger als vorgegebene abgespeicherte Werte ist.
Falls diese beiden Zustände festgestellt werden, wird der Block 59 erreicht, und im entgegengesetzten Fall wird ein Block 63 erreicht, der angepaßt ist zum Auswählen einer Übersetzung, die an die anfänglich ausgewählte angrenzt und näher bei der zu diesem Zeitpunkt eingerückten liegt; am Ausgang des Blockes 63 wird eine Rückkehr in einer geschlossenen Schleife zu dem Eingang des Blockes 57 gemacht. Die Blöcke 64,65,66 und 67, die gegenseitig hintereinander angeordnet sind, sind zu den oben beschriebenen Blöcken 91 bis 94 ganz analog und daher in der Lage, das Auskuppeln und das Ausrücken der bereits eingerückten Übersetzung freizugeben und zu überprüfen.
Dann wird ein Vergleichblock 68 erreicht, der angepaßt ist zum Überprüfen, ob eine höhere oder niedrigere Übersetzung als die bereits eingerückte erforderlich ist.
Im ersten Fall gibt der nächste Block 69 die Betätigung der Trägheitsbremse frei, so daß diese die rotierenden Eingangsglieder des Schaltgetriebes verzögert. Stromabwärts des Blockes 69 überprüft ein Block 70, ob eine Synchronisation stattgefunden hat, durch Vergleich der Drehzahl der Eingangswelle des Schaltgetriebes mit der im Block 57 errechneten theoretischen Drehzahl, die die Synchronisationsdrehzahl repräsentiert, mit der die Eingangswelle des Schaltgetriebes in dem Moment rotieren sollte, in dem die neue Übersetzung eingerückt wird. Vorzugsweise wird die Überprüfung bezüglich eines Synchronisationsintervalles bewirkt, das durch eine vorgegebene Näherungsamplitude der oben definierten synchronisierenden Drehzahl definiert wird und in dem die Synchronisierbedingung ungefähr aber akzeptabel erfüllt ist. Falls die Synchronisierbedingung nicht erfüllt ist, findet eine Rückkehr zur stromaufwärtigen Seite des Blockes 69 statt; im entgegengesetzten Fall wird ein Block 79 erreicht zum Freigeben des Einrückens der Übersetzung. "Gleichzeitig" mit der Drehzahlsteuerung der Eingangswelle des Schaltgetriebes ist eine automatische Steuerung der Motordrehzahl vorgesehen. Insbesondere ist ein Block 71 angepaßt zum Verringern der Kraftstoffzufuhr zum Motor gemäß einer vorgegebenen Anweisung, und der nächste Block 72 zum Überprüfen des Erreichens dieser Synchronisationsdrehzahl. Es wird darauf hingewiesen, daß der Begriff "gleichzeitig" so zu verstehen ist, daß er mit der Leistung der gesamten Steueroperation zusammenhängt, wobei es für den Fachmann evident ist, daß die Verarbeitung zyklisch auf eine von den durch die Blöcke 69 und 71,72 bewirkten Steueroperationen mit Hilfe einer geeigneten Einteilung der Verarbeitungszeiten zugeschnitten ist.
Vom Ausgang der Blöcke 70,72, wenn nämlich die Synchronisierbedingung erreicht ist, wird dann ein Block 79 erreicht zum Freigeben des Einrückens der vorgewählten Übersetzung.
Falls jedoch der Block 68 die Auswahl einer niedrigeren Übersetzung, d.h., ein Herunterschalten erfaßt, wird ein Block 73 erreicht, der die Ausführung der Einkuppeloperation freigibt für den Zweck des Verbindens der Eingangsglieder der Kupplung mit der Antriebsweile. Ein Block 74 ist am Ausgang des Blockes 73 angeordnet zum Überprüfen der Ausführung der Operation und ist vollständig identisch mit dem oben beschriebenen Block 56.
Ein Block 75 wird dann erreicht, der angepaßt ist zum Vermeiden einer manuellen Steuerung der Einspritzpumpe 6 und zum Freigeben eines Anstieges der durch die Pumpe geförderten Kraftstoffmenge, so daß der Motor, und somit die Eingangsglieder des mit diesem verbundenen Schaltgetriebes, zu dem zuvor erwähnten Synchronisationsintervall gebracht wird.
Ein nachfolgender Vergleichsblock 76 überprüft das Erreichen der Synchronisierbedingung; falls das Ergebnis negativ ist, findet eine Rückkehr zum vorigen Block statt, wohingegen bei positivem Ergebnis der nächste Block 77 erreicht wird, der das Auskuppeln freigibt, und dann der nächste Überprüfungsblock 78, der zu dem oben beschriebenen Block 65 ganz analog ist. Daher wird der Block 79 erreicht, der das Einrücken der vorgewählten Übersetzung freigibt, und dann ein Überprüfungsblock 80, der identisch zu dem oben beschriebenen Block 55 ist.
Schließlich werden zwei nachfolgende Blöcke 80,81 erreicht, die jeweils gänzlich identisch zu den oben erwähnten Blöcken 73,74 sind und jeweils angepaßt sind zum Ermöglichen, daß die Kupplung noch einmal eingerückt wird, und zum Bewirken der Überprüfung der Ausführung dieser Operationen, woraufhin das Ende des Zyklus erreicht wird.
Falls der Block 46 die Auswahl des Leerlaufs erfaßt, wird eine Reihe von Blöcken 83 bis 88 erreicht, die jeweils völlig identisch zu den oben erwähnten Blöcken 91 bis 96 sind und jeweils dazu dienen, das Auskuppeln freizugeben, die Ausführung der Operation zu überwachen, das Ausrücken der bereits eingerückten Übersetzung freizugeben, die Ausführung dieser letzten Operation zu überwachen, das Wiedereinkuppeln freizugeben und dessen anschließende Überwachung zu bewirken; am Ausgang des Blockes 88 wird das Ende des Zyklus erreicht.
Die Betriebsweise der Antriebseinheit 1, die bereits teilweise aus der vorhergehenden Beschreibung sich ergibt, ist wie folgt.
Als Ergebnis der Einstellung des Fliehkraftreglers 33 der Pumpe 6 und ohne die Intervention einer korrigieren den Steuerung des Drehzahlbereiches würde der Motor zwischen der minimalen Laufdrehzahl, von beispielsweise 600 U/min, und der durch die Grenzen der mechanischen Integrität definierten maximalen Drehzahl, von beispielsweise 2600 U/min, laufen.
Während des normalen Betriebes der Antriebseinheit 1 steuert der Prozessor 18 (Blöcke 47,49) die Zufuhrpumpe 6 als Funktion der Stellung des Gaspedals (Block 48), aber er greift ein zum Verringern der Zufuhr (Blöcke 47,49), wenn die Drehzahl den Wert VPmax erreicht, der in diesem besonderen Fall gleich 2000 U/min ist und somit die obere Motordrehzahlgrenze wird und die obere Grenze ersetzt, die herkömmlicherweise durch die Intervention des Fliehkraftreglers in bekannten Antriebseinheiten definiert wird.
Wenn sich das Fahrzeug bewegt und normale Betriebsbedingungen vorherrschen, macht der Prozessor, einer Anforderung für einen Wechsel der Übersetzung folgend, die vorgewählte Übersetzung aus und überprüft, ob die resultierende Motordrehzahl, errechnet auf der Basis des dieser Übersetzung entsprechenden Übersetzungsverhältnisses (Block 57), in den Wertebereich fällt, der zwischen der Drehzahl bei maximalem Drehmoment und der Drehzahl bei maximaler Leistung, d.h., in diesem besonderen Fall zwischen 1200 und 2000 U/min liegt. Falls das Ergebnis dieser Überprüfung (Block 58) positiv ist, wird das Einrücken der neuen Übersetzung freigegeben, was der Synchronisation durch Beschleunigung des Motors oder durch Intervention der Trägheitsbremse unterworfen ist.
Falls jedoch das Ergebnis der oben erwähnten Überprüfung negaüv ist, führt der Prozessor, bevor er das Einrücken der Übersetzung sperrt, eine nachfolgende Überprüfung zum Erfassen einer möglichen Notsituation durch.
Falls insbesondere das Bremspedal getreten und das Gaspedal vollständig freigegeben ist, erfaßt der Prozessor (Block 61) die entsprechende Verzögerung des Fahrzeugs und vergleicht diese (Block 62) mit gespeicherten programmierten Werten; falls diese Verzögerung kleiner als die vorhergesehenen Werte ist, d.h., im Falle einer Fehlfunktion des Bremssystems, gibt der Prozessor das Einrücken der neuen Übersetzung frei, selbst wenn dies mit einem Überdrehen des Motors verbunden ist. in diesem besonderen Fall ist, unter Zuständen, in denen es eine Fehlfunktion des Bremssystems gibt, selbst ein Herabschalten in Gänge erlaubt, die zu einer Motordrehzahl von bis 2600 U/min führen, oberhalb der eine Synchronisation nicht länger möglich ist und der Motor zerstört würde.
Falls die oben erwähnte Notfallbedingung nicht erfaßt wird, werden Gangwechsel bei Drehzahlen oberhalb VPmax verhindert; der Prozessor 18 ersetzt automatisch (Block 63) die vorgewählte Übersetzung durch die unmittelbar an diese angrenzende, die näher zu der bereits eingerückten Übersetzung liegt, woraufhin die Überprüfung wiederholt wird, so daß das Einrücken nur dann möglich ist, wenn die Übersetzung die Drehzahlbedingungen trifft, die dem Normalbetrieb des Motors entsprechen.
Aus dem Diagramm aus Fig. 2 ist leicht ersichtlich, daß der Prozessor die Kupplung in jedem Betriebszustrand automatisch steuert, mit Ausnahme von plötzlichen Manövern (Blöcke 52-56), bei denen die Steuerung des Kupplungsstellorganes mit Hilfe des Pedals bewirkt wird.
Während eines Gangwechsels verursacht der Prozessor 18 das Auskuppeln, so daß das Ausrücken der bereits eingerückten Übersetzung zugelassen wird.
Im Falle eines Wechsels von einer kleineren auf eine größere Übersetzung bleibt die Kupplung ausgerückt, so daß die Eingangsglieder des Schaltgetriebes, die durch die Trägheitsbremse verzögert werden, von dem Motor entkoppelt werden, der seinerseits durch eine Verringerung der Kraftstoffzufuhr verzögert wird. Wenn die Synchronisierung erreicht ist, wird die Übersetzung eingerückt und dann die Kupplung wieder eingekuppelt.
Mit Blick auf die Synchronisation des Herabschaltens wird die Kupplung jedoch wieder eingekuppelt, so daß sie die Eingangsglieder des Schaltgetriebes wieder an den Motor anschließt. Wenn daher eine Synchronisation auf bekannte Weise bewirkt wurde, kuppelt der Prozessor erneut aus, so daß das Einrücken der neuen Übersetzung zugelassen wird, und kuppelt wieder ein, wenn dieses Einrücken bewirkt worden ist. Wenn das Fahrzeug stillsteht, bringt der Prozessor das Schaltgetriebe automatisch in den Leerlaufzustand, nachdem er vorher das Auskuppeln und das anschließende Wiedereinkuppeln gesteuert hat (Blöcke 91 bis 96).
Eine analoge Operation wird ausgeführt (Blöcke 83 bis 88), die einer manuellen Betätigung zum Auswählen des Leerlaufs mit Hilfe des Knopfes N folgt.
Eine Studie der Merkmale der erfindungsgemäß entwickelten Antriebseinheit 1 bringt die Vorteile zum Vorschein, die mit dieser erzielt werden können.
Vor allem ermöglicht die Antriebseinheit in gewissen von ihr erkannten Notfallbetriebszuständen ein Herabschalien und die entsprechend zu bewirkende Synchronisation, was zu einer Motordrehzahl oberhalb des nominellen Bereichs der Betriebswerte bis zur maximalen Motordrehzahl führt, die mit der mechanischen Integrität des Motors an sich kompatibel ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Fahrzeug zum Halten zu bringen oder wenigstens eine wesentliche Verzögerung des Fahrzeugs im Falle einer Fehlfunktion des Bremssystems zu bewirken, was normalerweise mit den bekannten elektronischen Steuerlogiken von automatisierten Antriebseinheiten nicht möglich ist.
Unter normalen Betriebsbedingungen verhindert der Prozessor jedoch das Einrücken von Übersetzungen, die den Motor aus diesem nominellen Betriebsbereich bringen könnten.
Schließlich ist offensichtlich, daß die oben beschriebene Einheit 1 verschiedenen Modifikationen unterzogen werden könnte, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Insbesondere kann das Schaltgetriebe 4 von beliebiger Konstruktion sein, vorausgesetzt, daß es unsynchronsiert ist. Der Gangwahlhebel und die codierte Logik für die Übersetzungen als Funktion der Stellungen des Hebels an sich und der Betätigung der mit ihm verbundenen Knöpfe können von jedem beliebigen Typ sein; der Prozessor kann angepaßt sein zum Erfassen von Notfallbetriebsbedingungen und insbesondere von Fehlfunktionen des Bremssystems auf der Basis von verschiedenen Kriterien, beispielsweise durch Bestimmen der Drehzahl der Antriebswelle anstelle der Schaltgetriebe-Ausgangswelle oder durch Bestimmung des Druckes des Betriebsfluids für das Bremssystem.

Claims

1. Automatisierte Antriebseinheit (1) für ein Fahrzeug, mit:

- einem Verbrennungsmotor (2);

- einer Einspritzpumpe (6) zum Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor, die mit einer stellenden Steuereinrichtung (7), die elektrisch von außen gesteuert werden kann, und mit einer Verstelleinrichtung (33) versehen ist, die einen unteren Sollwert, der einem minimalen Geschwindigkeitswert zum Betreiben des Motors entspricht, und einem oberen Sollwert, der einem maximalen Geschwindigkeitswert entspricht, über dem die Kraftzufuhr zu dem Motor verringert wird, definiert;

- einem mechanischen, unsynchronisierten Schaltgetriebe (4);

- einer Kupplung (3), die zwischen dem Motor (2) und dem Schaltgetriebe (4) angeordnet ist;

- einer ersten Ventileinrichtung (11) zum Betätigen der Stelleinrichtung (10) des Schaltgetriebes (4);

- einer Stelleinrichtung (8), die das Ein- und Auskuppeln der Kupplung bewirken kann;

- einer zweiten Ventileinrichtung (9) zum Betätigen der Stelleinrichtung der Kupplung (3);

- einer synchronisierende Bremse (14), die auf ein Glied des Schaltgetriebes einwirkt;

- einer Stelleinrichtung (15) und eine beigeordnete Ventileinrichtung (16) zum Betätigen der synchronisierenden Bremse (14);

- einer manuelle Gangwähleinrichtung (17);

- einer Sensoreinrichtung (25,28,31,34,36), die Operationsparameter der Antriebseinheit erfassen kann;

- einer Wandlereinrichtung (22), die mit der manuellen Gangwähleinrichtung (17) verbunden ist, und

- einem Elektronikprozessor (18), der Eingangssignale von der Sensoreinrichtung (25,28,31,34,36) und der Wandlereinrichtung (22) empfängt und angepaßt ist zum Erzeugen von Steuersignalen für die Ventileinrichtung, mit einer ersten Prozeßeinrichtung (56) zum Berechnen der Motorgeschwindigkeit, die dem Einrücken eines Übersetzungsverhältnisses folgt, das durch eine Einrichtung der manuellen Wähleinrichtung (17) ausgewählt ist, und zum Verhindern dieses Einrückens, falls die Geschwindigkeit nicht in einen programmierten Wertebereich fällt,

dadurch gekennzeichnet, daß der obere Sollwert der Verstelleinrichtung (33) der Pumpe (6) einem Geschwindigkeitswert des Motors (2) entspricht, der oberhalb eines oberen Limits des programmierten Wertebereiches ist, daß der Prozessor (18) außerdem eine zweite Prozessoreinrichtung (60,61,62) zum Erfassen eines Notfallbetriebszustandes des Fahrzeugs und zum Ermöglichen eines Gangwechsels entsprechend einer Motorgeschwindigkeit oberhalb des programmierten Wertebereichs, wenn der Notfallbetriebszustand herrscht, umfaßt; und daß die zweite Prozeßeinrichtung Einrichtungen (60,61,62) zum Überprüfen der Leistungsfähigkeit des Bremssystems des Fahrzeugs umfaßt.

2. Eine Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfungseinrichtung eine Einrichtung (61) für die zyklische Erfassung eines die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigenden Signals (35) von der Sensoreinrichtung (36) und zum Berechnen der Fahrzeugverzögerung auf der Basis dieses Signals und eine Einrichtung (62) zum Vergleichen der Verzögerung mit vorgegebenen Werten umfaßt.

3. Eine Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung einen Geschwindigkeitssensor (36) einer Ausgangswelle (37) des Schaltgetriebes (4) umfaßt, der angepaßt ist zum Erzeugen des die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigenden Signals (35).

4. Eine Antriebeseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung einen Lagesensor (25) für ein Gaspedal (26) des Fahrzeugs, einen Lagesensor für ein Bremspedal (29), einen Sensor (34) der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle und einen Sensor der Winkelgeschwindigkeit einer Ausgangswelle des Schaltgetriebes umfaßt.

5. Eine Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfungseinrichtung auch eine Einrichtung (60,62) zum Auswerten von Signalen von dem Lagesensor (25) des Gaspedals (26), von dem Lagesensor (28) des Bremspedals (29) und von dem Sensor (34) der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle umfaßt und ausgebildet ist zum Erfassen einer Notfallsituation als Antwort auf Signale, die der folgenden Kombination von Bedingungen entsprechen:

- das Bremspedal (2) ist herabgetreten;

- das Gaspedal (26) ist freigegeben;

- die Motorgeschwindigkeit ist zumindest in der Nähe eines oberen Limits des programmierten Wertebereichs;

- die Fahrzeugverzögerung ist unterhalb eines vorgegebenen Wertes.

6. Eine Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung einen mechanischen Fliehkraftregler (33) umfaßt.

7. Eine Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung eine elektronische Steuereinrichtung umfaßt.

8. Eine Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Verstellwert der Verstelleinrichtung einem Geschwindigkeitswert des Motors (2) entspricht, der zumindest in der Nähe eines oberen Limits der mechanischen Unversehrtheit des Motors liegt.

9. Eine Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der programmierte Motorgeschwindigkeitswertebereich zumindest ungefähr in einen Bereich zwischen 1200 und 2000 U/min. fällt und daß der obere Verstellwert der Verstelleinrichtung zumindest ungefähr 2600 U/min entspricht.

10. Eine Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfungseinrichtung eine Einrichtung zum Messen des Druckes einer Bremsanlage des Fahrzeugs enthält.