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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Antriebskraftsteuerung für
ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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In der vom japanischen Patentamt
1991 veröffentlichten
Druckschrift Tokkai Hei 3-67042
und der vom japanischen Patentamt 1996 veröffentlichten Druckschrift Tokkai
Hei 8-144803 ist eine „Traktionssteuerung" angegeben, bei der
ein Schlupf von Kraftfahrzeug-Antriebsrädern durch Reduzieren der Kraftfahrzeugrad-Antriebskraft
verhindert wird.
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Der Schlupf von Antriebsrädern kann
aufgrund der Beschaffenheit einer Fahrbahnoberfläche während der Beschleunigung eines
Kraftfahrzeugs auftreten, wobei diese Vorrichtung den Schlupf verhindert,
indem das Ausgangsdrehmoment des Motors entsprechend einem Radschlupf-Faktor
reduziert wird.
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Die Reduzierung des Ausgangsdrehmoments
erfolgt beispielsweise durch ein Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr
zu einigen Zylindern des Motors.
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Wenn ein eine schichtweise Verbrennung ausführender
Motor mit einer solchen Antriebskraftsteuerung kombiniert wird,
so ergibt sich jedoch das folgende Problem. Bei der schichtweisen
Verbrennung handelt es sich um eine Verbrennung, bei der ein Kraftstoff
direkt in den Zylinder in der zweiten Hälfte eines Kompressionshubs
eines Kolbens im Zylinder eingespritzt wird und ein brennbares Luft-Kraftstoff
Gemisch um die Zündkerze
gebildet wird. Bei dieser Verbrennungsart kann eine stabile Verbrennung
ausgeführt
werden, während
das Luft-Kraftstoffverhältnis
in der gesamten Verbrennungskammer extrem niedrig gehalten wird.
Eine schichtweise Verbrennung erfolgt im Allgemeinen im Niedrigbelastungsbereich
des Motors, bei dem keine hohe Motorleistung erforderlich ist. Im
Hochbelastungsbereich, bei dem eine hohe Motorleistung erforderlich
ist, erfolgt die Kraftstoffeinspritzung beim Ansaughub, und eine
gleichmäßige Verbrennung
eines homogenen Luft-Kraftstoff-Gemisches wird in der Nähe des stöchiometrischen
Luft-Kraftstoffverhältnisses
ausgeführt.
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Somit wird vom Motor eine schichtweise
Verbrennung in dem Betriebsbereich ausgeführt, in dem das erforderliche
Ausgangsdrehmoment des Motors vergleichsweise niedrig ist.
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Doch auch in dem Fall, in dem eine
geringe Fahrbahnoberflächenreibung
vorhanden ist, z. B. wenn die Fahrbahnoberfläche gefroren ist, unterbricht
die Traktionssteuerung die Kraftstoffzufuhr zu einem oder mehreren
bestimmten Zylindern. Dadurch wird ein Schlupf verhindert, und die
Kraftstoffzufuhr zu allen Zylindern wird wieder aufgenommen, sobald
ein regulärer
Betriebszustand wieder hergestellt ist.
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Wenn jedoch die Temperatur der Verbrennungskammer
infolge des Unterbrechens der Kraftstoffzufuhr absinkt, besteht
die Gefahr, dass die schichtweise Verbrennung unmittelbar nach der
Wiederaufnahme der Kraftstoffzufuhr nicht stabil ist und dadurch
eine Fehlzündung
in der Verbrennungskammer auftreten kann.
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Selbst wenn die Steuerung zur Antriebskraftreduzierung
ausgeführt
wird, indem der Zündzeitpunkt
verzögert,
die Drosselöffnung
verkleinert oder der Kompressordruck in einem Kompressormotor verringert
wird, kann die schichtweise Verbrennung ebenfalls nicht stabil sein,
wenn diese unmittelbar nach Abschluss der Steuerung zur Antriebskraftreduzierung
ausgeführt
wird.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
die oben genannte nachteilige Auswirkung der Reduzierung der Motorleistung
auf eine schichtweise Verbrennung zu verhindern.
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Die oben genannte Aufgabe sowie weitere Aufgaben
der Erfindung werden durch eine Antriebskraftsteuerung für ein Kraftfahrzeug
gemäß Anspruch
1 erzielt. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind
in den Unteransprüchen
definiert.
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Zur Erzielung der oben genannten
Aufgabe gibt die vorliegende Erfindung eine Antriebskraftsteuerung
für ein
Kraftfahrzeug an. Das Kraftfahrzeug ist mit einem Antriebsrad und
einem Motor zum Antreiben des Antriebsrads versehen, wobei der Mo tor
eine Verbrennungskammer zum Verbrennen eines Luft-Kraftstoff Gemisches
umfasst.
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Die Steuerung umfasst einen Sensor
zum Erfassen eines Schlupfes des Antriebsrads, einen Sensor zum
Erfassen eines Betriebszustands des Motors und einen Mikroprozessor,
welcher programmiert ist, den Motor zu steuern, um entsprechend dem
Schlupf die Reduzierung einer Motorleistung zu bewirken, den Motor
zu steuern, damit dieser entsprechend dem Betriebszustand wahlweise
eine gleichmäßige Verbrennung,
bei der ein in der Verbrennungskammer gleichmäßig verteiltes Luft-KraftstofF-Gemisch
verbrannt wird, sowie eine schichtweise Verbrennung ausführt, bei
der ein sich in einem Teil der Verbrennungskammer gesammeltes Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt
wird, und eine schichtweise Verbrennung durch den Motor für einen vorgegebenen
Zeitraum nach Abschluss der Reduzierung der Motorleistung zu verhindern.
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Es ist bevorzugt, dass der Mikroprozessor ferner
zum Steuern des Motors programmiert ist, damit dieser eine gleichmäßige Verbrennung
ausführt, während die
Leistung des Motors reduziert ist.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass
der Betriebszustands-Erfassungssensor einen Sensor zum Erfassen
einer Belastung des Motors umfasst und der Mikroprozessor ferner
programmiert ist, den vorgegebenen Zeitraum zu verkürzen, je
größer die
Belastung ist.
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Es ist zudem bevorzugt, dass der
Betriebszustands-Erfassungssensor einen Sensor zum Erfassen einer
Drehzahl des Motors umfasst und der Mikroprozessor ferner programmiert
ist, den vorgegebenen Zeitraum zu verkürzen, je höher die Drehzahl ist.
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Des Weiteren ist es bevorzugt, dass
der Betriebszustands-Erfassungssensor einen Sensor zum Erfassen
einer Temperatur des Motors umfasst und der Mikroprozessor ferner
programmiert ist, den vorgegebenen Zeitraum zu verkürzen, je
höher die
Temperatur ist.
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In diesem Fall ist es weiterhin bevorzugt, dass
der Mikroprozessor ferner programmiert ist, den vorgegebenen Zeitraum
auf unendlich einzustellen, wenn die Temperatur niedriger als eine
vorgegebene Temperatur ist.
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Es ist ebenso bevorzugt, dass der
Mikroprozessor ferner programmiert ist, einen Erholungszeittakt
einzustellen, wenn der Schlupf-Erfassungssensor einen Schlupf des
Antriebsrads erfasst hat, den Erholungszeittakt zu reduzieren beginnt,
wenn der Schlupf-Erfassungssensor keinen Schlupf des Antriebsrads
erfasst, und das Verstreichen des vorgegebenen Zeitraums zu ermitteln,
wenn der Erholungszeittakt den Wert Null erreicht.
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Einzelheiten sowie weitere Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in der verbleibenden
Beschreibung erläutert
und in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Antriebskraftsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Flussdiagramm zu Erläuterung eines
von der Antriebskraftsteuerung ausgeführten Antriebskraft-Steuerprozesses;
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3 ist
ein Diagramm, in dem untergliedert nach Motorbelastung und Motordrehzahl
jeweils ein Motor-Betriebsbereich für die schichtweise Verbrennung
und für
die gleichmäßige Verbrennung
dargestellt ist;
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4 ist
ein Diagramm, in dem eine Kennlinie eines von der Antriebskraftsteuerung
eingestellten Erholungszeittakts dargestellt ist;
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5 ist
ein Diagramm, in dem eine Kennlinie des Erholungszeittakts gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Mit Bezug auf 1 der Zeichnungen wird in einem eine
schichtweise Verbrennung ausführenden Mehrzylindermotor 4 Kraftstoff
von einem Kraftstoffeinspritzventil 14 direkt in eine Verbrennungskammer eines
jeden Zylinders eingespritzt, wobei eine nicht abgebildete Zündkerze
eine Mischung dieses Kraftstoffs mit Luft, die durch einen Ansaugkanal 11 angesaugt
wird, entzündet,
so dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch brennt.
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Der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung
und eine Kraftstoffeinspritzmenge des Motors 4 werden von
einer einen Mikrocomputer umfassenden Motorsteuerung 2 gesteuert.
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Im Teilbelastungsbereich des Motors 4 stellt die
Motorsteuerung 2 den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung
auf die zweite Hälfte
des Kompressionshubs eines jeden Zylinders ein, wobei sich in der Nähe der Zündkerze
eine Schicht aus einem brennbaren Luft-Kraftstoff Gemisch bildet
und der Motor 4 eine schichtweise Verbrennung unter Verwendung einer
geringen Menge des Luft-Kraftstoff-Gemisches ausführt. Im
Hochbelastungsbereich des Motors 4 hingegen ist der Zeitpunkt
der Kraftstoffeinspritzung auf die erste Hälfte des Ansaughubs eines jeden
Zylinders eingestellt, wobei der Motor 4 eine gleichmäßige Verbrennung
unter Verwendung eines homogenen Luft-Kraftstoff-Gemisches in der
Nähe des
stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff Verhältnisses
ausführt.
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Auf der Grundlage eines von einer
Traktionssteuerung 1 ausgehenden Steuersignals führt die Motorsteuerung 2 die
Steuerung zur Reduzierung der Motorausgangsleistung aus, indem zum
Beispiel die Kraftstoffeinspritzung in einigen Zylindern unterbrochen,
die Öffnung
der Ansaugdrossel 8 verkleinert oder der Zündzeitpunkt
der Zündkerze
verzögert wird.
Ist der Motor 4 mit einem Kompressor ausgestattet, so kann
die Reduzierung der Antriebskraft auch durch Verringern des Kompressordrucks
des Kompressors ausgeführt
werden.
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In die Traktionssteuerung 1 werden
jeweils Signale von einem Drosselsensor 9 zum Erfassen
einer sich entsprechend dem Niederdrücken eines Gaspedals 7 verändern den Öffnung der
Ansaugdrossel 8, von einem Drehzahlsensor 12 zum
Erfassen der Motordrehzahl sowie von einem Wassertemperatur-Sensor 13 zum
Erfassen der Kühlwassertemperatur
des Motors eingegeben.
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In die Traktionssteuerung 1 werden
zudem Signale von den Raddrehzahlsensoren 10RR, 10RL zum
Erfassen der Drehzahl der vom Motor 4 über ein Automatikgetriebe 6 angetriebenen
Hinterräder
RR, RL sowie von Raddrehzahlsensoren zum Erfassen der Drehzahl der
Vorderräder
FR, FL eingegeben.
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Auf der Grundlage eines Geschwindigkeitsverhältnisses
zwischen Hinter- und Vorderrädern
berechnet die Traktionssteuerung 1 den Schlupffaktor der
Hinterräder,
woraufhin entsprechend dem Schlupffaktor ein Antriebskraftreduzierungs-Signal an
die Motorsteuerung 2 ausgegeben wird, wenn der Schlupffaktor
einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Sinkt der Schlupffaktor auf einen vorgegebenen Wert oder darunter,
so wird die Steuerung zur Antriebskraftverringerung beendet und
ein Erholungszeitsignal an die Motorsteuerung 2 ausgegeben. Gleichzeitig
wird anhand des Betriebszustands des Motors 4 zu diesem
Zeitpunkt ermittelt, ob eine schichtweise Verbrennung oder eine
gleichmäßige Verbrennung
ausgeführt
werden soll, und ein den Verbrennungszustand steuerndes Signal wird
an die Motorsteuerung 2 ausgegeben. Wird ermittelt, dass eine
schichtweise Verbrennung ausgeführt
werden soll, so erfolgt diese jedoch nicht sofort, sondern es wird
ein Signal an die Motorsteuerung 2 ausgegeben, welches
steuert, dass eine schichtweise Verbrennung nach Ausführen einer
gleichmäßigen Verbrennung
für einen
vorgegebenen Zeitraum erfolgt.
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Das vorgenannte Automatikgetriebe 6 führt einen
Drehzahlwechselvorgang in Reaktion auf ein Signal einer Automatiksteuerung
(AT-Steuerung) 3 aus. Insbesondere wird ein den Betriebszustand
des Motors 4 darstellendes Signal von der Traktionssteuerung 1 an
die AT-Steuerung 3 geleitet. Entsprechend diesem Signal
steuert die AT-Steuerung 3 dann das Drehzahlwechsel-Verhältnis des
Automatikgetriebes 6 und die Betriebsposition eines Schalthebels 5 des
Automatikgetriebes 6 auf der Grundlage einer Drehzahlwechsel-Kenngröße, die
dem Betriebszustand des Motors 4 entspricht.
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Nachfolgend wird der von der Traktionssteuerung 1 ausgeführte Steuerprozess
zur Antriebskraftreduzierung mit Bezug auf das Flussdiagramm von 2 erläutert. Dieser Prozess wird
beispielsweise in einem festgelegten Zeitintervall ausgeführt.
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In Schritt S1 wird ausgehend von
den Signalen der Radgeschwindigkeits-Sensoren 10RR, 10RL und
den Signalen der Radgeschwindigkeits-Sensoren 10FR, 10FL der
Schlupffaktor der Antriebsräder RR,
RL auf der Grundlage des Verhältnisses
der Durchschnittsgeschwindigkeiten der Hinterräder RR, RL und der Vorderräder FR,
FL berechnet und ermittelt, ob der Schlupffaktor größer als
ein vorgegebener Wert ist. Das heißt, es wird ermittelt, ob die
Hinterräder
RR, RL schlupfen.
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Schlupfen die Hinterräder RR,
RL, so wird in Schritt S2 ermittelt, ob der Betriebsbereich des
Motors 4 zu diesem Zeitpunkt im Bereich der schichtweisen
Verbrennung oder in dem der gleichmäßigen Verbrennung liegt.
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Wie in 3 gezeigt,
werden der Bereich der schichtweisen Verbrennung und der Bereich
der gleichmäßigen Verbrennung
entsprechend der Motordrehzahl und der Motorbelastung eingestellt.
Eine Vorgabe hierzu ist in der Traktionssteuerung 1 vorgespeichert,
so dass die Traktionssteuerung 1 den Bereich auf der Grundlage
der Motordrehzahl Ne und der Motorbelastung unter Bezugnahme auf
diese Vorlage ermittelt. Die Motorbelastung wird von der durch den
Drosselsensor 9 erfassten Drosselöffnung dargestellt.
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Wenn der gegenwärtige Betriebszustand des Motors 4 im
Bereich der schichtweisen Verbrennung liegt, so wird in Schritt
S3 ein Erholungszeittakt RT eingestellt. Der Erholungszeittakt RT
ist ein Wert, der eine Wartezeit ausdrückt, bis ein Wechsel zur schichtweisen
Verbrennung bei Abschluss der Steuerung zur Antriebskraftreduzierung
erfolgt.
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Der Erholungszeittakt RT ist entsprechend dem
Betriebszustand des Motors 4, d. h. der Drosselöffnung THR
und der Motordrehzahl Ne, auf einen anderen Wert eingestellt. Im
Einzelnen ist der Zeittakt RT länger
eingestellt, je niedriger Geschwindigkeit und Belastung sind, wenn
die Verbrennung im Motor dazu neigt, instabil zu sein, und er ist
kürzer
eingestellt, je höher
Geschwindigkeit und Belastung sind. Für diese Ein stellung ist in
der Traktionssteuerung 1 ein Tabellenverzeichnis vorgespeichert,
das in 4 abgebildet
ist.
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5 zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel hinsichtlich
der Einstellung des Erholungszeittakts RT.
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Hier ist der Erholungszeittakt entsprechend einer
durch den Wassertemperatur-Sensor 13 erfassten
Kühlwassertemperatur
Tw des Motors 4 eingestellt. Im Einzelnen ist der Erholungszeittakt
RT kürzer
eingestellt, je höher
die Kühlwassertemperatur
Tw ist. Ist die Kühlwassertemperatur
Tw gleich oder niedriger als eine vorgegebene Temperatur, wird der
Erholungszeittakt RT auf unendlich eingestellt, um nicht zur schichtweisen
Verbrennung zurückzukehren.
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Nach dem Einstellen des Erholungszeittakts auf
diese Weise in Schritt S3, fährt
das Programm mit Schritt S4 fort. Wenn in Schritt S2 ermittelt wurde, dass
sich der Motor 4 im Bereich der gleichmäßigen Verbrennung befindet, überspringt
das Programm den Schritt S3 und fährt direkt mit Schritt S4 fort.
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In Schritt S4 wird die Steuerung
zur Antriebskraftreduzierung entsprechend dem Schlupffaktor der
Antriebsräder
ausgeführt
und das Programm abgeschlossen.
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Die Steuerung zur Antriebskraftreduzierung wird
von der Traktionssteuerung 1 durch Ausgabe eines Antriebskraftreduzierungs-Signals
an die Motorsteuerung 2 ausgeführt. In Reaktion auf dieses
Antriebskraftreduzierungs-Signal steuert die Motorsteuerung 2 den
Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 14,
so dass im Motor 4 eine gleichmäßige Verbrennung stattfindet,
wobei die Leistung des Motors 4 durch ein beliebiges der
oben genannten Verfahren reduziert wird.
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Wenn hingegen in Schritt S1 ermittelt
wurde, dass die Antriebsräder
nicht schlupfen, fährt
das Programm mit Schritt S1A fort.
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In Schritt S1A beendet die Traktionssteuerung 1 die
Steuerung zur Antriebskraftreduzierung, und das Programm schreitet
zu Schritt 5A fort.
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In Schritt S5 wird wie bei der Ermittlung
in Schritt S2 festgestellt, ob der Motor 4 im Bereich der gleichmäßigen Verbrennung
oder in dem der schichtweisen Verbrennung arbeitet.
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Arbeitet der Motor 4 im
Bereich der schichtweisen Verbrennung, so wird in Schritt S6 ermittelt, ob
der Erholungszeittakt RT Null beträgt. In allen Fällen mit
Ausnahme des Falles, in dem der Wert Null beträgt, wird der Erholungszeittakt
RT durch die Gleichung RT = RT – 1
in Schritt S7 verringert, und das Programm fährt mit Schritt S8 fort.
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Wurde in Schritt S5 ermittelt, dass
der Motor 4 nicht im Bereich der schichtweisen Verbrennung
arbeitet, überspringt
das Programm die Schritte S6 und S7 und fährt direkt mit Schritt S8 fort.
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In Schritt S8 wird ein die gleichmäßige Verbrennung
steuerndes Signal an die Motorsteuerung 2 ausgegeben und
das Programm abgeschlossen.
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Wenn in Schritt S6 ermittelt wurde,
dass der Erholungszeittakt RT Null beträgt, wird in Schritt S9 ein
die schichtweise Verbrennung steuerndes Signal an die Motorsteuerung 2 ausgegeben
und das Programm abgeschlossen.
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Aufgrund des oben angegebenen Prozesses wird
zum Beispiel in dem Fall, in dem der Motor 4 im Bereich
der schichtweisen Verbrennung nach Abschluss der Steuerung zur Antriebskraftreduzierung arbeitet,
die schichtweise Verbrennung nicht direkt ausgeführt, sondern erst, nachdem
eine gleichmäßige Verbrennung
mit einem das stöchiometrische Luft-Kraftstoff
Verhältnis
aufweisenden Luft-Kraftstoff Gemisch ausgeführt wurde, bis der von dem
Erholungszeittakt RT festgelegte Zeitraum verstrichen ist. Dadurch
wird eine Instabilität
des Motorverbrennungszustands verhindert, die infolge eines Wechsels
zur schichtweisen Verbrennung unmittelbar nach Abschluss der Steuerung
zur Antriebskraftreduzierung auftreten würde. Die Steuerung zur Antriebskraftreduzierung
wird somit unter Aufrechterhaltung eines stabilen Betriebszustands
des Motors 4 abgeschlossen.
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Da die Temperatur des Motors 4 aufgrund der
Steuerung der Antriebskraftreduzierung sinkt, kann insbesondere
eine Fehlzündung
leicht auftreten, wenn eine schichtweise Verbrennung unmittelbar
nach Abschluss der Steuerung zur Antriebskraftreduzierung ausgeführt wird;
indem jedoch zwangsläufig
eine gleichmäßige Verbrennung
ausgeführt wird,
bis ein vorgegebener Zeitraum nach Abschluss der Steuerung zur Antriebskraftreduzierung
verstrichen ist, wird dieses Problem beseitigt.