EP0937199B1 - Verfahren zum betrieb einer antriebseinheit für kraftfahrzeuge - Google Patents

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EP0937199B1
EP0937199B1 EP97950071A EP97950071A EP0937199B1 EP 0937199 B1 EP0937199 B1 EP 0937199B1 EP 97950071 A EP97950071 A EP 97950071A EP 97950071 A EP97950071 A EP 97950071A EP 0937199 B1 EP0937199 B1 EP 0937199B1
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EP
European Patent Office
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torque
transmission
drive motor
control unit
steering gear
Prior art date
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Ralf Boss
Johannes Sorg
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ZF Friedrichshafen AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1006Engine torque losses, e.g. friction or pumping losses or losses caused by external loads of accessories

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a Drive unit for motor vehicles, in particular tracked vehicles with a preferably electronic control unit torque-influencing drive motor, one Load transmitter, a transmission, and at least one other Consumers, as defined in claim 1, part 1 is.
  • DE 43 04 779 A1 describes a control method a drive unit in which the drive motor torque depending on the torque flow to another Consumers in the sense of a compensation to the further Torque flow reaching consumers affected becomes.
  • Such a process can be used anywhere where consumers are present, their moment of absorption is not determined solely by the engine speed. In addition to the transmission, there will be at least one other Consumers involved in the process.
  • the invention is therefore based on the object Specify method for operating a drive unit with the mileage increases can be achieved without the Need to increase the transmission capacity of the transmission.
  • Prerequisites are that the consumer has his torque the drive train in front of the transmission takes and the permissible input torque on Travel gear is smaller than a potentially maximum drive motor torque.
  • the drive motor torque is variably capped by a value that is the sum from a permissible input torque on the transmission and corresponds to the current torque flow to the consumer.
  • the meaning of "driving in front of the transmission” includes a case where a consumer (e.g. Power take-off) driven by the transmission input shaft, however, before the actual transmission part lies.
  • the permissible input torque on the travel gear must not necessarily be a fixed value. If, for example the transmission capacity of a clutch that permissible input torque determined on the transmission, can it makes sense to set the permissible input torque as Function or characteristic curve depending on engine speed, hydraulic Pressure, temperatures or - with a step transmission To store the gear in the control.
  • the current torque flow to the further consumers from vehicle data and / or from measured Vehicle status and / or environmental data generated Signals can be determined particularly easily. Under vehicle data in this sense are also parameters of individual Understand vehicle components. Is just as obvious also that the computer in a combined engine transmission control unit is integrated, or that individual Vehicle components (consumers) themselves with a corresponding Electronics are equipped, and their respective Recording torque as a signal, preferably on a data bus provide.
  • the transmission control unit receives the for determination of the torque flow to the other consumer used Signals and a load signal from the load generator from this a signal "torque request" and transmitted this signal to the engine control unit. This controls the Drive motor so that the actual drive motor torque the current "torque request" largely corresponds.
  • an appropriate actuator system such as a Injection pump used.
  • the transmission control unit receives the Calculation of the torque flow to the other consumer used signals and generates a current one Signal "maximum permissible drive motor torque".
  • the Engine control unit receives this generated signal from the transmission control unit and a load signal directly from Load generator and controls the drive motor in such a way that actual drive motor torque is the "maximum allowable Drive motor torque ".
  • the engine control unit depends on the signal "Maximum permissible drive motor torque" an assignment load signal and actual motor control (e.g. Injection quantity).
  • the area of automatic compensation depends on the load position, above which due to a Torque flow to the other consumer the actual Motor control is affected. Is this load position the full load position, must in the partial load range manually compensated by the driver. Should be an elevated Motor torque with existing torque flow to the further Consumers are not constantly available automatically it may make sense to add another Introduce condition, such as the operation a kick-down switch.
  • the torque flow can be to the steering gear part advantageously by using at least one of the sizes drive gear ratio, steering gear ratio, Turning resistance coefficient, curve radius or preferably determine the steering wheel angle by calculation.
  • a hydraulic fan drive with a hydraulic pump and A hydraulic motor is the use of the drive motor speed quantities or a pump power of the hydraulic pump advantageous.
  • the use of a torque measuring device is also obvious at a suitable location, preferably at the point where the torque flow to the steering gear branches off, or at the transmission input.
  • the automatic transmission part a powershift stage transmission, preferably in Planetary construction is.
  • the use is obvious of continuously variable transmissions for the driving and / or steering gear.
  • These continuously variable transmissions can, for example as a hydrodynamic transmission, hydrodynamically power split Gear or designed as a belt gear his.
  • a turbocharged multi-fuel engine has the advantage that he operated in overload by increasing the boost pressure can be.
  • the torque at the transmission input 12 acts on the input shaft of the input group 6, a first fixed gear ratio at the transmission input.
  • the torque flow is divided into two according to the input group the paths to the transmission 2, to the steering gear 4 and in a path 14 to the auxiliary units (e.g. fan drive).
  • the output torques of the travel gear and the steering gear are added up in the summation gears 8, 10. Each there are different torque flows depending on the driving condition 16, 18 to the two (left and right side) Outputs that are not shown in Fig. 1.
  • the steering gear turns on considerable portion of the supplied torque 12 is branched off, whereby initially less torque is reached to the transmission 2.
  • the method according to the invention now provides, depending on Torque flow to the steering gear 4 and to the auxiliary units 14 more torque at the transmission input by influencing engine torque 12 to generate.
  • the second full-load characteristic curve 22 schematically shows two full-load torque characteristics a drive motor plotted against the engine speed (n_Mot).
  • the first full-load characteristic curve 20 applies to straight-ahead driving or without another consumer and fulfills the condition that the allowable input torque of the transmission is not exceeded.
  • the second shown in dashed lines The full load characteristic applies when there are additional consumers at least the moment difference of the represented Branch off lines in front of the transmission. May the second Full load characteristic curve 22 can be kept permanently by the engine this means that the engine is constantly moving straight ahead is operated throttled. Overload operation of the engine is available if only the first full-load characteristic 20 can be held permanently by the motor, but the motor can realize the full load characteristic curve 22 at short notice.
  • FIGS. 3 and 4 schematically show two options, such as an inventive Method with a transmission control unit 24 and an engine control unit 26 can be configured.
  • the Transmission control unit 3 receives the Transmission control unit 24 a load signal (accelerator pedal position 32) and a signal "steering wheel angle" 30.
  • the transmission control unit determines the torque flow from these signals to the steering gear and adds this to one of the accelerator pedal positions corresponding torque request.
  • the total value is converted to a torque request signal 34 and transmitted to the engine control unit.
  • the engine control unit generates this torque request 34 the signal injection time 36, which from a fuel injection pump 28 is received.
  • This configuration is particularly suitable for one automatic compensation of the torque flow to the steering gear in the entire load range.
  • the second embodiment according to FIG. 4 differs differ from the first in that the load signal (Accelerator pedal position 32) directly from the engine control unit is received, and the transmission control unit from the signal “Steering wheel angle" 30 a signal “maximum permissible drive motor torque” 38 generated. This will also received by the engine control unit.
  • This embodiment of the method is particularly suitable good if the compensation only in the high load range should be done automatically.
  • the driver must be in the partial load range the torque absorbed by the steering gear manually compensate if the vehicle does not slow down should.

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Abstract

Bei Fahrzeugen mit Überlagerungs-Lenkgetrieben mit einem Fahrgetriebe (2) und einem Lenkgetriebe (4) fließen bei Kurvenfahrt erhebliche Teile des Moments am Getriebeeingang (12) zum Lenkgetriebe (4). Dies führt zu Geschwindigkeitseinbußen bei Kurvenfahrt. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß der Drehmomentenfluß zum Lenkgetriebe (4) vorzugsweise automatisch durch ein höheres Antriebsmotordrehmoment kompensiert wird. Bei Kurvenfahrt ist eine Fahrleistungssteigerung erzielbar, ohne daß hierfür das Fahrgetriebe (2) für höhere Eingangsmomente ausgelegt werden müßte. Das erfindungsgemäße Prinzip ist auf andere Anwendungen übertragbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinheit für Kraftfahrzeuge insbesondere Kettenfahrzeuge mit einem durch eine vorzugsweise elektronische Steuereinheit drehmomentbeeinflußbaren Antriebsmotor, einem Lastgeber, einem Fahrgetriebe, und mindestens einem weiteren Verbraucher, wie es im Anspruch 1, 1.Teil definiert ist.
Grundsätzlich sind Systeme zur automatischen Beeinflussung eines Antriebsmotordrehmoments in bestimmten Betriebszuständen von Fahrzeugen bekannt.
Bei vielen Fahrzeugen mit Stufenautomatgetrieben wird während Zug-Hochschaltungen ein sogenannter "Motoreingriff" dazu benutzt, um den Beschleunigungsüberschuß aus den während des Schaltvorgangs verzögerten Drehmassen zu kompensieren. Ein weiterer erwünschter Effekt ist die verminderte Reibarbeit und Reibleistung in den betroffenen Schaltkupplungen.
Ebenso sind verschiedene Systeme zur Verhinderung von Kupplungsüberlastungen während Schaltungen bekannt. Beispielsweise ist es bei Fahrzeugen mit Automatgetrieben üblich, daß während des Gangeinlegens von "N" in eine Fahrstufe "D" oder "R" die Motorleistung, das Motormoment oder die Motordrehzahl begrenzt wird.
Diesen bekannten Systemen ist gemein, daß das Antriebsmotordrehmoment während bestimmter Übergangsvorgänge kurzzeitig vermindert wird.
Weiterhin sind auch Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinheit bekanntgeworden, bei denen abhängig von bestimmten Getriebeübersetzungen die Antriebsmotorleistung begrenzt wird. Beispielsweise wird in der DE OS3735246 eine solche Antriebseinrichtung beschrieben. Bei dieser bekannten Antriebseinrichtung wird die Motorleistung in einem kurz übersetzten Rückwärtsgang begrenzt, um das Getriebe nicht für diesen Lastfall (über-)dimensionieren zu müssen. Die Motorleistungsbegrenzung ist dabei fest an die Bedingung geknüpft, daß ein bestimmter Gang (Rückwärtsgang) eingelegt ist.
Elektronische Leerlaufdrehzahlregelungen stehen ebenfalls im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. Wesentlich bei solchen Systemen ist jedoch, daß diese Systeme auf den Leerlaufbereich (Laststellung = "0") zugeschnitten sind. Es wird auf eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl geregelt. Ein zuschaltender Verbraucher führt in der Regel zunächst zu einem Drehzahleinbruch, auf welchen dann erst die Regelung reagiert.
In vielen ausgeführten Antriebseinheiten werden neben einem Fahrgetriebe mit variabler (gestufter oder stufenloser) Übersetzung zur Anpassung an verschiedene Fahrzeuggeschwindigkeiten weitere Verbraucher vom Antriebsmotor direkt oder indirekt angetrieben. Der Drehmomentenfluß zu solchen weiteren Verbrauchern ist oftmals nicht konstant. Seine Höhe kann je nach Schalt- oder Betriebszustand variieren.
In der DE 43 04 779 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit offenbart, bei dem das Antriebsmotordrehmoment abhängig vom Drehmomentenfluß zu einem weiteren Verbraucher im Sinne einer Kompensation des zu dem weiteren Verbraucher gelangenden Drehmomentenfluß beeinflußt wird.
Ein solches Verfahren kann überall dort eingesetzt werden, wo Verbraucher vorhanden sind, deren Aufnahmemoment nicht allein durch die Antriebsmotordrehzahl bestimmt wird. Es wird - neben dem Fahrgetriebe - mindestens ein weiterer Verbraucher in das Verfahren einbezogen.
Wenn aber der Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher verhältnismäßig große Werte annehmen kann, werden die maximalen Fahrleistungen (Geschwindigkeit und Beschleunigung) beeinträchtigt. Insbesondere bei Kettenfahrzeugen kann ein Lenkgetriebe bei Kurvenfahrt als weiterer Verbraucher erhebliche Anteile des Antriebsmotordrehmoments abzweigen, so daß die Auswirkung auf die Fahrleistung beträchtlich ist. Ein Überlagerungs-Lenkgetriebe mit integriertem Fahr- und Lenkgetriebeteil ist Gegenstand der DE 38 33 784.
Grundsätzlich gilt, daß die Leistungsfähigkeit eines Antriebsstrangs begrenzt wird durch sein schwächstes Glied. In vielen Fällen werden die Fahrgetriebe durch die Antriebsmotoren bis an die zulässigen Grenzen belastet. Für jegliche Fahrleistungssteigerungen erscheint es notwendig zu sein, neben der Motorleistung auch die Übertragungsfähigkeit des Fahrgetriebes zu erhöhen, was jedoch aufgrund von Bauraum-, Kosten- oder Gewichtsüberlegungen problematisch sein kann.
Im praktischen Fahrzeugeinsatz sind oftmals bereits Fahrleistungssteigerungen hilfreich, die nur unter bestimmten Betriebsbedingungen zur Geltung kommen. Ein Beispiel für eine solche Betriebsbedingung ist die Kurvenfahrt bei einem Kettenfahrzeug mit einem Überlagerungs-Lenkgetriebe. Dabei fließt ein erheblicher Teil der Motorleistung zu dem Verbraucher "Lenkgetriebe".
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinheit anzugeben, mit dem Fahrleistungssteigerungen erzielbar sind, ohne die Übertragungsfähigkeit des Fahrgetriebes erhöhen zu müssen.
Diese Aufgabe wird durch ein auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisendes Verfahren gelöst.
Voraussetzungen sind, daß der Verbraucher sein Aufnahmedrehmoment dem Antriebsstrang trieblich vor dem Fahrgetriebe entnimmt und das zulässige Eingangsdrehmoment am Fahrgetriebe kleiner ist als ein potentiell maximales Antriebsmotordrehmoment. Das Antriebsmotordrehmoment wird variabel nach oben begrenzt durch einen Wert, der der Summe aus einem zulässigen Eingangsdrehmoment am Fahrgetriebe und dem aktuellen Drehmomentenfluß zu dem Verbraucher entspricht. Die Bedeutung von "trieblich vor dem Fahrgetriebe" schließt einen Fall ein, bei dem ein Verbraucher (z. B. ein Nebenabtrieb) zwar trieblich nach der Fahrgetriebeeingangswelle, jedoch noch vor dem eigentlichen Fahrgetriebeteil liegt.
Bei vollem Ausschlag des Lastgebers (Vollgas) und geringem Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher wird das maximal mögliche Antriebsmotordrehmoment nicht erreicht. Das Motormoment wird durch die Steuerung praktisch dauernd begrenzt, so daß das Eingangsdrehmoment am Fahrgetriebe einen zulässigen Wert nicht übersteigt. Bei einer Brennkraftmaschine kann dies durch Begrenzung der Einspritzmenge geschehen, indem beispielsweise die Impulsbreite eines Einspritzsignals verringert wird.
So wie der Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher steigt, wird das Antriebsmotordrehmoment, wie im Hauptanspruch beschrieben, kompensiert, solange dafür genügend Reserven vorhanden sind.
Bei einem Kettenfahrzeug mit Überlagerungs-Lenkgetriebe kann der Drehmomentenfluß zu dem Verbraucher "Lenkgetriebe" sehr hoch sein. Bei einem sogenannten "Pivot-Turn", bei dem das Fahrzeug sich mit entgegengesetzt laufenden Ketten um die eigene Hochachse dreht, wird fast die gesamte Motorleistung vom Lenkgetriebe aufgenommen. Vor allem bei Kurvenradien, bei denen Fahr- und Lenkgetriebe eine ähnlich hohe Drehmomentaufnahme aufweisen, sind erhebliche Fahrleistungssteigerungen erzielbar. Bei einem angenommenen Fahrzeug mit 65t Gewicht liegt dieser Bereich der Kurvenradien zwischen 10m und 100m.
Sollte zwischen Antriebsmotor und Fahrgetriebe eine Übersetzungsstufe (z.B. Eintriebsgruppe) oder ein hydrodynamischer Drehmomentwandler vorhanden sein, so ist es naheliegend, die Werte für die Verhältnisse des Antriebsmotordrehmoments zum Fahrgetriebeeingangsmoment entsprechend einzurechnen.
Das zulässige Eingangsdrehmoment am Fahrgetriebe muß nicht unbedingt ein fest vorgegebener Wert sein. Wenn beispielsweise die Übertragungsfähigkeit einer Kupplung das zulässige Eingangsdrehmoment am Fahrgetriebe bestimmt, kann es sinnvoll sein, das zulässige Eingangsdrehmoment als Funktion oder Kennlinie abhängig von Motordrehzahl, hydraulischem Druck, Temperaturen oder -bei einem Stufengetriebeeingelegtem Fahrgang in der Steuerung abzulegen.
Mit einem vorzugsweise in einer elektronischen Motoroder Getriebesteuereinheit integrierten Rechner (Mikrocomputer) kann der aktuelle Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher aus Fahrzeugdaten und/oder aus gemessenen Fahrzeugzustands- und/oder Umgebungsdaten erzeugten Signalen besonders einfach ermittelt werden. Unter Fahrzeugdaten in diesem Sinne sind auch Parameter von einzelnen Fahrzeugkomponenten zu verstehen. Ebenso naheliegend ist auch, daß der Rechner in einer kombinierten Motor-Getriebesteuereinheit integriert ist, oder daß einzelne Fahrzeugkomponenten (Verbraucher) selbst mit einer entsprechenden Elektronik ausgerüstet sind, und ihr jeweiliges Aufnahmemoment als Signal vorzugsweise auf einem Datenbus bereitstellen.
Eine automatische Kompensation des Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher, vorzugsweise im gesamten Lastbereich läßt sich in vorteilhafter Weise folgendermaßen verwirklichen:
Die Getriebesteuereinheit empfängt die zur Ermittlung des Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher verwendeten Signale und ein Lastsignal des Lastgebers, generiert hieraus ein Signal "Drehmomentanforderung" und übermittelt dieses Signal an die Motorsteuereinheit. Diese steuert den Antriebsmotor derart an, daß das tatsächliche Antriebsmotordrehmoment der aktuellen "Drehmomentanforderung" weitgehend entspricht. Je nach Typ des Antriebsmotors wird für die Ansteuerung eine entsprechende Aktuatorik wie z.B. eine Einspritzpumpe verwendet.
Eine andere Ausgestaltung eignet sich besonders, wenn die Kompensation des Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher vorwiegend manuell durch den Fahrer geschehen soll. Die Getriebesteuereinheit empfängt hierbei die zur Berechnung des Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher verwendeten Signale und generiert hieraus ein aktuelles Signal "maximal zulässiges Antriebsmotordrehmoment". Die Motorsteuereinheit empfängt dieses generierte Signal von der Getriebesteuereinheit und ein Lastsignal direkt vom Lastgeber und steuert den Antriebsmotor derart an, daß das tatsächliche Antriebsmotordrehmoment das "maximal zulässige Antriebsmotordrehmoment" nicht übersteigt.
Die Motorsteuereinheit trifft abhängig vom Signal "maximal zulässiges Antriebsmotordrehmoment" eine Zuordnung von Lastsignal und tatsächlicher Motoransteuerung (z.B. Einspritzmenge). Der Bereich der automatischen Kompensation hängt ab von der Laststellung, oberhalb derer aufgrund eines Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher die tatsächliche Motoransteuerung beeinflußt wird. Ist diese Laststellung die Vollaststellung, so muß im Teillastbereich manuell vom Fahrer kompensiert werden. Soll ein erhöhtes Motormoment bei vorhandenem Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher nicht ständig automatisch zur Verfügung gestellt werden, so kann es sinnvoll sein, dafür eine weitere Bedingung einzuführen, wie beispielsweise die Betätigung eines Kick-Down Schalters.
Höhere Fahrleistungen können auch dann vorteilhaft sein, wenn sie nur kurzzeitig zur Verfügung stehen, beispielsweise zur Erhöhung der aktiven Sicherheit von Fahrzeuginsassen. So kann es sinnvoll sein, einen Antriebsmotor kurzzeitig im Sinne eines Überlastbetriebs zu betreiben, insbesondere bei vorhandenem Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher.
Bei einem Kettenfahrzeug läßt sich der Drehmomentenfluß zum Lenkgetriebeteil vorteilhaft durch Verwendung mindestens einer der Größen Fahrgetriebeübersetzung, Lenkgetriebeübersetzung, Wendewiderstandsbeiwert, Kurvenradius oder Lenkradwinkel vorzugsweise rechnerisch ermitteln. Für einen hydraulischen Lüfterantrieb mit einer Hydropumpe und einem Hydromotor ist die Verwendung der Größen Antriebsmotordrehzahl oder einer Pumpenleistung der Hydropumpe vorteilhaft. Naheliegend ist auch der Einsatz einer Drehmomentenmeßeinrichtung an einer geeigneten Stelle, vorzugsweise an der Stelle, wo der Drehmomentenfluß zum Lenkgetriebe abzweigt, oder am Fahrgetriebeeingang.
Vorteilhaft ist, wenn der automatische Fahrgetriebeteil ein lastschaltbares Stufengetriebe, vorzugsweise in Planetenbauweise ist. Dasselbe gilt für die Ausführung des Lenkgetriebeteils. Naheliegend ist jedoch auch der Einsatz von stufenlosen Getrieben für das Fahr- und/oder das Lenkgetriebe. Diese stufenlosen Getriebe können beispielsweise als hydrodynamische Getriebe, hydrodynamisch leistungsverzweigte Getriebe oder als Umschlingungsgetriebe ausgeführt sein.
Ein turboaufgeladener Mehrstoffmotor bietet den Vorteil, daß er durch Erhöhung des Ladedrucks in Überlast betrieben werden kann. Selbstverständlich können jedoch auch andere Arten von Antriebsmotoren wie z.B. Gasturbinen oder Elektromotoren verwendet werden.
Außer einem Lenkgetriebe oder einem hydraulischen Lüfterantrieb können natürlich auch andere Verbraucher wie Klimaanlage oder Nebenabtriebe in dem Verfahren berücksichtigt werden.
   Die Aufnahmeleistung einer Klimaanlage ist im Verhältnis zur benötigten Motorleistung beispielsweise bei einem PKW bei Konstantfahrt in der Ebene nicht unerheblich. In der Regel macht sich das Zuschalten des Klimakompressors durch einen unerwünschten kleinen Geschwindigkeitsverlust bemerkbar, der vom Fahrer durch weiteres Niedertreten des Fahrpedals ausgeglichen werden muß. Eine erfindungsgemäße automatische Kompensation führt hier zu einer Fahrerentlastung. Auch die Möglichkeit, bei eingeschaltetem Klimakompressor ein höheres maximales Antriebsmotordrehmoment zuzulassen ist bei einem Fahrzeug vorteilhaft, bei dem der Antriebsmotor grundsätzlich ein höheres Moment abgeben könnte, als vom Getriebe übertragen werden kann.
Schließlich ist die Verwendung des Verfahrens bei Fahrzeugen mit automatischen Getrieben besonders einfach, weil hier in vielen Fällen bereits auf vorhandene Schnittstellen zwischen Motor und Getriebe zurückgegriffen werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1:
ein Drehmomentenfluß - Schema eines Kettenfahrzeuggetriebes
Fig. 2:
zwei Vollastkennlinien in einem Motormomentendiagramm
Fig. 3:
ein erstes Blockdiagramm
Fig. 4:
ein weiteres Blockdiagramm
Das Moment am Getriebeeingang 12 (Antriebsmotordrehmoment) wirkt auf die Eingangswelle der Eintriebsgruppe 6, eine erste feste Übersetzungsstufe am Getriebeeingang. Nach der Eintriebsgruppe teilt sich der Drehmomentenfluß in die Pfade zum Fahrgetriebe 2, zum Lenkgetriebe 4 und in einen Pfad 14 zu den Nebenaggregaten (z.B. Lüfterantrieb). Die Abtriebsmomente des Fahrgetriebes und des Lenkgetriebes werden in den Summierungsgetrieben 8, 10 aufsummiert. Je nach Fahrzustand ergeben sich unterschiedliche Momentenflüsse 16, 18 zu den beiden (links- und rechtsseitigen) Abtrieben, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind.
Bei Geradeausfahrt fließt kein Moment über das Lenkgetriebe 4. Abgesehen vom Moment zu den Nebenaggregaten 14 fließt das gesamte Moment zum Fahrgetriebe 2 und von dort über die Summierungsgetriebe 8, 10 gleichmäßig zu den beiden Abtrieben.
Bei Kurvenfahrt fließt ein Teil des vom Antriebsmotor erzeugten Moments zum Lenkgetriebe 4. Bei Kurvenfahrt wird die kurvenäußere (nicht dargestellte) Kette durch das vom Lenkgetriebe bestimmte Drehzahlverhältnis der beiden Abtriebe schneller angetrieben als die kurveninnere Kette. Entsprechend fließt das Moment am inneren Abtrieb 18 in umgekehrter Richtung wie das Moment am äußeren Abtrieb 16.
Abhängig vom Kurvenradius wird vom Lenkgetriebe ein erheblicher Anteil des zugeführten Moments 12 abgezweigt, wodurch zum Fahrgetriebe 2 zunächst weniger Moment gelangt. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht nun vor, abhängig vom Momentenfluß zum Lenkgetriebe 4 und zu den Nebenaggregaten 14 durch Motormomentenbeeinflussung mehr Moment am Getriebeeingang 12 zu erzeugen.
Fig. 2 zeigt schematisch zwei Vollastmomentenkennlinien eines Antriebsmotors über der Motordrehzahl (n_Mot) aufgetragen. Die erste Vollastkennlinie 20 gilt für Geradeausfahrt bzw. ohne weiteren Verbraucher und erfüllt die Bedingung, daß das zulässige Eingangsmoment des Fahrgetriebes nicht überschritten wird. Die zweite gestrichelt dargestellte Vollastkennlinie gilt dann, wenn weitere Verbraucher mindestens die Momentendifferenz der dargestellten Linien vor dem Fahrgetriebe abzweigen. Kann die zweite Vollastkennlinie 22 dauerhaft vom Motor gehalten werden bedeutet dies, daß der Motor bei Geradeausfahrt ständig gedrosselt betrieben wird. Ein Überlastbetrieb des Motors liegt dann vor, wenn lediglich die erste Vollastkennlinie 20 dauerhaft vom Motor gehalten werden kann, der Motor jedoch kurzfristig die Vollastkennlinie 22 realisieren kann.
Die in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Blockdiagramme zeigen schematisch zwei Möglichkeiten, wie ein erfindungsgemäßes Verfahren mit einer Getriebesteuereinheit 24 und einer Motorsteuereinheit 26 ausgestaltet werden kann.
Bei der ersten Ausgestaltung nach Fig. 3 empfängt die Getriebesteuereinheit 24 ein Lastsignal (Fahrpedalstellung 32) und ein Signal "Lenkradwinkel" 30. Die Getriebesteuereinheit ermittelt aus diesen Signalen den Drehmomentenfluß zum Lenkgetriebe und addiert diesen zu einer der Fahrpedalstellung entsprechenden Momentenanforderung. Der Summenwert wird in ein Signal "Drehmomentenanforderung" 34 umgewandelt und an die Motorsteuereinheit übermittelt. Entsprechend dieser Drehmomentanforderung 34 erzeugt die Motorsteuereinheit das Signal Einspritzzeit 36, welches von einer Kraftstoffeinspritzpumpe 28 empfangen wird.
Diese Ausgestaltung eignet sich besonders gut für eine automatische Kompensation des Drehmomentenfluß zum Lenkgetriebe im gesamten Lastbereich.
Die zweite Ausgestaltung nach Fig. 4 unterscheidet sich von der ersten dadurch, daß das Lastsignal (Fahrpedalstellung 32) direkt von der Motorsteuereinheit empfangen wird, und die Getriebesteuereinheit aus dem Signal "Lenkradwinkel" 30 ein Signal "maximal zulässiges Antriebsmotordrehmoment" 38 generiert. Dieses wird ebenfalls von der Motorsteuereinheit empfangen.
Diese Ausgestaltung des Verfahrens eignet sich besonders gut, wenn die Kompensation nur im hohen Lastbereich automatisch erfolgen soll. Im Teillastbereich muß der Fahrer das vom Lenkgetriebe aufgenommene Drehmoment manuell kompensieren, wenn das Fahrzeug nicht langsamer werden soll.
Bezugszeichen
2
Fahrgetriebe
4
Lenkgetriebe
6
Eintriebsgruppe
8
Summierungsgetriebe außen
10
Summierungsgetriebe innen
12
Moment am Getriebeeingang
14
Moment zu den Nebenaggregaten (Lüfterantrieb)
16
Moment am äußeren Abtrieb
18
Moment am inneren Abtrieb
20
Vollastlinie ohne Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher
22
Vollastlinie mit Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher
24
Getriebesteuereinheit
26
Motorsteuereinheit
28
Einspritzpumpe
30
Lenkradwinkel
32
Fahrpedalstellung
34
Signal "Drehmomentanforderung"
36
Signal "Einspritzzeit"
38
Signal "maximal zulässiges Antriebsmotordrehmoment

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinheit für Kraftfahrzeuge insbesondere Kettenfahrzeuge mit einem durch eine vorzugsweise elektronische Steuereinheit (26) drehmomentbeeinflußbaren Antriebsmotor, einem Lastgeber, einem Fahrgetriebe (2), und mindestens einem weiteren Verbraucher (4), wobei abhängig vom aktuellen Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher das Antriebsmotordrehmoment oberhalb einer bestimmten Stellung des Lastgebers durch die Steuereinheit (26) im Sinne einer mindestens teilweisen Kompensation des zu dem weiteren Verbraucher gelangenden Drehmomentenfluß beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher trieblich vor dem Fahrgetriebe abzweigt, daß das zulässige Eingangsdrehmoment am Fahrgetriebe kleiner ist, als ein potentiell maximales Antriebsmotordrehmoment, und daß das Antriebsmotordrehmoment variabel nach oben begrenzt wird durch einen Wert, der der Summe aus einem zulässigem Eingangsdrehmoment am Fahrgetriebe und dem aktuellen Drehmomentenfluß zu dem Verbraucher entspricht, um bei geringem Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher eine Überlastung des Fahrgetriebes zu vermeiden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aktuelle Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher mittels eines vorzugsweise in einer elektronischen Motor- (26) oder Getriebesteuereinheit (24) integrierten Rechners aus Fahrzeugdaten und/oder aus gemessenen Fahrzeugzustands- und/oder Umgebungsdaten erzeugten Signalen (30) ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebesteuereinheit (24) die zur Ermittlung des Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher verwendeten Signale (30) und ein Lastsignal (32) des Lastgebers empfängt, hieraus ein Signal "Drehmomentanforderung" (34) generiert, dieses Signal an die Motorsteuereinheit (26) übermittelt, und die Motorsteuereinheit (26) den Antriebsmotor derart ansteuert, daß das tatsächliche Antriebsmotordrehmoment der aktuellen "Drehmomentanforderung" (34) weitgehend entspricht.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebesteuereinheit (24) die zur Berechnung des Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher verwendeten Signale (30) empfängt, hieraus ein aktuelles Signal "maximal zulässiges Antriebsmotordrehmoment" (38) generiert, die Motorsteuereinheit (26) dieses generierte Signal von der Getriebesteuereinheit (24) und ein Lastsignal (32) direkt vom Lastgeber empfängt und den Antriebsmotor derart ansteuert, daß das tatsächliche Antriebsmotordrehmoment das "maximal zulässige Antriebsmotordrehmoment" (38) nicht übersteigt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor kurzzeitig im Sinne eine Überlastbetriebs betrieben wird, insbesondere bei vorhandenem Drehmomentenfluß zu dem weiteren Verbraucher.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftfahrzeug ein Kettenfahrzeug, das Fahrgetriebe der automatische Fahrgetriebeteil (2) eines Überlagerungs-Lenkgetriebes, der Lastgeber ein Fahrpedal, und ein weiterer Verbraucher ein Lenkgetriebeteil (4) des Überlagerungs-Lenkgetriebes oder ein hydraulischer Lüfterantrieb ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Drehmomentenfluß zum Lenkgetriebeteil mindestens eine der Größen:
    Fahrgetriebeübersetzung,
    Lenkgetriebeübersetzung,
    Wendewiderstandsbeiwert,
    Kurvenradius,
    Lenkradwinkel (30),
    Antriebsmotordrehzahl,
    Pumpenleistung,
    oder mindestens eine mit den genannten Größen in mathematisch oder physikalischen Zusammenhang bringbare Größe verwendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der automatische Fahrgetriebeteil (2) ein lastschaltbares Stufengetriebe ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkgetriebeteil (4) ein lastschaltbares Stufengetriebe (Mehrradien-Lenkgetriebe) ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor ein vorzugsweise turboaufgeladener Mehrstoffmotor vorgesehen ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Verbraucher eine Klimaanlage und/oder ein Nebenabtrieb vorgesehen ist.
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