WO2005084994A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung von anfahr-, fahr- oder schaltvorgängen eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung von anfahr-, fahr- oder schaltvorgängen eines kraftfahrzeuges Download PDF

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Norbert Wiencek
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling starting, driving or switching operations of a motor vehicle according to the preamble of claims 1 and 7, respectively.
  • the invention is therefore based on the object of presenting a device and a method for a generic motor vehicle with a drive motor, a manual transmission and a clutch, with which an unnecessarily heavy wear of the starting and shift clutch due to an accelerator pedal deflection not adapted to a starting or shifting situation can be avoided.
  • the invention with regard to the device for controlling starting, driving or shifting operations of a motor vehicle assumes that the drive train of the motor vehicle includes a drive motor, a manual transmission and a starting and shifting clutch, by means of which the drive motor and the manual transmission are effectively connected to one another are connectable.
  • this vehicle has a manually operable clutch actuation device and a control device, which is connected to a power actuator of the drive motor to control the power of the drive motor, and which is signal-connected to sensors that detect the accelerator pedal deflection angle A, the engine speed C, the transmission input shaft speed E and sense the transmission output shaft speed G.
  • the control device provides that the control device has a first calculation module with which a shifted engine speed value D is calculated for shifting operations depending on the transmission output shaft speed G and the target gear, to which the engine speed C is adjusted during such shifting operations. that the control device has a second calculation module with which the fuel injection quantity B for the drive motor is calculated as a function of the accelerator pedal deflection angle A as well as the engine speed C and / or the transmission input shaft speed E outside of switching operations when the clutch slips, and that with a third control module outside of switching operations when the clutch is not slipping, a fuel injection quantity B from a current target fuel injection quantity to a target fuel injection given by the vehicle driver through the accelerator pedal deflection A. F is adjusted.
  • this can be a manually operated clutch or an automatically closing, preferably centrifugally operated clutch, the centrifugal weights of which are deflected radially when the engine speed increases and thus close the clutch.
  • control device or the control device is connected via a sensor line to a sensor for detecting the actuation position of the clutch, so that the various calculation modules mentioned can be safely activated and deactivated.
  • control device can also be connected to a sensor for determining the speed of the transmission output shaft, so that it can be used to reliably determine whether the vehicle is at a standstill or not by means of its speed information for selecting the operating mode.
  • the invention also encompasses the variant in which the three calculation modules are embodied in a device separate from the control device, the latter being connected in terms of signal technology to the control device mentioned.
  • a separate device can be, for example, a transmission control device.
  • the manual transmission it can be provided that it is designed as a manually or automatically shiftable manual transmission.
  • the invention also relates to a method for controlling starting, driving or switching operations of a motor vehicle of the type mentioned above.
  • This method is now characterized in that during switching operations depending on the transmission output shaft speed G and the gear to be shifted, a target engine speed value D is calculated, to which the engine speed C is adjusted, and that outside of switching operations with a slipping clutch for controlling the power and speed of the drive motor, the fuel injection quantity B for the drive motor depending on that Accelerator pedal deflection angle A and the engine speed C and / or the transmission input shaft speed E is calculated and set.
  • This method enables the internal combustion engine to be controlled in accordance with the power requirements, and the clutch to be worn to reduce wear, both during switching operations and in operating states with a slipping clutch.
  • the latter also includes a starting process.
  • the target engine speeds D calculated for gear shift operations are advantageously directly as target speeds Transmit to the control device or its calculation modules, so that the calculation effort for the value of a target-oriented, need-based fuel injection quantity B can be omitted or at least reduced in the transmission control unit.
  • the aforementioned computing effort is then incumbent on the manufacturer of the internal combustion engine, which then uses the control unit as a power control unit.
  • This procedure advantageously allows a predetermined engine speed, for example, when starting from a standstill even when the clutch is fully disengaged and the accelerator pedal is at full throttle not exceeded and so the clutch and possibly also the synchronization means in the manual transmission can be operated with reduced wear.
  • the fuel injection quantity B is adapted from a current value to a target fuel injection quantity F specified by the vehicle driver through the accelerator pedal deflection A. In this way, the output of the drive motor immediately follows the driver's output during the clutch-free operating time of the vehicle.
  • a target engine speed value D dependent on the transmission output shaft speed G is determined, which also takes into account the driving speed of the vehicle.
  • the method is preferably operated such that the target engine speed D is formed as a function of the torque characteristic of the drive motor and / or the reduction of the drive train and the transmission output speed G.
  • control of the engine speed C to a target engine speed value D will preferably take place if a comparison of the engine speed with the transmission input shaft speed determines a clutch slip that exceeds a predetermined target slip value.
  • a gear is engaged within shifting operations only when the target engine speed D, the engine speed C and the transmission input shaft speed E do not differ from one another more than a predeterminable speed amount.
  • This predeterminable rotational speed amount is preferably increased after initiation of gear engagement.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a motor vehicle drive train
  • FIG. 2 shows the qualitative variation over time of various parameters of the drive train according to FIG. 1 during a starting process.
  • the drive train 1 of a motor vehicle shown in FIG. 1 comprises a drive motor 2 designed as an internal combustion engine, which is connected via a crankshaft 3 to a manually operable shifting and starting clutch 4.
  • This clutch 3 can also be designed such that it can be automatically closed depending on the centrifugal force by the speed of an input-side component thereof.
  • the output side of the clutch 3 is connected in terms of drive technology to the input shaft 5 of the manual transmission 6.
  • the manual transmission 6 is designed as an automatically switchable transmission, the transmission output shaft 7 of which drives a differential transmission 8, from which drive shafts 9, 10 leading to the vehicle wheels 11, 12 depart.
  • a control device 13 is assigned to this drive train 1, which is designed here as an engine control device.
  • This engine control unit 13 receives a status description of the drive train 1 via a large number of sensors.
  • the sensors important for this invention include a sensor 15 for determining the deflection angle “A” of an accelerator pedal, a sensor 17 for detecting the engine speed “C” and a sensor 21 to determine the transmission input shaft speed “E”.
  • the transmission output shaft speed G is determined on the transmission output shaft 7 with the aid of a speed sensor 23 and the clutch actuation position is measured with a sensor 19.
  • the sensors 15, 17, 19, 21 and 23 mentioned are with the control device 13 connected via sensor lines 16, 18, 20, 22, 24, although the signal can also be transmitted wirelessly.
  • the drive train 1 is assigned a clutch pedal 25, with which the clutch 4 can be brought into different actuation positions such as “closed”, “opened” or “slipping” via a clutch actuation device 26 arranged on the clutch 4 ,
  • control line 30 shown in dashed lines that the shift actuation of the automated manual transmission 6 can also be controlled by the control device 13, although a separate transmission control device is usually provided for this purpose.
  • the control device 13 has a first calculation module 28, with which, during shift operations depending on the transmission output shaft speed G and the gear ratio to be shifted, a target engine speed value D is calculated, to which the engine speed C is adjusted , This ensures in every operating situation of the vehicle that there is no severe clutch wear caused by the behavior of the driver.
  • this control device 13 has a second calculation module 29, with which the target fuel quantity B is set directly as a function of the accelerator pedal deflection angle A, the engine speed C and / or the transmission input shaft speed E for regulating the engine output and engine speed outside of switching operations.
  • a third calculation module 32 becomes active outside of switching operations when the clutch is not slipping and adjusts an applicable fuel injection quantity B to the target fuel injection quantity F that has just been specified by the vehicle driver.
  • This specification is made, for example, by deflecting the accelerator pedal by the accelerator pedal deflection angle A, and is preferably used during the drive operation phase without clutch actuation.
  • the control device 13 is connected to the power actuator of the drive motor 2 in terms of signals, so that, depending on the above-mentioned operating situations, the drive motor 2 depends on the measured engine speed C, the measured transmission output shaft speed G and / or the transmission input shaft speed E dependent engine speed setpoint D is regulated, or only those start-up or shift-relevant engine speed values are permitted which lead to the desired low-wear operation of clutch 4 to lead.
  • the aforementioned power actuator is formed by the fuel injection valves of the drive engine.
  • FIG. 2 The qualitative course over time of some drive train parameters that are important in this context is shown in FIG. 2 for a starting process.
  • the accelerator pedal is deflected to the stop by the vehicle driver and is held in this position in the further course, which is evident from the steep rise and then constant value of the accelerator pedal deflection angle A.
  • the engine speed C would follow this inadequate power requirement, so that there would be a speed difference between the input side (crankshaft 3) and the output side (transmission input shaft 5) of the clutch 4 that would wear out the friction lining of the clutch during this starting process.
  • the invention provides, according to the method, that an optimal engine target speed D is calculated for this starting process, to which the engine speed C is adjusted.
  • the measured deflection angle A of the accelerator pedal 14, the engine speed C and / or the transmission input shaft speed E are included in the calculation of this target engine speed.
  • the torque characteristic of the drive motor 2 and the starting reduction ratio of the manual transmission 6 can also preferably be taken into account.
  • a fuel injection signal (curve B), according to which fuel is injected into the combustion chambers of the drive motor 2 via said fuel injection valves.
  • the target engine speed D is present in the form of a first intermediate value at time t 2 .
  • the engine speed C has up to there also reaches an intermediate value which is just below the value of the target engine speed D, which is present from the time t 3 .
  • the engine speed C is further regulated to the now constant value D of the target engine speed, so that to prevent a drop in speed from this point in time, fuel is again injected into the drive motor 2 in accordance with the time course of the fuel injection quantity B.
  • the amount of fuel required increases continuously over time.
  • clutch 4 begins to transmit torque, which is evident from the increase in the transmission input shaft speed E. From time t 4, clutch 4 initially only transmits torque in a slipping manner until it is fully closed at time t 5 and transmission input shaft speed E has reached the value of engine speed C.
  • an engine target rotation numerical value D is calculated, to which the engine speed C is adjusted.
  • this advantageously avoids the occurrence of highly wear-promoting engine speeds and thus differential speeds between the input and the output side of the clutch 4 as a result of an impetuous accelerator pedal deflection.
  • the engine speed C is regulated directly by specifying the target fuel injection quantity. If, in the slip-free phase of the clutch, when the fuel injection quantity B is adjusted, that target fuel injection quantity F specified by the driver is reached, the influencing of fuel injection quantity B can be switched off. The drive motor 2 then receives the target fuel injection quantity F. If slip at the clutch is subsequently detected again, the fuel injection quantity B is supplied to the drive motor 2 in order to set the target engine speed D on the drive motor 2.

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Abstract

Zur Vermeidung von durch unangemessen grosse Fahrpedalauslenkung entstehenden Kupplungsverschleiss ist vorgesehen, dass eine Vorrichtung zur Steuerung von Anfahr-, Fahr- oder Schaltvorgängen eines Kraftfahrzeuges über ein erstes Bereichnungsmodul (28) verfügt, mit dem für Schaltvorgänge in Abhängigkeit von der Getriebeausgangswellendrehzahl (G) und dem zu schaltenden Gang ein Motorsolldrehzahlwert (D) berechnet wird, auf den die Motordrehzahl (C) bei solchen Schaltvorgängen eingeregelt wird, dass das Steuerungsgerät (13) ein zweites Berechnungsmodul (29) aufweist, mit dem ausserhalb von Schaltvorgängen bei schlupfender Kupplung (4) die Kraftstoffeinspritzmenge (B) für den Antriebsmotor (2) in Abhängigkeit von dem Fahrpedalauslenkwinkel (A) sowie von der Motordrehzahl (C) und/oder der Getriebeeingangswellendrehzahl (E) eingestellt wird, und dass mit einem dritten Steuerungsmodul (32) ausserhalb von Schaltvorgängen bei nicht schlupfender Kupplung (4) die Kraftstoffeinspritzmenge (B) von einem aktuellen Wert auf eine vom Fahrzeugführer durch die Fahrpedalauslenkung (A) vorgegebene Kraftstoffsolleinspritzmenge (F) angepasst wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Anfahr-. Fahr- oder Schaltvorgangen eines Kraftfahrzeuges
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Anfahr-, Fahr- oder Schaltvorgängen eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 beziehungsweise 7.
Es ist in Fachkreisen allgemein bekannt, dass bei Kraftfahrzeugen mit manuell betätigter Anfahr- und Schaltkupplung ein verstärkter Verschleiß der Kupplungsscheibe auftreten kann, wenn der Fahrer bei einem Anfahr- oder Schaltvorgang aufgrund einer sehr guten Schallisolation des Fahrzeuges, reduzierter Hörfähigkeit und/oder verminderter Fahrfähigkeit durch starke Auslenkung des Fahrpedals eine unangemessen hohe Motordrehzahl erzeugt. Beim Schließen der Kupplung machen sich die dann sehr hohen Differenzdrehzahlen zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite der Kupplung durch eine unnötig hohe mechanische Belastung des Kupplungsscheibenbelags bemerkbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor, einem Schaltgetriebe und einer Kupplung eine Vorrichtung sowie ein Verfahren vorzustellen, mit denen ein unnötig starker Verschleiß der Anfahr- und Schaltkupplung durch eine nicht an eine Anfahr- oder Schaltsituation angepasste Fahrpedalauslenkung vermieden werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich für die Vorrichtung aus den Merkmalen des Hauptanspruchs und für das Verfahren aus dem unabhängigen Anspruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. Demnach geht die Erfindung hinsichtlich der Vorrichtung zur Steuerung von Anfahr-, Fahr- oder Schaltvorgängen eines Kraftfahrzeuges davon aus, dass zu dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ein Antriebsmotor, ein Schaltgetriebe sowie eine Anfahr- und Schaltkupplung gehören, mittels der der Antriebsmotor und das Schaltgetriebe antriebswirksam miteinander verbindbar sind. Zudem verfügt dieses Fahrzeug über eine manuell betätigbare Kupp- lungsbetätigungsvorrichtung sowie über ein Steuerungsgerät, welches zur Leistungssteuerung des Antriebsmotors mit einem Leistungsstellglied desselben in Verbindung steht, und welches mit Sensoren signaltechnisch verbunden ist, die den Fahrpedalauslenkwinkel A, die Motordrehzahl C, die Getriebeein- gangswellendrehzahl E und die Getriebeausgangswellendrehzahl G sensieren.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist hinsichtlich der Steuerungsvorrichtung vorgesehen, dass das Steuerungsgerät über ein erstes Berechnungsmodul verfügt, mit dem für Schaltvorgänge in Abhängigkeit von der Getriebeausgangswellendrehzahl G und dem Sollgang ein Motorsolldrehzahlwert D berechnet wird, auf den die Motordrehzahl C bei solchen Schaltvorgängen eingeregelt wird, dass das Steuerungsgerät ein zweites Berechnungsmodul aufweist, mit dem außerhalb von Schaltvorgängen bei schlupfender Kupplung die Kraftstoffeinspritzmenge B für den Antriebsmotor in Abhängigkeit von dem Fahrpedalauslenkwinkel A sowie von der Motordrehzahl C und/oder der Ge- triebeeingangswellendrehzahl E berechnet wird, und dass mit einem dritten Steuerungsmodul außerhalb von Schaltvorgängen bei nicht schlupfender Kupplung eine Kraftstoffeinspritzmenge B von einer aktuellen Kraftstoffsollein- spritzmenge auf eine vom Fahrzeugfuhrer durch die Fahrpedalauslenkung A vorgegebenen Kraftstoffsolleinspritzmenge F angepasst wird.
Mit einer solchen Steuerungsvorrichtung kann demnach in jeder Betriebssituation eines Fahrzeuges ein kupplungsreibbelagschonender Betrieb der Kupplung gewährleistet werden. Hinsichtlich der Kupplung kann es sich dabei um eine manuell betätigbare Kupplung oder um eine selbsttätig schließende, vorzugsweise fliehkraftbetätigte Kupplung handeln, deren Fliehgewichte bei einer Steigerung der Motordrehzahl radial ausgelenkt werden und so die Kupplung schließen.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung bzw. das Steuerungsgerät über eine Sensorleitung mit einem Sensor zur Erfassung der Betätigungsstellung der Kupplung verbunden ist, so dass sicher die genannten verschiedenen Berechnungsmodule aktiviert und deaktiviert werden können.
Zudem kann die Steuerungsvorrichtung auch mit einem Sensor zur Bestimmung der Drehzahl der Getriebeausgangswelle verbunden sein, so dass mittels dessen Drehzahlinformationen zur Betriebsmoduswahl sicher darauf geschlossen werden kann, ob sich das Fahrzeug im Stillstand befindet oder nicht.
Darüber hinaus umfasst die Erfindung auch diejenige Variante, in der die drei Berechnungsmodule in einem von dem Steuerungsgerät separatem Gerät ausgebildet sind, wobei letzteres mit dem genannten Steuerungsgerät signaltechnisch verbunden ist. Ein solches separates Gerät kann beispielsweise ein Getriebesteuerungsgerät sein.
Schließlich kann hinsichtlich des Schaltgetriebes vorgesehen sein, dass dieses als manuell oder automatisiert schaltbares Schaltgetriebe ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung von Anfahr-, Fahr- oder Schaltvorgängen eines Kraftfahrzeugs der oben genannten Bauart. Dieses Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, dass bei Schaltvorgängen in Abhängigkeit von der Getriebeausgangswellendrehzahl G und dem zu schaltenden Gang ein Motorsolldrehzahlwert D berechnet wird, auf den die Motordrehzahl C eingeregelt wird, und dass außerhalb von Schaltvorgängen bei schlupfender Kupplung zur Leistungs- und Drehzahlregelung des Antriebsmotors die Kraftstoffeinspritzmenge B für den Antriebsmotor in Abhängigkeit von dem Fahrpedalauslenkwinkel A sowie von der Motordrehzahl C und/oder der Getriebeeingangswellendrehzahl E berechnet und eingestellt wird.
Dieses Verfahren ermöglicht eine leistungsanforderungsgerechte Steuerung der Brennkraftmaschine sowie eine verschleißmindernde Ansteuerung der Kupplung sowohl bei Schaltvorgängen als auch bei Betriebeszuständen mit schlupfender Kupplung. Zu letzteren gehört beispielsweise auch ein Anfahrvorgang.
Wird ein separates Getriebesteuergerät eingesetzt, lassen sich die für Schaltvorgängen des Getriebes berechneten Motorsolldrehzahlen D, oder solche Motorsolldrehzahlen D, die bei Anfahrvorgängen mit Schlupf ebenso aus dem Fahrpedalauslenkwinkel A, der Motordrehzahl C und/oder der Getriebeeingangswellendrehzahl E gebildet worden sind, vorteilhaft direkt als Solldrehzahlen an die Steuerungsvorrichtung bzw. deren Berechnungsmodule übermitteln, so dass der Berechnungsaufwand für den Wert einer zielorientiert bedarfsgerechten Kraftstoffeinspritzmenge B entfallen oder zumindest im Getriebesteuergerät vermindert werden kann. Vorgenannter Rechenaufwand obliegt dann dem Hersteller der Brennkraftmaschine, welche das Steuergerät dann als Leistungssteuergerät verwendet.
Diese Vorgehensweise erlaubt vorteilhaft, dass beispielsweise bei einem Anfahrvorgang aus dem Stillstand selbst bei voll ausgerückter Kupplung und Vollgasstellung des Fahrpedals eine zuvor bestimmte Motorsolldrehzahl nicht überschritten und so die Kupplung und ggf. auch die Synchronisationsmittel im Schaltgetriebe verschleißgemindert betätigt werden können.
In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist zusätzlich vorgesehen, außerhalb von Anfahr- und Schaltvorgängen bei nicht schlupfender Kupplung die Kraftstoffeinspritzmenge B von einem aktuellen Wert auf eine vom Fahrzeugfuhrer durch die Fahrpedalauslenkung A vorgegebene Kraftstoff- solleinspritzmenge F angepasst wird. Auf diese Weise folgt die Leistungsabgabe des Antriebsmotors während der kupplungsbetätigungsfreien Betriebszeit des Fahrzeugs unmittelbar der Leistungsvorgabe des Fahrers.
Es wird zudem als vorteilhaft erachtet, dass für einen Schaltvorgang des Getriebes ein von der Getriebeausgangswellendrehzahl G abhängender Motorsolldrehzahlwert D ermittelt wird, wodurch auch die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs berücksichtigt wird.
Zudem wird das Verfahren bevorzugt so betrieben, dass die Motorsolldrehzahl D abhängig von der Drehmomentcharakteristik des Antriebsmotors und/oder der Untersetzung des Antriebsstrangs sowie der Getriebeabtriebsdrehzahl G gebildet wird.
Wie schon bei der Erläuterung der Vorrichtungsmerkmale der Erfindung angedeutet wurde, ist es zur Unterscheidung der Betriebssituationen des Fahrzeuges sinnvoll, die Drehzahl G der Getriebeausgangswelle zu ermitteln, so dass dadurch sicher ermittelbar ist, ob sich das Fahrzeug im Stillstand befindet oder bereits in Fahrt ist.
Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn zur Bestimmung der Betriebssituation des Fahrzeugs die Betätigungsstellung der Anfahr- und Schaltkupplung ermittelt und bei der Verfahrensdurchführung berücksichtigt wird.
Zudem wird die Regelung der Motordrehzahl C auf einen Motorsolldrehzahlwert D vorzugsweise dann erfolgen, wenn durch einen Vergleich der Motordrehzahl mit der Getriebeeingangswellendrehzahl ein Kupplungsschlupf ermittelt wird, der einen vorgegebenen Schlupfsollwert übersteigt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird innerhalb von Schaltvorgängen ein Gang nur dann eingelegt, wenn die Motorsolldrehzahl D, die Motordrehzahl C und die Getriebeeingangswellendrehzahl E nicht weiter voneinander abweichen als ein vorgebbarer Drehzahlbetrag. Vorzugsweise wird dieser vorgebbare Drehzahlbetrag nach Einleitung des Gangeinlegens vergrößert.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt, anhand derer ein Ausführungsbeispiel mit weiteren Merkmalen und Vorteilen nachfolgend näher erläutert wird. Darin zeigen
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, und Fig. 2 den qualitativen zeitlichen Verlauf verschiedener Kenngrößen des Antriebsstrangs gemäß Fig. 1 bei einem Anfahrvorgang.
Der in Fig. 1 dargestellte Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeuges um- fasst einen als Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebsmotor 2, der über eine Kurbelwelle 3 mit einer manuell betätigbaren Schalt- und Anfahrkupplung 4 verbunden ist. Diese Kupplung 3 kann auch so ausgebildet sein, dass diese von der Drehzahl eines eingangsseitigen Bauteils derselben selbsttätig fliehkraftabhängig schließbar ist. Die Ausgangsseite der Kupplung 3 steht mit der Eingangswelle 5 des Schaltgetriebes 6 antriebstechnisch in Verbindung. Das Schaltgetriebe 6 ist in diesem Beispiel als ein automatisiert schaltbares Getriebe ausgebildet, dessen Getriebeabtriebswelle 7 ein Differentialgetriebe 8 antreibt, von dem zu den Fahrzeugrädern 11, 12 führende Antriebswellen 9, 10 abgehen.
Diesem Antriebsstrang 1 ist ein Steuerungsgerät 13 zugeordnet, welches hier als Motorsteuergerät ausgebildet ist. Dieses Motorsteuergerät 13 erhält über eine Vielzahl von Sensoren eine Zustandsbeschreibung des Antriebsstranges 1. Zu den für diese Erfindung wichtigen Sensoren gehört ein Sensor 15 zur Bestimmung des Auslenkwinkels „A" eines Fahrpedals, ein Sensor 17 zur Erfassung der Motordrehzahl „C" und ein Sensor 21 zur Ermittlung der Getriebeeingangswellendrehzahl „E". Zudem wird an der Getriebeausgangswelle 7 mit Hilfe eines Drehzahlsensors 23 die Getriebeausgangswellendrehzahl G ermittelt sowie mit einem Sensor 19 die Kupplungsbetätigungsposi- tion gemessen. Die genannten Sensoren 15, 17, 19, 21 und 23 sind mit dem Steuerungsgerät 13 über Sensorleitungen 16, 18, 20, 22, 24 verbunden, wenngleich die Signalübertragung auch drahtlos erfolgen kann.
Außerdem zeigt Fig. 1 , dass dem Antriebsstrang 1 ein Kupplungspedal 25 zugeordnet ist, mit dem über eine an der Kupplung 4 angeordnete Kupp- lungsbetätigungsvorrichtung 26 die Kupplung 4 in unterschiedliche Betätigungspositionen wie „geschlossen", „geöffnet" oder „schlupfend" gebracht werden kann.
Schließlich ist in Fig. 1 durch die gestrichelt dargestellte Steuerungsleitung 30 angedeutet, dass die Schaltbetätigung des automatisierten Schaltgetriebes 6 ebenfalls von dem Steuergerät 13 gesteuert werden kann, wenngleich dazu üblicherweise ein gesondertes Getriebesteuerungsgerät vorgesehen ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist nun vorgesehen, dass das Steuerungsgerät 13 über ein erstes Berechnungsmodul 28 verfügt, mit dem bei Schaltvorgängen in Abhängigkeit von der Getriebeausgangswellendrehzahl G und der Übersetzung des zu schaltenden Ganges ein Motorsolldrehzahlwert D berechnet wird, auf den die Motordrehzahl C eingeregelt wird. Dadurch ist in jeder Betriebssituation des Fahrzeugs sichergestellt, dass kein durch das Verhalten des Fahrzeugführers ausgelöster starker Kupplungsverschleiß stattfindet.
Darüber hinaus weist dieses Steuerungsgerät 13 ein zweites Berechnungsmodul 29 auf, mit dem zur Regelung der Motorleistung und Motordrehzahl außerhalb von Schaltvorgängen die Kraftstoffsolleinspntzmenge B unmittelbar in Abhängigkeit von dem Fahrpedalauslenkwinkel A, der Motordrehzahl C und/oder der Getriebeeingangswellendrehzahl E eingestellt wird.
Ein drittes Berechnungsmodul 32 wird außerhalb von Schaltvorgängen bei nicht schlupfender Kupplung aktiv und passt eine geltende Kraftstoffeinspritzmenge B an die von dem Fahrzeugfuhrer gerade vorgegebene Kraftstoff- solleinspritzmenge F an. Diese Vorgabe erfolgt beispielsweise durch die Auslenkung des Fahrpedals um den Fahrpedalauslenkwinkel A, und wird bevorzugt während der kupplungsbetätigungslosen Fahrbetriebsphase genutzt.
Wie durch die Steuerungsleitung 27 gezeigt ist, steht das Steuerungsgerät 13 mit dem Leistungsstellglied des Antriebsmotors 2 signaltechnisch in Verbindung, so dass in Abhängigkeit von den genannten Betriebssituationen der Antriebsmotor 2 auf den von der gemessenen Motordrehzahl C, der gemessenen Getriebeausgangswellendrehzahl G und/oder der Getriebeeingangswellendrehzahl E abhängigen Motordrehzahlsollwert D geregelt wird, oder nur solche anfahr- oder schaltrelevanten Motordrehzahlwerte zugelassen werden, die zu dem gewünschten verschleißarmen Betrieb der Kupplung 4 führen. Das genannte Leistungsstellglied ist in dem vorliegenden Beispiel durch die Kraftstoffeinspritzventile des Antriebsmotors gebildet.
Der qualitative zeitliche Verlauf von einigen in diesem Zusammenhang wichtigen Antriebsstrangkenngrößen ist in Fig. 2 für einen Anfahrvorgang dargestellt. Dabei wird ausgehend vom Zeitpunkt ti durch den Fahrzeugfuhrer das Fahrpedal bis zum Anschlag ausgelenkt und im weiteren Verlauf in dieser Position gehalten, welches durch den steilen Anstieg und dann konstanten Wert des Fahrpedalauslenkwinkels A deutlich wird. Ohne den erfindungsgemäßen Regelungseingriff würde die Motordrehzahl C dieser vorliegend unangemessenen Leistungsanforderung folgen, so dass für das Einkuppeln bei diesem Anfahrvorgang eine den Reibbelag der Kupplung stark verschleißende Drehzahldifferenz zwischen der Eingangsseite (Kurbelwelle 3) und der Ausgangsseite (Getriebeeingangswelle 5) der Kupplung 4 vorliegen würde.
Zur Vermeidung dieses schädlichen Effektes sieht die Erfindung verfahrensgemäß vor, dass für diesen Anfahrvorgang eine optimale Motorsolldrehzahl D berechnet wird, auf die die Motordrehzahl C eingeregelt wird. In die Berechnung dieser Motorsolldrehzahl geht der gemessene Auslenkwinkel A des Fahrpedals 14, die Motordrehzahl C und/oder die Getriebeeingangswellendrehzahl E ein. Vorzugsweise kann auch die Drehmomentcharakteristik des Antriebsmotors 2 und das Anfahruntersetzungsverhältnis des Schaltgetriebes 6 berücksichtigt werden.
Demnach wird zwischen den Zeitpunkten t| und t2, verursacht durch die Fahrpedalauslenkung A ein Kraftstoffeinspritzsignal (Kurve B) ausgelöst, gemäß dem über die genannten Kraftstoffeinspritzventile am Antriebsmotor 2 Kraftstoff in dessen Brennräume eingespritzt wird. Sobald im Zeitpunkt t2 die Motorsolldrehzahl D in Form eines ersten Zwischenwertes vorliegt, wird die Kraftstoffzufuhr zu dem Antriebsmotor gestoppt. Die Motordrehzahl C hat bis dahin ebenfalls einen Zwischenwert erreicht, der knapp unterhalb des Wertes der Motorsolldrehzahl D liegt, der ab dem Zeitpunkt t3 vorliegt.
Ab diesem Zeitpunkt iawird die Motordrehzahl C weiter auf den nun konstanten Wert D der Motorsolldrehzahl geregelt, so dass zur Vermeidung eines Drehzahleinbruchs ab diesem Zeitpunkt gemäß dem zeitlichen Verlauf der Kraftstoffeinspritzmenge B auch wieder Kraftstoff in den Antriebsmotor 2 eingespritzt wird. Die benötigte Kraftstoffmenge steigt im weiteren zeitlichen Verlauf dabei kontinuierlich an.
Zum Zeitpunkt beginnt die Kupplung 4 Drehmoment zu übertragen, welches durch den Anstieg der Getriebeeingangswellendrehzahl E deutlich wird. Die Kupplung 4 überträgt ab dem Zeitpunkt t4 während des Kupplungsschließvorgangs zunächst nur schlupfend Drehmoment, bis diese im Zeitpunkt t5 vollständig geschlossen ist und die Getriebeeingangswellendrehzahl E den Wert der Motordrehzahl C erreicht hat.
Bei weiter andauernder Vollauslenkung des Fahrpedals 14 (Kurve A) wird nach dem Zeitpunkt ts die Kraftstoffeinspritzmenge B weiter erhöht, in deren Folge auch die Motordrehzahl C weiter ansteigt, wodurch ein zügiges Anfahren gewährleistet ist.
Ein ähnlicher Kurvenverlauf ist auch bei Schaltvorgängen am Getriebe 6 zu verzeichnen. Jedoch wird die Motorsolldrehzahl D dann durch die Getriebeausgangswellendrehzahl G und der Übersetzung des zu schaltenden Ganges des fahrenden Kraftfahrzeugs gebildet, auf die die aktuelle Motordrehzahl C eingeregelt wird.
Fig. 2 verdeutlicht demnach auch, dass bei Anfahrvorgängen in Abhängigkeit von dem gemessenen Fahrpedalauslenkwinkel A ein Motorsolldreh- zahlwert D berechnet wird, auf den die Motordrehzahl C eingeregelt wird. Dadurch wird in solchen Betriebssituationen vorteilhaft vermieden, dass durch eine ungestüme Fahrpedalauslenkung stark verschleißfördernde Motordrehzahlen und damit Differenzdrehzahlen zwischen der Eingangs- und der Ausgangsseite der Kupplung 4 entstehen. Außerhalb und innerhalb von Schaltvorgängen wird die Motordrehzahl C unmittelbar durch Vorgabe der Kraftstoffsoll- einspritzmenge geregelt. Erreicht in der schlupffreien Phase der Kupplung bei der Anpassung der Kraftstoffeinspritzmenge B jene vom Fahrer vorgegebene Kraftstoffsolleinspritzmenge F, so kann die Beeinflussung von Kraftstoffeinspritzmenge B abgeschaltet werden. Der Antriebsmotor 2erhält dann die Kraftstoffsolleinspritzmenge F. Wird nachfolgend wiederum Schlupf an der Kupplung erkannt, wird die Kraftstoffeinspritzmenge B dem Antriebsmotor 2 zugeführt, um die Motorsolldrehzahl D am Antriebsmotor 2 einzustellen.
Bezt igszeichen
1 Antriebsstrang
2 Brennkraftmaschine, Antriebsmotor
3 Kurbelwelle, Antriebswelle
4 Schalt- und Anfahrkupplung
5 Getriebeeingangswelle
6 Schaltgetriebe
7 Getriebeausgangswelle
8 Differentialgetriebe
9 Antriebswelle
10 Antriebswelle
11 Fahrzeugrad
12 Fahrzeugrad
13 Steuerungsgerät
14 Fahrpedal
15 Fahrpedalsensor
16 Sensorleitung
17 Motordrehzahlsensor
18 Sensorleitung
19 Sensor Getriebeeingangswellendrehzahl
20 Sensorleitung
21 Sensor für Kupplungsstellung
22 Sensorleitung
23 Sensor Getriebeausgangswellendrehzahl
24 Sensorleitung
25 Kupplungspedal
26 Kupplungsbetätigungsvorrichtung
27 Steuerungsleitung 28 Berechnungsmodul (schalten)
29 Berechnungsmodul (keine Schaltung und Schlupf)
30 Steuerungsleitung
31 Steuerungsleitung
32 Berechnungsmodul
A Fahrpedalauslenkwinkel
B Kraftstoffeinspritzmenge (berechnet)
C Motordrehzahl
D Motorsolldrehzahl
E Getriebeeingangswellendrehzahl
F Kraftstoffsolleinspritzmenge (vorgegeben durch Fahrpedalauslenkwinkel A)
G Getriebeausgangswellendrehzahl

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zur Steuerung von Anfahr-, Fahr- oder Schaltvorgängen eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsmotor (2), einem Schaltgetriebe (6) und einer Anfahr- und Schaltkupplung (4), mittels der der Antriebsmotor (2) und das Schaltgetriebe (6) antriebswirksam miteinander verbindbar sind, mit einer Kupplungsbetätigungsvorrichtung (25, 26) sowie mit einem Steuerungsgerät (13), welches zur Leistungssteuerung des Antriebsmotors (2) mit einem Leistungsstellglied des Antriebsmotors (2) in Verbindung steht, und welches mit Sensoren (14, 17, 19, 21) signaltechnisch verbunden ist, die den Fahrpedalauslenkwinkel (A), die Motordrehzahl (C) und die Getriebeeingangswellendrehzahl (E) sensieren, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Steuerungsgerät (13) über ein erstes Berechnungsmodul (28) verfügt, mit dem für Schaltvorgänge in Abhängigkeit von der Getriebeausgangswellendrehzahl (G) und dem zu schaltenden Gang ein Motorsolldrehzahlwert (D) berechnet wird, auf den die Motordrehzahl (C) bei solchen Schaltvorgängen eingeregelt wird, dass das Steuerungsgerät (13) ein zweites Berechnungsmodul (29) aufweist, mit dem außerhalb von Schaltvorgängen bei schlupfender Kupplung (4) die Kraftstoffeinspritzmenge (B) für den Antriebsmotor (2) in Abhängigkeit von dem Fahrpedalauslenkwinkel (A) sowie von der Motordrehzahl (C) und/oder der Getriebeeingangswellendrehzahl (E) berechnet wird, und dass mit einem dritten Steuerungsmodul (32) außerhalb von Schaltvorgängen bei nicht schlupfender Kupplung (4) die Kraftstoffeinspritzmenge (B) von einem aktuellen Kraftstoffeinspritzmengenwert auf eine vom Fahrzeugfuhrer durch die Fahrpedalauslenkung (A) vorgegebene Kraftstoffsolleinspritzmenge (F) angepasst wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als selbsttätig schließende, fliehkraftbetätigte Kupplung ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsgerät (13) mit einem Sensor (21) zur Erfassung der Betätigungsstellung der Kupplung (4) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Berechnungsmodule (28, 29, 32) in einem separaten Gerät ausgebildet sind, wobei letzteres mit dem Steuerungsgerät (13) signaltechnisch verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsgerät (13) mit einem Sensor (23) zur Bestimmung der Drehzahl (G) der Getriebeausgangswelle (7) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgetriebe (6) als automatisiert schaltbares Getriebe ausgebildet ist.
7. Verfahren zur Steuerung von Anfahr-, Fahr- oder Schaltvorgängen eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Schaltvorgängen in Abhängigkeit von der Getriebeausgangswellendrehzahl (G) und dem zu schaltenden Gang ein Motorsolldrehzahlwert (D) berechnet wird, auf den die Motordrehzahl (C) eingeregelt wird, und dass außerhalb von Schaltvorgängen bei schlupfender Kupplung (4) die Kraftstoffeinspritzmenge (B) für den Antriebsmotor (2) in Abhängigkeit von dem Fahrpedalauslenkwinkel (A) sowie von der Motordrehzahl (C) und/oder der Getriebeeingangswellendrehzahl (E) eingestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb von Schaltvorgängen bei nicht schlupfender Kupplung (4) die Kraftstoffeinspritzmenge (B) von einem aktuellen Wert auf eine vom Fahrzeugfuhrer durch die Fahrpedalauslenkung (A) vorgegebene Kraftstoffsolleinspritzmenge (F) angepasst wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorsolldrehzahlwert (D) aus dem Fahrpedalauslenkwinkel (A) und der Motordrehzahl (C) berechnet wird.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsolldrehzahl (D) abhängig von der Drehmomentcharakteristik des Antriebsmotors (2) und/oder der Untersetzung des Antriebsstranges (1) sowie der Getriebeabtriebsdrehzahl (G) gebildet wird.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Betriebssituation des Fahrzeugs (Stillstand, Anfahren oder Fahrbetrieb) die Drehzahl (G) der Getriebeausgangswelle (7) ermittelt wird.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Betriebssituation des Fahrzeugs die Betätigungsstellung der Kupplung (4) ermittelt wird.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Motordrehzahl (C) auf den Motorsolldrehzahlwert (D) dann erfolgt, wenn an der Kupplung (4) ein Kupplungsschlupf ermittelt wird, der einen vorgegebenen Schlupfsollwert übersteigt.
14, Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb von Schaltvorgängen ein Gang nur dann eingelegt wird, wenn die Motorsolldrehzahl (D), die Motordrehzahl (C) und die Getriebeeingangswellendrehzahl (E) nicht weiter voneinander abweichen als ein vorgebbarer Drehzahlbetrag.
1 S.Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgebbare Drehzahlbetrag nach Einleitung des Gangeinlegens vergrößert wird.
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