WO2013079393A1 - Verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a motor vehicle having at least one drive unit according to the preamble of claim 1.
  • Torque guide shaper and / or filtering the accelerator pedal movement such that a delayed or gentler drive torque reduction or Adjusting the drive torque build can be achieved by appropriate design or adaptation of the guide former (shaping of the torque jump predetermined by the accelerator pedal, for example by a PT1 or PDT1 filter and / or a ramp) and / or by adapting the filtering of the accelerator pedal movement above minimized or even prevented this problem.
  • the smoother drive torque reduction or decay results in a slower vehicle deceleration.
  • the object of the invention is to provide a method for operating a motor vehicle, which at least virtually prevents so-called turbocharger pumping during a load shedding, but at the same time also ensures a driver-expected spontaneous response with regard to vehicle deceleration.
  • Drive torque change is influenced by a guide shaper and / or accelerator pedal filter such that, in particular in a requested drive torque reduction, the drive torque is converted in the direction of a gentler torque drop.
  • the drive torque gradient is influenced to such an extent that no air flows back in the turbocharger, that is, the so-called exhaust gas turbocharger pump described above is at least almost prevented.
  • the invention proposes that at a required reduction of the drive torque simultaneously with the delayed drive torque reduction to achieve a predetermined vehicle deceleration a corresponding control of a vehicle brake system, in particular by an active braking intervention is made.
  • a corresponding control of a vehicle brake system in particular by an active braking intervention is made.
  • the vehicle brake system is advantageously only activated when the gradient of
  • Momentengradientenschwelle is or only at a transition from a train operation in a coasting operation of the motor vehicle. Otherwise, the necessary vehicle deceleration can be effected solely by the appropriately designed or configured guide former.
  • the desired deceleration which in turn can be determined from the present accelerator pedal gradient upon release of the accelerator pedal, can be evaluated as a reference variable for the required brake management, ie the vehicle deceleration or deceleration to be set braking torque is set in an advantageous embodiment of the invention as a function of the requested by the driver drive torque reduction and / or the gradient of the requested drive torque reduction.
  • the current dynamic interpretation of the motor vehicle in the control of the brake system in particular for the determination of the desired driving delay or of the braking torque to be set. For example, if the vehicle is very sporty with regard to its dynamics, the vehicle deceleration desired or expected by the driver during load shedding is greater than in the case of a driver's vehicle designed for comfort.
  • a significant further advantage of the invention is that no additional hardware components in the vehicle are required to carry out the method according to the invention, so that the implementation can be implemented relatively inexpensively by a suitably designed software module in the engine control unit. If the brake system is an electric brake system, so the deceleration intervention can be implemented very easily and efficiently.
  • the entire drivetrain is spared due to the significant reduction in load change peaks.
  • there is also an increased degree of freedom in the design of the powertrain stiffness e.g. in the interest of acoustic optimization of the hum and vibration behavior of the vehicle.
  • Fig. 1 shows a simplified illustrated control device for carrying out an embodiment of the method according to the invention for operating a vehicle
  • Fig. 2 is a diagram illustrating various signals.
  • 1 shows in greatly simplified form an engine control unit SG of a motor vehicle, not shown, which receives at least one signal fp from the accelerator pedal FP, which represents a value for the driver's requested drive torque fp.
  • the control unit SG receives from a mode unit M a signal d which indicates to the control unit SG which dynamic mode d is currently present or has been selected.
  • the dynamic mode d can be selected, for example, by a corresponding control by the driver.
  • a first processing unit in the control unit SG is checked by means of the signal fp from the accelerator pedal FP, whether a load change, ie a change from the train operation in the overrun operation exists or is requested. If this is the case, the requested drive torque fp is filtered in such a way in a second processing unit from the drive torque fp requested by the driver by means of a guide former, so that a delayed or slowed down drive torque reduction occurs.
  • the foundedsformer is designed such that no turbocharger pumps is generated by the set drive torque.
  • This modified drive torque signal DM is output to drive the drive to the corresponding actuators.
  • a brake signal MBr for controlling the vehicle brake is determined and transferred to the brake or the brake control.
  • the driveline is relieved only minimally or not at all, and the engine speed gradient is significantly lowered by the smoother torque guide formation.
  • the vehicle deceleration expected by the driver is achieved by the braking intervention.
  • Fig. 2 are now various signals and their change with appropriate drive control when using a mecanicsformers, which leads to no turbocharger pumping shown.
  • the solid line shows in each case the signal that would occur in the case of conventional activation and the dashed signal shows the profile when using a correspondingly designed guide former.
  • the signal fp shows the operation of the accelerator pedal during a change from almost full load (about 80%) to a release of the accelerator pedal (0%).
  • a torque DM is according to the second line.
  • the guide former is designed in such a way that the torque drops much more smoothly (see dashed DM line), a much slower drop in the air mass LM conveyed by the turbocharger and a lower negative speed gradient DZG occurs, ie no exhaust gas turbocharger occurs -Pump.
  • the vehicle is not braked so fast, as shown in the signal curve of the vehicle speed v ("Nachschieben") and the vehicle acceleration a ..
  • the brake system is controlled accordingly, so that the change in the vehicle speed v or in the vehicle acceleration a can be compensated.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Antriebseinheit, welche dazu geeignet ist, ein Antriebsdrehmoment abzugeben, wobei ein vom Fahrer über das Fahrpedal angefordertes Antriebsdrehmoment bei schneller Änderung der Fahrpedalposition mittels eines Drehmoment-Führungsformers und/oder eines Fahrpedalfilters gefiltert oder dessen Änderungsgeschwindigkeit begrenzt wird, so dass sich ein verlangsamter Antriebsdrehmomentenabbau oder Antriebsdrehmomentenaufbau einstellt. Erfindungsgemäß wird bei einer angeforderten Reduzierung des Antriebsdrehmoments gleichzeitig mit dem verlangsamten Antriebsdrehmomentenabbau zum Erreichen einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung eine entsprechende Ansteuerung eines Fahrzeug-Bremssystems vorgenommen.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Wird vom Fahrer eines Kraftfahrzeugs durch Lösen des Fahrpedals ein Last- abwurf angefordert und diese durch eine spontane Reduktion des Antriebsdrehmoments umgesetzt, bewirkt dies eine schnelle Entspannung des elastischen Antriebsstrangs und durch die Fahrzeugträgheit eine Anspannung des Antriebsstrangs in die entgegengesetzte Richtung, d. h. das Fahrzeug treibt den Motor an. Durch diese schnelle Reduktion des Antriebsdrehmoments und den Anschlagwechsel im Antriebsstrang entsteht kurzfristig ein ausgeprägter negativer Motordrehzahl-Gradient, ohne dass sich dies im ersten Moment in einer wahrnehmbaren Fahrzeug-Verzögerung auswirkt.
Ist das Fahrzeug mit einem Turbolader ausgestattet, hat dieser ausgeprägte negative Motordrehzahl-Gradient allerdings zur Folge, dass die vom Turbolader geförderte Luftmasse, die infolge von Trägheiten des Turboladers und der Luftmasse selbst in dieser Phase noch nicht nennenswert absinkt, von der Brennkraftmaschine wegen der schlagartig verringerten Drehzahl nicht mehr geschluckt werden kann. Dadurch entstehen in der Luftführung zwi- sehen dem Abgasturbolader und der Brennkraftmaschine überhöhte Druck- verhältnisse bzw. Druck-Pulsationen, die dazu führen, dass die bereits verdichtete Luft pulsartig wieder durch den Abgasturbolader im Ringspalt zwischen Verdichter-Rad und Verdichter-Gehäuse zur Ansaugseite hin zurückströmt. Dieser Effekt wird als Abgasturbolader-Pumpen bzw. Surging bezeichnet.
Die gravierenden negativen Auswirkungen dieses Abgasturbolader-Pumpens äußern sich in erster Linie in einer heftigen Geräuschentwicklung und einer massiven Belastung der Komponenten in der Ansaugluft-Führung.
Da bei modernen Fahrzeugen der Verlauf des Motordrehmoments bei einem Lastabwurf (also einem Übergang von Zug- auf Schubbetrieb) maßgeblich durch einen sog. Drehmoment-Führungsformer und/oder eine Filterung der Fahrpedalbewegung derart beeinflusst werden kann, dass sich eine verzögerter bzw. sanfterer Antriebsdrehmomentenabbau oder Antriebsdrehmo- mentenaufbau einstellt, kann durch eine entsprechende Auslegung bzw. Anpassung des Führungsformers (Formung des durch das Fahrpedal vorgegebenen Drehmomentsprunges z.B. durch einen PT1 - oder PDT1 -Filter und/oder eine Rampe) und/oder durch Anpassung der Filterung der Fahrpedal-Bewegung oben genanntes Problem minimiert oder sogar verhindert werden. Durch den sanfteren Antriebsdrehmomentenabbau bzw. -abfall stellt sich jedoch auch eine langsamere Fahrzeugverzögerung ein. Insbesondere bei sportlich ausgelegten Fahrzeugen muss jedoch gewährleistet sein, dass bei Gaswegnahme kein sog.„Nachschieben" des Fahrzeugs auftritt, sondern ein spontaner Respons in Form einer deutlich wahrnehmbaren Fahrzeugver- zögerung erfolgt.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, bei denen zur Ansteuerung einer Momentenerhöhung oder Momentenreduzierung das Antriebsmoment durch einen Führungsformer beeinflusst wird, sind bereits aus der DE 10
2005 060 858 A1 und der DE 10 2008 054 451 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welches bei einem Lastabwurf einerseits ein sog. Abgasturbolader-Pumpen zumindest nahezu verhindert, gleichzeitig aber auch einen vom Fahrer erwarteter spontaner Response hinsichtlich der Fahrzeugverzögerung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Prinzipiell wird von einem bereits bekannten Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Antriebseinheit ausgegangen, bei dem ein vom Fahrer über das Fahrpedal angefordertes Antriebsdrehmoment insbesondere bei schneller Änderung mittels eines Führungsformers und/oder eines Fahrpedalfilters gefiltert oder dessen Änderungsgeschwindigkeit begrenzt wird, so dass sich ein sanfterer bzw. langsamerer Antriebs- drehmomentenabbau oder Antriebsdrehmomentenaufbau einstellt. Dies bedeutet, dass die Umsetzung der angeforderten
Antriebsdrehmomentenänderung durch einen Führungsformer und/oder Fahrpedalfilter derart beeinflusst wird, dass insbesondere bei einer angeforderten Antriebsdrehmomentenreduzierung das Antriebsdrehmoment in Richtung eines sanfteren Drehmomentenabfalls umgeformt wird. Idealerweise erfolgt eine Beeinflussung des Antriebsdrehmomentengradienten in dem Maße, dass keine Luft im Turbolader zurückströmt, also das zuvor beschriebene sog. Abgasturbolader-Pumpen zumindest nahezu unterbunden wird.
Um jedoch gleichzeitig ein aufgrund des langsameren
Antriebsdrehmomentenabbaus hervorgerufenes Nachschieben der Antriebseinheit zu verhindern und einen entsprechenden schnellen Response in der Fahrzeugverzögerung gewährleisten zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass bei einer angeforderten Reduzierung des Antriebsdrehmoments gleichzeitig mit dem verzögerten Antriebsdrehmomentenabbau zum Erreichen einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung eine entsprechende Ansteuerung eines Fahrzeug-Bremssystems, insbesondere durch einen aktiven Bremseingriff vorgenommen wird. Durch das gesamte Verfahren wird der Antriebsstrang somit in dieser kritischen Phase, also während des Last- abwurfs nur minimal oder gar nicht entlastet und der negative Motordrehzahl- Gradient durch die sanftere Drehmoment-Führungsformung und die damit verbundene fehlende Antriebsstrang-Entlastung erheblich abgesenkt.
Da sich das Abgasturbolader-Pumpen nur bei sehr schnellen
Antriebsmomentenreduzierungen einstellt, wird das Fahrzeugbremssystem vorteilhafterweise nur dann angesteuert, wenn der Gradient der
Antriebsmomentenreduzierung größer als eine vorgegebene
Momentengradientenschwelle ist oder auch nur bei einem Übergang von einem Zugbetrieb in einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs. Andernfalls kann die notwendige Fahrzeugverzögerung allein durch den entsprechend ausgelegten bzw. ausgestalteten Führungsformer erfolgen.
Um eine geeignete bzw. eine vom Fahrer zu erwartende Fahrzeugverzögerung erreichen zu können, kann als Führungsgröße für das erforderliche Bremsmanagement zum Beispiel die gewünschte Sollverzögerung, die wiederum aus dem vorliegenden Fahrpedalgradienten beim Lösen des Fahrpedals ermittelbar ist, ausgewertet werden, d. h. die Fahrzeugverzögerung bzw. das dazu einzustellenden Bremsmoment wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in Abhängigkeit von der vom Fahrer angeforderten Antriebsmomentenreduzierung und/oder vom Gradienten der angeforderten Antriebsmomentenreduzierung vorgegeben. Alternativ oder zusätzlich kann auch die aktuelle Dynamikauslegung des Kraftfahrzeugs in die Ansteuerung des Bremssystems, insbesondere für die Ermittlung der gewünschten Fahr- zeugverzögerung bzw. des dazu einzustellenden Bremsmoments einfließen. Ist das Fahrzeug hinsichtlich seiner Dynamik zum Beispiel sehr sportlich ausgelegt, so ist die vom Fahrer gewünschte bzw. erwartete Fahrzeugverzögerung beim Lastabwurf größer als bei einem auf Komfort ausgelegten Fahrerzeug.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. So ist neben dem bereits oben genannten Vorteil ein wesentlicher weiterer Vorteil der Erfindung darin zu sehen, dass zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine zusätzlichen Hardwarekomponenten im Fahrzeug erforderlich sind, so dass die Umsetzung relativ kostengünstig durch eine entsprechend ausgestaltetes Softwaremodul im Motorsteuergerät umgesetzt werden kann. Ist das Bremssystem eine elektrische Bremsanlage, so kann auch der Verzögerungseingriff sehr einfach und effizient umgesetzt werden.
Weiter wird durch die deutliche Reduktion der Lastwechselspitzen der gesamte Antriebsstrang geschont. Somit ergibt sich auch ein erhöhter Freiheitsgrad in der Auslegung der Steifigkeit des Antriebsstrangs z.B. im Interesse akustischer Optimierungen des Brumm- und Vibrationsverhaltens des Fahrzeuges.
Die Erfindung wird nun anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels nochmals näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 ein vereinfacht dargestelltes Steuergerät zur Durchführung einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs und
Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung verschiedener Signale. Die Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter Form ein Motorsteuergerät SG eines nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs, welches zumindest ein Signal fp vom Fahrpedal FP erhält, das einem Wert für das vom Fahrer angeforderte Antriebsdrehmoment fp darstellt. Weiter erhält das Steuergerät SG von einer Moduseinheit M ein Signal d, das dem Steuergerät SG anzeigt, welcher Dynamikmodus d aktuell vorliegt bzw. ausgewählt wurde. Der Dynamikmodus d kann beispielsweise durch ein entsprechendes Bedienelement vom Fahrer gewählt werden.
In einer ersten Verarbeitungseinheit im Steuergerät SG wird anhand des Signals fp vom Fahrpedal FP überprüft, ob ein Lastwechsel, also ein Wechsel vom Zugbetrieb in den Schubbetrieb vorliegt bzw. angefordert wird. Ist dies der Fall, wird in einer zweiten Verarbeitungseinheit aus dem vom Fahrer angeforderten Antriebsdrehmoment fp mittels eines Führungsformers das angeforderte Antriebsmoment fp derart gefiltert, so dass sich ein verzögerter bzw. verlangsamter Antriebsdrehmomentenabbau einstellt. Der Führungsformer ist dabei derart ausgestaltet, dass durch das eingestellte Antriebsdrehmoment kein Turbolader-Pumpen erzeugt wird. Dieses geänderte Antriebsdrehmomentensignal DM wird zur Ansteuerung des Antriebs an die entsprechenden Aktuatoren ausgegeben. Gleichzeitig wird in Abhängigkeit von der aktuellen Dynamikauslegung d und vom Gradienten der angeforderten Antriebsmomentenauslegung fp und dem ermittelten Antriebsdrehmoment DM ein Bremssignal MBr zur Ansteuerung der Fahrzeugbremse ermittelt und an die Bremse bzw. die Bremsansteuerung übergeben. Somit wird in dieser kritischen Phase, also während des Lastabwurfs der Antriebsstrang nur minimal oder gar nicht entlastet und der Motordrehzahl-Gradient durch die sanftere Drehmoment-Führungsformung erheblich abgesenkt. Gleichzeitig wird durch den Bremseingriff die vom Fahrer erwartete Fahrzeugverzögerung erreicht. In der Fig. 2 sind nun verschiedene Signale und deren Veränderung bei entsprechender Antriebssteuerung bei Verwendung eines Führungsformers, der zu keinem Turbolader-Pumpen führt, dargestellt. Dabei zeigt die durchzogene Linie jeweils das Signal, welches sich bei herkömmlicher Ansteue- rung einstellen würde und das gestrichelte Signal den Verlauf bei Anwendung eines entsprechend ausgestalteten Führungsformers.
In der obersten Darstellung zeigt das Signal fp die Betätigung des Fahrpedals während eines Wechsels von nahezu Volllast (ca. 80%) bis zu einem Lösen des Fahrpedals (0%). Durch die Fahrpedalbetätigung stellt sich ein Drehmoment DM gemäß der zweiten Linie dar.
Wird kein Führungsformer bzw. ein sehr„leichter" Führungsformer verwendet, stellt sich das sog. Abgasturbolader-Pumpen ein (vgl. LM-Signal). Durch diese schnelle Reduktion des Antriebsdrehmoments und den Anschlagwech- sel im Antriebsstrang entsteht kurzfristig ein ausgeprägter negativer Motordrehzahl-Gradient DZG. Ebenso fällt auch die Drehzahl DZ kurzfristig erheblich ab.
Ist nun der Führungsformer derart ausgebildet, dass das Drehmoment wesentlich sanfter abfällt (vgl. gestrichelte DM -Linie), stellt sich ein wesentlich langsamerer Abfall der vom Turbolader geförderten Luftmasse LM und ein geringerer negativer Drehzahl-Gradient DZG ein, d. h. es kommt zu keinem Abgasturbolader-Pumpen. Gleichzeitig wird allerdings das Fahrzeug aber auch nicht so schnell abgebremst, was sich im Signalverlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit v („Nachschieben") und der Fahrzeugbeschleunigung a zeigt. Um nun trotzdem eine zu erwartende Fahrzeugverzögerung entsprechend dem ursprünglichen Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit v bzw. der Fahrzeugbeschleunigung a zumindest nahezu erreichen zu können, wird erfindungsgemäß gleichzeitig das Bremssystem entsprechend angesteuert, so dass die Veränderung in der Fahrzeuggeschwindigkeit v bzw. in der Fahrzeugbeschleunigung a kompensiert werden kann.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Antriebseinheit, welche dazu geeignet ist, ein Antriebsdrehmoment abzugeben, wobei ein vom Fahrer über das Fahrpedal angefordertes Antriebsdrehmoment bei schneller Änderung der Fahrpedalposition mittels eines Drehmoment-Führungsformers und/oder eines Fahrpedalfilters gefiltert oder dessen Änderungsgeschwindigkeit begrenzt wird, so dass sich ein verlangsamter Antriebsdrehmomentenabbau oder Antriebsdrehmomentenaufbau einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer angeforderten Reduzierung des Antriebsdrehmoments (fp) gleichzeitig mit dem verlangsamten Antriebsdrehmomentenabbau (DM) zum Erreichen einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung (a) eine entsprechende Ansteuerung eines Fahrzeug-Bremssystems (MBr, Bremse) vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der verlangsamte Antriebsdrehmomentenabbau (DM) derart vorgenommen wird, dass zumindest nahezu kein Zurückströmen der in einem Turbolader verdichteten Luftmasse (LM) zur Ansaugseite stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugbremssystem (Bremse) nur dann angesteuert wird, wenn der Gradient der angeforderten
Antriebsmomentenreduzierung größer ais eine vorgegebene Momentengradientenschwelle ist. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugbremssystem (Bremse) nur bei einem Übergang von einem Zugbetrieb in einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Erreichen der vorgegebenen Fahrzeugverzögerung (a) erzeugtes Bremsmoment (MBr) in Abhängigkeit von der vom Fahrer angeforderten
Antriebsmomentenreduzierung (fp) und/oder vom Gradienten der angeforderten Antriebsmomentenreduzierung vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Erreichen der vorgegebenen Fahrzeugverzögerung (a) erzeugtes Bremsmoment (MBr) in Abhängigkeit von einer aktuellen Dynamikauslegung (d) des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird.
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