DE10047821B4

DE10047821B4 - Verfahren zur Radmomentkonstanthaltung in einem Kraftfahrzeug sowie entsprechende Leerlaufregleranordnung

Info

Publication number: DE10047821B4
Application number: DE10047821.2A
Authority: DE
Inventors: Mathias Klaproth; Dieter Mannigel; Thomas Proske; Christian Brathärig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: DE10047821A1

Abstract

Verfahren zur Radmomentkonstanthaltung in einem Kraftfahrzeug, wobei mit Hilfe eines Leerlaufreglers (3) das Betriebsverhalten eines über ein Getriebe (2) mit mindestens einem Antriebsrad (4) des Kraftfahrzeugs gekoppelten Antriebsmotors im Leerlauf geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Leerlaufregler (3) während einer Übersetzungsänderung des Getriebes (2) derart initialisiert wird, dass infolge der Übersetzungsänderung kein zusätzliches Leerlaufreglermoment (MII) hervorgerufen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Radmomentkonstanthaltung in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Leerlaufregleranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Bekannterweise werden in Kraftfahrzeugen Leerlaufregler zum Regeln der Motordrehzahl im Leerlaufbetrieb, d. h. im lastfreien Betrieb, eingesetzt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise im Leerlaufbetrieb die augenblickliche Drehzahl des Motors erfasst und mit einer Soll-Drehzahl verglichen werden. Ist die augenblickliche Drehzahl (Ist-Drehzahl) kleiner als die Soll-Drehzahl, wird ein Steuersignal zur Erhöhung des Motor-Drehmoments erzeugt, während ein Steuersignal zur Verringerung des Motor-Drehmoments erzeugt wird, falls die Ist-Drehzahl größer als die Soll-Drehzahl ist. Ein entsprechender Leerlaufregler ist beispielsweise in der JP S63-94 079 A beschrieben. Bei einem Dieselmotor wird mit Hilfe des Leerlaufreglers in der Regel die den einzelnen Brennräumen des Dieselmotors zugeführte Kraftstoffmenge eingestellt, um auf diese Weise die Drehzahl bzw. das Drehmoment des Motors im Leerlaufbetrieb zu regeln.
Eine Anpassung des Motordrehmoments bei einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses ist aus der DE 43 09 903 A1 bekannt. In dem Dokument wird bei der Änderung des Übersetzungsverhältnisses die Motordrehzahl von einem 1. Wert auf einen 2. Wert geregelt und eine Zündwinkelkorrektur vorgenommen.
In der DE 195 08 889 A1 wird in Abhängigkeit von einem Leistungswunsch mit einem ersten abgelegten Kennfeld zunächst ein zugehöriger Radmomentwert ermittelt. Über ein zweites abgelegtes Kennfeld wird ein Getriebegang ermittelt, um den Radmomentwert am verbrauchsgünstigsten zu erreichen.
Aus der DE 34 00 951 A1 ist eine Regelung für Schaltvorgänge bekannt, bei der im Schaltvorgang die Drosselklappe angeregelt wird, um Drehzahleinbrüche oder Drehzahlüberschwinger zu verhindern. Ein ähnliches Verfahren zur Regelung im Schubbetrieb oder Leerlauf ist aus der DE 37 44 222 A1 bekannt.
Herkömmliche Leerlaufregler weisen in der Regel einen proportionalen Anteil (P-Anteil) und einen integrierenden Anteil (I-Anteil) auf. Befindet sich das Kraftfahrzeug augenblicklich im Leerlaufbetrieb und wird im Leerlaufbetrieb durch Niederdrücken des Fahrpedals die Motordrehzahl über die für den Leerlaufbetrieb eigentlich vorgesehene Soll-Drehzahl hinaus erhöht, arbeitet durch die unterschiedlichen Wirkungen des P-Anteils und des I-Anteils in diesem speziellen Betriebsfall der I-Anteil gegen den Fahrerwunsch. Um diesen Effekt zu verhindern, wird in diesem speziellen Betriebsfall der I-Anteil des Leerlaufreglers eingefroren, d. h. deaktiviert, so dass der I-Anteil konstant auf seinem alten Wert bleibt. Dies hat zur Folge, dass in diesem speziellen Betriebsfall stets nur der Drehzahl proportionale Anteile (P-Anteile) wirksam werden.
Insbesondere bei sogenannten AMS-Systemen (”Aggregate Management Systemen”), d. h. Systemen, bei denen das Radmoment konstant gehalten werden soll, wird durch Einberechnung der Getriebeübersetzung das auf die Antriebsräder übertragene Radmoment bei konstantem Fahrpedal, d. h. bei gleichbleibendem Fahrerwunsch, vor und nach einer Schaltung konstant gehalten werden. Da eine mit einer Schaltung verbundene Übersetzungsänderung zu einer Motordrehzahländerung führt, kann dies im unteren Drehzahlbereich zur Folge haben, dass von dem Leerlaufregler ein zusätzliches Leerlaufreglermoment hervorgerufen wird, welches einen zusätzlichen Beitrag zum Fahrerwunsch liefert. In diesem Fall bleibt das Radmoment nicht konstant. Dies soll nachfolgend näher unter Bezugnahme auf 3 erläutert werden.
In 3 ist allgemein ein Schaltvorgang dargestellt, wenn von einer Übersetzung U_alt auf eine Übersetzung U_neu umgeschaltet wird. Der Verlauf der Übersetzung ist in 3 mit U bezeichnet. Solange der Schaltvorgang noch nicht eingeleitet worden ist und die Übersetzung U = U_alt beträgt, ist der Leerlaufregler kompensiert. Es wird nunmehr davon ausgegangen, dass der Fahrer bei konstant niedergedrücktem Fahrpedal, d. h. bei gleichbleibendem Fahrerwunsch, die in 3 gezeigte Schaltung bzw. Übersetzungsänderung von U_alt nach U_neu durchführt, d. h. während der Schaltung wird von dem Fahrer das Fahrpedal konstant niedergedrückt. Mit dem in 3 gezeigten Schaltvorgang ist eine Reduzierung der Motordrehzahl N_mot verbunden. Aufgrund der reduzierten Motordrehzahl N_mot wird der Leerlaufregler aktiv, wobei der P-Anteil des Leerlaufreglers ein gemäß 3 ansteigendes Moment M_p erzeugt. Da der I-Anteil des Leerlaufreglers M_i konstant ist, hat der Anstieg des P-Anteils einen entsprechenden Anstieg des Leerlaufregler-Gesamtmoments M_II zur Folge. Der daraus resultierende Anstieg des Leerlaufregler-Gesamtmoments M_II bewirkt eine entsprechende Erhöhung des auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs übertragenen Radmoments M_rad, wie es in 3 oben dargestellt ist. Das Radmoment wird somit um den Betrag M_rad = M_II × U_neu erhöht und das Fahrzeug entsprechend beschleunigt, obwohl das Fahrpedal von dem Fahrer während des Schaltvorgangs konstant niedergedrückt wird, d. h. das Radmoment M_rad ist trotz des konstanten Fahrerwunsches nicht konstant.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Radmomentkonstanthaltung in einem Kraftfahrzeug sowie eine entsprechende Leerlaufregleranordnung vorzuschlagen, womit das Radmoment auch während eines Schaltvorgangs, d. h. während einer Übersetzungsänderung, bei konstantem Fahrerwunsch konstant gehalten werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Leerlaufregleranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Leerlaufregler während einer Übersetzungsänderung, d. h. während eines Schaltvorgangs, derart zu initialisieren, dass durch ein von dem Leerlaufregler hervorgerufenes Leerlaufreglermoment keine Veränderung des auf die Antriebsräder tatsächlich übertragenen Radmoments hervorgerufen wird. Dies kann bei einem Leerlaufregler mit I-Anteil insbesondere dadurch geschehen, dass der I-Anteil während der Übersetzungsänderung entsprechend initialisiert wird.
Zu diesem Zweck kann zu Beginn einer Übersetzungsänderung das von dem I-Anteil gelieferte Moment ”eingefroren”, d. h. erfasst werden und der I-Anteil des Leerlaufreglers in Abhängigkeit von dem somit erfassten Wert, der alten Übersetzung, der neuen Übersetzung und dem P-Anteil des Leerlaufreglers entsprechend initialisiert werden. Bei kontinuierlichen Übersetzungsänderungen kann die Initialisierung, d. h. Einstellung des I-Anteils, entsprechend kontinuierlich während des Schaltvorgangs bzw. während jedes Abtastschritts durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit AMS (”Aggregate Management Systemen”) zur Konstanthaltung des Radmoments während eines Schaltvorgangs, da durch die Initialisierung des I-Anteils des Leerlaufreglers das Radmoment auch dann konstant gehalten werden kann, wenn während des Schaltvorgangs das Fahrpedal von dem Fahrer konstant niedergedrückt wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.
1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Leerlaufregleranordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung während eines Schaltvorgangs, und
3 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der mit einem Schaltvorgang verbundenen Probleme gemäß dem Stand der Technik.
In 1 ist ein Verbrennungsmotor 1, beispielsweise ein Dieselmotor, dargestellt, welcher über eine Getriebeeingangswelle mit einem automatischen Schaltgetriebe 2 eines Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Von dem Getriebe 2 wird ein Antriebsmoment auf Räder 4 des Kraftfahrzeugs übertragen.
Des weiteren ist in 1 ein Leerlaufregler 3 dargestellt, welcher bei dem nachfolgend beschriebenen Beispiel einen P-Anteil und einen I-Anteil C aufweist. Der Leerlaufregler 3 enthält Steuermittel 5, welche kontinuierlich ein von dem Getriebe 2 geliefertes Steuersignal, das der augenblicklichen Übersetzung des Getriebes 2 entspricht, auswerten. Auf diese Weise können die Steuermittel 5 feststellen, wenn ein Schaltvorgang und demzufolge eine Übersetzungsänderung durchgeführt wird. Zudem ist den Steuermitteln 5 stets die augenblickliche Übersetzung des Getriebes 2 bekannt. Die Steuermittel 5 sind derart ausgestaltet, dass sie durch Auswertung des von dem Getriebe 2 zur Verfügung gestellten Steuersignals einerseits den Beginn einer Übersetzungsänderung erfassen und andererseits den I-Anteil 6 des Leerlaufreglers 3 während der Übersetzungsänderung derart initialisieren, dass infolge einer Übersetzungsänderung kein verändertes Radmoment, d. h. keine Erhöhung oder Reduzierung des auf die Antriebsräder 4 übertragenen Radmoments, hervorgerufen wird.
Dies soll nachfolgend naher anhand der in 2 gezeigten beispielhaften Darstellung eines Schaltvorgangs erläutert werden, wobei entsprechend der in 3 gezeigten Darstellung davon ausgegangen wird, dass mit Hilfe eines Schaltvorgangs die Übersetzung U des Getriebes 2 von einer Übersetzung U_alt auf eine Übersetzung U_neu umgeschaltet wird. Der augenblickliche Wert der Übersetzung des Getriebes 2 ist dabei stets durch den Quotienten U = Radmoment/Kupplungsmoment definiert.
Wie aus 2 ersichtlich ist, ist mit dem Schaltvorgang, dessen Dauer in 2 mit T bezeichnet ist, eine entsprechende Reduzierung der Motordrehzahl N_mot verbunden (vgl. auch 3). Im Gegensatz zu der in 3 dargestellten Vorgehensweise, bei welcher der I-Anteil M_i über den gesamten Schaltvorgang konstant ist, wird gemäß 2 vorgeschlagen, während der Übersetzungsänderung den I-Anteil des Leerlaufreglers derart zu initialisieren, d. h. einzustellen, dass in Abhängigkeit von dem Wert des P-Anteils des Leerlaufreglers keine Erhöhung des auf die Antriebsräder 4 übertragenen Radmoments M_rad hervorgerufen wird. Im Idealfall wird der I-Anteil des Leerlaufreglers derart initialisiert, dass der I-Anteil M_i des Leerlaufreglermoments den P-Anteil M_p des Leerlaufreglermoments kompensiert.
Zu diesem Zweck wird zu Beginn der Übsetzungsänderung der I-Anteil des Leerlaufreglermoments ”eingefroren”, d. h. in Form des Wert M₀ festgehalten. Der I-Anteil M_i des Leerlaufreglermoments wird nunmehr in Abhängigkeit von den Werten U_alt, U_neu, M₀ und M_p wie folgt initialisiert: M_i = (U_alt/U_neu) × M₀ – M_p
Da den in 1 gezeigten Steuermitteln 5 stets der augenblickliche Wert der Übersetzung des Getriebes 2 bekannt ist, kann bei einer kontinuierlichen Übersetzungsänderung, wie sie in 2 dargestellt ist, entsprechend der I-Anteil M_i gemäß obiger Formel kontinuierlich angepasst werden, wenn als neuer Wert der Übersetzung U_neu stets der augenblickliche Wert der Übersetzung U während des Schaltvorgangs bzw. während der Übersetzungsänderung verwendet wird. In diesem Fall ergibt sich der in 2 gezeigte Verlauf des I-Anteils M_i des Leerlaufreglermoments.
Wie aus 2 ersichtlich ist, wird auf diese Weise sichergestellt, dass während oder infolge eines Schaltvorgangs bzw. einer Übersetzungsänderung keine Erhöhung des von dem Leerlaufregler 3 erzeugten Leerlaufregler-Gesamtmoments M_II hervorgerufen wird. Entsprechend kann – wie ebenfalls aus 2 ersichtlich ist – das auf die Antriebsräder 4 übertragene Radmoment M_rad ungeachtet des Schaltvorgangs konstant gehalten werden.
Insgesamt wird somit sichergestellt, dass auch während einer Übersetzungsänderung bei konstant niedergedrücktem Fahrpedal ein konstantes Radmoment M_rad erzeugt wird, was somit dem Fahrerwunsch entspricht.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungsmotor
2: Getriebe
3: Leerlaufregler
4: Antriebsrad
5: Steuermittel
8: I-Anteil des Leerlaufreglers
U: Übersetzung
U_alt: alter Übersetzungswert
U_neu: neuer Übersetzungswert
M_rad: Radmoment
M_II: Leerlaufregler-Gesamtmoment
M_i: I-Anteil des Leerlaufreglermoments
M_p: P-Anteil des Leerlaufreglermoments
N_mot: Motordrehzahl
M_o: Wert des I-Anteils des Leerlaufreglermoments zu Beginn einer Übersetzungsänderung
T: Dauer der Übersetzungsänderung

Claims

Verfahren zur Radmomentkonstanthaltung in einem Kraftfahrzeug, wobei mit Hilfe eines Leerlaufreglers (3) das Betriebsverhalten eines über ein Getriebe (2) mit mindestens einem Antriebsrad (4) des Kraftfahrzeugs gekoppelten Antriebsmotors im Leerlauf geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Leerlaufregler (3) während einer Übersetzungsänderung des Getriebes (2) derart initialisiert wird, dass infolge der Übersetzungsänderung kein zusätzliches Leerlaufreglermoment (M_II) hervorgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Leerlaufregler (3) einen I-Anteil (6) und einen P-Anteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der I-Anteil (6) des Leerlaufreglers (3) während der Übersetzungsänderung des Getriebes (2) derart initialisiert wird, dass infolge der Übersetzungsänderung kein zusätzliches Leerlaufreglermoment (M_II) hervorgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der I-Anteil (6) des Leerlaufreglers (3) während der Übersetzungsänderung des Getriebes (2) derart initialisiert wird, dass sich ein I-Anteil M_i des von dem Leerlaufregler (3) erzeugten Leerlaufreglermoments und ein P-Anteil M_p des von dem Leerlaufregler (3) erzeugten Leerlaufreglermoments kompensieren.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Übersetzungsänderung der augenblickliche Wert des I-Anteils M₀ des von dem Leerlaufregler (3) erzeugten Leerlaufreglermoments erfasst und anschließend der I-Anteil M_i des Leerlaufreglermoments in Abhängigkeit von dem P-Anteil M_p des Leerlaufreglermoments gemäß folgender Beziehung initialisiert wird: M_i = (U_alt/U_neu) × M₀ – M_p, wobei U_alt die Übersetzung des Getriebes (2) zu Beginn der Übersetzungsänderung und U_neu die Übersetzung des Getriebes (2) nach der Übersetzungsänderung bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Übersetzungsänderung der augenblickliche Wert des I-Anteils M₀ des von dem Leerlaufregler (3) erzeugten Leerlaufreglermoments erfasst und anschließend der I-Anteil M_i des Leerlaufreglermoments in Abhängigkeit von dem P-Anteil M_p des Leerlaufreglermoments gemäß folgender Beziehung initialisiert wird: M_i = (U_alt/U_neu) × M₀ – M_p, wobei U_alt die Übersetzung des Getriebes (2) zu Beginn der Übersetzungsänderung und U_neu den augenblicklichen Wert der Übersetzung des Getriebes (2) bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Getriebe (2) kontinuierlich der augenblickliche Wert der Übersetzung (U) des Getriebes (2) zur Verfügung gestellt wird.
Leerlaufregleranordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Leerlaufregler (3) zur Regelung des Betriebsverhaltens eines über ein Getriebe (2) mit mindestens einem Antriebsrad (4) des Kraftfahrzeugs gekoppelten Antriebsmotors im Leerlauf, dadurch gekennzeichnet, dass Steuermittel (5) zur Initialisierung des Leerlaufreglers (3) während einer Übersetzungsänderung des Getriebes (2) derart vorgesehen sind, dass infolge der Übersetzungsänderung des Getriebes (2) kein zusätzliches von dem Leerlaufregler (3) erzeugtes Leerlaufreglermoment (M_II) hervorgerufen wird.
Leerlaufregleranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Leerlaufregler (3) oder die Steuermittel (5) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–6 ausgestaltet sind.
Leerlaufregleranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (5) in den Leerlaufregler (3) integriert sind.