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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Triebstrang ein automatisiert schaltbares Getriebe umfasst, wobei während eines Schaltvorgangs des Getriebes der Verbrennungsmotor von einer Ausgangsdrehzahl auf eine Zieldrehzahl geregelt wird.
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Ein solches Verfahren ist aus in Serie gefertigten Kraftfahrzeugen sowie aus der
DE 199 62 963 A1 bekannt.
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Aus der
DE 199 62 963 A1 ist ein Verfahren zur Regelung der Drehzahl des Fahrzeugmotors mit Motorsteuerung während des Schaltvorgangs bei Fahrzeugen bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird während des Schaltvorgangs ausgehend von einer aktuellen Motordrehzahl und einem aktuellen Motormoment und in Abhängigkeit einer Synchrondrehzahl einer neu einzustellenden Übersetzung des Getriebes eine neue einzustellende Motordrehzahl bestimmt. Aufgrund der aktuellen Drehzahl und der neu einzustellenden Drehzahl wird das durch die Motorsteuerung einzustellende Sollmoment ausgegeben.
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Automatisiert schaltbare Getriebe sollen einen zumindest weitestgehend zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorgang (Gangwechsel) ermöglichen. Dabei soll ein Schaltvorgang möglichst schnell und komfortabel durchgeführt werden können. Insbesondere ist es erwünscht, dass Gangwechsel auch bei nur sehr kurzen Gangwechselzeiten ruckfrei durchgeführt werden können.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welche besonders schnelle und komfortable Schaltvorgänge ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Hierbei wird ein nach Durchführung des Schaltvorgangs vom Verbrennungsmotor bereitgestelltes Drehmoment einem Verlauf einer Angleichungsfunktion entsprechend an ein nach Durchführung des Schaltvorgangs gefordertes Fahrerwunschmoment angeglichen.
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Während eines Schaltvorgangs wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors so variiert, dass eine vor Durchführung eines Schaltvorgangs anliegende Ausgangsdrehzahl auf eine nach Durchführung des Schaltvorgangs anliegende Zieldrehzahl geregelt werden kann. Für die Durchführung dieser Zieldrehzahlregelung wird das vom Verbrennungsmotor bereitgestellte Drehmoment verändert, so dass es nach Durchführung des Schaltvorgangs einen bestimmten Wert annimmt, welcher von dem Wert eines von einem Fahrer geforderten Wunschmoments abweichen kann. Das Fahrerwunschmoment korrespondiert üblicher Weise mit der Stellung eines Fahrerwunschgebers, insbesondere in Form eines Gaspedals.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist nun vorgesehen, dass ein sich nach Durchführung des Schaltvorgangs vom Verbrennungsmotor bereitgestelltes Drehmoment an das vom Fahrer geforderte Wunschmoment angeglichen wird, und zwar entsprechend eines Verlaufs einer Angleichungsfunktion. Die Angleichungsfunktion ermöglicht eine kontinuierliche Rückführung des vom Verbrennungsmotor bereitgestellten Drehmoments auf das Fahrerwunschmoment.
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Unter einer Rückführung wird sowohl ein Angleichvorgang mit sinkendem Drehmoment als auch ein Angleichvorgang mit steigendem Drehmoment verstanden.
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Vorzugsweise wird in Abhängigkeit der Angleichungsfunktion eine dem Verbrennungsmotor zugeführte Luftmenge verändert. Dies ermöglicht eine sanfte und kontinuierliche Anpassung des vom Verbrennungsmotor bereitgestellten Drehmoments.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit der Angleichungsfunktion Zündzeitpunkte des Verbrennungsmotors verändert werden. Auf diese Weise kann ein mit Hilfe des Verbrennungsmotors bereitgestelltes Drehmoment ebenfalls kontinuierlich angepasst werden.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn für eine dem Verbrennungsmotor zugeführte Luftmenge und für die Zündzeitpunkte des Verbrennungsmotors jeweils eigene Angleichungsfunktionen definiert werden.
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Vorzugsweise weist die Angleichungsfunktion einen rampenförmigen Verlauf auf. Ein solcher Verlauf weist insbesondere eine vorzeichenkonstante Steigung auf. Die Rampenform ermöglicht es, das vom Verbrennungsmotor bereitgestellte Drehmoment schnell auf das geforderte Fahrerwunschmoment rückzuführen.
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Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Angleichungsfunktion einen bezogen auf das Fahrerwunschmoment asymptotischen oder sich tangential annähernden Verlauf aufweist. Auf diese Weise kann das vom Verbrennungsmotor bereitgestellte Drehmoment für einen Fahrzeuginsassen unmerklich auf das Fahrerwunschmoment überführt werden.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Angleichungsfunktion in Abhängigkeit eines an einer Kupplungseinrichtung des Getriebes anliegenden Kupplungsmomentes definiert wird. Hierdurch können unterschiedliche Belastungszustände des Getriebes berücksichtigt werden, so dass in Abhängigkeit dieser Belastungszustände unterschiedliche Angleichungsfunktionen definierbar sind.
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Vorzugsweise wird zwischen einem positiven, einem neutralen und einem negativen Kupplungsmoment unterschieden. Bei einem positiven Kupplungsmoment steht der Triebstrang unter einer Zugbelastung. Bei einem negativen Kupplungsmoment steht der Triebstrang unter einer Schubbelastung. Bei einem neutralen Kupplungsmoment befindet sich der Triebstrang weder im Zug- noch im Schubzustand.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die Angleichungsfunktion bei einem positiven oder negativen Kupplungsmoment eine betragsmäßig höhere Steigung aufweist als bei einem neutralen Kupplungsmoment. Hierdurch kann berücksichtigt werden, dass bei einem neutralen Kupplungsmoment Änderungen des vom Verbrennungsmotor bereitgestellten Drehmoments für einen Fahrzeuginsassen besonders leicht spürbar sind. Wenn nun also bei einem neutralen Kupplungsmoment eine betragsmäßig niedrigere Steigung der Angleichungsfunktion vorgesehen ist, kann auch für eine solche Fahrsituation eine komfortable Rückführung des vom Verbrennungsmotor bereitgestellten Drehmoments auf das Fahrerwunschmoment erreicht werden. Für positive oder negative Kupplungsmomente können betragsmäßig höhere Steigungen vorgesehen sein, so dass eine besonders rasche Rückführung auf ein nach dem Schaltvorgang gefordertes Fahrerwunschmoment möglich ist.
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Bevorzugt ist es, wenn die Angleichungsfunktion während einer Zeitspanne von mindestens ungefähr 10 ms bis höchstens ungefähr 300 ms durchlaufen wird. Diese Zeitspannen ermöglichen eine gezielte und kontrollierte Rückführung auf das Fahrerwunschmoment.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei einer Änderung des Fahrerwunschmoments und/oder bei Beginn einer Regelung des Verbrennungsmotors auf eine neue Zieldrehzahl ein Durchlaufen der Angleichungsfunktion abgebrochen wird. Auf diese Weise können Momenteneingriffe höherer Priorität, die sich durch Änderungen der Stellung des Fahrerwunschgebers und/oder durch einen erneuten Schaltvorgang ergeben, berücksichtigt werden, ohne dass zunächst ein vollständiger Durchlauf der Angleichungsfunktion erforderlich ist.
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Ferner ist es möglich, ein kalibrierbares Zeitverzögerungs-Glied vorzusehen, so dass die Angleichungsfunktion oder -funktionen bei einer nur kurzzeitigen Getriebeanforderung nicht sofort ausgelöst werden. Dies ist beispielsweise bei einem Abbruch eines Schaltungsvorgangs vorteilhaft.
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Insbesondere handelt es sich bei dem automatisiert schaltbaren Getriebe um ein Doppelkupplungsgetriebe.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, ein durch eine Differenz zwischen einem aktuellen Motormoment und einem Fahrerwunschmoment bedingtes Rucken des Fahrzeugs zu verhindern oder zumindest abzuschwächen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor und mit einem automatisiert schaltbares Getriebe;
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2 einen Verlauf der Drehzahl des Verbrennungsmotors während der Durchführung eines Schaltvorgangs, den während des Schaltvorgangs anliegenden Verlauf des von dem Verbrennungsmotor bereitgestellten Drehmoments und den Verlauf einer Angleichungsfunktion zum Angleich an ein nach Durchführung des Schaltvorgangs gefordertes Fahrerwunschmoment; und
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3 eine Ausführungsform einer Zuordnungsvorschrift Zur Bestimmung von Parametern der Angleichungsfunktion in Abhängigkeit eines an einer Kupplungseinrichtung des Getriebes anliegenden Kupplungsmoments.
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In der 1 ist ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Ausführungsbeispiel eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Der Triebstrang 10 umfasst einen Verbrennungsmotor 12, ein automatisiert schaltbares Getriebe in Form eines Doppelkupplungsgetriebes 14 sowie weitere Getriebe und/oder Wellen zur Übertragung von Leistungen zwischen dem Verbrennungsmotor 12 und Antriebsrädern 16, 18 des Kraftfahrzeugs.
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Der Triebstrang 10 weist eine Welle 20 zur Leistungsübertragung zwischen dem Doppelkupplungsgetriebe 14 und einem Differentialgetriebe 22 auf. Ferner weist der Triebstrang 10 Antriebswellen 24, 26 zur Übertragung von Leistungen zwischen dem Differentialgetriebe 22 und den Antriebsrädern 16, 18 auf.
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Das Doppelkupplungsgetriebe 14 weist ein erstes Teilgetriebe TG1 und ein zweites Teilgetriebe TG2 auf. Ein Drehmomentfluss zwischen einer Eingangswelle 28 des ersten Teilgetriebes TG1 und einer Kurbelwelle 30 des Verbrennungsmotors 12 erfolgt über eine erste steuerbare Kupplungseinrichtung K1. Ein Drehmomentfluss zwischen einer Eingangswelle 32 des zweiten Teilgetriebes TG2 und der Kurbelwelle 30 des Verbrennungsmotors 12 erfolgt über eine zweite steuerbare Kupplungseinrichtung K2. Das erste Teilgetriebe TG1 stellt in einer Ausgestaltung Übersetzungsstufen (Gänge) mit ungeradzahliger Nummerierung wie den ersten Gang, den dritten Gang und so weiter bereit, während das zweite Teilgetriebe TG2 die Übersetzungsstufen (Gänge) mit geradzahliger Nummerierung wie den zweiten Gang, den vierten Gang und so weiter bereitstellt.
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Sowohl eine Hauptwelle 34 des ersten Teilgetriebes TG1 als auch eine Hauptwelle 36 des zweiten Teilgetriebes TG2 ist drehfest mit der Welle 20 verbunden. Die Wellen 34 und 36 drehen sich daher mit der gleichen Drehzahl, die bei Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs ohne Schlupf an den Antriebsrädern 16, 18 linear von der Drehzahl der Antriebsräder 16, 18 und damit linear von der Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs abhängt. In der schematischen Darstellung der 1 addieren sich die Drehmomente der Wellen 34 und 36 in der Verknüpfung 38 zum in der Welle 20 wirksamen Drehmoment.
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Eine Steuereinrichtung 40 steuert in der Ausgestaltung der 1 den gesamten Triebstrang 10, also den Verbrennungsmotor 12 und das Doppelkupplungsgetriebe 14.
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Zur Steuerung des Triebstranges 10 verarbeitet die Steuereinrichtung 40 Signale einer Vielzahl von Sensoren, in denen sich Betriebsparameter des Triebstrangs 10 abbilden. Hierbei sind insbesondere die folgenden Betriebsparameter von Bedeutung: Ein Fahrpedalwinkel Wped, der von einer Einrichtung zur Vorgabe eines Fahrerwunschmoments in Form eines Fahrerwunschgebers 42 bereitgestellt wird und in dem sich eine Drehmomentanforderung durch den Fahrer abbildet, eine Drehzahl nMot der Kurbelwelle 30 des Verbrennungsmotors 12, die von einem Drehzahlsensor 43 erfasst wird, und eine Fahrgeschwindigkeit v, die von einem Fahrgeschwindigkeitsgeber 44 erfasst wird. Der Fahrgeschwindigkeitsgeber 44 ist in einer Ausgestaltung als Drehzahlsensor realisiert, der eine Drehzahl am Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes 14, also eine Drehzahl von einer der Wellen 34, 36 oder 20 erfasst. Alternativ oder ergänzend hierzu wird ein Drehzahlsignal an einem oder mehreren der Räder 16, 18 erfasst, zum Beispiel mit Hilfe der Sensorik eines Anti-Blockier-Systems.
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Bei Kenntnis der in den Teilgetrieben TG1 und TG2 jeweils eingestellten Übersetzungen ergibt sich die Drehzahl nK1 der Eingangswelle 28 des ersten Teilgetriebes TG1 und die Drehzahl nK2 der Eingangswelle 32 des zweiten Teilgetriebes TG2 jeweils als lineare Funktion der Fahrgeschwindigkeit v.
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In Abhängigkeit von diesen Betriebsparametern des Triebstrangs 10 und gegebenenfalls in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern, insbesondere in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors 12, bildet die Steuereinrichtung 40 Stellsignale S_Mot, S_K1, S_K2, S_TG1 und S_TG2. Dabei dient das Stellsignal S_Mot zur Einstellung eines Drehmomentes des Verbrennungsmotors 12. Das Stellsignal S_TG1 dient zum Einlegen eines Ganges im ersten Teilgetriebe TG1 und damit zum Eistellen seiner Übersetzung. Das Stellsignal S_TG2 dient analog zum Einstellen einer Übersetzung im zweiten Teilgetriebe TG2. Mit dem Stellsignal S_K1 wird der Drehmomentfluss über die erste Kupplungseinrichtung K1 gesteuert. Analog wird der Drehmomentfluss über die zweite Kupplungseinrichtung K2 mit dem Stellsignal S_K2 gesteuert.
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In der 2 ist ein Drehzahlverlauf des Verbrennungsmotors 12 dargestellt, welcher sich bei einem Schaltvorgang des Doppelkupplungsgetriebes 14 ergibt. Für das Beispiel eines Hochschaltvorgangs aus einem niedrigeren Gang mit höherer Drehzahl in einen höheren Gang mit niedrigerer Drehzahl wird eine Drehzahl 50 innerhalb einer Synchronisationszeit Tsyn auf die Zieldrehzahl 48 geregelt.
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Um den Verbrennungsmotor 12 auf die Zieldrehzahl 48 zu regeln, erfolgt ein Eingriff in das vom Verbrennungsmotor bereitgestellte Drehmoment. Hierbei wird ein im unteren Teil der 2 dargestelltes Ausgangsmoment 52 zu einem Zeitpunkt T0 zu Beginn der Synchronisationszeit Tsyn stark abgesenkt (Bezugszeichen 54). Diese Absenkung des Drehmoments ermöglicht einen raschen Abfall der Drehzahl 50 des Verbrennungsmotors 12. Um danach jedoch ein Einregeln auf die Zieldrehzahl 48 zu ermöglichen, wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 wieder hochgeregelt (Bezugszeichen 56). Zum Ablauf der Synchronisationszeit Tsyn beträgt das vom Verbrennungsmotor 12 bereitgestellte Drehmoment einen Wert (Bezugszeichen 58), welcher von dem Wert eines vom Fahrer geforderten Fahrerwunschmoments 60 abweichen kann. Das vom Verbrennungsmotor 12 bereitgestellte Drehmoment wird zu einem Zeitpunkt t1 zum Ablauf der Synchronisationszeit T jedoch nicht abrupt (vergleiche Bezugszeichen 62) auf das Fahrerwunschmoment 60 rückgeführt, sondern mit Hilfe einer rampenförmigen Angleichungsfunktion 64.
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Der Wert der Angleichungsfunktion 64 entspricht zum Zeitpunkt t1 dem vom Verbrennungsmotor 12 zum Abschluss des Schaltvorgangs bereitgestellten Drehmoment 58. Zum Ablauf der Angleichungsfunktion 64 nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitspanne (t2 – t1) ist der Wert der Angleichungsfunktion 64 gleich dem Fahrerwunschmoment 60.
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Die Angleichungsfunktion 64 weist eine vorzeichenkonstante Steigung auf. Für das Beispiel eines Absenkens des vom Verbrennungsmotor 12 bereitgestellten Drehmoments weist die Angleichungsfunktion 64 zunächst eine stärkere negative Steigung und gegen Ende der Angleichungsfunktion 64 eine schwächere negative Steigung auf.
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Die Parameter der Angleichungsfunktion 64 sind beispielsweise durch Koeffizienten bestimmt, welche die Steigung der Angleichungsfunktion, beispielsweise eine mittlere Steigung der Angleichungsfunktion 64, definieren.
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Unter Bezugnahme auf 3 kann zur Bestimmung der Parameter der Angleichungsfunktion beispielsweise eine Zuordnungsvorschrift 66 verwendet werden. In der in 3 dargestellten tabellarischen Übersicht sind in der obersten Zeile 68 Differenzen zwischen einem vom Verbrennungsmotor 12 nach Durchführung des Schaltvorgangs (also zum Zeitpunkt t1) bereitgestellten Drehmoment und einem Fahrerwunschmoment 60 angegeben. Das Fahrerwunschmoment 60 wird in Abhängigkeit der Stellung des Fahrerwunschgebers 42 ermittelt.
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In der ersten Spalte 70 der in 3 dargestellten Tabelle sind die Motormomente angegeben, welche an einer der Kupplungseinrichtung K1, K2 des Doppelkupplungsgetriebes nach Durchführung eines Schaltvorgangs wirken. Die Kupplungsmomente 70 können beispielsweise in an sich bekannter Weise rechnerisch ermittelt oder mit Hilfe von Sensoren erfasst werden. Hierbei korrespondiert ein negatives Kupplungsmoment (beispielsweise ”–50 Nm”) mit einem Schubzustand des Triebstrangs 10. Ein positives Kupplungsmoment 70 (beispielsweise ”400 Nm”) korrespondiert mit einem Zugzustand des Triebstrangs 10.
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Den Drehmomentdifferenzen 68 und den Motormomenten 70 zugeordnet sind in einem Wertebereich 72 Steigungsparameter der Angleichungsfunktion 64. Beispielsweise kann für eine Momentendifferenz 68 von 50 Nm und einem negativen Kupplungsmoment 70 eine Steigung von beispielsweise 2,5 Nm pro Zeiteinheit, beispielsweise pro 10 ms, angenommen werden. Dies bedeutet, dass für eine Rückführung der Momentendifferenz 68 auf einen Wert ”Null” eine Zeitspanne von 50 Nm/2,5 Nm pro 10 ms = 200 ms zur Verfügung steht. Diese Zeitspanne entspricht der Differenz zwischen den Zeitpunkten t2 und t1 gemäß 2. Die Momentendifferenz ändert sich, deshalb ergibt sich ein asymmetrischer Verlauf.
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Aus der 3 ist ersichtlich, dass bei einem negativen oder positiven Kupplungsmoment 70 betragsmäßig höhere Steigungen vorgegeben werden können als in einem Zwischenzustand, in welchem der Triebstrang 10 weder unter einer Zug- noch unter einer Schubbelastung steht. Für besonders hohe Momentendifferenzen 68, beispielsweise für eine Momentendifferenz von ”400 Nm”, kann jedoch unabhängig vom Kupplungsmoment 70 eine maximale Steigung der Angleichungsfunktion 64 vorgesehen sein.
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Im Übrigen ist die Steuereinrichtung 40 dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine seiner Ausgestaltungen durchzuführen. Dabei wird unter einer Durchführung eine Steuerung der hier beschriebenen Verfahrensabläufe verstanden.
