DE19549081A1 - System zur Steuerung einer Kupplung und/oder eines Fahrzeugmotors - Google Patents
System zur Steuerung einer Kupplung und/oder eines FahrzeugmotorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Systeme zur Steuerung einer Kupplung
und/oder eines Fahrzeugmotors nach dem Oberbegriff der
Ansprüche 1 und 2.
Automatische Kupplungen bzw. Servokupplungen sind
beispielsweise bekannt aus "Kraftfahrtechnisches
Taschenbuch, Auflage, 1991, Seiten 538 und 539 oder der
DE-Anmeldung P 19540921. Servokupplungen bieten in Verbindung
mit elektronischen Steuergeräten entweder einen
automatisierten Anfahrvorgang oder, zusammen mit
servobetätigten Schaltgetrieben, ein vollautomatisches
Getriebe. Bei solchen Servokupplungen wird das Öffnen und
Schließen der Kupplung im allgemeinen durch einen
Servoantrieb getätigt.
Neben solchen Servokupplungen sind Automatikgetriebe
bekannt, bei denen auf ein Ansteuersignal hin die
Getriebeübersetzungen veränderbar sind. Solche
Automatikgetriebe können in bekannter Weise über einen
hydraulischen Wandler mit dem Fahrzeugmotor verbunden sein.
Dabei ist bekannt, daß der beim Wechsel der
Getriebeübersetzungen entstehende Schaltruck bzw. die
hierdurch unter Umständen entstehenden
Antriebsstrangschwingungen durch den Wandler abgeschwächt
werden können. Der Wandler kann dabei durch eine bekannte
Wandlerüberbrückungskupplung überbrückt werden bzw. es kann
die Überbrückung aufgehoben werden. Dabei ist diese
Wandlerüberbrückungskupplung bei höheren
Fahrzeuggeschwindigkeiten bzw. in den oberen Getriebegängen
meist geschlossen. Damit werden die Schlupfverluste des
Drehmomentenwandlers verhindert, was zwar den
Kraftstoffverbrauch reduziert, die
antriebsstrangschwingungsdämpfende Wirkung des Wandlers ist
aber bei der geschlossenen Kupplung nicht gegeben. Darüber
hinaus kann vorgesehen sein, daß der Schlupf solcher
Wandlerkupplungen geregelt wird.
Weiterhin ist es bekannt, zur Steuerung eines
Kraftfahrzeugmotors ein Motorsteuergerät vorzusehen, mittels
dem beispielsweise abhängig vom Fahrerwunsch, von Motor-Be
triebsparametern und weiterer, den Betrieb des Fahrzeugs
beeinflussender oder repräsentierender Größen das
Motorausgangsmoment gesteuert wird. Dazu beschreibt
beispielsweise die DE-OS 43 21 333 ein elektronisches
Fahrpedalsystem, bei welchem Maßnahmen zur Reduzierung von
Antriebsstrangschwingungen beim Übergang vom Schub- in die
Zugphase vorgesehen sind. Diese bestehen darin, daß der
Übergang von der Schub- in die Zugphase erkannt wird und bei
einem erkannten Übergang die Ausführung des Fahrerwunsches
zur Einstellung der Leistung der Brennkraftmaschine
verzögert wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, solche Systeme
zur Reduzierung von Antriebsstrangschwingungen zu optimieren.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2
gelöst.
Die Erfindung geht in einer ersten Ausführungsform von einem
System zur Steuerung einer Kupplung aus, die zwischen einem
ein Motormoment erzeugenden Fahrzeugmotor und den Rädern
eines Fahrzeugs angeordnet ist. Durch diese Kupplung kann
auf ein Ansteuersignal hin der Kraftfluß zwischen dem
Fahrzeugmotor und den Rädern geändert, bspw. zumindest
reduziert werden, bzw. die starre Kopplung zwischen dem
Fahrzeugmotor und den Rädern aufgehoben werden. Der Kern der
erfindungsgemäßen ersten Variante besteht darin, daß das
Ansteuersignal der Kupplung abhängig von einem Signal
gebildet wird, das eine Änderung des Motormoments bestimmten
Ausmaßes repräsentiert. Diese erfindungsgemäßen ersten
Variante hat den Vorteil, daß ein Öffnen bzw. ein Regeln der
Wandlerkupplung zeitlich vor einer markanten Änderung des
Motorausgangsmoments bewirkt wird. Hierdurch kann der
Wandler auch in unteren Gängen geschlossen bleiben und muß
nicht, quasi prophylaktisch wegen der unter Umständen
auftretenden Triebstrangschwingungen, aus Komfortgründen
geöffnet bzw. geregelt werden. Dies führt zu minimalen
Energieverlusten, die bei einer nicht vollständig
geschlossenen Wandlerkupplung auftreten, ohne den Komfort zu
mindern.
Bei dieser Variante kann vorgesehen sein, daß das eine
Änderung des Motormoments repräsentierende Signal eine von
der Motorsteuerung einzuleitende, insbesondere sprunghafte,
Änderung des Motormoments repräsentiert.
Das Motormoment wird im allgemeinen mittels einer
Motorsteuerung die Kupplung mittels einer Kupplungs- bzw.
Getriebesteuerung gesteuert bzw. geregelt. Es kann dann
vorgesehen seine daß das eine Änderung des Motormoments
repräsentierende Signal in der Motorsteuerung gebildet und
der Kupplungs- bzw. Getriebesteuerung zugeführt wird.
In Reaktion auf eine durch das Signal repräsentierte
einzuleitende, insbesondere sprunghafte, Änderung des
Motormoments kann das Ansteuersignal derart gebildet werden,
daß die starre Kopplung zwischen dem Fahrzeugmotor und den
Rädern aufgehoben wird. Während diese Kopplung bei
geschlossener Wandlerkupplung starr ist, kann diese starre
Kopplung durch eine geöffnete Wandlerkupplung (mit oder ohne
Schlupf) aufgehoben werden.
In der zweiten erfindungsgemäßen Variante geht die Erfindung
aus von einem System zur Steuerung eines Fahrzeugmotors mit
einem Stellglied zur Beeinflussung des Motormoments, welches
wenigstens abhängig von dem erfaßten Fahrerwunsch
eingestellt wird. Bei Vorliegen einer Änderung des
Wunschmotormoments bestimmten Ausmaßes erfolgt die
Ausführung des Wunsches (z. B. Fahrerwunsch und/oder
Tempomat/Fahrgeschwindigkeitsregelung) zur Einstellung des
Motormoments verzögert. Der Kern der erfindungsgemäßen
zweiten Variante besteht darin, daß zwischen dem
Fahrzeugmotor und den Rädern des Fahrzeugs eine Kupplung
angeordnet ist und die Verzögerung abhängig einem den
momentanen Betriebszustand der Kupplung repräsentierendes
Statussignal getätigt wird. Diese erfindungsgemäßen zweite
Variante hat den Vorteil, daß die zur Reduzierung der
Triebstrangschwingungen vorgesehene Verzögerung des
Wunschmoments nur dann getätigt wird, wenn die
Wandlerkupplung die obenerwähnte
triebstrangschwingungsunterdrückende Dämpfung nicht
ausführen kann, da sie geschlossen bzw. nicht hinreichend
geöffnet ist.
Bei dieser Variante ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß
das erwähnte Statussignal das Vorliegen von wenigstens einem
von drei Betriebszuständen angibt. Der erste Betriebszustand
ist dabei durch eine geöffnete Kupplung, der zweite
Betriebszustand durch eine geschlossene Kupplung und der
dritte Betriebszustand durch einen geregelten
Kupplungsbetrieb gekennzeichnet.
Das Motormoment wird im allgemeinen mittels einer
Motorsteuerung und die Kupplung mittels einer Kupplungs- bzw.
Getriebesteuerung gesteuert bzw. geregelt. Dabei ist
es vorteilhaft, daß das Statussignal der Kupplung in der
Kupplungs- bzw. Getriebesteuerung gebildet und der
Motorsteuerung zugeführt wird. In Reaktion auf den durch das
Statussignal repräsentierten ersten oder dritten
Betriebszustand der Kupplung (Kupplung nicht vollständig
geschlossen) kann die Verzögerung der Ausführung des
Fahrerwunsches zur Einstellung des Motormoments gar nicht
oder nur modifiziert im Sinne einer Verringerung der
Verzögerung getätigt werden.
Bei beiden Varianten kann es sich bei der
Motormomentenänderung bestimmten Ausmaßes um
- - einen Vorzeichenwechsel des Motormoments,
- - eine Unterbrechung bzw. sprunghafte Reduzierung der Kraftstoffzufuhr des Motors (z. B. in Reaktion auf einen erkannten Schubbetrieb des Motors) und/oder
- - ein Wiedereinsetzen nach einer Unterbrechung bzw. einer Reduzierung der Kraftstoffzufuhr des Motors bzw. eine sprunghafte Erhöhung der Kraftstoffzufuhr des Motors (z. B. nach oder zur Beendigung des Schubbetriebs)
handeln.
Wie schon erwähnt kann vorgesehen sein, daß mittels der
Kupplung ein Momentenwandler überbrückt wird, oder daß die
Kupplung eine Servokupplung ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch Blockschaltbilder der
Ausführungsbeispiele zu den beiden Ausführungsvarianten der
Erfindung.
Anhand der im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele
soll die Erfindung verdeutlicht werden. Dabei sind in den
Fig. 1 und 2 gleichwirkende Elemente mit den selben
Bezugszeichen versehen.
In den Fig. 1 und 2 ist mit dem Bezugszeichen 11 ein
zwischen einem Fahrzeugmotor 10 und einem Getriebe 12
angeordneter Drehmomentwandler gekennzeichnet, dem das
Ausgangsmoment Mmot des Motors 10 mittels einer
Antriebswelle zugeführt wird. Der Wandler 11 ist
ausgangsseitig über das Getriebe 12 mit den Rädern 13
verbunden, wobei das Getriebe in diesem Ausführungsbeispiel
eine Automatikgetriebe 12 ist. Der Betrieb des
Fahrzeugmotors 10 wird durch das Motorsteuergerät 101
gesteuert bzw. geregelt, wobei im wesentlichen von dem
Vortriebswunsch des Fahrers ausgegangen wird. Hierzu wird in
der Fig. 2 die Stellung eines vom Fahrer betätigbaren
Fahrpedals 1 der Motorsteuerung 101 zugeleitet.
Der hydromechanisch arbeitende Wandler 11 kann durch die
Kupplung 17 überbrückt werden, wobei die Kupplung durch das
Ansteuersignal PWK vollständig oder teilweise geöffnet oder
geschlossen werden kann. Das Kupplungs- bzw.
Getriebesteuergerät 16 steuert bzw. regelt neben der
Getriebeübersetzung i des Getriebes 12 die Kupplung 17.
Hierzu wird dem Kupplungs- bzw. Getriebesteuergerät 16
insbesondere die durch den Sensor 14 erfaßte Motordrehzahl
Nmot und die durch den Sensor 15 erfaßte Turbinen- bzw.
Wandlerausgangsdrehzahl NT zugeführt. Zur Bestimmung der
Getriebeübersetzung i wird im allgemeinen noch die Motorlast
bzw. der Vortriebswunsch des Fahrers und die
Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet (nicht dargestellt).
Wie erwähnt kann die Wandlerüberbrückungskupplung
geschlossen oder geöffnet werden, daneben kann aber auch
eine Regelung des Kupplungsschlupfes, der beispielsweise aus
dem Verhältnis von Nmot zu NT abgeleitet wird, vorgesehen
sein. Die meisten Automatikgetriebe 12 weisen heute eine
solche Wandlerüberbrückungskupplung 17 auf, die im
allgemeinen in den höheren Getriebegängen geschlossen wird,
um den durch den Wandlerschlupf bedingten erhöhten
Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Der Nachteil dieser
Überbrückung besteht allerdings darin, daß mit der
Überbrückung auch die druckdämpfende bzw.
antriebsstrangschwingungsdämpfende Wirkung des Wandlers 11
wegfällt. Schnelle Änderungen des Motormoments Mmot können
dann unter Umständen nahezu ungedämpft an den Antriebsstrang
des Fahrzeugs weitergeleitet werden, was dazu führt, daß das
Fahrzeug zum Ruckeln neigt. Besonders spürbar wird dieses
Ruckeln bei vorliegen von zwei Betriebsbedingungen des
Motors:
- 1. Beim Übergang vom Normalbetrieb (befeuerter Betrieb mit normaler Kraftstoffzumessung) zur bekannten Schubabschaltung (Abschaltung der Kraftstoffzufuhr im Schiebebetrieb des Motors) und umgekehrt beim Wiedereinsetzen der Kraftstoffzufuhr nach einer solchen Schubabschaltung. In diesen Phasen erhöht sich das Motormoment Mmot sprunghaft.
- 2. Beim Vorzeichenwechsel des Motormoments Mmot (Übergang von Schiebe- in den Zugbetrieb des Motors), weil hier die Zahnflanken im Antriebsstrang ihre Anlage wechseln.
Bei beiden Betriebsbedingungen kommt es also zu einer
markanten Änderung des Motormoments. Da diese Änderungen
durch das Motorsteuergerät 101 initiiert werden, sind diese
Änderungen auch, quasi vorausschauend, absehbar.
Wie erwähnt kann die Wandlerkupplung 17 auch geregelt
betrieben werden, das heißt, daß die Kupplung in diesem
Regelzustand weder ganz geschlossen noch ganz geöffnet ist.
Der Kupplungsdruck wird so eingeregelt, daß die Kupplung mit
einem geringen Schlupf schleift. Der Vorteil dabei ist, daß
die Energieverluste im Wandler deutlich geringer sind als
bei offener Kupplung, die dämpfende Wirkung des Wandlers
aber zumindest noch teilweise wirksam ist. Nachteilig ist
dabei allerdings, daß gegenüber der komplett geschlossenen
Kupplung ein gewisser Kraftstoffmehrverbrauch unvermeidbar
ist.
Wesentlich für die erste Ausgestaltung der Erfindung (Fig.
1) ist das Signal ΔMmot, das dem Kupplungs- bzw.
Getriebesteuergerät 16 von der Motorsteuerung 101 zugeführt
wird. Dieses Signal ΔMmot, gibt an, ob die Motorsteuerung
101 den Motor 10 derart steuert oder regelt, daß eine
markante Änderung des Motormoments Mmot zu erwarten ist. In
Reaktion auf eine durch das Signal ΔMmot gemeldete markante
Änderung des Motormoments Mmot (beispielsweise im Sinne der
o.g. zwei Betriebsbedingungen) wird die Kupplung 17
wenigstens teilweise, bestenfalls aber gänzlich, geöffnet.
Wenn die Motorsteuerung 101 also eine Schubabschaltung
durchführen will, ein Wiedereinsetzvorgang nach einer
Schubabschaltung oder ein markanter Vorzeichenwechsel des
Motormoments Mmot bevorsteht, so sendet die Motorsteuerung
101 an die Kupplungssteuerung 16 eine Information ΔMmot,
aufgrund der die Kupplungssteuerung 16 die Wandlerkupplung
17 vom geschlossenen in den geregelten oder geöffneten
Zustand schaltet (oder vom geregelten in den geöffneten).
Wenn dann die Aktion "Schubabschalten", "Wiedereinsetzen"
oder "Motormomentvorzeichenwechsel" tatsächlich durchgeführt
wird, ist die Wandlerkupplung dann also nicht mehr
geschlossen, so daß der dadurch entstehende Momentensprung
im Antriebsstrang durch den Wandler 11 gedämpft wird.
An dieser Stelle soll darauf verwiesen werden, daß statt der
Wandlerüberbrückungskupplung selbstverständlich auch eine an
sich bekannte Servokupplung Verwendung finden kann. In
diesem Fall würde die geschlossene Servokupplung zur
Dämpfung des Rucks kurzzeitig etwas (geringer
Kupplungsschlupf) geöffnet.
Wesentlich für die zweite Ausgestaltung der Erfindung (Fig.
2) ist das Statussignal St, das von dem Kupplungs- bzw.
Getriebesteuergerät 16 an das Motorsteuergerät 101 geleitet
wird und den Betriebszustand (geschlossen, geöffnet,
teilweise geöffnet) der Wandlerüberbrückungskupplung 17
angibt. Im Motorsteuergerät 101 ist dabei eine
Antriebsstrangdämpfung vorgesehen, durch die der durch
Betätigung des Fahrpedals 1 geäußerte Vortriebswunsch nicht
sofort an die Leistungssteuerung (z. B. Drosselklappe)
weitergegeben wird. Das Problem bzgl.
Antriebsstrangschwingungen beispielsweise in Reaktion auf
einen Vorzeichenwechsel des Motormoments kann in bekannter
Weise (siehe die eingangs erwähnte DE-OS 43 21 333) mittels
eines sogenannten EGAS-Systems durch ein von der
Fahrervorgabe entkoppeltes langsames, also verzögertes
Durchfahren des Vorzeichenwechsel-Bereichs gelöst werden.
Ist diese Funktion im Motorsteuergerät 101 aber ständig
aktiv, also ohne Unterscheidung, ob die Wandlerkupplung 17
geschlossen, geregelt oder offen ist, so hat man im Fall der
offenen bzw. teilweise offenen, geregelten Kupplung eine
doppelte Dämpfung über den Wandler und über die
obenbeschriebene spezielle EGAS-Funktion. Die Folge hiervon
kann unter Umständen ein relativ träges Ansprechverhalten
des Fahrzeugs auf Fahrpedalbewegungen sein.
Gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird der
Status an die Motorsteuerung 101 übertragen, z. B. in Form
eines dreistufigen Signals St (Kupplung geöffnet, Kupplung
geregelt, Kupplung geschlossen). Die beschriebene Funktion
"Antriebsstrangdämpfung" im Motorsteuergerät 101 wird nur
dann aktiviert, wenn der Zustand "Kupplung geschlossen"
vorliegt. Damit wird jeweils nur einmal gedämpft:
- - über die Funktion "Antriebsstrangdämpfung" im Motorsteuergerät 101 bei geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung 17 und
- - über den Wandler 11 bei gänzlich oder teilweise geöffneter Wandlerüberbrückungskupplung 17.
Unabhängig von dem Zustand der Wandlerkupplung hat der
Fahrer immer ein ähnliches Ansprechverhalten auf seine
Fahrpedalbetätigungen.
Anstatt die Funktion "Antriebsstrangdämpfung" im
Motorsteuergerät 101 bei offener oder geregelter Kupplung
ganz abzuschalten, kann sie natürlich auch weiterhin aktiv
bleiben, aber mit anderen (schwächeren) Parametern
(geringere Verzögerung des Fahrerwunsches) als im
geschlossenen Zustand der Kupplung.
Claims (11)
1. System zur Steuerung einer zwischen einem ein Motormoment
(Mmot) erzeugenden Fahrzeugmotor (10) und den Rädern (13)
eines Fahrzeugs angeordneten Kupplung (17), mittels der auf
ein Ansteuersignal (PWK) hin der Kraftfluß zwischen dem
Fahrzeugmotor (10) und den Rädern (13) zumindest reduziert
werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansteuersignal
(PWK) abhängig von einem Signal (ΔMmot), das eine Änderung
des Motormoments (Mmot) bestimmten Ausmaßes repräsentiert,
gebildet wird.
2. System zur Steuerung eines Fahrzeugmotors (10) mit einem
Stellglied zur Beeinflussung des Motormoments (Mmot),
welches wenigstens abhängig von dem durch Mittel (1)
erfaßten Wunschmoment eingestellt wird, wobei bei Vorliegen
einer Änderung des Wunschmotormoments bestimmten Ausmaßes
die Ausführung des Wunsches zur Einstellung des Motormoments
verzögert erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem
Fahrzeugmotor (10) und den Rädern (13) des Fahrzeugs eine
Kupplung (17) angeordnet ist und die Verzögerung abhängig
von einem den momentanen Betriebszustand der Kupplung (17)
repräsentierenden Statussignal (St) getätigt wird.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Signal (ΔMmot) eine von der Motorsteuerung (101)
einzuleitende, insbesondere sprunghafte Änderung des
Motormoments (Mmot) repräsentiert.
4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Statussignal (St) das Vorliegen wenigstens eines von drei
Betriebszuständen angibt, wobei der erste Betriebszustand
durch eine geöffnete Kupplung, der zweite Betriebszustand
durch eine geschlossene Kupplung und der dritte
Betriebszustand durch einen geregelten Kupplungsbetrieb
gekennzeichnet ist.
5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Motormoment (Mmot) mittels einer Motorsteuerung (101)
gesteuert bzw. geregelt wird und die Kupplung (17) mittels
einer Kupplungs- bzw. Getriebesteuerung (16) gesteuert bzw.
geregelt wird und das Signal (ΔMmot) in der Motorsteuerung
(101) gebildet und der Kupplungs- bzw. Getriebesteuerung (16)
zugeführt wird.
6. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Motormoment (Mmot) mittels einer Motorsteuerung (101)
gesteuert bzw. geregelt wird und die Kupplung (17) mittels
einer Kupplungs- bzw. Getriebesteuerung (16) gesteuert bzw.
geregelt wird und das Statussignal (St) in der Kupplungs- bzw.
Getriebesteuerung (16) gebildet und der Motorsteuerung
(101) zugeführt wird.
7. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in
Reaktion auf eine durch das Signal (ΔMmot) repräsentierte
einzuleitende, insbesondere sprunghafte, Änderung des
Motormoments (Mmot) das Ansteuersignal (PWK) derart gebildet
wird, daß der Kraftfluß derart geändert wird, daß die starre
Kopplung zwischen dem Fahrzeugmotor (10) und den Rädern (13)
aufgehoben wird.
8. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in
Reaktion auf den durch das Statussignal (St) repräsentierten
ersten oder dritten Betriebszustand der Kupplung die
Verzögerung nicht oder modifiziert im Sinne einer
Verringerung der Verzögerung getätigt wird.
9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Signal (ΔMmot) wenigstens angibt, ob
- - ein Vorzeichenwechsel des Motormoments (Mmot),
- - eine Unterbrechung bzw. sprunghafte Reduzierung der Kraftstoffzufuhr des Motors (10) und/oder
- - ein Wiedereinsetzen nach einer Unterbrechung bzw. einer Reduzierung der Kraftstoffzufuhr des Motors (10) bzw. eine sprunghafte Erhöhung der Kraftstoffzufuhr des Motors (10)
vorgesehen ist.
10. System nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß mittels der Kupplung (17) ein Momentenwandler (11)
überbrückt werden kann oder die Kupplung (17) eine
Servokupplung ist.
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