DE19838454C1 - Verfahren zur Reduzierung von Lastwechselschlag bei Kraftfahrzeugen - Google Patents
Verfahren zur Reduzierung von Lastwechselschlag bei KraftfahrzeugenInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Reduzierung von Lastwechselschlag bei Kraftfahrzeugen durch Veränderung des Motor-Momentenverlaufs wird zur Umsetzung eines Motor-Momentenverlaufs zwischen einem unteren Momentenanfangswert und einem oberen Momentenzielwert der Verlauf der Drosselklappenstellung zwischen einer dem Momentenanfangswert entsprechenden Anfangsschließstellung und einer dem Momentenzielwert entsprechenden Zielöffnungsstellung verändert. DOLLAR A Um Lastwechselschlag ohne Beeinträchtigung der Agilität des Fahrzeugs wirkungsvoll zu reduzieren, weist der Verlauf der Drosselklappenstellung benachbart zur Anfangsschließstellung ein die Drosselklappe öffnendes lokales Maximum und zwischen dem lokalen Maximum und der Zielöffnungsstellung ein die Drosselklappe schließendes lokales Minimum auf, wobei das lokale Maximum der Drosselklappenstellung einem lokalen Momentenmaximum entspricht, das groß genug ist, um Spiel im Triebstrang des Kraftfahrzeugs zu überwinden oder wesentlich zu reduzieren.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Last
wechselschlag bei Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des An
spruches 1.
Lastwechselschlag entsteht insbesondere beim Übergang zwischen
Schubbetrieb und Zugbetrieb eines motorisch betriebenen Kraft
fahrzeugs und äußert sich in Form eines unerwünschten Fahr
zeugruckes sowie eines störenden Lastschlaggeräusches. Der
Lastwechselschlag wird durch schnelle Momentenänderungen er
zeugt, die beispielsweise durch Beschleunigen aus dem Schubbe
trieb heraus entstehen können, indem an der Abtriebsseite des
Motors ein starker Drehimpuls erzeugt wird, der über ein Einma
ssen-Schwungrad oder ein Zweimassen-Schwungrad auf den Trieb
strang übertragen wird. In der Phase des Momentenaufbaus wäh
rend des Wechsels zwischen Schub- und Zugbetrieb muß zunächst
Spiel im Triebstrang überwunden werden. Nachdem das Spiel
durchlaufen wurde, wird der Drehimpuls der schweren Sekundärma
sse des Zweimassen-Schwungrades schlagartig auf den Triebstrang
übertragen. Dieser Lastwechselschlag beeinträchtigt das subjek
tive Komfortempfinden des Fahrers und hat eine unerwünschte
Energieeinleitung in das Schwingungssystem Motor-Triebstrang-
Karosse zur Folge. Lagerungen im Fahrzeug werden hierdurch zu
sätzlich belastet.
Im Anschluß an den Spieldurchlauf wird ein schneller Momenten
aufbau erzeugt, beispielsweise beim Beschleunigen. Aufgrund der
im Schwungrad gespeicherten kinetischen Energie kommt es zum
Überschwingen des Schwungrades, wobei die Schwungrad-
Schwingungen auf den Triebstrang übertragen werden. Diese
Schwingungen sind als Ruckelschwingungen bekannt, die wie der
Lastwechselschlag zur Kategorie der Fahrzeug-Längsschwingungen
zählen.
Es ist zwar aus der DE 40 13 943 C2 bekannt, Ruckelschwingungen
zu verhindern, indem das Motormoment durch eine geregelte
Kraftstoffeinspritzung in Abhängigkeit der Schwingungsdauer der
Ruckelschwingung beeinflußt wird. Durch eine gezielte Rücknahme
bzw. Erhöhung des Motormoments in den entsprechenden Phasen der
Ruckelschwingung wird versucht, die durch das Ruckeln verur
sachten Längsbewegungen zu vermeiden.
Das aus der DE 40 13 943 C2 bekannte Verfahren setzt voraus,
daß zunächst die Schwingungsperiode der Ruckelschwingung erfaßt
wird. Anschließend wird der Motor-Momentenverlauf über die
Kraftstoffeinspritzung in Gegenphase zur Ruckelschwingung be
einflußt. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, daß zur Erfas
sung der Schwingungsperiode zunächst die erste Ruckelschwin
gung, die die höchste Amplitude aufweist, abgewartet werden
muß, bevor die ruckeldämpfenden Maßnahmen ergriffen werden kön
nen, so daß der Fahrkomfort nicht in dem erwünschten Maße ver
bessert wird. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß der Momen
tenverlauf der Ruckelbewegung gegengesteuert wird, was ein
rasch aufeinanderfolgendes Anschwellen und Abfallen des Motor
moments erforderlich macht. Diese mehrfache Momentenrücknahme
beeinträchtigt die Grundbeschleunigung des Fahrzeugs und ver
schlechtert das Abgasverhalten der Brennkraftmaschine.
Ein Verfahren zur Schwingungsunterdrückung einer Fahrzeugkaros
serie ist auch aus der Druckschrift DE 38 31 575 A1 bekannt.
Gemäß diesem Verfahren wird das Motorausgangsdrehmoment in ei
ner Richtung variiert, deren Phase entgegengesetzt zu derjeni
gen der Fahrzeugkarosserieschwingung liegt. Zur Schwingungskom
pensation müssen die aktuellen Karosserieschwingungen ermittelt
und das Motorausgangsdrehmoment mit den Schwingungen synchroni
siert werden. Neben einem erheblichen Aufwand an Meß- und Re
geltechnik führt die Schwingungsunterdrückung außerdem zu einem
gedämpft schwingenden Drehmomentverlauf bzw. Beschleunigungs
verhalten, wodurch wie beim Verfahren gemäß der DE 40 13 943 C2
Beschleunigung und Abgasverhalten beeinträchtigt werden.
Weder die DE 40 13 943 C2 noch die DE 38 31 575 A1 offenbaren
eine Methode, Lastwechselschlag zu vermeiden oder die Auswir
kungen von Lastwechselschlag zu vermindern.
Aus der DE 34 04 154 A1 ist eine Regeleinrichtung für ein
Kraftfahrzeug bekannt, mit der bei einem Lastwechsel im An
triebsstrang auftretende Schwingungen gedämpft werden können.
Über Meßfühler werden Winkelgeschwindigkeiten im Antriebsstrang
erfaßt und der Regeleinrichtung zugeführt, wobei die Fahrpedal
stellung als Führungsgröße der Regelung dient. Über das Regel
signal wird die Kraftstoffeinspritzung beeinflußt, gegebenen
falls kann bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen auch die
Drosselklappenposition eingestellt werden.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, Lastwechselschlag oh
ne Beeinträchtigung der Agilität des Fahrzeugs wirkungsvoll zu
reduzieren.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An
spruches 1 gelöst.
Bei dem neuartigen Verfahren wird davon ausgegangen, daß die
Position der Drosselklappe zwischen einer Anfangsschließstel
lung und einer Zielöffnungsstellung entsprechend einem einzu
stellenden Motormoment verändert wird. Zur Vermeidung bzw. Re
duzierung des Lastwechselschlags ist nun vorgesehen, die Dros
selklappe zunächst bis zu einer ersten, einem lokalen Maximum
entsprechenden Öffnungsstellung zu öffnen und im Anschluß an
die erste Öffnungsstellung auf eine zweite, einem lokalen Mini
mum entsprechende Öffnungsstellung abzusenken, bevor die Ziel
öffnungsstellung erreicht wird, wobei das lokale Maximum der
Drosselklappenstellung ein lokales Momentenmaximum bewirkt, das
insbesondere groß genug ist, um Spiel im Triebstrang des Kraft
fahrzeugs im Übergang zwischen Schubbetrieb und Zugbetrieb zu
überwinden. Das lokale Maximum der Drosselklappenstellung
reicht somit aus, um Triebstrangspiel, insbesondere Getriebe
spiel, auszugleichen. Das zugehörige Momentenmaximum kann dabei
ausreichend klein gehalten werden, um das Spiel weich zu durch
laufen, so daß Drehzahldifferenzen zusammenwirkender Übertra
gungsglieder des Triebstranges mit lediglich kleinen Drehzahl
anstiegen ausgeglichen werden und die zusammenwirkenden Über
tragungsglieder stoßfrei zur Anlage kommen.
Nach dem Ausgleich des Spiels kann im Anschluß an die zweite,
dem lokalen Minimum entsprechende Öffnungsstellung das Motormo
ment ohne Lastschlagwechsel rasch aufgebaut werden, wodurch das
Ansprechverhalten und die Agilität des Fahrzeugs, insbesondere
beim Beschleunigen, verbessert ist. Einen Lastschlagwechsel
auslösende Drehimpulsstöße werden vermieden. Ein weiterer Vor
teil liegt in dem gleichmäßigen, von starken Schwingungen be
freiten Verlauf des Motormoments nach Erreichen des Momenten
zielwerts, was durch den Abbau der Fahrzeug-Längsschwingungen
erzielt wird. Außerdem wird die Belastung der Lagerungen des
Motors und des Triebstranges sowie die Belastung der Karosse
gesenkt.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß durch die kurzfristige
Öffnung der Drosselklappe im Bereich des lokalen Maximums des
Drosselklappenverlaufs eine schnelle, verzögerungsfreie Befül
lung des Saugrohrs der Brennkraftmaschine mit Ansaugluft be
reits vor dem Momentenanstieg auf den Momentenzielwert ermög
licht wird. Außerdem werden durch die unmittelbare Ansteuerung
der Drosselklappe im Bereich des lokalen Maximums Verzögerungen
infolge gedämpften Umsetzens der Gaspedalbewegung und infolge
Trägheit von Motor- und Steuerungskomponenten vermieden.
Die Einstellung der Drosselklappe erfolgt zweckmäßig über ein
elektrisch betätigbares Stellglied, das mit einer Bestromungs
funktion beaufschlagt wird, durch die der gewünschte Verlauf
der Drosselklappenstellung bewirkt wird. Die Bestromungsfunkti
on ist vorteilhaft als näherungsweise rechteckförmige Funktion
mit zeitdiskreten Stromintervallen ausgebildet, die in einfa
cher Weise generiert werden können.
Die Bestromungsfunktion weist bevorzugt eine Sprungstelle auf,
mit der das lokale Maximum im Verlauf der Drosselklappenstel
lung nachgebildet wird und die vorteilhaft näherungsweise als
kurzer Rechteckimpuls ausgebildet ist. Die Sprungstelle bewirkt
ein sehr kurzzeitiges, teilweises Öffnen der Drosselklappe, wo
durch eine erhebliche Steigerung des Saugrohrdrucks und des Mo
tormoments zu erreichen ist. Zusätzlich zum Spielausgleich wird
hierdurch in kürzestmöglicher Zeit die maximale Fahrzeugbe
schleunigung erreicht. Bereits eine Bestromung der Drosselklap
pe von 80% des möglichen Maximalwerts über eine Zeitdauer von
20 ms reicht üblicherweise aus, um die Drosselklappe um einen
kleinen Winkel zu öffnen und eine Steigerung des Saugrohrdrucks
zu erreichen, wobei sich die maximale Fahrzeugbeschleunigung
unter Vermeidung von Lastwechselschlag nach etwa 180 ms ein
stellt.
In bevorzugter Weiterbildung wird die Reduzierung bzw. Elimi
nierung des Lastwechselschlags mit der Reduzierung bzw. Elimi
nierung von Ruckelschwingungen kombiniert. Die Ruckelschwingun
gen können gemäß einem ähnlichen Funktionsverlauf wie der Last
wechselschlag gedämpft werden, indem die Drosselklappenstellung
zunächst auf eine einem lokalen Maximum entsprechende Öffnungs
stellung angehoben, anschließend auf eine einem lokalen Minimum
entsprechende Öffnungsstellung gesenkt und schließlich auf die
Zielöffnungsstellung gemäß dem gewünschten Momentenmaximum ein
gestellt wird. Die Lastwechselschlag- und die Ruckelschwin
gungsdämpfung werden zeitlich aufeinanderfolgend ausgeführt. In
einem ersten Schritt wird zunächst die Funktion für die Last
wechselschlagdämpfung aufgebracht und anschließend auf ein Mi
nimum zurückgeführt, bevor in einem zweiten, darauffolgenden
Schritt die Ruckelschwingungsdämpfung mit einer erneuten Anhe
bung auf ein zweites lokales Maximum und Absenkung auf ein
zweites lokales Minimum durchgeführt wird. Dadurch wird im er
sten Schritt Spiel im Triebstrang ausgeglichen und eine Über
tragung eines Drehimpulsstoßes vom Motor auf den Triebstrang
verhindert. Im zweiten Schritt wird der Triebstrang durch das
Aufbringen eines Momentenimpulses vorgespannt, schwingt während
des lokalen Minimums bis zum Umkehrpunkt der Schwingungsauslen
kung weiter und wird im Umkehrpunkt bei voller Vorspannung mit
dem Momentenzielwert beaufschlagt. Durch die Kombination beider
Schritte ist ein lastschlagfreies und ruckelfreies Beschleuni
gen mit nahezu maximal möglicher Agilität realisierbar.
Die Amplituden der lokalen Maxima von Lastwechselschlagdämpfung
und Ruckelschwingungsdämpfung sind zweckmäßig aufeinander abge
stimmt. Die Amplitude des ersten lokalen Maximums ist in der
Regel kleiner als die Amplitude des zweiten lokalen Maximums,
da der Ausgleich von Spiel im Antriebsstrang mit einem kleine
ren Drehmoment erfolgen kann als die Vorspannung des Getriebe
strangs.
Der Verlauf der Drosselklappenstellung ist sowohl für die Last
schlagdämpfung als auch für die Dämpfung der Ruckelschwingungen
unabhängig vom Verlauf der Gaspedalposition. Es wird lediglich
die Anfangsstellung und die Endstellung des Gaspedals und gege
benenfalls die Gaspedal-Änderungsgeschwindigkeit für die
Schwingungsreduzierung berücksichtigt, nicht jedoch der zwi
schen Gaspedal-Anfangsstellung und Gaspedal-Endstellung liegen
de Verlauf. Dadurch wird eine Entkopplung des Verlaufes von
Gaspedalstellung und Drosselklappenstellung erreicht, wobei die
Drosselklappenstellung in der vorbeschriebenen Weise einer im
Hinblick auf die Lastschlagreduzierung und Ruckelschwingungsre
duzierung optimierten Funktion folgt.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den
weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnun
gen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 bis Fig. 5 den Verlauf der Gaspedalstellung, der Bestrom
ungsfunktion des Stellglieds der Drosselklappe,
der Drosselklappenstellung, des Saugrohrdrucks
und des Motormoments für eine Reduzierung des
Lastwechselschlags,
Fig. 6 bis Fig. 10 einen Fig. 1 bis 5 entsprechenden Funktionsver
lauf für eine kombinierte Reduzierung von Last
wechselschlag und Ruckelschwingungen.
Die Fig. 1 bis 5 zeigen Funktionsverläufe für den Übergang von
Schubbetrieb auf Zugbetrieb eines Kraftfahrzeugs mit Brenn
kraftmaschine mit Reduzierung des im Übergang auftretenden
Lastwechselschlags.
In Fig. 1 ist der Verlauf der Gaspedalstellung StG dargestellt.
Zum Zeitpunkt t0 steigt die Gaspedalstellung StG vom Ausgangs
wert Null rampenförmig auf einen Endwert an, der bei maximal
100% liegt. Der Verlauf der Gaspedalstellung StG wird in eine
in Fig. 2 gezeigte Bestromungsfunktion I umgesetzt, die den
Stromverlauf eines elektrischen Stellglieds darstellt, über das
die Position der Drosselklappe der Brennkraftmaschine einstell
bar ist. Bei einem Wert I = 0 der Bestromungsfunktion ist die
Drosselklappe geschlossen, bei einem Wert I < 0 wird die Dros
selklappe je nach Amplitude der Bestromungsfunktion mehr oder
weniger weit geöffnet.
Mit kurzer zeitlicher Verzögerung gegenüber dem Anstieg der
Gaspedalstellung wird zum Zeitpunkt t1 ein rechteckförmiger
Stromimpuls aufgegeben, dessen Amplitude unterhalb dem Maximal
wert von 100% der Bestromungsfunktion liegt und der bis zum
Zeitpunkt t2 aufrecht erhalten wird. Der rechteckförmige Strom
impuls stellt ein lokales Strommaximum IL max dar. Zwischen dem
Zeitpunkt t2 und t3 fällt die Bestromungsfunktion I auf ein lo
kales Minimum IL min, das im gezeigten Ausführungsbeispiel Null
beträgt. Zum Zeitpunkt t3 steigt die Bestromungsfunktion I ram
penförmig auf den der maximalen Gaspedalstellung StG entspre
chenden Endwert, wobei es zweckmäßig sein kann, anstelle eines
rampenförmigen Anstiegs für die Bestromungsfunktion eine nähe
rungsweise rechteckförmige Funktion vorzusehen.
Das lokale Bestromungsmaximum IL max kann bis zum Maximalwert von
100% ansteigen, das lokale Bestromungsminimum IL min kann einen
Wert größer als Null einnehmen. Gegebenenfalls liegen Bestrom
ungsmaximum IL max und Bestromungsminimum IL min auf dem gleichen
Wert.
Das lokale Bestromungsmaximum IL max wird mit kurzer zeitlicher
Verzögerung zum Zeitpunkt t1 gegenüber dem Beginn des Anstiegs
der Gaspedalstellung zum Zeitpunkt t0 aufgegeben. In dieser
Zeitspanne können durch Meß- und Auswerteeinrichtungen die den
Verlauf der Bestromungsfunktion bestimmenden Parameter und da
mit der Verlauf der Drosselklappenstellung festgelegt werden.
Zweckmäßig wird eine Änderung der Drosselklappenstellung durch
Beaufschlagung des Stellglieds mit der Bestromungsfunktion I
für den Fall ausgelöst, daß die Änderung der Gaspedalstellung -
mithin die Geschwindigkeit des Gaspedals - oberhalb eines vor
gegebenen Schwellenwerts liegt, der sich aus der Ausgangsstel
lung des Gaspedals, der Gaspedalwegdifferenz, der Motordrehzahl
und/oder der Gangstellung bestimmt. Aus diesen Parametern kann
zunächst der Anfangsverlauf der Bestromungsfunktion, insbeson
dere der Verlauf des lokalen Maximums IL max und des lokalen Mi
nimums IL min, bestimmt werden. Aus weiteren, zyklisch erfaßten
Messungen zu einem späteren, nach t2 liegenden Zeitpunkt kann
das Endniveau der Bestromungsfunktion I bzw. der Drosselklap
penstellung DK festgestellt werden.
Die in Fig. 3 gezeigte Drosselklappenstellung DK stellt sich
als Reaktion auf die Bestromungsfunktion I gemäß Fig. 2 ein.
Zum Zeitpunkt t1 öffnet sich die Drosselklappe von der Anfangs
schließstellung parabolisch ansteigend bis zum lokalen Maximum
DKL max und sinkt anschließend parabolisch auf das lokale Minimum
DKL min, das im gezeigten Ausführungsbeispiel Null beträgt. Ab
dem Zeitpunkt t3 beginnt die Drosselklappenstellung parabolisch
auf die Zielöffnungsstellung DKo zu steigen.
Anstelle parabolischer Drosselklappenbewegungen kann die Dros
selklappe auch anderen Funktionsverläufen folgen.
Als Reaktion auf die Änderung der Drosselklappenstellung stellt
sich der in Fig. 4 gezeigte Verlauf des Saugrohrdrucks p2S und
der in Fig. 5 gezeigte Verlauf des Motormoments M ein. Beide
Funktionen steigen wie die Bestromungsfunktion I und die Dros
selklappenstellung DK ausgehend von einem Anfangswert auf ein
lokales Maximum pL 2Smax bzw. ML max, fallen anschließend auf ein
lokales Minimum pL 2Smin bzw. ML min ab und steigen schließlich auf
einen jeweiligen Endwert bzw. Zielwert an. Je nach Fahrervorga
be stellen sich unterschiedlich hohe lokale Maxima und Minima
mit entsprechend unterschiedlichen Gradienten ein, wobei der
qualitative Verlauf im wesentlichen gleich bleibt. Die Funktio
nen des Saugrohrdrucks p2S und des Motormoments M sind wie die
Drosselklappenfunktion bis in die zweite Ableitung stetig.
Wie Fig. 5 zu entnehmen, nimmt das Motormoment M bis zum Zeit
punkt t1 einen unteren Momentenanfangswert Mu kleiner als Null
ein. In dieser Zeitspanne befindet sich das Fahrzeug im Schub
betrieb. Als Reaktion auf die zum Zeitpunkt t1 auf das lokale
Maximum IL max ansteigende Bestromungsfunktion I steigt das Mo
tormoment M steil an, durchschneidet zum Zeitpunkt t2 etwa die
Nullinie und erreicht im Zeitraum zwischen t2 und t3 das lokale
Maximum ML max. Im weiteren Verlauf fällt das Motormoment auf das
lokale Minimum ML min ab, das etwa zum Zeitpunkt t3 erreicht wird
und wieder unter Null liegen kann. Schließlich steigt das Mo
tormoment auf den Momentenzielwert Mo an.
Das Durchschneiden der Nullinie markiert zugleich einen Über
gang zwischen Schub- und Zugbetrieb des Fahrzeugs. Unterhalb
der Momenten-Nullinie befindet sich das Fahrzeug im Schubbe
trieb, oberhalb der Nullinie im Zugbetrieb.
Gegebenenfalls kann das Motormoment auch den gestrichelt einge
zeichneten Verlauf einnehmen, bei dem ab dem Zeitpunkt t2 das
Motormoment mit einem schwachen Gradienten ansteigt und im
Zeitraum zwischen t2 und t3 etwa die Nullinie durchschneidet.
Dieser Funktionsverlauf zeigt keine ausgeprägten lokalen Momen
tenmaxima und -minima.
Das lokale Maximum ML max des Motormoments ist zweckmäßig hinrei
chend groß dimensioniert, um das Spiel im Triebstrang des
Kraftfahrzeugs ganz oder teilweise zu überwinden. Das hierfür
erforderliche lokale Maximum DKL max der Drosselklappenstellung
wird über die Amplitude und die Zeitdauer des lokalen Maximums
IL max der Bestromungsfunktion vorgegeben.
Die Reduzierung des Lastwechselschlags dauert bis zum Zeitpunkt
t3 an, der das Ende des lokalen Minimums IL min der Bestromungs
funktion I markiert und ab dem die Bestromungsfunktion auf den
Zielwert ansteigt.
Die Reaktionen der Drosselklappe, des Ladedrucks und des Motor
moments erfolgen mit zeitlicher Verzögerung gegenüber der Be
stromungsfunktion I.
Der Lastwechselschlag kann auch im Übergang von Zugbetrieb auf
Schubbetrieb, der durch einen Wechsel von positivem Motor-
Ausgangsmoment auf negatives Motor-Endmoment gekennzeichnet
ist, gedämpft werden. Hierbei werden im Prinzip die Funktionen
der Fig. 1 bis 5 in Gegenrichtung, von rechts nach links,
durchlaufen, wobei zu berücksichtigen ist, daß die Bestromungs
funktion und die Drosselklappenstellung grundsätzlich mit zeit
licher Verzögerung auf eine Änderung der Gaspedalstellung rea
gieren.
Eine weitere Reduzierung des Lastschlags kann durch eine weiche
Abstimmung des Triebstranges erfolgen, indem der Triebstrang
mit einer geringen Drehsteifigkeit versehen wird, was bei
spielsweise durch dünne Seitenwellen realisiert werden kann.
Die in den Fig. 6 bis 10 dargestellten Funktionsverläufe zeigen
eine Kombination von Reduzierung des Lastwechselschlags und von
Ruckelschwingungen. Die Schaubilder zeigen jeweils drei Funkti
onsverläufe, und zwar jeweils einen Verlauf für eine schnelle
Beschleunigung (durchgezogene Linie), einen Verlauf für eine
langsamere Beschleunigung auf das gleiche Zielniveau (strich
punktierte Linie) und einen Verlauf für eine Beschleunigung auf
ein niedrigeres Zielniveau (gestrichelte Linie).
Gemäß Fig. 6 steigt die Gaspedalstellung StG zum Zeitpunkt t0
rampenförmig auf die Endstellung an. Dieser Anstieg wird in die
in Fig. 7 gezeigte Bestromungsfunktion I für das elektrische
Stellglied der Drosselklappe umgesetzt. Die Bestromungsfunktion
I weist zwei aufeinanderfolgende lokale Maxima auf, ein erstes
Maximum IL max, das zum Zeitpunkt t1 beginnt und als Rechteck
ausgebildet ist, und ein zweites Maximum IR max, das zu einem
späteren Zeitpunkt t3 beginnt und ebenfalls rechteckförmig aus
gebildet ist. Im weiteren Verlauf steigt die Bestromungsfunkti
on I zum Zeitpunkt t5 sprungförmig auf den Endwert an.
Das erste lokale Maximum IL max beginnt zeitverzögert gegenüber
dem Beginn t0 der Gaspedalbewegung StG. Zwischen dem ersten Ma
ximum IL max und dem zweiten Maximum IR max liegt ein erstes loka
les Minimum IL min zwischen den Zeitpunkten t2 und t3. Auf das
zweite lokale Maximum IR max folgt ein zweites lokales Minimum
IR min zwischen dem Ende des zweiten lokalen Maximums IR max zum
Zeitpunkt t4 und dem Beginn des Anstiegs auf den Endwert zum
Zeitpunkt t5.
Das erste lokale Maximum IL max und das erste lokale Minimum IL min
bis zum Zeitpunkt t3 sind der Reduzierung des Lastwechsel
schlags zugeordnet. Das zweite lokale Maximum IR max und das
zweite lokale Minimum IR min zwischen den Zeitpunkten t3 und t5
sind der Reduzierung der Ruckelschwingungen zugeordnet.
Je nach Verlauf der Gaspedalstellung StG nimmt die Bestromungs
funktion I einen unterschiedlichen Verlauf ein. Die Minima und
Maxima können im Hinblick auf Amplitude, zeitlichem Beginn,
Zeitdauer und Funktionstyp variieren. So kann es zweckmäßig
sein, anstelle von Rechteckfunktionen rampenförmige oder tra
pezförmige Funktionen mit hohem Gradienten vorzugeben oder
Funktionen zu realisieren, die bis in die erste oder die zweite
Ableitung stetig sind. Wie beim zweiten lokalen Maximum IR max
eingetragen, können die lokalen Maxima mehrere Stufen aufwei
sen. Gegebenenfalls ist jedes Maximum in mehrere einzelne
Rechteckfunktionen mit zwischenliegenden Minima unterteilt. Die
Amplituden können bis auf den Maximalwert von 100% ansteigen,
wobei vorzugsweise die Amplitude des ersten, der Lastschlag
dämpfung zugeordneten lokalen Maximums IL max deutlich geringer
ausgeprägt ist als die Amplitude des zweiten, der Ruckelschwin
gungsdämpfung zugeordneten lokalen Maximums IR max. Der zeitliche
Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten lokalen Maximum,
der durch die Zeitdauer des ersten lokalen Minimums gekenn
zeichnet ist, ist zweckmäßig klein im Vergleich zur Zeitdauer
des zweiten lokalen Minimums.
Der in Fig. 8 dargestellte Verlauf der Drosselklappenstellung
DK stellt sich als Reaktion auf die Bestromungsfunktion I ein.
Die Drosselklappenstellung steigt zum Zeitpunkt t1 auf ein er
stes lokales Maximum DKL max, fällt danach auf ein erstes lokales
Minimum DKL min ab, steigt zum Zeitpunkt t3 auf ein zweites loka
les Maximum DKR max und fällt danach auf ein zweites lokales Mi
nimum DKR min ab, bevor zum Zeitpunkt t5 der Anstieg auf die Zie
löffnungsstellung Dko erfolgt. Die lokalen Minima DKL min und
DKR min liegen beim Wert Null bzw. nahe Null.
Die lokalen Minima und Maxima zeigen sich auch in den Verläufen
des Ladedrucks p2S und des Motormoments M gemäß den Fig. 9 und
10. Gemäß Fig. 9 steigt der Ladedruck zunächst auf das erste
lokale Maximum pL 2smax an, fällt abhängig vom Saugrohrvolumen auf
das erste lokale Minimum pL 2smin ab, steigt auf das zweite, höhe
re lokale Maximum pR 2smax an und fällt auf das zweite lokale Mi
nimum pL 2smin ab, bevor der Anstieg zum Ladedruck-Endwert er
folgt. Das Abfallen auf das Minimum hängt vom Saugrohrvolumen
ab, wobei ein großes Saugrohrvolumen mehr Luftaufnahmekapazität
aufweist als ein kleineres Saugrohrvolumen und daher einen ge
ringeren Ladedruckabfall produziert.
In ähnlicher Weise steigt das Motormoment zum Zeitpunkt t1 aus
gehend vom negativen Momentenanfangswert Mu auf das erste loka
le Maximum ML max an, das etwa kurz nach dem Zeitpunkt t2 - dem
Zeitpunkt des Beginns des ersten lokalen Minimums IL min der Be
stromungsfunktion - erreicht wird. Zum Zeitpunkt t3 - dem Zeit
punkt des Beginns des zweiten lokalen Maximums IL max der Be
stromungsfunktion - wird das knapp unter der Nullinie liegende
erste lokale Minimum ML min erreicht. Anschließend erfolgt die
Ruckelschwingungsdämpfung, bei der das Motormoment auf das
zweite lokale Maximum MR max ansteigt, auf das zweite lokale Mi
nimum MR min abfällt und schließlich nach dem Zeitpunkt t5 auf
den oberen Momentenzielwert Mo ansteigt.
Die Funktionen für die Drosselklappenstellung, den Ladedruck
und das Motormoment sind bis in die zweite Ableitung stetig.
Diese Funktionen reagieren mit zeitlicher Verzögerung auf den
Verlauf der Bestromungsfunktion I.
Die Funktionen werden zum Beschleunigen von links nach rechts
durchlaufen; entsprechend dem negativen Momentenanfangswert Mu
und dem positiven Momentenzielwert Mo beinhaltet der Beschleu
nigungsvorgang auch einen Übergang von Schub- auf Zugbetrieb,
bei dem der zu dämpfende Lastwechselschlag auftritt. Bei einer
Fahrzeugverzögerung werden die Funktionen in entgegengesetzter
Richtung von rechts nach links durchlaufen, wobei die zeitliche
Verzögerung im Verlauf der Bestromung und der Änderung der
Drosselklappenstellung gegenüber der Änderung der Gaspedalstel
lung zu berücksichtigen ist. Bei einem Vorzeichenwechsel im Mo
mentenverlauf von positivem Ausgangswert auf negativen Endwert
(Übergang von Zugbetrieb auf Schubbetrieb) werden Lastwechsel
schläge des Fahrzeugs ebenso wie Ruckelschwingungen wirkungs
voll reduziert bzw. eliminiert.
Es kann gegebenenfalls angezeigt sein, ausschließlich Lastwech
selschläge oder ausschließlich Ruckelschwingungen zu dämpfen.
Sowohl bei der Lastschlagdämpfung als auch bei der Ruckel
schwingungsdämpfung ist der Verlauf der Bestromungsfunktion
bzw. der Drosselklappenstellung entkoppelt vom Verlauf der Gas
pedalstellung. Es werden lediglich Eckdaten aus dem Verlauf der
Gaspedalstellung wie Anfangswert, Endwert, Änderungsgeschwin
digkeit etc. berücksichtigt und aus diesen Eckdaten Funktions
verläufe für die Drosselklappenstellung gebildet, wobei bei
Verwendung eines elektrischen Stellglieds für die Drosselklappe
eine Manipulation der Bestromungsfunktion des Stellgliedes vor
genommen wird.
Claims (14)
1. Verfahren zur Reduzierung von Lastwechselschlag bei Kraft
fahrzeugen durch Veränderung des Motor-Momentenverlaufs, wobei
zur Umsetzung eines Motor-Momentenverlaufs (M) zwischen einem
unteren Momentenanfangswert (Mu) und einem oberen Momentenziel
wert (Mo) der Verlauf der Drosselklappenstellung (DK) zwischen
einer dem Momentenanfangswert (Mu) entsprechenden Anfangs
schließstellung (DKu) und einer dem Momentenzielwert (Mo) ent
sprechenden Zielöffnungsstellung (DKo) verändert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verlauf der Drosselklappenstellung (DK) zwischen einer Anfangsschließstellung (DKu) und einer Zielöffnungsstellung (DKo) so verändert wird,
daß der Verlauf der Drosselklappenstellung (DK) zwischen einer Anfangsschließstellung (DKu) und einer Zielöffnungsstellung (DKo) so verändert wird,
- 1. daß zunächst die Drosselklappe bis zu einer ersten Öffnungs stellung (DKL max) geöffnet wird,
- 2. daß anschließend die Drosselklappe bis zu einer zweiten Öff nungsstellung (DKL min) geschlossen wird,
- 3. daß im folgenden die Drosselklappe auf die Zielöffnungsstel lung (DKo) eingestellt wird,
- 1. größer ist als die Anfangsschließstellung (DKu) und größer ist als die zweite Öffnungsstellung (DKL min),
- 2. kleiner ist als die Zielöffnungsstellung (DKo)
- 3. und einem Moment entspricht, das das Spiel im Antriebsstrang überwindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drosselklappe über ein elektrisch betätigbares Stell
glied eingestellt wird und der Verlauf der Drosselklappenstel
lung (DK) durch eine das Stellglied beaufschlagende Bestrom
ungsfunktion (I) gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Einstellung der ersten Öffnungsstellung (DKL max) im Ver
lauf der Drosselklappenstellung (DK) die Bestromungsfunktion
(I) zumindest einen Sprung aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestromungsfunktion (I) näherungsweise eine Rechteck
funktion ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestromung im Bereich der ersten Öffnungsstellung
(DKL max) im Verlauf der Drosselklappenstellung (DK) etwa 20 ms
andauert.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestromung im Bereich der ersten Öffnungsstellung
(DKL max) im Verlauf der Drosselklappenstellung (DK) etwa 80%
der Maximalbestromung aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Öffnungsstellung (DKL min) Null beträgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Änderung der Drosselklappenstellung (DK) ausgelöst
wird, wenn die Geschwindigkeit des Gaspedals des Kraftfahrzeugs
oberhalb eines gegebenen Schwellwerts liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schwellwert durch mindestens einen der folgenden Para
meter bestimmt wird: die Ausgangsstellung des Gaspedals, die
Gaspedalwegdifferenz, die Motordrehzahl, die Gangstellung.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstellung der Drosselklappe zur Reduzierung des Last
wechselschlags beim Übergang zwischen Schubbetrieb und Zugbe
trieb erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstellung der Drosselklappe zur Reduzierung des Last
wechselschlags mit einem Verfahren zur Vermeidung von Ruckel
schwingungen kombiniert wird, wobei im Anschluß an die erste
Öffnungsstellung (DKL max) und die zweite Öffnungsstellung
(DKL min), die der Lastschlagreduzierung zugeordnet sind, eine
weitere, einem zweiten lokalen Maximum (DKR max) zugeordnete Öff
nungsstellung und eine sich daran anschließende, einem zweiten
lokalen Minimum (DKR min) zugeordnete Öffnungsstellung, die der
Ruckelschwingungsreduzierung zugeordnet sind, im Verlauf der
Drosselklappenstellung (DK) vor dem Erreichen der Zielöffnungs
stellung (DKo) vorgesehen sind.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Amplitude der dem ersten Maximum zugeordneten ersten
Öffnungsstellung (DKL max) zur Dämpfung des Lastschlags geringer
ist als die Amplitude der dem zweiten Maximum zugeordneten Öff
nungsstellung (DKR max) zur Dämpfung der Ruckelschwingung.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Amplitude der dem ersten Maximum zugeordneten ersten
Öffnungsstellung (DKL max) etwa 50% der Amplitude der dem zwei
ten Maximum zugeordneten Öffnungsstellung (DKR max) beträgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitdauer der dem ersten Maximum zugeordneten ersten
Öffnungsstellung (DKL max) nicht größer ist als die Zeitdauer der
dem zweiten Maximum zugeordneten Öffnungsstellung (DKR max).
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