DE3224254A1 - Raddurchdreh-steuersystem fuer motorfahrzeuge - Google Patents

Raddurchdreh-steuersystem fuer motorfahrzeuge

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DE3224254A1 DE19823224254 DE3224254A DE3224254A1 DE 3224254 A1 DE3224254 A1 DE 3224254A1 DE 19823224254 DE19823224254 DE 19823224254 DE 3224254 A DE3224254 A DE 3224254A DE 3224254 A1 DE3224254 A1 DE 3224254A1
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Description

PATENTANWÄLTE γ
DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DIPL.-ING. W. EITLE . DR.RER. NAT. K. HOFFMAN N . Dl PL.-ING. W. IEHN
DIPL.-ING. K. FOCHSLE ■ DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 ■ D-8000 MONCH EN 81 . TELEFON (089) 911087 . TE LEX 05-29619 (PATHE)
37 075/6 p/we
AB VOLVO
S-405 08 Göteborg / Schweden
Raddurchdreh-Steuersystem für Motorfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem zum Optimieren der Wirkung der Antriebsräder und der Kapazität zum Aufnehmen der seitlichen Kräfte bei einem mit Rädern versehenen Fahrzeug, bei dem ein Motor mit Brennstoffein-. spritzsystem und Einspritzventilen verwendet wird, mit einer ersten Drehzahlerfassungseinrichtung für das kontinuierliche Erfassen der Drehzahl der angetriebenen Räder des Fahrzeuges, einer zweiten Drehzahlerfassungseinrichtung zum kontinuierlichen Erfassen der Drehzahl der nicht-■ angetriebenen Räder des Fahrzeuges, und mit einer Berechnungseinheit, die so ausgelegt ist, daß sie drehzahlabhängige Signale der ersten und zweiten Drehzahlerfassungseinrichtung aufnimmt und vergleicht und nach dem Feststellen eines Drehzahlunterschiedes ein Signal zu einer Steuereinheit sendet, um die eingespritzte
322A25A
Menge durch die Einspritzventile zu steuern.
Es ist eine bekannte Tatsache/ daß angetriebene Räder leicht auf einer schlüpfrigen Oberfläche durchdrehen bzw. schlüpfen, wenn das Gaspedal zu stark durchgedrückt wird, d.h. bei einem hohen Motordrehmoment. Je höher das Motordrehmoment ist, umso größer ist das Risiko des Raddurchdrehens, wodurch moderne Fahrzeuge mit hoher Leistung oft direkt eingespritzte und turbogeladene Motoren insbesondere anfällig dafür sind, bei einer Beschleunigung bei hinterradangetriebenen Fahrzeugen schwanzein oder vorderradangetriebenen Fahrzeugen in Kurven ins Schleudern geraten. ·
Verschiedene Systeme wurden zum automatischen Begrenzen des Motordrehmomentes vorgeschlagen, wenn ein Raddurchdrehen bzw. ein Radschlupf auftritt, um eine ausreichende Tragung des Raddrehmomentes auf die Straßenoberfläche zu übertragen und die seitlichen Kräfte unabhängig davon besser zu absorbieren, wie stark der Fahrer des Fahrzeuges das Gaspedal niederdrückt.
Die Systeme umfassen Mittel, die bei einem oberen Grenzwert des Radschlupfes entweder den Strom zum Motorzündsystem unterbrechen oder die Brennstoffversorgung zu den Motorz.ylindern unterbrechen. Diesen Systemen ist gemeinsam, daß bei einem einzelnen Niveau eine Messung genommen wird und daß auf alle Motorzylinder eingewirkt wird. Ein System der einleitend beschriebenen Art, bei dem die Drehmomentbegrenzung zum Steuern des Raddurchdrehens auf diese Weise bewirkt wird, wird beispielsweise in der US-PS 3 893 535 beschrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, daß die Brennstoffversorgung zu allen Zylindern vollständig durch Unterbrechen des Stromes zu den elektromagnetisch gesteuerten Einspritzventilen unterbrochen wird,
Ψ ψ V *
wenn der Grad des Radschlupfes 15 % überschreitet. Wenn der Radschlupf dann unter dieses Niveau fällt, werden alle Einspritzventile gleichzeitig wieder geöffnet, .so daß die gesamte Brennstoffmenge, die durch die Beschleunigung Γ) bestimmt wird, unmittelbar und sofort allen Zylindern zugeführt wird.'Dieses Verfahren resultiert jedoch in energiereichen Oszillationen, um den ausgewählten Wert, woraus ein ruckartiger Betrieb resultiert. Je schlüpfriger die Straßenoberfläche ist, umso stärker ist die Oszillation und umso geringer ist die Stabilität. Somit besteht ein Risiko darin, daß bei bestimmten Zuständen die Seitenkraftabsorptionskapazität unzureichend ist, um ein Schwanzein zu verhindern, wenn beispielsweise ein hinterradangetriebenes Fahrzeug in einer Kurve gefahren wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile dahingehend eliminiert werden, daß eine bessere Steuerung bewirkt und somit ein ruckfreier Betrieb gewährleistet wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Berechnungseinheit so ausgelegt ist, daß sie die eingespritzte Menge zunehmend auf ein Niveau begrenzt, welches durch die Größe der Drehzahldifferenz zwischen den angetriebenen und den nicht-angetriebenen Rädern, welche zuerst eine Drehzahldifferenz aufweisen, bestimmt wird, indem ein Signal zur Steuereinheit gesendet wird, um die Einspritzung durch die jeweiligen Ventile nacheinander zu unterbrechen, zuerst zeitweilig bzw. teilweise und dann vollständig, so daß ein vorbestimmter kleiner Drehzahlunterschied in einer zeitweiligen Unterbrechung der Einspritzung durch nur ein Einspritzventil resultiert und eine vorbestimmte große Einspritzung durch eine Vielzahl von Ventilen resultiert.
Die Erfindung schafft ein Steuersystem, welches zunehmend das Motordrehmoment auf das Niveau begrenzt, welches durch den Radschlupf bestimmt wird. Beispielsweise wird bei einem Radschlupf von 8 % in einem ersten Schritt die eingespritzte Menge zu einem Zylinder auf die Hälfte dadurch reduziert, daß zeitweilig das zugehörige Einspritzventil geschlossen wird. Wenn dies nicht ausreichend ist und der Radschlupf beispielsweise auf 11 % zunimmt, so wird dieses Einspritzventil vollständig geschlossen. Auf diese Weise wird das Verfahren in Schritten dadurch ausgeführt, daß die Brennstoffzufuhr zu einigen Zylindern unterbrochen wird, bis der Radschlupf wieder abnimmt. Dann erfolgt eine, Rückführung auf umgekehrte Weise ebenfalls in Schritten. Die Oszillationen können so innerhalb eines sehr engen Bereiches gehalten werden, indem ein Teil eines . Zylinders zuaddiert oder substrahiert wird, was zu einem bezeichnend weicheren Betrieb und einer besseren Stabilität führt, als dies bisher mit den bekannten Systemen möglich war, welche die Brennstoffzufuhr zu allen Motorzylindern bei einem einzelne.n Niveau des Radschlupfes unterbrechen.
Durch das Funktionsprinzip des Steuersystems gemäß der Erfindung kann das System leicht bei allen Wagen mit turbogeladenen Motoren angewendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektronische Berechnungseinheit bei einem vorbestimmten niedrigsten Wert des Drehzahlunterschiedes, beispielsweise 5 %, so ausgelegt, daß sie in einem ersten Schritt ein Signal zu der elektronischen Einheit sendet, die den Kompressorverstärkungsdruck steuert, um die Aufladung bzw. Vorverdichtung zu unterbrechen. Bei einem turbogeladenen Motor mit Rückkopplungs-Klopf-Steuersystem entsprechend der deutschen Patentanmeldung P 32 05 111.5 kann dies dadurch erfolgen, daß die elektronische Berechnungseinheit ein Signal zu der Verstärkungsdruck-Steuereinheit leitet, welche den übermäßgen Ver-
— O —
Stärkungsdruck anzeigt. Solch eine Lösung, die das Simulieren eines Klopfens im Motor beinhaltet, erfordert keine Veränderungen des Turbosteuersystems, gleich.welcher Art.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus·der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:
Fig. 1 einen turbogeladenen 4-Zyl.-Motor mit einem Raddurchdreh-Steuersystem entsprechend der Erfindung und
Fig. 2 ein Blockdiagramm der elektronischen Berechnungseinheit in einer Analogversion.
Ein in Fig. 1 dargestellter Motor 1 ist mit einer Turbokompressoreinrichtung 2 des Typs versehen, welcher in der deutschen Patentanmeldung P 32 05 111.5 beschrieben ist.
Für weitere Einzelheiten dieser Einrichtung wird auf diese Patentanmeldung hingew.iesen. Der Motor hat ein elektronisches Brennstoffeinspritzsystem, beispielsweise das Bosch L-Jetronic (eingetragenes Warenzeichen), bei dem die Einspritzventile 4 durch eine elektronische Steuereinheit 3 gesteuert sind. Die Steuereinheit 3 und eine elektronische Steuereinheit 5 für den Turbokompressor, beispielsweise ein Mikroprozessor, sind mit einer elektronischen Berechnungseinheit 6 im Raddurchdreh-Steuersystem gekuppelt, zu dem die Berechnungseinheit-Information entsprechend den Drehzahlen der Räder zugeführt werden. Für diesen Zweck ist jedes Rad mit einem Zahnrad 7 versehen, welches mit einem induktiven Sensor 8 zusammenwirkt. Dieser Sensor schafft ein Ausgangssignal, welches ein Wechselstrom mit einer Frequenz proportional der Drehzahl des Zahnrades ist.
K β, Μ Λ *»
In der Analogversion entsprechend Fig. 2 enthält die Berechnungseinheit 6 Frequenz/Spannungs-Wandler 9, die die Signale der Sensoren 8 in Gleichstromsignale umwandeln, welche proportional zu den jeweiligen Raddrehzahlen ist. Diese Signale VB und VF des linken hinteren bzw. linken vorderen Rades, und HB, HF des rechten hinteren bzw. rechten vorderen Rades, werden paarweise in einen individuellen Komparator 10 eingebracht, welche ihrerseits ein Signal senden, welches vom Geschwindigkeits*- bzw. Drehzahldifferential zum logischen Kreis 11 abhängig ist. Die Komparatoren bei der gezeigten Ausführungsform sind so angeordnet, daß sie unterschiedliche Signale auf sieben unterschiedlichen Niveaus oder Werten des erfaßten Geschwindigkeitsunterschiedes senden, die in Signalen zu den Steuerein- hexten 5 und 3 des Turbokompressors bzw. des Einspritzsystems resultieren, um eine von sieben unterschiedlichen Stufen zu bewirken. Das Rad, welches zuerst einen Schlupf auf einem bestimmten Niveau anzeigt, schaltet den Schritt, welcher durch dieses Niveau bestimmt ist. Die Niveaus und die zugehörigen Schritte können wie nachfolgend aufgelistet sein.
Niveau Schritt
5 % Unterbrechen der Turboüberladung
8 % zeitweiliges Unterbrechen der Brennstoffversorgung des ZyI.
11 % fortgesetztes Unterbrechen der Brennstoffversorgung des ZyI.
14 % zeitweiliges Unterbrechen der Brennstoffversorgung des ZyI.
17 % fortgesetztes Unterbrechen der Brennstoffversorgung des ZyI.
20 % zeitweiliges Unterbrechen der Brennstoffversorgung des ZyI.
23 % fortgesetztes Unterbrechen der Brennstoffversorgung des ZyI.
Da die Turbokompressoreinrichtung beim dargestellten Beispiel eine sogenannte Rückkopplungs-Klopfsteuerung hat, kann die Beseitigung der Turboüberladung (turbo super-
charging) einfach dadurch beseitigt werden, daß die Berechnungseinheit ein Klopfen simuliert, d.h. einen übermäßigen Verstärkerdruck, und Signale zum Mikroprozessor 5 leitet, um die Abgasöffnung 13 durch Aktivieren des Solenoidventils 12 des Turbos zu öffnen.
Eine zeitweilige Unterbrechung der Brennstoffversorgung der jeweiligen Zylinder wird dadurch erreicht, daß die Berechnungseinheit 6 Signale zur Steuereinheit 3 der Einspritzventile sendet, um die Ventile mit einem pulsierenden Strom zu versorgen. Mit geöffneten und geschlossenen Perioden gleicher Länge werden die Brennstoffmenge!! auf die Hälfte reduziert, was bedeutet, daß das Motordrehmoment nach dem Beseitigen der Turboüberladung in Stufen durch jederzeitiges Abschalten eines "halben Zylinders" reduziert wird. Ein fortgesetztes Unterbrechen der Brennstoffversorgung zu einem Zylinder wird dadurch erreicht, daß der Strom zum Einspritzventil vollständig unterbrochen wird.
· Bei einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform kann die Berechnungseinheit 6 mit einem zusätzlichen Komparatorkreis ausgerüstet werden, welcher die Drehzahl der Fahrzeugvorderräder vergleicht, um zu bestimmen, ob eine Links- oder Rechtskurve gefahren wird und wägt den Vergleich so ab, daß die Seitenkraftabsorptionskapazität der Außenräder gegenüber denen der inneren Räder Priorität hat. Andere Verhältnisse zwischen geöffneten und geschlossenen Perioden sind ebenso möglich, was in einer feineren Steuerung des Abschaltens der "Halb"-Zylinder resultiert.
Bei einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform ist die Berechnungseinheit ein elektronischer Mikroprozessor.
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L e e r s θ i t e

Claims (5)

PATENTANWÄLTE DR. IKG. E. HOFFMANN (1930-197«) . DIPL-ING.W. EITLE . DR.RER. NAT. K.HOFFMANN · DIPl.-ING. W. LEHN DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELlASTRASSE 4 · D-8000 MD NCH EN 81 . TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-27619 (PATHE) 37 075/6 p/we AB VOLVO S-405 08 Göteborg / Schweden Raddurchdreh-Steuersystem für Motorfahrzeuge - An sprüche
1.,' Steuersystem zum Optimieren der Wirkung der Antriebsräder und der Kapazität zum Aufnehmen der seitlichen Kräfte bei einem mit Rädern versehenen Fahrzeug, bei dem ein Motor mit Brennstoffeinspritzsystem und Einspritzventilen verwendet wird, mit einer ersten Drehzahlerfassungseinrichtung für das kontinuierliche Erfassen der Drehzahl der angetriebenen Räder des Fahrzeuges, einer zweiten Drehzahlerfassungseinrichtung zum kontinuierlichen Erfassen der Drehzahl der nichtangetriebenen Räder des Fahrzeuges, und mit einer Berechnungseinheit, die so ausgelegt ist, daß sie drehzahlabhängige Signale der ersten und zweiten Drehzahlerfassungseinrichtung aufnimmt und vergleicht und nach
m w · ·
dem Feststellen eines Drehzahlunterschiedes ein Signal zu einer Steuereinheit sendet, um die eingespritzte Menge durch die Einspritzventile zu steuern, dadurch gekennzeichnet , daß die Berechnungseinheit (6) so ausgelegt ist, daß sie die eingespritzte Menge zunehmend auf ein Niveau begrenzt, welches durch die Größe der Drehzahldifferenz zwischen den angetriebenen und den nicht-angetriebenen Rädern, welche zuerst eine Drehzahldifferenz aufweisen, bestimmt wird, indem ein Signal zur Steuereinheit (3) gesendet wird, um die Einspritzung durch die jeweiligen Ventile (4) nacheinander zu unterbrechen, zuerst zeitweilig bzw. teilweise und dann vollständig, so daß ein vorbestimmter kleiner Drehzahlunterschied in einer zeitweiligen Unterbrechung der Einspritzung durch nur ein Einspritzventil resultiert und eine vorbestimmte große Drehzahldifferenz in einer vollständigen Unterbrechung der Einspritzung durch eine Vielzahl von Ventilen resultiert.
2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . daß die Berechnungseinheit (6) eine elektronische Einheit ist, welche so ausgelegt ist, daß sie Signale in eine elektronische Steuereinheit (3) sendet, welche die Brennstoffeinspritzung durch die Einspritzventile (4) steuert.
3. Steuersystem nach Anspruch 2 für einen 4-Zylinder-Motor, dadurch gekennzeichnet , daß die elektronische Berechnungseinheit (6) so ausgelegt ist, daß sie die eingespritzte Menge in sechs Schritten begrenzt, wobei der erste Schritt ein zeitweiliges Schließen des Einspritzventiles (4) eines ersten Zylinders, der zweite Schritt das vollständige Schließen dieses Einspritzventils und die nachfolgenden vier Stufen ein zeitweiliges oder vollständiges Schließen
der Einspritzventile von zwei zusätzlichen Zylindern beinhaltet.
4. Steuersystem nach Anspruch 2 oder 3 bei einem durch einen Turbokompressor aufgeladenen Motor, dadurch gekennzeichnet , daß die elektronische Berechnungsexnheit (6) so ausgelegt ist, daß sie bei einem vorbestimmten Minimalwert des Drehzahlunterschiedes in einem ersten Schritt ein Signal zur elektronischen Einheit (5) sendet, um den Kompressor-Verstärkungsdruck dahingehend zu steuern, die Aufladung zu unterbrechen.
5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Berechnungs- einheit (6) so ausgelegt ist, daß sie ein Signal abgibt, welches einen übermäßigen Verstärkungsdruck anzeigt.
DE19823224254 1981-06-29 1982-06-28 Raddurchdreh-steuersystem fuer motorfahrzeuge Granted DE3224254A1 (de)

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