DE3334717C2 - Einrichtung zur automatischen oder teilautomatischen Steuerung eines Motors und einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automa­ tischen oder teilautomatischen Steuerung eines Motors und einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Einkuppelvorgang und das Anfahren eines Kraftfahr­ zeuges wird bei konventioneller Fahrzeugausstattung mit Kupplung und Gas- oder Fahrpedal vom Fahrer relativ gut beherrscht. Das Kupplungspedal wird dabei so betätigt, daß die Kupplung über einen kurzen Zeitraum Schlupf hat. Bei automatischen Kupplungen entfällt das Kupplungspedal, und der Fahrer hat nur noch das Gas- oder Fahrpedal. Die Möglichkeiten des Fahrers zur feinsten Dosierung des Kupplungseingriffs sind damit erheblich eingeschränkt.

Weiterhin strebt bei drehzahlgeregelten Motoren, z. B. bei in Nutzfahrzeugen allgemein üblichen, mit einer Einspritzpumpe versehenen Dieselmotoren, die Drehzahl­ regelung, abhängig von der Gaspedalstellung, eine be­ stimmte Drehzahl an. Dieses geschieht unabhängig davon, welche Last der Motor zu ziehen hat, also wie stark der Kupplungseingriff ist. Da der Kupplungseingriff aber in der Regel drehzahlabhängig erfolgt, ist be­ sonders im unteren Fahr- bzw. Gaspedalstellbereich eine genaue Dosierung des Fahr- bzw. Gaspedals sehr schwierig.

Eine genau dosierte Regelung des Kupplungseingriffs in Abhängigkeit von der Motordrehzahl oder von der Fahr­ zeugbeschleunigung ist also kaum möglich, da der Motor mittels des Drehzahlreglers die ihm fest vorgegebene Drehzahl anstrebt, egal wie hoch die Motorlast durch einen kleinen oder großen Kupplungseingriff ist.

Wenn der Fahrer also mit einer solchen Einrichtung anfährt, wird er im Normalfall, also wenn er nicht versucht, mit sehr kleinem Fahrpedalweg anzufahren, soviel Gas geben, daß der Motor eine Drehzahl anstrebt, die oberhalb des Einkuppeldrehzahlbereiches, beispiels­ weise 1000 U/min., liegt.

Die Kupplungssteuerung wird aber versuchen, das Kuppel­ moment so groß zu machen, daß der Motor die oberste Einkuppeldrehzahl nicht überschreitet. Wenn der Fahrer also nicht ausgesprochen vorsichtig das Fahrpedal beim Anfahren betätigt, wird mit maximalem Motorantriebs­ moment bzw. Motordrehmoment und maximalem Kupplungs­ moment eingekuppelt. Hierdurch ergibt sich eine sehr schlechte Dosierbarkeit des Anfahrdrehmomentes. Ins­ besondere beim Rangieren ist die Dosierbarkeit des Anfahrdrehmoments völlig unzureichend.

Die PS 23 07 702 hat die Steuerung einer automati­ sierten Kupplung für das Anfahren und beim Gangwechsel zum Inhalt. Die oben geschilderten Probleme beim Rangieren mit sehr kleinen Fahrzeuggeschwindigkeiten und das vornehmlich bei drehzahlgeregelten Motoren auftretende Problem, daß sich die beiden Regler, Drehzahlregler und Kupplungsregler, kaum in Deckung bringen lassen, bleiben darin ungelöst.

Der Fahrer wird in der Regel die Schnelligkeit des Anfahrvorganges in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrsituation gestalten, also z. B. an einer großen Steigung mit einem großen Kupplungsmoment anfahren. Im Normalfall, in der Ebene, wird er den Anfahrvor­ gang jedoch nach Komfortgesichtspunkten gestalten. Diese Möglichkeiten sind ihm durch die bekannten automatischen Kupplungssteuerungen genommen.

Weiter ist aus der DE 30 04 930 A1 bekannt, bei einer Einrichtung zur automatischen Kupplungsbetätigung eine Regelvorrichtung vorzusehen, die in Abhängigkeit von den vor und hinter der Kupplung gemessenen Drehzahlen den die Kupplung betätigenden Stellmotor sowie einen zweiten das Stellglied betätigenden Stellmotor steuert. Dabei wird unter Konstanthaltung der Motordrehzahl bei etwa 1800 Um­ drehungen pro Minute die Kupplung durch den ersten Stell­ motor zum langsamen Zufassen der Kupplung beaufschlagt. Bei Drehzahlgleichheit wird die Kupplung endgültig ge­ schlossen. Nachteilig an der bekannten Anordnung ist, daß der Antriebsmotor stets mit einer relativ hohen, konstan­ ten Geschwindigkeit läuft, wodurch die Schleifarbeit der Kupplung relativ hoch ist und ein fein dosierbares Anfah­ ren auch unter ungünstigen Umständen nicht möglich ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszu­ bilden, daß ein fein dosierbares Anfahren eines Kraft­ fahrzeuges möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft bei Nutzfahrzeugen mit automatisch arbeitenden Kupplungen einsetzbar, bei denen der Motor mit Hilfe eines Dreh­ zahlreglers geregelt wird. Die Erfindung ist aber gleichermaßen vorteilhaft anwendbar bei nicht drehzahl­ geregelten Motoren.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht ein fein dosierbares Anfahren, was insbesondere auch beim Rangier­ betrieb von Vorteil ist.

Die Ermittlung des Fahrzeuggewichtes kann, wie in der deutschen Patentanmeldung P 32 46 201 beschrieben, durchgeführt werden.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen Motor 2, der über eine Welle 4 mit einer Kupplung 6 verbunden ist, die wiederum über eine Welle 8 mit einem Getriebe 10 verbunden ist, das von einer Getriebesteuer­ einrichtung 9 über Leitungen 13 gesteuert wird und über eine Welle 12 Räder 14 eines Kraftfahrzeuges antreibt, von denen nur ein Rad schematisch dargestellt ist.

Die Motordrehzahl wird von einem Drehgeber 16 abge­ tastet und erfaßt. Mit Hilfe eines Gebers 18, der üblicherweise das Gas- oder Fahrpedal ist, und dem eine Kick-down-Einrichtung 20 zugeordnet ist, wird die Kraftstoffzufuhr zum Motor 2 gesteuert, und zwar über einen Drehzahlregler 22, dem das Drehzahl-Signal des Drehgebers 16 zugeführt wird.

Außer der üblichen Kupplungssteuereinrichtung (nicht dargestellt) ist eine Einkuppelsteuereinrichtung 24 vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, die vom Drehgeber 16 ermittelt und bereitgestellt wird, in einem festgelegten Einkupplungs-Drehzahlbereich das Kupplungsmoment steuert, und zwar von 0 bei niedrigen Motordrehzahlen bis zum Maximalwert bei hohen Motor­ drehzahlen.

Eine Fahrzustands-Erfassungseinrichtung 26 dient der Ermittlung von Fahrparametern, wie Fahrbahnsteigung p, Fahrbahngefälle, Fahrzeuggewicht G usw. oder der Er­ fassung eines Kick-down-Betriebs oder der Anwahl eines Fahrprogrammwählers 28, mit dem beispielsweise ein Programm "Rangieren" anwählbar ist.

Die Fahrparameter-Signale und die Signale, die einen Kick-down-Betrieb anzeigen oder die aus dem ange­ wählten Programm abgeleitet sind, werden einer Motor­ drehzahl-Regeleinrichtung 30 zugeführt und dort verschiedenen zeitabhängigen vorgegebenen Motordreh­ zahlverläufen zugeordnet.

Die Motordrehzahl wird entsprechend in Abhängigkeit von diesen Signalen der Fahrzustands-Erfassungsein­ richtung 26 und dem zugeordneten Drehzahlverlauf so geregelt, daß die Einkuppelsteuereinrichtung 24 in Abhängigkeit von diesen geregelten Motordrehzahlen, die vom Drehgeber 16 an die Einkupplungssteuerein­ richtung 24 weitergeleitet werden, ein Einkuppeln der Kupplung 6 mit schnellerem Anstieg des Kupplungs­ momentes oder langsamerem Anstieg des Kupplungsmomentes bewirkt.

So wird beispielsweise einem eine Fahrbahnsteigung und hohes Fahrzeuggewicht anzeigenden Signal ein Dreh­ zahlverlauf mit größerer Steigung 29 zugeordnet, wo­ durch ein Einkuppelvorgang mit schnellem Anstieg des Kupplungsmomentes ausgelöst wird. Einem Rangierbe­ trieb wird ein Drehzahlverlauf mit geringerer Stei­ gung 33 zugeordnet, wodurch ein Einkuppeln mit einem langsamen Anstieg des Kupplungsmomentes ausgelöst wird.

Die Fahrzustandsgrößen bzw. Fahrparameter werden durch an sich bekannte Einrichtungen ermittelt und können wenigstens teilweise über die Getriebesteuereinrichtung 9 erfaßt werden. Zur Durchführung der Operationen und Ermittlung der Steuer- und Regelsignale werden vor­ zugsweise an sich bekannte Mikrocomputer eingesetzt.

Claims (10)

1. Einrichtung zur automatischen oder teilautomatischen Steuerung eines Motors (2) und einer Kupplung (6) eines Kraftfahrzeuges mit einer Kupplungs- (24) und einer Mo­ torsteuereinrichtung (22), mit einer Einrichtung (Geber (18) zur Betätigung der Motorsteuereinrichtung (22) und mit einem die Drehzahl des Motors (2) unmittelbar oder mittelbar abtastenden Drehgeber (16), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) eine Fahrzustands-Erfassungseinrichtung (26) zur Er­ fassung bzw. Ermittlung wenigstens eines Fahrparame­ ters, wie Fahrbahnsteigung, Fahrbahngefälle, Fahrzeug­ gewicht usw. oder eines Kick-down-Betriebs;
• b) eine Motordrehzahl-Regeleinrichtung (30), die die Übertragung der vom Geber (18) bzw. Gas- oder Fahrpe­ dal vorgegebenen Soll-Motorsteuergröße während eines Einkuppelvorganges sperrt und die den von der Fahrzu­ stands-Erfassungseinrichtung (26) zugeführten Fahrpa­ rameter-Signalen oder von einem Programmwähler (28) zugeführten Fahrprogrammsignalen verschiedene Motor­ drehzahlanstiege von festgelegter Zeitdauer und mit festgelegter Anfangs- und Enddrehzahl innerhalb eines Einkuppeldrehzahlbereiches zugeordnet;
• c) eine Einkuppelsteuereinrichtung (24), die in Abhän­ gigkeit von der jeweiligen Motordrehzahl über einen festgelegten Einkuppel-Drehzahlbereich das Kupplungs­ moment ausgehend vom Kupplungsmoment 0 bei niedriger Motordrehzahl bis zum maximalen Kupplungsmoment K_max bei hoher Motordrehzahl erhöht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrige Motordrehzahl geringfügig größer ist als die Motorleerlaufdrehzahl.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohe Motordrehzahl geringer ist als die Motordrehzahl beim maximalen Motordrehmoment.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkuppel-Steuer­ einrichtung (24) das Einkuppelmoment über den fest­ gelegten Einkuppel-Drehzahlbereich von der kleinsten bis zur größten Drehzahl dieses Bereiches linear oder in kleinen Stufen erhöht.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem der ermittelten Fahrparameter, wie große Fahrbahn­ steigung, großes Fahrbahngefälle, großes Fahrzeug­ gewicht usw. oder dem Kick-down-Betrieb oder dem gewählten Fahrprogramm der schnellstmögliche zeit­ abhängige Motordrehzahlverlauf (29) und damit die schnellstmögliche Erhöhung des Kupplungsmomentes K zugeordnet wird.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Fahrzuständen, die keinen besonders schnellen Aufbau des Kupplungs­ momentes erfordern, also beispielsweise Fahren in der Ebene, eine nach Komfort-Kriterien festgelegter zeitabhängiger Motordrehzahlverlauf (31) und damit eine nach Komfort-Kriterien festgelegte Erhöhung des Kupplungsmomentes zugeordnet wird.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fahrprogramm "Rangieren" vorgesehen ist, dem eine sehr lang­ same Erhöhung der Motordrehzahl nach dem zeit­ abhängigen Motordrehzahlverlauf (33) und damit eine sehr langsame Erhöhung des Kupplungsmomentes zugeordnet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung der Motordrehzahl und damit entsprechend des Kupplungs­ momentes durch gleiche Beträge in gleichen Zeit­ abschnitten erfolgt.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzustands­ größen bzw. die Fahrparameter wenigstens teil­ weise in einer Getriebesteuereinrichtung (9) ermittelt werden.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Regelungs- und Steuersignale mindestens ein Mikrocomputer verwendet wird.