DE3334723C2 - Steuereinrichtung zur Steuerung eines Motors und einer automatisierten Kupplung von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Motors und einer automatisierten Kupplung von Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Rangierbetrieb.

Beim Rangieren müssen mit einem Fahrzeug Geschwindig­ keiten gefahren werden können, die noch unterhalb der Geschwindigkeit liegen, die im ersten Gang und Motor­ leerlaufdrehzahl auftreten. Dies ist nur möglich, wenn mit schleifender Kupplung gefahren wird. Bei kon­ ventionellen Fahrzeugen mit manuell zu betätigenden Kupplungen ist dieser Fahrzustand vom Fahrer mit Hilfe des Kupplungspedals und des Gaspedals einigermaßen leicht zu beherrschen. Bei automatischen Kupplungen entfällt das Kupplungspedal und der Fahrer hat nur noch das Gas- oder Fahrpedal. Die Möglichkeiten des Fahrers zur feinstufigen 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 Drehzahlregelung - abhängig von der Gaspedalstellung - eine bestimmte 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 drehzahlab­ hängig erfolgt, ist besonders im unteren Gaspedalstell­ bereich eine genaue Dosierung des Fahrpedals (Gaspedal) sehr schwierig. Eine genau dosierte Regelung des Kupp­ lungseingriffs, abhängig von der Motordrehzahl oder von der Fahrzeugbeschleunigung, ist also kaum möglich, da der Motor mittels des Drehzahlreglers die ihm fest vorgegebene Drehzahl anstrebt, egal wie hoch die Motor­ last durch einen kleinen oder großen Kupplungseingriff ist. Es ist also einmal das Problem, daß die Motordreh­ zahl im Einkuppelbereich nicht ausreichend fein dosier­ bar ist, und weiterhin, daß die Drehzahlregelung des Motors eine Abstufung unmöglich macht. Der Fahrer hätte dann nur doch die Möglichkeit, über ein ständiges Vor- und Zurückbewegen des Fahrpedals sehr kleine Fahrge­ schwindigkeiten einzustellen.

Aus der Druckschrift DE-OS 29 27 175 ist eine Einrich­ tung zur Steuerung eines Motors und einer automatisier­ ten Kupplung von Kraftfahrzeugen bekannt. Der Fahrer kann durch die Betätigung des Gaspedals zwischen zwei Programmen wählen. Dabei wird zunächst ein als Anfahr­ linie bezeichneter Verlauf der Sollmotordrehzahl einge­ stellt, bei der im Bereich stärkerer Pedalbetätigungen die Drehzahl immer unterhalb der Drehzahl mit maximaler Zugkraft bleibt. Dieses begrenzte Motordrehzahlniveau ergibt eine geringere Kupplungsarbeit mit verhältnismä­ ßig niedrigeren Werten für die Wärmeentwicklung und den Verschleiß. Gleichzeitig werden die Motorgeräusche und der Verbrauch des Motors wegen der niedrigen Drehzahlen begrenzt. Bei einem Grenzanfahrverhalten (Kavalier- Start) soll jedoch die Anfahrdrehzahl in Vollastnähe bis zu der dem maximalen Motordrehmoment zugeordneten Motordrehzahl schlagartig angehoben werden. Dabei wird die Motordrehzahlanhebung auf der Linie maximaler Pedalbetätigung bzw. maximalen Drosselklappenwinkels durchgeführt. Der Umschaltpunkt wird durch eine Kraft­ schwelle am Fahrpedal, beispielsweise durch Anbringung eines zusätzlichen Federanschlages, realisiert. Der Fahrer kann jedoch nicht einen speziellen Rangierbe­ trieb anwählen. Es steht ihm nur eine Kennlinie des Gaspedals, nämlich eine geknickte, zur Verfügung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszu­ bilden, daß beim Rangieren eines Kraftfahrzeuges sehr fein dosierbare Geschwindigkeiten fahrbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Ausbildung gibt die Möglichkeit, beim Rangierfahrbetrieb mit dem Fahrpedal bzw. Gaspe­ dal durch Vergrößerung des Stellweges im unteren Ge­ schwindigkeitsbereich genaue, fein dosierbare Fahrzeug­ geschwindigkeiten einstellen zu können.

Die Erfindung eignet sich vorzüglich für Nutzfahrzeuge mit automatisch arbeitenden Kupplungen, bei denen der Motor mit Hilfe eines Drehzahlreglers geregelt wird. Die Erfindung ist aber auch bei nichtdrehzahlgeregel­ ten Motoren vorteilhaft anwendbar.

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 ver­ bunden ist. Die Kupplung ist über eine Welle 8 mit ei­ nem Getriebe 10 verbunden, das eine Welle 12 antreibt, an der die anzutreibenden Fahrzeugräder 14 angeordnet sind, von denen nur eines dargestellt ist.

Die Kraftstoffzufuhr zum Motor wird mit Hilfe eines Gebers 16 gesteuert, der üblicherweise das bekannte Gaspedal ist.

Zur Steuerung des Getriebes 10 ist eine über einen Schalt­ hebel 18 an einem Getriebeschaltgeber 33 betätigbare Getriebeschaltung 20 vorgesehen.

Der Geber 16 weist einen Signalausgang 22 auf, der über eine Leitung 24 mit einem Signaleingang 26 einer Motor­ steuereinrichtung 28 verbunden ist, die Teil einer Steu­ ereinrichtung 30 ist.

Die Steuereinrichtung 30 weist ferner eine Kupplungs­ steuereinrichtung 32, einen Programmwähler 34 sowie einen Gangsensor 36 zum Erkennen, ob der erste Gang oder der Rückwärtsgang eingeschaltet ist, auf.

Der Motor 2 ist mittels eines Steuersignals der Motor­ steuereinrichtung 28 steuerbar, das einem Signalein­ gang 38 zuführbar ist.

Die Kupplung 6 ist mittels eines Steuersignals der Kupp­ lungssteuereinrichtung 32 betätigbar, das einem Sig­ naleingang 40 zuführbar ist.

Das Getriebe 10 ist ebenfalls elektrisch steuerbar, und zwar über Signaleingänge 42, denen Steuersignale der Getriebeschaltung 20 zum Einlegen des jeweils gewünschten oder erforderlichen Ganges zuführbar sind.

Ein Drehgeber 44 dient der Erfassung der Drehzahl n_Mot des Motors 2. Die Drehzahlinformation wird der Kupp­ lungssteuereinrichtung 32 über eine Leitung 46 zuge­ führt.

Ein Drehgeber 15 dient der Erfassung der Fahrzeugge­ schwindigkeit, die beispielsweise am Rad 14 abgegriffen wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation wird der Motorsteuereinrichtung 28 über eine Leitung 17 zugeführt.

Die Steuereinrichtung 30 dient u. a. dazu, im Bereich kleiner Geschwindigkeiten, beispielsweise des ersten Ganges und des Rückwärtsganges, die Abstufbarkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit zu verfeinern, um so das Ran­ gieren zu erleichtern, was vorliegend dadurch erreicht wird, daß der unterste Stellbereich des Gebers 16 für geringe Motordrehzahlen bzw. Fahrzeuggeschwindigkeiten in einer Motor-Rangier-Steuereinrichtung 48 vergrößert und das von der Kupplungssteuereinrichtung 32 gesteuerte Kupplungsmoment einem größeren Stellweg des Gebers 16 oder einem größeren Motordrehzahlbereich in einer Kupp­ lungs-Rangiersteuereinrichtung 50 zugeordnet wird.

Mit den Bezugszeichen 52 und 54 sind eine Motor-Normal­ betrieb-Steuereinrichtung bzw. eine Kupplung-Normalbe­ trieb-Steuereinrichtung bezeichnet.

Hat der Fahrer den ersten Gang oder Rückwärtsgang ein­ gelegt, so steht am Ausgang des Gangsensors 36 ein Sig­ nal an, das einem UND-Gatter 56 über eine Leitung 58 zugeführt wird. Betätigt der Fahrer zusätzlich noch den Programmwähler 34 für Rangierbetrieb, so wird dem UND- Gatter 56 über eine Leitung 60 ein weiteres Signal zu­ geführt. Sind beide Signale gleichzeitig vorhanden, schaltet das UND-Gatter 56 durch und steuert vorzugs­ weise über ein Zeitglied 60 mit Abschaltverzögerung die Steuereinrichtungen 52 und 48 der Motorsteuerein­ richtung 28 und die Steuereinrichtungen 54 und 50 der Kupplungssteuereinrichtung 32 über vorgeschaltete UND- Gatter 62 und 64 bzw. 66 und 68 an. Die Signaleingänge der UND-Gatter 62 und 66 für das Ausgangssignal des UND-Gatters 56 bzw. des Zeitgliedes 60 sind negiert.

Durch diese Ausbildung ist sichergestellt, daß für Ran­ gierbetrieb im ersten Gang oder Rückwärtsgang die Steuer­ einrichtungen 52 und 54 für Normalbetrieb ausgeschaltet und die Steuereinrichtungen 48 und 50 für Rangierbetrieb eingeschaltet sind.

Die Ausgangssignale der Steuereinrichtungen 48, 52 der Motorsteuereinrichtung 28 werden dem Signaleingang 38 des Motors 2 über ein ODER-Gatter 70 und die Ausgangs­ signale der Steuereinrichtungen 50, 54 der Kupplungs­ steuereinrichtung 32 den Signaleingängen 40 der Kupp­ lung 6 über ein ODER-Gatter 72 zugeführt.

Hat der Fahrer den ersten Gang oder Rückwärtsgang ein­ gelegt sowie gleichzeitig den Programmwähler auf Ran­ gierbetrieb gestellt, werden die Steuereinrichtungen 48 und 50 eingeschaltet und werden die Ausgangssig­ nale des Gebers 16 der Steuereinrichtung 48 und die Ausgangssignale des Drehgebers 44 der Steuereinrich­ tung 50 zur Auswertung und Erzeugung von Steuersig­ nalen zur Steuerung des Motors 2 und der Kupplung 6 zugeführt.

Die Steuereinrichtung 48 arbeitet in diesem Betriebs­ zustand so, daß über einen größeren Stellweg des Ge­ bers 16 - in der Zeichnung über den halben Gesamtstell­ weg - eine geringere Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert wird als im Normalbetrieb.

Die Steuereinrichtung 50 arbeitet in diesem Betriebs­ zustand so, daß über einen größeren Drehzahlbereich des Motors 2 - in der Zeichnung bis n_Mot = 1.100 - ein geringeres Kupplungsmoment eingesteuert wird als im Normalbetrieb.

Ab Überschreitung jeweils vorgebbarer Stellwerte für den Geber-Stellweg und die Drehzahl des Motors für Ran­ gierbetrieb wird zur Vermeidung von Kupplungs- und Mo­ torschäden auf ein Steuerprogramm zur Angleichung an den Normalbetrieb umgeschaltet.

Anstelle der Drehzahl des Motors kann auch der Stellweg des Gebers 16 als Information der Kupplungssteuerein­ richtung zugeführt werden. Es ist auch möglich, die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder das Kupplungsüber­ tragungsmoment über einen bestimmten Stellweg des Ge­ bers für kleine Geschwindigkeiten oder bestimmte un­ tere Drehzahlbereiche konstant zu lassen.

Wird der erste Gang oder der Rückwärtsgang verlassen, so sperren die UND-Gatter 64 und 68 infolge Sperrens des UND-Gatters 56 und werden die UND-Gatter 62 und 66 über deren negierte Signaleingänge freigegeben, so daß automatisch vom Rangierfahrprogramm auf den Normal­ betrieb umgeschaltet wird, der durch die Motor-Normal­ betrieb-Steuereinrichtung 52 und die Kupplung-Normal­ betrieb-Steuereinrichtung 54 geregelt wird.

Claims (9)

1. Steuereinrichtung (30) zur Steuerung eines Motors (2) und einer automatisierten Kupplung (10) von Kraft­ fahrzeugen, insbesondere bei Rangierbetrieb, wobei die Steuereinrichtung (30) aufweist:

• a) einen vom Fahrer betätigbaren Programmwähler (34) für Rangierbetrieb, durch den ein in der Steuer­ einrichtung (30) vorgesehenes Rangierfahrprogramm ansteuerbar und aktivierbar ist, durch das im Be­ reich kleiner Geschwindigkeiten die Fahrzeug­ geschwindigkeit feiner dosierbar ist;
• b) eine Motorsteuereinrichtung (28) mit einer das Rangierfahrprogramm enthaltenden Motor-Rangier­ steuereinrichtung (48), durch die einem vorbe­ stimmten unteren Stellbereich eines Gebers (16) für kleine Fahrzeuggeschwindigkeiten oder Motor­ drehzahlen ein gegenüber dem Normalbetrieb größe­ rer Stellweg des Gebers (16) zugeordnet wird;
• c) eine Kupplungssteuereinrichtung (32) mit einer das Rangierfahrprogramm enthaltenden Kupplungs-Ran­ giersteuereinrichtung (50), durch die einem, dem größeren unteren Stellweg des Gebers (16) entspre­ chenden, unteren Drehzahlbereich des Motors (2) gegenüber dem Normalbetrieb geringere von der Kupplung (6) übertragene Kupplungsmomente zugeord­ net werden;
• d) eine Umschalteinrichtung, die vom Rangierfahrpro­ gramm auf das Normalfahrprogramm schaltet, wenn eine Kupplungsüberwachungseinrichtung eine Über­ hitzung der Kupplung feststellt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Programmwähler (34) in der Nähe des oder an dem Getriebeschaltgeber (32) angeordnet ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Programmwähler (34) der Getriebe­ schalthebel (18) ist, der in eine separate Rangierbe­ triebsstellung bewegbar ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Rangierfahrpro­ gramm dem oberen Stellbereich der Motorsteuereinrich­ tung (28) für große Fahrzeuggeschwindigkeiten oder Motordrehzahlen ein gegenüber dem Normalbetrieb klei­ nerer Stellweg des Gebers (16) zugeordnet wird.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Rangierfahrprogramm Fahrzeuggeschwindigkeiten einstellbar sind, die un­ terhalb der mit dem kleinsten Gang oder dem Rück­ wärtsgang bei Motorleerlaufdrehzahlen eingekuppelt fahrbaren Fahrzeuggeschwindigkeiten liegen.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die kleinen Fahrgeschwindigkeiten durch Regelung des übertragenen Kupplungsmomentes in der Kupplungssteuereinrichtung (32) eingestellt wird.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rangierfahrprogramm nur im ersten Gang oder im Rückwärtsgang anwählbar und aktivierbar ist und daß beim Verlassen dieser Gänge oder oberhalb einer festgelegten Geschwindig­ keit automatisch auf Normalfahrbetrieb umgeschaltet wird.

8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rangierfahrprogramm von mindestens einem Mikrocomputer ausgeführt wird.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gangsensor (36) für den ersten Gang und den Rückwärtsgang vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal mit dem Ausgangssignal des Programmwählers (34) in einem UND-Gatter (56) verknüpft ist, dessen Signal­ ausgang mit den Signaleingängen der Motorsteuerein­ richtung (28) und der Kupplungssteuereinrichtung (32) verbunden ist.