DE3728572A1 - Einrichtung zur vortriebsregelung an kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vor­ triebsregelung an Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Einrichtung ist in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 36 44 136.8-21 beschrieben.

Bei dieser bekannten Einrichtung wird eine Verminderung des Antriebs-Drehmomentes bewirkt, wenn der Schlupf wenigstens eines angetriebenen Fahrzeugrades einen vor­ gegebenen Schwellwert überschreitet. Sobald das zum Durch­ drehen neigende Rad nicht mehr beschleunigt, wird das Drehmoment auf einen aus verschiedenen Eingangsgrößen errechneten Wert erhöht.

Von Raddrehzahlsensoren abgeleitete Regelsignale wie Radschlupf oder Radbeschleunigung sind für eine optimale Regelung insbesondere beim Anfahrvorgang unzureichend, da zum einen die Dynamik der Räder mit der Dynamik des Motors nicht phasengleich ist und zum anderen verwert­ bare Regelsignale erst oberhalb einer bestimmten Rad­ umfangsgeschwindigkeit von etwa 3 km/h entstehen.

Bezogen auf ein Regelsignal, welches von einem Radsensor gewonnen wird, reagiert der Motor verzögert auf eine Drosselklappenverstellung bzw. Kraftstoffeinspritzmengen­ verstellung, insbesondere bei der Erhöhung des Antriebs­ drehmomentes.

Bei schneller Drehzahlerhöhung ist es schwierig, das am angetriebenen Rad entstehende Überschußmoment zu korrigieren. Gerade beim Anfahrvorgang entsteht oft sehr schnell ein großes Überschußmoment, bevor verwertbare Raddrehzahlsignale vorliegen. Dies ist unerwünscht, da dann die Traktion, bei­ spielsweise bei niedrigen Kraftschlußbeiwerten, sehr stark abnimmt.

Bei bekannten Einrichtungen verwendete Regelsignale ent­ stehen beim Überschreiten vorgegebener Schlupf- oder Beschleunigungsgrenzen und werden mit Hilfe von Rad­ drehzahlsensoren ermittelt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bekannte Einrichtungen zur Vortriebsregelung dahingehend zu verbessern, daß ins­ besondere beim Anfahrvorgang ein frühzeitiger Regelbeginn ermöglicht und ein großes Überschußmoment verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Kenn­ zeichen der Ansprüche 1 und 2 genannten Merkmale gelöst. Danach wird ein Regelsignal generiert, wenn bei steigender Drehzahl des Motors die mittels eines am Fahrzeug ange­ ordneten Sensors gemessene Fahrzeuglängsbeschleunigung nicht ansteigt, d.h., konstant bleibt oder abnimmt.

Damit ist der Bereich des maximalen Kraftschlußbeiwertes erreicht. Insbesondere bei glatter Fahrbahn ist dieser Zustand bereits feststellbar, lange bevor von den Raddreh­ zahlsensoren ein verwertbares Signal zur Verfügung steht und dieses einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Diese gewonnene Zeitspanne kann zum vorzeitigen Abregeln des Antriebsmomentes benutzt werden, wodurch ein wesentlich geringeres Überschußmoment entsteht, welches dann gut be­ herrscht werden kann.

Erfindungsgemäß ist bei einer erweiterten Lösung nach Anspruch 2 vorgesehen, daß das Regelsignal dieser ersten Vorrichtung je nach verwendetem Motortyp (Ottomotor mit Vergaser oder Kraftstoffeinspritzung bzw. Dieselmotor) dazu benützt wird, für höchstens eine vorgegebene Zeit­ spanne oder, solange die Motordrehzahl den im Augenblick des Beginns der Unterbrechung gespeicherten Wert nicht wieder unterschritten hat die Zündung (beim Ottomotor) bzw. die Kraftstoffeinspritzung (beim Otto- oder Diesel­ motor) zu unterbrechen und anschließend oder nach Er­ scheinen eines von den Drehzahlsensoren abgeleiteten Regelsignals (überschreiten einer Schlupf- oder Be­ schleunigungsschwelle) die Zündung und die Drosselklappe bzw. die Kraftstoffeinspritzanlage auf einen Wert einzu­ stellen, der dem gemessenen (Maximal)wert der Fahrzeug­ längsbeschleunigung oder, gemäß Anspruch 3, einem etwas geringeren Wert zugeordnet ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung eines schematischen Ausführungsbeispiels zu entnehmen.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a bis 1d zeitliche Verläufe von Fahrzeug-, Rad- und Regelsignalen und

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild der Einrichtung.

Das nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit Ottomotor und Vergaser oder Einspritzung mit Hinterradantrieb. Fig. 1 zeigt die interessierenden Signale kurz nach Beginn des Anfahrvor­ ganges und einen ersten Regelzyklus.

In Fig. 1a sind über der Zeit t gestrichelt die Ge­ schwindigkeit v _v eines nichtangetriebenen Vorderrades und eine von diesem abgeleitete Schlupfschwelle S dargestellt. Die voll ausgezogene Linie stellt die Geschwindigkeit v _H eines angetriebenen Hinterrades dar, welche zum Zeitpunkt t ₂ die Schlupfschwelle S überschreitet. Bis kurz vor t ₂ ist diese Linie punktiert dargestellt, was bedeuten soll, daß ein verwertbares Sensorsignal erst kurz vor t ₂ zur Ver­ fügung steht.

Fig. 1b zeigt mit dem selben Zeitmaßstab t den Verlauf der Fahrzeuglängsbeschleunigung a _x und der Motordrehzahl n.

Fig. 1c zeigt den Verlauf des Zündwinkels und

Fig. 1d den Verlauf des Drosselklappenwinkels des Vergasers, jeweils über der Zeit.

Zunächst wird jedoch die Vorrichtung nach Fig. 2 be­ schrieben. Bei der Erläuterung deren Wirkungsweise wird dann auf die Diagramme nach Fig. 1 näher eingegangen.

Einer ersten Vorrichtung 1 werden ein die Fahrzeuglängs­ beschleunigung a _x repräsentierendes Signal und ein Signal für die Motordrehzahl n zugeführt. Beide Signale werden über je ein Differenzierglied 2 und 3 geleitet und je­ weils einem Komparator zugeführt. Im Komparator 4 wird die differenzierte Fahrzeuglängsbeschleunigung a _x , d.h. also deren Steigung, mit einem Sollwert S _a verglichen. Der Komparator 4 gibt ein Ausgangssignal ab, wenn die Steigung nicht positiv ist, d.h. ≦ R ist. Im Komparator 5 wird analog die Steigung des Drehzahlsignals mit einem Sollwert S _n verglichen und ein Ausgangssignal erzeugt, solange n < R ist, also positiv.

Beide Ausgangssignale der Komparatoren 4 und 5 werden als Eingangssignale einem UND-Glied 6 zugeführt, welches dem­ nach ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Längsbeschleunigung a _x bei steigender Motordrehzahl n nicht ansteigt.

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 6 soll bei diesem Aus­ führungsbeispiel jedoch bei diesen Bedingungen nur er­ scheinen, solange die Fahrzeugbeschleunigung unterhalb eines in Fig. 1b durch eine gestrichelte Linie angedeuteten vorge­ gebenen Schwellwertes S _b liegt. Dies wird dadurch erreicht, daß zusätzlich in der ersten Vorrichtung 1 ein Komparator 14 vorgesehen ist, welcher die Fahrzeuglängsbeschleunigung a _x mit einem vorgegebenen Schwellwert S _b , beispielsweise 0,2 g, vergleicht. Wird dieser Schwellwert überschritten, so gibt der Komparator 14 ein Signal an einen invertieren­ den Eingang des UND-Gliedes 6 ab, wodurch dieses gesperrt wird. Eine höhere Fahrzeugbeschleunigung bedeutet höhere Traktion, bei der ein frühzeitiger Eingriff nicht er­ forderlich scheint.

Über ein Zeitglied 7, welches auf eine vorgegebene Zeit T eingestellt ist, wird das Ausgangssignal des UND-Gliedes 6 auf diese vorgegebene Zeit T begrenzt. Alternativ hierzu kann die Drehzahl als Bezugspunkt verwendet werden. Wird z.B. zum Zeitpunkt t ₁ die momentane Drehzahl n ₁ abge­ speichert, so kann der Zündungseingriff wieder ausge­ schaltet werden, wenn die nach dem Eingriff abfallende Drehzahl das Bezugsniveau n ₁ wieder erreicht bzw. unter­ schreitet.

Diese Alternative ist in Fig. 16 durch die strichlierte Gerade n ₁ angedeutet.

Das Zeitglied 7 kann auch so ausgebildet sein, daß es anstelle oder zusätzlich zu der vorgegebenen Zeitbe­ grenzung eine Einschaltverzögerung bewirkt. Dadurch kann eine zu starke Filterung des Beschleunigungssignals a _x vermieden und eine Reaktion auf "nervöse" Signal­ spitzen verhindert werden.

Das Ausgangssignal des Zeitgliedes 7 wird einer durch einen Kasten 8 angedeuteten Zündelektronik mit symbolisch dargestelltem Zündverteiler 9 und einer elektronischen Fahrpedalregelung 12 zugeführt.

Ein Kasten 10 enthält eine an sich bekannte Vortriebs­ regeleinrichtung, wie sie aus der deutschen Patentan­ meldung P 36 44 136.8-21 bekannt ist. Dieser Vortriebs­ regeleinrichtung werden die Signale DF der Raddrehzahl­ fühler und ebenfalls Signale für die Fahrzeuglängsbe­ schleunigung a _x und die Motordrehzahl n zugeführt.

Innerhalb der Vortriebsregeleinrichtung 10 ist eine zweite Vorrichtung 11 angeordnet, welche aus den zugeführten und erforderlichenfalls weiteren Eingangssignalen in an sich bekannter Weise einen Wert für das Motorausgangsdrehmoment M (a _x ) bestimmt, welches für eine Fahrzeuglängsbeschleunigung erforderlich ist, die im Zeitpunkt t ₁ (in Fig. 1 b) gemessen wird, also in dem Zeitpunkt, wo diese Längsbeschleunigung eine horizontale Tangente erreicht, bzw. in welchem ein Ausgangssignal des Komparators 4 beginnt. Diesem Wert des Antriebsdrehmoments werden (in an sich bekannter Weise über Motorkennfeld, Motordrehzahl und Übersetzungsverhältnis), miteinander abgestimmt, Werte für Zündwinkel Z (M) und Drosselklappenwinkel α (M) zugeordnet, die im Zeitpunkt t ₂ (Fig. 1c und 1d) an die Zündelektronik 8 und die elektronische Fahrpedalregelung 12, die auf die motor­ betätigte Drosselklappe 13 des Vergasers wirkt, ausge­ geben werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch über eine Verknüpfung 15 auf die Bremsen 16 des oder der ange­ triebenen Räder eingewirkt werden, wie angedeutet.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung ist folgende:

wird mit einem kräftigen Gasstoß angefahren, so werden zunächst die Räder gedreht und das Fahrzeug beschleunigt. Dabei sind die Radgeschwindigkeiten erst über z.B. 3 km/h auswertbar. Bei zu viel Drehmoment bzw. bei glatter Fahrbahn würden die angetriebenen Räder bzw. die Motor­ drehzahl den in Fig. 1a und 1b strichpunktierten Verlauf nehmen, v _H bzw. n′, und durchdrehen. Vorher, im Zeitpunkt t ₁, hat jedoch die Fahrzeugbeschleunigung a _x (Fig. 1b) be­ reits ein Maximum erreicht, d.h., der Bereich des maxi­ malen Kraftschlußbeiwertes ist erreicht, obwohl die Motor­ drehzahl n weiter ansteigt. In diesem Moment erfolgt nun bereits, da die Beschleunigungsschwelle S _b nicht über­ schritten ist, ein Eingriff, indem die Zündung unter­ brochen wird (Fig. 1c, dargestellt durch den Wert R auf der Ordinate). Diese Unterbrechung der Zündung, die auch verspätet einsetzen kann und auf die der Motor sehr schnell reagiert, würde längstens für die Dauer T, etwa 20-40 ms, bis zum Zeitpunkt t ₃ oder bis die Motordrehzahl n den gespeicherten Wert n ₁ wieder unterschritten hat, aufrecht­ erhalten werden, wenn bis dahin nicht ein angetriebenes Rad den vorgegebenen Schwellwert S _n , beispielsweise einen bestimmten Radschlupf, überschreiten würde.

Dies geschieht im Zeitpunkt t ₂, in welchem nun über ein nicht dargestelltes Motorkennfeld die Zündung auf einen dem Antriebsdrehmoment oder der Fahrzeugbeschleunigung a _x im Zeitpunkt t ₁ zugeordneten Wert Z (M) und der Drossel­ klappenwinkel auf einen ebenfalls diesem Drehmoment oder dieser Beschleunigung zugeordneten Wert α (M) verstellt werden. Der Wert Z (M) des Zündwinkels wird für gewöhnlich ein Wert mit Spätzündung sein, was in Fig. 1c durch einen Wert unterhalb der Zeitachse, welche einer Zündung im Tot­ punkt entsprechen soll, dargestellt ist. Werte oberhalb der Zeitachse bedeuten Frühzündung vor Erreichen des oberen Totpunktes der Kolben in den Zylindern.

Würde die Zündung im Zeitpunkt t ₁ nicht ausgesetzt werden, so würde ein wesentlich höheres Überschußmoment entstehen, was einen in Fig. 1a und 1b gestrichelt dargestellten Ver­ lauf der Drehzahl v′′ _H eines angetriebenen Rades bzw. der Motordrehzahl n′′ ergeben würde, was das Unterschreiten der Schlupfschwelle wesentlich hinausschieben würde. Durch den frühzeitigen Eingriff wird der Schwellwert S _n jedoch bereits im Zeitpunkt t ₄ unterschritten, worauf in bekannter Weise Zündung und Drosselklappe wieder zuge­ stellt werden können, bis der Schwellwert erneut über­ schritten wird bzw. bis die vom Fahrpedal vorgegebenen Werte wieder erreicht sind.

Eine Alternative besteht darin, daß die Werte Z (M) und α (M) nicht dem Drehmoment M (a _x ), sondern einem etwas geringeren Wert zugeordnet werden, um auch in den nächsten Regelzyklen kein zu großes Überschußmoment zu erhalten.

Bei Einspritz-Ottomotoren kann anstelle der Drosselklappe, bei Dieselmotoren anstelle der Zündung die Kraftstoff­ einspritzmenge als Stellgröße treten.

Erfolgt innerhalb der vorgegebenen Zeit T bzw., bis n ₁ unterschritten wird, kein Regelsignal, wie bei t ₂ ange­ nommen, so folgt nach Wiedereinschalten der Zündung mit daraufhin steigender Drehzahl ein erneuter Vergleich Fahrzeugbeschleunigung a _x zu Motordrehzahl n.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen im Sinne einer Verhinderung des unerwünschten Durchdrehens der angetriebenen Fahrzeugräder, mit wenigstens einem jedem angetriebenen Fahrzeugrad zugeordneten, dessen Schlupf, Beschleunigung oder eine andere Größe überwachenden Schwell­ wertgeber und mit einem auf dessen Ausgangssignale an­ sprechenden Regelkreis, der über einen Eingriff in Zündung, Vergaser bzw. Kraftstoffeinspritzung und/oder Bremsen eine Verminderung des Antriebs-Drehmomentes bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Vorrichtung (1) vorgesehen ist, welche die Zündung (8, 9) und/oder die Kraftstoffzufuhr (12, 13) unter­ bricht oder vermindert, sobald bei ansteigender Motordreh­ zahl (n) die Fahrzeuglängsbeschleunigung (a _x ) nicht zunimmt, und daß diese Unterbrechung oder Verminderung so lange dauert, bis eine vorgegebene Zeitdauer (T) abgelaufen ist oder bis die Motordrehzahl (n) den im Augenblick des Be­ ginns der Unterbrechung bzw. Verminderung gespeicherten Wert wieder erreicht oder unterschreitet.

2. Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen im Sinne einer Verhinderung des unerwünschten Durchdrehens der angetriebenen Fahrzeugräder, mit wenigstens einem jedem angetriebenen Fahrzeugrad zugeordneten, dessen Schlupf, Beschleunigung oder eine andere Größe überwachenden Schwell­ wertgeber und mit einem auf dessen Ausgangssignale an­ sprechenden Regelkreis, der über einen Eingriff in Zündung, Vergaser bzw. Kraftstoffeinspritzung und/oder Bremsen eine Verminderung des Antriebs-Drehmomentes bewirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste Vorrichtung (1) vorgesehen ist, welche die Zündung (8, 9) und/oder die Kraftstoffzufuhr (12, 13) unter­ bricht oder vermindert, sobald bei ansteigender Motordreh­ zahl (n) die Fahrzeuglängsbeschleunigung (a _x ) nicht zunimmt und
daß eine zweite Vorrichtung (11) vorgesehen ist, welche diesem nicht zunehmenden Wert der Fahrzeuglängsbe­ schleunigung (a _x ) zugeordnete Werte für den Zündwinkel (Z) und den Drosselklappenwinkel (α) oder die Kraftstoffeinspritzmenge vorgibt - welche in einem Motorkennfeld abgelegt sind und einem diese Fahrzeug­ längsbeschleunigung hervorrufenden Antriebsdrehmoment (M (a _x )) zugeordnet sind - und auf welche die Zündung und/oder die Drosselklappe bzw. die Kraftstoffeinspritz­ anlage eingestellt werden, und/oder die Bremsen der ange­ triebenen Räder betätigt werden, sobald und solange ein Regelsignal (S) der Vortriebsregelung vorliegt, und daß die Unterbrechung oder Verminderung der Zündung bzw. der Kraftstoffzufuhr aufgehoben wird, wenn eine ab dem Beginn der Unterbrechung laufende, vorgegebene Zeit­ dauer (T) endet oder wenn die Motordrehzahl (n) den im Augenblick des Beginns der Unterbrechung bzw. Verminderung gespeicherten Wert (n ₁) wieder erreicht oder unterschreitet, bevor ein Regelsignal (S) der Vortriebsregelung vorliegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorrichtung (11) Werte vorgibt, die einem um einen bestimmten Betrag oder um einen pro­ zentuellen Anteil verminderten Wert des Antriebsdreh­ momentes, welches dem Wert der nicht zunehmenden Fahr­ zeuglängsbeschleunigung entspricht, zugeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß bei Ottomotoren die von der zweiten Vorrichtung (11) vorgegebenen Werte (Z(M), α (M)) für Zündwinkel und Drosselklappenwinkel oder Kraftstoffeinspritzmenge über das Motorkennfeld aufeinander abgestimmt sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Einrichtung (1) Signale für die Motor­ drehzahl (n) und für die Fahrzeuglängsbeschleunigung (a _x ) zugeführt werden, daß beide Signale über je ein Differenzierglied (2, 3) je einem Komparator (4, 5) zugeführt werden, daß der eine Komparator (4) ein Ausgangs­ signal abgibt, wenn sein die differenzierte Fahrzeug­ längsbeschleunigung repräsentierendes Eingangssignal nicht positiv ist und daß der andere Komparator (5) ein Ausgangssignal abgibt, wenn sein die differenzierte Motordrehzahl repräsentierendes Eingangssignal positiv ist, und daß die beiden Ausgangssignale der Komparatoren (4, 5) auf ein UND-Glied (6) führen, dessen Ausgangssignal über ein Zeitglied (7) auf die Zündung (8, 9) bzw. die Kraftstoffeinspritzung einwirkt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des UND-Gliedes (6) mit einer vorge­ gebenen Verzögerungszeit einsetzt.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß das UND-Glied (6) gesperrt wird, sobald die Fahrzeug­ längsbeschleunigung (a _x ) einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Zündung, Drosselklappe oder Kraftstoffeinspritzanlage bzw. Radbremsen mit dem Aus­ gangssignal des UND-Gliedes (6) einsetzt.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Zündung, Drosselklappe oder Kraftstoffeinspritzanlage bzw. Radbremsen mit dem Über­ schreiten des Schwellwertes durch die überwachte Regel­ größe eines Rades einsetzt.