DE4209091A1 - Verfahren zur reduzierung des motormoments bei einem gangwechsel in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des Motormoments nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Kraftfahrzeugen mit elektronisch gesteuerter Brenn­ kraftmaschine und elektronisch gesteuertem Automatikge­ triebe ist es bekannt, bei Hoch- und/oder Rückschaltungen das Drehmoment der Brennkraftmaschine, im folgenden No­ tormoment genannt, zu reduzieren, um Schaltrucke zu ver­ mindern. Die Reduzierung des Motormoments wird beispiels­ weise durch einen sog. Motoreingriff, d. h. durch einen Befehl des Getriebesteuergerätes an das Motorsteuergerät zur Motormomentenreduzierung, durchgeführt. Das Motor­ steuergerät reagiert auf diesen Befehl vom Getriebesteu­ ergerät beispielsweise mit einer Zündwinkelspätverstel­ lung, einer Verkürzung der Einspritzzeit und/oder einer Reduzierung des Drosselklappenöffnungswinkels.

Aus der DE 28 48 624 C2 ist beispielsweise eine Vorrich­ tung zur Reduzierung des Motormoments bekannt, die in Ab­ hängigkeit vom Betrag und dem Änderungsgradienten der Motordrehzahl den Beginn und das Ende des Motoreingriffs bestimmt und in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und dem Drosselklappenöffnungswinkel aus einem Speicher den Betrag zur Reduzierung des Motormoments, d. h. die Inten­ sität des Motoreingriffs, ermittelt. Eine derartige Er­ mittlung des Betrags der Motormomentreduzierung setzt ein starres Schema durch abgespeicherte Kennfelder voraus, die einerseits viel Speicherplatz benötigen und die ande­ rerseits sehr ungenau sind, da Zwischenwerte iterativ er­ mittelt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine speicherplatzsparende und genaue Methode zur Ermittlung des Betrags der Motor­ momentreduzierung zu schaffen, die zudem zur Optimierung des Fahrkomforts während eines Gangwechsels das Getriebe­ ausgangsmoment konstant hält.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Ermittlung des Betrags zur No­ tormomentreduzierung mittels Kennfeldern durch einen Al­ gorithmus zur jeweils aktuellen Berechnung dieses Betrags ersetzt.

Der Betrag, um den das Motormoment reduziert wird, ent­ spricht einem jeweils aktuell berechneten Drehenergiemo­ ment, das durch zu verzögernde oder zu beschleunigende Massen rotierender Motor- und Getriebeteile entsteht. Beispielsweise werden bei einer Hochschaltung durch die Drehzahlreduzierung dieser Motor- und Getriebeteile deren Massen gebremst. Das dabei entstehende Drehenergiemoment würde ohne erfindungsgemäße Motormomentenreduzierung zu einer für den Fahrer als Schaltruck spürbaren Erhöhung des Getriebeausgangsmoments führen. Da dieses Dreh­ energiemoment erfindungsgemäß berechnet wird, werden speicherintensive Kennfelder und damit ungenaue iterative Zwischenwerte umgangen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist der Ge­ genstand des Patentanspruchs 2.

Da die Motordrehzahl üblicherweise von elektronischen Ge­ triebesteuergeräten ohnehin ermittelt wird und daraus auf einfache Weise durch Multiplikation mit einer Konstanten die Motordrehwinkelgeschwindigkeit und mit der ersten Ab­ leitung die Motordrehwinkelbeschleunigung berechnet wer­ den kann, wird das Drehenergiemoment mit der allgemein gültigen physikalischen Formel M = J× ermittelt. M entspricht dabei dem Drehenergiemoment, J dem Trägheits­ moment der rotierenden Massen von Motor- und Ge­ triebeteilen und dem Gradienten bzw. der ersten Ablei­ tung der Motordrehwinkelgeschwindigkeit. Für das Träg­ heitsmoment J wird beispielsweise ein für alle Gänge gel­ tender Wert gewählt, der sich vorwiegend nach dem Träg­ heitsmoment der für jeden Gang gleichbleibenden rotieren­ den Massen der Motorteile richtet, da die durch die Ge­ triebeteile entstehenden Trägheitsmomente kleiner gegen­ über dem Trägheitsmoment der rotierenden Motorteile sind. Darüber hinaus können beispielsweise die Trägheitsmoment­ differenzen, die durch die unterschiedlich rotierenden Getriebeteile in den einzelnen Gängen entstehen, vernach­ lässigt werden.

Mit dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung wird lediglich Speicherplatz für den Algorithmus zur Berechnung dieses Betrages und für den einzigen Trägheitsmomentenwert benö­ tigt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist der Gegen­ stand des Patentanspruchs 3.

Werden zur Komfortoptimierung hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Berechnung des Betrages zur Motormomen­ tenreduzierung gestellt, wird zwischen den Trägheitsmo­ menten der einzelnen Gänge unterschieden. Beispielsweise kann bei einem Wechsel in einen neuen Gang bei der Be­ rechnung des Drehenergiemoments das für den neuen Gang gültige Trägheitsmoment verwendet werden, da vorwiegend die rotierenden Massen des neuen Ganges der Motor­ drehzahländerung entgegenwirken.

Somit wird statt einem Trägheitsmomentenwert eine Anzahl von Trägheitsmomentenwerten, die der Anzahl der möglichen Gänge entspricht, im Speicher abgelegt. Mit dieser Erwei­ terung der zu speichernden Daten um einige wenige Werte wird eine Funktionserweiterung erreicht, die mit der üb­ lichen Methode eine Erweiterung der abzuspeichernden Da­ ten um ganze Kennfelder bedeuten würde.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt. Sie zeigt eine Motormomentenreduzierung während eines Hochschaltablaufs.

Die Verläufe der Motordrehwinkelgeschwindigkeit w_M, des von der Kupplung des vorher eingelegten Ganges aufgenom­ menen Moments M_Kv, des von der Kupplung des neu ein­ gelegten Ganges aufgenommenen Moments M_Kn, des Getriebe­ ausgangmoments M_GA und des Motormoments M_M sind in zeit­ licher Zuordnung einander gegenübergestellt.

Mit gestrichelten Linien sind die Verläufe eingetragen, die ohne die erfindungsgemäße Motormomentenreduzierung MR auftreten würden. Die durchgezogenen Linien sind die Ver­ läufe mit der erfindungsgemäßen Motormomentenreduzierung MR. Der Betrag MR ist identisch mit dem Drehenergiemoment M_DR, das aus der Multiplikation des Trägheitsmoments J und der (hier negativen) Motordrehwinkelbeschleunigung _M, d. h. mit dem Gradienten der abnehmenden Motordrehwinkelgeschwindigkeit w_M, berechnet wird und um den das Motormoment M_M während des Hochschaltablaufs je­ weils reduziert wird. Wie aus dem Verlauf der Motordrehwinkelgeschwindigkeit w_M hervorgeht, treten un­ terschiedliche negative Motordrehwinkelbeschleunigungen _M auf, wodurch sich auch der Wert MR, um den das Motor­ moment M_M reduziert wird, zeitlich ändert. Der Betrag MR, um den das Motormoment M_M reduziert werden soll wird bei­ spielsweise über eine Busverbindung vom Getriebesteuerge­ rät an das Motorsteuergerät übertragen (in der Zeichnung nicht dargestellt).

Im folgenden wird der Wirkungszusammenhang der Verläufe chronologisch erläutert:

Zum Zeitpunkt t₁ gibt das hier nicht dargestellte Getrie­ besteuergerät einen elektrischen Befehl an Steuerventile der Hydraulik, den Hochschaltvorgang zu beginnen. Die für eine Hochschaltung notwendigen hydraulischen Vorgänge be­ ginnen zeitlich verzögert zum Zeitpunkt t₂. Bis zum Zeit­ punkt t₂ bleiben die Motordrehwinkelgeschwindigkeit w_M und alle Momente (M_Kv, M_Kn, M_GA und M_M) konstant auf den Werten, die kurz vor dem Schaltbefehl zum Zeitpunkt t₁ vorlagen. Während des Zeitraums t₃-t₂ wird der Steuer­ druck in der Hydraulik zum Schließen der für den neuen Gang zuzuschaltenden Kupplung so weit erhöht, bis diese Kupplung ein Kupplungsmoment M_Kn aufnimmt, das gleich dem Wert des aktuellen Motormoments M_M ist. Zum Zeitpunkt t₃ wird das von der Kupplung des vorher eingelegten Ganges übertragene Moment M_Kv nicht mehr benötigt, d. h. der Kupplungsdruck der dem vorher eingelegten Gang zugeordneten Kupplung wird vollständig abgebaut. Das Getriebeausgangsmoment M_GA wird während des Zeitraums t₃-t₂ entsprechend der Übersetzung des neu einzulegenden Ganges verringert. Das Motormoment M_M wird bis zum Zeitpunkt t₃ konstant gehalten.

Im folgenden wird der Hochschaltungsverlauf ab dem Zeit­ punkt t₃ zunächst ohne die erfindungsgemäße Motormomen­ tenreduzierung beschrieben:

Das Motormoment M_M soll entsprechend der gestrichelten Linie auch für die Zeit größer t₃ konstant gehalten wer­ den.

Zum Zeitpunkt t₃ ist das Moment M_Kn der neu zugeschalte­ ten Kupplung gerade so groß wie das Motormoment M_M. Die­ ses Momentengleichgewicht ist labil, da die Momente von Schwankungen der Betriebsparameter, wie z. B. der Last und der Reibwerte, beeinflußt werden. Die Ermittlung die­ ses Betriebspunktes ist schwierig, da dazu die tatsächli­ chen Kupplungsmomente bekannt sein müßten. Deshalb wird der Kupplungsdruck der neu zugeschalteten Kupplung weiter erhöht, d. h. das Moment M_Kn weiter aufgebaut, bis ein Wert erreicht ist, der eine Momentenerhöhung gegenüber dem Motormoment M_M besitzt, der in jedem Betriebszustand ein längeres Schlupfen der Kupplung verhindert und dar­ über hinaus auch die gewünschte, bei einer Hochschaltung negative Motordrehwinkelbeschleunigung _M bewirkt.

Mit der Erhöhung des Kupplungsmoments M_Kn über den Wert des Motormoments M_M hinaus, werden die rotierenden Motor- und Getriebemassen abgebremst, wodurch sich auch die Motordrehwinkelgeschwindigkeit w_M abzusenken beginnt. Durch diese zu verzögernden rotierenden Massen entsteht das Drehenergiemoment M_DE, das wiederum eine Erhöhung des Getriebeausgangsmoments M_GA, wie mit der gestrichelten Linie dargestellt, bewirkt. Diese Erhöhung des Getriebeausgangsmoments M_GA wird vom Fahrer als Schaltruck empfunden. Dieser Schaltruck soll mittels der erfindungsgemäßen Motormomentenreduzierung verhindert werden.

Im folgenden werden die Momentenverläufe entsprechend der erfindungsgemäßen Motormomentenreduzierung den Verläufen ohne Momentenreduzierung gegenübergestellt:

Ziel ist der mit der durchgezogenen Linie gezeichnete Verlauf des Getriebeausgangsmoments M_GA ab dem Zeitpunkt t₃. Die jeweilige Momentendifferenz zwischen der durchgezogenen und der gestrichelten Linie entspricht dem durch die zu verzögernden rotierenden Massen entstehenden Drehenergiemoment M_DE, dessen Betrag mit der Formel M_DE=J_{* M} berechnet und jeweils vom theoretischen Motormoment M_M, der ohne Momentenreduzierung vorliegen würde, ab dem Zeitpunkt t₃ bis zum Zeitpunkt t₅, d. h. bis zum Ende des Hochschaltablaufs, abgezogen wird.

Der mit der durchgezogenen Linie gezeichnete Verlauf des Moments M_Kn der neu zugeschalteten Kupplung zeigt bei Anwendung der erfindungsgemäßen Motormomentenreduzierung MR gegenüber dem mit der gestrichelten Linie gezeichneten Verlauf, daß während der Motormomentenreduzierung MR ein niedrigeres Kupplungsmoment eingestellt wird als bei einer Hochschaltung ohne Motormomentenreduzierung MR.

Zusammengefaßt ist die Reduzierung des Motormoments M_M um das Drehenergiemoment M_DE zum einen für ein Konstanthal­ ten des Getriebeausgangsmoments M_GA und zum anderen für einen geringeren Kupplungsdruckbedarf in der zuzuschaltenden Kupplung und damit für kurze Schaltzeiten bei kleinerer Kupplungsbelastung eine vorteilhafte Lösung. Das Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, daß keine Kennfelder mehr benötigt werden, wenn das Drehenergiemoment M_DE aus der Multiplikation des Trägheitsmoments J mit der Motordrehwinkelbeschleunigung _M berechnet wird. Es sei angemerkt, daß das Trägheitsmoment J gangabhängig sein kann, indem z. B. das dem nachher eingelegten Gang zugeordnete Trägheitsmoment J zur Berechnung des Drehenergiemoments M_DE bzw. des Be­ trags MR zur Motormomentenreduzierung verwendet wird.

Claims (3)

1. Verfahren zur Reduzierung des Motormoments bei einem Gangwechsel in einem Kraftfahrzeug mit elektronisch gesteuertem Automatikgetriebe und elektronischer Motorsteuerung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Drehenergiemoment (M_DR), das durch zu verzögernde oder zu beschleunigende rotierende Massen bei einer gangwechselbedingten Änderung der Motordrehwinkelgeschwindigkeit (w_M) entsteht, berechnet wird und das Motormoment (M_M) beim Einkuppeln des neuen Getriebeganges um den Betrag dieses Drehenergiemoments (M_DR) reduziert wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehenergiemoment (M_DR) aus der Multiplikation des Trägheitsmoments (J) der rotierenden Massen mit dem Gradienten (_M) der Motordrehwinkelgeschwindigkeit (w_M) konti­ nuierlich ermittelt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehenergiemoment (M_DR) mit einem getriebegangabhängigen Trägheitsmoment (J) berechnet wird.