In Bearbeitung

Bitte warten ...

Einstellungen

Einstellungen

1. WO1992009449 - VERFAHREN ZUR STEUERUNG DES DREHMOMENTS EINER BRENNKRAFTMASCHINE

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.
Verfahren zur Steuerung des
Drehmoments einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Steuerung des Drehmoments einer Brennkraftmaschine, die ein Kraftfahrzeug über ein automatisches Getriebe antreibt, mit einer Steuereinrichtung für die Brennkraftmaschine, die aufgrund von Drehzahl-, Last- und gegebenenfalls
TemperaturSignalen einen Zündwinkel einer Zündanlage und/ oder eine Einspritzimpulsbreite einer KraftstoffEinspritzanlage steuert, mit einer
Getriebesteuereinrichtung für das automatische Getriebe, die aufgrund von Drehzahl- und Lastanforderungssignalen Schaltvorgänge des automatischen Getriebes steuert.

Ein Verfahren zur Steuerung des Drehmoments einer Brennkraftmaschine der vorgenannten Gattung ist bekannt aus der DE-C 29 35 916. Danach soll ein beim Schaltvorgang des automatischen Getriebes auftretender Schaltruck dadurch vermindert werden, daß während des Schaltvorgangs das
Drehmoment der Brennkraftmaschine reduziert wird. Neben der Verminderung des Schaltrucks kann durch das während des Schaltablaufs reduzierte Drehmoment der Brennkraftmaschine auch die Schleifzeit der am Schaltvorgang beteiligten
Reibungskupplungen des automatischen Getriebes verringert werden, so daß ein geringerer Verschleiß und eine geringere Erwärmung der Reibelemente auftritt. Die Steuereinrichtung für die Brennkraftmaschine ist mit einer
Erkennungsschaltung ausgestattet, die während eines
Schaltvorgangs aus der Getriebesteuerung ein Schaltsignal erhält. In einem Speicher der Steuereinrichtung für die Brennkraftmaschine sind Kennfelder abgelegt, nach denen der Zündwinkel und/oder die Einspritzimpulsbreite last- und drehzahlabhängig gesteuert werden. Wird der
Erkennungsschaltung der Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine ein Schaltsignal zugeführt, so schaltet die Steuereinrichtung selbsttätig auf ein weiteres Kennfeld um, in welchem durch eine Verstellung des Zündwinkels in Richtung "spät" oder eine Verringerung der eingespritzten Kraftstoffmenge das Drehmoment der Brennkraftmaschine reduziert ist. Probleme bereitet dabei die exakte
Ermittlung des Zeitpunkts der Reduzierung des Drehmoments. Außerdem sind eine derartige Speicherung unterschiedlicher Kennfelder und eine Kennfeldumschaltung relativ aufwendig. Schließlich ist festzustellen, daß eine derartige Steuerung des Antriebsdrehmoments der Brennkraftmaschine allein aufgrund von Schaltsignalen der Getriebesteuerung in modernen Antriebskonzepten nicht ausreicht, zumal das von der Brennkraftmaschine auf das automatische Getriebe übertragene Drehmoment auch eine große Bedeutung für das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs hat und sich auf den
Kraftstoffverbrauch auswirkt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung des Drehmoments einer
Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem trotz eines
geringen Regelungsaufwands das Drehmoment der
Brennkraftmaschine stets auf seinen günstigsten Wert eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der genannten Gattung nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß RechnerSysteme der Getriebe- und der Motorsteuerung über Schnittstellen stetig kommunizieren, wobei der Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine aus der Getriebesteuereinrichtung in einem zyklischen Zeittakt eine prozentuale Drehmomentanforderung zugeleitet wird, aufgrund welcher die Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine das Drehmoment der Brennkraftmaschine selbsttätig beeinflußt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein dezentrales Mikroprozessorsystem verwendet, bei dem über serielle oder parallele Schnittstellen die einzelnen Mikroprozessoren der Steuereinheit der Brennkraftmaschine und der
Getriebesteuereinrichtung Daten austauschen, über die Schnittstellen werden ständig die aktuellen Daten der
Getriebesteuereinrichtung und entsprechende Anforderungen an die Steuereinrichtung für die Brennkraftmaschine
weitergegeben, die sich dadurch ihrerseits in idealer
Weise an die Getriebesteuereinheit anpassen kann. Somit kann die Getriebesteuereinheit der Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine jederzeit in dem zyklischen Zeittakt eine gewünschte Drehmomentreduzierung oder -erhöhung anhand von Prozentwerten übermitteln.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den ünteransprüchen 2 bis 9 beschrieben.

Gemäß Anspruch 2 soll im Falle einer durch die
Getriebesteuerung ermittelten Drehmomentänderung die über die Schnittstelle ausgegebene prozentuale
Drehmomentanforderung nach einem Gradienten reduziert oder erhöht werden. Dabei kann nach Anspruch 3 der Gradient als Funktion aus einem Sollwert der Drehmomentanforderung, einem variablen Faktor der Drehmomentanforderung und einem Lastsignal ermittelt werden.

dPLF = f (PLF2, PLF, Last)

Weiterhin ist gemäß Anspruch 4 vorgesehen, daß bei einer durch einen Schaltvorgang hervorgerufenen
Drehmomentänderung der variable Faktor der
Drehmomentanforderung vom ersten Greifen oder Lösen von am Schaltvorgang beteiligten Reibelementen ausgegeben wird.

Gemäß Anspruch 5 soll die Reduzierung bzw. Erhöhung bis zum Soll-Endwert der Drehmomentanforderung erfolgen, wobei der einer bestimmten Fahrweise angepaßte Soll-Endwert errechnet wird aus dem variablen Faktor minus dem Produkt aus variablem Faktor und einem Gewichtungsfaktor, der seinerseits eine Funktion aus Lastanforderungen und
Drehzahlen ist, also: PLF2 = PLF + PLF × Fak (T), wobei Fak (T) = f (n1, n2, Last).

Gemäß Anspruch 6 soll die Getriebesteuerung reduzierte Momentenanforderungen im Antriebssträng erfassen, die aufgrund von Radschlupf der Antriebsräder des
Kraftfahrzeugs eintreten. Neben reduzierten
Drehmomentanforderungen, die bei Sehlupfzuständen der
Schaltkupplungen des automatischen Getriebes auftreten, können somit auch reduzierte Drehmomentanforderungen erfaßt werden, deren Ursache Radschlupf an den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs ist. Auf eine separate AntriebsschlupfRegeleinrichtung kann folglich verzichtet werden.

Dem Anspruch 7 zufolge soll während einer
überschneidungsSchaltung zweier Reibelemente kurzfristig das Motormoment durch eine erhöhte Momentenanforderung angehoben sein, so daß ein während dieser
Uberschneidungsschaltung auftretender Abfall des
Abtriebsdrehmoments ausgeglichen werden kann. Bei einer Uberschneidungsschaltung zweier Reibungskupplungen bzw.
-bremsen des automatischen Getriebes, die ohne
Zugkraftunterbrechung mit zunehmendem Kupplungsmoment der einen und abnehmendem Kupplungsmoment der anderen
Reibungskupplung erfolgt, wird kurzzeitig im Bereich der Uberschneidungsschaltung das Abtriebsdrehmoment reduziert. Diese Reduzierung des Abtriebsdrehmoments soll
erfindungsgemäß durch ein erhöhtes Drehmoment der
Brennkraftmaschine ausgeglichen werden, wobei das
Drehmoment kurzfristig den maximalen Wert überschreiten kann. Eine derartige kurzfristige Anhebung des Drehmoments der Brennkraftmaschiπe soll vorzugsweise durch eine
vergrößerte Einspritzimpulsbreite der KraftstoffEinspritzanläge erzielbar sein.

Schließlich soll gemäß Anspruch 9 das
Getriebesteuergerät neben der prozentualen
Momentenanforderung als erste Stellgröße einen
Kupplungsdruck der Schaltelemente als zweite Stellgröße erfassen, wobei aufgrund der beiden Stellgrößen das
Abtriebsmoment des Getriebes und Schleifzeiten der
Schaltelemente unabhängig beeinflußbar sein sollen.

Beim Stand der Technik wird durch eine
Kennfeldumschaltung der Steuereinrichtung der
Brennkraftmaschine das Drehmoment um einen feststehenden prozentualen Wert reduziert. Der Nachteil davon ist, daß nur der Kupplungsdruck als Stellgröße zur Verfügung steht, um auf die beiden Ausgangsgrößen (Regelgrößen)
Abtriebsdrehmoment und Schleifzeit Einfluß zu nehmen. So kann es z. B. passieren, daß der Verlauf des
Abtriebsdrehmoments günstig ist, die Schleifzeit aber zu kurz ist.

Führt man entsprechend der vorliegenden Erfindung die prozentuale Drehmomentanforderung PLF ein, die während der Schaltung vom Getriebesteuergerät stetig verstellt werden kann, so hat man stattdessen zwei Stellgrößen, nämlich den Kupplungsdruck und die Drehmomentanforderung PLF, um die beiden Ausgangsgrößen Abtriebsdrehmoment und Schleifzeit unabhängig voneinander beeinflussen zu können. Muß man beispielsweise den Kupplungsdruck erhöhen, um das
Abtriebsdrehmoment zu erhöhen, so kann man durch
gleichzeitiges Erhöhen der prozentualen
Drehmomentanforderung PLF erreichen, daß die Schleifzeit konstant bleibt. Es gilt

TK = KK · pK , wobei
KK = Kupplungskonstante
PK = Kupplungsdruck
TK = Kupplungsmoment

= TM100 · PLF,

wobei
TM100 = Drehmoment der Brennkraftmaschine (100-%-Wert) PLF = prozentuale Drehmomentanforderung
0 ≦ PLF ≦ 1

Während einer Hochschaltung wird die
Getriebeeingangsdrehzahl n1 mit Hilfe der entsprechend zugeschalteten Kupplung auf die Synchrondrehzahl nSyn des neuen Ganges heruntergezogen:


Dieses Herunterziehen der Drehzahl der
Getriebeingangswelle auf die Synchrondrehzahl nSyn erfolgt mit einem bestimmten Gradienten n. innerhalb einer
bestimmten Zeit tS (Schleifzeit). Das Abtriebsdrehmoment Tab ergibt sich aus dem Kupplungsmoment TK und einer
Gangübersetzung I:

Tab = i · TK

Weiterhin gilt:

I1 · n1 = T1 - TK (Momentenbilanz)

Dabei ist
I1 = Trägheitsmoment an der Eingangswelle
= Gradient für die Änderung der Drehzahl der
Eingangswelle
T1 = Eingangsdrehmoment an der Eingangswelle Es gilt weiterhin


Wesentliche kennzeichnende Größen (Ausgangsgrößen) der Schaltung sind:
Abtriebsdrehmoment Tab (wesentlich verantwortlich für die Schaltqualität):

Tab = i · KK · PK

Schleifzeit tS (wesentlich für Kupplungsbelastung):


Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmδglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der die Funktion des
erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild mit einer
Getriebesteuereinrichtung und einer
Steuereinrichtung für eine
Brennkraftmaschine;

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Berechnung eines
prozentualen Momentenfaktors und

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm einer während einer
Getriebeschaltung der Steuereinrichtung der
Brennkraftmaschine zugeleiteten
Momentenanforderung.

In der Fig. 1 ist mit 1 eine Getriebesteuereinrichtung bezeichnet, die über nicht näher dargestellte Sensoren eine Turbinendrehzahl n eines hydrodynamischen
Drehmomentwandlers, eine Getriebeabtriebsdrehzahl nab, eine Drehzahl einer Brennkraftmaschine nM, ein Lastsignal und ein Temperatursignal der Getriebeöltemperatur erfaßt. Die Getriebesteuereinrichtung weist einen Mikroprozessor auf, der diese Eingangsdaten nach vorbestimmten logischen Regeln verarbeitet und nicht näher dargestellte Schaltventile eines elektro-hydraulischen Steuersystems eines
automatischen Getriebes ansteuert. Diese Steuerventile beherrschen reibschlüssige Schaltelemente des automatischen Getriebes, die als Reibkupplungen oder -bremsen ausgebildet sind.

Weiterhin ist dem Blockschaltbild eine
Steuereinrichtung 2 für eine nicht dargestellte
Brennkraftmaschine zu entnehmen, welche das automatische Getriebe antreibt. Diese Steuereinrichtung 2 weist
ebenfalls einen Mikroprozessor auf, dem über Sensoren folgende Betriebsparameter der Brennkraftmaschine
zugeleitet werden: Motordrehzahl nM, Drosselklappensignal, Motortemperatur und Ansauglufttemperatur. Der
Mikroprozessor verarbeitet diese Eingangsgrößen nach vorgegebenen logischen Regeln und korrigiert aufgrund dieser Werte einen Drosselklappenwinkel einer im
Ansaugluftstrom angeordneten Drosselklappe, eine
Einspritzimpulsbreite einer Kraftstoff-Einspritzanlage sowie einen Zündwinkel einer Zündanlage.

Die Getriebesteuerung 1 und die Steuereinrichtung 2 der Brennkraftmaschine weisen eine Schnittstelle 3 auf.
über diese Schnittstelle 3 werden mittels einer
Signalleitung 4 der Steuereinrichtung 3 stetig prozentuale Momentenanforderungen aus der Getriebesteuereinrichtung 1 zugeleitet. Über eine weitere Signalleitung 5 können Informationen aus der Steuereinrichtung 2 der
Brennkraftmaschine auf die Getriebesteuereinrichtung 1 übertragen werden. Die Steuereinrichtung 2 verarbeitet die über die Signalleitung 4 übertragene Momentenanforderung und beeinflußt entsprechend den Drosselklappenwinkel, die Einspritzimpulsbreite oder den Zündwinkel.

Das in Fig. 2 dargestellte Flußdiagramm zeigt eine Routine zur Berechnung eines prozentualen
Momentenfaktors PLFM. Diese Routine wird zyklisch nach einem Programmzyklus bearbeitet. Im Schritt Sl werden alle für die Berechnung der prozentualen Momentenanforderung notwendigen Meßwerte geholt. Es handelt sich dabei
vorzugsweise um die Drehzahl der Brennkraftmaschine nM, die Drehzahl der Turbine des Drehmomentwandlers nT, ein vom Fahrer am Fahrpedal eingestellter Wert der
Lastanforderung, eine Abtriebsdrehzahl nab1 des
Automatgetriebes sowie eine Abtriebsdrehzahl nab2 an
Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs. Im Schritt S2 wird dann nach einem bestimmten Algorithmus als Funktion dieser
Meßwerte nM, nT, Last, nab1, nab2 ein prozentualer
Momentenfaktor PLFM errechnet.

Wie bereits anhand der Fig. 1 erläutert, wird dieser errechnete Wert über die Schnittstelle 3 von der
Getriebesteuereinrichtung 1 zur Steuereinrichtung 2 für die Brennkraftmaschine übertragen. Der Steuereinrichtung 2 der Brennkraftmaschine wird der Empfang neuer Werte über
Interrupt mitgeteilt. Der Wert in der
Getriebesteuereinrichtung 1 bleibt solange erhalten, bis ein neuer Wert errechnet wurde.

Wird nun im Schritt S3 eine Aktion erkannt, so wird im nächsten Schritt S4 die Aktionsart abgefragt. Liegt keine Aktion vor, so wird der errechnete Faktor der
Ausgabevariablen PLF über den entsprechenden Zweig
Schritt S5 zugewiesen.

Bei der Aktionsart nach Schritt S4 kann es sich um eine Reduzierung oder eine Erhöhung der Momentenanforderung handeln. Ganz gleich, ob es sich bei der Aktionsart um eine Reduzierung oder Erhöhung der Momentenanforderung handelt, laufen die nachfolgenden Berechnungsschritte völlig
identisch ab:

In einem Schritt S6 wird jeweils überprüft, ob ein Sollwert in der Momentenanforderung PLF2 noch mit dem Wert O belegt ist. Ist dies der Fall, also ist PLF2 nicht kleiner/ größer als O, so müssen in einem anschließenden Schritt S7 noch der Sollwert PLF2 und ein Gradient d PLF, mit dem das

Motormoment reduziert bzw. erhöht werden soll, ermittelt werden. Bei der Berechnung des Sollwertes der
Momentenanforderung PLF2 ist ein Gewichtungsfaktor Fak (T) eingeführt, der sich als Funktion der Abtriebsdrehzahlen nl und n2 sowie der Last errechnet. Liegt im Schritt S6
unmittelbar ein Sollwert PLF2 vor oder wurde dieser
Sollwert PLF2 im nachfolgenden Schritt S7 ermittelt, so wird im Schritt S8 der aktuelle Momentenfaktor PLF jeweils zyklisch ermittelt, indem der jeweils zuletzt errechnete

Momentenfaktor PLFn-1. durch Addition des Gradienten dPLF bis zum Sollwert PLF2 reduziert oder erhöht wird. Im
anschließenden Schritt S9 wird kontrolliert, ob der
Wert PLFn auf den Sollwert PLF2 abgeglichen ist. Im
Schritt S10, von dem aus wiederum der Rücksprung erfolgt, wird durch Einstellung von PLF2 = 0 und Aktionsart = keine angezeigt, daß die Aktionsart abgeschlossen ist und der erreichte Wert gehalten wird. Ist die Aktion abgeschlossen, wird der Wert mit den gemessenen Parametern errechnet und ausgegeben.

In der Fig. 3 ist anhand eines Kurvenverlaufs
dargestellt, wie sich die auf die Steuereinrichtung 2 der Brennkraftmaschine übertragene Momentenanforderung vor, während und nach einem Schaltvorgang des automatischen Getriebes verändert. In diesem Ablaufdiagramm ist auf der Ordinate die prozentuale Momentenanforderung PLF
aufgetragen, während die Abszisse einen bestimmten
Zeittakt T verdeutlicht. Eine Linie A-A zeigt die auf die Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine übertragene
Momentenanforderung PLF.

Oberhalb dieser Linie A-A verläuft eine Linie B-B, anhand welcher ein Schaltsignal während eines Zeitpunkts tl verdeutlicht wird. In einem unterhalb des Diagramms für die Momentenanforderung PLF angeordneten weiteren Diagramm ist das jeweilige Drehmoment Mab eingetragen, das von zwei an einem Schaltvorgang beteiligten Kupplungen übertragen wird. Die Kurve C-C zeigt das jeweilige Drehmoment einer Kupplung, die vor einem Schaltvorgang eingerückt ist.
Während des Schaltvorgangs wird die Kupplung ausgerückt und eine zweite Kupplung, deren Drehmomentverlauf in der Kurve D-D dargestellt ist, eingerückt. Bei dieser
Lastschaltung, die zu einer Hochschaltung des automatischen Getriebes in eine höhere Gangstufe führt, findet eine
Uberschneidungsschaltung statt, während der sich beide Kupplungen im schleifenden Eingriff befinden. Während dieser Schleifzeit tritt im Antriebsstrang ein
Verlustmoment eine, das im Zeitraum zwischen den
Zeittakten t1 bis t2 durch eine gezielte Anhebung der
Momentenanforderung ausgeglichen wird.

Aufgrund der Schaltaktivität wird die auf die
Steuereinheit der Brennkraftmaschine übertragene
Drehmomentanforderung entsprechend der Kurve A-A ab dem Zeittakt t2 bis auf den Sollwert PLF2 reduziert, wobei diese Reduzierung nach dem durch den Kurvenverlauf
dargestellten Gradienten erfolgt. Zwischen t4 und t5 wird nach diesem Gradienten der Sollwert PLF2 wiederum auf etwa 100 % angehoben. Die Drehmomentanforderung wird ständig von der Getriebesteuerung auf die Steuerung der
Brennkraftmaschine übertragen, so daß sich nach dem
Zeittakt t5 ein entsprechender um 100 % schwankender
Verlauf der Linie A-A einstellt. Eine veränderte
Drehmomentanforderung kann auch von der Getriebesteuerung 1 auf die Steuereinrichtung 2 der Brennkraftmaschine
übertragen werden, wenn aufgrund eines Schlupfes der
Antriebsräder ein Drehmomentabfall registriert wird.