DE19536320A1

DE19536320A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ändern eines Nutzmoments in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE19536320A1
Application number: DE19536320A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Tebbe
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2015-09-30
Also published as: FR2739430B1; DE19536320C2; GB2305743B; FR2739430A1; GB2305743A; GB9620344D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ändern eines Nutzmoments in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend die Schritte:
a - Erfassen eines Betriebszustandes des Kraftfahrzeugs,
b - Bestimmen des Werts einer Stellgröße für wenigstens ein den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs beeinflussendes Stellglied in Abhängigkeit des erfaßten Betriebszu stands des Kraftfahrzeugs, und
c - Steuern des wenigstens einen Stellglieds auf Grundlage des bestimmten Werts der Stellgröße.

Unter dem Begriff "Nutzmoment" werden im folgenden Momente verstanden, welche notwendigerweise erforderlich sind, damit der Antriebsstrang die Funktion des Antreibens des Fahrzeugs erfüllen kann. Dies sind insbesondere das von einem Antriebsaggregat - Brennkraftmaschine oder Elektro motor - erzeugte Antriebsmoment bzw. ein Übertragungsmoment einer im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs angeordneten Kupplung. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird im folgenden hauptsächlich am Beispiel einer Änderung des An triebsdrehmoments diskutiert werden, was jedoch keine Be schränkung des Anmeldungsgegenstands auf diesen Spezialfall bedeutet.

Der Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs setzt sich aus Mas sen und Elastizitäten zusammen, die gemeinsam schwingungs fähige Systeme bilden. Eine Änderung des Fahrzustands des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eine Beschleunigung des Fahrzeugs, erfordert eine Änderung des vom Fahrzeugmotor erzeugten Antriebsdrehmoments. Durch diese Momentenänderung bzw. durch diesen Lastwechsel wird der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs aufgrund Resonanz zu Lastwechselschwingungen angeregt, und zwar vornehmlich bei der niedrigsten Eigen frequenz des Gesamtsystems. Dies ist bei eingerückter Kupp lung der gesamte Antriebsstrang vom Fahrzeugmotor bis zu den Antriebsrädern.

Zur Vermeidung bzw. zur Verringerung derartiger Lastwech selschwingungen wurden im Stand der Technik eine Vielzahl von Maßnahmen in Betracht gezogen. Bei einem bekannten Ver fahren wird ein das Nutzmoment beeinflussendes Stellglied nicht unmittelbar bei Erfassung eines die gewünschte Nutz momentänderung anzeigenden Betriebszustands des Kraftfahr zeugs entsprechend angesteuert. Vielmehr wird das Stell glied unter Verwendung einer Verzögerungsschaltung erst allmählich auf den dem geänderten Betriebszustand des Fahr zeugs entsprechenden Wert der Stellgröße gebracht. Durch diese Maßnahme soll die pro Zeiteinheit auf den Antriebs strang einwirkende Nutzmomentänderung unter einem vorbe stimmten Wert gehalten werden, so daß auch die Amplitude der aus dieser Momentenänderung resultierenden Schwingungen klein bleibt und die im Antriebsstrang vorhandenen Dämp fungsglieder diese Schwingungen in ausreichendem Maße dämp fen können. Infolge der Zeitverzögerung spricht das Fahr zeug jedoch nicht mit der gewünschten Schnelligkeit auf eine Nutzmomentsanforderung an. Dies ist beispielsweise bei einem Überholvorgang, der zügige Beschleunigung des Fahr zeugs erfordert, nachteilig.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art anzugeben, welches im wesentlichen ohne Zeitverzögerung auf eine Nutzmomentsanforderung rea gieren kann und dennoch den Aufbau von Schwingungen im An triebsstrang zumindest teilweise, wenn nicht gar vollstän dig vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Schritt b und Schritt c die Schritte durchgeführt werden:
d - Zerlegen des in Schritt b bestimmten Werts der Stell größe in einen ersten Teilwert und wenigstens einen weiteren Teilwert,
e - Bestimmen wenigstens einer Zeitdauer in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Antriebsstranges im Sinne einer zumindest teilweisen destruktiven Interferenz von durch die Nutzmomentänderungen auf Grundlage der Teil werte hervorgerufenen Schwingungen des Antriebsstran ges,
und daß das wenigstens eine Stellglied in Schritt c zunächst auf Grundlage des ersten Teilwerts der Stellgröße und dann nach Ablauf der wenigstens einen Zeitdauer auf Grundlage des wenigstens einen weiteren Teilwerts der Stellgröße gesteuert wird.

Jede der Ansteuerungen des Stellglieds auf Grundlage eines der Teilwerte der Stellgröße ruft eine Nutzmomentänderung hervor, welche den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zu Schwingungen anregt. Diese Anregungen des Antriebsstrangs erfolgen jedoch zeitlich versetzt, wobei die Zeitdauer zwischen den einzelnen Anregungen in Abhängigkeit des Be triebszustands des Antriebsstrangs, von dem die jeweilige Eigenfrequenz des Antriebsstrangs abhängt, derart festge setzt wird, daß sich die von den Teilanregungen hervorgeru fenen Schwingungen einander zumindest teilweise, vorzugs weise annähernd vollständig, auslöschen.

Die Eigenfrequenzen des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs liegen typischerweise in der Größenordnung 4-10 Hz. Hier aus ergeben sich für die Zeitdauer zwischen den einzelnen Teilanregungen Werte in der Größenordnung 0,05-0,1 Sekun den, so daß nach einer ersten, unmittelbar bei Erfassung der Nutzmomentanforderung eingeleiteten Momenten-Teilände rung auf Grundlage des ersten Teilwerts die volle Momen tenänderung bereits nach einer sehr kurzen Zeitdauer, also praktisch verzögerungsfrei, erhalten wird. Aufgrund der de struktiven Interferenz der von den einzelnen Teilanregungen ausgehenden Schwingungen befindet sich der Antriebsstrang nach Einleiten der gewünschten Momentenänderung in einem nahezu schwingungsfreien Zustand. Etwaig noch vorhandene Schwingungen können von den üblicherweise im Antriebsstrang vorhandenen Torsionsschwingungsdämpfern gedämpft werden, wobei die konstruktiven Anforderungen an diese Schwingungs dämpfer bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens auf grund der geringeren Amplituden der Restschwingungen deut lich herabgesetzt sind.

Vorzugsweise kann der Wert der Stellgröße in eine gerade Anzahl von Teilwerten, vorzugsweise zwei Teilwerte, zerlegt werden. Hierdurch kann die Ansteuerung des wenigstens einen Stellglieds vereinfacht werden, insbesondere dann, wenn je weils zwei der Teilwerte einander zugeordnet sind. In die sem Fall brauchen nämlich bei der Bestimmung der Zeitdauern nicht sämtliche Teilanregungen gemeinsam betrachtet zu wer den, sondern es genügt jeweils, die beiden einander zuge ordneten Teilwerte unabhängig von den restlichen Teilwerten zu betrachten.

Wenn die auf den Antriebsstrang einwirkenden Nutzmomente, die sich bei Steuerung des Stellglieds auf Grundlage der beiden einander zugeordneten Teilwerte ergeben, im wesent lichen den gleichen Betrag aufweisen, so kann bei geeigne ter Wahl der Zeitdauer zwischen den von diesen beiden Teil werten hervorgerufenen Teilanregungen eine im wesentlichen vollständige destruktive Interferenz der beiden Teilanre gungen erhalten werden. Wie vorstehend bereits angedeutet, ist es im Hinblick auf die im wesentlichen vollständige de struktive Interferenz der Teilanregungen ferner erwünscht, daß die Zeitdauer zwischen den Steuerungen des Stellglieds auf Grundlage zweier einander zugeordneter Teilwerte einem ungeradzahligen Vielfachen der halben Schwingungsdauer der Eigenschwingung des Antriebsstrangs, vorzugsweise der hal ben Schwingungsdauer der Eigenschwingung des Antriebs strangs, entspricht.

Um die Amplitude der zunächst einmal im Antriebsstrang er zeugten Schwingungen unter einem vorbestimmten Schwellen wert halten zu können, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß erst nach abgeschlossener Steuerung des Stellglieds auf Grundlage einander zugeordneter Teilwerte eine Steuerung des Stellglieds auf Grundlage weiterer Teil werte eingeleitet wird. Hierdurch kann sichergestellt wer den, daß ein erstes Teilanregungspaar sich bereits gegen seitig ausgelöscht hat, bevor die erste Teilanregung eines weiteren Teilanregungspaars in den Antriebsstrang eingelei tet wird.

Für den Fall, daß aufgrund eines bestimmten Fahrzustands des Fahrzeugs eine verzögerte Änderung des Nutzmoments erwünscht ist mit einer vom Betriebszustand des Antriebs strangs unabhängigen Verzögerungszeit, so kann eine derar tige Zeitverzögerung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch realisiert werden, daß die Zeitdauer zwischen Steuerungen des Stellglieds auf Grundlage zweier einander nicht zugeordneter Teilwerte in Abhängigkeit einer vorgege benen Zeitverzögerung bestimmt wird.

Sowohl im Fall des Antriebsmoments des Fahrzeugmotors als auch im Fall des Übertragungsmoments der Fahrzeugkupplung kann der Betriebszustand des Kraftfahrzeugs beispielsweise auf Grundlage einer Gasgriff- bzw. Gaspedalstellung be stimmt werden.

Der Betriebszustand des Antriebsstranges kann beispiels weise auf Grundlage des jeweils eingelegten Gangs eines Getriebes des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Je nachdem, welcher Gang eingelegt ist, ändert sich nämlich aufgrund der unterschiedlichen, in den Antriebsstrang eingebundenen Getriebezüge die Eigenfrequenz des Antriebsstrangs.

Das Stellglied kann beispielsweise ein das Antriebsmoment in dem Antriebsstrang hervorrufendes Stellglied sein, bei spielsweise im Falle eines mit einer Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs ein Stellmotor für die Dros selklappe oder ein Kraftstoffeinspritzventil. In diesem Fall wird als Stellgröße die der Brennkraftmaschine zuzu führende, insbesondere einzuspritzende Kraftstoffmenge ein gesetzt.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, daß das Stellglied ein ein Übertragungsmoment in dem Antriebsstrang hervorru fendes Stellglied ist, beispielsweise ein die Anpreßkraft eines Stellelements der Fahrzeugkupplung erzeugendes Stell glied.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Ändern des Nutzmoments in einem Antriebsstrang eines Kraft fahrzeugs. Hinsichtlich der Ausgestaltungen dieser Vorrich tung und deren jeweiliger Vorteile sei auf die vorstehende Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.

Ein nicht gattungsgemäßes Verfahren, das eine Verringerung der im Antriebsstrang aufgrund einer Momentänderung auf tre tenden Schwingungen zum Ziele hat, ist aus der DE 36 16 768 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren werden die auftretenden Schwingungen erfaßt, und auf Grundlage des Erfassungssi gnals wird eine im Antriebsstrang zusätzlich vorgesehene Drehmasse gesteuert zugeschaltet oder von diesem getrennt. Diese zusätzliche Drehmasse erzeugt ein Zusatzmoment, wel ches den Schwingungen des Antriebsstrangs entgegenwirkt. Der zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene An triebsstrang weist aufgrund der zusätzlichen Drehmasse komplizierten Aufbau auf.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaus der in Fig. 1 dargestellten zentralen Bearbeitungsein heit;

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des erfindungs gemäßen Verfahrens;

Fig. 4a und 4b Zeitdiagramme zur Erläuterung des Verhal tens der Motordrehzahl und der Fahrzeugdrehzahl (Fig. 4a) sowie des mittleren Motormoments und eines an einem Torsionsdämpfer des Antriebsstrangs auftretenden Moments (Fig. 4b) für den Fall, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht eingesetzt wird;

Fig. 5a und 5b Diagramme ähnlich Fig. 4a und 4b für den Fall eines zweistufigen Momentenanstiegs gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 6a und 6b Diagramme ähnlich Fig. 4a und 4b für den Fall eines vierstufigen Momentenanstiegs gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 7a und 7b Zeitdiagramme zur Erläuterung des Ver haltens der Motordrehzahl und der Drehzahl der Kupplungsscheibe (Fig. 7a) sowie des Motordreh moments und eines an einem Torsionsdämpfer der Kupplung auftretenden Moments (Fig. 7b) für den Fall, daß die Kupplung des Fahrzeugs auf einen Momentenanstieg des Motors mit einem zwischenzeit lichen Schlupfzustand reagiert und das Übertra gungsmoment der Kupplung in einer Stufe auf den dem neuen Motormoment entsprechendend Wert übergeführt wird; und

Fig. 8a und 8b Diagramme ähnlich Fig. 7a und 7b für den Fall eines zweistufigen Nachführens des Über tragungsmoments der Kupplung gemäß dem erfindungs gemäßen Verfahren.

In Fig. 1 ist der Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs all gemein mit 10 bezeichnet. Der Antriebsstrang umfaßt eine Brennkraftmaschine 12, eine Kupplung 14, ein Getriebe 16, ein Differential 18, Antriebsräder 20 sowie die diese Teile verbindenden Wellen 22, 24, 26 und 28. Die Kupplung 14 um faßt eine Druckplatte 14a und eine Kupplungsscheibe 14b. Die Kupplungsscheibe 14b ist mit der Verbindungswelle 24 über einen Torsionsschwingungsdämpfer 30 verbunden. Aufbau und Funktion der Kupplung 14 und des Torsionsschwingungs dämpfers 30 sind an sich bekannt und werden hier nicht nä her erläutert werden.

Ein Drehzahlsensor 32 erfaßt die Drehzahl N_E der Brenn kraftmaschine 12. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 er faßt die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Ein Kupp lungszustandssensor 35 erfaßt, ob die Kupplung 14 ausgekup pelt ist, sich in einem Schlupfzustand befindet oder einge kuppelt ist. Ein Gangsensor 36 erfaßt, in welchen Gang das Fahrzeuggetriebe 16 eingestellt ist. Das Fahrzeuggetriebe 16 kann ein von Hand betätigbares Getriebe oder ein Automa tikgetriebe sein. Ein Gaspedalsensor 38 erfaßt die Stellung eines Gaspedals 40 des Kraftfahrzeugs. Die Ausgangssignale der Sensoren 32, 34, 35, 36 und 38 werden einer zentralen Verarbeitungseinheit 42 zugeführt.

Wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs das Fahrzeug beschleuni gen möchte und hierzu das Gaspedal 40 niederdrückt, so er faßt die zentrale Verarbeitungseinheit 42 diesen Beschleu nigungswunsch des Fahrers aus dem ihr zugeführten Gaspedal stellungssignal α. Aus dem Wert dieses Signals bestimmt die zentrale Verarbeitungseinheit die der Brennkraftmaschine 12 über Kraftstoff-Einspritzventile 44 (in Fig. 1 ist ledig lich ein Einspritzventil dargestellt) zuzuführende Kraft stoffmenge, welche der vom Fahrer gewünschten Drehmoment erhöhung entspricht. Die zentrale Verarbeitungseinheit 42 übermittelt dem Einspritzventil 44 ein entsprechendes Signal.

Wird das Drehmoment M_E der Brennkraftmaschine 12 infolge dieses Signals in einem einzigen Schritt von dem alten Mo mentenwert M_alt auf den neuen Momentenwert M_neu gebracht, wie dies in Fig. 4b anhand der gestrichelten Kurve darge stellt ist, so ruft dies eine Schwingung des Antriebs strangs 10 hervor. Diese Schwingung läßt sich beispiels weise anhand des zeitlichen Verlaufs der Motordrehzahl N_E und des am Torsionsdämpfer 30 auftretenden Moments M₃₀ auf zeigen. Die beiden vorstehend genannten, in den Fig. 4a und 4b jeweils durchgezogen dargestellten Verläufe weisen niederfrequente Lastwechselschwingungen mit der Perioden dauer T auf, denen eine höherfrequente Schwingung überla gert ist, die vom Arbeitstakt der Brennkraftmaschine 12 herrührt. Auch nach dem Torsionsdämpfer 30 können diese Lastwechselschwingungen auch deutlich nachgewiesen werden, wie dies in Fig. 4a anhand der vor dem Getriebe 16 bei spielsweise bei 46 erfaßten Drehzahl N₄₆ der Verbindungs welle 24 aufgezeigt ist, die in Fig. 4a gestrichelt dar gestellt ist.

Zur Vermeidung derartiger Lastwechselschwingungen wird nun erfindungsgemäß die Änderung des Antriebsmoments M_E nicht in einem Schritt durchgeführt, sondern in mehreren Schrit ten. Dies soll im folgenden anhand der Aufteilung der Mo mentenänderung M in zwei Schritten näher erläutert werden.

Die zentrale Verarbeitungseinheit 42 empfängt an einem ersten Eingang 42a das Gaspedalstellungssignal α_neu des Gaspedalsensors 38. Eine Momentenänderungs-Berechnungsein heit 48 berechnet aus der Änderung α = α_alt - α_neu der Stellung des Gaspedals 40 die vom Fahrer gewünschte Ände rung M des Antriebsmoments M_E der Brennkraftmaschine 12 unter Verwendung der Übertragungsfunktion f und führt einer Zerlegungseinrichtung 50 ein entsprechendes Signal zu. Die Zerlegungseinrichtung 50 berechnet aus der Momentenänderung M zwei Ansteuerungswerte für das Einspritzventil 44 unter Verwendung der Übertragungsfunktion g. Ein erster Ansteue rungswert β₁ führt dazu, daß das Antriebsmoment M_E des Mo tors 12 ausgehend von dem bisherigen Momentenwert M_alt um den Wert M/2 erhöht wird. Aufgrund des Ansteuerungssignals β₂ wird dann ausgehend von dem Momentenwert M_alt + /2 das Motormoment M_E erneut um den Wert /2 erhöht. Die Einstel lung des neuen Momentenwerts M_neu = M_alt + M erfolgt also in zwei gleich großen Schritten M/2.

Darüber hinaus empfängt die zentrale Verarbeitungseinheit 42 an einem zweiten Eingang 42b ein Signal i des Gangsen sors 36, welches den Gang angibt, in den das Getriebe 16 geschaltet ist. Dieses Gangsignal i sowie gegebenenfalls weitere Signale, beispielsweise das am Eingang 42c empfan gene Kupplungszustandssignal k, werden einer Zeitdauer-Vor gabeeinrichtung 52 zugeführt, welche aus diesen Signalen unter Verwendung der Übertragungsfunktion h eine Zeitdauer T bestimmt. Da es sich bei Lastwechselschwingungen des An triebsstrangs 10 hauptsächlich um Schwingungen der niedrig sten Eigenfrequenz des Antriebsstrangs handelt, bestimmt die Zeitdauer-Vorgabeeinrichtung zunächst die Schwingungs periode T dieser niedrigsten Eigenfrequenz auf Grundlage des eingelegten Gangs i, des Zustands k der Kupplung 14, des Fahrzeugtyps und dergleichen. Um eine im wesentlichen vollständige Auslöschung der von den beiden Momentenstufen S₁ und S₂ (siehe Fig. 5b) herrührenden Lastwechselschwin gungen zu erreichen, müssen diese gegenphasig zueinander in den Antriebsstrang eingeleitet werden. Im Hinblick auf eine zügige Momentenerhöhung muß die zweite Momentenerhöhungs stufe S₂ daher die halbe Schwingungsdauer der Eigenfrequenz des Antriebsstrangs 10, d. h. um die Zeitdauer T/2 nach der ersten Stufe S₁ in den Antriebsstrang eingeleitet werden. Die Zeitdauer T wird daher gleich T/2 gewählt (T = T/2).

Die Ansteuerungswerte β₁ und β₂ sowie die Zeitdauer T wer den einer Steuervorrichtung 54 der zentralen Verarbeitungs einheit zugeführt, welche das Einspritzventil 44 unmittel bar zum Erfassungszeitpunkt t₀ der Momentenerhöhung-Anfor derung durch den Fahrer auf Grundlage des Steuerwerts β₁ ansteuert und dann nach Ablauf der Zeitdauer T auf Grund lage des zweiten Steuerwerts β₂.

Infolge dieser Ansteuerung durch die Steuervorrichtung 54 ergibt sich der in Fig. 5b gestrichelt dargestellte zwei stufige Anstieg des Motorantriebsmoments M_E von dem bishe rigen Motordrehmoment M_alt auf das neue Motordrehmoment M_neu.

Wie in Fig. 5a anhand des durchgezogenen Verlaufs der Motordrehzahl N_E dargestellt ist, wird die Brennkraftma schine 12 durch die erste Stufe S₁ der Momentenerhöhung zum Zeitpunkt t₀ in Schwingungen versetzt. Die erneute Anregung mittels der zweiten Stufe S₂ zum Zeitpunkt t₀ + T/2 inter feriert jedoch mit dieser Lastwechselschwingung destruktiv, so daß es im wesentlichen zur Auslöschung der Lastwechsel schwingung kommt. Auch der in Fig. 5b durchgezogen darge stellte Momentenverlauf M₃₀ des Torsionsschwingungsdämpfers 30 weist eine im Vergleich zu Fig. 4b deutlich verminderte Schwingungsamplitude auf. Schließlich ist in dem in Fig. 5a gestrichelt dargestellten Drehzahlverlauf N₄₆ praktisch keine Schwingung mehr festzustellen.

Das vorstehend erläuterte Verfahren kann von der zentralen Verarbeitungseinheit 42 auf Grundlage des in Fig. 3 darge stellten Flußdiagramms abgearbeitet werden. In einem Schritt S1 liest die zentrale Verarbeitungseinheit 42 die ihr von den verschiedenen Sensoren zugeführten Signale ein. Auf Grundlage des ihr zugeführten Gaspedalstellungssignals α_neu und eines im vorhergehenden Zyklus erfaßten Stellungs signals galt wird im Schritt S2 die Stellungsänderung α des Gaspedals 40 bestimmt. Unter Verwendung der Übertra gungsfunktion f bestimmt die zentrale Verarbeitungseinheit 42 aus der Gaspedaländerung α im Schritt S3 die vom Fahrer des Fahrzeugs gewünschte Änderung M des Antriebsmoments des Fahrzeugs. In einem Schritt S4 werden aus dem bisheri gen Antriebsmoment M_alt und der gewünschten Änderung M des Antriebsmoments zwei Ansteuerungswerte β₁ und β₂ für die Einspritzventile 44 bestimmt. Im Schritt S5 wird unter Verwendung einer Übertragungsfunktion h aus der erfaßten Schaltstellung des Getriebes 16 und gegebenenfalls weiteren Parametern der Zeitabstand T berechnet, in dem die beiden Steuerwerte β₁ und β₂ an die Einspritzventile 44 ausgegeben werden sollen. Im Schritt S6 wird die zentrale Verarbei tungseinrichtung 42, insbesondere ein (nicht dargestellter) Speicher dieser Einrichtung, für den nächsten Programmzy klus vorbereitet. In Schritt S7 wird die Steuergröße β₁ an die Einspritzventile 44 ausgegeben, und im Schritt S8 wird ein Zeitglied auf den Wert t = 0 initialisiert. Im Schritt S9 wird überprüft, ob die Zeitdauer T bereit abgelaufen ist. Ist dies nicht der Fall, so zählt das Zeitglied in ei nem Schritt S10 weiter. Ist die Zeitdauer T dann abgelau fen, so wird in Schritt S11 der Steuerwert 2 an die Ein spritzventile 44 ausgegeben.

Obgleich das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs gemäße Vorrichtung vorstehend am Beispiel einer zweistufi gen Momentenerhöhung mit destruktiver Überlagerung der von diesen beiden Stufen ausgehenden Teilanregungen des An triebsstrangs 10 beschrieben worden sind, ist es ebenso möglich, die gesamte Momentenänderung M in mehr als zwei Stufen zu zerlegen, beispielsweise drei oder mehr Stufen. Die Zerlegung in eine gerade Anzahl von Stufen ist hierbei bevorzugt, da in diesem Fall dann immer zwei Stufen im Sinne einer destruktiven Überlagerung der von ihnen ausge henden Lastwechselschwingungen einander zugeordnet werden können.

In Fig. 6a und 6b ist der Fall einer Aufteilung der Momen tenänderung M in vier Stufen dargestellt. Zum Zeitpunkt t₀ wird das in Fig. 6b gestrichelt dargestellte Motordrehmo ment M_E in einer ersten Stufe S₁ um den Betrag M/4 erhöht. In dem in Fig. 6a durchgezogen dargestellten Motordreh zahlverlauf N_E erkennt man das Auftreten der von dieser er sten Stufe S₁ angeregten Lastwechselschwingungen. Zum Zeit punkt t₀ + T/2 werden mittels der zweiten Stufe S₂ durch eine weitere Momentenerhöhung um M/4 weitere Lastwechsel schwingungen gegenphasig zu den von der Stufe S₁ angeregten Schwingungen in den Antriebsstrang 10 eingeleitet. Man er kennt in Fig. 6a im Motordrehzahlverlauf N_E die im wesent lichen vollständige Auslöschung der Lastwechselschwingun gen. Dieser Vorgang wird dann mit den Stufen S₃ und S₄ zu den Zeitpunkten t₁ bzw. t₁ + T/2 wiederholt. Wieder erkennt man in Fig. 6a zunächst den Aufbau von Lastwechselschwin gungen zum Zeitpunkt t₁ und dann deren Auslöschung durch die Stufe S₄ zum Zeitpunkt t₁ + T/2.

Man beachte, daß die Amplitude der Lastwechselschwingungen im Motordrehzahlverlauf N_E im Vergleich zu einer zweistufi gen Anregung kleiner ist. Allerdings wird das vom Fahrer gewünschte neue Motordrehmoment M_neu auch erst später, näm lich zum Zeitpunkt t₁ + T/2 erreicht. Dies kann jedoch un ter bestimmten Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs er wünscht sein. In diesem Fall bietet die Aufteilung in vier Stufen darüber hinaus den Vorteil, daß die zwischen der Einleitung der Stufen S₂ und S₃ vergehende Zeit T′ beliebig gewählt werden kann, da lediglich die Stufen S₁ und S₂ ei nerseits und S₃ und S₄ andererseits miteinander im Hinblick auf eine destruktive Interferenz der von ihnen erzeugten Lastwechselschwingungen korreliert sind. Die Zeitdauer-Vor gabeeinrichtung 52 kann die Zeit T′ somit in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand des Fahrzeugs frei wäh len, um die gewünschte Momentenerhöhung in einer diesen Betriebszustand angemessenen Art und Weise durchzuführen.

In diesem Zusammenhang ist grundsätzlich auch daran denk bar, daß dann, wenn dieser Betriebszustand des Fahrzeugs eine sehr langsame Änderung des Motordrehmoments erfordert, die zur destruktiven Interferenz der voneinander zugeordne ten Stufen, beispielsweise S₁ und S₂, erzeugten Schwingun gen gleich einem ungeradzahligen Vielfachen der halben Schwingungsdauer T der Eigenfrequenz des Antriebsstrangs zu wählen.

Grundsätzlich können einander nicht zugeordnete Anregungs paare, hier das Stufenpaars S₁/S₂ einerseits und das Stu fenpaar S₃/S₄ andererseits, eine unterschiedliche Momen tenänderung aufweisen. So können die Stufen S₁ und S₂ bei spielsweise eine Momentenänderung von 0,6·M aufweisen, während die Stufen S₃ und S₄ eine Momentenänderung von 0,4·M aufweisen. Für die destruktive Interferenz ist lediglich wichtig, daß einander zugeordnete Stufen im wesentlichen die gleiche Momentenänderung hervorrufen.

Obgleich das erfindungsgemäße Verfahren vorstehend stets anhand einer Erhöhung des Antriebsdrehmoments M_E der Brenn kraftmaschine 12 des Kraftfahrzeugs beschrieben wurde, ver steht es sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch auf eine Erniedrigung des Antriebsmoments der Brennkraftma schine 12 angewendet werden kann, wie sie beispielsweise bei einer Motorbremsung auftritt, wenn der Fahrer des Fahr zeugs den Fuß vom Gaspedal 40 nimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung wurden vorstehend am Beispiel einer Änderung des Antriebsdrehmoments der Brennkraftmaschine 12 erläu tert. Sie sind jedoch auch zur Verringerung der im Betrieb der Kupplung 14 auftretenden sogenannten "Rupfschwingungen" anwendbar. Bei Kraftfahrzeugen, die mit einem elektroni schen Kupplungssystem EKS ausgestattet sind, wird der Ein rückzustand der Kupplung 14 von der zentralen Verarbei tungseinheit 42 des elektronischen Kupplungssystems vermit tels eines Stellglieds 60 gesteuert. Das Stellglied 60 ist in Fig. 1 als Hydraulikstellvorrichtung ausgeführt.

In bestimmten Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs kann es bei Einsatz eines elektronischen Kupplungssystems vorteil haft sein, die von dem Stellelement 60 auf die Druckplatte 14a der Kupplung 14 ausgeübte Anpreßkraft gegen die Kupp lungsscheibe 14b bei einem Anstieg des Antriebsdrehmoments der Brennkraftmaschine 12 nicht gleichzeitig so zu erhöhen, daß die Kupplung 14 fest eingekuppelt bleibt, sondern zu nächst einen gewissen Schlupf zwischen der Druckplatte 14a und der Kupplungsscheibe 14b zuzulassen und den gekuppelten Zustand durch eine zeitlich versetzte Erhöhung der von dem Stellglied 60 erzeugten Anpreßkraft wiederherzustellen. Ei ne Erhöhung der Anpreßkraft geht aber mit einer Erhöhung des Übertragungsmoments der Kupplung 14 einher, und auch diese Momentenänderung kann zu Schwingungen des Antriebs strangs 10 führen, nämlich den vorstehend erwähnten Rupf schwingungen. Da die Druckplatte 14a und die Kupplungs scheibe 14b hierbei nicht fest miteinander gekuppelt sind, beginnt der im Hinblick auf die Eigenfrequenz dieser Rupf schwingungen zu betrachtende Teil des Antriebsstrangs 10 erst bei der Kupplungsscheibe 14b. Die Eigenfrequenzen der Rupfschwingungen liegen daher oberhalb der Eigenfrequenzen der Lastschwingungen, nämlich im Bereich von 10-20 Hz.

Wird die Anpreßkraft der Druckplatte 14a gegen die Kupp lungsscheibe 14b durch das Stellglied 60 in einem Schritt um den erforderlichen Wert erhöht, so ergeben sich gemäß Fig. 7a beachtliche Rupfschwingungen in der Drehzahl N_14b der Kupplungsscheibe 14b. Der Verlauf dieser Rupfschwingun gen ist in Fig. 7a gestrichelt dargestellt. Auch in dem in Fig. 7b durchgezogen dargestellten Verlauf M₃₀ des auf den Torsionsschwingungsdämpfer 30 ausgeübten Moments zeigen sich die Rupfschwingungen deutlich. Die Periodendauer der Rupfschwingungen beträgt T′′.

Wird nun die Anpreßkraft der Druckplatte 14a gegen die Kupplungsscheibe 14b durch das Stellglied 60 in zwei Stufen S₁′ zum Zeitpunkt t₂ und S₂′ zum Zeitpunkt t₂ + T′′/2 aufge teilt (siehe Fig. 8b), so wird durch die erste Stufe S₁′ der Anpreßkrafterhöhung zum Zeitpunkt t₂ eine Rupfschwin gung erzeugt, die im in Fig. 8a gestrichelt dargestellten Verlauf N_14b der Drehzahl der Kupplungsscheibe 14b deutlich zu erkennen ist. Wird jedoch gegenphasig zu dieser Rupf schwingung der ersten Stufe S₁′ durch eine zweite Anpreß kraft-Erhöhungsstufe S₂′ zum Zeitpunkt t₂ + T′′/2 eine wei tere Rupfschwingung in das System eingeleitet, so löschen sich diese im wesentlichen vollständig gegenseitig aus, wie man anhand der deutlich verminderten Amplitude des in Fig. 8a gestrichelt dargestellten Drehzahlverlaufs N_14b der Kupplungsscheibe 14b und des in Fig. 8b durchgezogen dar gestellten Momentenverlaufs M₃₀ des Torsionsschwingungs dämpfers 30 erkennt.

Bei dieser Ausführungsform übermittelt die zentrale Verar beitungseinheit 42 dem Stellglied 60 die beiden Stellsi gnale β₁′ und β₂′ mit einem zeitlichen Abstand von T′′/2.

Claims

1. Verfahren zum Ändern eines Nutzmoments in einem Antriebsstrang (10) eines Kraftfahrzeugs, umfassend die Schritte:
a - Erfassen eines Betriebszustandes (α) des Kraftfahr zeugs,
b - Bestimmen des Werts einer Stellgröße für wenigstens ein den Antriebsstrang (10) des Kraftfahrzeugs be einflussendes Stellglied (44; 60) in Abhängigkeit des erfaßten Betriebszustands (α) des Kraftfahr zeugs,
c - Steuern des wenigstens einen Stellglieds (44; 60) auf Grundlage des bestimmten Werts der Stellgröße,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schritt b und Schritt c die Schritte durchgeführt werden:
d - Zerlegen des in Schritt b bestimmten Werts der Stellgröße in einen ersten Teilwert (β₁) und wenigstens einen weiteren Teilwert (β₂),
e - Bestimmen wenigstens einer Zeitdauer (T) in Abhän gigkeit eines Betriebszustands (i, k) des Antriebs stranges (10) im Sinne einer zumindest teilweisen destruktiven Interferenz von durch die Nutzmoment änderungen auf Grundlage der Teilwerte (β₁, β₂) hervorgerufenen Schwingungen des Antriebsstrangs (10),
und daß das wenigstens eine Stellglied (44; 60) in Schritt c zunächst auf Grundlage des ersten Teilwerts (β₁) der Stellgröße und dann nach Ablauf der wenigstens einen Zeitdauer (T) auf Grundlage des wenigstens einen weiteren Teilwerts (β₂) der Stellgröße gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Stellgröße in eine gerade Anzahl von Teilwerten, vorzugsweise zwei Teilwerte (β₁, β₂), zerlegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der Teilwerte (β₁, β₂) einander zugeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Antriebsstrang (10) einwirkenden Nutzmomente, die sich bei Steuerung des Stellglieds (44; 60) auf Grundlage der beiden einander zugeordneten Teilwerte (β₁, β₂) ergeben, im wesentlichen den gleichen Betrag (M/2; M4) aufweisen.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer (T) zwischen den Steuerungen des Stellglieds (44; 60) auf Grundlage zweier einander zugeordneter Teilwerte (β₁, β₂) einem ungeradzahligen Vielfachen der halben Schwingungsdauer (T) der Eigenschwingung des Antriebsstrangs (10), vorzugsweise der halben Schwingungsdauer (T/2) der Eigenschwingung des Antriebsstrangs (10), entspricht.

6. Verfahren nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß erst nach abgeschlossener Steuerung (S₁, S₂) des Stellglieds (44; 60) auf Grund lage einander zugeordneter Teilwerte eine Steuerung (S₃, S₄) des Stellglieds (44; 60) auf Grundlage wei terer Teilwerte eingeleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer (T′) zwischen Steuerungen (S₂, S₃) des Stellglieds (44; 60) auf Grundlage zweier einander nicht zugeordneter Teilwerte in Abhängigkeit einer vorgegebenen Zeitverzögerung bestimmt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebszustand (α) des Kraftfahrzeugs auf Grundlage der Stellung eines Gas griffs bzw. Gaspedals (40) bestimmt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebszustand (i, k) des Antriebsstranges (10) unter Berücksichtigung des jeweils eingelegten Gangs (i) eines Getriebes (16) des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein ein Antriebsmoment in dem Antriebsstrang (10) hervorrufen des Stellglied (44) ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellgröße die einer Brennkraftmaschine (12) des Kraftfahrzeugs zuzufüh rende, insbesondere einzuspritzende, Kraftstoffmenge eingesetzt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein ein Übertragungsmoment in dem Antriebsstrang (10) hervor rufendes Stellglied (60) ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellgröße die Anpreß kraft eines Stellelements (60) einer Kupplung (14) des Fahrzeugs eingesetzt wird.

14. Vorrichtung zum Ändern eines Nutzmoments in einem Antriebsstrang (10) eines Kraftfahrzeugs, umfassend:

- eine Sensoreinrichtung (38) zum Erfassen eines Betriebszustandes (α) des Kraftfahrzeugs,
- eine Recheneinrichtung (48) zum Berechnen des Werts einer Stellgröße für wenigstens ein das Nutzmoment beeinflussendes Stellglied (44; 60) in Abhängigkeit des erfaßten Betriebszustands (α) des Kraftfahrzeugs,
- eine Steuereinrichtung (54) zum Steuern des wenig stens einen Stellglieds (44; 60) auf Grundlage des bestimmten Werts der Stellgröße, gekennzeichnet durch
- eine Zerlegungseinrichtung (50) zum Zerlegen des von der Recheneinrichtung (48) bestimmten Werts der Stell größe in einen ersten Teilwert (β₁) und wenigstens einen weiteren Teilwert (β₂),
- eine Zeitdauer-Vorgabeeinrichtung (52) zum Bestimmen wenigstens einer Zeitdauer (T) in Abhängigkeit eines von wenigstens einer weiteren Sensoreinrichtung (36, 35) erfaßten Betriebszustands (i, k) des Antriebsstran ges (10) im Sinne einer zumindest teilweisen destrukti ven Interferenz von durch die Nutzmomentänderungen auf Grundlage der Teilwerte (β₁, β₂) hervorgerufenen Schwingungen des Antriebsstrangs (10),

wobei die Steuereinrichtung (54) das wenigstens eine Stellglied (44; 60) zunächst auf Grundlage des ersten Teilwerts (β₁) der Stellgröße und dann nach Ablauf der wenigstens einen Zeitdauer (T) auf Grund lage des wenigstens einen weiteren Teilwerts (β₂) der Stellgröße steuert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerlegungseinrichtung (50) den Wert der Stellgröße in eine gerade Anzahl von Teilwerten, vorzugsweise zwei Teilwerte (β₁, β₂), zer legt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der Teilwerte (β₁, β₂) einander zugeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Antriebsstrang (10) einwirkenden Nutzmomente, die sich bei Steuerung des Stellglieds (44; 60) auf Grundlage der beiden einander zugeordneten Teilwerte (β₁, β₂) ergeben, im wesentlichen den gleichen Betrag (M/2) aufweisen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer-Vorgabeein richtung (52) eine Zeitdauer (T) zwischen den Steue rungen (S₁, S₂) des Stellglieds auf Grundlage zweier einander zugeordneter Teilwerte (β₁, β₂) als ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Schwingungsdauer (T/2) der Eigenschwingung des Antriebsstrangs (10), vorzugsweise als die halbe Schwingungsdauer (T/2) der Eigenschwingung des Antriebsstrangs (10), festsetzt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (54) erst nach abgeschlossener Steuerung (S₁, S₂) des Stell glieds (44; 60) auf Grundlage einander zugeordneter Teilwerte eine Steuerung (S₃, S₄) des Stellglieds (44; 60) auf Grundlage weiterer Teilwerte einleitet.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer-Vorgabeein richtung (52) eine Zeitdauer (T′) zwischen Steuerungen (S₂, S₃) des Stellglieds (44; 60) auf Grundlage zweier einander nicht zugeordneter Teilwerte in Abhängigkeit einer vorgegebenen Zeitverzögerung festsetzt.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (38) zum Erfassen des Betriebszustands (α) des Kraftfahr zeugs einen Gasgriff- bzw. Gaspedalstellungs-Sensor (38) umfaßt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Sensoreinrich tung (36, 35) zum Erfassen des Betriebszustands (i, k) des Antriebsstrangs (10) einen Gang-Sensor (36) zum Erfassen des jeweils eingelegten Gangs eines Getriebes (16) des Kraftfahrzeugs umfaßt.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein ein Antriebsmoment in dem Antriebsstrang (10) hervorrufen des Stellglied (44) ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein Kraft stoffeinspritzventil (44) ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein ein Übertragungsmoment in dem Antriebsstrang (10) hervor rufendes Stellglied (60) ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein die Anpreßkraft von Druckplatte (14a) und Kupplungsscheibe (14b) einer Kupplung (14) des Fahrzeugs erzeugendes Stellelement (60) ist.