DE19838454C1 - Verfahren zur Reduzierung von Lastwechselschlag bei Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Reduzierung von Lastwechselschlag bei Kraftfahrzeugen durch Veränderung des Motor-Momentenverlaufs wird zur Umsetzung eines Motor-Momentenverlaufs zwischen einem unteren Momentenanfangswert und einem oberen Momentenzielwert der Verlauf der Drosselklappenstellung zwischen einer dem Momentenanfangswert entsprechenden Anfangsschließstellung und einer dem Momentenzielwert entsprechenden Zielöffnungsstellung verändert. DOLLAR A Um Lastwechselschlag ohne Beeinträchtigung der Agilität des Fahrzeugs wirkungsvoll zu reduzieren, weist der Verlauf der Drosselklappenstellung benachbart zur Anfangsschließstellung ein die Drosselklappe öffnendes lokales Maximum und zwischen dem lokalen Maximum und der Zielöffnungsstellung ein die Drosselklappe schließendes lokales Minimum auf, wobei das lokale Maximum der Drosselklappenstellung einem lokalen Momentenmaximum entspricht, das groß genug ist, um Spiel im Triebstrang des Kraftfahrzeugs zu überwinden oder wesentlich zu reduzieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Last­ wechselschlag bei Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Lastwechselschlag entsteht insbesondere beim Übergang zwischen Schubbetrieb und Zugbetrieb eines motorisch betriebenen Kraft­ fahrzeugs und äußert sich in Form eines unerwünschten Fahr­ zeugruckes sowie eines störenden Lastschlaggeräusches. Der Lastwechselschlag wird durch schnelle Momentenänderungen er­ zeugt, die beispielsweise durch Beschleunigen aus dem Schubbe­ trieb heraus entstehen können, indem an der Abtriebsseite des Motors ein starker Drehimpuls erzeugt wird, der über ein Einma­ ssen-Schwungrad oder ein Zweimassen-Schwungrad auf den Trieb­ strang übertragen wird. In der Phase des Momentenaufbaus wäh­ rend des Wechsels zwischen Schub- und Zugbetrieb muß zunächst Spiel im Triebstrang überwunden werden. Nachdem das Spiel durchlaufen wurde, wird der Drehimpuls der schweren Sekundärma­ sse des Zweimassen-Schwungrades schlagartig auf den Triebstrang übertragen. Dieser Lastwechselschlag beeinträchtigt das subjek­ tive Komfortempfinden des Fahrers und hat eine unerwünschte Energieeinleitung in das Schwingungssystem Motor-Triebstrang- Karosse zur Folge. Lagerungen im Fahrzeug werden hierdurch zu­ sätzlich belastet.

Im Anschluß an den Spieldurchlauf wird ein schneller Momenten­ aufbau erzeugt, beispielsweise beim Beschleunigen. Aufgrund der im Schwungrad gespeicherten kinetischen Energie kommt es zum Überschwingen des Schwungrades, wobei die Schwungrad- Schwingungen auf den Triebstrang übertragen werden. Diese Schwingungen sind als Ruckelschwingungen bekannt, die wie der Lastwechselschlag zur Kategorie der Fahrzeug-Längsschwingungen zählen.

Es ist zwar aus der DE 40 13 943 C2 bekannt, Ruckelschwingungen zu verhindern, indem das Motormoment durch eine geregelte Kraftstoffeinspritzung in Abhängigkeit der Schwingungsdauer der Ruckelschwingung beeinflußt wird. Durch eine gezielte Rücknahme bzw. Erhöhung des Motormoments in den entsprechenden Phasen der Ruckelschwingung wird versucht, die durch das Ruckeln verur­ sachten Längsbewegungen zu vermeiden.

Das aus der DE 40 13 943 C2 bekannte Verfahren setzt voraus, daß zunächst die Schwingungsperiode der Ruckelschwingung erfaßt wird. Anschließend wird der Motor-Momentenverlauf über die Kraftstoffeinspritzung in Gegenphase zur Ruckelschwingung be­ einflußt. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, daß zur Erfas­ sung der Schwingungsperiode zunächst die erste Ruckelschwin­ gung, die die höchste Amplitude aufweist, abgewartet werden muß, bevor die ruckeldämpfenden Maßnahmen ergriffen werden kön­ nen, so daß der Fahrkomfort nicht in dem erwünschten Maße ver­ bessert wird. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß der Momen­ tenverlauf der Ruckelbewegung gegengesteuert wird, was ein rasch aufeinanderfolgendes Anschwellen und Abfallen des Motor­ moments erforderlich macht. Diese mehrfache Momentenrücknahme beeinträchtigt die Grundbeschleunigung des Fahrzeugs und ver­ schlechtert das Abgasverhalten der Brennkraftmaschine.

Ein Verfahren zur Schwingungsunterdrückung einer Fahrzeugkaros­ serie ist auch aus der Druckschrift DE 38 31 575 A1 bekannt. Gemäß diesem Verfahren wird das Motorausgangsdrehmoment in ei­ ner Richtung variiert, deren Phase entgegengesetzt zu derjeni­ gen der Fahrzeugkarosserieschwingung liegt. Zur Schwingungskom­ pensation müssen die aktuellen Karosserieschwingungen ermittelt und das Motorausgangsdrehmoment mit den Schwingungen synchroni­ siert werden. Neben einem erheblichen Aufwand an Meß- und Re­ geltechnik führt die Schwingungsunterdrückung außerdem zu einem gedämpft schwingenden Drehmomentverlauf bzw. Beschleunigungs­ verhalten, wodurch wie beim Verfahren gemäß der DE 40 13 943 C2 Beschleunigung und Abgasverhalten beeinträchtigt werden.

Weder die DE 40 13 943 C2 noch die DE 38 31 575 A1 offenbaren eine Methode, Lastwechselschlag zu vermeiden oder die Auswir­ kungen von Lastwechselschlag zu vermindern.

Aus der DE 34 04 154 A1 ist eine Regeleinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, mit der bei einem Lastwechsel im An­ triebsstrang auftretende Schwingungen gedämpft werden können. Über Meßfühler werden Winkelgeschwindigkeiten im Antriebsstrang erfaßt und der Regeleinrichtung zugeführt, wobei die Fahrpedal­ stellung als Führungsgröße der Regelung dient. Über das Regel­ signal wird die Kraftstoffeinspritzung beeinflußt, gegebenen­ falls kann bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen auch die Drosselklappenposition eingestellt werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, Lastwechselschlag oh­ ne Beeinträchtigung der Agilität des Fahrzeugs wirkungsvoll zu reduzieren.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst.

Bei dem neuartigen Verfahren wird davon ausgegangen, daß die Position der Drosselklappe zwischen einer Anfangsschließstel­ lung und einer Zielöffnungsstellung entsprechend einem einzu­ stellenden Motormoment verändert wird. Zur Vermeidung bzw. Re­ duzierung des Lastwechselschlags ist nun vorgesehen, die Dros­ selklappe zunächst bis zu einer ersten, einem lokalen Maximum entsprechenden Öffnungsstellung zu öffnen und im Anschluß an die erste Öffnungsstellung auf eine zweite, einem lokalen Mini­ mum entsprechende Öffnungsstellung abzusenken, bevor die Ziel­ öffnungsstellung erreicht wird, wobei das lokale Maximum der Drosselklappenstellung ein lokales Momentenmaximum bewirkt, das insbesondere groß genug ist, um Spiel im Triebstrang des Kraft­ fahrzeugs im Übergang zwischen Schubbetrieb und Zugbetrieb zu überwinden. Das lokale Maximum der Drosselklappenstellung reicht somit aus, um Triebstrangspiel, insbesondere Getriebe­ spiel, auszugleichen. Das zugehörige Momentenmaximum kann dabei ausreichend klein gehalten werden, um das Spiel weich zu durch­ laufen, so daß Drehzahldifferenzen zusammenwirkender Übertra­ gungsglieder des Triebstranges mit lediglich kleinen Drehzahl­ anstiegen ausgeglichen werden und die zusammenwirkenden Über­ tragungsglieder stoßfrei zur Anlage kommen.

Nach dem Ausgleich des Spiels kann im Anschluß an die zweite, dem lokalen Minimum entsprechende Öffnungsstellung das Motormo­ ment ohne Lastschlagwechsel rasch aufgebaut werden, wodurch das Ansprechverhalten und die Agilität des Fahrzeugs, insbesondere beim Beschleunigen, verbessert ist. Einen Lastschlagwechsel auslösende Drehimpulsstöße werden vermieden. Ein weiterer Vor­ teil liegt in dem gleichmäßigen, von starken Schwingungen be­ freiten Verlauf des Motormoments nach Erreichen des Momenten­ zielwerts, was durch den Abbau der Fahrzeug-Längsschwingungen erzielt wird. Außerdem wird die Belastung der Lagerungen des Motors und des Triebstranges sowie die Belastung der Karosse gesenkt.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß durch die kurzfristige Öffnung der Drosselklappe im Bereich des lokalen Maximums des Drosselklappenverlaufs eine schnelle, verzögerungsfreie Befül­ lung des Saugrohrs der Brennkraftmaschine mit Ansaugluft be­ reits vor dem Momentenanstieg auf den Momentenzielwert ermög­ licht wird. Außerdem werden durch die unmittelbare Ansteuerung der Drosselklappe im Bereich des lokalen Maximums Verzögerungen infolge gedämpften Umsetzens der Gaspedalbewegung und infolge Trägheit von Motor- und Steuerungskomponenten vermieden.

Die Einstellung der Drosselklappe erfolgt zweckmäßig über ein elektrisch betätigbares Stellglied, das mit einer Bestromungs­ funktion beaufschlagt wird, durch die der gewünschte Verlauf der Drosselklappenstellung bewirkt wird. Die Bestromungsfunkti­ on ist vorteilhaft als näherungsweise rechteckförmige Funktion mit zeitdiskreten Stromintervallen ausgebildet, die in einfa­ cher Weise generiert werden können.

Die Bestromungsfunktion weist bevorzugt eine Sprungstelle auf, mit der das lokale Maximum im Verlauf der Drosselklappenstel­ lung nachgebildet wird und die vorteilhaft näherungsweise als kurzer Rechteckimpuls ausgebildet ist. Die Sprungstelle bewirkt ein sehr kurzzeitiges, teilweises Öffnen der Drosselklappe, wo­ durch eine erhebliche Steigerung des Saugrohrdrucks und des Mo­ tormoments zu erreichen ist. Zusätzlich zum Spielausgleich wird hierdurch in kürzestmöglicher Zeit die maximale Fahrzeugbe­ schleunigung erreicht. Bereits eine Bestromung der Drosselklap­ pe von 80% des möglichen Maximalwerts über eine Zeitdauer von 20 ms reicht üblicherweise aus, um die Drosselklappe um einen kleinen Winkel zu öffnen und eine Steigerung des Saugrohrdrucks zu erreichen, wobei sich die maximale Fahrzeugbeschleunigung unter Vermeidung von Lastwechselschlag nach etwa 180 ms ein­ stellt.

In bevorzugter Weiterbildung wird die Reduzierung bzw. Elimi­ nierung des Lastwechselschlags mit der Reduzierung bzw. Elimi­ nierung von Ruckelschwingungen kombiniert. Die Ruckelschwingun­ gen können gemäß einem ähnlichen Funktionsverlauf wie der Last­ wechselschlag gedämpft werden, indem die Drosselklappenstellung zunächst auf eine einem lokalen Maximum entsprechende Öffnungs­ stellung angehoben, anschließend auf eine einem lokalen Minimum entsprechende Öffnungsstellung gesenkt und schließlich auf die Zielöffnungsstellung gemäß dem gewünschten Momentenmaximum ein­ gestellt wird. Die Lastwechselschlag- und die Ruckelschwin­ gungsdämpfung werden zeitlich aufeinanderfolgend ausgeführt. In einem ersten Schritt wird zunächst die Funktion für die Last­ wechselschlagdämpfung aufgebracht und anschließend auf ein Mi­ nimum zurückgeführt, bevor in einem zweiten, darauffolgenden Schritt die Ruckelschwingungsdämpfung mit einer erneuten Anhe­ bung auf ein zweites lokales Maximum und Absenkung auf ein zweites lokales Minimum durchgeführt wird. Dadurch wird im er­ sten Schritt Spiel im Triebstrang ausgeglichen und eine Über­ tragung eines Drehimpulsstoßes vom Motor auf den Triebstrang verhindert. Im zweiten Schritt wird der Triebstrang durch das Aufbringen eines Momentenimpulses vorgespannt, schwingt während des lokalen Minimums bis zum Umkehrpunkt der Schwingungsauslen­ kung weiter und wird im Umkehrpunkt bei voller Vorspannung mit dem Momentenzielwert beaufschlagt. Durch die Kombination beider Schritte ist ein lastschlagfreies und ruckelfreies Beschleuni­ gen mit nahezu maximal möglicher Agilität realisierbar.

Die Amplituden der lokalen Maxima von Lastwechselschlagdämpfung und Ruckelschwingungsdämpfung sind zweckmäßig aufeinander abge­ stimmt. Die Amplitude des ersten lokalen Maximums ist in der Regel kleiner als die Amplitude des zweiten lokalen Maximums, da der Ausgleich von Spiel im Antriebsstrang mit einem kleine­ ren Drehmoment erfolgen kann als die Vorspannung des Getriebe­ strangs.

Der Verlauf der Drosselklappenstellung ist sowohl für die Last­ schlagdämpfung als auch für die Dämpfung der Ruckelschwingungen unabhängig vom Verlauf der Gaspedalposition. Es wird lediglich die Anfangsstellung und die Endstellung des Gaspedals und gege­ benenfalls die Gaspedal-Änderungsgeschwindigkeit für die Schwingungsreduzierung berücksichtigt, nicht jedoch der zwi­ schen Gaspedal-Anfangsstellung und Gaspedal-Endstellung liegen­ de Verlauf. Dadurch wird eine Entkopplung des Verlaufes von Gaspedalstellung und Drosselklappenstellung erreicht, wobei die Drosselklappenstellung in der vorbeschriebenen Weise einer im Hinblick auf die Lastschlagreduzierung und Ruckelschwingungsre­ duzierung optimierten Funktion folgt.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnun­ gen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 bis Fig. 5 den Verlauf der Gaspedalstellung, der Bestrom­ ungsfunktion des Stellglieds der Drosselklappe, der Drosselklappenstellung, des Saugrohrdrucks und des Motormoments für eine Reduzierung des Lastwechselschlags,

Fig. 6 bis Fig. 10 einen Fig. 1 bis 5 entsprechenden Funktionsver­ lauf für eine kombinierte Reduzierung von Last­ wechselschlag und Ruckelschwingungen.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen Funktionsverläufe für den Übergang von Schubbetrieb auf Zugbetrieb eines Kraftfahrzeugs mit Brenn­ kraftmaschine mit Reduzierung des im Übergang auftretenden Lastwechselschlags.

In Fig. 1 ist der Verlauf der Gaspedalstellung St_G dargestellt. Zum Zeitpunkt t₀ steigt die Gaspedalstellung St_G vom Ausgangs­ wert Null rampenförmig auf einen Endwert an, der bei maximal 100% liegt. Der Verlauf der Gaspedalstellung St_G wird in eine in Fig. 2 gezeigte Bestromungsfunktion I umgesetzt, die den Stromverlauf eines elektrischen Stellglieds darstellt, über das die Position der Drosselklappe der Brennkraftmaschine einstell­ bar ist. Bei einem Wert I = 0 der Bestromungsfunktion ist die Drosselklappe geschlossen, bei einem Wert I < 0 wird die Dros­ selklappe je nach Amplitude der Bestromungsfunktion mehr oder weniger weit geöffnet.

Mit kurzer zeitlicher Verzögerung gegenüber dem Anstieg der Gaspedalstellung wird zum Zeitpunkt t₁ ein rechteckförmiger Stromimpuls aufgegeben, dessen Amplitude unterhalb dem Maximal­ wert von 100% der Bestromungsfunktion liegt und der bis zum Zeitpunkt t₂ aufrecht erhalten wird. Der rechteckförmige Strom­ impuls stellt ein lokales Strommaximum I^L _max dar. Zwischen dem Zeitpunkt t₂ und t₃ fällt die Bestromungsfunktion I auf ein lo­ kales Minimum I^L _min, das im gezeigten Ausführungsbeispiel Null beträgt. Zum Zeitpunkt t₃ steigt die Bestromungsfunktion I ram­ penförmig auf den der maximalen Gaspedalstellung St_G entspre­ chenden Endwert, wobei es zweckmäßig sein kann, anstelle eines rampenförmigen Anstiegs für die Bestromungsfunktion eine nähe­ rungsweise rechteckförmige Funktion vorzusehen.

Das lokale Bestromungsmaximum I^L _max kann bis zum Maximalwert von 100% ansteigen, das lokale Bestromungsminimum I^L _min kann einen Wert größer als Null einnehmen. Gegebenenfalls liegen Bestrom­ ungsmaximum I^L _max und Bestromungsminimum I^L _min auf dem gleichen Wert.

Das lokale Bestromungsmaximum I^L _max wird mit kurzer zeitlicher Verzögerung zum Zeitpunkt t₁ gegenüber dem Beginn des Anstiegs der Gaspedalstellung zum Zeitpunkt t₀ aufgegeben. In dieser Zeitspanne können durch Meß- und Auswerteeinrichtungen die den Verlauf der Bestromungsfunktion bestimmenden Parameter und da­ mit der Verlauf der Drosselklappenstellung festgelegt werden. Zweckmäßig wird eine Änderung der Drosselklappenstellung durch Beaufschlagung des Stellglieds mit der Bestromungsfunktion I für den Fall ausgelöst, daß die Änderung der Gaspedalstellung - mithin die Geschwindigkeit des Gaspedals - oberhalb eines vor­ gegebenen Schwellenwerts liegt, der sich aus der Ausgangsstel­ lung des Gaspedals, der Gaspedalwegdifferenz, der Motordrehzahl und/oder der Gangstellung bestimmt. Aus diesen Parametern kann zunächst der Anfangsverlauf der Bestromungsfunktion, insbeson­ dere der Verlauf des lokalen Maximums I^L _max und des lokalen Mi­ nimums I^L _min, bestimmt werden. Aus weiteren, zyklisch erfaßten Messungen zu einem späteren, nach t₂ liegenden Zeitpunkt kann das Endniveau der Bestromungsfunktion I bzw. der Drosselklap­ penstellung DK festgestellt werden.

Die in Fig. 3 gezeigte Drosselklappenstellung DK stellt sich als Reaktion auf die Bestromungsfunktion I gemäß Fig. 2 ein. Zum Zeitpunkt t₁ öffnet sich die Drosselklappe von der Anfangs­ schließstellung parabolisch ansteigend bis zum lokalen Maximum DK^L _max und sinkt anschließend parabolisch auf das lokale Minimum DK^L _min, das im gezeigten Ausführungsbeispiel Null beträgt. Ab dem Zeitpunkt t₃ beginnt die Drosselklappenstellung parabolisch auf die Zielöffnungsstellung DK_o zu steigen.

Anstelle parabolischer Drosselklappenbewegungen kann die Dros­ selklappe auch anderen Funktionsverläufen folgen.

Als Reaktion auf die Änderung der Drosselklappenstellung stellt sich der in Fig. 4 gezeigte Verlauf des Saugrohrdrucks p_2S und der in Fig. 5 gezeigte Verlauf des Motormoments M ein. Beide Funktionen steigen wie die Bestromungsfunktion I und die Dros­ selklappenstellung DK ausgehend von einem Anfangswert auf ein lokales Maximum p^L _2Smax bzw. M^L _max, fallen anschließend auf ein lokales Minimum p^L _2Smin bzw. M^L _min ab und steigen schließlich auf einen jeweiligen Endwert bzw. Zielwert an. Je nach Fahrervorga­ be stellen sich unterschiedlich hohe lokale Maxima und Minima mit entsprechend unterschiedlichen Gradienten ein, wobei der qualitative Verlauf im wesentlichen gleich bleibt. Die Funktio­ nen des Saugrohrdrucks p_2S und des Motormoments M sind wie die Drosselklappenfunktion bis in die zweite Ableitung stetig.

Wie Fig. 5 zu entnehmen, nimmt das Motormoment M bis zum Zeit­ punkt t₁ einen unteren Momentenanfangswert M_u kleiner als Null ein. In dieser Zeitspanne befindet sich das Fahrzeug im Schub­ betrieb. Als Reaktion auf die zum Zeitpunkt t₁ auf das lokale Maximum I^L _max ansteigende Bestromungsfunktion I steigt das Mo­ tormoment M steil an, durchschneidet zum Zeitpunkt t₂ etwa die Nullinie und erreicht im Zeitraum zwischen t₂ und t₃ das lokale Maximum M^L _max. Im weiteren Verlauf fällt das Motormoment auf das lokale Minimum M^L _min ab, das etwa zum Zeitpunkt t₃ erreicht wird und wieder unter Null liegen kann. Schließlich steigt das Mo­ tormoment auf den Momentenzielwert M_o an.

Das Durchschneiden der Nullinie markiert zugleich einen Über­ gang zwischen Schub- und Zugbetrieb des Fahrzeugs. Unterhalb der Momenten-Nullinie befindet sich das Fahrzeug im Schubbe­ trieb, oberhalb der Nullinie im Zugbetrieb.

Gegebenenfalls kann das Motormoment auch den gestrichelt einge­ zeichneten Verlauf einnehmen, bei dem ab dem Zeitpunkt t₂ das Motormoment mit einem schwachen Gradienten ansteigt und im Zeitraum zwischen t₂ und t₃ etwa die Nullinie durchschneidet. Dieser Funktionsverlauf zeigt keine ausgeprägten lokalen Momen­ tenmaxima und -minima.

Das lokale Maximum M^L _max des Motormoments ist zweckmäßig hinrei­ chend groß dimensioniert, um das Spiel im Triebstrang des Kraftfahrzeugs ganz oder teilweise zu überwinden. Das hierfür erforderliche lokale Maximum DK^L _max der Drosselklappenstellung wird über die Amplitude und die Zeitdauer des lokalen Maximums I^L _max der Bestromungsfunktion vorgegeben.

Die Reduzierung des Lastwechselschlags dauert bis zum Zeitpunkt t₃ an, der das Ende des lokalen Minimums I^L _min der Bestromungs­ funktion I markiert und ab dem die Bestromungsfunktion auf den Zielwert ansteigt.

Die Reaktionen der Drosselklappe, des Ladedrucks und des Motor­ moments erfolgen mit zeitlicher Verzögerung gegenüber der Be­ stromungsfunktion I.

Der Lastwechselschlag kann auch im Übergang von Zugbetrieb auf Schubbetrieb, der durch einen Wechsel von positivem Motor- Ausgangsmoment auf negatives Motor-Endmoment gekennzeichnet ist, gedämpft werden. Hierbei werden im Prinzip die Funktionen der Fig. 1 bis 5 in Gegenrichtung, von rechts nach links, durchlaufen, wobei zu berücksichtigen ist, daß die Bestromungs­ funktion und die Drosselklappenstellung grundsätzlich mit zeit­ licher Verzögerung auf eine Änderung der Gaspedalstellung rea­ gieren.

Eine weitere Reduzierung des Lastschlags kann durch eine weiche Abstimmung des Triebstranges erfolgen, indem der Triebstrang mit einer geringen Drehsteifigkeit versehen wird, was bei­ spielsweise durch dünne Seitenwellen realisiert werden kann.

Die in den Fig. 6 bis 10 dargestellten Funktionsverläufe zeigen eine Kombination von Reduzierung des Lastwechselschlags und von Ruckelschwingungen. Die Schaubilder zeigen jeweils drei Funkti­ onsverläufe, und zwar jeweils einen Verlauf für eine schnelle Beschleunigung (durchgezogene Linie), einen Verlauf für eine langsamere Beschleunigung auf das gleiche Zielniveau (strich­ punktierte Linie) und einen Verlauf für eine Beschleunigung auf ein niedrigeres Zielniveau (gestrichelte Linie).

Gemäß Fig. 6 steigt die Gaspedalstellung St_G zum Zeitpunkt t₀ rampenförmig auf die Endstellung an. Dieser Anstieg wird in die in Fig. 7 gezeigte Bestromungsfunktion I für das elektrische Stellglied der Drosselklappe umgesetzt. Die Bestromungsfunktion I weist zwei aufeinanderfolgende lokale Maxima auf, ein erstes Maximum I^L _max, das zum Zeitpunkt t₁ beginnt und als Rechteck ausgebildet ist, und ein zweites Maximum I^R _max, das zu einem späteren Zeitpunkt t₃ beginnt und ebenfalls rechteckförmig aus­ gebildet ist. Im weiteren Verlauf steigt die Bestromungsfunkti­ on I zum Zeitpunkt t₅ sprungförmig auf den Endwert an.

Das erste lokale Maximum I^L _max beginnt zeitverzögert gegenüber dem Beginn t₀ der Gaspedalbewegung St_G. Zwischen dem ersten Ma­ ximum I^L _max und dem zweiten Maximum I^R _max liegt ein erstes loka­ les Minimum I^L _min zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃. Auf das zweite lokale Maximum I^R _max folgt ein zweites lokales Minimum I^R _min zwischen dem Ende des zweiten lokalen Maximums I^R _max zum Zeitpunkt t₄ und dem Beginn des Anstiegs auf den Endwert zum Zeitpunkt t₅.

Das erste lokale Maximum I^L _max und das erste lokale Minimum I^L _min bis zum Zeitpunkt t₃ sind der Reduzierung des Lastwechsel­ schlags zugeordnet. Das zweite lokale Maximum I^R _max und das zweite lokale Minimum I^R _min zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₅ sind der Reduzierung der Ruckelschwingungen zugeordnet.

Je nach Verlauf der Gaspedalstellung St_G nimmt die Bestromungs­ funktion I einen unterschiedlichen Verlauf ein. Die Minima und Maxima können im Hinblick auf Amplitude, zeitlichem Beginn, Zeitdauer und Funktionstyp variieren. So kann es zweckmäßig sein, anstelle von Rechteckfunktionen rampenförmige oder tra­ pezförmige Funktionen mit hohem Gradienten vorzugeben oder Funktionen zu realisieren, die bis in die erste oder die zweite Ableitung stetig sind. Wie beim zweiten lokalen Maximum I^R _max eingetragen, können die lokalen Maxima mehrere Stufen aufwei­ sen. Gegebenenfalls ist jedes Maximum in mehrere einzelne Rechteckfunktionen mit zwischenliegenden Minima unterteilt. Die Amplituden können bis auf den Maximalwert von 100% ansteigen, wobei vorzugsweise die Amplitude des ersten, der Lastschlag­ dämpfung zugeordneten lokalen Maximums I^L _max deutlich geringer ausgeprägt ist als die Amplitude des zweiten, der Ruckelschwin­ gungsdämpfung zugeordneten lokalen Maximums I^R _max. Der zeitliche Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten lokalen Maximum, der durch die Zeitdauer des ersten lokalen Minimums gekenn­ zeichnet ist, ist zweckmäßig klein im Vergleich zur Zeitdauer des zweiten lokalen Minimums.

Der in Fig. 8 dargestellte Verlauf der Drosselklappenstellung DK stellt sich als Reaktion auf die Bestromungsfunktion I ein. Die Drosselklappenstellung steigt zum Zeitpunkt t₁ auf ein er­ stes lokales Maximum DK^L _max, fällt danach auf ein erstes lokales Minimum DK^L _min ab, steigt zum Zeitpunkt t₃ auf ein zweites loka­ les Maximum DK^R _max und fällt danach auf ein zweites lokales Mi­ nimum DK^R _min ab, bevor zum Zeitpunkt t₅ der Anstieg auf die Zie­ löffnungsstellung Dk_o erfolgt. Die lokalen Minima DK^L _min und DK^R _min liegen beim Wert Null bzw. nahe Null.

Die lokalen Minima und Maxima zeigen sich auch in den Verläufen des Ladedrucks p_2S und des Motormoments M gemäß den Fig. 9 und 10. Gemäß Fig. 9 steigt der Ladedruck zunächst auf das erste lokale Maximum p^L _2smax an, fällt abhängig vom Saugrohrvolumen auf das erste lokale Minimum p^L _2smin ab, steigt auf das zweite, höhe­ re lokale Maximum p^R _2smax an und fällt auf das zweite lokale Mi­ nimum p^L _2smin ab, bevor der Anstieg zum Ladedruck-Endwert er­ folgt. Das Abfallen auf das Minimum hängt vom Saugrohrvolumen ab, wobei ein großes Saugrohrvolumen mehr Luftaufnahmekapazität aufweist als ein kleineres Saugrohrvolumen und daher einen ge­ ringeren Ladedruckabfall produziert.

In ähnlicher Weise steigt das Motormoment zum Zeitpunkt t₁ aus­ gehend vom negativen Momentenanfangswert M_u auf das erste loka­ le Maximum M^L _max an, das etwa kurz nach dem Zeitpunkt t₂ - dem Zeitpunkt des Beginns des ersten lokalen Minimums I^L _min der Be­ stromungsfunktion - erreicht wird. Zum Zeitpunkt t₃ - dem Zeit­ punkt des Beginns des zweiten lokalen Maximums I^L _max der Be­ stromungsfunktion - wird das knapp unter der Nullinie liegende erste lokale Minimum M^L _min erreicht. Anschließend erfolgt die Ruckelschwingungsdämpfung, bei der das Motormoment auf das zweite lokale Maximum M^R _max ansteigt, auf das zweite lokale Mi­ nimum M^R _min abfällt und schließlich nach dem Zeitpunkt t₅ auf den oberen Momentenzielwert M_o ansteigt.

Die Funktionen für die Drosselklappenstellung, den Ladedruck und das Motormoment sind bis in die zweite Ableitung stetig. Diese Funktionen reagieren mit zeitlicher Verzögerung auf den Verlauf der Bestromungsfunktion I.

Die Funktionen werden zum Beschleunigen von links nach rechts durchlaufen; entsprechend dem negativen Momentenanfangswert M_u und dem positiven Momentenzielwert M_o beinhaltet der Beschleu­ nigungsvorgang auch einen Übergang von Schub- auf Zugbetrieb, bei dem der zu dämpfende Lastwechselschlag auftritt. Bei einer Fahrzeugverzögerung werden die Funktionen in entgegengesetzter Richtung von rechts nach links durchlaufen, wobei die zeitliche Verzögerung im Verlauf der Bestromung und der Änderung der Drosselklappenstellung gegenüber der Änderung der Gaspedalstel­ lung zu berücksichtigen ist. Bei einem Vorzeichenwechsel im Mo­ mentenverlauf von positivem Ausgangswert auf negativen Endwert (Übergang von Zugbetrieb auf Schubbetrieb) werden Lastwechsel­ schläge des Fahrzeugs ebenso wie Ruckelschwingungen wirkungs­ voll reduziert bzw. eliminiert.

Es kann gegebenenfalls angezeigt sein, ausschließlich Lastwech­ selschläge oder ausschließlich Ruckelschwingungen zu dämpfen.

Sowohl bei der Lastschlagdämpfung als auch bei der Ruckel­ schwingungsdämpfung ist der Verlauf der Bestromungsfunktion bzw. der Drosselklappenstellung entkoppelt vom Verlauf der Gas­ pedalstellung. Es werden lediglich Eckdaten aus dem Verlauf der Gaspedalstellung wie Anfangswert, Endwert, Änderungsgeschwin­ digkeit etc. berücksichtigt und aus diesen Eckdaten Funktions­ verläufe für die Drosselklappenstellung gebildet, wobei bei Verwendung eines elektrischen Stellglieds für die Drosselklappe eine Manipulation der Bestromungsfunktion des Stellgliedes vor­ genommen wird.

Claims (14)

1. Verfahren zur Reduzierung von Lastwechselschlag bei Kraft­ fahrzeugen durch Veränderung des Motor-Momentenverlaufs, wobei zur Umsetzung eines Motor-Momentenverlaufs (M) zwischen einem unteren Momentenanfangswert (M_u) und einem oberen Momentenziel­ wert (M_o) der Verlauf der Drosselklappenstellung (DK) zwischen einer dem Momentenanfangswert (M_u) entsprechenden Anfangs­ schließstellung (DK_u) und einer dem Momentenzielwert (M_o) ent­ sprechenden Zielöffnungsstellung (DK_o) verändert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verlauf der Drosselklappenstellung (DK) zwischen einer Anfangsschließstellung (DK_u) und einer Zielöffnungsstellung (DK_o) so verändert wird,

• 1. daß zunächst die Drosselklappe bis zu einer ersten Öffnungs­ stellung (DK^L _max) geöffnet wird,
• 2. daß anschließend die Drosselklappe bis zu einer zweiten Öff­ nungsstellung (DK^L _min) geschlossen wird,
• 3. daß im folgenden die Drosselklappe auf die Zielöffnungsstel­ lung (DK_o) eingestellt wird,

wobei die erste Öffnungsstellung (DK^L _max)

• 1. größer ist als die Anfangsschließstellung (DK_u) und größer ist als die zweite Öffnungsstellung (DK^L _min),
• 2. kleiner ist als die Zielöffnungsstellung (DK_o)
• 3. und einem Moment entspricht, das das Spiel im Antriebsstrang überwindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe über ein elektrisch betätigbares Stell­ glied eingestellt wird und der Verlauf der Drosselklappenstel­ lung (DK) durch eine das Stellglied beaufschlagende Bestrom­ ungsfunktion (I) gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der ersten Öffnungsstellung (DK^L _max) im Ver­ lauf der Drosselklappenstellung (DK) die Bestromungsfunktion (I) zumindest einen Sprung aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestromungsfunktion (I) näherungsweise eine Rechteck­ funktion ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestromung im Bereich der ersten Öffnungsstellung (DK^L _max) im Verlauf der Drosselklappenstellung (DK) etwa 20 ms andauert.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestromung im Bereich der ersten Öffnungsstellung (DK^L _max) im Verlauf der Drosselklappenstellung (DK) etwa 80% der Maximalbestromung aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Öffnungsstellung (DK^L _min) Null beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Drosselklappenstellung (DK) ausgelöst wird, wenn die Geschwindigkeit des Gaspedals des Kraftfahrzeugs oberhalb eines gegebenen Schwellwerts liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert durch mindestens einen der folgenden Para­ meter bestimmt wird: die Ausgangsstellung des Gaspedals, die Gaspedalwegdifferenz, die Motordrehzahl, die Gangstellung.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Drosselklappe zur Reduzierung des Last­ wechselschlags beim Übergang zwischen Schubbetrieb und Zugbe­ trieb erfolgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Drosselklappe zur Reduzierung des Last­ wechselschlags mit einem Verfahren zur Vermeidung von Ruckel­ schwingungen kombiniert wird, wobei im Anschluß an die erste Öffnungsstellung (DK^L _max) und die zweite Öffnungsstellung (DK^L _min), die der Lastschlagreduzierung zugeordnet sind, eine weitere, einem zweiten lokalen Maximum (DK^R _max) zugeordnete Öff­ nungsstellung und eine sich daran anschließende, einem zweiten lokalen Minimum (DK^R _min) zugeordnete Öffnungsstellung, die der Ruckelschwingungsreduzierung zugeordnet sind, im Verlauf der Drosselklappenstellung (DK) vor dem Erreichen der Zielöffnungs­ stellung (DK_o) vorgesehen sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der dem ersten Maximum zugeordneten ersten Öffnungsstellung (DK^L _max) zur Dämpfung des Lastschlags geringer ist als die Amplitude der dem zweiten Maximum zugeordneten Öff­ nungsstellung (DK^R _max) zur Dämpfung der Ruckelschwingung.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der dem ersten Maximum zugeordneten ersten Öffnungsstellung (DK^L _max) etwa 50% der Amplitude der dem zwei­ ten Maximum zugeordneten Öffnungsstellung (DK^R _max) beträgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der dem ersten Maximum zugeordneten ersten Öffnungsstellung (DK^L _max) nicht größer ist als die Zeitdauer der dem zweiten Maximum zugeordneten Öffnungsstellung (DK^R _max).