Verfahren zur Anpassung der Endabregeldrehzahl des Reglers einer Einspritzpumpe einer ein Fahrzeug anreibenden luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschine an die auf das Fahrzeug wirkenden Fahrwiderstände

Abstract

 Es wird ein Verfahren zur Anpassung der Endabregeldrehzahl des Reglers der Einspritzpumpe einer ein Fahrzeug antrei­benden Brennkraftmaschine an die auf das Fahrzeug wirken­den Fahrwiderstände beschrieben, bei welchem die Endabre­gelkennlinie mit steigendem, auf das Fahrzeug wirkendem Fahrwiderstand in Richtung höherer Brennkraftmaschinen­drehzahlen verschoben wird.
Um die aktuelle Endabregeldrehzahl nicht auf die aktuelle Getriebeübersetzung abstimmen zu mussen, wird vorgeschla­gen, zunächst einen den Fahrzeugeinsatzbedingungen ent­sprechenden Referenzfahrwiderstand und mit Hilfe dessen diejenige Übersetzung (Referenzübersetzung) zu bestimmen, von welcher aus unter Zugrundelegung des Referenzfahrwi­derstandes nach dem Ausdrehen der Brennkraftmaschine bis hin zur maximal zulässigen Drehzahl nach einer vorgege­benen Schaltdauer in der nächsthöheren Übersetzungsstufe noch eine Anschlußdrehzahl gegeben ist, welche im Bereich des maximalen Drehmomentes der Brennkraftmaschine liegt. In Abhängigkeit dieser Referenzübersetzung und der aktu­ellen Fahrwiderstände wird schließlich die aktuelle Endab­regeldrehzahl ermittelt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anpassung der Endabregeldrehzahl des Reglers einer Einspritzpumpe einer ein Fahrzeug antreibenden luftverdichtenden Ein­spritzbrennkraftmaschine an die auf das Fahrzeug wirkenden Fahrwiderstände gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

[0002] Aus der DE-PS 36 13 685 ist es bekannt, die Endabregelkenn­linie mit steigenden Fahrwiderständen in Richtung höherer Brennkraftmaschinendrehzahlen zu verschieben. Dadurch wird erreicht, daß nach dem Hochschalten in die nächsthöhere Übersetzungsstufe auch bei hohen Fahrwiderständen immer noch eine ausreichend hohe Anschlußdrehzahl zur Weiterbe­schleunigung des Fahrzeuges gegeben ist. Setzt man nun eine bestimmte Dauer für den Hochschaltvorgang voraus, so ist, bezogen auf einen bestimmten Fahrgeschwindigkeits­verlust, der Drehzahlverlust nach dem Hochschalten bei großeren Übersetzungen (z.B. 1. Gang) größer als derjenige bei niederen Übersetzungen (z.B. 5. Gang). Mit anderen Worten heißt dies, daß, um bei einer vorgegebenen, dem jeweiligen Fahrwiderständ entsprechenden Abregeldrehzahl nach dem Hochschalten den gewunschten Wert für die An­schlußdrehzahl überhaupt erreichen zu können, die Brenn­kraftmaschine bei hohen übersetzungen (z.B. im 1.Gang) um einen größeren Betrag über die errechnete Abregeldrehzahl gedreht werden muß als bei niederen Ubersetzungen (z.B. im 5. Gang). Damit muß, bezogen auf einen vorgegebene Fahr­widerstand, die Endabregelung in jeder Übersetzungsstufe ab einer anderen Drehzahl erfolgen, um nach einem Schalt­vorgang noch in dem Drehzahlbereich zu sein, aus welchem heraus bei den gegebenen Fahrwiderständen noch ein Weiter­beschleunigen des Fahrzeuges möglich ist.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver­fahren der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschrie­benen Art aufzuzeigen, mit welchem bezogen auf einen be­stimmten Fahrwiderständ eine Abstimmung der Endabregeldreh­zahl auf die gerade gewählte Getriebeübersetzung nicht mehr erforderlich ist.

[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches gelöst.

[0005] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Referenz­übersetzung bestimmt, welche bei der Ermittlung der fahrwi­derstandsabhängigen Endabregeldrehzahl mitberücksichtigt wird. Dadurch kann die Endabregeldrehzahl unabhängig von der gerade gefahrenen Getriebeübersetzung bestimmt werden und zwar so bestimmt werden, daß nach jedem Schaltvorgang noch eine ausreichend hohe Anschlußdrehzahl vorliegt. Als Referenzübersetzung wird diejenige Getriebeübersetzung bestimmt, bei welcher in dem Falle, daß die Brennkraftma­schine bis hin zu ihrer maximal zulässigen Drehzahl ge­dreht wird, im nächsthöheren Gang -unter Annahme eines gängigen Wertes für die Dauer des Schaltvorganges- noch eine Anschlußdrehzahl vorliegt, welche im Bereich des ma­ximalen Drehmomentes der Brennkraftmaschine liegt. Der Bestimmung der Referenzübersetzung liegt dabei ein Refe­renzfahrwiderständ zugrunde, welcher ermittelt wird zum einen aus den konstanten Fahrzeugdaten , wie z.B. Fahrzeug­stirnfläche, Luftwiderständsbeiwert, Fahrzeugmasse etc. und zum anderen aus den die zu erwartenden Fahrbedingungen charakterisierenden Referenzdaten. Es sind dies z.B. die Relativgeschwindigkeit aus der Fahrzeug- und der Luftge­schwindigkeit, der Rollreibwert, und insbesondere die den Fahrwiderständ vorwiegend beeinflussende Fahrbahnsteigung. Generell ist zu sagen, daß, je größer die während des Fahr­betriebs zu erwartenden Fahrwiderstände sind (Fahrt in unwegsamem Gelände, größere Fahrbahnsteigungen, etc.), desto kleiner muß die Gangstufe bzw. desto größer muß die Übersetzung sein, bei welcher die Endabregeldrehzahl der maximal zulässigen Drehzahl der Brennkraftmaschine ent­spricht.

[0006] Mit dem Anspruch 5 ist eine Vorrichtung aufgezeigt, mit Hilfe derer die Referenzdaten vor jedem Fahrtantritt ent­sprechend des zu erwartenden Einsatzprofiles neu eingege­ben und damit berücksichtigt werden können.

[0007] In der Zeichnung zeigt

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer vorteilhaften Vor­richtung zur Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens in einer Prinzipdarstellung

Figur 2 die Funktionsweise der elektronischen Steuer­einheit bei der Ermittlung der Referenzüberset­zung in Form eines Flußdiagrammes und

Figur 3 die Funktionsweise der elektronischen Steuer­einheit bei der Ermittlung der dem jeweiligen Fahrwiderständ entsprechenden Endabregeldrehzahl ebenfalls in einem Flußdiagramm.

[0008] In Figur 1 zeigt 1 eine ein Fahrzeug 2 antreibende Die­selbrennkraftmaschine, an der eine Kraftstoffeinspritz­pumpe 3 angeordnet ist. Die Regelstange dieser Einspritz­pumpe 3 wird über einen Stellantrieb 4 betätigt, der wie­derum durch eine elektronische Steuereinheit 5 angesteuert wird. Die Steuereinheit 5 gleicht in ihren Grundfunktionen dem in der MTZ 44 (1983) 10 Seiten 378-380 offenbarten elektronischen Dieselregler (EDR) bis auf den Unterschied, daß bei der Steuereinheit 5 zusatzlich noch ein Block zur erfindungsgemäßen Ermittlung der Endabregeldrehzahl vorge­sehen ist. Mit 6 sind diejenigen Meßwertleitungen bezeich­net, welche auch bei dem bekannten elektronischen Diesel­regler vorgesehen sind. Zusätzlich wird der Steuereinheit 5 noch ein der aktuellen Fahrbahnsteigung α entsprechendes Signal zugeführt, welches über einen am Fahrzeug 2 angeord­neten Neigungssensor 7 erfaßt wird. Um den Einfluß von Bodenunebenheiten zu eliminieren ist in der Meßwertleitung 8 ein Integrierglied 9 zur Glättung des von dem Sensor 7 erfaßten Signals vorgesehen. An dem Fahrzeug 2 ist ferner ein Leseeinrichtung 10 für einen mobilen Datenträger 11 (Codekarte mit Magnetstreifen) angebracht, welche über die Datenleitung 12 ebenfalls mit der elektronischen Steuer­einheit 5 verbunden ist. Auf diesen mobilen Datenträger 11 werden vor Fahrtantritt die Daten zur Ermittlung eines Referenzfahrwiderstandes F_W,ref abgespeichert. Diese Refe­renzdaten sind erstens feste Fahrzeugdaten, wie z.B. die Fahrzeugmasse m, die Trägheitsmomente rotierender Bauteile J_R,Trieb, die Stirnfläche A des Fahrzeuges 2, der Luftwi­derstandsbeiwert c_w etc., zweitens konstante Zustandsgrö­ßen, wie z.B. die Luftdichte ρ₁, die Erdbeschleunigung g etc. und drittens die Daten, welche das während des Fahr­betriebes zu erwartende Einsatzprofil charakterisieren. Im einzelnen sind dies die Relativgeschwindigkeit v_rel,ref aus der Fahr- und der Luftgeschwindigkeit zur Ermittlung des Referenzluftwiderstandes, der Rollreibwert f_ref für die Ermittlung des Referenzrollreibwiderstandes und der Fahrbahnsteigungswinkel α_ref für die Ermittlung des Refe­renzsteigungswiderständes.

[0009] Vor Fahrtantritt werden also die oben genannten Referenz­daten auf dem mobilen Datenträger 11 abgespeichert und über die Leseeinrichtung 10 an einen Speicher 13 der elektronischen Steuereinheit 5 übergeben (s. Fig. 2). Mit dem Start der Brennkraftmaschine 1 wird nun aus diesen aus dem Speicher 13 übernommenen Daten (Eingabeblock 14) zu­nächst der Referenzfahrwiderstand F_W,ref, welcher sich aus den einzelnen Komponenten Referenzluftwiderständ F_1,ref, Referenzrollwiderstand F_R,ref und Referenzsteigungswider­stand F_S,ref zusammensetzt (s. Block 15, Fig.2), gemäß der Beziehung
F_W,ref =

*c_w*A*v²_rel,ref + f_ref*m*g + m*g*sinα_ref
berechnet. Aus diesem Referenzfahrwiderstand F_W,ref wird anschließend im Block 16 unter Mitberücksichtigung der Fahrzeugmasse m, der einzelnen Trägheitsmomente J_R,Trieb und des dynamischen Reifenradius r_dyn die auf das Fahrzeug 2 wirkende Referenzverzogerung a_v,ref gemäß

ermittelt. Mit dieser Referenzverzogerung a_v,ref und einer angenommenen Schaltdauer t_s zwischen zwei Übersetzungs­stufen wird dann im Block 17 genau diejenige Getriebe­übersetzung (Referenzübersetzung i_G,ref) errechnet, von welcher aus nach dem Ausdrehen der Brennkraftmaschine 1 bis hin zur maximal zulässigen Drehzahl der Brennkraftma­schine n_max in der nächsthöheren Übersetzungsstufe noch eine vorgegebene Anschlußdrehzahl n_Ziel gegeben ist. Diese Anschlußdrehzahl n_Ziel liegt im Bereich des maximalen Drehmomentes der Brennkraftmaschine 1. i_G,ref wird ermit­telt nach der Vorschrift

[0010] In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Getriebe mit geome­trischer Stufung vorgesehen, wobei die Größe ß den ent­sprechenden Stufensprung darstellt. i_D bezeichnet den Wert für die konstant bleibende Hinterachsübersetzung. Da der errechnete Wert für i_G,ref in den meisten Fällen nicht exakt einer realen Getriebeübersetzung entspricht, kann in dem Block 18 aus einem Speicher die dem errechneten Wert am nächsten liegende reale Getriebeübersetzung als Refe­renzübersetzung i_ref ausgelesen werden. Für die Funktion ist dieser Abgleich jedoch nicht erforderlich, d.h. es kann auch mit einer nicht real vorhandenen Referenzüber­setzung i_ref weitergerechnet werden.

[0011] Sind während des Fahrbetriebes relativ hohe Fahrwider­stande zu erwarten, so ist eine relativ große Referenz­übersetzung i_ref erforderlich, d.h. also, schon in einer relativ niederen Gangstufe muß nach einem Ausdrehen der Brennkraftmaschine 1 bis hin zu ihrer Maximaldrehzahl n_max in der nächsthöheren Gangstufe eine Drehzahl vorliegen, die im Bereich des maximalen Drehmomentes der Brennkraft­maschine liegt. Sind die zu erwartenden Fahrwiderstände relativ gering, so genügt als Referenzübersetzung i_ref eine höhere Gangstufe, also eine niederere Übersetzung. Im Falle des Ausdrehens der Brennkraftmaschine 1 bis zu ihrer maximal zulässigen Drehzahl n_max bei solchen Überset­zungen, welche größer sind als die Referenzübersetzung i_ref (Ausdrehen in kleinerer Gangstufe), liegt die An­schlußdrehzahl dann natürlich unterhalb der Drehzahl, bei welcher das Drehmoment maximal ist, jedoch liegt sie immer noch in einem Bereich, in welchem ein Weiterbeschleunigen des Fahrzeuges 2 bei den zugrundeliegenden Fahrbedingungen möglich ist.

[0012] Zur Wahl der die Einsatzbedingungen charakterisierenden Referenzdaten v_rel,ref, f_ref und α_ref ist folgendes zu sagen. Ist z.B. zu erwarten, daß das Fahrzeug im Fahrbe­trieb des ofteren größere Steigungen zu überwinden hat, also daß der mittlere Fahrbahnsteigungswinkel relativ groß ist, so ist der entsprechende Referenzsteigungswinkel α_ref relativ gering zu wahlen. Ein kleiner Referenzsteigungs­winkel α_ref führt zu einem relativ geringen Referenzfahr­widerstand F_W,ref (Block 15) und demzufolge zu einem ge­ringen Referenzverzögerungsbetrag a_v,ref (Block 16). Mit einer geringen Referenzverzögerung a_v,ref ergibt sich je­doch eine hohe Referenzübersetzung i_G,ref (Block 17), also eine relativ niedere Gangstufe (Block 18), von welcher aus nach einem Hochdrehen bis zur maximal zulässigen Drehzahl n_max im nächsthöheren Gang noch eine Anschlußdrehzahl im Bereich des maximalen Drehmomentes gegeben ist.

[0013] Analog hierzu gilt für den Referenzrollreibwert f_ref bzw. für die Referenzrelativgeschwindigkeit v_rel,ref, daß die­ser bzw. diese bei zu erwartenden Fahrbedingungen mit ho­hem mittlerem Rollreibungsfaktor (schlechter Straßenzu­stand) bzw. mit hoher mittlerer Relativgeschwindigkeit relativ klein zu wählen ist, um eine relativ hohe Refe­renzübersetzung zu erhalten und umgekehrt.

[0014] Messungen haben gezeigt, daß der Einfluß des Luft- und des Rollwiderständes auf die Verzögerung des Fahrzeuges 2 während eines Schaltvorganges minimal ist.

[0015] Über die Referenzdaten v_rel,ref, f_ref und α_ref können auch weitere, den Fahrwiderstand nicht unmittelbar beeinflus­sende Faktoren mitberücksichtigt werden, wie z.B. die An­triebseigenschaften des Fahrzeuges. So ware es denkbar, bei einer relativ schwachen Brennkraftmaschine einen re­lativ geringen Referenzsteigungswinkel vorzugeben, was letztendlich zu einer höheren Referenzübersetzung führt.

[0016] In Figur 3 ist aufgezeigt, wie die elektronische Steuer­einheit 5 mit dieser zuvor errechneten Referenzübersetzung i_ref in Abhängigkeit des den Fahrwiderstand überwiegend beeinflussenden aktuellen Steigungswiderstandes die aktu­elle Endabregeldrehzahl n_ab ermittelt.

[0017] Da, wie bereits gesagt, auf die Verzögerung des Fahrzeuges während eines Schaltvorganges sowohl der Luftwiderständ als auch der Rollreibungswiderstand einen nur minimalen Einfluß haben, wurde in diesem Ausführungsbeispiel auf eine separate Ermittlung der aktuellen Werte dieser beiden Komponenten verzichtet. Selbstverständlich ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ebenso möglich, meh­rere Fahrwiderstände zusammen zu erfassen, z.B. über die Hochdrehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine und damit dann die entsprechende Endabregeldrehzahl n_ab zu ermit­teln.

[0018] Zunächst wird nun über den Eingabeblock 19 das der aktu­ellen Fahrbahnsteigung entsprechende, vom Sensor 7 erfaßte Signal α (Steigungswinkel) eingelesen. Aus einem in einem Festwertspeicher abgelegten Kennfeld wird nun in Block 20 die dieser aktuellen Fahrbahnsteigung α entsprechende auf das Fahrzeug 2 während eines Schaltvorganges wirkende Verzögerung a_v ausgelesen. Im anschließenden Block 21 er­folgt die Berechnung der aktuellen Endabregeldrehzahl n_ab unter anderem mit der zuvor ermittelten aktuellen Verzö­gerung a_v und mit der nach dem Start der Brennkraftma­schine ermittelten Referenzübersetzung i_ref gemäß der Vorschrift

. Wie auch bei der Ermittlung der Referenzübersetzung, bezeichnet n_Ziel die gewunschte Anschlußdrehzahl im Be­reich des maximalen Drehmomentes der Brennkraftmaschine, β den Stufensprung des geometrisch abgestuften Getriebes, t_s die vorgegebene Schaltdauer, i_D die Hinterachsübersetzung und r_dyn den dynamische Reifenradius.
Da es sich bei einer Verzogerung um eine negative Be­schleunigung handelt, wird in der Beziehung in Block 21 zur Ermittlung von n_ab die Verzögerung a_v natürlich mit negativem Vorzeichen eingesetzt, so daß die Endabregeldrehzahl n_ab mit größer werdender Verzögerung, also mit steigenden Fahrwiderständen auch größer wird und umgekehrt.
Im folgenden Verzweigungsblock 22 wird überprüft, ob die errechnete Endabregeldrehzahl n_ab größer ist als die maximal zulässige Brennkraftmaschinendrehzahl n_max. Wenn ja, wird die Endabregeldrehzahl n_ab im Block 23 festge­setzt auf die maximal zulässige Drehzahl n_max, um eine Beschädigung der Brennkraftmaschine 1 durch Überdrehzahlen auszuschließen. Liegt der errechnete Wert für n_ab unter­halb von n_max, folgt im Verzweigungsblock 24 die Abfrage, ob die errechnete Endabregeldrehzahl n_ab unterhalb einer vorgegebenen Mindestdrehzahl n_min liegt. In diesem Fall wird im Block 25 die Endabregeldrehzahl n_ab auf n_min festgesetzt. Diese Überprüfung ist für den Fall vorgese­hen, daß aufgrund eines technischen Defektes der elektro­nischen Steuereinheit 5 eine zu niedere Endabregeldrehzahl n_ab ermittelt wird und damit eventuell eine ausreichende Anschlußdrehzahl nach einem Schaltvorgang nicht mehr ge­wahrleistet sein könnte.
Weiterhin wird mit der Begrenzung auf n_min der Bedie­nungsfreundlichkeit Rechnung getragen, indem auf alle Fälle immer ein gewisser Drehzahlbereich und damit auch eine gewisse Mindestmotorleistung zur Verfügung steht.

[0019] Im Falle einer Endabregeldrehzahl n_ab, die höher liegt als die Mindestdrehzahl n_min, wird genau dieser Wert n_ab für die Ansteuerung der Regelstange der Kraftstoffeinspritz­pumpe 3 zugrunde gelegt. Darüber hinaus wird dem Fahrer durch ein Display die aktuelle Endabregeldrehzahl n_ab an­gezeigt (Ausgabeblock 26).

[0020] Im Verzweigungsblock 27 wird abgefragt, ob die Brenn­kraftmaschine bereits abgestellt ist. Falls nicht,

Ansprüche

1. Verfahren zur Anpassung der Endabregeldrehzahl des Reg­lers der Einspritzpumpe einer ein Fahrzeug antreibenden luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschine an die auf das Fahrzeug wirkenden Fahrwiderstände derart, daß die Endabregelkennlinie des Reglers mit steigenden Fahrwider­standen in Richtung höherer Brennkraftmaschinendrehzahlen verschoben wird und umgekehrt,
dadurch gekennzeichnet,
daß zunächst ein den Fahrzeugeinsatzbedingungen entspre­chender Referenzfahrwiderstand (F_W,ref) und daraus unter Berucksichtigung der entsprechenden Referenzfahrzeugdaten und einer vorgegebenen Schaltdauer (t_s) zwischen zwei Über­setzungsstufen eine Referenzverzogerung (a_v,ref) ermittelt wird, daß anschließend diejenige Getriebeübersetzung (Refe­renzübersetzung i_ref) ermittelt wird, von welcher aus un­ter Zugrundelegung der zuvor bestimmten Referenzverzöge­rung (a_v,ref) nach dem Ausdrehen der Brennkraftmaschine bis hin zur maximal zulässigen Drehzahl (n_max) nach der vorgegebenen Schaltdauer (t_s) in der nächsthöheren Uberset­zungsstufe noch eine Anschlußdrehzahl (n_Ziel) gegeben ist, welche im Bereich des maximalen Drehmomentes der Brenn­kraftmaschine liegt und daß während des Fahrbetriebes in Abhängigkeit dieser Referenzübersetzung (i_ref) und in Ab­hängigkeit des aktuellen Fahrwiderstandes die aktuelle Endabregeldrehzahl (n_ab) ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Referenzfahrwiderstand (F_W,ref) aus der Summe des Referenzluftwiderständes, des Referenzrollwiderstandes und des Referenzsteigungswiderstandes bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Referenzrelativgeschwindigkeit (v_rel,ref) zwischen der Fahr- und der Luftgeschwindigkeit zur Ermittlung des Referenzluftwiderständes bei einer großen zu erwartenden mittleren Relativgeschwindigkeit während des Fahrbetriebes klein angesetzt wird und umgekehrt,
daß der Referenzrollreibwert (f_ref) zwischen Fahrzeugrei­fen und dem Fahrbahnbelag zur Ermittlung des Referenzreib­wertes bei einem großen zu erwartenden mittleren Rollreib­wert während des Fahrbetriebes klein angesetzt wird und umgekehrt und daß der Referenzfahrbahnsteigungswinkel (α_ref) zur Ermitt­lung des Referenzsteigungswiderstandes bei einem großen zu erwartenden mittleren Fahrbahnsteigungswinkel während des Fahrbetriebes klein angesetzt wird und umgekehrt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Referenzübersetzung (i_ref) jeweils vor Fahrtan­tritt ermittelt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem den aktuellen Fahrwider­stand erfassenden Sensor, über welchen einer elektroni­schen Steuereinheit ein dieser Größe entsprechendes elek­trisches Signal zugeführt wird, welche Steuereinheit ein Stellwertsignal zur Ansteuerung eines die Regelstange der an der Brennkraftmaschine angeordneten Kraftstoffeinspritz­pumpe betätigenden Stellgliedes erzeugt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektronische Steuereinheit (5) über eine Datenlei­tung (12) mit einer Leseeinrichtung (10) für einen mobilen Datenträger (11) verbunden ist, auf welchen die Referenzda­ten des Fahrzeuges (2) und die die zu erwartenden Fahrbe­dingungen charakterisierenden Referenzdaten abspeicherbar sind.

Zeichnung