Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Ausgabedrehmoments, um ein Pedalspiel eines einer Brennkraftmaschine zugeordneten Fahrpedals zu vermeiden. Dabei wird ein Korrekturdrehmoment Muffset berechnet, dass von der Einschaltdrehzahl Nact der Leerlaufregelung, der aktuellen Drehzahl und das von der Leerlaufregelung berechnete Leerlaufdrehmoment MIS abhängt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Ausgabedrehmoments nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 und 9.
Zur Ermittlung eines vom Fahrer gewünschten Drehmoments werden E-Gaspedalgeber eingesetzt. Im Gegensatz zu mechanischen Gaspedal, die bei beispielsweise mit Benzin betriebenen Brennkraftmaschinen über Bowdenzug direkt an die Drosselklappe angeschlossen sind, geben die E-Gaspedalgeber lediglich ein elektrisches Signal ab, dass die Drehmomentanforderung des Fahrers zum Ausdruck bringt. Eine Drehmomentstruktur erhält die Informationen von dem E-Gaspedalgeber, von einer Leerlaufregelung und diversen anderen im Kraftfahrzeug befindlichen Verbrauchern. Aus diesen gesammelten Informationen wird das erforderliche Drehmoment berechnet. Dieses berechnete Drehmoment wird anhand der diversen Aktuatoren der Brennkraftmaschine (z. B. elektrisch betriebene Drosselklappe) eingestellt. Durch das E-Gas besteht keine direkte Verbindung zwischen Fahrer und der Brennkraftmaschine. Wie später näher erläutert wird, besteht die Möglichkeit, dass bei niedrigen Drehzahlen, insbesondere um die Leerlaufdrehzahl, ein Pedalspiel vorhanden ist. Darunter ist zu verstehen, dass ein Fahrer einer Brennkraftmaschine das E-Gaspedal über einen gewissen Bereich bewegt, ohne eine Reaktion der Brennkraftmaschine zu erhalten. Dies tritt vor allem dann auf, wenn sich die Brennkraftmaschine sich im Leerlauf befindet. Die Leerlaufregelung der Brennkraftmaschine verlangt ein minimales Drehmoment von beispielsweise ca. 40 Nm, bei möglichst niedrigster Drehzal die Brennkraftmaschine in einem stabilen Betriebszustand zu halten. Befindet sich der Pedalgeber des E-Gas in seiner Anfangsstellung - also 0% - , so fordert der Fahrer kein Drehmoment der Brennkraftmaschine an. Bewegt der Fahrer den Pedalgeber reagiert die Brennkraftmaschine solange nicht, bis der vom Fahrer angeordnete Drehmoment über dem von der Leerlaufregelung angeforderte Drehmoment liegt. Dazu muss der Fahrer den Pedalgeber um ca. 6% aus einer Anfangsposition auslenken, d. h. zwischen 0 und 6% der Pedalstellung spürt der Fahrer keine Reaktion der Brennkraftmaschine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zu der Ermittlung eines Ausgabedrehmoments vorzustellen, dass im gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine der Pedalgeber bzw. das Fahrpedal spielfrei ist.
Die Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruch 1 und durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 9 gelöst.
Die Erfindung zeichnet sich durch ein Verfahren bzw. Vorrichtung zur Ermittlung eines Ausgabe-Drehmoments aus, um ein Pedalspiel eines einer Brennkraftmaschine zugeordneten Fahrpedals zu vermeiden. Dabei wird ein zweites Drehmoment für eine, insbesondere dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine entsprechende stabile, Leerlaufdrehzahl berechnet. Dies kann beispielsweise durch eine Leerlaufregelung durchgeführt werden. Die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine kann beispielsweise mittels eines Drehzahlsensors gemessen werden. Von einer weiteren Drehzahl und von der aktuellen Drehzahl wird die Differenz gebildet, die den Zähler eines Quotienten bildet. Außerdem wird von der weiteren Drehzahl und von der Leerlaufdrehzahl die Differenz gebildet, die den Nenner des Quotienten bildet. Dieser Quotient wird mit dem zweiten Drehmoment multipliziert und ergibt ein erstes Drehmoment. Eine solche Berechnung erfolgt beispielsweise in einer Korrektureinheit.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren bzw. erfindungsgemäße Vorrichtung haben den Vorteil über diesen gesamten Leerlaufbereich der Brennkraftmaschine dem Fahrer den Eindruck zu vermitteln, dass die Brennkraftmaschine den Gaspedalbewegungen unmittelbar folgt und reagiert. Mittels dieser Erfindung hängt der Motor am Gas.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es die Berechnung des zweiten Drehmoments erst dann auszuführen, wenn die aktuelle Drehzahl unterhalb der weiteren Drehzahl bzw. Einschaltdrehzahl liegt. Oberhalb dieser Einschaltdrehzahl kann das erste Drehmoment gleich 0 gesetzt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Korrekturberechnungen oberhalb der Einschaltdrehzahl abgeschlossen sind. Damit wird vermieden, dass die Motorsteuerung in höheren Drehzahlbereichen mit zusätzlichen Berechnungsfunktionen belastet wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung beispielhaft erläutert. Dabei zeigt:
Figuren 1A bis 1C weisen dieselbe Zeitachse und Zeiteinteilung auf. In Figur 1B ist der zeitliche Verlauf einer Pedalstellung eingezeichnet. Zum Zeitpunkt t0 wird das Pedal bis zum Zeitpunkt t3 linear durchgedrückt. Zwischen Zeitpunkten t3 und t4 befindet sich das Pedal im Volleinschlag. Von dem Zeitpunkt t4 wird das Fahrpedal linear in seine Ausgangsstellung bis zum Zeitpunkt t6 zurückgefahren. Dies entspräche einem Vollgasgeben, zwischen t3 und t4 im Vollgasbereich fahren, und anschließend zwischen t4 und t6 den Fuß vom Gaspedal nehmen. Beim Gasgeben ohne Korrektur ergibt sich das daraus resultierende in Figur 1a abgebildete Drehmoment. Die Brennkraftmaschine befindet sich im Bereich a im Leerlauf. Obwohl das Gaspedal zum Zeitpunkt t0 bereits betätigt wird, reagiert die Brennkraftmaschine erst zum Zeitpunkt t1 auf die Bewegung des Pedalgebers. Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 ergibt sich somit ein Pedalspiel von PVreac. 6% vom Vollausschlag sind als Pedalspiel üblich. In Figur 1b sind sogar 24% Pedalspiel eingezeichnet. Das maximale von der Brennkraftmaschine zur Verfügung stehende Drehmoment Mmax wird zum Zeitpunkt t3 erreicht. Bis zum Zeitpunkt t4 wird das maximale Drehmoment Mmax von der Brennkraftmaschine ausgegeben. Danach fällt das Drehmoment linear ab bis zum Leerlaufdrehmoment MIS zum Zeitpunkt t5. Danach liefert die Brennkraftmaschine das Leerlaufdrehmoment MIS. Die Bereiche a und e geben Leerlaufbereiche an. Die Bereich b und d geben Teillastbereiche an. Und der Bereich c gibt den Volllastbereich der Brennkraftmaschine an. Wie zu erkennen ist, folgt die Drehmomentausgabe Mres der Pedalbewegung nur innerhalb des Zeitbereichs t1 und t5- Sobald der Fahrer ein geringeres Drehmoment als das Leerlaufdrehmoment MIS von der Brennkraftmaschine verlangt, spürt der Fahrer von der Brennkraftmaschine keine Reaktion.
In Figur 1C ist der zeitliche Verlauf eines korrigierten Drehmoments nach dem Stand der Technik abgebildet, das der in Figur 1B abgebildete zeitliche Pedalverlauf entspricht. Das Ausgabedrehmoment MRIS befindet sich bis zum Zeitpunkt t0 im Leerlauf MIS. Sobald zum Zeitpunkt t0 das Pedal verschoben wird erhöht sich das in Figur 1C abgebildete Drehmoment jedoch erreicht das maximale Drehmoment Mmax bereits zum Zeitpunkt t2, obwohl das Gaspedal den Vollaufschlag von 100% noch nicht erreicht hat. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 liefert die Brennkraftmaschine das maximale Drehmoment Mmax. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 spürt der Fahrer ebenfalls keine Reaktion. Damit verlagert sich das Pedalspiel in den oberen Drehzahlbereich. Nach erreichen des Vollausschlags kann die Motorsteuerung diesen Vollausschlag dem maximalen Drehmoment Mmax gleichsetzen, so dass wie in den Bereichen t4 und t5 zu sehen ist, dass Ausgabedrehmoment der Pedalbewegung folgt. Sobald das Gaspedal seine Ausgangsstellung erreicht wird wie in t0 das vom Fahrer gewünschte Drehmoment auf das Leerlaufdrehmoment MIS aufaddiert. So verschiebt sich das Pedalspiel je nach Fahrbedingung in den höheren bzw. in den niedrigen Leerlaufbereichen.
In Figur 2 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung abgebildet. Die Vorrichtung 1 umfasst ein auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine montiertes Zahnrad 2 mit Geberzähnen 3, einem Drehzahlsensor 4, eine Leerlaufregelung 5, eine Korrektureinheit 6, eine Addiereinheit 7, ein Pedalstellgeber 8 und eine Pedalstelleinheit 9 mit einem Kennfeld KF. Der Drehzahlsensor 4 zählt die an ihm vorbeilaufenden Geberzähnen 3 und mist somit die aktuelle Drehzahl N. Der Ausgang des Drehzahlsensors 4 ist an dem Eingang der Leerlaufregelung 5 angeschlossen. Die Leerlaufregelung 5 schaltet sich ein, sobald die aktuelle Drehzahl N kleiner gleich einer Einschaltdrehzahl Nact ist. Als Sollwert erhält die Leerlaufregelung 5 die Leerlaufdrehzahl Nsoll. Mit diesen Informationen berechnet die Leerlaufregelung 5 das erforderliche Leerlaufdrehmoment MIS. Der Ausgang der Leerlaufregelung ist an den Eingang der Korrektureinheit 6 angeschlossen. Die Korrektureinheit 6 berechnet das erste Drehmoment bzw. das Korrekturdrehmoment Moffset.
Bei der Berechnung wird zuerst die Differenz aus der Einschaltdrehzahl Nact und der aktuellen Drehzahl N gebildet, die den Zähler eines Quotienten bildet. Anschließend wird die Differenz von der Einschaltdrehzahl Nact von der Leerlaufdrehzahl Nsoll gebildet, die den Zähler des oben erwähnten Quotienten darstellen. Dieser Quotient wird mit dem zweiten Drehmoment bzw. Leerlaufdrehmoment multipliziert. Dabei ist das Korrekturdrehmoment Moffset gleich 0, wenn die aktuelle Drehzahl über der Einschaltdrehzahl Nact ist. Der Ausgang der Korrektureinheit 6 ist an einem ersten Eingang der Addiereinheit 7 angeschlossen.
Der Ausgang des Pedalstellgebers 8 ist an den Eingang der Pedalstelleinheit 9 angeschlossen. Aus dem Kennfeld KF wird das vom Fahrer gewünschte Drehmoment MPV ausgegeben. Der Ausgang der Pedalstelleinheit 9 ist an den zweiten Eingang der Addiereinheit 7 angeschlossen. Die beiden Drehmomente Moffset und MPV werden in der Addiereinheit 7 aufaddiert und ergeben das Ausgabedrehmoment Mres.
Anhand der Figuren 3a und b wird das erfindungsgemäße Verfahren erläutert. Dabei zeigt Figur 3a die Änderung der Drehzahl in Abhängigkeit von der Zeit. Figur 3b zeigt die Änderung des Drehmoments in Abhängigkeit der Zeit, wobei die Zeitachsen in den Figuren 3a und b identisch sind. In Figur 3a ist eine Wannenartige Kurve gezeigt, wobei die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine ab dem Zeitpunkt t7 die Einschaltdrehzahl Nact unterschreitet. Die aktuelle Drehzahl N bleibt unterhalb dieser Einschaltdrehzahl Nact bis zum Zeitpunkt t10. Zum Zeitpunkt t8 erreicht die Brennkraftmaschine die Leerlaufdrehzahl Nsoll und bleibt auf dieser Leerlaufdrehzahl Nsoll bis zum Zeitpunkt t9. Ab dem Zeitpunkt t9 erhöht sich die aktuelle Drehzahl, wobei ab dem Zeitpunkt t10 die aktuelle Drehzahl größer als die Einschaltdrehzahl Nact ist.
In Figur 3b sind drei Drehmomentkurven eingezeichnet. Die gestrichelte Kurve stellt das Leerlaufdrehmoment MIS dar. Die strichpunktierte Kurve stellt das vom Fahrer gewünschten Drehmoments MPV dar. Die durchgezogene Kurve gibt das Ausgabedrehmoment Mres wieder. Wie aus der Figur 3b zu erkennen ist überlappen sich die durchgezogene und die strichpunktierte Linie vor dem Zeitpunkt t7 und nach dem Zeitpunkt t10. Zwischen den Zeitpunkten t7 und t10 ist die Leerlaufregelung 5 aktiv und gibt ein entsprechendes Leerlaufdrehmoment MIS aus. Außerhalb dieses Zeitbereichs t7 und t10 ist die Leerlaufregelung 5 inaktiv. Ab dem Zeitpunkt t7 sitzt die Leerlaufregelung 5 sprunghaft ein. Dabei wird das Fahrpedal vom Zeitpunkt t7 bis zum Zeitpunkt t8 auf seine Ausgangsposition von 0% zurückgefahren. Dort verbleibt es bis zum Zeitpunkt t9. Ab dann wird das Fahrpedal wieder betätigt. Anhand des in der Pedalstelleinheit 9 abgespeicherten Kennfeldes KF werden die Pedalbewegungen in entsprechende Drehmomentswünsche des Fahrers MPV wie in der Figur 3b strichpunktiert dargestellt umgedeutet. Zwischen den Zeitpunkten t7 und t10 wird von der Korrektureinheit 6 wie oben beschrieben das Korrekturdrehmoment Moffset berechnet. Durch die Addition des Korrekturdrehmoments Moffset auf das vom Fahrer gewünschten Drehmoments MPV ergibt sich das Ausgabedrehmoment Mres wie aus der Figur 3b zu erkennen ist ist das Korrekturdrehmoment Moffset gleich dem Leerlaufdrehmoment Mis.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren und dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ist sichergestellt, dass am Pedalstellgeber für den Fahrer kein Spiel erkennbar ist.