CONTROL DEVICE FOR A VEHICLE TRANSMISSION FOR ARRIVING AT THE MOST ECONOMICAL DRIVE RATIO

Abstract: 1. Control device for a vehicle driven by a motor by way of a transmission that preferably changes the transmission ratio in steps, which device has the following features : a) there is provided a store (36) recording the characteristics of the motor for ascertaining the instantaneous driving torque MA delivered by the motor (6) ; b) there is provided a sensor (16) registering the number of revolutions per minute nR of at least one vehicle wheel (15) of which the output signal is fed to a differentiating device for ascertaining a magnitude 9s of acceleration derived from the variation with time of the number of revolution per minute nR of the vehicle wheel (15) ; c) there is provided a weight-assessment means (30) for calculating the weight of the vehicle from the instantaneous driving torque MA and the magnitude s of acceleration. d) there is provided a torque-control device (24) for calculating a steady torque MSTAT , which is necessary for driving the vehicle without acceleration, from the instantaneous torque MA , the vehicle weight G and the magnitude 9s of acceleration ; e) there is provided a transmission-control means (18) with comparison device (45, 47) which compare the steady torque MSTAT with torque limiting lines (65, 63) which have been determined on the basis of economy factors, and a control signal for a change in gear is released if the steady torque MSTAT does not lie within the economy range included by the limiting lines (65, 63).

Description: Kontrolleinriclitung für ein Falirzeug-Getriebe zur Feststellung des wirtschaftlichen Fahrbereichs Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontrolleinrichtung für ein von einer Antriebsmaschine über ein abgestuftes Getriebe angetriebenes Fahrzeug, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Beim manuellen Schalten eines Getriebes für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Strassen-Nutzfahrzeug, kommt es vor, dass das Drehmoment im neu eingelegten Gang nicht ausreicht, um das Fahrzeug in der vor dem Gangwechsel vorhandenen Geschwindigkeit weiterfahren zu lassen. Es muss daher wieder zurückgeschaltet werden. Das Einschätzen und Voraussehen einer solchen Situation durch den Fahr zeug-Führer ist schwierig und ungenau. Falsche Gangwechsel bedeuten jedoch, dass das Fahrzeug unwirtschaft- lich, inbesondere mit zu hohem Kraftstoffverbrauch, gefahren wird. Die beschriebenen Situationen können auch bei automatisch arbeitenden Getrieben auftreten. Diese Getriebe sind deshalb so ausgelegt, dass nur bei hoher Leistungs reserve geschaltet wird. Dies bedeutet ebenfalls eine unwirtschaftliche Fahrweise. Die Auswahl des günstigsten Betriebspunktes einer aus einem Motor und einem Getriebe bestehenden Antriebseinheit ist von sehr vielen Faktoren abhängig. Selbst die Definition des "günstigsten Betriebspunktes" ist sehr schwierig, da der Punkt günstigsten Verbrauchs im Kennlinienfeld eines Motors in der Regel nicht der Punkt maximaler Leistung ist. Je nach Anforderungen und äu sseren Bedingungen müssen die Gangauswahlkriterien zwischen den verschiedenen als "günstig" eingestuften Betriebspunkten variiert werden. Die Qualität dieser Kriterien ist ganz entscheidend auch von der Konstanz der verwendeten Grössen abhängig. Werden beispielsweise Motormomente ermittelt, dann sind diese unter anderem abhängig von der Kraftstoffdichte, von der Höhenlage, in der der Motor betrieben wird, von der Kraftstoffqualität, von der Motortemperatur usw. Werden nun die Motormomente mit nach theoretischen oder empirischen Methoden ermittelten konstanten Werten verglichen, dann wird das Ergebnis bei Auftreten einer Abweichung eines der vielen einfluss faktoren einen Fehler aufweisen. Eine naheliegende Lösung ist es nun, möglichst viele der wichtigsten Einflussgrössen mit eigenen Sensoren zu erfassen und auszuwerten. Das bedeutet aber einen gro ssen Aufwand. Auch die Genauigkeit, mit der ein Wert ermittelt wird, ist bei der Ermittlung von Schaltpunkten, insbesondere bei mit grossem Last-/Leerverhältnis betriebenen Nutzfahrzeugen, von entscheidender Bedeutung. Sollen beispieles¯ weise die bei konstanter Geschwindigkeit am Fahrzeug auftretenden Fahrwiderstände genau ermittelt werden, dann müssten Grössen wie Veränderungen des Luftwiderstandsbeiwertes Cw durch Aufbauänderungen, Luftdichte, Anderungen der Rollreibung der Reifen auf der Strasse bei unterschiedlichen Reifenprofilen und unterschiedlichem Verschleisszustand, Strassenprofil usw. erfasst werden. Hinzu kommt, dass bestimmte Grössen wie Lagerreibung und Getriebe -Wir- kungsgrad sich an Serienfahrzeugen ohne grossen Aufwand gar nicht ermitteln lassen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, genaue Schaltpunkte für ein Fahrzeug-Getriebe zu ermitteln, wobei möglichst wenig Pheripherie-Geräte (Sensoren) eingesetzt werden sollen. Insbesondere soll festgestellt werden, ob der Betriebspunkt im neuen Gang in einem wirtschaftlicheren Bereich liegt als der Betriebspunkt im alten Gang. Diese Aufgabe wird von der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung geht von der folgenden Erkenntnis aus. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt setzt sich das fahrzeugantreibende momentane Antriebsmoment MA zusammen aus einem stationären Antriebsmoment Statt dass zur Weiterfahrt des Fahrzeugs ohne Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs erforderlich ist, und einem eine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs bewirkenden Be schleunigungsmoment Mb #. Dies bedeutet, dass das statio- näre Antriebsmoment Mstat wie folgt berechnet werden kann: MA = Mstat + Mb Mb = G ¯ f (s.) Mstat = MA - G . f (s.) wenn die Grössen MA, G und s vorliegen bzw. gemessen werden können. Im einzelnen bedeuten in den Gleichungen: Mstat = stationäres Antriebsmoment MA = momentanes Antriebsmoment Mb = Beschleunigungsmoment G = Gewicht des Fahrzeugs s. = Beschleunigung des Fahrzeugs Der Ausdruck f (s.) bedeutet, dass die Fahrzeug-Beschleunigung mit einem Faktor versehen sein kann. Alle Grössen können aus den tatsächlichen Werten abgeleitet sein. Das stationäre Moment Mstat kann als die Summe der Fahrwiderstände bei geschwindigkeitskonstanter Fahrt aufge- fasst werden. Diese Fahrwiderstände sind die Rollreibung, die Luftreibung und der Steigungswiderstand. Da die in der Formel rechts stehenden Grössen leicht er- - mittelt werden können, lässt sich so die umständliche und ungenaue Erfassung der einzelnen Fahrwiderstände umgehen. Das zur Auswertung der Gleichung für Mstat notwendige genaue Fahrzeug-Gewicht kann über die Fahrzeug-Beschleunigung, wie in der älteren Anmeldung P 32 46 201.8 beschrieben, bestimmt werden. Wesentlich ist, dass das genaue Gewicht bekannt ist, und nicht, wie in bekannten Anmeldungen (z.B. DE-OS 30 18 032, DE-OS 31 Ol 056) von einem angenommenen Fahrzeuggewicht ausgegangen wird. Insbesondere in der DE-OS 30 18 032 werden in Gleichungszusammenhängen die Fahrzustände prinzipiell richtig beschrieben, und Annahmen über Werte von Fahrwiderständen, Teile von Fahrwiderständen und die Masse des Fahrzeugs eingeführt. Die Verwendung von physikalische Zusammen- hänge beschreibende Gleichungen, in die angenommene Grö ssen eingeführt werden, kann die Möglichkeit bieten, die angenommenen Grössen so umzuformen, dass sich daraus weitere Grössen ergeben, die zumindest einen gewissen Nutzen bringen. Der Anwendungsbereich dieser Grössen kann dann allerdings nur auf ganz bestimmte Fahrsituationen abgestimmt sein und nicht allgemein gelten. Ausserdem müssen die Werte, mit denen diese Grössen verglichen werden, auf empirische Weise angepasst werden, um Verfälschungen auszuscheiden. Beispielsweise wurde bei Nutzfahrzeugen, die üblicherweise ein sehr grosses Last-/Leerverhältnis aufweisen und stark untermotorisiert sind, eine solche Schaltung in weiten Bereichen unzureichende Ergebnisse liefern. Um einen sinnvollen, unverfälschten Regel- oder Steuereingriff machen zu können, ist es ausserdem wichtig, zu ermitteln, woher beispielsweise eine zu kleine Fahrzeugbeschleunigung kommt. Dies kann am Fahrzeuggewicht, an der gerade vorliegenden Steigung oder an beidem liegen. Demgegenüber werden in der vorgeschlagenen Schaltung die Grössen annahmenfrei und damit genauer bestimmt. Dies bedingt, dass es sich dabei um ein grösseres Formel system in ganz spezifischen Zusammenhängen handelt. Ausserdem ist in der DE-OS 30 18 032 und DE-OS 31 01 056 nicht erkannt worden, dass man die Motormomente nur über ein Motor-Kennlinienfeld ermitteln kann und zweckmässiger- weise die Schwellwerte auf diese Grössen bezieht, um damit Störeinflüsse von aussen auf den Motor auszuschalten. Dieses wiederum lässt sich nur in dem vorgeschlagenen grö Seren Formelsystem ermitteln. In den Anmeldungen DE-OS 29 33 714 und DE-OS 31 01 056 werden Einrichtungen beschrieben, die den verbrauchsgünstigsten Betriebspunkt bestimmen. Damit ist das momentan vom Motor abgegebene Antriebsmoment gemeint. Die im Patentanspruch 1 der Erfindung vorgeschlagene Anordnung bestimmt hingegen den günstigsten Betriebspunkt für das stationäre Antriebsmoment, also das Antriebsmoment, das zur Uberwindung der Fahrwiderstände erforderlich ist. Weiterhin ist zur Bestimmung des verbrauchsgünstigsten Betriebspunktes sehr wichtig, dass die verwendeten Grössen möglichst genau bestimmt werden, denn jedes Prozent an Wirkungsgradverbesserung zahlt sich beim Betrieb eines Fahrzeugs ständig aus. Die Lösung, das stationäre Antriebsmoment in den wirtschaftlichen Betriebsbereich zu legen und nicht das momentane Antriebsmoment, bietet den Vorteil einer wirtschaftlicheren Fahrweise, da das Fahrzeug in der Regel nach kurzer Zeit den Beschleunigungsvorgang beendet hat und dann stationär weiterläuft. Für diesen Fahrzustand ist der günstigste Betriebspunkt zu suchen. Es ist also dann kein erneutes Umschalten erforderlich, wenn der Beschleunigungsvorgang beendet ist. Weiterhin wird nach der erfindungsgemässen Ausgestaltung für die Berechnung möglichst aller erforderlichen Grössen von einmal festgelegten Werten ausgegangen. Im vorgeschlagenen Fall wird das unter bestimmten Betriebsbedingungen ermittelte Kennlinienfeld des verwendeten Motors, in dem Motorausgangsmoment über Motordrehzahl bei verschiedenen Motorsteuerbetriebspunkten aufgetragen sind, in einem Speicher abgelegt. Alle erforderlichen Grössen wie z.B. MA, G und Mstat werden unter anderem aus diesen Werten ermittelt. Die theoretisch oder empirisch ermittelten Werte für die Grenzen des verbrauchsgünstigsten Betriebsfeldes im Motorkennlinienfeld, die zur Erstellung von Schaltkriterien mit dem Wert Mstat verglichen werden, beziehen sich ebenfalls auf die Werte des gespeicherten Kennlinienfeldes. Diese Vorgehensweise hat den grossen Vorteil, dass sich bei Verschiebungen des Kennlinienfeldes z.B. durch veränderte Kraftstoffdichte oder veränderter Höhenlage, das Verhältnis der Grössen bei den beschriebenen Wertevergleichen nicht ändert und somit fehlerfreie Werte geliefert werden. Würde das Motormoment beispielsweise direkt gemessen und mit theoretisch oder empirisch festgelegten Werten verglichen werden, damm müsste bei Veränderungen des Motormomentes durch äussere Einflüsse eine Korrektur der Werte vorgenommen werden, um ein fehlerfreies Ergebnis zu bekommen. Die Erfindung vermeidet diese und gleichzeitig auch eine Reihe weiterer Fehlermöglichkeiten. Ein Vergleich von theoretisch oder empirisch ermittelten Momenten mit dem stationären Moment Mstat mit vorgegebenen Werten hat folgenden Vorteil: Wenn vor dem Einlegen eines neuen Ganges geprüft wird, ob das im neuen Gang, entsprechend der Getriebeübersetzung transformierte, abzufordernde stationäre Antriebsmoment in einem wirtschaftlicheren Bereich liegt als das stationäre Antriebsmoment im alten Gang, kann die Gangauswahl so gestaltet werden, dass ständig eine Sperreinrichtung das Einlegen eines insofern ungünstigen Ganges verhindert. Unter dem Motor-Kennlinienfeld sind auch Kennlinienfelder zu verstehen, die den Betriebszustand des Motors indirekt beschreiben, wie beispielsweise die Zahlenwerte der Kraftstoffeinspritzzeiten. Weiterhin sind unter den in den Patentansprüchen verwendeten "Momenten" auch Antriebsgrössen allgemein zu verstehen, also zum Beispiel auch Leistungsgrössen oder solche vergleichbaren Grössen, die die Antriebsmomente lediglich als eine von mehreren Rechengrössen enthalten. Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, und eines Diagramms näher erläutert. Die Zeichnung nach Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung die wesentlichen Elemente eines von einer Antriebsmaschine angetriebenen Fahrzeugs. Als Antriebsmaschine dient ein Verbrennungsmotor 6, dessen Kraftstoffzufuhr mittels eines Gebers 1 steuerbar ist. Uber eine Welle 8 ist der Motor 6 mit einer Kupplung 9 verbunden, die ihrerseits über eine Welle 11 mit einem Getriebe 12 verbunden ist. Das Getriebe 12 dient zum Antrieb einer Achse 14, die ihrerseits die angetriebenen Fahrzeugräder des Fahrzeugs antreibt. Von den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs ist der Einfachheit halber nur das Rad 15 dargestellt. Der Geber 1 für die Steuerung der Kraftstoffzufuhr des Motors 6 weist einen Signaleingang 3 auf, der über eine Signalleitung 4 mit einem Signaleingang 5 des Motors 6 verbunden ist. Der Geber 1 ist ferner mit einer Heinrich¯ tung versehen, die die Stellung des Gebers 1 als Signalgrösse y darstellt. Diese Signalgrösse y ist an einem Signalausgang 2 des Gebers 1 abrufbar. Im einfachsten Fall enthält der Geber 1 als Steuerglied für die Kraftstoffzufuhr des Motors 6 ein übliches, mechanisch arbeitendes Gaspedal. Der Geber 1 kann jedoch auch - wie im dargestellten Ausführungsbeispiel - als elektrischer oder elektronischer Geber ausgebildet sein, wenn der Motor 6 entsprechend mittels eines Steuersignals steuerbar ist. Die zwischen der antriebsseitigen Welle 8 und der abtriebsseitigen Welle 1 angeordnete Kupplung 9 ist mittels eines Steuersignals betätigbar, das einem Signaleingang 10 der Kupplung 9 zuführbar ist. Das Getriebe 12 ist ebenfalls elektrisch steuerbar, wobei Signaleingänge 13 des Getriebes 12 zum Empfang entsprechender Steuersignale zum Einlegen des jeweils gewünschten oder erforderlichen Ganges dienen. Sowohl die Kupplung 9 als auch das Getriebe 12 können im einfachsten Fall rein mechanisch betätigt werden. In diesem Fall stellen die Signaleingänge 10 und 13 symbolhaft die Verbindung von Kupplungs-Betätigungsmechanismen und Getriebe-Betätigungs mechanismen mit den entsprechenden Betätigungseinrichtungen für die Kupplung 9 und das Getriebe 12 dar. Zur Steuerung des Getriebes 12 ist eine Getriebesteuerung 18 vorgesehen. Im einfachsten Fall arbeitet diese Getriebesteuerung 18 so, dass das Getriebe 12 in Abhän gigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und somit in Abhängigkeit von der Drehzahl nR der angetriebenen Räder automatisch geschaltet wird. Zur Erfassung der Drehzahl nR des angetriebenen Rades 15 dient ein Sensor 16, dessen Drehzahl-Signal über eine Signalleitung 17 einem Signaleingang 19 der Getriebesteuerung 18 zugeführt ist. Uber Signalausgänge 22 und entsprechende Signalleitungen 23 ist die Getriebesteuerung 18 mit den Signaleingängen 13 des Getriebes 12 und dem Signaleingang 10 der Kupplung 9 verbunden. Wenn mittels der Getriebesteuerung 18 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und unter Berücksichtigung vorgegebener Auswahlkriterien ein neuer Gang festgelegt wird, wird die Kupplung 9 über ihren Signaleingang 10 betätigt und anschliessend bei getrennter Kupplung das Getriebe 1 über seine Signaleingänge 13 von der Getriebesteuerung 18 umschaltet. Danach wird dann die Kupplung 9 wieder geschlossen. Die Steuerung bzw. Betätigung der Kupplung 9 und des Getriebes 12 können - wie oben angedeutet - auch rein mechanisch über Servomotoren der Getriebesteuerung 18 erfolgen. Zu den vorstehend erwähnten Auswahlkriterien, nach denen in der Getriebesteuerung 18 jeweils ein neuer Gang festgelegt wird, gehört im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Überprüfung1 ob der Betriebspunkt für das stationäre Moment nach dem Einlegen des an sich ausgewählten neuen Ganges innerhalb der den verbrauchsgünstigen Betriebsbereich kennzeichnenden Grenzen liegt. Für den erwähnten Vergleich zwischen dem jeweiligen stationären Antriebsmoment Mstat und dem für den an sich ausgewählten neuen Gang verbrauchsgünstigen Betriebsbe- reich ist eine Vergleichseinrichtung 45 vorgesehen, die in die Getriebesteuerung 18 integriert ist. Ebenfalls in die Getriebesteuerung 18 integriert ist eine Einrichtung, die die Werte der Grenzlinien des verbrauchsgünstigsten Betriebsbereiches speichert. Es versteht sich, dass bei dem erwähnten Vergleich der Antriebsmomente nicht das jeweilge stationäre Antriebsmoment direkt mit dem angemessenen Antriebsmoment des betreffenden neuen Ganges verglichen wird, sondern dass bei diesem Vergleich das stationäre Antriebsmoment entsprechend dem Überset- zungsverhältnis zwischen dem jeweils eingeschalteten und dem betreffenden neuen Gang transformiert wird. Aus diesem Grund ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Vergleichsgrösse M stat statt Mstat angegeben.Es ist natürlich auch möglich, statt des stationären Antriebsmomentes bzw. dem gemäss dem Übersetzungsverhält- nis des Getriebes transformierten Wert andere, von den Antriebsmomenten abgeleiteten Grössen wie z.B. Kräfte, Leistungen oder solche Vergleichsgrössen, die die Antriebsmomente lediglich als eine von mehreren Rechengrössen enthalten, miteinander zu vergleichen. In der Vergleichseinrichtung 45 sind die Werte der Grenzlinien für den wirtschaftlichsten Kraftstoffverbrauchsbereich bestimmten Drehzahlbereichen zugeordnet. So ist beispielsweise der Momentenbereich für das stationäre Moment Mstate 300 einem Drehzahlbereich n = 1400- 1500 zugeordnet usw. Der Vergleich wird dann so durchgeführt, dass zunächst geprüft wird, ob die aktuelle Motordrehzahl in den Bereich der gespeicherten Tabellenwerte für n fällt, beispielsweise n = 1400 1500. Anschliessend wird geprüft, ob das stationäre Antriebsmoment in den der Tabelle entsprechenden, der Drehzahl zugeordneten Momentenbereich, beispielsweise Mstat < 300 fällt. Ist dieses Kriterium erfüllt, wird über die Signalleitung 46 ein Signal zum Umschalten in den nächst höheren Gang abgegeben. In identischer Weise gibt die Vergleichseinrichtung 47 ein Signal 48 zum Umschalten in einen niedrigeren Gang ab, wenn das entsprechende Kriterium erfüllt ist. Alle in der Vergleichseinrichtung 45 und 47 gespeicherten Werte der Grenzlinien für den wirtschaftlichsten Kraftstoffverbrauchsbereich beziehen sich immer auf die im Kennfeldspeicher 36 abgelegten Werte. Für die Berechnung oder Bestimmung des stationären Antriebsmomentes oder einer daraus abgeleiteten stationären Antriebsgrösse ist eine Momenten-Kontrolleinrichtung 24 vorgesehen, die die für den oben erwähnten Vergleich erforderliche stationäre Antriebsgrösse (z.B. Mstat oder M'stat) über Signalleitungen 21 an die Getriebesteuerung 18 liefert, sofern die Getriebesteuerung 18 über Abfrage Signalleitungen 20 die entsprechende Grösse abfragt. Damit ist also gewährleistet, dass die Getriebesteuerung 18 nach der Auswahl eines oder mehrerer gemäss der Drehzahl nR des Rades 15 an sich zulässiger neuer Gänge für jeden dieser Gänge den Vergleich zwischen dem erforderlichen stationären Antriebsmoment und dem dem betreffenden neuen Gang angemessenen Antriebsmoment vornimmt. Das Ergebnis dieses Vergleichs ist dann, dass der z.B. verbrauchsgünstigste neue Gang ausgewählt wird, der das Fahrzeug in jedem Fall so antreibt, dass es wenigstens ohne nennenswerte Verzögerung weiterfährt, oder dass kein neuer Gang eingelegt wird, weil in keinem der an sich ausgewählten neuen Gänge eine Weiterfahrt des Fahrzeugs ohne nennenswerte Verzögerung gewährleistet ist. In der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 wird das jeweilige stationäre Antriebsmoment Mstat dadurch bestimmt, dass die Differenz zwischen dem tatsächlichen vom Motor 6 aufgebrachten jeweiligen momentanen Antriebsmoment MA des Fahrzeugs und einer solchen Rechengrösse bestimmt wird, die sich als das Produkt aus dem Gewicht des Fahrzeugs und dem Rechenwert der momentanen Beschleunigung des Fahrzeugs ergibt. Um die erwähnte Differenz berechnen zu können, werden der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 über einen Signaleingang 27 das transformierte momentane Antriebsmoment MA des Motors 6, über einen Signaleingang 26 das Gewicht G des Fahrzeugs und über einen Signaleingang 25 die Drehzahl n# des angetriebenen Rades 15 zugeführt. Der Signaleingang 27 der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 ist über eine Leitung 34 an den Signalausgang 35 eines Motor-Kennlinienfeld-Speichers 36 angeschlossen, der an dem erwähnten Signalausgang 35 ein dem momentanen Antriebsmoment des Motors 6 entsprechendes Signal zur Verfügung stellt. Der Signaleingang 26 der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 ist über eine Signalleitung 29 der Auswerteeinrichtung 30 zur Ermittlung des Gewichts des Fahrzeugs angeschlossen. An diesem Signalausgang 29 der Auswerteeinrichtung 30 steht ein dem Gewicht des Fahrzeugs entsprechendes Signal zur Verfügung. Der Signaleingang 25 der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 schliesslich ist über die Signalleitung 17 dem dem Drehzahlgeber 16 zur Erfassung der Rad-Drehzahl nR verbunden. In der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 wird durch Differential-Rechnung aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl nR des Rades 15 die Beschleunigungsgrösse s des Fahrzeugs berechnet. Das jeweilge momentane Antriebsmoment MA des Motors 6 wird aus dem Motor-Kennlinienfeld 36 ermittelt, welches die Abhängigkeit der folgenden Grössen voneinander enthält: Momentanes Antriebsmoment MA des Motors 6, Drehzahl nR des Motors 6 und Stellung y des Gebers (Gaspedal) 1. Im dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Speicher 36 für verschiedene Werte (Y1,Y2,Y3) der Stellung y des Gebers 1 je eine Kennlinie für die Abhängigkeit des momentanen Antriebsmomentes MA von der Drehzahl nA Die Stellung y des Gebers 1 wird einem Signaleingang 39 des Speichers 36 über eine Signalleitung 40 zugeführt, die ihrerseits an den Signalausgang 2 des Gebers 1 angeschlossen ist. Die Drehzahl nA des Motors 6 wird mittels eines die Welle 8 abtastenden Sensors 7 ermittelt und über eine Signalleitung 38 einem Signaleingang 37 des Speichers 36. zugeführt. Der Kennlinien-Speicher 36 ist so ausgebildet, dass er für jedes Wertepaar y/nA das momentane Antriebsmoment MA an seinem Signalausgang 35 zur Verfügung stellt. Die Drehzahl nA des Motors 6 kann auch aus der Rad-Drehzahl nR des Rades 15 berechnet werden, wenn das jeweilige Übersetzungsverhältnis des Getriebes 12 berücksichtigt wird. In der Gewichtsermittlung 30 zur Ermittlung des Gewichtes des Fahrzeugs wird das Verhältnis zwischen dem momentanen Antriebsmoment MA des Motors 6 und einer Differenz zweier Rechengrössen gebildet, wobei die erwähnten Rechengrössen jeweils eine der Beschleunigung des Fahrzeugs entsprechende Beschleunigungsgrösse enthalten, Diese beiden Beschleunigungsgrössen sx2 und #xl werden zu verschiedenen Zeiten ermittelt, wobei die eine Beschleunigungsgrösse zu einem Zeitpunkt ermittelt wird, in dem sich das Fahrzeug in einem antriebslosen Zustand z.B. in einer Schaltpause befindet. In diesem an triebs losen Zustand wird das Fahrzeug nicht wesentlich beschleunigt oder verzögert. Um die erwähnte Rechenoperation durchführen zu können, wird der Gewichtsermittlung 30 über die Signalleitung 34 und einem Signaleingang 33 das momentane Antriebsmoment MA des Motors 6 zugeführt. Da zur Bildung der Beschleunigungsgrössen FX2 und #X1 erforderliche zeitliche Verlauf der Drehzahl nR des angetriebenen Rades 15 wird über die Signalleitung 17 einem Signaleingang 32 der Gewichtsermittlung 30 zugeführt. Über die Signalleitungen 23 schliesslich wird einem Signaleingang 31 der Gewichtsermittlung 30 der Zeitpunkt mitgeteilt, zu dem die Kupplung 9 geöffnet ist. Damit kann zwischen solchen Zeiten, in denen das Fahrzeug dem Antrieb durch den Motor 6 unterliegt, und solchen Zeiten, in denen das Fahrzeug nicht dem Antrieb des Motors 6 unterliegt, unterschieden werden. Zu diesen unterschiedlichen Zeiten werden auch die Beschleunigungsgrössen #X'2 und 5X1 gemessen bzw. bestimmt. Die allgemeine Formel zur Ermittlung des Fahrzeuggewichtes G lautet: EMI15.1 Werte mit Index 1 sind zum Zeitpunkt 1 und Werte mit Index 2 sind zum Zeitpunkt 2 ermittelt. Neben dem oben beschriebenen Sonderfall MA2 = der für die Schaltpause gilt, kann auch der Sonderfall f (sx2) = O ausgewertet werden. Dieser gilt für unbeschleunigte Fahrt. Die obige Gleichung kann natürlich auch allgemein, ohne die Sonderfälle abzuwarten, ausgewertet werden. Dabei ist immer darauf zu achten, dass die beiden Messpunkte nicht zu weit auseinander liegen. Um jedoch eine ausreichende Genauigkeit für die Gewichtsgrösse zu erhalten, sollte die Differenz der Antriebsmomente MAl und MA2 möglichts gross gewählt werden, Die Gewichtsermittlung 30 kann auch so ausgebildet sein, dass verschiedene ermittelte Gewichtsgrössen G zur Bildung eines Mittelwertes für die Gewichtsgrössen verwendet werden und dass der so ermittelte Mittelwert der Gewichtsgrössen eine vorbestimmte minderung nicht überschreitet. Um sicherzustellen, dass auch dann, wenn in der Auswerteeinrichtung 30 z.B. wegen zu kurzer Fahrzeit noch kein ausreichend genauer Wert für die Gewichtsgrösse G vorliegt, in der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 einen brauchbaren Wert für das stationäre Antriebsmoment Mstat bestimmen zu können, ist es vorteilhaft, statt der von der Auswerteeinrichtung 30 ermittelten Gewichtsgrössen G zunächst eine mittlere Gewichtsgrösse Go zu verwenden, die z.B. einem halbbeladenen Fahrzeug entspricht. Für eine sichere Bestimmung und Berechnung der Gewichtsgrösse G eignet sich in vorteilhafter Weise ein in der Gewichtsermittlung 30 vorgesehener Mikrocomputer, mit dem insbesondere auch die zeitabhängigen Rechenvorgänge bezüglich der Beschleunigungsgrössen auf einfache Weise realisiert werden können. Im Diagramm nach Fig. 2 zeigt die Linie 60 für einen Dieselmotor den Verlauf der maximalen Antriebsmomente (bei Vollgas) des Motors über den verschiedenen Motordrehzahlen Die Linien 61 sind Linien gleichen spezifischen Kraft stoffverbrauchs, wobei der Punkt 69 den Betriebspunkt mit dem kleinsten spezifischen Kraftstoffverbrauch kennzeichnet. Mit grösser werdender Entfernung vom Betriebspunkt 69 weisen die Linien 61 jeweils um einen bestimmten konstanten Betrag grössere Kraftstoffverbräuche auf. Die Linien lassen sich mit üblichen Messverfahren ermitteln. Wenn man nun für den gesamten Drehzahlbereich die Punkte kleinsten spezifischen Kraftstoffverbrauchs sucht, dann lassen sich diese mit der Linie 62, die etwa bei der Motordrehzahl 1400 in die Linie 60 übergeht, darstellen. Der Motor sollte also seinen Betriebspunkt ständig möglichst nahe der Linie 62 haben. Dieses wird allerdings vor allem bei gestuften Getrieben nicht immer möglich sein. Die Betriebspunkte zweier Gänge werden um den Drehzahl sprung zwischen diesen Gängen auseinanderliegen. Diesem Sachverhalt trägt die Linie 63 für ein bestimmtes Getriebe Rechnung. Wandert der Betriebspunkt im gerade gefahrenen Gang zu höheren Drehzahlen in den Bereich rechts hinter die Linie 63, beispielsweise zum Punkt 67, dann läge der Betriebspunkt eines höheren Ganges um den Drehzahl sprung niedriger im Punkt 68 und damit näher an der verbrauchsgünstigen Linie 62. In der Vergleichseinrichtung 45 wird nun die gestufte Linie 64, die angenähert der Linie 63 folgt, gespeichert und ständig geprüft, ob diese Linie zu höheren Drehzah- len hin übergeschritten wird. Ist dies der Fall, wird ein Umschaltsignal abgegeben. In ganz ähnlicher Weise wird der Vergleich mit der Linie 65 bzw. 66 durchgeführt. Gelangt der Betriebspunkt zur kleinen Drehzahl hin, über diese Linie 66 hinaus, wird ein Umschaltsignal in einen niedrigeren Gang abgegeben. Die Grenzlinien 64, 66 müssen entsprechend dem jeweiligen Gangsprung zwischen den einzelnen Gängen zu grösseren oder kleineren Drehzahlen verschoben werden. Weiterhin muss die Grenzlinie 64 zu höheren Drehzahlen verschoben werden, wenn der nächsthöhere Gang einen schlechteren Wirkungsgrad aufweist als der gerade gefahrene Gang. In gewissen Fällen kann es erforderlich sein, die Linie 66 zu höheren Drehzahlen zu verschieben, da der Motor bei den nach Wirtschaftlichkeitsgesichtspunkten empfehlenswerten niedrigeren Drehzahlen nicht mehr richtig rund läuft.

Claims: Patentansprüche 1. Kontrolleinrichtung für ein von einem Motor über ein die Übersetzung vorzugsweise stufenweise variierendes Getriebe angetriebenes Fahrzeug, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: a) es ist ein Motor-Kennlinienfeld (36) zur Ermitt lung des vom Motor (6) abgegebenen momentanen Antriebsmomentes MA vorgesehen, b) es ist eine Messeinrichtung (Sensor 16) zur Erfas sung der Beschleunigung s des Fahrzeugs vorge sehen, c) es ist eine Gewichtsermittlung (30) zur Berech nung des Fahrzeuggewichts unter Zuhilfenahme des momentanen Antriebsmomentes MA und der Beschleu nigung s' vorgesehen; d) es ist eine Momenten-Kontrolleinrichtung (24) zur Berechnung eines stationären Momentes Mstat unter Zuhilfenahme des momentanen Momentes M des Fahr zeuggewichts G und der Beschleunigung #¯ vorgese hen, e) es ist eine Getriebesteuerung (18) vorgesehen, die das stationäre Antriebsmoment Mstat mit nach Wirt schaftlichkeitsgesichtspunkten festgelegten Momen ten-Grenzwerten vergleicht und ein Steuersignal für den Gangwechsel abgibt, wenn der wirtschaft liche Bereich verlassen wird. 2. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) es ist ein die Drehzahl nA des Motors (6) erfassen der Sensor (7) vorgesehen, b) es ist ein Geber zur Erfassung einer Motor-Steu ergrösse y vorgesehen, die der Stellung des den Motor (6) steuernden Steuergliedes (1) entspricht; c) es ist ein Motor-Kennlinienfeld (36) vorgesehen, welches eine Kennlinienschar enthält, die die gegenseitige Abhängigkeit von Motor-Drehzahl nA Motor-Steuergrösse y und momentanem Moment MA wiedergibt, d) ein Signalausgang (35) des Motor-Kennlinienfelds (36) ist mit einem dem momentanen Moment MA zuge ordneten Signaleingang (27) der Momenten-Kontroll einrichtung (24) verbunden. 3. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1 für ein Fahr zeug, mit einem als Brennkraftmaschine ausgebilde ten Motor (6), der über ein Gaspedal gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (1) als Gaspedal ausgebildet ist. 4. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Erfassung der Fahrzeug-Beschleunigung µ vorgesehene Messeinrichtung einen die Drehzahl nR wenigstens eines Fahrzeugrades (15) erfassenden Sensor (16) enthält, dessen Ausgangssignal einer Differenziereinrichtung zur Bestimmung einer aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl des Fahrzeugsrades (15) abgeleiteten Be schleunigungsgrösse zugeführt werden kann. 5. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Fahrzeuggewichtes oder einer entsprechenden Gewichts grösse eine Gewichtsermittlung (30) vorgesehen ist, die folgende Merkmale aufweist: a) die Gewichtsermittlung (30) ermittelt unter Verwer tung des momentanen Momentes MA und mehrerer zu ver schiedenen Zeitpunkten xl, x2 ermittelter Werte der Fahrzeug-Beschleunigung s eine dem Gewicht des Fahr zeugs entsprechende Gewichtsgrösse G nach der Formel: : EMI21.1 b) es ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die so ausgebildet ist, dass wenigstens einer der von der Gewichtsermittlung (30) zu verwertenden Werte der Beschleunigungsgrösse s' zu einem Zeitpunkt ermit telt wird, in dem das Fahrzeug dem Antrieb durch den Motor (6) unterliegt, und dass wenigstens einer der von der Gewichtsermittlung (30) zu verwerten den Werte der Beschleunigungsgrösse s zu einem Zeit punkt ermittelt wird, in dem sich das Fahrzeug in einem antriebslosen Zustand befindet. 6. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch aekenn- zeichnet, dass die Gewichtsermittlung (30) eine Rechen schaltung zur Bildung des Verhältnisses von momentanem Antriebsmoment MA zur Differenz zweier zu verschieden en Zeitpunkten ermittelter Beschleunigungsgrössen 5 enthalten. 7. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 6 für ein Fahrzeug mit einer Kupplung zur Trennung der angetriebenen Fahrzeugräder vom Antriebsstrang des Fahrzeugs, ge kennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die Kupplung (9) ist mit einem Steuereingang (10) zum Steuern der Kupplungsbetätigung versehen; b) der Steuereingang der Kupplung(9) ist mit einem Steuerausgang (22) der Getriebesteuerung (18) ver bunden; c) die Getriebesteuerung (18) ist so ausgebildet, dass sie dann ein Steuersignal zur Trennung der Kupplung (9) erzeugt, wenn der dem antriebsiosen Zustand des Fahrzeugs zugeordnete Wert der Beschleunigungsgrösse s ermittelt wird. 8 Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Gewichtsgrbsse G wiederholt vorgenommen wird. 9 Kontrolleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass verschiedene ermittelte Gewichtsgrössen G zur Bildung eines Mittelwertes für die Gewichts grosse G verwendet werden und dass der so ermittelte Mittelwert der Gewichtsgrössen G seinerseits zur An zeige oder Bestimmung des Gewichts des Fahrzeugs her angezogen wird. 10. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 8 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die nur sol che Gewichtsgrbssen G oder nur solche Mittelwerte der Gewichtsgrössen G zur Auswertung kommen lassen, die eine vorgegebene Abweichung von einem vorgegebenen Wert oder einem früher ermittelten Wert der Gewichtsgrbssen G nicht überschreiten. 11. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere nach einer Verän- derung des Fahrzeuggewichts für die erste Ermittlung der Gewichtsgrösse G ein festgelegter vorgegebener Wert der Gewichtsgrösse G herangezogen wird. 12. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Momenten-Kontrolleinrichtung (24) eine Rechenein richtung zur Berechnung der Differenz zwischen dem Antriebsmoment MA des Motors einerseits und dem Pro dukt aus gewicht G und Beschleunigung s anderer seits nach der Formel: Mstat = MA - G f (s ) enthält, wobei Mstat das stationäre Antriebsmoment bezeichnet. 13. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das stationäre Antriebsmoment Mstat ständig ermittelt wird. 14. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das stationäre Antriebsmoment Mstat für weitere Gänge unter Berücksichtigung der Getriebeübersetzung nach der Formel EMI23.1 berechnet wird, wobei bedeuten: Mstat (neu) = stationäres Moment im neuen Gang i = Übersetzung im alten Gang i (neu) = Übersetzung im neuen Gang 15. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuerung (18) eine Einrichtung zur Spei cherung oder Bestimmung der Grenzlinien des wirt 5 chaftlichen Antriebsmomenten-Drehzahlberei ches des Motors aufweist. 16. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzlinien für den wirtschaftlichen Antriebsmomen ten-Drehzahlbereich für das Hochschalten und das Herunterschalten um einen Drehzahlbetrag auseinander liegen, der der Differenzdrehzahl zwischen den je weiligen Gängen entspricht. 17. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 15, dadurch aekenn- zeichnet, dass der wirtschaftlichste Antriebsmomenten Drehzahlbereich bei niedrigen Drehzahlen begrenzt wird durch die Rundlaufgrenze des Motors. 18. Kontrolleinrichtung nach den Ansprüchen 15 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzlinien des wirt schaftlichen Antriebsmomenten-Drehzahlbereiches ab hängig gemacht werden von dem jeweiligen Gangsprung. 19. Kontrolleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 18, da durch gekennzeichnet, dass die Grenzlinien des wirt schaftlichen Antriebsmomenten-Drehzahlbereiches ab hängig gemacht werden von dem Wirkungsgrad des je weiligen Ganges, wobei den Gängen mit ungünstigem Wirkungsgrad kleinere Bereiche zugeordnet sind. 20. Kontrolleinrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeiciinet, dass die Grenzlinien des wirtschaftlichsten Antriebsmomenten Drehzalhbereiches über den Drehzahlbereich abschnitts¯ weise mit konstanten Momentenwerten gespeichert wer den. 21. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der Grenzlinien des wirtschaftlichsten An triebsmomenten-Drehzahlbereiches abgestimmt sind auf die im Motor-Kennlinienfeld (36) gespeicherten Werte. 22. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die das Ein legen eines neuen Ganges bewirkt, wenn die Vergleichs einrichtung (45) festgestellt, dass die stationäre An triebsgrösse Mstat in einem neuen Gang günstiger zum durch die Grenzlinien des wirtschaftlichsten Antrie bsmomenten-Drehzahlbereiches begrenzten Bereiches liegt, als das jeweilige dem alten Gang zugeordnete stationäre Antriebsmoment Mstat 23. Kontrolleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 22, da durch gekennzeichnet, dass zur Ausführung der Berech nungen mindestens ein Mikrocomputer verwendet wird.

Inventors: WABCO WESTINGHOUSE FAHRZEUGBREMSEN GMBH
Applicants: WABCO WESTINGHOUSE FAHRZEUGBREMSEN GMBH
Application year: 1984
Main classification: B60K41
IPC codes: F16H61, F16H59, B60K20