CONTROL DEVICE FOR A VEHICLE DRIVEN BY AN ENGINE VIA A TRANSMISSION

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 ; 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 can be fed to a differentiating device for ascertaining a magnitude s of acceleration derived from the variation with time of the number or revolutions per nimute nR of the vehicule wheel (15) ; c) there is provided a weight-assessment means (30) for calculating the weight of the vehicle from the instanteneous driving torque MA and the magnitude s of acceleration ; d) there is provided a torque-control device (24) for calculating a steady driving torque Mstat' , which is necessary for driving the vehicle without acceleration, from the instantaneous torque MA , the vehicle weight G and the magnitude s of acceleration. e) there is provided a transmission-control means (18) with a first comparison device (45) in which for different ranges of numbers of revolutions per minute of the motor the particular steady torque Mstat is tested ot ascertain whether it lies below an empirically determined limiting line (62) in the motor characteristics, the limiting line being so placed that, on shifting up into the next higher gear, the steady torque M'stat then required lies below a line (60) of the maximum driving torque, and that only in this case is shifting up permitted.

Description: Kontrolleinrichtung für ein Fahrzeug zur Steuerung der zur Verfügung stehenden leistung bei Änderung der Getriebeübersetzung Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontrolleinrichtung für ein von einem Motor über ein vorzugsweise abgestuftes Getriebe angetriebenes Fahrzeug, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Beim manuellen Schalten eines Getriebes für ein Fahr Zeug, 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 Fahrzeug-Führer ist schwierig und ungenau. Falsche Gangwechsel bedeuten jedoch, dass das Fahrzeug unwirtschaft- lich, insbesondere mit zu hohem Kraftstoff-Verbrauch gefahren wird. Die beschriebenen Situationen können auch bei automatisch arbeitenden Getrieben auftreten. Diese Getriebe sind deshalb so ausgelegt, dass nur bei hoher Leistungsreserve geschaltet wird. Dies bedeutet ebenfalls eine unwirtschaft- liche 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 'tgEnstigsten Betriebspunktes'1 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 äusseren 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 Einflussfaktoren 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 grossen Auf- wand. Auch die Genauigkeit, mit der ein Wert ermittelt wird, ist bei der Ermittlung von Schaltpunktenlinsbesondere bei mit grossem Last-/Leerverhältnis betriebenen Nutz fahrzeugenvon entscheidender Bedeutung. Sollen bedspiels- weise die bei konstanter Geschwindigkeit am Fahrzeug auftretenden Fahrwiderstände genau ermittelt werden, dann müssten Grössen wie Veränderungen des Luftwiderstandsbei Wertes Cw durch Aufbauänderungen, Luftdichte, Änderungen der Rollreibung der Reifen. auf der Strasse bei unterschied¯ lichen Reifenprofilen und unterschiedlichem verschleiss zustand, Strassenprofil usw. erfasst werden. Hinzu kommt, dass bestimmte Grössen wie Lagerreibung und Getriebe-Wirkungsgrad 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 Peripherie-Geräte (Sensoren) eingesetzt werden sollen. Dabei soll die Möglichkeit geschaffen werden, einen neuen Gang zu bestimmen, bei dem eine Motor leistungszumessung besteht, die genau der jeweiligen Fahrsituation angepasst ist. 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 fahrzeugan treibende momentane Antriebsmoment MA zusammen aus einem stationären Antriebsmoment Mstat dass zur Weiterfahrt des Fahrzeugs ohne Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs erforderlich ist, und einem eine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs bewirkenden Beschleunigungsmoment M#. Dies bedeutet, dass das stationäre Antriebsmoment Mstat wie folgt berechnet werden kann: MA - staut + Mb Mb = G . f (#.) Mstat = MA - G . f (s wenn die Grössen MA, G und # vorliegen bzw. gemessen werden können. Im einzelnen bedeuten in den Gleichungen: Mstat = stationäres Antriebsmoment MA = momentanes Antriebsmoment Mb = Beschleunigungsmoment G = Gewicht des Fahrzeugs # = Beschleunigung des Fahrzeugs Der Ausdruck f (#) bedeutet, dass die Fahrzeug-Beschleu nigung 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 auf ge- fasst werden. Diese Fahrwiderstände sind die Rollreibung, die Luftreibung und der Steigungswiderstand. Da die in der Formel für Mstat rechts stehenden Grössen leicht ermittelt 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 beschrie- bein, 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 beschrieben und Annahmen über Werte von Fahrwiderständen, Teile von Fahrwiderständen und die Masse des Fahrzeugs eingeführt. Die Verwendung von physikalische Zusammenhänge beschreibenden Gleichungen, in die angenommene Grössen eingeführt werden, kann die Möglichkeit bieten, die angenommenen Grössen so umzuformen, dass sich daraus weitere Grössen ergeben, die 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 bei Nutzfahrzeugen, die üblicherweise ein sehr grosses Last-Leerverhältni aufweisen und stark untermotorisiert sind, würde 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 unzureichende Fahrzeugbeschleunigung kommt. Dies kann am Fahrzeuggewicht, an der gerade vorliegenden Steigung oder an beidem liegen. Demgegenüber werden in der erfindungsgemässen Schaltung die Grössen annahmenfrei und damit genauer bestimmt. Dieses liegt daran, dass es sich dabei um ein grösseres Formel system in ganz spezifischer Anordnung und ganz spezifischen Zusammenhängen handelt Ausserdem ist in der DE-OS 30 18 032 und DE-OS 31 Ol 056 nicht berücksichtigt worden, dass man die Motormomente nur über ein Motor-Kennlinienfeld ermitteln kann und zweckmässigerweise die Schwellwerte auf diese Grössen bezieht, um damit Störeinflüsse von aussen auf den Motor aus zu- schalten. Dies wiederum lässt sich nur mit Hilfe eines grösseren Formelsystem ermitteln. Insbesondere bei Fahrsituationen, bei denen mit maximaler Leistung bei hohen Motordrehzahlen gefahren wird, aber noch ein oder mehrere höhere Gänge zur Verfügung stehen, ist es sehr schwierig, Kriterien zu finden, die genau genug sind, um eine zweckmässige Entscheidung für oder gegen ein Umschalten in einen höheren Gang zu treffen. Da in einem solchen Fall nach dem Umschalten weniger Leistung zur Verfügung steht, könnte dieses vom Fahrer des Fahrzeugs als sehr negativ empfunden werden, da sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert. Andererseits Wurde aber durch die geringe Leistungseinbusse der Kraftstoffverbrauch wesentlich verringert werden. Es muss also ein Kriterium verwendet werden, das sehr genau arbeitet, um vertretbare Leistungseinbussen in einem sehr engen Toleranzbereich halten zu können. Dieses wird durch die erfindungegemässe Anordnung möglich, da insbesondere die von aussen auf den Motor einwirkenden Störungen, durch Bezug der Schwellwerte auf die im Motorkennlinienfeld abgelegten Werte, ausgeschaltet werden. Es ist zweckmässig, eine Leistungs- oder Momentenzumes- sung für das stationäre Antriebsmoment Mstat und nicht für das momentane Antriebsmoment MA während eines Beschleunigungsvorgangs durchzuführen, da der Beschleunigungsvorgang zeitlich begrenzt ist. Damit wird die jeweilige Fahrsituation berücksichtigt. Es werden so also Fehlschaltungen vermieden. Weiterhin wird nach der erfindungsgemässen Ausgestaltung für die Berechnung möglichst aller erforderlichen Grössen von einmal festgelegten Werten ausgegangen. In der vorliegenden Anordnung wird das unter bestimmten Betriebsbedingungen ermittelte Kennlinienfeld des verwendeten Motors, in dem Motorausgangsmoment MA über Motordrehzahl nA bei verschiedenen Motorsteuerbetriebspunkten aufgetragen sind, in einem Speicher abgelegt. Alle erforderlichen Grössen wie z . B. MAI G und Mstat werden unter anderem aus diesen Werten ermittelt. Die theoretisch oder empirisch ermittelten Grenzwerte für die Leistungsbemessung, die zur Erstellung von Schaltkriterien mit beispielsweise 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 tatsächlichen Kennlinienfeldes s.B. durch veränderte Kraftstoffdichte oder veränderte 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, dann 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 vorliegende stationäre Antriebsmoment einen der Fahrsituation entsprechenden Differenzbetrag zum stationären Antriebsmoment des gerade eingelegten Ganges nicht überschreitet, lässt sich vorher bestimmen, wie sich das Fahrzeug nach einem Gangwechsel weiterbewegen wird, d.h., ob es sich überhaupt mit der vor dem Gangwechsel vorhandenen Geschwindigkeit und mit einem wirtschaftlichen Kraftstoff-Verbrauch weiter bewegt. Gegebenenfalls wird über 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 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und dem Motormoment. Weiterhin sind unter den in den Patentansprüchen enthaltenen "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 einer Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel und ein Diagramm enthält, 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 Kraftstoff zufuhr mittels eines Gebers 1 steuerbar ist. ueber eine Welle 8 ist der Motor 6 mit einer Kupplung 9 ver bunde, 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 Signalausgang 3 auf, der über eine Signalleitung 4 mit einem Signaleingang 5 des Motors 6 verbunden ist. Der Geber 1 ist ferner mit einer Einrichtung versehen, die die Stellung des Gebers 1 als Signalgrosse 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 Kraft stöff zufuhr 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 11 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 ent sprechender Steuersignale zum Einlegen des jeweils ge wünschen 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-Betätigungsmechanismen 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 Abhängigkeit 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 Dreh zahl-Signal über eine Signalleitung 17 einem Signaleingang 19 der Getriebesteuerung 18 zugeführt ist. über einen Signalausgang 22 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 12 über seinen Signaleingang 13 von der Getriebesteuerung 18 umgeschaltet. 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 erfolgen. Zu den vorstehend erwähnten Auswahlkriterien, nach denen in der Getriebesteuerung 18 jeweils ein neuer Gang fest gelegt wird, gehört im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Überprüfung, ob nach dem Einlegen des an sich ausgewählten neuen Ganges ein ausreichendes Überschussmoment zur Verfügung steht, oder ein genau bemessener Momentenabfall nicht überschritten wird. Für den Vergleich zwischen dem jeweiligen stationären Antriebsmoment Mstat und der für die Momentenzumessung vorgegebenen Grenzlinie im Motor-Kennlinienfeld ist eine Vergleichseinrichtung 45-vorgesehen, die in die Getriebesteuerung 18 integriert fist. Ebenfalls in die Getriebesteuerung 18 integriert ist eine Einrichtung, die zur Speicherung oder rechnerischen Bestimmung der den einzelnen Gängen des Getriebes 12 zugeordneten Werte der Grenzlinie für die Momentenzumessung dient. Es versteht sich, dass bei dem erwähnten Vergleich der Antriebsmomente nicht das jeweilige stationäre Antriebsmoment direkt mit dem angemessenen Antriebsmoment des betreffenden neuen Ganges verglichen wird, sondern dass bei diesem Vergleich das stationäre Antriebsmoment entsprechendedem Ubersetzungsver- hältnis zwischen dem jeweils eingeschalteten und dem be- treffenden neuen Gang transformiert wird. Aus diesem Grunde ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Vergleichsgrösse M' stat statt Mstat angegeben. Es ist natürlich auch möglich, statt des stationären Antriebsmomentes bzw. des gemäss dem Ubersetzungsverhältnis des Getriebes transformierten Wertes andere, von den Antriebsmomenten abgelei- tete 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 für den gerade gefahrenen Gang ist eine Grenzlinie für die Momentenmessung gespeichert. So ist beispielsweise der Momentenbereich für das stationäre Antriebsmoment M8tat < 400 einem Drehzahlbe reich n = 1500 1600 zugeordnet. Diese Zuordnung kann natürlich, je nach der im Einzelfall gewünschten Antriebsmomentenreserve, auch mit anderen Werten festgelegt werden, oder von den jeweils vorliegenden Fahrzuständen variabel gestaltet werden. 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 = 15CO . 1600. Anschliessend wird geprüft, ob das stationäre Antriebsmoment in den der Tabelle entsprechenden, der Drehzahl zugeordneten Momentenbereich, beispielsweise MStat < 400 fällt. Ist dieses Kriterium erfüllt, wird über die Signalleitung 47 ein Signal an eine Sperreinrichtung 48 (UND-Glied) gegeben. Bei der Sperreinrichtung 48 handelt es sich um ein übliches UND-Glied, das ein von einem Ufrischaltsignalgeber 52 über eine Leitung 50 abgegebenes Signal dann an eine Gangumschaltsteuerung 49 weiterleitet, wenn gleichzeitig auch ein Signal an der Leitung 47 ansteht. In identischer Weise arbeitet eine Vergleichseinrichtung 46, wobei hier die stationären Antriebsmomente Mstat für den neu zu wählenden Gang mit gespeicherten Tabellenwerten verglichen werden. Sind die Kriterien erfüllt, wird über eine Signalleitung 51 ein Signal an die Sperreinrichtung 48 gegeben. Wie mit dem Punkt 53 dargestellt, wird das Signal der Vergleichseinrichtung 46 am Eingang der Sperreinrichtung 48 jedoch negiert, so dass ein Signal vom Umschaltsignalgeber 52 an die Gangumschaltsteuerung 49 dann durchgelassen wird, wenn das Signal an der Leitung 51 nicht ansteht. Alle in den beiden Vergleichseinrichtungen 45 und 46 ge speicherten Werte der Grenzlinie für die Momentenzumes- sung beziehen sich immer auf die im Kennfeldspeicher 36 abgelegten Werte. Für die Berechnung oder Bestimmung des stationären Antriebsmomentes Mstat oder einer daraus abgeleiteten stationären Antriebsgrösse ist eine Momenten-Kontrollein- richtung 24 vorgesehen, die die für den oben erwähnten Vergleich erforderliche stationäre Antriebsgrösse Mstat oder M' stat über eine Signalleitung 21 an die Getriebesteuerung 18 liefert, sofern die Getriebesteuerung 18 über eine Abfrage-Signalleitung 20 die entsprechende Grösse abragt. Damit ist 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 Antriebsmomentes Mstat und dem für den betreffenden neuen Gang optimal 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 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 Signal eingang 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 nR 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 Signalausgang 35 ein dem momentanen Antriebsmoment MA des Motors 6 entsprechendes Signal zur Verfügung stellt. Der Signaleingang 26 der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 ist über eine Signalleitung 29 an eine Auswerteeinrichtung 30 zur Ermittlung des Gewichts des Fahrzeugs angeschlossen. Auf der Signalleitung 29 steht ein dem Gewicht des Fahrzeugs entsprechendes Signal zur Verfügung. Der Signaleingang 25 der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 schliesslich ist über die Signalleitung 17 mit dem Drehzahlgeber 16 zur Erfassung der Rad-Drehzahl nR verbunden. In der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 wird durch Differenzierung aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl ng des Rades 15 die Beschleunigungsgrösse µ des Fahrzeugs berechnet. Das jeweilige 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 1 (Gaspedal). Im dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Speicher 36 für verschiedene Werte (Yl,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 YXnA das momentane Antriebsmoment MA an seinem Signalausgang 35 zur Verfügung stellt. Die Drehzahl nR des Motors 6 kann auchtaut der Rad-Drehzahl nR des Rades 15 berechnet werden, wenn das jeweilige Ubersetzungsverhältnis 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 Beschleuni gungsgrössen Fx2 und #x1 werden zu verschiedenen Zeiten ermittelt, wobei die eine Beschleunigungsgrösse zu einem Zeitpunkt ermittel wird, in dem sich das Fahrzeug in einem antriebslosen Zustand z.B. in einer Schaltpause befindet. In diesem antriebslosen 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. Der zur Bildung der Beschleunigungsgrössen sx2 und sXl erforderliche zeitliche Verlauf der Drehzahl nR des angetriebenen Rades 15 wird über die Signalleitung 17 einem Signaleingang 32 der Gewichtsermittlung 30 zugeführt. über eine Signalleitung 23 wird einem Signaleingang 31 der Gewicbtsermittlung 30 der Zeitpunkt mitgeteilt, in dem die Kupplung 9 getrennt ist. Damit wird 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, hunter¯ schieden. Zu diesen unterschiedlichen Zeiten werden auch die Beschleunigungsgrössen sx2 und #x1 gemessen bzw. bestimmt. Die allgemeine Formel zur Ermittlung des Fahrzeuggewichtes G lautet: EMI16.1 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 - MA2 möglichst gross gewählt werden. Die Gewichtsermittlung 30 kann auch so ausgebildet sein, dass verschiedene ermittelte Gewichtsgrössen zur Bildung eines Mittelwertes für die Gewichtsgrössen verwendet werden und dass der so ermittelte Mittelwert der Gewichtsgrössen seinerseits zur Anzeige oder Bestimmung des Gewichtes des Fahrzeugs herangezogen wird. In diesem Fall wird also der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 ein Gewichts Mittelwert zugeführt. Es können auch Mittel vorgesehen sein, die nur solche Gewichtsgrössen oder nur solche Mittelwerte der Gewichts grössen zur Auswertung kommen lassen, die eine vorgegebene Abweichung von einem vorgegebenen Wert oder einem früher ermittelten Wert der Gewichtsgrössen nicht überschreiten. Um sicherzustellen, dass auch dann, wenn in derAuswerte einrichtung 30 z.B. wegen zu kurzer Fahrtzeitnoch kein ausreichend genauer Wert für die Gewichtsgrösse G vorliegt, in der Momenten-Kontrblleinrichtung 24 ein brauchbarer Wert für das stationäre Antriebsmoment Mstat bestimmt werden kann, ist es vorteilhaft, statt der von; der Auswerteeinrichtung 30 ermittelten Gewichtsgrössen G 2U- nächst eine mittlere Gewichtsgrösse G6 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 be- züglich der Beschleunigungsgrössen auf einfache Weise re alisiert werden können. Das in der Fig. 2 dargestellte Diagramm zeigt ein übliches Motor-Kennlinienfeld. Im Diagramm zeigt die Linie 60 für einen Dieselmotor den Verlauf der maximalen Antriebsmomente des Motors bei den verschiedenen Motordrehzahlen. Die Hilfslinien 61 sind Hyperbeln und dienen lediglich der Veranschaulichung, wohin der Motorbetriebspunkt wandert, wenn eine andere als die gerade gefahrene Getriebe übersetzung gewählt wird. Die Linien 62 und 64 sind die nach bestimmten Kriterien vorgegebenen Grenzlinien, mit der das stationäre Antriebsmoment Mstat verglichen wird. Die gestuften Linien 63 und 65 dienen zur Nachbildung der Linien 62 und 64. Es sei angenommen, dass der Motor im Betriebspunkt 66 betrieben würde. Die Motordrehzahl im nächsthöheren Gang (Betriebspunkt 67) läge dann im angenommenen Fall um n = 600 tiefer, also bei n = 900. Möchte man im nächsthöheren Gang das gleiche stationäre Antriebsmoment haben, dann wurde der neue Motorbetriebspunkt an der Hyperbel 61 entlang in den Betriebspunkt 67 wandern. Das bedeutet, dass beim Umschalten in diesen Gang mit einer Leistungseinbusse zu rechnen wäre. Ist diese nicht akzeptabel, dann muss eine Umschaltung gesperrt werden, wenn der alte Motorbetriebspunkt 66 oberhalb der empirisch festgelegten Linie 62 liegt. Dies ist bei dem vorliegenden Beispiel der Fall. Die Linie 62 kann nun, wie im dargestellten Fall, so festgelegt sein, dass beim Umschalten in einen höheren Gang mindestens noch das stationäre Antriebsmoment Mstat zur Verfügung steht, das im gefahrenen Gang vorhanden ist. Die Linie 62 kann aber auch nach den verschiedensten Erfordernissen eine andere Lage und einen anderen Verlauf aufweisen, oder aber auch direkt abhängig von Fahrparametern verschoben werden. So ist es beispielsweise zweckmässig, eine Verschiebung der Grenzlinie 62 für die Leistungszumessung zu höheren Motordrehzahlen mit geringeren Motordrehmomenten vorzunehmen, wenn eine grö ssere Steigung zu befahren ist, wenn der Beladungszustand des Fahrzeugs einen festgelegten Wert überschreitet, oder auch die Linie 62 abhängig von einem vom Fahrer des Fahrzeugs zu wählenden Fahrprogramm zu grösseren Motordrehzahlen und kleineren Motordrehmomenten zu verschieben, um somit mehr Drehmoment zur Verfügung zu stellen und eine zügiger Fahrweise zu ermöglichen. In ähnlicher Weise kann eine Grenzlinie 64 festgelegt werden, mit der das stationäre Antriebsmoment M'stat im höheren Gang verglichen wird und die oberhalb der maximalen Drehmomentenlinie 60 liegt. Wird der Motor beispielsweise im Punkt 68 betrieben, dann wird der Kraftstoffver-brauch relativ hoch sein, da der Motor sehr hochtourig läuft. Der Betriebspunkt im nächsthöheren Gang läge beispielsweise im Punkt 69, also oberhalb der maximalen Drehmomentenlinie 60. Er würde beim Umschalten auf den Punkt 70 absinken. Dieses bedeutet also eine geringe Drehmomenteneinbusse, die im dargestellten Fall aber akzeptabel sein Wurde, da sich ein geringerer Kraftstoffverbrauch ergeben würde. Die Grenzlinie 64 für die Momentenzumessung ist im dargestellten Fall so festgelegt, dass sich beim Umschalten in einen höheren Gang zwar eine geringe Momenteneinbusse einstellt, dieses aber einen wesentlich besseren Kraftstoffverbrauch ergibt. Aus der Beschreibung der Vorgänge im Diagramm ist zu ersehen, dass die Leistungszumessung sehr genau erfolgen muss, um Fehlschaltungen zu verhindern. Der besondere Vorteil der vorgeschlagenen Schaltung ergibt sich dadurch, dass alle Betriebspunkte innerhalb desselben Diagramms bestimmt werden. Würden z.B. die Antriebsmomentenwerte der im Diagramm angegebenen Linie 60 für die maximalen Motormomente aufgrund irgendwelcher äu sseren Einflüsse vom Motor nicht erreicht und um einen bestimmten Faktor kleiner sein, dann würde dieser Fak tor auch für alle übrigen, unter anderem auch für die Betriebspunkte 66, 67, 68, 69 und 70 gelten. Das bedeutet dann aber, dass die Relation der Betriebspunkte 66, 67, 68, 69 und 70 zur Linie 60 der maximalen Momente erhalten bliebe und die Vergleichseinrichtungen 45 und 46 ein fehlerfreies, brauchbares Ergebnis liefern.

Claims: PatentansfEche 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 vorgesehen; c) es ist eine Gewichtsermittlung (30) zur Berechnung des Fahrzeuggewichts unter Zuhilfenahme des momen tanen Antriebsmomentes MA und der Beschleunigung #. vorgesehen; d) es ist eine Momenten-Kontrolleinrichtung (24) zur Berechnung eines stationären Momentes Statt das zur beschleunigungslosen Fahrt des Fahrzeugs er forderlich ist, unter Zuhilfenahme des momentanen Momentes MA, des Fahrzeuggewichts G und der Be schleunigung #. vorgesehen; es es ist eine Getriebesteuerung (18) vorgesehen, die das stationäre Antriebsmoment Mstat mit gespeicher ten Werten einer vom Fahrzustand abhängigen, Momen tenüberschüsse oder Momentendefizite vorgebenden Vergleichseinrichtung (45,46) vergleicht und ein Steuersignal zum Gangwechsel abgibt, wenn die ge speicherten Werte über- oder unterschritten werden. 2. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden 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-Steuer grösse y vorgesehen, die der Stellung des den Motor 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) für das momentane Moment MA des Motor-Kennlinienfelds (36) ist mit einem momentanen Moment MA zugeordneten Signaleingang (27) der Momenten-Kontrolleinrichtung (24) ver bunden. 3. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 2 für ein Fahr zeug, mit einem als Brennkraftmaschine ausgebildeten Motor (6), der über ein Gaspedal gesteuert wird, dadurch aekennzeichnet, dass das Steuerglied (1) als Gaspedal ausgebildet ist. 4. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 3, dadurch qekennzeichnet, dass die zur Erfassung der Fahrzeug-Beschleunigung s vorge sehene Messeinrichtung einen die Drehzahl nR wenigs- tens eines Fahrzeugrades (15) erfassenden Sersor (16) enthält, dessen Ausgangssignal einer Differenzier- einrichtung zur Bestimmung einer aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl des Fahrzeugsrades (15) abgelei teten Beschleunigungsgrösse f (s') zugeführt werden kann. 5. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Fahrzeugsgewichtes G oder einer ent sprechenden Gewichtsgrösse eine Gewichtsermittlung (30) vorgesehen ist, die folgende Merkmale aufweist: a) die Gewichtsermittlung (30) ermittelt unter Ver wertung des momentanen Momentes MA und mehrer, zu verschiedenen Zeitpunkten xl, X2 ermittelter Werte der Fahrzeug-Beschleunigung s eine dem Gewicht des Fahrzeugs entsprechende Gewichtsgrösse G nach der Formel: : EMI22.1 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 µ- zu einem Zeitpunkt ermittelt wird, in dem sich das Fahrzeug in einem antriebslosen Zustand befindet. 6. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch pekenn- zeichnet, dass die Gewichtsermittlung (30) eine Rechen schaltung zur Bildung des Verhältnisses von momentanem Antriebsmoment M zur Differenz zweier zu verschie A denen Zeitpunkten ermittelter Beschleunigungsgrössen s enthält. 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 (lo) der Kupplung (9) ist mit einem Steuerausgang (22) der Getriebesteuerung (18) verbunden, c) die Getriebesteuerung (18) ist so ausgebildet, dass sie dann ein Steuersignal zur Trennung der Kupplung (9) erzeugt, wenn der dem antriebslosen Zustand des Fahrzeugs zugeordnete Wert der Beschleunigungsgrösse s ermittelt wird. 8. Kontrolleinrichtung nach wenistens einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Gewichtsgrösse G wiederholt vorgenommen wird. 9. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass verschiedene ermittelte Gewichtsgrössen G zur Bildung eines Mittelwertes für die Gewichts grösse 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 gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die nur solche Gewichtsgrössen G zur Auswertung kommen lassen, die eine vorgegebene Abweichung von einem vorgegeDen- en Wert oder einem früher ermittelten Wert der Ge wichtsgrössen G nicht überschreitet. 11. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere nach einer Verän derung des Fahrzeuggewichts für die erste Ermittlung der Gewichtsgrössen 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 Produkt aus Gewicht G und Beschleunigung s ander erseits nach der Formel: staut = 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 Getriebe-Übersetzung nach der Formel EMI25.1 berechnet wird, wobei bedeuten: Mstat = stationäres Moment im alten Gang M'stat = stationäres Moment im neuen Gang i = Übersetzung um alten Gang ii = Übersetzung im neuen Gang 15. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch aekenn zeichnet, dass die Momentenüberschüsse oder Momenten defizite über den Motordrehzahlbereich konstante Be träge sind, wodurch die Linie (62) waagerecht verläuft. 16. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch aekenn zeichnet, dass die Momentenüberschüsse oder Momenten defizite über den Motordrehzahlbereich mit einem kon stanten Faktor behaftete Beträge sind, wodurch die Linie (62) ansteigt oder abfällt. 17. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) es ist eine Getriebesteuerung (18) vorgesehen, die zur Speicherung oder Bestimmung von Grenz linien (62, 64) vorgegebene Momentenüberschüsse oder Momentendefizite kennzeichnender Bereiche dient; b) es sind zwei Vergleichseinrichtungen (45,46) vorgesehen, die zum Vergleich des jeweiligen stationären Antriebsmomentes Mstat oder Mm staut mit den Grenzlinien (62,64) der Momentenzumes sung dienen. 18. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzlinien (62,64) der Momentenzumessung abhängig gemacht werden von einem vom Fahrer zu beeinflussen den Fahrbetri ebsprograrnm. 19. Kontrolleinrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzlinien (62,64) der Momentenzumessung abhängig gemacht werden von der befahrenen Steigung. 20. Kontrolleinrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzlinien (62,64) der Momentenzumessung abhängig gemacht werden vom Gangbereich. 21. Kontrolleinrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzlinien (62,64) der Momentenzumessung abhängig gemacht werden vom Gewicht des Fahrzeugs. 22. Kontrolleinrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzlinien (62,64) der Momentenzumessung über der Drehzahl abschnittweise mit konstanten Momentenwer ten gespeichert werden. 23. Kontrolleinrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte oder Grenzlinien (62,64) der Momentenzumessung abgestimmt sind auf die im Motor-Kennlinienfeld (36) gespeicherten Werte. 24. Kontrolleinrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperreinrichtung (48) vorgesehen ist, die das Einle gen eines neuen Ganges verhindert, wenn eine der Ver gleichseinrichtungen (45,46) ein Steuersignal abgibt. 25. Kontrolleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausführung der Be rechnungen mindestens ein Mikrocomputer verwendet wird.

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