DE4448003B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Kraftfahrzeugsteuerung - Google Patents

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Satoshi Hitachinaka Kuragaki
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Abstract

Steuersystem für ein Fahrzeug mit einem Außenumgebungssensor, der Informationen zur äußeren Umgebung liefert, gekennzeichnet durch
Mittel (12), die basierend auf der Information der Außenumgebung von dem Außenumgebungssensor (1, 42, 43) ein Sollmotordrehmoment ausgeben und einen Sollmotordrehmomentwert erhalten, als eine Funktion der Außenumgebungsinformation, und
Mittel (7, 8, 9) zum Ausgeben eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnissignals für das Fahrzeug vorgesehen sind, wobei das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnissignal basierend auf der Information über die Außenumgebung von dem Außenumgebungssensor (1) bestimmt wird, wodurch der erhaltene Luft/Kraftstoff-Verhältniswert eine Funktion der Außenumgebungsinformation ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für ein Kraftfahrzeug, und insbesondere eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für ein Kraftfahrzeug zur wirkungsvollen Steuerung einer Motorkraftübertragung anhand verschiedener Informationen, wie eines Fahrzustands bzw. einer Fahrumgebung des Kraftfahrzeugs und ähnlichem.
  • Ein bekanntes, herkömmliches Steuersystem, wie beispielsweise in dem offengelegten japanischen Patent Nr. Sho 62-126235 offenbart, bestimmt zum Schaffen einer Kompatibilität zwischen einem Kraftstoffverbrauch und einem Fahrverhalten entsprechend einer Änderung eines Betriebszustands, d. h. einer Änderung einer Motorlast (eines Drucks in dem Ansaugrohr, eines Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensorsignals oder ähnlichem), und einer Änderung einer Motordrehzahl einen Betriebsbereich und liest einen Soll-Luft-/Kraftstoffverhältniswert, der für jeden Betriebsbereich eingestellt wurde, wodurch das Luft-/Kraftstoffverhältnis eines Motors geändert wird.
  • DE 39 12 353 A1 zeigt ein Verfahren zum Betrieb eines selbststeuernden Fahrzeugs, das autonom auf einem Wegenetz fährt, bei diesem werden Daten über mehrere Zielpunkte und mehrere Wegstücke gespeichert, wobei die Fahrstrecke in Fahrbahnabschnitte aufgeteilt ist, die den Wegstücken entsprechen und deren Anfangs- und Endpunkte durch die Zielpunkte definiert werden. Die Form jedes Fahrbahnabschnittes wird bestimmt auf der Grundlage der gespeicherten Daten, und anhand der bestimmten Form jedes Fahrbahnabschnittes wird ein Soll-Fahrzustand des Fahrzeugs festgelegt, der die Grundlage für die Steuerung des Fahrzeugs bildet. Außerdem wird auf einem der Wegstücke ein neuer Zielpunkt festgelegt, der die kürzeste Entfernung zu der Ausgangsposition des Fahrzeugs aufweist, und es werden Daten über den neuen Zielpunkt einschließlich Daten über den Fahrzustand des Fahrzeugs an dem neuen Zielpunkt erzeugt. In entsprechender Weise werden ein neuer Zielpunkt und zugehörige Daten auch für das endgültige Fahrziel des Fahrzeugs festgelegt, so daß die Ausgangsposition und das Fahrziel in dem Wegenetz beliebig gewählt werden können.
  • Wenn, wie bei der herkömmlichen Technik, das Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis mit der Motorlast und der Motordrehzahl als Parameter geändert wird, wird ein stationärer Zustand in einen weiteren stationären Zustand geändert. Die Kraftstoffmenge wird dann bei der Beschleunigung des Fahrzeugs geändert, wodurch eine Drehmomentschwankung erzeugt wird. Dies erzeugt ein befremdendes Gefühl bei dem Fahrzeugführer, da die Kraftstoffmenge bei der Beschleunigung geändert wird. Wenn kein NOx-Verringerungs-Kathalysator verwendet wird, ändert sich ferner das Luft-/Kraftstoffverhältnis erheblich von einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von 14,7, welches das theoretische Gemischverhältnis ist, zu einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von ca. 24 zur Verringerung einer Ausstoßmenge an NOx, wodurch die Drehmomentschwankung weiter gesteigert wird.
  • Es werden daher eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren benötigt, die in der Lage sind, durch eine Verminderung von Drehmomentschwankungen, die bei einer Änderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses bei dem Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs auftreten, eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs mit einem guten Fahrverhalten zu vereinbaren.
  • Diese Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst, die eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren schafft, die einen Außenumgebungssensor zum Erfassen der äußeren Umgebung bei der Fahrt des Kraftfahrzeugs, ein System zur Bestimmung der Fahrumgebung zum Vorherbestimmen einer aktuellen Fahrumgebung, beispielsweise einer Straßensteigung, einer Straße mit einem Stau, und ähnlichem, entsprechend einer äußeren Umgebung, eine Datenspeichervorrichtung zum Speichern von Daten, die zur Änderung einer Betriebscharakteristik entsprechend der Fahrumgebung verwendet werden, ein Schaltsystem zum Schalten der Daten entsprechend der Fahrumgebung, eine Einrichtung zum Berechnen einer Steuermenge auf der Grundlage der aus der Datenspeichervorrichtung ausgewählten Daten und ein Stellglied zur Steuerung eines Steuerobjekts umfassen. Diese Systeme können entweder in einer Hardwareschaltung oder als auf einem Mikrocomputer arbeitende Softwareanwendungen oder ähnliches implementiert werden.
  • Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, daß die Daten, wie das Luft-/Kraftstoffverhältnis oder ähnliches, stets unter Berücksichtigung der Fahrumgebung bei einem instationären Zustand, einer Geschwindigkeitsänderung, einem Anhalten, einem Leerlauf, einer Betätigung eines Schalthebels und ähnlichem geschaltet werden. Daher kann jedes unangenehme Gefühl für den Fahrer aufgrund der zusammen mit der Änderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses auftretenden Drehmomentschwankung beseitigt werden. Dementsprechend können sowohl eine Verringerung der tatsächlichen Kraftstoffkosten als auch eine Förderung des Fahrverhaltens erzielt werden.
  • Eine genaue Erläuterung erfolgt im folgenden anhand der Zeichnungen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung:
  • 1 ist ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Steuersystems;
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus eines bestimmten Steuersystems gemäß der Ausführungsform nach 1 veranschaulicht;
  • 3 ist ein Blockdiagramm, bei dem die Steuerung einer Luftströmungsmenge zu dem in 2 dargestellten Kraftstoffsteuersystem hinzugefügt wird;
  • 4 ist ein Planungsdiagramm, das ein bestimmtes Beispiel der Schaltung eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses veranschaulicht;
  • 5 veranschaulicht ein Beispiel eines Korrekturtabellendiagramms eines Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnisses;
  • 6 ist ein Steuerungsablaufdiagramm, das die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung für ein in einem Stau fahrendes Kraftfahrzeug veranschaulicht;
  • 7 ist ein Steuerungsablaufdiagramm, das das der 6 fortsetzt;
  • 8 ist ein Steuerungsablaufdiagramm, das die Funktionsweise der Steuerung einer Luflströmungsmenge veranschaulicht;
  • 9 ist ein Planungsblockdiagramm, das einen Aufbau der vorliegenden Erfindung in einem Kraftfahrzeug veranschaulicht;
  • 10 ist ein Steuerungsablaufdiagramm, das die Funktionsweise einer Schaltsteuerung für das Luft-/Kraftstoffverhältnis veranschaulicht;
  • 11 ist ein Steuerungsablaufdiagramm, das die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung für ein unter den überlappenden Bedingungen eines Staus und/oder einer aufwärts oder abwärts verlaufenden Schräge fahrendes Kraftfahrzeug veranschaulicht; und
  • 12 ist ein Wechselbeziehungsdiagramm, das ein Verhältnis zwischen der Straßensteigung in einem Stau und einem korrigierten Luft-/Kraftstoffverhältnis veranschaulicht.
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems. Zunächst werden Signale oder Bilder eines Sensors 1 für die äußere Umgebung zum Erfassen der Bedingungen einer äußeren Umgebung bei der Fahrt eines Kraftfahrzeugs in ein System 2 zur Bestimmung der Fahrumgebung in einer Steuereinrichtung 41 eingegeben. Das System 2 zur Bestimmung der Fahrumgebung bestimmt entsprechend den von dem Sensor 1 für die äußere Umgebung erfaßten Signalen die aktuelle Fahrumgebung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eine Straßensteigung, einen Stau auf einer Straße und ähnliches, voraus. Als nächstes speichert eine Datenspeichervorrichtung 3 die zum Ändern einer Betriebscharakteristik entsprechend der Fahrumgebung verwendeten Daten. Ein Schaltsystem 4 wählt die Daten in der Datenspeichervorrichtung 3 auf der Grundlage der Umgebung, die von dem System 2 zur Bestimmung der Fahrumgebung bestimmt wurde. Ein Einrichtung 5 zum Berechnen einer Steuermenge berechnet auf der Grundlage der gewählten Daten eine Steuermenge und gibt die Steuermenge an ein Stellglied 6 aus, wodurch ein Steuerobjekt, wie der Motor, das Getriebe oder ähnliches, gesteuert wird.
  • 2 ist ein bestimmtes Beispiel der in 1 dargestellten Ausführungsform. Wie in 1 werden Signale oder Bilder von dem Sensor 1 für die äußere Umgebung zum Erfassen der äußeren Umgebung bei der Fahrt eines Kraftfahrzeugs in das System 2 zur Bestimmung der Fahrumgebung eingegeben, und die aktuellen Fahrumgebungen, beispielsweise eine Straßensteigung, einen Stau auf einer Straße und ähnliches, werden entsprechend der äußeren Umgebung vorhergesagt. Als nächstes speichert eine Vorrichtung 7 zum Speichern korrigierter Luft-/Kraftstoffverhältnisse entsprechend mehreren Fahrumgebungsbedingungen korrigierte Luft-/Kraftstoffverhältnisse. Die korrigierten Luft-/Kraftstoffverhältnisse werden von dem Schaltsystem 4 geschaltet, und ein gewünschtes Luft-/Kraftstoffverhältnis eines Motors wird entsprechend der aktuellen Fahrumgebung erzielt. Ferner empfängt eine Einrichtung 8 zum Berechnen der Kraftstoffmenge Werte, die von der Vorrichtung 7 zum Speichern korrigierter Luft-/Kraftstoffverhältnisse und einer Einrichtung 9 zum Berechnen einer Grundkraftstoffmenge berechnet wurden. Die Grundkraftstoffmenge wird normalerweise durch eine Luftströmungsmenge und die Motordrehzahl berechnet. Die Endberechnung der Kraftstoffmenge wird durch Berechnen eines Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage der Daten der Vorrichtung 7 zum Speichern korrigierter Luft-/Kraftstoffverhältnisse und Multiplizieren oder Addieren des Koeffizienten mit bzw. zu der Grundkraftstoffmenge ausgeführt. Ferner wird der berechnete Wert auf der Grundlage eines Referenzsignals der Motordrehzahl an das Kraftstoffeinspritzventil 10 ausgegeben.
  • 3 ist ein Steuerungsblockdiagramm, nach dem die in 2 dargestellte Kraftstoffsteuerung ferner eine Luftströmungsmengensteuerung umfaßt. Die Steuerung des Kraftstoffeinspritzventils stimmt mit der der 2 überein. Ferner erfaßt eine Einrichtung 11 zum Berechnen eines Antriebswellen-Solldrehmoments Eingabesignale und berechnet unter Verwendung von Signalen der Drosselklappenöffnungsposition α, einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vsp und ähnlichem ein von einem Antrieb benötigtes Antriebswellen-Solldrehmoment. Die Einrichtung 12 zum Berechnen eines Motor-Solldrehmoments berechnet unter Verwendung des Antriebswellen-Solldrehmoments, einer Drehmomentwandlercharakteristik des Getriebes, einer Motorcharakteristik und ähnlichem und ferner auf der Grundlage der Daten der Vorrichtung 7 zum Speichern korrigierter Luft-/Kraftstoffverhältnisse ein Motor-Solldrehmoment. Als nächstes berechnet eine Einrichtung 13 zum Berechnen einer Öffnungsposition der Drosselklappe auf der Grundlage des Motor-Solldrehmoments, der Motordrehzahl und ähnlichem eine Sollöffnungsposition für die Drosselklappe. Die Sollöffnungsposition wird an ein Steuerventil bzw. -glied 14 für die Drosselklappe ausgegeben, das durch einen Elektromotor oder ähnliches elektronisch gesteuert wird. Dementsprechend kann das Einbeziehen der Steuerung der Luftströmungsmenge durch die Luftströmungsmenge das Motordrehmoment korrigieren, das sich durch eine Änderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses ändert, wodurch das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs gefördert wird.
  • 4 stellt ein besonderes Beispiel für das Schalten des Luft-/Kraftstoffverhältnisses dar. Beim Erfassen der äußeren Umgebung verwendet ein Verfahren zunächst äußere Infrastrukturinformationen wie von an den Straßen installierten Anzeigetafeln erhaltene Informationen oder von FM-Multiplexsender erhaltene Informationen. Als zweites erfaßt ein weiteres Verfahren unter Verwendung eines Erkennungssensors für die äußere Umgebung des Fahrzeugs, wie einer Fernseh- oder Videokamera, die innerhalb des Fahrzeugs vorgesehen ist, Informationen über die äußere Umgebung. Ein drittes Verfahren verwendet die verarbeiteten Daten und Betriebssignale eines Fahrzeugs (beispielsweise eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, ein Ausgabewellendrehmoment etc.). Zum Erfassen der äußeren Umgebung können eine Kombination der oben beschriebenen Verfahren oder ein einzelnes Verfahren verwendet werden. Das zu verwendende Verfahren kann entsprechend der Erfassungsgenauigkeit und den Umständen der Anwendung bestimmt werden. Als nächstes wird die Fahrumgebung bestimmt. Dies umfaßt Informationen über die Straßensteigung wie aufwärts oder abwärts, ob ein Stau vorhanden ist, den stationären Zustand oder den Beschleunigungszustand auf einer Autobahn, eine Fahrsituation im Stadtverkehr und ähnliches. Diese Bedingungen der äußeren Fahrumgebung werden von dem Sensor für die äußere Umgebung bereitgestellt. Ferner wird beim Schalten des Luft-/Kraftstoffverhältnisses ein Luft-/Kraftstoffverhältnis gewählt. Das gewählte Luft-/Kraftstoffverhältnis erzielt entsprechend der Fahrumgebung eine Kompatibilität des Fahrverhaltens mit dem Kraftstoffverbrauch. Bei einer aufwärts verlaufenden Straßensteigung und einer Autobahnbeschleunigung erfordert das Luft-/Kraftstoffverhältnis beispielsweise ein reiches Gemischverhältnis von ca. 13. Der Grund hierfür ist eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß die maximale Motorleistung benötigt wird. Ferner wird bei einer abwärts verlaufenden Straßensteigung, einem Stau oder einem stationären Zustand auf einer Autobahn das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf ein mageres Gemischverhältnis von ca. 24 festgelegt. Der Grund dafür ist, daß keine hohe Motorleistung erforderlich ist, wodurch eine erhebliche Verminderung der Kraftstoffkosten erreicht wird. Ferner wird bei einer normalen Fahrt in einem Stadtbereich oder ähnlichem das Luft-/Kraftstoffverhältnis bei dem theoretischen Gemisch von 14,7 festgelegt.
  • In 5 ist eine Korrekturtabelle für das Luft-/Kraftstoffverhältnis dargestellt, wobei die Motordrehzahl Ne in der Abszisse und die Grundkraftstoffeinspritzbreite Tp in der Ordinate dargestellt ist. in dem Bereich einer niedrigen Motordrehzahl einschließlich des Leerlaufzustands und bei einer geringen Grundkraftstoffeinspritzbreite wird das Luft-/Kraftstoffverhältnis derart festgelegt, daß die Verbrennung stabilisiert wird. Wenn beispielsweise bessere Motoren entwickelt werden, können die Motoren durch ein magereres Gemisch angetrieben werden.
  • Die 6 und 7 sind Steuerungsablaufdiagramme, die die Funktionsweise des Steuersystems für ein Kraftfahrzeug darstellen, das in einem Stau auf einer Straße betrieben wird. Zunächst liest das Steuersystem in einem Schritt 15 einen Abstand Sf zu dem vorderen Fahrzeug, einen Abstand Sr zu dem hinteren Fahrzeug, eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vsp, eine Grundkraftstoffeinspritzbreite Tp und eine Motordrehzahl Ne. In einem Schritt 16 berechnet die Funktion eine zeitbedingte Änderung ΔSf des Abstands zu dem vorderen Fahrzeug durch die folgende Gleichung (Gleichung 1): ΔSf = [Sf(n) – Sf(n – 1)]/[T(n) – T(n – 1)] (Gleichung 1)
  • In einem Schritt 17 berechnet die Funktion eine zeitbedingte Änderung ΔSr des Abstands zu dem hinteren Fahrzeug durch die folgende Gleichung (Gleichung 2): ΔSr = [Sr(n) – Sr(n – 1)]/[T(n) – T(n – 1)] (Gleichung 2)
  • In einem Schritt 18 berechnet die Funktion die Beschleunigung G des fahrenden Fahrzeugs durch die folgende Gleichung (Gleichung 3): G = [Vsp(n) – Vsp(n – 1)]/[T(n) – T(n – 1)] (Gleichung 3)
  • In einem Schritt 19 berechnet die Funktion die Durchschnittsgeschwindigkeit Vave des fahrenden Fahrzeugs durch die folgende Gleichung (Gleichung 4): Vave(n) = [Vsp(n) + ... + Vsp(n – k)]/(k + 1) (Gleichung 4)
  • Ferner führt die Funktion in einem Schritt 20 eine Zählung zum Speichern der Durchschnittsgeschwindigkeit Vave(n – a) des Fahrzeugs für "a" vorhergehende Male aus. Dies bedeutet, daß die Funktion bestimmt, ob "x" mit "a" übereinstimmt. Wenn "x" nicht mit "a" übereinstimmt, addiert die Funktion in einem Schritt 21 1 zu "x" und fährt mit einem in 7 dargestellten Schritt 24 fort. Wenn "x" mit "a" übereinstimmt, ersetzt die Funktion die Durchschnittsgeschwindigkeit Vave(n – a) des Fahrzeugs von "a" vorhergehenden Malen in einem Schritt 22 durch Vave(n) und setzt in einem Schritt 23 "x" auf Null. Als nächstes bestimmt die Funktion in dem in 7 dargestellten Schritt 24, ob die zeitbedingte Änderung ΔSf des Abstands zu dem vorderen Fahrzeug, die anhand der Gleichung 1 berechnet wurde, nicht größer als beispielsweise 10 m/s ist. Dies bedeutet, wenn die zeitbedingte Änderung ΔSf groß ist, wird davon ausgegangen, daß das vorausfahrende Fahrzeug plötzlich gestartet wurde und daß eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, daß sich kein Fahrzeug vor dem vorausfahrenden Fahrzeug befindet. In einem Schritt 25 überprüft die Funktion die zeitbedingte Änderung des Abstands zu dem hinteren Fahrzeug wie in Schritt 24 und bestimmt, ob das fahrende Fahrzeug aufgrund des Staus zwischen dem vorderen und dem hinteren Fahrzeug eingeklemmt wird. In einem Schritt 26 vergleicht die Funktion die Beschleunigung G des fahrenden Fahrzeugs. Wenn die Vorwärtsrichtung beim Starten des Fahrzeugs stagniert, wird die Anfangsbeschleunigung begrenzt, und die Funktion stellt fest, daß eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen Stau besteht, wenn die Beschleunigung nicht größer als beispielsweise 0,5 g ist. Schließlich verwendet die Funktion in einem Schritt 27 den in Schritt 22 berechneten Wert und bestimmt, ob die Durchschnittsgeschwindigkeit Vave(n – a) des Fahrzeugs von "a" vorhergehenden Malen nicht größer als beispielsweise 5 km/h ist. Wenn die Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs von mehreren vergangenen Sekunden nicht größer als 5 km/h ist, stellt die Funktion fest, daß bei dem Zustand, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit für eine Weile durchgehend nicht größer als 5 km/h ist, eine hohe Wahrscheinlichkeit eines Staus besteht. Dementsprechend führt die Funktion eine Gesamteinschätzung der in Schritt 24 bis Schritt 27 getroffenen Feststellungen aus, und stellt den Stau fest, wenn sämtliche Feststellungen zutreffen, und fährt dann mit einem Schritt 28 fort. Wenn bei einem der Schritte 24 bis 27 "Nein" zutrifft, fährt die Funktion ferner mit einem Schritt 29 fort und verwendet die korrigierte Luft-/Kraftstoffverhältnistabelle der Fahrumgebung, die in der vorhergehenden Funktion bestimmt wurde. In Schritt 28 wählt die Funktion ein mageres Gemisch von 24 für das Luft-/Kraftstoffverhältnis in der korrigierten Luft-/Kraftstoffverhältnistabelle, da der Stau festgestellt wurde. Ferner berechnet die Funktion in einem Schritt 30 durch eine Funktion h(A/F) des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in Schritt 28 einen korrigierten Kraftstoffeinspritzkoeffizienten k1. In einem Schritt 31 berechnet das Steuersystem anhand der Grundkraftstoffeinspritzbreite Tp und des korrigierten Kraftstoffeinspritzkoeffizienten kleine Kraftstoffeinspritzbreite Ti und gibt sie in einem Schritt 32 aus.
  • 8 ist ein Steuerungsablaufdiagramm, das die Funktionsweise der Steuerung einer Luftströmungsmenge darstellt. Bei einer bekannten Technik werden die Motordrehzahl Ne und eine Turbinendrehzahl Nt des Drehmomentwandlers erfaßt, und ein Antriebswellendrehmoment Tt wird berechnet, durch das der Motor dann gesteuert wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird das Antriebswellendrehmoment Tt nicht zu dem erforderlichen Drehmoment, da die Steuermenge für den Motor unter Verwendung eines Werts des Antriebswellendrehmoments Tt ohne die Verwendung eines tatsächlichen Motordrehmoments Te zugeführt wird. Daher wird der Motor nicht durch den geeignetsten Wert gesteuert. Erfindungsgemäß wird zunächst ein erforderliches Antriebswellen-Solldrehmoment Ttar festgelegt, und ein erforderliches Motor-Solldrehmoment Tet wird berechnet. Dann wird der Motor gesteuert, da das tatsächliche Motordrehmoment Te zu dem Motor-Solldrehmoment Tet wird. Bei diesem Verfahren wird der Motor durch den geeignetsten Wert gesteuert, da das tatsächliche Motordrehmoment Te direkt gesteuert wird, wenn es zu dem Motor-Solldrehmoment Tet wird. Wie in 8 dargestellt, liest das Steuersystem zunächst in einem Schritt 33 die Öffnungsposition α der Drosselklappe, die Fahrzeuggeschwindigkeit Vsp, die Motordrehzahl Ne, die Turbinendrehzahl Nt, das korrigierte Luft-/Kraftstoffverhältnis A/F und ein Gangwechselverhältnis i. Anschließend berechnet die Einrichtung 11 zur Berechnung des Antriebswellen-Solldrehmoments (3) in einem Schritt 34 unter Verwendung einer Funktion f1 (α Vsp) der Öffnungsposition α der Drosselklappe und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vsp das Antriebswellen-Solldrehmoment Ttar. In einem Schritt 35 berechnet die Einrichtung 12 zur Berechnung des Motor-Solldrehmoments unter Verwendung einer Funktion f2(Ttar, Ne, Nt, i, c, λ.) des Antriebswellen-Solldrehmoments Ttar, der Motordrehzahl Ne, der Turbinendrehzahl Nt, des Gangwechselverhältnisses i, eines charakteristischen Verhältnisses c des Drehmomentwandlers und eines Drehmomentverhältnisses λ des Drehmomentwandlers das Motor-Solldrehmoment Tet. In einem Schritt 36 berechnet die Einrichtung 13 zur Berechnung der Öffnungsposition der Drosselklappe unter Verwendung einer Funktion f3(Tet, Ne, A/F) des Motor-Solldrehmoments Tet, der Motordrehzahl Ne und des korrigierten Luft-/Kraftstoffverhältnisses A/F die Sollöffnungsposition θt für die Drosselklappe. Anschließend führt das Steuersystem dem Kraftstoffeinspritzventil 10 in einem Schritt 37 Steuersignale zu.
  • 9 stellt ein Systemaufbaudiagramm der vorliegenden Erfindung dar. Ein Motor 39 und ein Getriebe 40 sind an einer Autokarosserie 38 angeordnet. Eine Luftströmungsmenge, eine Kraftstoffmenge, ein Zündzeitpunkt, ein Verringerungsverhältnis der Geschwindigkeitsänderung und ähnliches werden durch Signale von einer Steuereinrichtung 41 für die Motorkraftübertragung gesteuert. Ein Einsaugöffnungs-Einspritzsystem eines herkömmlicherweise bekannten Typs, ein inneres Zylindereinspritzsystem mit einer guten Steuerleistung oder ähnliches wird bei der Kraftstoffsteuerung verwendet. Ferner sind an der Autokarosserie 38 Fernseh- oder Videokameras 42 zum Erfassen der äußeren Umgebung und eine Antenne 43 zum Erfassen der Infrastrukturinformationen angeordnet. Bilder der Fernsehkameras 42 werden in ein System 44 zur Bestimmung der Fahrumgebung eingegeben und es erfolgt eine Bildverarbeitung, wodurch Abstände zu dem vorderen und dem hinteren Fahrzeug, Verkehrssignalinformationen, Verkehrszeichen und ein Straßenzustand erkannt werden. Ferner ist die Antenne 43 mit einem Infrastrukturinformationsempfänger 45 verbunden. Stauinformationen, Informationen bezüglich eines Unfalls, aktuelle Positionsinformationen des Fahrzeugs im Verhältnis zu der umgebenden Infrastruktur werden von dem Infrastrukturinformationsempfänger 45 in das System 44 zur Bestimmung der Fahrumgebung eingegeben. Ferner werden in einem CD-ROM 46 oder ähnlichem gespeicherte Karteninformationen in das System 44 zur Bestimmung der Fahrumgebung eingegeben. Die aktuelle Fahrumgebung wird anhand der Infrastrukturinformationen und der Karteninformationen bestimmt. Ein der Fahrinformation entsprechendes Signal wird von dem System 44 zur Bestimmung der Fahrumgebung ausgegeben und in die Steuereinrichtung 41 für die Motorkraftübertragung eingegeben. Die Luftströmungsmenge, die Kraftstoffmenge, das Verringerungsverhältnis der Geschwindigkeitsänderung und ähnliches werden auf der Grundlage des Signals gesteuert. Ferner werden die Öffnungsposition θ der Drosselklappe, ein den Geschwindigkeitsänderungsvorgang angebendes Signal FlgI, die Fahrzeuggeschwindigkeit Vsp, das Gangwechselsignal Isw und ähnliches, die zur Änderung der Steuermengen, zur Bestimmung der Fahrumgebung und ähnlichem verwendet werden, in die Steuereinrichtung 41 für die Motorkraftübertragung eingegeben.
  • 10 ist ein Steuerungsablaufdiagramm einer Schaltsteuerung für das Luft-/Kraftstoffverhältnis. Erfindungsgemäß ist es erforderlich, das Luft-/Kraftstoffverhältnis entsprechend der Fahrumgebung zu ändern. Es ist möglich, die Drehmomentschwankung aufgrund der Änderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses durch das Ausführen der Änderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses synchron mit beispielsweise einem Anhalten, einer Geschwindigkeitsänderung, einem Leerlauf oder ähnlichem zu verhindern. Zunächst liest das Steuersystem in einem Schritt 50 das korrigierte Luft-/Kraftstoffverhältnis A/F, die Öffnungsposition θ der Drosselklappe, das Gangwechselsignal Isw und das den Geschwindigkeitsänderungsvorgang angebende Signal FlgI. In einem Schritt 51 bestimmt das Steuersystem, ob das aktuelle korrigierte Luft-/Kraftstoffverhältnis A/F(n) mit dem vorhergehenden korrigierten Luft-/Kraftstoffverhältnis A/F(n – 1) übereinstimmt. Wenn das aktuelle korrigierte Luft-/Kraftstoffverhältnis mit dem vorhergehenden korrigierten Luft-/Kraftstoffverhältnis übereinstimmt, fährt das Steuersystem mit einem Schritt 52 fort, berechnet den korrigierten Kraftstoffeinspritzkoeffizienten k1 durch f4 [A/F(n – 1)] und hält das vorhergehende Luft-/Kraftstoffverhältnis. Ferner führt das Steuersystem A/F(n – 1) = A/F(n) aus und gibt in einem Schritt 54 den in Schritt 52 berechneten korrigierten Kraftstoffeinspritzkoeffizienten k1 aus. Wenn sich ferner in Schritt 51 das aktuelle korrigierte Luft-/Kraftstoffverhältnis A/F(n) von dem vorhergehenden korrigierten Luft- /Kraftstoffverhältnis A/F(n – 1) unterscheidet, fährt das Steuersystem mit einem Schritt 55 fort, prüft die Öffnungsposition θ der Drosselklappe und bestimmt, ob sich der Motor in einem Leerlaufzustand befindet oder nicht. Wenn beispielsweise die Öffnungsposition nicht größer als 2° ist, stellt das Steuersystem fest, daß sich der Motor im Leerlauf befindet. In einem Schritt 56 bestimmt das Steuersystem, ob die Schalthebelstellung Isw(n) geändert wurde. Dies bedeutet, daß es, wenn die Funktion die Bewegung des Schalthebels überprüft, wirkungsvoll ist, das Luft-/Kraftstoffverhältnis zu ändern, da der Zustand des Motors auf ein Anhalten oder einen Gangwechsel begrenzt ist. In einem Schritt 57 bestimmt das Steuersystem, ob das einen Gangwechsel angebende Signal FlgI auf 1 gesetzt ist oder nicht. Wenn das Signal 1 ist, wird es möglich, das Luft-/Kraftstoffverhältnis synchron mit der Drehmomentschwankung bei der Geschwindigkeitsänderung zu ändern, und die mit der Änderung des Kraftstoffverhältnisses einhergehende Drehmomentschwankung kann verhindert werden. Wenn einer der Schritte 55 bis 57 "JA" ergibt, fährt das Steuersystem mit einem Schritt 58 fort, berechnet den korrigierten Kraftstoffeinspritzkoeffizienten k1 durch f4[A/F(n)] synchron mit der Änderungsperiode und ändert das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf ein neues Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis. Ferner führt das Steuersystem in einem Schritt 59 A/F(n – 1) = A/F(n) aus und gibt in Schritt 54 den in Schritt 58 berechneten korrigierten Kraftstoffeinspritzkoeffizienten k1 aus.
  • 11 ist ein Steuerungsablaufdiagramm in einem Fall, in dem sich ein Stau und eine ansteigende oder absteigende Bedingung überschneiden. Wenn beispielsweise auf einer ansteigenden Straße ein Stau verursacht wird, ist eine dem Anstieg entsprechende Motorleistung erforderlich, und es ist erforderlich, ein variables Luft-/Kraftstoffverhältnis zu bewältigen. Zunächst liest das Steuersystem in einem Schritt 60 ein Stausignal JAM und eine Straßensteigung β. In einem Schritt 61 bestimmt das Steuersystem, ob ein Stau verursacht wird, d. h. ob JAM auf 1 gesetzt ist oder nicht. Wenn JAM 1 ist, fährt das Steuersystem mit einem Schritt 62 fort und führt die Bestimmung des Staumerkers FlgJ = 1 aus. Wenn JAM nicht 1 ist, fährt das Steuersystem mit Schritt 63 fort und führt die Bestimmung des Staumerkers FlgJ = 0 aus. Als nächstes bestimmt das Steuersystem, ob der Straßenanstieg β nicht geringer als beispielsweise 0,5% ist. Wenn der Straßenanstieg β geringer als 0,5% ist, bestimmt das Steuersystem, daß die Straße eine flache Straße oder eine abwärts verlaufende Straße ist, und daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis günstigerweise ein mageres Gemisch von ca. 24 sein sollte. Wenn hingegen der Straßenanstieg β nicht geringer als 0,5% ist, ist es erforderlich, das Luft-/Kraftstoffverhältnis entsprechend der Steigung zu ändern. Wenn daher die Straßensteigung β nicht geringer als 0,5% ist, fährt das Steuersystem mit einem Schritt 65 fort und führt die Bestimmung des Steigungsmerkers Flgβ = 1 aus. Wenn Straßenanstieg geringer als 0,5% ist, fährt das Steuersystem mit einem Schritt 66 fort und führt die Bestimmung des Steigungsmerkers Flgβ = 0 aus. Ferner bestimmt das Steuersystem in einem Schritt 67 FlgJ AND Flgβ. Wenn die Bestimmung wahr ist, fährt das Steuersystem mit einem Schritt 68 fort, und wenn die Bestimmung falsch ist, fährt das Steuersystem mit ZURÜCK fort. Wenn die Bestimmung wahr ist, überschneiden sich der Stau und die ansteigende Straße. Daher berechnet das Steuersystem in Schritt 68 das korrigierte Luft-/Kraftstoffverhältnis A/F durch eine in 11 dargestellte korrigierte Steigungs-Luft-/Kraftstoffverhältnistabelle und eine Funktion f5(β) der Straßensteigung β. Ferner berechnet das Steuersystem in Schritt 69 unter Verwendung des in Schritt 68 berechneten korrigierten Luft-/Kraftstoffverhältnisses A/F den korrigierten Kraftstoffeinspritzkoeffizienten k1 und gibt ihn in einem Schritt 70 aus.
  • 12 stellt ein korrigiertes Luft-/Kraftstoffverhältnis bezüglich der Straßensteigung bei einem Stau dar. Bei einem Stau auf einer Straße im Bereich zwischen einer flachen Straße und einer negativen Steigung ist keine erhebliche Motorleistung erforderlich, und das Luft-/Kraftstoffverhältnis von ca. 24 ist ausreichend. Bei der Bedingung einer aufwärts verlaufenden Steigung steigt hingegen die Motorleistung, die entsprechend dem Steigungswinkel erforderlich ist. Dementsprechend ist es erforderlich, das Luft-/Kraftstoffverhältnis zu verringern und ein reiches Gemisch zu bilden. Die tatsächliche Kraftstoffkostenleistung kann durch die oben beschriebene Steuerung gefördert werden.
  • Erfindungsgemäß ändert sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis zu jeder Zeit entsprechend der Änderung der Fahrumgebung. Es wird daher möglich, die Motorleistung wirkungsvoll zu nutzen, und ferner wird das tatsächliche Kosten-/Leistungs- Verhältnis des Kraftstoffs gefördert. Das Schalten der Luft-/Kraftstoffverhältnisse erfolgt immer entsprechend einer Fahrumgebung, die sich von einem stationären Zustand unterscheidet, wie einer Geschwindigkeitsänderung, einem Anhalten, einem Leerlauf einem Gangwechsel oder ähnlichem. Dadurch wird das unangenehme Gefühl durch die im Zusammenhang mit der Änderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses auftretende Drehmomentschwankung beseitigt. Dementsprechend können die Verringerung der Treibstoffkosten und die Förderung des Fahrverhaltens erreicht werden.

Claims (14)

  1. Steuersystem für ein Fahrzeug mit einem Außenumgebungssensor, der Informationen zur äußeren Umgebung liefert, gekennzeichnet durch Mittel (12), die basierend auf der Information der Außenumgebung von dem Außenumgebungssensor (1, 42, 43) ein Sollmotordrehmoment ausgeben und einen Sollmotordrehmomentwert erhalten, als eine Funktion der Außenumgebungsinformation, und Mittel (7, 8, 9) zum Ausgeben eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnissignals für das Fahrzeug vorgesehen sind, wobei das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnissignal basierend auf der Information über die Außenumgebung von dem Außenumgebungssensor (1) bestimmt wird, wodurch der erhaltene Luft/Kraftstoff-Verhältniswert eine Funktion der Außenumgebungsinformation ist.
  2. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei der Außenumgebungssensor ein Abstandserfassungssystem (44) ist.
  3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Außenumgebungssensor eine Kamera (42) ist.
  4. Steuersystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Außenumgebungssensor ein Infrastrukturinformationsempfänger (43) ist.
  5. Steuersystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Außenumgebungssensor ein Erfassungssensor (1) für die äußere Fahrzeugumgebung ist.
  6. Steuersystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit Mitteln (11) zum Berechnen eines Soll-Antriebswellendrehmoments basierend auf Fahrzeugeingangssignalen, wie eine Gaspedalöffnungsstellung und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vsp, wobei das Soll-Antriebswellendrehmomentsignal bestimmt wird als eine Funktion der Fahrzeugeingangssignale.
  7. Steuersystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Mittel (12) das Soll-Motordrehmoment unter Berücksichtigung eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ausgeben.
  8. Steuersystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Öffnung eines Drosselsteuerventils (14) auf dem Soll-Motordrehmomentsignal basiert.
  9. Steuersystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Mittel (13) zum Berechnen einer Drosselventilöffnungsposition vorgesehen sind, zum Zuführen eines Soll-Drosselventilöffnungspositionssignals zu dem Drosselsteuerventil (14) und wobei die Mittel (13) zum Berechnen der Drosselventilöffnungsposition zusätzlich ein Motordrehzahlsignal erhalten, wobei das Soll-Drosselventilöffnungspositionssignal basierend auf dem Soll-Motordrehmomentsignal und dem Motordrehzahlsignal bestimmt wird.
  10. Steuersystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Kraftstoffmengenberechner (8) vorgesehen ist, der das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnissignal empfängt und ein Kraftstoffeinspritzsignal liefert, wobei ein Kraftstoffeinspritzventil (10) das Kraftstoffeinspritzsignal empfängt.
  11. Steuersystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner mit einer Speichereinrichtung (7), die Luft/Kraftstoff-Verhältnisdaten enthält, die als eine Funktion von vorhergesagten Ist-Fahrumgebungssignalen ausgewählt werden.
  12. Steuersystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei Betriebscharakteristikdaten des Fahrzeugs Drehmomentwandlercharakteristikdaten und Motorcharakteristikdaten enthalten und das Mittel (12) ein Soll-Motordrehmomentberechner ist, der ferner die Betriebscharakteristikdaten zusammen mit dem Soll-Antriebsschaftdrehmomentsignal von dem Mittel (11) erhält, das ein Soll-Antriebsschaftdrehmomentberechner ist ein Soll-Motordrehmomentsignal basierend auf den Betriebscharakteristikdaten und dem Soll-Antriebsschaftdrehmomentsignal bestimmt.
  13. Steuereinheit eines Fahrzeugs mit dem Steuersystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Fahrzeug mit dem Steuersystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12.
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