DE102019116017A1

DE102019116017A1 - Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, der einem Fliehkraftpendel zugeordnet ist

Info

Publication number: DE102019116017A1
Application number: DE102019116017.0A
Authority: DE
Inventors: Hervé Mahe; Roel Verhoog
Original assignee: Valeo Embrayages SAS
Current assignee: Valeo Embrayages SAS
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2019-12-19
Also published as: FR3082487A1; FR3082487B1

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, wobei dieser Verbrennungsmotor Teil einer Antriebsgruppe (1) ist, ferner umfassend:- eine Kurbelwelle, die in Drehung vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, und- ein Fliehkraftpendel (4), das stromabwärts zur Kurbelwelle angeordnet ist, für das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment, wobei bei dem Verfahren der Verbrennungsmotor derart gesteuert wird, dass das mittlere Antriebsmoment, das er liefert, eine Polynomfunktion der Geschwindigkeit dieses Motors in einem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich ist, so dass in diesem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich das diesem mittleren Antriebsmoment zugeordnete ungleichförmige Drehmoment kleiner als das maximale ungleichförmige Drehmoment ist, dem das Fliehkraftpendel (4) ausgesetzt werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, der einem Fliehkraftpendel zugeordnet ist.
Die Erfindung betrifft insbesondere die so genannten „Personenkraftwagen“. Die Erfindung kann auch die so genannten „Industriefahrzeuge“ betreffen, wobei diese letztgenannten beispielweise LKWs, öffentliche Verkehrsmittel oder landwirtschaftliche Fahrzeug sind.
Es ist bekannt, das Fliehkraftpendel zu verwenden, um die Gesamtheit oder einen Teil des ungleichförmigen Drehmoments, das dem Antriebsmoment, das vom Verbrennungsmotor erzeugt wird, zugeordnet ist, zu filtern.
Bei einer solchen Anwendung kann das Fliehkraftpendel in ein Torsionsdämpfungssystem einer Kupplung integriert sein, das geeignet ist, selektiv den Verbrennungsmotor mit dem Getriebe zu verbinden, um die Torsionsschwingungen auf Grund der Drehungleichförmigkeiten des Motors zu filtern. Ein solches Dämpfungssystem ist beispielsweise ein Zweimassenschwungrad.
Als Variante kann bei einer solchen Anwendung das Fliehkraftpendel in eine Reibungskupplungsscheibe, ein Getriebe, automatisiert oder nicht, oder einen hydrodynamischen Drehmomentwandler integriert sein.
Ein solches Fliehkraftpendel setzt herkömmlicherweise einen Träger oder mehrere in Bezug zu diesem Träger bewegliche Pendelkörper ein, wobei die Verlagerung der Pendelkörper in Bezug zum Träger von Wälzelementen geführt wird, die einerseits mit mit dem Träger verbundenen Wälzbahnen und andererseits mit mit den Pendelkörpern verbundenen Wälzbahnen zusammenwirken. Jeder Pendelkörper umfasst beispielswiese zwei Pendelmassen, die miteinander durch ein oder mehrere Verbindungselemente verbunden sind.
Das Fliehkraftpendel kann einem maximalen ungleichförmigen Drehmoment standhalten, auch „Kapazität des Fliehkraftpendels“ genannt. Wenn das ungleichförmige Drehmoment, dem das Fliehkraftpendel ausgesetzt ist, größer als diese Kapazität ist, gelangen die Pendelkörper dieser Vorrichtung am Träger zum Anschlag, wodurch diese letztgenannten beschädigt und Geräusche in Zusammenhang mit den Anschlagstößen erzeugt werden können. Verschiedene Dämpfungsvorrichtungen wurden vorgeschlagen, um diese Stöße zu verringern.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Probleme in Zusammenhang mit der Anwendung eines ungleichförmigen Drehmoments an einem Fliehkraftpendel, das seine Kapazität übersteigt, zu lösen.
Der Erfindung gelingt dies nach einem ihrer Aspekte mit Hilfe eines Verfahrens zur Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, wobei dieser Verbrennungsmotor Teil einer Antriebsgruppe ist, ferner umfassend:

- eine Kurbelwelle, die vom Verbrennungsmotor in Drehung angetrieben wird, und
- ein Fliehkraftpendel, das stromabwärts zur Kurbelwelle angeordnet ist, für das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment,

Im Gegensatz zu den Lösungen des Standes der Technik, die auf die Verringerung der Folgen des Vorhandenseins eines übermäßigen ungleichförmigen Drehmoments, das am Fliehkraftpendel angewandt wird, fokussiert sind, ist es Aufgabe der Erfindung, das Problem an der Wurzel zu behandeln, d.h. den Wert des ungleichförmigen Drehmoments selbst in einem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich zu behandeln. Auf diese Weise wird vermieden, das Fliehkraftpendel mit zusätzlichen Komponenten ausstatten zu müssen, was Einsparungen im Hinblick auf die Kosten und den Platzbedarf ermöglicht. Auf Grund der verringerten Werte für das ungleichförmige Drehmoment in diesem Geschwindigkeitsbereich bleibt das Fliehkraftpendel in einem Funktionsbereich, in dem es keinem übermäßigen ungleichförmigen Drehmoment ausgesetzt ist.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung:

- bedeutet „axial“ „parallel zur Drehachse des Trägers des Fliehkraftpendels“,
- bedeutet „radial“ „entlang einer Achse, die einer Ebene orthogonal zu dieser Drehachse angehört und diese Drehachse schneidet“,
- bedeutet „im Winkel“ oder „in Umfangsrichtung“ „um diese Drehachse herum“,
- bedeutet „orthogonal“ „senkrecht auf eine Radialrichtung“,
- bedeutet „verbunden“ „starr gekoppelt“,
- ist die Erregungsordnung eines Verbrennungsmotors gleich der Anzahl von Explosionen dieses Motors pro Kurbelwellenumdrehung,
- sind „stromaufwärts“ und „stromabwärts“ in Übertragungsrichtung des Drehmoments vom Verbrennungsmotor zu den Rädern der Antriebsgruppe bezeichnet, wie auch „Eingang“ und „Ausgang“, und
- ist die Ruheposition eines Punktes des Fliehkraftpendels jene, in der dieser Punkt frei von Torsionsschwingungen ist, die von den Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors stammen.

Nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Antriebsgruppe auch einen Torsionsschwingungsdämpfer umfassen, der elastische Rückstellelemente umfasst, wobei dieser Torsionsschwingungsdämpfer zwischen der Kurbelwelle und dem Fliehkraftpendel für das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment zwischengefügt ist, und das mittlere Antriebsmoment ein Polynom 4. Grades in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Motors in dem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich ist.
Das mittlere gesteuerte Antriebsmoment nach diesem Ausführungsbeispiel in dem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich ist beispielsweise in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Motors mit folgendem Ausdruck ausgedrückt: $C_{m}^{'} = \frac{s n_{P}^{2} n_{E}^{2} Ω^{4} I_{1} m R_{g}}{k_{d}} \frac{1}{α} \frac{C_{m}}{C_{a}}$
wobei:

- C_m das mittlere Antriebsmoment ist, das vom Verbrennungsmotor ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geliefert wird,
- C_a das diesem mittleren Antriebsmoment zugeordnete ungleichförmige Drehmoment ist,
- k_d die Steifigkeit der einzigen Feder ist, die den Torsionsschwingungsdämpfer gestaltet,
- m, R_g, n_P, s jeweils sind: die Masse des einzigen Pendelkörpers, der alle Pendelkörper des Fliehkraftpendels gestaltet, der Abstand zwischen der Drehachse des Trägers des Fliehkraftpendels und dem Schwerpunkt dieses einzigen Pendelkörpers, der Sollwert, auf den dieser einzige Pendelkörper abgestimmt ist, und der Maximalwert der kurvigen Distanz, die der Schwerpunkt dieses einzigen Pendelkörpers von seiner Ruheposition aus zurücklegt,
- I₁ das Trägheitsmoment der Gesamtheit ist, die auf dem Weg des Drehmoments stromaufwärts zum Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet ist und die Kurbelwelle einschließt,
- n_E die Erregungsordnung des Verbrennungsmotors ist, und
- α eine Konstante ist, die die Verstärkung des dem mittleren Antriebsmoment zugeordneten ungleichförmigen Drehmoments bei hohen Getriebegängen übersetzt, wobei α insbesondere zwischen 1 und 3 beträgt.

Dieser Torsionsschwingungsdämpfer kann von einer einzigen Stufe von elastischen Rückstellelementen gebildet sein, wobei diese elastischen Rückstellelemente in diesem Fall alle parallel zueinander montiert sind.
Als Variante kann dieser Torsionsschwingungsdämpfer von zwei Stufen von elastischen Rückstellelementen, die in Serie montiert sind, gebildet sein, wobei jede Stufe von elastischen Rückstellelementen gebildet ist, die zueinander parallel montiert sind.
Nach diesem ersten Ausführungsbeispiel kann das Fliehkraftpendel seinen Träger auf dem sekundären eines Zweimassenschwungrads befestigt haben, in welchem Fall die vorgenannte Steifigkeit jene der Federn dieses Zweimassenschwungrads ist.
Nach diesem ersten Ausführungsbeispiel kann das Fliehkraftpendel als Variante seinen Träger auf einer Ausgangsnabe einer Reibungskupplungsscheibe befestigt haben. In diesem Fall kann die vorgenannte Steifigkeit jene der Federn sein, die zwischen dem Träger der Reibbeläge und dieser Ausgangsnabe zwischengefügt sind. Gegebenenfalls kann ein Vordämpfer vorgesehen sein.
Nach diesem ersten Ausführungsbeispiel kann das Fliehkraftpendel auch stromabwärts zu einem Dämpfer einer nassen oder trockenen Doppelkupplung, einem Dämpfer einer nassen Einfachkupplung oder auch stromabwärts zu einem Dämpfer eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers oder auch eines Dämpfers einer Hybrid-Antriebsgruppe befestigt sein.
Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Fliehkraftpendel an der Kurbelwelle starr befestigt, und ist das Antriebsmoment ein Polynom 2. Grades in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Motors in dem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich. Nach diesem zweiten Beispiel wurde das von dem Fliehkraftpendel behandelte ungleichförmige Drehmoment nicht vorher gefiltert.
Stromabwärts zu dem Fliehkraftpendel können ein oder mehrere Torsionsschwingungsdämpfer, umfassend elastische Rückstellelemente, vorgesehen sein.
Im Vorhergehenden kann ein elastisches Rückstellelement eine gekrümmte Feder oder eine gerade Feder sein.
Die Obergrenze des vorbestimmten Geschwindigkeitsbereichs liegt beispielsweise zwischen 800 U/min und 2000 U/min. So kann die Steuerung des Antriebsmoments zur Verringerung des ungleichförmigen Drehmoments unter 800 U/min oder unter 2000 U/min beispielsweise erfolgen. Diese Steuerung des Antriebsmoments kann ab 0 U/min erfolgen oder nicht.
Über den vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich hinaus liefert der Verbrennungsmotor ein Antriebsmoment nach dem Stand der Technik ohne Berücksichtigung der Betrachtung des Werts des ungleichförmigen Drehmoments, das diesem mittleren Antriebsmoment zugeordnet ist, im Vergleich mit dem maximalen ungleichförmigen Drehmoment, das dieses Fliehkraftpendel ertragen kann.
Die Antriebsgruppe kann, wie bereits erwähnt, ein Zweimassenschwungrad, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, ein mit der Kurbelwelle verbundenes Schwungrad, eine trockene oder nasse Doppelkupplung, eine nasse Einfachkupplung, eine Komponente einer Hybrid-Antriebsgruppe oder eine Reibungskupplungsscheibe umfassen. Die Erfindung wird genauer betrachtet mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, einer trockenen Doppelkupplung oder einer nassen Doppelkupplung angewandt, da das ungleichförmige Drehmoment, das dem mittleren Antriebsmoment zugeordnet ist, bei diesen Anwendungen größer als das maximale Drehmoment ist, das das Fliehkraftpendel bei niedrigen Drehzahlen ertragen kann.
Die Erfindung hat nach einem weiteren ihrer Aspekte ferner eine Antriebsgruppe eines Fahrzeugs zum Gegenstand, umfassend:

- einen Verbrennungsmotor, der ein mittleres Antriebsmoment erzeugt,
- eine Kurbelwelle, die in Drehung vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, und
- ein Fliehkraftpendel, das stromabwärts zu der Kurbelwelle angeordnet ist, für das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment,

Die Gesamtheit oder ein Teil der vorgenannten Merkmale ist auch auf diesen weiteren Aspekt der Erfindung anwendbar.
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel kann die Antriebsgruppe ferner einen Torsionsschwingungsdämpfer umfassen, der elastische Rückstellelemente umfasst, wobei dieser Torsionsschwingungsdämpfer für das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment zwischen der Kurbelwelle und dem Fliehkraftpendel zwischengefügt ist, und ist das mittlere Antriebsmoment ein Polynom 4. Grades in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Motors in dem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich.
Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel kann das Fliehkraftpendel fest an der Kurbelwelle befestigt sein, wobei das mittlere Antriebsmoment ein Polynom 2. Grades in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Motors in dem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich ist.
Die vorgenannte Gesamtheit kann ferner das Getriebe, die Antriebswelle und das Differential umfassen.
Die Steuerung des Verbrennungsmotors kann zur Gänze oder teilweise mit Hilfe eines Computersystems durchgeführt werden.
Im gesamten vorhergehenden Text umfasst das Fliehkraftpendel beispielsweise mehrere Pendelkörper, beispielsweise eine Anzahl zwischen zwei und acht, insbesondere drei oder sechs Pendelkörper. Alle diese Pendelkörper können in Umfangsrichtung aufeinander folgen. Das Fliehkraftpendel kann somit eine Vielzahl von Ebenen senkrecht auf die Drehachse umfassen, in jeder von denen alle Pendelkörper angeordnet sind.
Der Träger des Fliehkraftpendels kann ein einziger und aus einem Stück hergestellt sein.
Jeder Pendelkörper kann umfassen:

- eine erste und eine zweite Pendelmasse, die axial zueinander beabstandet und in Bezug zum Träger beweglich sind, wobei die erste Pendelmasse axial auf einer ersten Seite des Trägers angeordnet ist, und die zweite Pendelmasse axial auf einer zweiten Seite des Trägers angeordnet ist, und
- mindestens ein Element zur Verbindung der ersten und der zweiten Pendelmasse, das die Massen zueinander bringt.

Die Vorrichtung kann mindestens ein Wälzelement umfassen, das einerseits mit einer mit dem Träger verbundenen Wälzbahn und andererseits mit einer mit dem Pendelkörper verbundenen Wälzbahn zusammenwirkt, um die Verlagerung des Pendelkörpers in Bezug zum Träger zu führen.
Das Wälzelement kann mit der mit dem Träger verbundenen Wälzbahn und mit der mit dem Pendelkörper verbundenen Wälzbahn nur über seine Außenfläche zusammenwirken. So kann ein selber Abschnitt dieser Außenfläche abwechselnd mit der mit dem Träger verbundenen Wälzbahn und mit der mit dem Pendelkörper verbundenen Wälzbahn zusammenwirken, wenn sich das Wälzelement verlagert.
Die mit dem Pendelkörper verbundene Wälzbahn kann durch das Verbindungselement definiert sein. Mit anderen Worten wirkt das Wälzelement einerseits mit dem Träger und andererseits mit dem Verbindungselement zusammen, um die Verlagerung des Pendelkörpers in Bezug zum Träger zu führen. Jedes Wälzelement kann zwischen den oben erwähnten Wälzbahnen nur in Kompression belastet werden. die mit dem Träger verbundene Wälzbahn und die mit dem Pendelkörper verbundene Wälzbahn, die mit einem selben Wälzelement zusammenwirkt, können zumindest teilweise einander radial gegenüberliegend sein, d.h. dass Ebenen senkrecht auf die Drehachse vorhanden sind, in denen sich diese Wälzbahnen beide erstrecken.
Nach einer Variante kann der Pendelkörper zwei getrennte Wälzbahnen definieren, wobei eine Wälzbahn in der ersten Pendelmasse definiert ist, und eine Wälzbahn in der zweiten Pendelmasse definiert ist.
Jeder Pendelkörper kann mit einem oder mehreren Anschlagdämpfungselementen versehen sein, die es ermöglichen, die Stöße zwischen dem Pendelkörper und dem Träger beispielsweise beim Abschalten des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs zu verringern.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst jeder Pendelkörper zwei Verbindungselemente, wirkt jedes Verbindungselement mit einem Wälzelement zusammen, und ist jedes Verbindungselement einem Anschlagdämpfungselement zugeordnet.
Jedes Anschlagdämpfungselement kann elastische Eigenschaften aufweisen, die die Dämpfung der Stöße in Verbindung mit der Kontaktnahme des Pendelkörpers und des Trägers verbunden sind. Jedes Anschlagdämpfungselement ist beispielsweise aus Elastomer oder Kautschuk hergestellt.
Im gesamten vorhergehenden Text ist jedes Wälzelement beispielsweise eine Walze mit kreisförmigem Querschnitt in einer Ebene senkrecht auf die Drehachse des Trägers. Die axialen Enden der Walze können keine dünne ringförmige Umrandung aufweisen. Die Walze ist beispielsweise aus Stahl hergestellt. Der Walze kann hohl oder voll sein.
Im gesamten vorhergehenden Text kann die Form der Wälzbahnen derart sein, dass die Pendelkörper nur in Bezug zum Träger in Translation um eine fiktive Achse parallel zur Drehachse verlagert werden.
Als Variante kann die Form der Wälzbahnen derart sein, dass die Pendelkörper in Bezug zum Träger verlagert werden sowohl:

- in Translation um eine fiktive Achse parallel zur Drehachse, als auch
- in Drehung um sich selbst, insbesondere um ihren jeweiligen Schwerpunkt, wobei eine solche Bewegung auch „kombinierte Bewegung“ genannt wird.

Der Verbrennungsmotor des Antriebsgruppe kann zwei, drei, vier, fünf oder sechs Zylinder oder mehr umfassen.
Das Fliehkraftpendel weist nicht notwendigerweise nur einen Träger auf, es umfasst beispielsweise zwei Träger, die axial versetzt und miteinander verbunden sind, wobei der Pendelkörper mindestens eine Pendelmasse umfasst, die axial zwischen den zwei Trägern angeordnet ist. Der Pendelkörper umfasst beispielsweise mehrere miteinander verbundene Pendelmassen. Alle diese Pendelmassen eines selben Pendelkörpers können axial zwischen den zwei Trägern angeordnet sein. Als Variante erstreckt(en) sich nur (eine) gewisse Pendelmasse(n) axial zwischen den zwei Trägern, wobei sich (eine) weitere Pendelmasse(n) dieses Pendelkörpers axial über den einen oder den anderen Träger hinaus erstreckt(en).
Die Erfindung wird durch die Studie der nachfolgenden Beschreibung von nicht beschränkenden Einsatzbeispielen derselben und die Studie der beigefügten Zeichnung besser verständlich, wobei:

- 1 eine sehr schematische Ansicht eines Teils einer Antriebsgruppe ist, in der die Erfindung eingesetzt werden kann,
- die 2 und 3 zwei Beispiele einer Architektur von Fliehkraftpendeln darstellen, mit denen die Erfindung eingesetzt werden kann, und
- 4 ein Graph ist, der es ermöglicht, die Wirkung der Erfindung aufzuzeigen, wenn das Fliehkraftpendel stromabwärts zu einem Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet ist.

1 stellt schematisch einen Teil eines Antriebsgruppe 1 eines Fahrzeugs dar. Obwohl in 1 nicht dargestellt, umfasst der Antriebsgruppe 1 bekannterweise einen Verbrennungsmotor zum Antrieb des Fahrzeugs, wobei dieser letztgenannte zwei, drei oder vier Zylinder sowie eine Kurbelwelle umfasst.
Dieser Antriebsgruppe 1 umfasst hier:

- eine primäre Komponente 2, die die Kurbelwelle einschließt, wobei diese Komponente 2 ein Trägheitsmoment um die Drehachse der Kurbelwelle I₁ aufweist, und
- einen Torsionsschwingungsdämpfer 3, umfassend elastische Rückstellelemente. Diese elastischen Rückstellelemente sind hier parallel, um eine Dämpfungsstufe zu bilden, und umfassen beispielsweise gerade oder gekrümmte Federn. Die einzige Steifigkeit, die die Gesamtheit der elastischen Rückstellelemente dieses Dämpfers 3 darstellt, ist nachfolgend mit k_d bezeichnet.

Am Ausgang des Torsionsschwingungsdämpfers 3 ist ein Fliehkraftpendel 4 montiert. Dieses Fliehkraftpendel 4 umfasst in dem beschriebenen Beispiel einen Träger 5, der am Ausgang des Dämpfers 3 befestigt ist, und Pendelkörper 6, die in Bezug zum Träger 5 beweglich sind.
Auf bekannte Weise und wie in den 2 und 3 dargestellt, kann jeder Pendelkörper 6 zwei Pendelmassen 7 umfassen, wobei sich jede Pendelmasse 7 axial gegenüber einer Seite des Trägers 5 erstreckt, und zwei Verbindungselemente 8, die die zwei Pendelmassen eines Pendelkörpers 6 verbinden. Die Verbindungselemente 8, die einem selben Pendelkörper 6 angehörten, auch „Querbalken“ genannt, sind in dem betreffenden Beispiel im Winkel versetzt.
Das Fliehkraftpendel 4 kann ferner Wälzelemente umfassen, die die Verlagerung der Pendelkörper 6 in Bezug zum Träger 5 führen. Die Wälzelemente sind hier Walzen, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Bewegung jedes Pendelkörpers 6 in Bezug zum Träger 5 wird beispielsweise von zwei Wälzelementen geführt.
Jedes Wälzelement rollt einerseits auf einer ersten mit dem Träger 5 verbundenen Wälzbahn und andererseits auf einer zweiten mit dem Pendelkörper 6 verbundenen Wälzbahn, um diese Bewegung zu führen. Im Falle der 2 ist jede zweite Wälzbahn von einem Verbindungselement 8 gebildet, während im Falle der 3 jede zweite Wälzbahn direkt innerhalb einer Pendelmasse 7 unabhängig von den Verbindungselementen 8 ausgebildet ist.
Der Antriebsgruppe 1 umfasst ferner in dem betreffenden Beispiel ein Getriebe, eine Antriebswelle und ein Differential, obwohl diese Elemente nicht dargestellt sind.
Die Erfindung besteht darin, das für niedrige Drehzahlen gelieferte mittlere Antriebsmoment zu verändern, um zu garantieren, dass das diesem mittleren Antriebsmoment zugeordnete und von dem Fliehkraftpendel 4 erfasste ungleichförmige Drehmoment unter einem Wert bleibt, ab dem die Pendelkörper 6 am Träger 5 zum Anschlag gelangen.
Die Erfindung beruht auf der Feststellung, dass es möglich ist, das mittlere Antriebsmoment für niedrige Drehzahlen, beispielsweise Drehzahlen unter 800 U/min, zu verringern, ohne dass diese den Antrieb des Fahrzeugs echt beeinträchtigt, und so dass das vom Fliehkraftpendel 4 erfasste ungleichförmige Drehmoment unter diesem Wert bleibt, ab dem die Pendelkörper 6 am Träger 5 zum Anschlag gelangen.
Es wird eine analytische Erklärung zu der von der Erfindung vorgeschlagenen Lösung geliefert. Es werden hier die folgenden Daten eingeführt:

- C_m ist das mittlere Antriebsmoment, das vom Verbrennungsmotor nach dem Stand der Technik geliefert wird,
- C_a ist das ungleichförmige Drehmoment, das dem mittleren Antriebsmoment C_m zugeordnet ist,
- k_d ist die Steifigkeit der einzigen Feder, die den Torsionsschwingungsdämpfer darstellt,
- m, R_g, n_P, s sind jeweils: die Masse des einzigen Pendelkörpers, der alle Pendelkörper des Fliehkraftpendels darstellt, der Abstand zwischen der Drehachse des Trägers des Pendels und dem Schwerpunkt dieses einzigen Pendelkörpers, der Ordnungswert, auf den dieser einzige Pendelkörper abgestimmt ist, und der Maximalwert der kurvigen Distanz, die der Schwerpunkt dieses einzigen Pendelkörpers von seiner Ruheposition aus durchläuft,
- I₁ ist das Trägheitsmoment der Gesamtheit, die auf dem Weg des Drehmoments stromaufwärts zum Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet ist, und umfassend die Kurbelwelle,
- n_E ist die Erregungsordnung des Verbrennungsmotors, und
- α ist eine Konstante, die die Verstärkung des dem mittleren Antriebsmoment zugeordneten ungleichförmigen Drehmoments für hohe Getriebegänge, wobei α insbesondere zwischen 1 und 3 beträgt.

Der Ausdruck des von dem Fliehkraftpendel 4 nach teilweiser Filterung durch den Torsionsschwingungsdämpfer 3 erfassten ungleichförmigen Drehmoments wird geliefert durch $C_{p} = \frac{k_{d} C l a}{n_{E}^{2} Ω^{2} I_{1}}$
Überdies wird der Maximalwert des ungleichförmigen Drehmoments, das das Fliehkraftpendel 4 ertragen kann, ohne dass seine Pendelkörper 6 am Träger 5 nach einem Ausschlag von der Ruheposition dieser Pendelkörper aus zum Anschlag kommen, auch „Kapazität des Fliehkraftpendels“ genannt, geliefert durch $C_{c a p a} = s n_{P}^{2} Ω^{2} m R_{g}$
Wenn angenommen wird, dass das Drehmoment C_P gemäß (1) höchstens gleich der der Kapazität des Fliehkraftpendels 4 gemäß (2) ist, wird als Wert für ein maximales ungleichförmiges Drehmoment im Bereich der Kurbelwelle C_a' folgender Ausdruck erhalten $C_{a}^{'} = \frac{s n_{P}^{2} n_{E}^{2} Ω^{4} I_{1} m R_{g}}{k_{d}}$
Die Berücksichtigung der Verstärkung der Drehungleichförmigkeiten für die Höheren Getriebegänge, beispielsweise für die Gänge ab dem fünften Gang, erfordert die Einführung eines Koeffizienten α, der zwischen 1 und 3 betragen kann, und der zum Erhalt eines korrigierten Werts für dieses maximale ungleichförmige Drehmoment im Bereich der Kurbelwelle führt: $C_{a}^{'} = \frac{s n_{P}^{2} n_{E}^{2} Ω^{4} I_{1} m R_{g}}{k_{d}} \frac{1}{α}$
Da das mittlere Antriebsmoment C_m und das ungleichförmige Antriebsmoment C_a proportional sind, wird der Wert des maximalen mittleren Antriebsmoments C_m', das dem Wert des maximalen ungleichförmigen Drehmoments C_a' zugeordnet ist durch Einsatz der folgenden Gleichung erhalten: $\frac{C_{m}}{C_{a}} = \frac{C_{m}^{'}}{C_{a}^{'}}$
Für das maximale mittlere Antriebsmoment C_m', das es ermöglicht, zu vermeiden, dass das Fliehkraftpendel 4 einem ungleichförmigen Drehmoment über seiner Kapazität ausgesetzt wird, wird als Ausdruck folgender erhalten: $C_{m}^{'} = \frac{s n_{P}^{2} n_{E}^{2} Ω^{4} I_{1} m R_{g}}{k_{d}} \frac{1}{α} \frac{C_{m}}{C_{a}}$
So ist festzustellen, dass der Ausdruck des maximalen mittleren Antriebsmoments C_m' eine Polynomfunktion 4. Grades der Drehgeschwindigkeit Ω an der Kurbelwelle ist.
Bei einer genauen Anwendung ergeben sich beispielsweise die folgenden Zahlenwerte:

- s beträgt zwischen 10 und 15 mm,
- n_p beträgt zwischen 0,5 und 4,
- n_e ist gleich 0,5 oder 1, oder 1,5 oder 2 oder 3,
- Ω beträgt zwischen 700 und 2000 U/min,
- I₁ beträgt zwischen 0,05 und 0,25 kg/m²
- k_d beträgt zwischen 3 und 25 Nm/°,
- m beträgt zwischen 0,2 und 2 kg, und
- Rg beträgt zwischen 4 cm und 12 cm.

4 zeigt:

- gemäß einer Kurve 100 die Entwicklung des mittleren Drehmoments eines Motors einer Antriebsgruppe ähnlich jener der 1 in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit dieses Motors nach dem Stand der Technik, und
- gemäß einer Kurve 101 die Entwicklung dieses selben mittleren Antriebsmoments nach einem besonderen Beispiel.

Es ist festzustellen, dass bei unteren Geschwindigkeiten zwischen 1000 und ungefähr 1300 U/min das mittlere Antriebsmoment gemäß diesem Beispiel im Vergleich mit jenem des Standes der Technik verringert ist. Die Kurve 101 ist nämlich unter der Kurve 100 bei diesen Geschwindigkeiten, und diese Kurve 101 stellt eine Polynomfunktion 4. Grades der Geschwindigkeit Ω dar. Über diesen Wert von 1300 U/min hinaus ist das Verhalten des Verbrennungsmotors ähnlich jenem des Standes der Technik.
Nach einem zweiten nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Träger des Fliehkraftpendels 5 direkt an der Kurbelwelle befestigt, ohne vorherige Filterung eines Torsionsschwingungsdämpfers ähnlich dem vorher beschriebenen Dämpfer 3.
In diesem Fall muss das maximale ungleichförmige Drehmoment im Bereich der Kurbelwelle C_a' gleich der Kapazität des Fliehkraftpendels Ccapa sein.
Wenn wieder ein Faktor α, immer noch zwischen 1 und 3, eingeführt wird, wird folgender Ausdruck erhalten: $C_{a}^{'} = \frac{s \times n_{P}^{2} \times Ω^{2} \times m \times R_{g}}{α}$
Es wird nun folgender Ausdruck für das mittlere Antriebsmoment C_m' erhalten, der es ermöglicht zu vermeiden, dass das Fliehkraftpendel 4 einem ungleichförmigen Drehmoment über seiner Kapazität ausgesetzt wird: $C_{m}^{'} = \frac{s \times n_{P}^{2} \times Ω^{2} \times m \times R_{g}}{α} \times \frac{C_{m}}{C_{a}}$
Es ist somit festzustellen, dass der Ausdruck des mittleren Antriebsmoments C_m' eine Polynomfunktion 2. Grades der Drehgeschwindigkeit an der Kurbelwelle Ω ist.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, wobei dieser Verbrennungsmotor Teil einer Antriebsgruppe (1) ist, ferner umfassend: - eine Kurbelwelle, die in Drehung vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, und - ein Fliehkraftpendel (4), das für das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment stromabwärts zur Kurbelwelle angeordnet ist, wobei bei dem Verfahren der Verbrennungsmotor derart gesteuert wird, dass das mittlere Antriebsmoment, das er liefert, eine Polynomfunktion der Geschwindigkeit dieses Motors in einem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich ist, so dass in diesem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich das diesem mittleren Antriebsmoment zugeordnete ungleichförmige Drehmoment kleiner als das maximale ungleichförmige Drehmoment ist, welches das Fliehkraftpendel (4) ertragen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Antriebsgruppe ferner einen Torsionsschwingungsdämpfer (3) umfasst, der elastische Rückstellelemente umfasst, wobei dieser Torsionsschwingungsdämpfer (3) für das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment zwischen der Kurbelwelle und dem Fliehkraftpendel (4) zwischengefügt ist, wobei bei dem Verfahren das mittlere Antriebsmoment ein Polynom 4. Grades in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Motors in dem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Fliehkraftpendel (4) starr an der Kurbelwelle befestigt ist, und bei dem das mittlere Antriebsmoment ein Polynom 2. Grades in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Motors in dem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Obergrenze des vorbestimmten Geschwindigkeitsbereichs zwischen 800 und 2000 U/min liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Antriebsgruppe (1) ferner einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, eine trockene Doppelkupplung oder eine nasse Doppelkupplung umfasst.
Antriebsgruppe (1) eines Fahrzeugs, umfassend: - einen Verbrennungsmotor, der ein Antriebsmoment erzeugt, - eine Kurbelwelle, die in Drehung vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, und - ein Fliehkraftpendel (4), das für das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment stromabwärts zur Kurbelwelle angeordnet ist, wobei das mittlere Antriebsmoment eine Polynomfunktion der Geschwindigkeit dieses Motors in einem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich ist, so dass in diesem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich das diesem mittleren Antriebsmoment zugeordnete ungleichförmige Drehmoment kleiner als das maximale ungleichförmige Drehmoment ist, welches das Fliehkraftpendel (4) ertragen kann.
Antriebsgruppe nach Anspruch 6, ferner umfassend einen Torsionsschwingungsdämpfer (3), umfassend elastische Rückstellelemente, wobei dieser Torsionsschwingungsdämpfer (3) für das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment zwischen der Kurbelwelle und dem Fliehkraftpendel (4) zwischengefügt ist, wobei das mittlere Antriebsmoment ein Polynom 4. Grades in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Motors in dem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich ist.
Antriebsgruppe nach Anspruch 6, wobei das Fliehkraftpendel (4) starr an der Kurbelwelle befestigt ist, wobei das mittlere Antriebsmoment ein Polynom 2. Grades in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Motors in dem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich ist.