DE102014215861A1 - Motor vehicle drive train with an internal combustion engine and a hydrodynamic retarder - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor (1), der einen Abgasstrom (2) erzeugt und Antriebsräder (3) antreibt; mit einem im Abgasstrom (2) positionierten Partikelfilter (4); mit einem hydrodynamischen Retarder (5) zum Abbremsen des Kraftfahrzeugantriebsstrangs, umfassend ein beschaufeltes Primärrad (6) und ein beschaufeltes Sekundärrad (7), die miteinander einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum (8) ausbilden, um durch hydrodynamische Leistungsübertragung vom Primärrad (6) auf das Sekundärrad (7) ein Bremsmoment zu erzeugen; mit einer ersten Steuervorrichtung (9), die eingerichtet ist, eine notwendige Regeneration des Partikelfilters (4) zu erfassen oder zu berechnen und eine Temperatur des Abgasstromes (2) zumindest im Bereich des Partikelfilters (4) zu bestimmen; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuervorrichtung (9) ferner eingerichtet ist, in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur des Abgasstromes (2) den hydrodynamischen Retarder (5) zur Erzeugung des Bremsmomentes zu aktivieren.The invention relates to a motor vehicle drive train with an internal combustion engine (1) which generates an exhaust gas stream (2) and drives drive wheels (3); with a in the exhaust stream (2) positioned particulate filter (4); with a hydrodynamic retarder (5) for braking the motor vehicle drive train, comprising a bladed primary wheel (6) and a bladed secondary wheel (7), which together form a work space (8) which can be filled with a working fluid, by hydrodynamic power transmission from the primary wheel (6) the secondary wheel (7) to generate a braking torque; with a first control device (9) which is set up to detect or calculate a necessary regeneration of the particulate filter (4) and to determine a temperature of the exhaust gas flow (2) at least in the region of the particulate filter (4); characterized in that the first control device (9) is further adapted to activate the hydrodynamic retarder (5) for generating the braking torque as a function of the determined temperature of the exhaust gas stream (2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor und einem hydrodynamischen Retarder, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The present invention relates to a motor vehicle drive train with an internal combustion engine and a hydrodynamic retarder, in detail according to the preamble of the independent claims.
Kraftfahrzeugantriebsstränge werden seit vielen Jahren mit hydrodynamischen Retardern als verschleißfreie Bremsen ausgerüstet. Dies betrifft, wie die vorliegende Erfindung gemäß einer vorzuziehenden Ausführungsform, besonders Nutzfahrzeuge wie Lastkraftwagen oder auch Schienenfahrzeuge. Die hydrodynamischen Retarder weisen wenigstens ein beschaufeltes Primärrad und wenigstens ein beschaufeltes Sekundärrad auf, welche gemeinsam wenigstens einen Arbeitsraum ausbilden, der mit einem Arbeitsmedium befüllt oder befüllbar ist, um durch eine hydrodynamische Kreislaufströmung im Arbeitsraum Drehmoment vom Primärrad auf das Sekundärrad zu übertragen. Aufgrund dessen, dass das Sekundärrad stationär gehalten wird oder bei einer alternativen Ausführungsform in Gegenrichtung zum Primärrad angetrieben wird, wird ein Bremsmoment auf das Primärrad ausgeübt, mittels welchem der am Primärrad angeschlossene Zweig des Kraftfahrzeugantriebsstrangs abgebremst werden kann. Automotive powertrains have been equipped with hydrodynamic retarders for many years as wear-free brakes. This relates, as the present invention according to a preferred embodiment, especially commercial vehicles such as trucks or rail vehicles. The hydrodynamic retarders have at least one bladed primary wheel and at least one bladed secondary wheel, which together form at least one working space which is filled or filled with a working fluid in order to transmit torque from the primary wheel to the secondary wheel through a hydrodynamic circulation flow in the working space. Due to the fact that the secondary wheel is kept stationary or driven in an alternative embodiment in the opposite direction to the primary wheel, a braking torque is exerted on the primary wheel, by means of which the primary wheel connected to the branch of the motor vehicle drive train can be braked.
Es sind sowohl sogenannte Primärretarder als auch Sekundärretarder bekannt. Bei Primärretardern läuft das Primärrad in Abhängigkeit der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors, welcher den Antriebsstrang antreibt, um. Bei Sekundärretardern läuft das Primärrad in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit beziehungsweise der Drehzahl der Antriebsräder um.Both so-called primary retarders and secondary retarders are known. In Primärretardern the primary wheel runs in response to the engine speed of the internal combustion engine, which drives the drive train to. In Sekundärretardern the primary wheel runs in response to the vehicle speed or the speed of the drive wheels.
Hydrodynamische Retarder erzeugen im Bremsbetrieb Wärme, die zwar über einen geeigneten Kühlkreislauf abgeführt werden muss, jedoch auch sinnvoll genutzt werden kann. So beschreibt
Gemäß einer Ausführungsform, die in
Bei einer Nutzung eines hydrodynamischen Retarders zum Aufheizen des Motorkühlkreislaufes, wie sie beispielsweise in der genannten
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in einem Retarderbremsbetrieb in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang anfallende Wärme über die Maßnahmen aus dem bekannten Stand der Technik hinaus vorteilhaft zu nutzen und gleichzeitig ungünstige Betriebszustände zu verhindern.The object of the present invention is to make advantageous use of the heat accumulated in a retarder braking operation in a motor vehicle drive train beyond the measures known from the prior art and at the same time to prevent unfavorable operating conditions.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.The object of the invention is achieved by a motor vehicle drive train with the features of the independent claims. In the dependent claims advantageous and particularly expedient embodiments of the invention are given.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist der Kraftfahrzeugantriebsstrang einen Verbrennungsmotor auf, der einen Abgasstrom erzeugt und Antriebsräder des Kraftfahrzeugs antreibt. Im Abgasstrom ist ein Partikelfilter angeordnet, um Partikel aus dem Abgasstrom heraus zu filtern. Wenn der Verbrennungsmotor als Dieselmotor ausgeführt ist, ist beispielsweise ein Diesel-Partikelfilter vorgesehen.According to a first embodiment of the invention, the motor vehicle drive train has an internal combustion engine which generates an exhaust gas flow and drives driving wheels of the motor vehicle. In the exhaust stream, a particulate filter is arranged to filter particles out of the exhaust stream. If the internal combustion engine is designed as a diesel engine, for example, a diesel particulate filter is provided.
Es ist ferner ein hydrodynamischer Retarder der eingangs genannten Art im Kraftfahrzeugantriebsstrang vorgesehen, umfassend ein beschaufeltes Primärrad und ein beschaufeltes Sekundärrad, die miteinander einen mit einem Arbeitsmedium befüllten Arbeitsraum ausbilden, um durch hydrodynamische Leistungsübertragung vom Primärrad auf das Sekundärrad ein Bremsmoment zu erzeugen. Dieses Bremsmoment führt in Abhängigkeit der Drehzahl des Primärrades zu einer Bremsleistung, welche das Fahrzeug verschleißfrei abbremst. Der Arbeitsraum muss nicht stets mit Arbeitsmedium befüllt sein, sondern kann beispielsweise zum Einleiten des Bremsbetriebs mit Arbeitsmedium mehr oder minder befüllt werden, je nach gewünschter Höhe des Bremsmomentes, und beim Übergang in den Nichtbremsbetrieb wieder vom Arbeitsmedium entleert werden, gemäß einer Ausführungsform bis auf eine vorgegebene Restarbeitsmediummenge.A hydrodynamic retarder of the type mentioned above is also provided in the motor vehicle drive train, comprising a bladed primary wheel and a bladed secondary wheel, which together form a working space filled with a working medium in order to generate a braking torque by hydrodynamic power transmission from the primary wheel to the secondary wheel. This braking torque leads in dependence on the speed of the primary wheel to a braking power, which brakes the vehicle wear. The working space need not always be filled with working fluid, but can be filled more or less, for example, to initiate the braking operation with working fluid, depending on the desired amount of braking torque, and emptied again at the transition to the non-braking operation of the working fluid, according to one embodiment except for one specified residual working medium quantity.
Es ist eine erste Steuervorrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist, eine notwendige Regeneration des Partikelfilters zu erfassen oder zu berechnen. Beispielsweise kann eine katalytische und/oder passive Regeneration vorgesehen sein, bei welcher insbesondere ein dem Partikelfilter vorgeschalteter Oxidationskatalysator und/oder eine katalytisch wirkende Partikelfilterbeschichtung des in dem Abgasstrom enthaltene Stickstoffmonoxid zusammen mit dem Restsauerstoff in Stickstoffdioxid umwandelte. Dieses Stickstoffdioxid ermöglicht eine Verbrennung, insbesondere kontinuierliche Verbrennung des im Partikelfilter angesammelten Rußes und damit die sogenannte Regenation. Für eine solche Regeneration des Partikelfilters ist eine ausreichend hohe Abgastemperatur erforderlich, beispielsweise von 350° bis 500°. Daher bestimmt die erste Steuervorrichtung auch die Temperatur des Abgasstromes, zumindest im Bereich des Partikelfilters, insbesondere kurz vor dem Partikelfilter im Abgasstrom oder am Eingang des Partikelfilters. Die Bestimmung kann beispielsweise mit Hilfe eines Temperatursensors im Abgasstrom oder einem angrenzenden Bauteil erfolgen, wobei der Temperatursensor einen Messwert erzeugt, welcher der ersten Steuervorrichtung zumindest mittelbar zugeleitet wird. Auch eine Berechnung der Temperatur des Abgasstromes aus anderen Größen ist möglich.A first control device is provided, which is set up to detect or calculate a necessary regeneration of the particulate filter. For example, it is possible to provide a catalytic and / or passive regeneration, in which, in particular, an oxidation catalyst upstream of the particle filter and / or a catalytically active particle filter coating of the nitrogen monoxide contained in the exhaust gas flow together with the residual oxygen are converted into nitrogen dioxide. This nitrogen dioxide enables combustion, in particular continuous combustion of the soot accumulated in the particle filter and thus the so-called regeneration. For such a regeneration of the particulate filter, a sufficiently high exhaust gas temperature is required, for example from 350 ° to 500 °. Therefore, the first control device also determines the temperature of the exhaust gas stream, at least in the region of the particulate filter, in particular shortly before the particulate filter in the exhaust gas stream or at the inlet of the particulate filter. The determination can take place, for example, with the aid of a temperature sensor in the exhaust gas flow or an adjacent component, the temperature sensor generating a measured value which is fed to the first control device at least indirectly. A calculation of the temperature of the exhaust gas stream from other sizes is possible.
Erfindungsgemäß ist nun die erste Steuervorrichtung ferner eingerichtet, in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur des Abgasstromes, insbesondere der stets aktuell bestimmten Temperatur des Abgasstromes, wobei eine kontinuierliche Bestimmung oder eine Bestimmung in regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen erfolgen kann, den hydrodynamischen Retarder zur Erzeugung eines Bremsmomentes zu aktivieren.According to the invention, the first control device is further configured to activate the hydrodynamic retarder to generate a braking torque as a function of the determined temperature of the exhaust gas flow, in particular the always currently determined temperature of the exhaust gas flow, wherein a continuous determination or a determination can be made at regular or irregular intervals ,
Die erste Ausführungsform der Erfindung beruht auf der Lehre, in Betriebszuständen, bei denen die Temperatur des Abgasstromes zur Regeneration des Partikelfilters nicht ausreichen würde, obwohl eine Regeneration notwendig oder sinnvoll ist, oder für eine kontinuierliche Regeneration die Temperatur des Abgasstromes gezielt dadurch zu erhöhen, dass mit dem hydrodynamischen Retarder ein Bremsmoment erzeugt wird, das zu einer höheren Motorleistungsanforderung führt, weil der Verbrennungsmotor bei aktiviertem Retarder gegen das Retarderbremsmoment arbeiten muss. Die Bremsleistung wird vorteilhaft gering gehalten und insbesondere wird das Bremsmoment in Abhängigkeit der Motordrehzahl oder der Fahrgeschwindigkeit beziehungsweise Gelenkwellendrehzahl begrenzt. Beispielsweise kann ein Bremsmoment über der Motordrehzahl oder der Gelenkwellendrehzahl vorgegeben werden, welches zur gezielten Erhöhung der Temperatur des Abgasstromes zur Regeneration des Partikelfilters eingestellt wird.The first embodiment of the invention is based on the teaching, in operating conditions in which the temperature of the exhaust gas stream for regeneration of the particulate filter would not be sufficient, although regeneration is necessary or useful, or specifically for a continuous regeneration to increase the temperature of the exhaust stream, that a braking torque is generated with the hydrodynamic retarder, which leads to a higher engine power requirement, because the internal combustion engine must work against the retarder braking torque when the retarder is activated. The braking power is advantageously kept low and in particular the braking torque is limited depending on the engine speed or the driving speed or propeller shaft speed. For example, a braking torque over the engine speed or the propeller shaft speed can be specified, which is set to specifically increase the temperature of the exhaust gas stream for the regeneration of the particulate filter.
Durch das erfindungsgemäße „Mitbremsen“ des hydrodynamischen Retarders, vorteilhaft mit nur kleinem Bremsmoment, kann die notwenige Temperatur des Abgasstromes zur Regeneration des Partikelfilters auch innerhalb des sogenannten Traktionsbetriebs erreicht werden, bei welchem das Kraftfahrzeug aktiv durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, im Unterschied zum Schubbetrieb oder Motorbremsbetrieb.Due to the inventive "co-braking" of the hydrodynamic retarder, advantageously with only a small braking torque, the necessary temperature of the exhaust gas flow for the regeneration of the particulate filter can also be achieved within the so-called traction operation, in which the Motor vehicle is actively driven by the internal combustion engine, in contrast to overrun operation or engine braking operation.
Vorteilhaft erfolgt bei einer solchen insbesondere automatischen Bremsung mit dem hydrodynamischen Retarder zur Anhebung der Temperatur des Abgasstromes zur Regeneration des Partikelfilters keine Status-Meldung an den Fahrer beziehungsweise an die Umwelt, dass gerade eine entsprechende Bremsung durchgeführt wird. Insbesondere wird das Bremslicht des Kraftfahrzeugs oder eine Kontrollleuchte für den Fahrer nicht angesteuert und eine Statusmeldung im Display des Fahrers wird nicht aktiviert, im Unterschied zu anderen Betriebszuständen, bei denen der hydrodynamischen Retarder zum Abbremsen des Fahrzeugs, um eine Fahrzeugverzögerung zu erreichen, eingeschaltet wird.Advantageously, in such a particular automatic braking with the hydrodynamic retarder to raise the temperature of the exhaust stream for regeneration of the particulate filter no status message to the driver or to the environment, that just a corresponding braking is performed. In particular, the brake light of the motor vehicle or a warning light for the driver is not activated and a status message in the display of the driver is not activated, unlike other operating states in which the hydrodynamic retarder for braking the vehicle to achieve a vehicle deceleration is turned on.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine zweite Steuervorrichtung vorgesehen, mittels welcher das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders variabel ansteuerbar ist, wobei diese zweite Steuervorrichtung auch Retardersteuergerät genannt werden kann. Diese zweite Steuervorrichtung kann nun über eine Schnittstelle mit der ersten Steuervorrichtung in Kommunikationsverbindung stehen, sodass über diese Kommunikationsverbindung der zweiten Steuervorrichtung mitgeteilt wird, wenn das Einschalten des hydrodynamischen Retarders zur Erhöhung der Temperatur des Abgasstromes erwünscht wird. Die Schnittstelle kann beispielsweise als CAN-Bus-Schnittstelle ausgeführt sein.According to one embodiment of the invention, a second control device is provided by means of which the braking torque of the hydrodynamic retarder is variably controllable, said second control device can also be called Retardersteuergerät. This second control device can now be in communication communication with the first control device via an interface, so that the communication is communicated to the second control device when the activation of the hydrodynamic retarder for increasing the temperature of the exhaust gas flow is desired. The interface can be designed, for example, as a CAN bus interface.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist ein Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen, der mittels eines Kühlkreislaufs, in dem ein Kühlmedium umgewälzt wird, gekühlt wird. Die zweite Ausführungsform kann auch mit der ersten Ausführungsform kombiniert werden.According to a second embodiment of the invention, a motor vehicle drive train is provided with an internal combustion engine, which is cooled by means of a cooling circuit in which a cooling medium is circulated. The second embodiment can also be combined with the first embodiment.
Es ist wiederum ein hydrodynamischer Retarder zur Abbremsung des Kraftfahrzeugantriebsstrangs vorgesehen, umfassend ein beschaufeltes Primärrad und ein beschaufeltes Sekundärrad, die miteinander einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden, um durch hydrodynamische Leistungsübertragung vom Primärrad auf das Sekundärrad ein Bremsmoment zu erzeugen.In turn, there is provided a hydrodynamic retarder for decelerating the motor vehicle drive train, comprising a bladed primary wheel and a bladed secondary wheel which together form a working space which can be filled with a working fluid to generate a braking torque by hydrodynamic power transmission from the primary wheel to the secondary wheel.
Es ist ferner eine Steuervorrichtung vorgesehen, beispielsweise die bei der ersten Ausführungsform genannte zweite Steuervorrichtung, insbesondere Retardersteuergerät, mittels welcher das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders variabel einstellbar ist. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet, die Temperatur des Kühlmediums aus wenigstens einem ihr zugeleiteten Signal zu bestimmen. Furthermore, a control device is provided, for example the second control device mentioned in the first embodiment, in particular retarder control device, by means of which the braking torque of the hydrodynamic retarder can be variably adjusted. The control device is set up to determine the temperature of the cooling medium from at least one signal supplied to it.
Erfindungsgemäß ist nun die Steuervorrichtung ferner eingerichtet, das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur des Kühlmediums derart zu begrenzen, dass ein vorgegebener Gradient eines Temperaturanstiegs nicht überschritten wird. According to the invention, the control device is now further configured to limit the braking torque of the hydrodynamic retarder in dependence on the determined temperature of the cooling medium in such a way that a predetermined gradient of a temperature rise is not exceeded.
In anderen Worten wird der hydrodynamische Retarder derart von der Steuervorrichtung angesteuert, dass die von ihm erzeugte Wärme nicht zu einer unzulässig schnellen Aufheizung des Kühlmediums, insbesondere Wasser, im Kühlkreislauf führt, da diese Wärme des hydrodynamischen Retarders ebenfalls mit dem Kühlkreislauf abgeführt wird. Diese Kühlung kann eine unmittelbare sein, bei welcher das Kühlmedium des Kühlkreislaufes zugleich das Arbeitsmedium des hydrodynamischen Retarders ist, oder eine mittelbare, bei welcher das Arbeitsmedium des hydrodynamischen Retarders, insbesondere Öl, über wenigstens einen Wärmetauscher mit dem Kühlmedium des Kühlkreislaufes gekühlt wird.In other words, the hydrodynamic retarder is controlled by the control device so that the heat generated by it does not lead to unacceptably rapid heating of the cooling medium, in particular water in the cooling circuit, since this heat of the hydrodynamic retarder is also removed with the cooling circuit. This cooling can be an immediate, in which the cooling medium of the cooling circuit is also the working medium of the hydrodynamic retarder, or an indirect, in which the working fluid of the hydrodynamic retarder, in particular oil, is cooled via at least one heat exchanger with the cooling medium of the cooling circuit.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Begrenzung des Bremsmomentes des hydrodynamischen Retarders, um dadurch einen unzulässig schnellen Temperaturanstieg des Kühlmediums im Kühlkreislauf zu vermeiden, nur bis zu einer vorgegebenen Grenztemperatur des Kühlmediums, wohingegen bei Erreichen oder Überschreiten dieser Grenztemperatur diese Sonderabregelung des Bremsmomentes automatisch beendet wird. Hierzu wird eine Grenztemperatur in der Steuervorrichtung hinterlegt oder eine solche Grenztemperatur wird der Steuervorrichtung zugeführt und die Steuervorrichtung, insbesondere das Retardersteuergerät, ist eingerichtet, die Begrenzung des Bremsmomentes, damit der Temperaturanstieg des Kühlmediums den vorgegebenen Gradienten nicht überschreitet, nur bei einer durch die Steuervorrichtung bestimmten Temperatur des Kühlmediums auszuführen, die unterhalb von der Grenztemperatur liegt.According to an advantageous embodiment of the invention, the limitation of the braking torque of the hydrodynamic retarder, thereby avoiding an inadmissibly rapid increase in temperature of the cooling medium in the cooling circuit, only up to a predetermined limit temperature of the cooling medium, whereas when reaching or exceeding this limit temperature, this Sonderabregelung the braking torque ends automatically becomes. For this purpose, a limit temperature is stored in the control device or such a limit temperature is supplied to the control device and the control device, in particular the Retardersteuergerät is set, the limitation of the braking torque so that the temperature rise of the cooling medium does not exceed the predetermined gradient, only at a determined by the control device Temperature of the cooling medium, which is below the limit temperature.
Durch die zweite Alternative der Erfindung kann bei einem Kaltstart des Kraftfahrzeugantriebsstrangs, insbesondere bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors, bei welchem die Temperatur des Kühlmediums noch unterhalb der Grenztemperatur liegt, eine mechanische Belastung der vom Kühlmedium durchströmten oder umströmten Bauteile minimiert werden, indem ein unerwünscht schneller Temperaturanstieg im Kühlmedium, mit welchem diese Bauteile beaufschlagt werden, verhindert wird. In anderen Worten wird eine Gradientenbelastung der vom Kühlmedium durchströmten oder überströmten Bauteile, beispielsweise des Verbrennungsmotors, eines Thermostats oder Thermostatventils im Kühlkreislauf, eines Kühlmediumkühlers, insbesondere Fahrzeugkühlers, oder auch des Retarderwärmetauschers, wenn der hydrodynamischer Retarder mit einem anderen Arbeitsmedium als das Kühlmedium betrieben wird, vermieden.By the second alternative of the invention can be minimized in a cold start of the motor vehicle powertrain, especially at a cold start of the engine, wherein the temperature of the cooling medium is still below the threshold temperature, a mechanical load of the cooling medium flowed through or flow around components by an undesirably rapid increase in temperature in the cooling medium, with which these components are acted upon, is prevented. In other words, a gradient load of the coolant flowed through or overflowed components, such as the internal combustion engine, a thermostat or thermostatic valve in the cooling circuit, a cooling medium cooler, in particular vehicle radiator, or the retarder heat exchanger, when the hydrodynamic retarder is operated with a different working fluid than the cooling medium avoided.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Bremsmoment durch einen vorgegebenen beziehungsweise in der Steuervorrichtung hinterlegten Algorithmus begrenzt werden, der das Bremsmoment in Abhängigkeit bestimmter Eingangsgrößen gezielt dosiert, beispielsweise in Abhängigkeit von der Kühlmediumtemperatur, der Motordrehzahl oder der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Gaspedalstellung oder anderes und insbesondere unter Berücksichtigung der Verkehrssicherheit. Es kann beispielsweise eine Kennlinie des maximal zulässigen Bremsmomentes über der aktuellen Temperatur des Kühlmediums in der Steuervorrichtung hinterlegt sein, gemäß welcher die Begrenzung beziehungsweise Einstellung des Bremsmomentes bei Kühlmediumtemperaturen unterhalb der Grenztemperatur erfolgt. Diese Kennlinie kann mit einem Algorithmus kombiniert werden.According to one embodiment of the invention, the braking torque can be limited by a predetermined or stored in the control algorithm, selectively metering the braking torque depending on specific input variables, for example, depending on the cooling medium temperature, the engine speed or vehicle speed, the accelerator pedal position or other and in particular Consideration of traffic safety. For example, a characteristic curve of the maximum permissible braking torque over the current temperature of the cooling medium in the control device can be stored, according to which the limiting or setting of the braking torque takes place at cooling medium temperatures below the limit temperature. This characteristic can be combined with an algorithm.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die mit der ersten und/oder der zweiten Ausführungsform kombiniert werden kann oder ohne diese vorgesehen werden kann, ist ein Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen, wobei der Verbrennungsmotor mittels eines Kühlkreislaufs, in dem ein Kühlmedium umgewälzt wird, gekühlt wird. Auch hier ist ein durch den Kühlkreislauf zumindest mittelbar gekühlter hydrodynamischer Retarder zum Abbremsen des Kraftfahrzeugantriebsstrangs vorgesehen, umfassend ein beschaufeltes Primärrad und ein beschaufeltes Sekundärrad, die miteinander einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden, um durch hydrodynamische Leistungsübertragung vom Primärrad auf das Sekundärrad ein Bremsmoment zu erzeugen. According to a third embodiment of the invention, which can be combined with or without the first and / or the second embodiment, a motor vehicle drive train is provided with an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine by means of a cooling circuit in which a cooling medium is circulated, cooled becomes. Here too, a hydrodynamic retarder, cooled at least indirectly by the cooling circuit, is provided for braking the motor vehicle drive train, comprising a bladed primary wheel and a bladed secondary wheel, which together form a working space which can be filled with a working medium in order to generate a braking torque by hydrodynamic power transmission from the primary wheel to the secondary wheel ,
Es ist ferner eine Steuervorrichtung vorgesehen, mittels welcher das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders variabel einstellbar ist, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, die Temperatur des Kühlmediums aus wenigstens einem ihr zugeleiteten Signal zu bestimmen. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist ferner ein Wechselgetriebe, insbesondere automatisiertes Schaltgetriebe oder Automatgetriebe, in der Triebverbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern vorgesehen, über welches die Antriebsräder mittels des Verbrennungsmotors mit verschiedenen schaltbaren Übersetzungsverhältnissen zwischen einem Wechselgetriebeeingang und einem Wechselgetriebeausgang antreibbar sind. Bekanntlich spricht man bei solchen Übersetzungsverhältnissen auch von Gängen des Getriebes. There is further provided a control device, by means of which the braking torque of the hydrodynamic retarder is variably adjustable, wherein the control device is adapted to determine the temperature of the cooling medium from at least one signal fed to it. According to this embodiment of the invention, a change gear, in particular automated manual transmission or automatic transmission, is further provided in the drive connection between the internal combustion engine and the drive wheels, via which the drive wheels can be driven by means of the internal combustion engine with different switchable gear ratios between a change gear input and a change gear output. As is known, in such ratios, it is also referred to as gears of the transmission.
Zur Ansteuerung eines bestimmten Übersetzungsverhältnisses aus der Vielzahl von möglichen Übersetzungsverhältnissen ist ein Getriebesteuergerät vorgesehen, das dementsprechend die verschiedenen Gänge in dem Wechselgetriebe schaltet. For controlling a specific transmission ratio of the plurality of possible transmission ratios, a transmission control unit is provided, which accordingly switches the various gears in the transmission.
Ferner ist eine Kühlmediumpumpe im Kühlkreislauf vorgesehen, welche das Kühlmedium im Kühlkreislauf umwälzt und in einer solchen Triebverbindung mit dem Wechselgetriebe steht, dass die Pumpleistung der Kühlmediumpumpe in Abhängigkeit des Übersetzungsverhältnisses im Wechselgetriebe variiert. So wird nämlich bei einem verhältnismäßig größeren Gang sich eine kleinere Drehzahldifferenz zwischen den Antriebsrädern und der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors einstellen als bei einem verhältnismäßig kleineren Gang. Bei derselben Fahrzeuggeschwindigkeit wird daher in einem vergleichsweise kleineren Gang, das heißt bei einem vergleichsweise größeren Übersetzungsverhältnis die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und damit das Laufrad der Kühlmediumpumpe schneller umlaufen und somit die Kühlmediumpumpe eine höhere Pumpenleistung erbringen.Further, a cooling medium pump is provided in the cooling circuit, which circulates the cooling medium in the cooling circuit and is in such a drive connection with the change gear that the pump power of the cooling medium pump varies depending on the transmission ratio in the change gear. Thus, for a relatively larger gear, a smaller speed difference between the drive wheels and the output shaft of the internal combustion engine is set than with a relatively smaller gear. At the same vehicle speed, therefore, the output shaft of the internal combustion engine and thus the impeller of the cooling medium pump rotate faster in a comparatively smaller gear, that is to say at a comparatively larger transmission ratio, and thus provide the coolant pump with a higher pump output.
Erfindungsgemäß steht nun die Steuervorrichtung, welche das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders einstellt, in Kommunikationsverbindung mit dem Getriebesteuergerät und ist eingerichtet, in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur des Kühlmediums eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses im Wechselgetriebe anzufordern, die zu einer relativ größeren Pumpleistung der Kühlmediumpumpe führt. In anderen Worten fordert die Steuervorrichtung eine Runterschaltung in einen kleineren Gang mit einem größeren Übersetzungsverhältnis an, wenn die Antriebsräder, wie üblich, mit einer kleineren Drehzahl umlaufen als die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors. Ein solches Runterschalten kann in einer Stufe oder in mehreren Schaltstufen erfolgen, um demgemäß eine etwas oder deutlich höhere Drehzahl des Verbrennungsmotors und damit der Kühlmediumpumpe zu erreichen.According to the invention is now the control device which adjusts the braking torque of the hydrodynamic retarder, in communication with the transmission control unit and is adapted to request a change in the transmission ratio in the gearbox depending on the particular temperature of the cooling medium, which leads to a relatively larger pump power of the cooling medium pump. In other words, the control device requests a downshift in a smaller gear with a larger gear ratio when the drive wheels, as usual, rotate at a lower speed than the output shaft of the internal combustion engine. Such a downshifting can take place in one stage or in several switching stages, in order accordingly to achieve a somewhat or significantly higher rotational speed of the internal combustion engine and thus of the cooling medium pump.
Durch die Erfindung kann durch intelligentes und automatisiertes Herunterschalten des Wechselgetriebes in einen kleineren Gang während einer Retarderbremsung die Retarderverfügbarkeit erhöht werden, da der Kühlmediumdurchsatz im Kühlkreislauf aufgrund der größeren Pumpleistung der Kühlmediumpumpe durch die Schaltung erreicht wird. Beispielsweise kann dem Getriebesteuergerät über eine fahrzeuggerechte Kommunikationsschnittstelle, zum Beispiel dem CAN-Bus mitgeteilt werden, dass eine Bremsmomentbegrenzung erforderlich wird. By means of the invention, the retarder availability can be increased by intelligently and automatically downshifting the transmission to a smaller gear during retarder braking, since the cooling medium throughput in the cooling circuit is achieved by the circuit due to the greater pumping capacity of the coolant pump. For example, the transmission control unit can be informed via a vehicle-compatible communication interface, for example the CAN bus, that a braking torque limitation is required.
Resultierend aus dieser Anforderungsbotschaft kann das Getriebe im Rahmen seines möglichen Drehzahlbereichs um eine oder mehrere Schaltstufen (Gänge) zurückschalten, um somit eine höhere Motordrehzahl zu erreichen.As a result of this request message, the transmission can shift back within its possible speed range by one or more switching stages (gears), thus achieving a higher engine speed.
Um den Fahrkomfort nicht durch ständige Hoch- und Rückschaltungen zu beeinträchtigen, wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Rückschaltung zur Pumpleistungserhöhung nur bei Bergabfahrten des Fahrzeugs ausgeführt. Bei Anpassungsbremsungen mit dem Retarder in der Ebene, das heißt, dass das Fahrzeug verzögert wird, kann das Rückschaltanforderungssignal, das von der Steuervorrichtung dem Getriebesteuergerät zugeleitet wird, verzögert übermittelt oder umgesetzt werden. Die Erkennung durch die Steuervorrichtung, ob das Fahrzeug verzögert, mit konstanter Geschwindigkeit fährt oder beschleunigt wird, kann vorteilhaft aus dem Gradienten des Signals der Getriebeausgangsdrehzahl berechnet werden, wobei ein solches Signal vorteilhaft ebenfalls auf dem CAN-Bus zur Verfügung steht und entsprechend der Steuervorrichtung zugeleitet wird. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, diese Erkenntnis aus einer erfassten Gaspedalstellung beziehungsweise einem Signal, das die Gaspedalstellung beschreibt, zu gewinnen oder auch aus einem Signal, das die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors beschreibt. In order not to impair the ride comfort by constant upshifts and downshifts, according to one embodiment of the invention, the downshift to the pump power increase is executed only when driving downhill of the vehicle. In the case of adaptive braking with the in-plane retarder, that is to say the vehicle is being decelerated, the downshift request signal supplied by the control device to the transmission control unit may be delayed transmitted or implemented. The recognition by the control device as to whether the vehicle is decelerating, traveling at constant speed or being accelerated can advantageously be calculated from the gradient of the signal of the transmission output rotational speed, such signal advantageously also being available on the CAN bus and supplied in accordance with the control device becomes. Additionally or alternatively, it is possible to obtain this knowledge from a detected accelerator pedal position or a signal that describes the accelerator pedal position, or from a signal that describes the power output of the internal combustion engine.
Eine weitere Größe, die zusätzlich oder alternativ für die Verzögerungszeit der Rückschaltanforderung oder für die Entscheidung, ob die Rückschaltanforderung ausgeführt werden soll oder nicht, herangezogen werden kann, ist die Fahrbahnsteigung, sofern dieses Signal vorhanden ist, insbesondere im Fahrzeugmanagement, wie CAN-Bussystem. In diesem Fall gilt, dass ab einem bestimmten Gefälle der aktuell oder künftig vom Fahrzeug zurückgelegten Fahrstrecke beziehungsweise des entsprechenden Streckenabschnitts keine Verzögerung der Rückschaltanforderung vorgenommen wird, beziehungsweise die Rückschaltanforderung ausgeführt wird.Another variable which can be used additionally or alternatively for the delay time of the downshift request or for the decision as to whether or not the downshift request should be executed is the road gradient, if this signal is present, in particular in vehicle management, such as the CAN bus system. In this case, applies that from a certain gradient of the current or future distance covered by the vehicle or the corresponding section of track no delay of the downshift request is made, or the switch-back request is executed.
Gemäß eines erfindungsgemäßen Gedankens, der auch zusätzlich mit einer oder mehreren der vorgenannten Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist eine Steuervorrichtung, mittels welcher das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang variabel einstellbar ist, mit einem Algorithmus ausgerüstet, der während des Gangwechsels in einem Wechselgetriebe des Kraftfahrzeugantriebsstrangs das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders bei Bedarf reduziert, um eine unzulässige Erwärmung des Kühlmediums in einem Kühlkreislauf, mittels welchem der hydrodynamische Retarder zumindest mittelbar gekühlt wird, und mit welchem in der Regel der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugantriebsstrangs gekühlt wird, zu minimieren oder zu vermeiden. Wenn der hydrodynamische Retarder einen eigenen Arbeitsmediumkreislauf aufweist, dessen Arbeitsmedium nicht das Kühlmedium des Kühlkreislaufes ist, aber mit dem Kühlmedium des Kühlkreislaufes gekühlt wird, kann auch eine unzulässige Erwärmung des Arbeitsmediums des Retarders vermieden oder minimiert werden, indem ein Algorithmus verwendet wird, der entsprechend das Bremsmoment während des Gangwechsels reduziert. Die Steuervorrichtung kann hierzu benötigte Signale, wie beispielsweise die Kupplungsstellung, den gerade eingelegten oder einzulegenden Gang, die Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder die Drehzahl oder Pumpleistung der Kühlmediumpumpe empfangen und hieraus bestimmen, ob und in welchem Maße eine Reduzierung des Retarderbremsmomentes notwendig ist. Der in der Steuervorrichtung hinterlegte Algorithmus kann entsprechend den Einfluss der Motordrehzahl, der Kühlmediumpumpendrehzahl, des Kühlmediumdurchsatzes im Kühlkreislauf und/oder die maximal mögliche Kühlleistung bestimmen und das Bremsmoment beziehungsweise die Retarderleistung entsprechend anpassen.According to an inventive concept, which can also be combined with one or more of the aforementioned embodiments, a control device by means of which the braking torque of the hydrodynamic retarder is variably adjustable in a motor vehicle drive train, equipped with an algorithm which during the gear change in a change gear of the Motor vehicle drive train reduces the braking torque of the hydrodynamic retarder as needed to minimize or avoid inadmissible heating of the cooling medium in a cooling circuit, by means of which the hydrodynamic retarder is cooled at least indirectly, and with which usually the internal combustion engine of the motor vehicle powertrain is cooled. If the hydrodynamic retarder has its own working medium circuit, the working medium is not the cooling medium of the cooling circuit, but is cooled with the cooling medium of the cooling circuit, an inadmissible heating of the working medium of the retarder can be avoided or minimized by using an algorithm that corresponds to the Braking torque reduced during the gear change. The control device can receive signals required for this purpose, such as, for example, the coupling position, the gear currently engaged or to be engaged, the rotational speed of the internal combustion engine and / or the rotational speed or pumping power of the cooling medium pump, and from this determine whether and to what extent a reduction in the retarder braking torque is necessary. The algorithm stored in the control device can accordingly determine the influence of the engine speed, the cooling medium pump speed, the cooling medium throughput in the cooling circuit and / or the maximum possible cooling power and adjust the braking torque or the retarder power accordingly.
Ein Gangwechsel kann insbesondere über den aktuellen Betriebszustand einer Kupplung im oder vor dem Wechselgetriebe erkannt werden, wobei das Wechselgetriebe als automatisiertes Schaltgetriebe, Automatgetriebe oder Handschaltgetriebe ausgeführt sein kann. Vorteilhaft ist auch der Zustand „länger oder dauerhaft ausgekuppelt/kein Gang eingelegt“ erkennbar, um auch in einen solchen möglicherweise sicherheitskritischen Fahrzustand die Bremswirkung des hydrodynamischen Retarders möglichst hoch zu halten.A gear change can be detected in particular via the current operating state of a clutch in or before the change gear, wherein the change gear can be configured as an automated manual transmission, automatic transmission or manual transmission. Advantageously, the state "longer or permanently disengaged / no gear engaged" recognizable in order to keep the braking effect of the hydrodynamic retarder as high as possible even in such possibly safety-critical driving condition.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.The invention will be described below by way of example with reference to an embodiment and the figures.
Es zeigen:Show it:
In der
Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Kupplung
Am Wechselgetriebe
Im Abgasstrom
Die erste Steuervorrichtung
Die erste Steuervorrichtung
Aus der
Im gezeigten Ausführungsbeispiel in der
Im Kühlkreislauf
Ferner ist im Kühlkreislauf
Im Kühlkreislauf
Die zweite Steuervorrichtung
Auch ist es möglich, mittels der zweiten Steuervorrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- EP 0699144 B1 [0009, 0009] EP 0699144 B1 [0009, 0009]
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