DE10209086C1 - Verfahren zum Steuern einer automatisch betätigten Kupplung - Google Patents
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Abstract
Gesteuert wird eine Kupplung in dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit der das Drehmoment eines Motors vollständig oder teilweise an ein automatisiertes Getriebe übertragen oder der Kraftfluss zwischen dem Motor und dem Getriebe unterbrochen wird. Die Kupplung wird beim Anhalten des Kraftfahrzeugs selbsttätig geöffnet, wobei der Zeitpunkt des Beginns des Anhaltevorgangs abhängig von einer Solldauer des Auskuppelns, der Motordrehzahl, dem Gradienten der Motordrehzahl und einem Zuschlag auf die Leerlaufdrehzahl des Motors ermittelt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von
Anspruch 1. Dieses Verfahren dient zum Steuern einer automa
tisch betätigten Kupplung in dem Antriebsstrang eines Kraft
fahrzeugs, mit der je nach Betriebszustand das Drehmoment ei
nes Motors vollständig oder teilweise an ein automatisiertes
Getriebe übertragen oder der Kraftfluss zwischen dem Motor
und dem Getriebe unterbrochen wird, wobei die Kupplung beim
Anhalten des Kraftfahrzeugs selbsttätig geöffnet wird.
Bei einer Vorrichtung zur Steuerung des von einer automati
sierten Kupplung übertragbaren Drehmomentes im Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeuges mit einem Motor und einem Getriebe, die
mit einem Schaltelement zur Auswahl der Getriebeübersetzung
und mit einem Sensor zur Detektion dieser Übersetzung verse
hen ist (DE 198 23 766 A1), stellt der Motor ein steuerbares
Motormoment zur Verfügung. Eine Steuereinheit für einen Aktuator
zum Einstellen des von der Kupplung übertragbaren Drehmomen
tes steuert das von der Kupplung übertragbare Drehmoment in
Abhängigkeit von dem anstehenden Motormoment, wobei das Kupp
lungsmoment innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbandes um das
anstehende Motormoment gesteuert wird und das Toleranzband
abhängig von der Getriebeübersetzung ist.
Automatisierte Schaltgetriebe (siehe zum Beispiel VDI-Berich
te 1610, 19.-20. Juni 2001, S. 83-99) weisen etliche Vorteile
auf, wie geringe zusätzliche Kosten gegenüber Handschaltge
trieben, deutlich reduzierte Kosten gegenüber Automatikge
trieben, einen reduziertem Kraftstoffverbrauch und außerdem
die bekannten Vorteilen aller automatischen Getriebe, wie die
Entlastung des Fahrers im Straßenverkehr. Einen bedeutenden
Aspekt stellt hierbei das automatische Steuern der Kupplung
dar. Neben der Betätigung der Kupplung beim Anfahren und beim
Schalten ist es auch wichtig, den Antriebsstrang beim Anhal
ten des Fahrzeugs ruckfrei zu trennen, insbesondere um zu
verhindern, dass der Motor abgewürgt wird. Ein vollständiges
Trennen sollte andererseits zu einem möglichst späten Zeit
punkt erfolgen, um bei einem eventuellen Wiederbeschleunigen
des Fahrzeuges den dann unvermeidlichen Einkuppelvorgang, der
meist mit einem mehr oder weniger deutlich spürbaren Ruck und
einer Zeitverzögerung verbunden ist, möglichst zu umgehen.
Aus der Druckschrift DE 198 23 764 A1 ist ein Verfahren zum
Steuern einer automatisch betätigten Kupplung in dem An
triebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem beim An
haltevorgang des Kraftfahrzeugs die Kupplung selbsttätig ge
öffnet wird. Der Öffnungsbeginn der Kupplung wird dabei aus
der Motordrehzahl, dem Gradienten der Motordrehzahl und einer
Drehzahl, die aus der Lehrlaufdrehzahl des Motors plus einem
Zuschlag gebildet ist, berechnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Steuern einer automatisch betätigten Kupplung zu schaffen,
bei dem mit dem Öffnen der Kupplung beim Anhalten des Kraft
fahrzeugs einerseits rechtzeitig und situationsgerecht begon
nen wird, und dadurch Schwingungen im Antriebsstrang vermie
den werden. Andererseits soll das endgültige Öffnen des An
triebsstranges adaptiv an die jeweilige Fahrsituation ange
passt werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei dem Verfahren wird der
Zeitpunkt des Beginns des Anhaltevorgangs abhängig von einer
Solldauer des Auskuppelns, der Motordrehzahl, dem Gradienten
der Motordrehzahl und einem Offset auf die Leerlaufdrehzahl
des Motors ermittelt. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin
dung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass
durch eine online-adaptive Korrektur des endgültigen Öffnens
des Antriebsstranges auf Änderungen der Fahrzeugdynamik rich
tig und schnell reagiert werden kann, und zwar durch entspre
chend schnelleres oder langsameres Öffnen der Kupplung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Kraftfahrzeugantrieb mit einer gemäß der Erfin
dung betätigten automatischen Kupplung;
Fig. 2a + 2b ein Struktogramm eines bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren abgearbeiteten Programms;
Fig. 3 den zeitlichen Verlauf des Kupplungsmoments bei ei
nem Anhaltevorgang ohne Bremsbetätigung;
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf des Motormoments bei einem
Anhaltevorgang ohne Bremsbetätigung;
Fig. 5 den zeitlichen Verlauf der Motor- und der Getriebe
eingangsdrehzahl bei einem Anhaltevorgang ohne
Bremsbetätigung;
Fig. 6 ein Blockschaltbild zur Berechnung der normierten
Auskuppelgeschwindigkeit;
Fig. 7 ein Blockschaltbild zur Berechnung der Auskuppel
zeit, und
Fig. 8 bis 10 drei Diagramme zur Erläuterung der Wirkungs
weise des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein Kraftfahrzeugantrieb 1 (Fig. 1) weist - soweit er für
die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist - folgende Be
standteile auf: einen Motor 2, eine Kupplung 3, einen
Kupplungsaktuator (üblicherweise auch als Stellglied oder
Stellantrieb für die Kupplung bezeichnet) 4, ein Schaltge
triebe 5, einen Getriebeaktuator 6, eine elektronische Steue
rung 8 für das Stellglied 4 und den Getriebeaktuator 6 sowie
eine Motorsteuerung 9. Die elektronische Steuerung 8 ist mit
dem Stellglied 4 durch Steuer- und Signalleitungen 10 und mit
dem Getriebeaktuator 6 durch Steuer- und Signalleitungen 11
verbunden.
Das Stellglied 4 kann als elektromotorisch angetriebener oder
als hydraulisch angetriebener Aktuator ausgebildet sein. Im
hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein hydraulisches
Stellglied 4 verwendet, das mit der Kupplung 3 durch eine
Kraftübertragungsanordnung 12 verbunden ist, die zum Beispiel
als Druckleitung ausgebildet ist. Die elektronische Steuerung
8 enthält auch schematisch dargestellte Kennfeldspeicher 13,
in denen verschiedene Kennlinien zum Steuern der Kupplung 3
und des Schaltgetriebes 5 abgelegt sind.
Bei dem Kraftfahrzeugantrieb 1 ist vorliegend das Schaltge
triebe 5 konstruktiv wie ein Handschaltgetriebe ausgebildet,
die Schaltvorgänge werden aber automatisch durchgeführt und
die Kupplung 3 wird - durch die elektronische Steuerung 8 ge
steuert - betätigt, sobald die Steuerung einen Schaltvorgang
einleitet. Ein solches Getriebe wird als automatisiertes
(Hand-)Schaltgetriebe bezeichnet. Das erfindungsgemäße Verfah
ren kann auch mit automatisch gesteuerten Kupplungen (als EKS
bezeichnet) für übliche Handschaltgetriebe verwendet werden,
die betätigt werden, sobald der Fahrer an den Schalthebel
greift, um einen Gangwechsel durchzuführen.
Durch dieses Verfahren wird die Kupplung 3 beim Anhalten
des Fahrzeuges automatisch derart gesteuert, dass recht
zeitig und situationsgerecht begonnen wird sie zu öffnen,
wodurch Schwingungen im Antriebsstrang vermieden werden.
Das endgültige Öffnen des Antriebsstranges wird wie er
wähnt online-adaptiv, das heißt bei laufendem Betrieb und
in Echtzeit, korrigiert, um auf Änderungen der Fahrzeugdy
namik durch schnelleres oder langsameres Öffnen der Kupp
lung passend und schnell reagieren zu können.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Probleme bisheri
ger automatischer Kupplungssteuerungen vermieden: Der Ein
tritt oder Beginn des Anhaltevorgangs und damit die erlaubte
Auskuppelzeit erfolgen situationsgerechter. Das Verschieben
der Kupplung, das bislang abhängig von der Kupplungsposition
gesteuert wird, wird nun abhängig von der physikalisch sinn
volleren Größe Kupplungsdrehmoment gesteuert. Damit wird den
Nichtlinearitäten der Kupplungscharakteristik Rechnung getra
gen. Beim Anhalten am Berg (insbesondere bergabwärts) kommt
es bislang oftmals zu einem intermittierenden Öffnen und
Schließen der Kupplung, da kein Regeln des Schlupfes erfolgt,
sondern die Kupplung nur komplett geöffnet oder geschlossen
wird. Ein Übergang vom Anhalten ins Kriechen und umgekehrt
erfolgt oftmals unsanft, da das Zielkupplungsmoment beim An
halten den Wert null und beim Kriechen einen endlichen posi
tiven Wert aufweist. Ein Fahren in der Ebene mit dem Leer
laufregler (wie es mit Handschaltgetrieben in Stop-and-go-
Situationen üblich ist) war bisher nicht möglich.
Durch die automatische Steuerung wird eine Reibungskupplung
in Betriebszuständen wie Schalten, Anfahren und dergleichen
gesteuert. Mit der Kupplung wird - je nach Betriebszustand -
das Drehmoment des Motors eines Kraftfahrzeuges an das Ge
triebe übertragen oder der Kraftfluss zwischen dem Motor und
dem Getriebe unterbrochen. Außerdem wird die Kupplung bei
Übergängen zwischen den Betriebszuständen gesteuert, wobei
eine Drehmomentanpassung erfolgt. Bei solchen Übergängen
kommt es auch vor, dass die Kupplung mit Schlupf arbeitet,
also nicht das volle Drehmoment des Motors an das Getriebe
oder (im Schubbetrieb) des Getriebes an den Motor überträgt.
Bei Situationen, in denen ein Kraftfahrzeug anhalten soll,
ist festzulegen, wann der Antriebsstrang geöffnet werden
soll oder wann das von der Kupplung übertragbare Moment auf
welchen Wert reduziert werden muss, um dem Wunsch des Fah
rers situationsgerecht möglichst nahe zu kommen. Dieser Ein
trittszeitpunkt Anhalten ergibt sich aus der Solldauer des
Auskuppelns (im Folgenden auch gewünschte Dauer des Auskup
pelns oder "Soll-Brutto-Auskuppelzeit" genannt), der Motor
drehzahl, dem Motordrehzahlgradienten und einem Offset oder
Sicherheitszuschlag auf die Leerlaufdrehzahl. Aus diesen
vier Größen kann im Voraus berechnet werden, wann voraus
sichtlich die Kupplung geöffnet sein muss, nämlich bei Er
reichen der Leerlaufdrehzahl plus Offset.
Die Solldauer des Auskuppelns kann dabei abhängig von dem
Fahrertyp und der Fahrsituation bestimmt werden. Die Werte
können in Kennfeldern abgelegt sein oder mit Hilfe von Fuzzy-
Regeln bestimmt werden (vergleiche z. B. EP 0 622 570 B1). Es
ist bekannt, einen Fahrer anhand von verschiedenen Fahrmanö
vern einzuteilen in Kategorien von komfortbetont bis sport
lich. Üblicherweise werden hierzu Größen wie Fahrpedalstel
lung, Fahrpedalgradient und Motordrehzahl zur Klassifizierung
herangezogen. Für einen komfortbetonten Fahrer ist ein lang
sames Öffnen der Kupplung und somit eine lange Auskuppelzeit
zu wählen, für einen betont sportlichen Fahrer eher ein
schnelles Öffnen der Kupplung und somit deutlich kürzere Aus
kuppelzeiten.
Fahrsituationen, die den Eintrittspunkt ins Anhalten verän
dern, sind zum Beispiel starke Bremsmanöver (wie durch ABS,
Bremsassistent oder dergleichen), und ganz allgemein Situati
onen, die ein anschließendes Verlassen der Anhaltesituation
wahrscheinlicher oder weniger wahrscheinlich machen. Der
Zeitpunkt des Beginns des Anhaltevorgangs wird dann abhängig
von der jeweiligen Wahrscheinlichkeit verändert. Führt die
Fahrsituation dazu, dass es wahrscheinlich ist, dass sehr
kurze Zeit später der Anhaltevorgang wieder verlassen wird
(Informationen von einem Verkehrsleitsystem über Ampelzu
stand, bevorstehender Wechsel von Rot nach Grün), ist der
Eintritt ins Anhalten noch länger hinauszuschieben. Führt die
Fahrsituation dazu, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass
kurze Zeit später der Anhaltevorgang wieder verlassen wird,
wird der Eintritt ins Anhalten beschleunigt (zum Beispiel bei
einer ABS-Bremsung).
Nach dem Eintritt in die Anhaltefunktion wird in einem ersten
Schritt das Kupplungsdrehmoment von dem aktuell übertragbaren
Moment auf ein übertragbares Moment reduziert, das in dem Be
reich des aktuellen Absolutwerts des Motormoments zuzüglich
eines Sicherheitsoffsets liegt. Dies kann zügig geschehen, da
die Kupplung in diesem Bereich immer mit Sicherheit den An
triebsstrang geschlossen hält und somit auch ein zügiges Ver
schieben keine Schwingungen anregt. Aus der gewünschten Brut
to-Auskuppelzeit und der Zeit, die notwendig ist, die Momen
tenreserve abzubauen, ergibt sich die noch übrig bleibende
Soll-Netto-Auskuppelzeit.
Nach diesem Abbau von Drehmomentreserve wird aus den Größen
Motormoment, Motordrehzahl, Motordrehzahlgradient, aktuellem
Kupplungsmoment und gewünschter Netto-Auskuppelzeit der Gra
dient berechnet, mit dem das Kupplungsmoment reduziert wird.
Da der Gradient andauernd neu berechnet wird, kann auch auf
neue Fahrsituationen reagiert werden. Insbesondere kann sich
bei veränderter Fahrsituation auch die Soll-Brutto-Auskup
pelzeit und damit auch die Netto-Auskuppelzeit verändern.
Wird das Kupplungsmoment auf diese Art und Weise reduziert
und stellt sich nach einer gewissen Zeit Schlupf an der Kupp
lung ein (das heißt eine Drehzahldifferenz zwischen Motor und
Getriebeeingangswelle), so wird anschließend mit dem Stell
glied 4 für das Kupplungsmoment oder die Kupplungsposition
ein vorgegebener Schlupf eingeregelt. Stellt sich dagegen
kein Schlupf ein, wird zwangsläufig der Leerlaufregler des
Motors aktiv und es wird weiter verfahren, wie nachfolgend
beschrieben.
Stellt sich ein Schlupf ein, so führt dies dazu, dass das
Fahrzeug in einem kriechenden Zustand weiterfährt. Nun wird
je nach Fahrsituation (bergauf oder bergab, Bremse aktiviert
oder nicht aktiviert) der Leerlaufregler des Antriebsmotors
ein Drehmoment einregeln, mit dem die Motordrehzahl im Be
reich der Leerlaufdrehzahl gehalten wird. Üblicherweise wird
dieses Drehmoment bei Bergabfahrt ohne Bremse eher klein oder
negativ sein, bei Bergauffahrt oder bei Bremsbetätigung wer
den große Momentenwerte auftreten. Dieses Einregeln eines
Schlupfes ist allerdings optional. Es kann nämlich auch so
fort wie im nächsten Abschnitt beschrieben weiter verfahren
werden.
Überschreitet das Motordrehmoment in dieser Phase einen vor
gegeben Grenzwert, so wird die Kupplung insbesondere bei
Bremsbetätigung zügig vollständig geöffnet, um das Fahrzeug
ohne ein Schleifen der Kupplung zum Stillstand zu bringen.
Wird die Bremse nicht betätigt, so kann das Kupplungsmoment
auch bis auf den Wert des Kriechmoments des Motors reduziert
(die Kupplung also nicht vollständig geöffnet) werden - so
fern der Antriebsstrang über eine Kriechfunktion verfügt -,
und damit ein weicher Übergang zwischen den Zuständen Anhal
ten und Kriechen realisiert werden. Nach Erreichen des Werts
des Kriechmoments an der Kupplung wird in den Zustand Krie
chen übergegangen.
Werden Fahrsituationen erkannt, die ein sehr schnelles Öffnen
der Kupplung erfordern (zum Beispiel eine ABS-Bremsung oder
beim Motor-Abwürgeschutz), so wird zweckmäßigerweise nicht
ein Schlupf eingeregelt werden und auf ein erhöhtes Motormo
ment des Leerlaufreglers gewartet, sondern es wird die Kupp
lung definitiv vollständig geöffnet, um ein Abwürgen des Mo
tors oder einen zusätzlichen Schub des Motors in Fahrtrich
tung zu unterbinden.
Das aus den Fig. 2A und 2B ersichtliche Struktogramm gibt
ein Rechnerprogramm wieder, das bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren abgearbeitet wird. Es weist folgende Schritte auf:
S1 Nach dem Start des Programms wird in einem Schritt
S2 die Soll-Brutto-Auskuppelzeit berechnet. In einem Schritt
S3 wird abgefragt, ob der Zustand "Anhalten" aktiviert wer den soll. Ist die Antwort nein, so erfolgt ein Rücksprung zu dem Schritt S1. Ist die Antwort ja, so wird in einem Schritt
S4 das Kupplungsdrehmoment auf das Motordrehmoment plus ei ner Reserve verringert. In einem Schritt
S5 wird die Soll-Netto-Auskuppelzeit und der Kupplungsmomen tengradient berechnet. In einem Schritt
S6 wird das Kupplungsdrehmoment entsprechend diesem Gradien ten verringert. In einem Schritt
S7 wird abgefragt, ob das Motordrehmoment zu groß ist. Ist die Antwort nein, wird in einem Schritt
S8 abgefragt, ob Schlupf vorhanden ist. Ist die Antwort nein, so erfolgt ein Rücksprung zu dem Schritt S5. Ist die Antwort auf die Abfrage S7 ja, so wird in einem Schritt
S9 abgefragt, ob die Fahrzeugbremse aktiv ist. Ist die Ant wort auf die Abfrage S8 ja, so wird in einem Schritt
S10 ein definierter Schlupf in der Kupplung 3 eingeregelt. Danach wird in einem Schritt
S11 abgefragt, ob das Motordrehmoment zu groß ist. Ist die Antwort nein, so erfolgt ein Rücksprung zu dem Schritt S10. Ist die Antwort ja, so erfolgt ein Sprung zu der Ab frage S9. Ist die Antwort auf diese Abfrage ja, so er folgt in einem Schritt
S12 ein vollständiges Öffnen der Kupplung 3. Ist die Antwort auf die Abfrage S9 nein, so wird in einem Schritt
S13 an der Kupplung ein Kriechmoment eingestellt. Sowohl nach dem Schritt S12 als auch nach dem Schritt S13 ist ein Programmdurchlauf an seinem
Ende angelangt und es erfolgt ein Rücksprung zu dem Schritt S1 und damit ein Start eines neuen Programmdurchlaufs.
S1 Nach dem Start des Programms wird in einem Schritt
S2 die Soll-Brutto-Auskuppelzeit berechnet. In einem Schritt
S3 wird abgefragt, ob der Zustand "Anhalten" aktiviert wer den soll. Ist die Antwort nein, so erfolgt ein Rücksprung zu dem Schritt S1. Ist die Antwort ja, so wird in einem Schritt
S4 das Kupplungsdrehmoment auf das Motordrehmoment plus ei ner Reserve verringert. In einem Schritt
S5 wird die Soll-Netto-Auskuppelzeit und der Kupplungsmomen tengradient berechnet. In einem Schritt
S6 wird das Kupplungsdrehmoment entsprechend diesem Gradien ten verringert. In einem Schritt
S7 wird abgefragt, ob das Motordrehmoment zu groß ist. Ist die Antwort nein, wird in einem Schritt
S8 abgefragt, ob Schlupf vorhanden ist. Ist die Antwort nein, so erfolgt ein Rücksprung zu dem Schritt S5. Ist die Antwort auf die Abfrage S7 ja, so wird in einem Schritt
S9 abgefragt, ob die Fahrzeugbremse aktiv ist. Ist die Ant wort auf die Abfrage S8 ja, so wird in einem Schritt
S10 ein definierter Schlupf in der Kupplung 3 eingeregelt. Danach wird in einem Schritt
S11 abgefragt, ob das Motordrehmoment zu groß ist. Ist die Antwort nein, so erfolgt ein Rücksprung zu dem Schritt S10. Ist die Antwort ja, so erfolgt ein Sprung zu der Ab frage S9. Ist die Antwort auf diese Abfrage ja, so er folgt in einem Schritt
S12 ein vollständiges Öffnen der Kupplung 3. Ist die Antwort auf die Abfrage S9 nein, so wird in einem Schritt
S13 an der Kupplung ein Kriechmoment eingestellt. Sowohl nach dem Schritt S12 als auch nach dem Schritt S13 ist ein Programmdurchlauf an seinem
Ende angelangt und es erfolgt ein Rücksprung zu dem Schritt S1 und damit ein Start eines neuen Programmdurchlaufs.
In den Diagrammen der Fig. 3 bis 5 ist ein typischer Ab
lauf eines Anhaltevorgangs ohne Bremsbetätigung, mit ver
schiedenen Motordrehzahlgradienten (zum Beispiel bei einem
Übergang von einer Ebene zu einer Bergfahrt) und mit einem
abschließenden Übergang in eine Kriechfahrt (Kriechmoment 15 Nm)
dargestellt. Dabei sind aus Fig. 3 der zeitliche Ver
lauf des Kupplungsdrehmoments, aus Fig. 4 der zeitliche
Verlauf des Motordrehmoments und aus Fig. 5 der zeitliche
Verlauf der Motordrehzahl nE und der Getriebeeingangsdreh
zahl nGE ersichtlich.
Diese Figuren zeigen beispielhaft einige Vorteile der vor
liegenden Anhaltefunktion gegenüber den bekannten Kupplungs
steuerungen: die Funktion wird zu einem Zeitpunkt t1 situa
tionsgerecht aktiviert, und zwar entsprechend dem Motor
drehzahlgradienten. Der Kupplungsmomentengradient wird im
weiteren Verlauf an den Motordrehzahlgradienten angepasst
(zwischen Zeitpunkten t3 und t4). Nachdem zu dem Zeitpunkt
t4 ein Kupplungsschlupf erkannt wird, wird solange ein defi
nierter Schlupf eingeregelt, bis das Motordrehmoment zu groß
wird (zwischen den Zeitpunkten t4 und t5). Da wie vorausge
setzt keine Bremse aktiv ist, wird dann ein Kriechmoment
eingestellt und es wird in eine Kriechfahrt gewechselt.
Dargestellt ist hier nur ein beispielhafter Verlauf der auto
matischen Kupplungsbetätigung bei einem Anhaltevorgang eines
Kraftfahrzeugs.
Eine Reduktion des Kupplungsmomentes beim Anhalten wird mit
folgenden Berechnungsschritten durchgeführt:
- 1. Es wird die gewünschte normierte Auskuppelgeschwindigkeit (Wertebereich [0 bis 1]) abhängig von dem Fahrertyp und der Fahrsituation (Winterbetrieb, nasse Fahrbahn, ABS- Bremsmanöver usw.) - zum Beispiel mit einem Fuzzy-System - ermittelt (Fig. 6). Eine Ausgangsgröße "0" bezeichnet hierbei die langsamste Auskuppelgeschwindigkeit und "1" entsprechend die schnellste Auskuppelgeschwindigkeit. Es sind beliebige normierte Auskuppelgeschwindigkeiten zwi schen 0 und 1 möglich.
- 2. Die normierte Auskuppelgeschwindigkeit wird in die ge wünschte Auskuppelzeit mit Hilfe eines Kennfelds umge rechnet, in dem für die jeweilige Kupplung ermittelte Werte abgelegt sind (Fig. 7).
- 3. Es wird entschieden, ob ein Anhaltevorgang eingeleitet
werden soll.
Die Funktion "Anhalten" wird aktiviert, wenn die aktuelle Motordrehzahl kleiner oder gleich einem Motordrehzahl schwellenwert neng,thr ist, wobei dieser Motordrehzahl schwellenwert nach der Gleichung
neng,thr = Auskuppelzeit.aktuellem Motordrehzahlgradien ten.(-1) + Motorleerlaufdrehzahl + Drehzahltoleranz
berechnet und dann gespeichert wird. - 4. Das Kupplungsdrehmoment MC wird bis auf den Betrag des aktuellen Motordrehmoments (dieses ist in der Regel ein Motorschleppmoment MSM) plus einem Momentenoffset (oder Zuschlag) OS reduziert.
- 5. Nachfolgend wird das Kupplungsdrehmoment - und zwar
zyklisch wiederholt - nach folgender Formel berechnet
MC = (Motorschleppmoment + Offset).Motordrehzahl/(Motor leerlaufdrehzahl + Drehzahltoleranz)
bis entweder
ein Schlupf auftritt und mit einem Regler eine definierte Differenz Dn zwischen Motor- und Getriebdrehzahl aufrecht erhalten wird
oder aber
das aktuelle Motordrehmoment ME, das durch den Motor leerlaufdrehzahlregler in dem Motorsteuerungsgerät ange fordert wird, den definierten Schwellenwert überschrei tet.
Die beiden Fig. 8 und 9 veranschaulichen beispielhaft, bei
welchen Motordrehzahlen je nach Fahrzeugverzögerung und vor
gegebener Auskuppelzeit die Anhaltefunktion aktiviert wird,
um das Kupplungsmoment zu reduzieren. Aus Fig. 8 ist der
zeitliche Verlauf der verschiedenen Betriebsgrößen bei einem
langsamen Öffnen der Kupplung, das heißt bei einem komfor
tablen Fahrverhalten, ersichtlich.
Die Getriebeeingangsdrehzahl nGE verläuft in einem Fall (A),
in dem das Kraftfahrzeug stark verzögert wird, zum Beispiel
bei einer Notbremsung, deutlich steiler als in einem Fall
(B), in dem das Kraftfahrzeug schwach verzögert wird, zum
Beispiel beim Ausrollenlassen vor einer Ampel. Im ersten Fall
beginnt die Anhaltefunktion bei einem ersten, höheren Motor
drehzahlschwellenwert neng,thr1, im letzteren Fall bei einem
zweiten, niedrigeren Motordrehzahlschwellenwert neng,thr2.
Zahlenbeispiele für die Betriebsgrößen sind:
Leerlaufdrehzahl: nN = 750 . . . 800 U/min,
Motordrehzahlschwellenwerte: neng,thr2 = 900 min-1 und neng,thr1 = 2.700 . . . 4.000 min-1
Motorschleppmoment: MSM = -30 . . . -50 Nm
Kupplungsmoment: MC = 300 Nm
Offset: OS = 20 Nm
Leerlaufdrehzahl: nN = 750 . . . 800 U/min,
Motordrehzahlschwellenwerte: neng,thr2 = 900 min-1 und neng,thr1 = 2.700 . . . 4.000 min-1
Motorschleppmoment: MSM = -30 . . . -50 Nm
Kupplungsmoment: MC = 300 Nm
Offset: OS = 20 Nm
Deutlich erkennbar ist, dass sich bei langsamen Öffnen der
Kupplung (Fig. 8) eine lange Auskuppelzeit t0,slow und bei
schnellem Öffnen der Kupplung (Fig. 9) eine kurze Auskuppel
zeit t0,fast ergibt. Zu dem Motorschleppmoment wird ein Zu
schlag oder Offset addiert, damit in der Kupplung beim An
nähern an den Beginn der Anhaltefunktion nicht vorzeitig ein
Schlupf auftritt. Zulässig sind in Rahmen des vorliegenden
Verfahrens eine Zeittoleranz Δt und eine Drehzahltoleranz Δn.
Zweck des Anhaltevorganges ist es, das Kupplungsmoment ohne
Anregung von Antriebsstrangschwingungen je nach Fahrsituation
rechtzeitig zu reduzieren, um zu verhindern, daß die Motor
drehzahl unbeabsichtigt unter die Motorleerlaufdrehzahl ge
drückt wird. Sonst könnte schlimmstenfalls ein Abwürgen des
Motors die Folge sein. In jedem Fall aber würde der Motor
leerlaufdrehzahlregler mit sehr hohen Momentenanforderungen
aktiv werden und ein unerwünschtes Fahrzeugruckeln bewirken.
Beispielhafte Verläufe der Motordrehzahl nE und der Ge
triebeeingangsdrehzahl nGE sowie der Führung des Kupplungs
momentes MC bei einem komfortablen Anhaltevorgang nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren sind die aus Fig. 10 ersicht
lich.
Claims (10)
1. Verfahren zum Steuern einer automatisch betätigten Kupp
lung in dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit der je
nach Betriebszustand das Drehmoment eines Motors vollständig
oder teilweise an ein automatisiertes Getriebe übertragen o
der der Kraftfluss zwischen dem Motor und dem Getriebe unter
brochen wird, wobei die Kupplung beim Anhaltevorgang des
Kraftfahrzeugs selbsttätig geöffnet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der
Zeitpunkt des Öffnungsbeginns der Kupplung beim Anhaltevor
gang abhängig von einer Solldauer des Auskuppelns, der Motor
drehzahl, dem Gradienten der Motordrehzahl und einer Drehzahl,
die aus Leerlaufdrehzahl des Motors mit einem Zuschlag gebil
det ist, ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
nach einem Beginn des Anhaltevorgangs das Kupplungsmoment von
dem aktuell übertragbaren Moment auf ein übertragbares Moment
reduziert wird, das in dem Bereich des aktuellen Absolutwerts
des Motormoments zuzüglich eines Sicherheitszuschlags liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die gewünschte Dauer des Auskuppelns abhängig von dem jewei
ligen Fahrertyp und der Fahrsituation des Kraftfahrzeugs be
stimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Fahrertyp und die Fahrsituation mit einem Fuzzylogik
system anhand von Messwerten der Fahrpedalstellung, des Fahr
pedalgradienten und der Motordrehzahl bestimmt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Fahrertyp und die Fahrsituation in Kennfeldern abgelegt
sind und von diesen ausgelesen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in
Fahrsituationen, in denen ein anschließendes Verlassen der
Anhaltesituation wahrscheinlich ist, der Zeitpunkt des Be
ginns des Anhaltevorgangs abhängig von der Wahrscheinlichkeit
des Anhaltens verändert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
aus der Solldauer des Auskuppelns und der Zeit, die zum Ab
bauen des Kupplungsmomentes erforderlich ist, eine noch
verbleibende gewünschte Netto-Auskuppelzeit berechnet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
aus den Werten des Motormoments, der Motordrehzahl, des Mo
tordrehzahlgradienten, des aktuellen Kupplungsmoments und der
gewünschten Netto-Auskuppelzeit ein Gradient berechnet wird,
mit dem das Kupplungsmoment reduziert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
mit einem Stellglied für das Kupplungsmoment oder die Kupp
lungsposition ein vorgegebener Schlupf eingeregelt wird, wenn
sich während des Anhaltevorgangs Schlupf an der Kupplung ein
stellt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
wenn sich ein Schlupf einstellt und die Bremse nicht akti
viert ist, mit dem Leerlaufregler des Antriebsmotors ein
Drehmoment eingeregelt wird, mit dem die Motordrehzahl im Be
reich der Leerlaufdrehzahl gehalten wird.
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8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
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