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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Nutzfahrzeuges,
insbesondere eines Lastkraftwagens, mit einer im Antriebsstrang
angeordneten automatisiert betätigten
Anfahrkupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 199 49 204 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit
einem Antriebsstrang bekannt, mit einer im Antriebsstrang angeordneten
automatisiert betätigten
(Anfahr-) Kupplung und einer zugehörigen Steuerungseinrichtung, wobei
die (Anfahr-) Kupplung in Abhängigkeit
von Betriebsparametern des Antriebsstranges zur Gewährleistung
eines Nachführmomentes,
d.h. eines Kupplungsmomentes, um einen Kupplungsausrückweg ausgerückt wird
und dadurch das Nachführmoment
zwischen dem Moment der voll ausgerückten und dem Moment der voll
eingerückten
Kupplung liegt, wobei das Nachführmoment
in Abhängigkeit
eines Motorbrems- bzw. Motorschleppmoments ermittelt wird.
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Es
hat sich herausgestellt, dass mit dieser Lösung die automatisierte Kupplung,
insbesondere bei einem Nutzfahrzeug, nicht in allen Fahrsituationen
rechtzeitig und/oder schnell genug und/oder zum richtigen Zeitpunkt
geöffnet
wird und es demzufolge Situationen gibt, in denen der Antriebsmotor
abgewürgt
werden kann.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb
eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges oder eines
Lastkraftwagens, mit einer im Antriebsstrang enthaltenen automatisierten
Anfahrkupplung so zu gestalten, dass in jeder Fahrsituation ein
Abwürgen
des Motors verhindert wird.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen.
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Bei
dem Motorbremsmoment handelt es sich insbesondere um ein Bremsmoment
des Motors und/oder eines zusätzlichen
Motorbremssystems. Insbesondere bei Nutzfahrzeugen und Lastkraftwagen
wird im Schubbetrieb häufig
der Motor mit seinem Bremsmoment und gegebenenfalls noch ein zusätzliches
Bremsgetriebe zum Abbremsen bzw. Beibehalten der Geschwindigkeit
benutzt. Das Motorbremsmoment kann erhöht werden durch Anheben des
Abgasgegendrucks mittels einer Abgasklappe und/oder durch Steuerung
der Gaswechselventile oder eines Zusatzventils. Der Antriebsmotor,
bei dem es sich beispielsweise um eine Brennkraftmaschine handelt,
ist in diesem Zustand nicht zündfähig und benötigt einige
Zeit, bis die Zündfähigkeit
wiederhergestellt ist.
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Wird
auf nasser, rutschiger oder glatter Fahrbahn zusätzlich zur aktivierten Motorbremse
vom Fahrer noch die Betriebsbremse, insbesondere eine von einem
Bremsassistenten und Achsmodulatoren äußerst schnell betätigte elektrischpneumatische Radbremse,
betätigt,
kann es zur Blockierung wenigstens eines Antriebsrades oder einer
Antriebsachse kommen. Wird hierbei die automatisierte Anfahrkupplung
zum falschen Zeitpunkt geöffnet,
stirbt der nicht zündfähige Motor
ab oder wird die Drehzahl des (inzwischen wieder zündfähigen) Motors
durch das blockierende Antriebsrad bzw. die blockierende Antriebsachse
unter einen kritischen Wert gezogen, was ebenfalls zum Absterben
des Motors führt.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
dass beim erstmaligen Erkennen der Betätigung einer Betriebsbremse
des Fahrzeuges ein kurzzeitiger Öffnungsimpuls
für die
Anfahrkupplung erzeugt wird.
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Dadurch,
dass immer nur das kleinste, gerade notwendige Kupplungsübertragungsmoment
eingestellt wird, ist gewährleistet,
dass das Motorbremsmoment jederzeit zuverlässig vom Antriebsmotor über die
Anfahrkupplung und den weiteren Antriebsstrang auf die Antriebsräder des
Kraftfahrzeuges übertragen
und damit zum Bremsen benutzt werden kann. Zum anderen kann aus
der Motordrehzahl und dem bekannten Zusammenhang zwischen motordrehzahlabhängigen Motorbremsmoment
und Motordrehzahl auf die Größe des aktuellen
Motorbremsmoments geschlossen und die automatisierte Anfahrkupplung
zum richtigen Zeitpunkt, wenn der Motor wieder zündfähig und die Motordrehzahl noch nicht
unter einen kritischen Wert gesunken ist, geöffnet werden.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
ist darüber
hinaus sichergestellt, dass auch bei einer ABS-Bremsung (Bremsung
mit Einsatz des Antiblockiersystems) oder bei einer Blockierbremsung (Bremsung
mit wenigstens einer blockierenden Antriebsachse) der Antriebsmotor
nicht abgewürgt
wird. Die Anfahrkupplung kann aufgrund des geringen, noch einzustellenden
restlichen Kupplungsausrückweges
schnell genug geöffnet
werden, da durch den kurzzeitigen, beim erstmaligen Erkennen der
Betätigung
einer Betriebsbremse des Fahrzeuges erzeugten Öffnungsimpuls (im weiteren
auch als „Öffnungspeak" bezeichnet) für die Anfahrkupplung
ein entsprechender Zeitgewinn entsteht.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung gemäß den Ansprüchen 2 und 3 wird vorgeschlagen
dass zudem der Öffnungsimpuls
eine Halbierung des aktuellen Sollwerts des Kupplungsausrückweges
bewirkt und dass schließlich
beim Vorliegen eines Öffnungskriteriums
der Öffnungsimpuls
zumindest teilweise aufrecht erhalten wird und andernfalls die Anfahrkupplung
wieder bis zur Gewährleistung
des Nachführmomentes
geschlossen wird.
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Dadurch
kann einerseits die für
die nachfolgende Erkennung der Gradientenkriterien (Gradient des
Bremspedalweges, Gradient der Motor- oder Getriebeeingangsdrehzahl)
benötigte
Zeit eingespart werden und muss andererseits die Anfahrkupplung nicht
dauerhaft mit einem geringen übertragbaren Moment
betrieben werden, was wesentlich zur Materialschonung beiträgt.
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Der
vergleichsweise langsame Aktor zum Betätigen der automatisierten Anfahrkupplung
macht bei der kurzen, durch den Öffnungsimpuls
veranlassten Ansteuerungsdauer keinen wesentlichen Ausschlag, wenn
zuvor die Anfahrkupplung geschlossen war, weil die Drehmomentnachführung noch
nicht angesprochen hat und demnach keines der Kriterien zum Öffnen der
Anfahrkupplung erfüllt
ist. Ist jedoch ein Öffnungskriterium
erfüllt,
dann fügt
es sich an den Öffnungsimpuls
an, im Falle des Kriteriums für
den Bremspedalweggradienten sogar ohne Verzögerung, so dass ein entsprechender
Zeitgewinn zum Öffnen der
Anfahrkupplung entsteht.
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Weiterhin
wird gemäß Anspruch
4 wird vorgeschlagen, das Nachführmoment
aus dem Motorbremsmoment und einem Sicherheitsfaktor zu errechnen.
Dadurch wird sichergestellt, dass im Schubbetrieb und auch bei ungünstigen
Einflüssen
die Anfahrkupplung nicht für
längere
Zeit mit Schlupf betrieben und durch übermäßige thermische Belastung geschädigt oder
zerstört
wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens gemäß Anspruch
5 wird vorgeschlagen, dass die Anfahrkupplung nach einem Schaltvorgang nicht
ganz geschlossen wird, sondern in eine Stellung zur Gewährleistung
des Nachführmomentes
gebracht wird oder verbleibt. Dadurch ergibt sich eine Entlastung
für die
Kupplungsstelleinrichtung und eine Minderung des Verschleisses,
da zwischen zwei Schaltvorgängen
die Anfahrkupplung nicht erst vollständig geschlossen und dann wieder
dem Nachführmoment
entsprechend geöffnet
werden muss.
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Nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung gemäß Anspruch 6 wird die Ermittlung
des Nachführmomentes
in Abhängigkeit
des Motorbremsmomentes gestartet, wenn der Gradient des Bremspedalweges
in Richtung einer Zunahme einen Schwellwert überschreitet. Der Gradient,
also die Änderungsgeschwindigkeit,
des Bremspedalweges gibt Auskunft darüber, um was für eine Art
Bremsung es sich handelt. Bei einer normalen, vorhergesehenen (weichen)
Bremsung betätigt
in aller Regel der Fahrer das Bremspedal vorsichtig und dosiert
mit entsprechend kleiner Änderungsgeschwindigkeit,
so dass durch die Bremsung kein Rad blockiert. In einem solchen
Fall einer weichen Bremsung muss die automatisierte Anfahrkupplung
nicht geöffnet
werden, weil die Gefahr des Motorabwürgens nicht besteht.
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Im
Gegensatz dazu wird bei einer unvorhergesehenen (harten) Bremsung,
um beispielsweise einen Auffahrunfall zu vermeiden, der Fahrer das Bremspedal
schnell und mit großer
Kraft, d.h. mit hoher Änderungsgeschwindigkeit,
betätigen,
wodurch normalerweise ein oder mehrere Räder blockieren. Im Fall einer
(harten) ABS- oder Blockierbremsung muss die automatisierte Anfahrkupplung
geöffnet werden,
um den Antriebsmotor nicht abzuwürgen.
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Das
bedeutet also, dass anhand der Änderungsgeschwindigkeit
der Bremspedalbetätigung
mit großer
Sicherheit darauf geschlossen werden kann, ob eine weiche oder eine
harte Bremsung bevorsteht und ob folglich die automatisierte Anfahrkupplung
geöffnet
werden muss oder nicht. Aufbauend auf Erfahrungswerte wird deshalb
vorteilhaft ein Schwellwert für
den Gradienten der Bremspedalbetätigung
festgelegt, der eine Beurteilung der bevorstehenden Bremsung und
so die Entscheidung ermöglicht,
ob die automatisierte Anfahrkupplung geöffnet werden muss.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn gemäß Anspruch
7 der Schwellwert für
den Gradienten des Bremspedalweges von der Motor- oder Getriebeeingangs-Drehzahl
abhängig
ist, da es kritische und unkritische Drehzahlbereiche gibt. In kritischen
Drehzahlbereichen besteht die Gefahr des Motorabwürgens, so
dass dort die automatisierte Anfahrkupplung geöffnet werden muss. In unkritischen
Drehzahlbereichen hingegen besteht diese Gefahr nicht, so dass die
Anfahrkupplung geschlossen bleiben kann.
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Analog
hierzu ist es gemäß Anspruch
17 ebenso vorteilhaft, dass die Nachführung des Kupplungsmomentes
unterbleibt, wenn in unkritischen Gangstufen oder bei unkritischen
Motordrehzahlen gefahren wird.
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Vergleichbar
verhält
es sich mit dem Gradienten, also der Änderungsgeschwindigkeit, der
Motor- oder Getriebeeingangsdrehzahl, so dass bei einem bevorzugten Verfahren
gemäß Anspruch
8 die Ermittlung des Nachführmomentes
in Abhängigkeit des
Motorbremsmomentes gestartet wird, wenn der Gradient der Motor-
oder Getriebeeingangsdrehzahl einen Schwellwert überschreitet. Auch hier besteht der
Vorteil darin, dass die reale Gefahr des Motorabwürgens in
einem frühen
Stadium erkannt wird und durch das Öffnen der automatisierten Anfahrkupplung
sicher verhindert werden kann.
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Darüber hinaus
ist es vorteilhaft, dass die Kupplung gemäß Anspruch 18 sofort vollständig geöffnet wird,
wenn der Gradient der Motor- oder Getriebeeingangs-Drehzahl in Richtung
einer Abnahme einen Schwellwert überschreitet
oder wenn der Gradient des Bremspedalweges in Richtung einer Zunahme
einen Schwellwert überschreitet,
um zuverlässig
ein Motorabwürgen
zu vermeiden.
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Ebenfalls
besonders vorteilhaft ist es auch hier, wenn gemäß Anspruch 9 der Schwellwert
für den
Gradienten der Motor- oder Getriebeeingangs-Drehzahl von der Motor-
oder Getriebeeingangs-Drehzahl abhängig ist, mit den bereits genannten
Vorteilen.
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Weiterhin
wird in den Ansprüchen
10 und 11 vorgeschlagen, dass das vom Motorbremsmoment abhängige Nachführmoment
zusätzlich
von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig ist und dass das von dem
Motorbremsmoment abhängige
Nachführmoment
mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit auf zunehmend größere Werte
eingestellt wird. Dies hat bei höheren
Geschwindigkeiten kleinere Kupplungsöffnungswege zur Folge und kann
in Kauf genommen werden, weil mit zunehmender Geschwindigkeit die Gefahr
des Abwürgens
geringer wird oder ganz verschwindet und man in entsprechendem Maße auf die Drehmomentnachführung verzichten
kann. Für
die Schonung der beteiligten Aggregate ist dies sehr wichtig.
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Zur
Materialschonung trägt
auch bei, wenn gemäß Anspruch
19 der Schwellwert für
den Gradienten der Motor- oder Getriebeeingangs-Drehzahl und/oder
der Schwellwert für
den Gradienten des Bremspedalweges drehzahlabhängig sind und bei unkritischen
Drehzahlen eine Drehmomentnachführung
unterbleibt.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Ansprüchen 12 und 15 auch, wenn zusätzlich zur
Nachführung
des Kupplungsausrückweges
bei Vorliegen eines diesbezüglichen
Kriteriums eine Vorsteuerung des Kupplungsmoments erfolgt, und zwar
ebenfalls in Abhängigkeit des
Motorbremsmoments. Somit ist sichergestellt, dass das Nachführmoment
einen Mindestwert nicht unterschreitet und zum einen ein eventuelles
Motorbremsmoment sicher übertragen
und zum anderen der Motor bei einer ABS- oder Blockierbremsung nicht
abgewürgt
wird. Zudem wird eine unnötig
hohe Stellgliedbelastung vermieden, da die Kupplung seltener und
weniger weit geöffnet
werden muss.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen, der
Beschreibung und den Figuren angegeben.
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Die
Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme
der Zeichnung erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 einen
Ausschnitt eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs in prinzipieller,
blockschaltbildähnlicher
Darstellung,
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2a ein
Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Vorsteuerung eines Kupplungsausrückweges,
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2b ein
Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung
eines Kupplungsnachführmomentes
und
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2c ein
Diagramm, das den qualitativen Zusammenhang zwischen einem zu übertragendes Moment
und dem Ausrückweg
bei einer Anfahrkupplung („Kupplungskennlinie") zeigt.
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Das
erfindungsgemäß Verfahren
eignet sich insbesondere zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere
eines Nutzfahrzeuges oder eines Lastkraftwagens, mit einer im Antriebsstrang
angeordneten automatisiert betätigten
Anfahrkupplung.
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Gemäß 1 verfügt ein Antriebsstrang 10 eines
nicht dargestellten Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeuges
oder eines Lastkraftwagens, über
einen Antriebsmotor 11, welcher von einer Steuerungseinrichtung 12 angesteuert
wird. Die Steuerungseinrichtung 12 steht dazu mit nicht
dargestellten Stellgliedern, wie beispielsweise einem Drosselklappensteller,
und Sensoren, wie beispielsweise Drehzahlsensoren, in Signalverbindung.
Weiterhin ist ein mit dem Antriebsmotor 11 in Verbindung
stehendes Motorbremssystem 28 vorhanden, das ebenfalls mit
der Steuerungseinrichtung 12 in Signalverbindung steht.
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Die
Steuerungseinrichtung 12 steht außerdem mit einem als elektronisches
Fahr- oder Gaspedal ausgeführten
Leistungsstellglied 13 in Signalverbindung, mittels welchem
ein Fahrzeugführer
ein abzugebendes Drehmoment des Antriebsmotors 11 einstellen
kann. Die Steuerungseinrichtung 12 kann aus erfassten Größen weitere
Betriebsgrößen des Antriebsmotors 11,
beispielsweise das tatsächlich abgegebene
Drehmoment des Antriebsmotors 11 berechnen.
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Der
Antriebsmotor 11 ist über
eine Ausgangswelle 14 mit einer automatisiert betätigten Anfahrkupplung 17 verbunden,
die Anfahrkupplung 17 ihrerseits über eine weitere Welle 26 mit
einem Getriebe 15, das als ein manuelles oder automatisiertes Schalt-
oder als Automatikgetriebe ausgeführt ist und von einer Steuerungseinrichtung 16 angesteuert wird.
Die automatisiert betätigte
Anfahrkupplung 17 wird von einem Kupplungsaktor 25 betätigt, der
ebenfalls von der Steuerungseinrichtung 16 angesteuert wird.
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Das
Getriebe 15 ist mittels einer Antriebswelle 18 mit
einem Achsgetriebe 19 verbunden, welches auf bekannte Weise
das abgegebene Drehmoment des Antriebsmotors 11 über Seitenwellen 20 auf
angetriebene Fahrzeugräder 21 überträgt.
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An
den Fahrzeugrädern 21 sind
Bremseinrichtungen 22 einer Betriebsbremse angeordnet,
welche von einer Steuerungseinrichtung 23 angesteuert werden.
Die Bremseinrichtungen 22 der Betriebsbremse sind als konventionell,
pneumatisch, elektrohydraulisch oder elektromotorisch betätigte Radbremsen
ausgeführt,
wobei die notwendigen Signal- und/oder Versorgungsleitungen nicht
dargestellt sind. Die Steuerungseinrichtung 23 steht mit
einem Bremspedal 24 in Signalverbindung, mittels welchem der
Fahrzeugführer
das von den Bremseinrichtungen 22 der Betriebsbremse aufgebrachte
und damit auf das Kraftfahrzeug wirkende Bremsmoment einstellen kann.
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Dazu
wird die Stellung des Bremspedals 24 mittels eines nicht
dargestellten Sensors erfasst und an die Steuerungseinrichtung 23 übertragen,
welche dann die Bremseinrichtungen 22 der Betriebsbremse entsprechend
ansteuert. Die Steuerungseinrichtung 23 kann aber die Bremseinrichtungen 22 der
Betriebsbremse auch unabhängig
von der Stellung des Bremspedals 24, beispielsweise auf
eine Anforderung der Steuerungseinrichtung 12 oder der
Steuerungseinrichtung 16 hin, ansteuern.
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In
den Bremseinrichtungen 22 der Betriebsbremse sind nicht
dargestellte Drehzahlsensoren integriert, mittels welchen die Steuerungseinrichtung 23 eine
Drehzahl der Fahrzeugräder 21 erfassen kann.
Aus diesen Drehzahlen kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs
bestimmt werden. Die Betriebsbremse mit den zugehörigen Bremseinrichtungen 22 und
der zugehörigen
Steuerungseinrichtung 12 kann über bekannte Betriebsmodi wie ABS
(Antiblockiersystem), ASR (Antischlupfregelung) oder eine Antischleudereinrichtung
ausgelegt sein.
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Das
Motorbremssystem 28 kann beispielsweise durch Beeinflussung
des Ladungswechsels, üblicherweise
durch das Anheben des Abgasgegendrucks mittels einer Abgasklappe,
aktiviert werden oder durch einen Eingriff in die Hochdruckschleife, beispielsweise
durch Steuerung der Gaswechselventile oder eines Zusatzventils (getaktete
oder ungetaktete Dekompressionsbremse). Zudem kann zum Motorbremssystem 28 ein
zwischen Motor 11 und Anfahrkupplung 17 geschaltetes,
im Allgemeinen mehrstufiges hydrodynamisches Bremsgetriebe (Retarder)
gehören.
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Die
Steuerungseinrichtungen 12, 16 und 23 stehen
untereinander über
eine serielle Busverbindung 27, beispielsweise über einen
CAN-Bus (Controller Area Network), in Signalverbindung. Damit können erfasste
Größen, wie
beispielsweise die Drehzahl der Fahrzeugräder 21, ausgetauscht
oder Anforderungen an eine der genannten oder an eine weitere Steuerungseinrichtung,
beispielsweise die Einstellung eines bestimmten Bremsmoments von
der Steuerungseinrichtung 12 des Antriebsmotors 11 an
die Steuerungseinrichtung 23 der Bremseinrichtungen 22,
gesendet werden. Die Bremseinrichtungen 22 der Betriebsbremse
werden dabei zumindest indirekt von der Steuerungseinrichtung 12 des
Antriebsmotors 11 angesteuert.
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Ein
Verfahren zur Vorsteuerung eines Kupplungsausrückweges A gemäß 2a startet
im Block 30. Eine Vorsteuerung auf einen bestimmten Kupplungsausrückweg A
bzw. auf ein diesem Kupplungsausrückweg A entsprechendes bestimmtes Nachführmoment
erfolgt, wenn ein diesbezügliches, nachfolgend beschriebenes
Auslösekriterium
erfüllt ist.
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Im
folgenden Abfrageblock 32 wird geprüft, ob die Betriebsbremse 22 (1)
betätigt
wird. In nächsten
Abfrageblock 34 wird geprüft, ob in der Steuerungseinrichtung 12 für die Betriebsbremse 22 der
Betriebsmodus ABS (Antiblockiersystem) aktiviert ist. Bei aktiviertem
Betriebsmodus ABS wird in einem nachfolgenden Abfrageblock 36 abgefragt,
ob das Motorbremssystem 28 (1) aktiviert
ist. Bei aktiviertem Motorbremssystem 28 wird in einem nachfolgenden
Abfrageblock 38 geprüft,
ob die Motordrehzahl weniger als 1250 1/min beträgt. Ist dies der Fall, wird
in einem nachfolgenden Block 40 ein Wert für einen
Kupplungsausrückweg
A eingestellt.
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Wird
im Abfrageblock 34 festgestellt, dass für die Betriebsbremse 22 der
Betriebsmodus ABS (Antiblockiersystem) nicht aktiviert ist, wird
in einem nachfolgenden Abfrageblock 42 geprüft, ob die
Motordrehzahl weniger als 1500 1/min beträgt. Ist dies der Fall, wird
in den nachfolgenden Block 40 verzweigt und ein Wert für einen
Kupplungsausrückweg A
eingestellt. In einem auf den Block 40 nachfolgenden Block 44 wird
das Verfahren zur Vorsteuerung eines Kupplungsausrückweges
A beendet.
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Das
Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Bestimmung eines Kupplungsnachführmomentes M_NF
bzw. eines diesem Nachführmoment
M_NF entsprechenden Kupplungsausrückweges Ks_ausrück gemäß 2b startet
in einem Block 50. In einem nachfolgenden Block 52 wird
berechnet, wie groß das
aktuelle Mindestübertragungsmoment Mmin
der Anfahrkupplung 17 (1) sein
muss, damit ein eventuelles aktuelles Bremsmoment des Motors 11 noch
sicher über
die Anfahrkupplung 17 auf das Getriebe 15 und
schlussendlich auf die Fahrzeugräder 21 übertragen
werden kann.
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Hierzu
wird in einem Block 54 die Motordrehzahl nMot ermittelt
und das Ergebnis an den Block 52 und an einen Block 56 übermittelt.
Weiterhin wird im Block 56 das aktuelle Motorbremsmoment
als eine Funktion der im Block 54 ermittelten Motordrehzahl nMot
und ein Sicherheitsfaktor K_M_MB bestimmt und an den Block 52 übermittelt.
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Das
Motorbremsmoment wird hierbei motordrehzahlabhängig angenommen, und zwar linear oder
quadratisch zwischen 500 Nm bei einer Motordrehzahl nMot von 1000
1/min und 1000 Nm bei 2000 1/min. Der Sicherheitsfaktor K_M_MB,
der beispielsweise einen Wert von 1,5 annimmt, ist variabel. Er
ist so bemessen, dass das Motorbremsmoment sicher übertragen
werden kann und berücksichtigt
auch Unsicherheiten in Bezug auf die Kenntnis des Motormomentes
und der Kupplungskennlinie.
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In
manchen Fällen
kann es sinnvoll sein, anstelle bzw. zusätzlich zu der hier genannten
Motordrehzahl nMot die möglicherweise
leichter zu ermittelnde Getriebeeingangs-Drehzahl, eventuell zudem den Gradienten
der Motor- oder Getriebeeingangs-Drehzahl zu bestimmen und zu berücksichtigen,
indem ein jeweiliger zugehöriger
Schwellwert festgelegt wird. Sinnvoll kann weiterhin sein, dass
der jeweilige Schwellwert veränderbar
ist und beispielsweise mit zunehmender Motor- oder Getriebeeingangs-Drehzahl
vergrößert wird.
Der zugehörige
Algorithmus läuft
nicht innerhalb dieses Ablaufdiagrammes gemäß 2b ab,
sondern in einer separaten Routine.
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Zwischen
dem in Block 52 berechneten aktuellen Mindestübertragungsmoment
Mmin und der Motordrehzahl nMot wird ein linearer oder quadratischer
Zusammenhang angenommen, oder die Bestimmung des aktuellen Mindestübertragungsmoment
Mmin erfolgt analog zur Bestimmung des ebenfalls motordrehzahlabhängigen Motorbremsmomentes
im Block 56, wie oben beschrieben, wobei das so bestimmte
Motorbremsmoment noch mit dem Sicherheitsfaktor K_M_MB multipliziert
wird.
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Beim
erstmaligen Erkennen der Betätigung einer
Betriebsbremse 22 (1) des Fahrzeuges und
wenn der Gradient des Bremspedalweges einen zugehörigen Schwellwert überschreitet,
wird in einem nachfolgenden Block 58 ein kurzzeitiger Öffnungspeak
(Öffnungsimpuls)
BB_Peak für
die Anfahrkupplung 17 erzeugt. Hierzu wird in einem Block 60 der
jeweilige Zustand der Betriebsbremse 22 und des Motorbremssystems 28 abgefragt
und das Ergebnis an den Block 58 übermittelt. Wenn das Motorbremssystem 28 aktiviert
ist, wird beim Übergang
der Betriebsbremse 22 vom Zustand „nicht betätigt" zum Zustand „betätigt" im Block 60 ein Flag gesetzt.
Zu diesem Zeitpunkt wird im Block 58 für eine bestimmte kurze Zeit,
beispielsweise für
100 ms, ebenfalls ein Flag BB_Peak gesetzt.
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Der
Gradient des Bremspedalweges führt beim Überschreiten
des zugehörigen
Schwellwertes zu einer Reaktion (Anfahrkupplung 17 sofort
vollständig öffnen),
wie sie auch bei einer Bremsung mit Einsatz des ABS der Fall ist.
Dabei kann der Schwellwert für
den Gradienten des Bremspedalweges veränderbar und von der Motor-
oder Getriebeeingangs-Drehzahl abhängig sein; er wird beispielsweise
mit zunehmender Motor- oder
Getriebeeingangs-Drehzahl vergrößert. Der
zugehörige
Algorithmus läuft
nicht innerhalb dieses Ablaufdiagrammes gemäß 2b ab, sondern
in einer separaten Routine.
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In
einem nachfolgenden Entscheidungsblock 62 wird abgefragt,
ob im vorangehenden Block 58 das Flag BB_Peak gesetzt worden
ist. Trifft dies zu, wird in einen nachfolgenden Block 64 verzweigt,
in dem das im Block 52 bestimmte Mindestübertragungsmoment
Mmin halbiert und das Ergebnis an einen nachfolgenden Block 66 übermittelt
wird. Das Setzen des Flags BB_Peak bewirkt zusammen mit der darausfolgenden
Halbierung des Mindestübertragungsmomentes
Mmin eine kurze Ansteuerung des Kupplungsaktors 25 (1)
in Richtung einer weiter geöffneten
Anfahrkupplung 17, wodurch die Reaktionszeit bei einer
Bremsung mit Einsatz des ABS merklich verkürzt wird.
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Das
Flag BB_Peak wird beispielsweise für eine Dauer von 100 ms beim
erstmaligen Erkennen der Betätigung
der Betriebsbremse gesetzt und bewirkt eine Halbierung des aktuellen
Drehmomentnachführungsmoments
Mmin, um einerseits die für die
Erkennung der Gradientenkriterien (siehe Block 60) benötigte Zeit
einzusparen und andererseits die Anfahrkupplung 17 nicht
dauerhaft mit einem geringen übertragbaren
Moment betreiben zu müssen.
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Das
vergleichsweise langsame Stellglied zum Betätigen der automatisierten Anfahrkupplung 17,
der Aktor 25 (1), macht bei dieser kurzen
Ansteuerungsdauer keinen wesentlichen Ausschlag, wenn zuvor die
Anfahrkupplung 17 geschlossen war, weil die Drehmomentnachführung noch
nicht angesprochen hat und demnach keines der obigen Kriterien zum Öffnen der
Anfahrkupplung 17 erfüllt
ist. Ist jedoch ein solches Öffnungskriterium
aus Block 60 erfüllt,
dann fügt
es sich an den Öffnungspeak BB_Peak
an, im Falle des Kriteriums für
den Bremspedalweggradienten sogar ohne Verzögerung, so dass ein entsprechender
Zeitgewinn zum Öffnen
der Anfahrkupplung 17 entsteht.
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Lautet
die Abfrage im Entscheidungsblock 62, dass im vorangehenden
Block 58 das Flag BB_Peak nicht gesetzt worden ist, so
wird direkt in den nachfolgenden Block 66 verzweigt.
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Im
Block 66 erfolgt die Bestimmung eines vorläufigen Nachführmomentes
M_Nf. Hierzu wird zuerst in einem Block 68 ein durch das
Leistungsstellglied 13 (1) vom Fahrer
eingestelltes Fahrpedalmoment M_FP und ein Sicherheitsfaktor für das Übertragungsmoment
K_M_FP bestimmt und das jeweilige Ergebnis dem Block 66 übermittelt.
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Im
Block 66 erfolgt eine Maximumauswahl zwischen dem im Block 52 und
ggf. im Block 64 bestimmten Mindestübertragungsmoment Mmin einerseits
und dem Produkt aus dem Fahrpedalmoment M_FP und dem Sicherheitsfaktor
für das Übertragungsmoment
K_M_FP andererseits. Der größere der
beiden Werte, entweder das Mindestübertragungsmoment Mmin oder
das Produkt M_FP·K_M_FP
aus dem Fahrpedalmoment M_FP und dem Sicherheitsfaktor K_M_FP, wird
als das vorläufige
Nachführmoment
M_Nf an einen nachfolgenden Block 70 weitergegeben.
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In
einem Block 72 werden die Fahrgeschwindigkeit v, ein unterer
Schwellwert v_min für
die Fahrgeschwindigkeit v und ein Fahrgeschwindigkeitsfaktor K_v
bestimmt und die Ergebnisse an den Block 70 weitergeleitet.
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Die
Fahrgeschwindigkeit v ist üblicherweise bereits
in wenigstens einem der Steuergeräte vorhanden und kann beispielsweise über den
CAN-Bus abgefragt werden. Der Fahrgeschwindigkeitsfaktor K_v ist
ein frei wählbarer Proportionalitätsfaktor,
der einen linearen oder einen quadratischen Zusammenhang zwischen
einem fahrgeschwindigkeitsabhängigen
Vergrößerungsfaktor
KV_v (Block 70) und der Fahrgeschwindigkeit v herstellt: KV_v
= K_v·v oder KV_v
= K_v·v·v.
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Unterhalb
des unteren Schwellwertes v_min für die Fahrgeschwindigkeit v
findet keine Kupplungsnachführung
mehr statt, die Anfahrkupplung 17 ist dann vollständig geschlossen.
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Es
ist möglicherweise
sinnvoll, auch einen oberen Schwellwert für die Fahrgeschwindigkeit v festzulegen,
ab dem die Anfahrkupplung 17 vollständig geschlossen ist. Beispielsweise
bei einer Autobahnfahrt braucht keine Kupplungsnachführung stattzufinden,
weil bei einer solchen Fahrsituation genügend Zeit bleibt, die Anfahrkupplung 17 zum
richtigen Zeitpunkt öffnen
zu können
und somit die Gefahr des Motorabwürgens, beispielsweise aufgrund
einer Blockier- oder ABS-Bremsung, nicht gegeben ist.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist kein diskreter oberer Schwellwert für die Geschwindigkeit v festgelegt.
Allerdings bewirkt der Vergrößerungsfaktor
KV_v, der oberhalb des unteren Schwellwertes v_min Werte größer Eins
annimmt, eine Vergrößerung des
Nachführmomentes
und damit in Verbindung mit einer Kupplungskennlinie (2c),
dass beispielsweise ab einer Geschwindigkeit von 30 km/h die Drehmomentnachführung mit
zunehmender Geschwindigkeit immer mehr außer Kraft gesetzt wird.
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Im
Block 70 wird zuerst der fahrgeschwindigkeitsabhängige Vergrößerungsfaktor
KV_v für
das im Block 66 ermittelte vorläufige Nachführmoment M_Nf bestimmt. Unterhalb
des im Block 72 ermittelten unteren Schwellwertes v_min
nimmt dieser fahrgeschwindigkeitsabhängige Vergrößerungsfaktor KV_v den Wert
Eins an, oberhalb davon einen Wert größer Eins, und zwar in linearer
oder quadratischer Abhängigkeit
von dem im Block 68 bestimmten Fahrgeschwindigkeitsfaktor
K_v.
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Anschließend wird
im Block 70 ein neues, endgültiges Nachführmoment
M_NF bestimmt, indem das im Block 66 ermittelte vorläufige Nachführmoment
M_Nf mit dem fahrgeschwindigkeitsabhängigen Vergrößerungsfaktor
Kv_v multipliziert wird, so dass für das endgültige Nachführmoment M_NF gilt: M_NF
= M_Nf·KV_v.
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Das
von dem Motorbremsmoment abhängige
Nachführmoment
M_NF wird also mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v auf zunehmend
größere Werte
eingestellt.
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Dieses
endgültige
Nachführmoment
M_NF gilt für
den Betrieb mit haftender Anfahrkupplung 17 (1),
also dann, wenn kein Schalt-, Anhalte- oder Anfahrvorgang stattfindet
oder wenn in unkritischen Gangstufen (beispielsweise in einem hohen
Gang) oder bei unkritischen Motordrehzahlen (beispielsweise bei
mehr als 1250 1/min) gefahren wird, d.h. wenn in solchen Gangstufen
oder bei solchen Motordrehzahlen gefahren wird, bei denen das Risiko
des Motorabwürgens
sehr gering oder nicht gegeben ist. Unkritische Gangstufen oder
Motordrehzahlen sind im Abhängigkeit
vom Fahrzeug und dem Zeitverhalten der Motorbremse zu ermitteln
und fließen
in Form der Sicherheitsfaktoren K_M_MB (Block 56), K_M_FP (Block 68)
und des Fahrgeschwindigkeitsfaktors K_v (Block 72) sowie der
unteren Schwelle für
die Fahrgeschwindigkeit v_min (Block 72) in den im Ablaufdiagramm
der 2b dargestellten Algorithmus ein.
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In
einem nachfolgenden Block 74 wird ein Sollwert Ks_ausrück für den Ausrückweg der
Anfahrkupplung 17 (1) als Funktion
des im Block 70 ermittelten endgültigen Nachführmomentes
M_NF berechnet.
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2c zeigt
hierzu ein Diagramm, das anhand einer „Kupplungskennlinie" 84 den
Zusammenhang zwischen einem zu übertragenden
Moment und dem Ausrückweg
einer Anfahrkupplung, hier der Anfahrkupplung 17 (1),
darstellt. Auf einer Abszisse 80 mit dem Kupplungsausrückweg (in
mm oder 0 bis 100 %) ist auf einer Ordinate 82 das zu übertragende Moment,
im allgemeinen das zu übertragende
Abtriebsmoment des Antriebsmotors 11 oder ein zu übertragendes
Bremsmoment, aufgetragen.
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Die
für jede
Anfahrkupplung 17 typische Kupplungskennlinie 84 ist
bekannt und beispielsweise in einem Kennlinienfeld abgelegt, so
dass bei einem bekannten und zu übertragenden
Abtriebsmoment 82 des Antriebsmotors 11 auf den
hierfür
einzustellenden Kupplungsausrückweg 80 rückgeschlossen
werden kann.
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Im
Diagramm der 2c wird zur Ermittlung des Sollwertes
Ks_ausrück
für den
Ausrückweg
der Anfahrkupplung 17 (1) für das zu übertragende Kupplungsmoment
auf der Ordinate 82 das im Block 70 ermittelte
endgültige
Nachführmoment
M_NF eingesetzt, das beispielsweise einen Wert 86 annimmt. Anhand
der Kupplungskennlinie 84 ergibt sich dann für das zu übertragende
Nachführmoment
M_NF auf der Abszisse 80 ein bestimmter Wert 88 für den einzustellenden
Kupplungsausrückweg,
der im Block 74 der 2b dem
des Sollwert Ks_ausrück
entspricht.
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In
einem Block 76 der 2b wird
das Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungsnachführmomentes
beendet. Die Bestimmung des Kupplungsnachführmomentes erfolgt ständig. Die
Nachführung
des im Block 74 berechneten Kupplungsausrückweges
Ks_ausrück
in Abhängigkeit
des Motorbremsmoments erfolgt, wenn der berechnete Wert größer ist
als der vorgesteuerte, im Verfahren gemäß 2a bestimmte
Kupplungsausrückweg
(A).