Als
Primärbremssysteme
bezeichnet man allgemein Bremssysteme, die vor Kupplung und Getriebe
angeordnet sind (siehe hierzu: Kfz-Anzeiger, 44. Jahrgang, 1991, Bericht: "Sicher bergab", S. 13 und Lastauto
Omnibus 4/1991, Bericht "Gegen
den Strom", S. 30).
Sekundärbremssysteme
sind dagegen entweder direkt am Getriebe angeflanscht oder in den
nachfolgenden Wellenstrang eingebaut und wirken auf die Antriebsachsen.
Neben
Primärretardern
sind unter anderem auch noch die folgenden Primärbremssysteme bekanntgeworden:
- – die
Auspuffklappenbremse
- – die
Konstantdrossel und
- – die
Kompressionsbremse.
Bei
der Auspuffklappenbremse wird der Staudruck im Auspuffsystem zur
Erzeugung eines Bremsmomentes ausgenutzt. Im Motorbremsbetrieb wird
der Abgasstrang nahezu vollständig
verschlossen und damit im Ladungswechseltakt das Ausschieben der
Zylinderfüllung
gegen den im Abgaskrümmer herrschenden
Abgasgegendruck erschwert und somit die Bremsleistung des Motors
erhöht.
Die
Konstantdrossel (Kfz-Anzeiger; 44. Jahrgang 1991, Bericht: "Sicher bergab", S. 10–13) ist
ein zusätzlich
in den Zylinderkopf integriertes Ventil, ein sogenanntes Dekompressionsventil,
wodurch der Expansionsdruck auf den Kolben im dritten Arbeitstakt
und somit die Beschleunigung des Kolbens erheblich minimiert wird.
Hierdurch ergibt sich eine Differenz aus Kompressions- und Expansionsarbeit,
die für
eine Erhöhung
der Motorbremsleistung genutzt werden kann. Insbesondere ist ein
solches Primärbremssystem
auch einstellbar, beispielsweise indem bestimmte Drosselstellungen
eingestellt werden.
In
einer Weiterbildung der Konstantdrossel-Motorbremse ist vorgesehen,
das Dekompressionsventil nicht während
des gesamten Arbeitsspieles offenzuhalten, sondern nur noch während einer
kurzen Zeitspanne (siehe hierzu: MTZ Motortechnische Zeitschrift
56 (1995) 7/8, S. 418–423; "Die neue Dekompressionsventil-Motorbremse
(DVB) von Mercedes-Benz").
Die
Ansteuerung einer solchen Motorbremse kann beispielsweise dadurch
erfolgen, daß der
Pumpenhochdruck durch gezielte Ansteuerung eines als Proportionalventils
ausgeführten
Druckbegrenzungsventils im Pumpeninneren erfolgt, wodurch die Öffnungscharakteristik
des Dekompressionsventils beeinflußt wird.
Diesbezüglich wird
auf den oben genannten Artikel MTZ Motortechnische Zeitschrift 56
(1995) 7/8 S. 422 verwiesen.
Die
Kompressionsbremse ist, wie die Konstantdrossel, eine Motorbremse. Über eine
Ventilsteuerung wird bei der Kompressionsbremse die Kompression
abgebaut, was, wie bei der Konstantdrossel-Motorbremse, zu einer
erheblichen Erhöhung
der Motorbremsleistung führt
(siehe hierzu: Kfz-Anzeiger, 47. Jahrgang, 1/1994, Bericht: "Elegant verpackt – Fahrbericht
Volvo FH", S. 10–12).
Während die
Regeleinrichtung und das Regelverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
bei jedweden Primärbremssystemen,
wie oben beschrieben, Anwendung finden kann, liegt ein besonderes Anwendungsgebiet
für die
vorliegende Erfindung im Bereich der Primärretarder, die im Gegensatz
zum Sekundärretarder,
der normalerweise zwischen Getriebe und Gelenkwelle angeordnet ist,
wie zuvor beschrieben direkt auf den Motor wirken. Ein Primärretarder,
der mit dem Motor in ständiger
Triebverbindung steht, ist beispielsweise aus der
DE 44 08 349 C2 bekannt.
Aufgrund der direkten Kopplung von Primärretarder und Motor ist es
bei dieser Bauform besonders wichtig, sicherzustellen, daß nach dem
Auftrennen des Antriebsstranges, beispielsweise dadurch, daß die Kupplung
betätigt
wurde oder aber der Leergang eingelegt wurde, der Retarder nicht
gegen den Motor arbeitet. Wird dies nicht sichergestellt, so kann
eine abrupte Laständerung
durch Ein- bzw. Auskuppeln dazu führen, daß der Motor durch den gegenwirkenden
Retarder ausgeht.
Dieses
Problem ergibt sich immer dann, wenn der Retarder im Bremsbetrieb
betrieben wird, und zwar in den beiden Retardergrundfunktionen "Bremsstufe" oder "V-konstant". Die Grundfunktion "Bremsstufe" ist durch eine feste
Einstellung einer Bremsstufe des Retarders gekennzeichnet, die mittels
eines Handbremshebels bzw. Fußpedales
erfolgen kann und bei der aufgrund eines fest vorgegebenen Parametersatzes
ein bestimmtes Bremsmoment eingestellt wird, das sich zwischen einem
minimalen Bremsmoment Mmin und dem maximalen
Bremsmoment Mmax bewegt.
Bei
der Grundfunktion "V-konstant" kann der Retarder
steuerungstechnisch mit der Tempomatfunktion der Motorelektronik
gekoppelt werden, und es wird eine Retarderbremsung derart vorgenommen,
daß ein
regelbares Bremsmoment eingestellt wird, so daß sich eine konstante Geschwindigkeit beispielsweise
bei Bergabfahrt ergibt.
Regeleinrichtungen
bzw. Verfahren zur Regelung eines Retarders in bezug auf sein Bremsmoment
sind beispielsweise aus der
DE
43 41 213 A1 bekannt geworden.
Um
ein Gegeneinanderarbeiten von Retarder und Antriebsmaschine beispielsweise
bei der Geschwindigkeitserhöhung
zu vermeiden, wird gemäß der
DE 43 41 213 A1 vorgeschlagen,
die Priorität
der einzelnen Systeme für
bestimmte Einsatzfälle
festzulegen. So ist beispielsweise vorgesehen, bei einer gleichzeitigen
Betätigung
von Retarder und Gaspedal bei Überschreitung
einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit immer dem Retarder Priorität einzuräumen. Wird
die Konstantgeschwindigkeitsfunktion des Retarders aktiviert, so
schlägt
die Anmeldung vor, das Leistungsstellglied der Antriebsmaschine derart
zu verstellen, daß die
Leerlaufposition erreicht ist.
Ein
Gegeneinanderarbeiten von Retarder und Antriebsmaschine wird aber
gemäß dem Regelungsverfahren
nach der
DE 43 41 213
A1 für
die kurze Zeitdauer eines Schaltvorganges in Kauf genommen.
Die
DE 44 20 116 A1 beschreibt
eine Retardersteuerung zur Vermeidung der Überschreitung einer vorgegebenen
Sollgeschwindigkeit eines Motorfahrzeugs, wobei ein Schubbetrieb
registriert wird, und der Retarder derart geregelt wird, dass eine
vorgegebene Sollgeschwindigkeit nicht überschritten wird.
Die
EP 0 689 978 A2 schlägt vor,
einen Retarder bei betätigtem
Kupplungspedal abzuschalten, ohne dass dies für den gesamten Schaltvorgang
zu erfolgen hat.
Die
DE 24 05 740 A1 schlägt vor,
völlig
automatisch einen vorher eingeschalteten Retarder bei jedem Gangwechsel
ohne jede Beteiligung des Fahrers auszurücken. Hierzu ist in einer Leitung
von einem Bremsventil zu einem Speicher, aus welchem der Retarder
gefüllt
wird, ein magnetbetätigtes
3-Wege-Ventil angeordnet, welches unter Strom die Leitung vom Bremsventil
sperrt und die Leitung zum Speicher entlüftet.
Die
GB 1 214 741 schlägt einen
Sekundärretarder
mit einer mechanischen Steuerung vor, bei welcher das Bremsmoment
des Retarders für
die Zeitdauer eines Schaltvorgangs reduziert ist.
In
1 ist repräsentativ
für ein
Primärbremssystem
ohne Beschränkung
hierauf ein Primärretarder,
wie er aus der
DE 44
08 349 C2 bekannt geworden ist, mit der erfindungsgemäßen Steuer-/Reglereinheit
dargestellt. Der Retarder
1 ist vor dem Getriebe
2 des
Motors
3 angeordnet. Der Retarder
1 befindet sich
mit dem Motor
3, insbesondere der Kurbelwelle in ständiger Triebverbindung.
Im dargestellten Fall steht der Retarder über ein Vorgelege
4 in
ständiger
Drehverbindung. Dem Retarder
1 und dem Motor
3 ist
ein gemeinsamer Kühlmittelkreislauf
5 zugeordnet.
Das Kühlmittel
des Kühlmittelkreislaufes
5 fungiert
in der dargestellten Ausführungsform zugleich
als Arbeitsmittel für
den Retarder
1. Der Retarder ist für eine ständige Vollfüllung mit Arbeitsmittel ausgelegt.
Aufgrund der Anordnung des Retarders
1 in Kraftflußrichtung
vor dem Getriebe bleibt der Retarder in allen Betriebszuständen mit
dem Motor gekoppelt, weshalb er auch als Pumpe zur Umwälzung für das Kühlmittel
ausnutzbar ist. In Traktionsbetrieb, d.h. bei nichtbetätigtem Retarder,
arbeitet dieser als Umwälzpumpe
für das
Kühlmittel
im Kühlmittelkreislauf
5.
Im Nicht-Bremsbetrieb weist das Ventil
6 einen großen freien
Durchlaßquerschnitt
auf, so daß das
geförderte
Kühlmittel
unter geringem Gegendruck durch den Kühlmittelkreislauf gefördert wird.
Im
Bremsbetrieb gibt das Ventil 6 nur einen geringen Durchlaßquerschnitt
für das
zu fördernde Kühlmittel
frei. Auf diese Art und Weise ist es möglich, daß im Retarder ein Gegendruck
aufgebaut wird und sich ein Bremsmoment entwickelt. Das Ventil 6 kann
als stufenlos verstellbares Drosselventil ausgeführt sein, was eine stufenlose
variable Einstellung des Bremsmomentes ermöglicht. Es besteht jedoch auch
die Möglichkeit
einer stufenweisen Änderung des
Bremsmomentes durch ein entsprechend ansteuerbares Ventil.
Das
stufenlos verstellbare Drossel- bzw. Proportionalventil 6 ist über eine
Steuerleitung 10 mit der Steuer-/Reglereinheit 12,
die vorzugsweise als Mikroprozessor ausgebildet ist, verbunden. Über die Steuerleitung 10 kann
das Proportionalventil 6 durch die Steuer-/Reglereinheit 12 in
Abhängigkeit
von den an der Steuer-/Reglereinheit anliegenden Meßsignalen
derart angesteuert werden, daß das
gewünschte Bremsmoment
aufgebaut wird. Zum Beispiel wird bei einem Drosselventil durch
Veränderung
des Querschnittes der Füllungsgrad
des Retarders und damit sein Bremsmoment verändert.
In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird über den
ersten Sensor 14 ein Signal aufgenommen, das eine Fahrzeugbeschleunigung
bzw. das "Gasgeben" anzeigt. Hierzu
wird ein Meßsignal
des Motormomentes aufgenommen, wobei ein Motormoment > 0 für den Zustand "Gasgeben" steht und Mmot = 0 für
die anderen Betriebszustände.
Wird über
das Leistungsstellglied 16 die Kraftstoffzufuhr erhöht und "Gas gegeben" so liegt auf der
Gasmeßleitung 18 eingangsseitig
am Regler 12 ein EIN-Signal, in allen anderen Fällen ein
AUS-Signal an.
Neben
dem Meßsignal,
das über
das "Gasgeben" Auskunft gibt, werden
zur Ansteuerung des Ventils 6 von der Steuer-/Reglereinheit 12 noch
weitere Signale aufgenommen. Das zweite Meßsignal betrifft den Zustand
der Kupplung, mit der der Antriebsstrang getrennt werden kann. Dieses
Meßsignal
wird am Getriebe 2 aufgenommen und über die Kupplungs-Zustandsmeßleitung 20 der
Steuer-/Reglereinheit 12 zugeführt. Im eingekuppelten Zustand liegt
auf der Meßleitung 20 ein
AUS-Signal eingangsseitig an der Steuer-/Reglereinheit an, während im ausgekuppelten
Zustand ein EIN-Signal der Steuer-/Reglereinheit 12 zugeführt wird.
Als
drittes Meßsignal
zur Ansteuerung des Ventils 6 über die Steuer-/Reglereinheit 12 wird
diesem ein Meßsignal,
das die aktuelle Motordrehzahl repräsentiert, zugeführt, die
beispielsweise über
den Sensor 24 oder eine Klemme der Lichtmaschine aufgenommen
wird.
In
einer weitergebildeten Ausführungsform kann
vorgesehen sein, der Steuer-/Reglereinheit
ein viertes Meßsignal über die
Leitung 26 zuzuführen, mit
der das Einlegen des Leerganges im Getriebe 2 erkannt werden
kann.
In 2 ist eine zweite Ausführungsform
eines Primärretarders
beispielhaft für
ein Primärbremssystem
mit der erfindungsgemäßen Reglereinrichtung
dargestellt.
Die
Antriebseinheit aus Motor 3, Getriebe 2 und Retarder 1 ist
im wesentlichen wie in 1 aufgebaut,
weshalb für
gleiche Elemente die gleichen Bezugszahlen verwendet werden. Der
Retarder 1 steht in ständiger
Drehverbindung, insbesondere mit der Kurbelwelle des Motors. Im dargestellten
Fall wird dies über
ein Vorgelege 4 realisiert. Im Kühlmittelkreislauf 5 ist
ein Kühler 30 mit
Ventilator 32 vorgesehen. In Abänderung zur Ausführungsform
gemäß 1 wurde in der Ausführungsform
gemäß 2 eine andere Ventilanordnung
zur Einstellung der verschiedenen Grundbetriebsstufen des Retarders
gewählt.
Die Leitung 34 vom Kühleraustritt
zum Flüssigkeitseintritt
am Retarder verzweigt sich in Punkt 40 in eine Zufuhrleitung 36 zum
Retarder und eine Bypassleitung 38. Im Punkt 40 ist
ein Umschaltventil 42 angeordnet, das vorteilhafterweise
als 3/2-Wege-Ventil ausgeführt
ist. Je nach Grundbetriebszustand wird das Ventil so geschaltet,
daß die
Kühlerflüssigkeit durch
die Bypassleitung am Retarder vorbei- oder durch diesen hindurchfließt. Die
Bypassleitung ist immer dann geöffnet,
wenn im Nicht-Bremsbetrieb gefahren wird. In die Leitung 44 vom
Retarder in die Antriebsmaschine 3 ist wie in 1 ein Ventil 6 eingebracht,
das die stufenlose Einstellung des Retarderbremsmomentes im Bremsbetrieb
ermöglicht.
Dieses Ventil ist vorteilhafterweise als Regelventil ausgebildet,
mit dem der Füllgrad
im Retarder und damit das Bremsmoment stufenlos eingestellt werden
kann. Vorteilhafterweise kann das Regelventil ein Proportionalventil
sein.
Sowohl
das Umschaltventil 42 als auch das Regelventil 6 sind
mit der Steuer-/Reglereinheit 12 über Steuerleitungen 48, 50 ausgangsseitig
verbunden. Eingangsseitig werden der Steuer-/Reglereinheit 12 wie
in 1 im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
insgesamt vier Meßsignale über Steuerleitungen
zugeführt.
Es sind dies das Meßsignal über den Gaszustand
auf der Meßleitung 18,
das Kupplungszustandsmeßsignal über die
Meßleitung 20,
das Motordrehzahlmeßsignal über die
Meßleitung 22 und
in einer fortgebildeten Ausführungsform
das Leergangerkennungssignal auf der Meßleitung 26.
In 3 ist die beispielhafte
Belegung der einzelnen Anschlüsse
der Steuer-/Reglereinheit 12, die
in vorliegendem Falle von Relevanz sind, dargestellt.
Wie
aus 3 zu ersehen, wird
der als Mikroprozessor ausgebildeten Steuer-/Reglereinheit 12 eingangsseitig
die einzelnen Meßsignale,
wie Lastzustandsmeßsignal
bzw. Gaszustandsmeßsignal, Kupplungszustandsmeßsignal
und Drehzahlmeßsignal
zugeführt.
Ausgangsseitig
ist über
die Leitungen Prop-H und Prop-L der Mikroprozessor 12 mit
dem Regelventil, das in vorliegender Ausführungsform ein Proportionalventil 6 ohne
Beschränkung
hierauf ist, verbunden und über
Leitungen Schaltventil und Leitungsmasse mit dem bei der Bypassanordnung
gemäß 2 optional vorgesehenen
Umschaltventil 42.
Das
beispielhaft als Proportionalventil ausgeführte Regelventil ist in der
vorliegenden Ausführungsform
derart ausgebildet, daß es über die
Leitungen Prop-H und Prop-L in zwei Zustände gesetzt werden kann, einen
EIN-Zustand und einen AUS-Zustand, wobei im AUS-Zustand das Proportionalventil nicht
wirksam ist, d.h. im Retarder nur das minimale Bremsmoment aufgebaut
wird und im EIN-Zustand das Proportionalventil wirksam ist, wobei
entsprechend der vorgenommenen Einstellung des Bremsmomentes z.B.
mit Hilfe eines Fahrschalters, der in verschiedene Stellungen gebracht
wird, das gewünschte
Bremsmoment stufenlos eingestellt werden kann. Bei dem dargestellten
Ventil 6 kann dies dadurch erreicht werden, daß im EIN-Zustand
der Strömungskanal
des Ventils entsprechend der vorgegebenen Bremsstufe eingestellt
wird. Nachfolgend wird stellvertretend für ein Regelventil immer ein
Proportionalventil genannt.
4 zeigt eine Übersicht
der eingangsseitigen Signale, die beispielsweise von einem CAN-Bus abgerufen
und in den Mikroprozessor 12 eingelesen werden können. Das
Signal Nr. 3 für
die Motordrehzahl kann beispielsweise ein Frequenzmeßsignal sein.
Das Signal Nr. 4 für
den Kupplungszustand ist vorzugsweise ein Digitalsignal, das den
Kupplungszustand EIN bzw. AUS beschreibt. Als Meßsignal für den Betriebszustand "Gasgeben" bzw. der Fahrzeugbeschleunigung
kann, wie zuvor beschrieben, ein indirekt aus dem Motormoment ermitteltes
Meßsignal verwendet
werden. Dabei steht ein Motormoment > 0 für
den Zustand "Gasgeben" und ein Motormoment
= 0 für
die übrigen
Betriebszustände.
Es ist aber auch möglich,
in einer alternativen Ausführungsform
die Gaspedalstellung selbst festzustellen und hieraus ein Meßsignal
abzuleiten.
Das
optionale Leergangsignal Nr. 8 gibt Auskunft darüber, ober der Leergang eingelegt
ist oder nicht.
In
Abhängigkeit
von diesen Eingangs-Meßsignalen,
von denen drei für
den Bremsbetrieb in 5 in
den ersten drei Spalten der Tabelle aufgeführt sind, werden bei bestimmten
Betriebssituationen die Stellglieder, die im Falle einer Anordnung
gemäß 1 lediglich ein Proportionalventil
ist und im Falle einer Anordnung gemäß 2 zusätzlich
ein Schaltventil zur Schaltung der Bypassleitung umfaßt, entsprechend
von der Steuer-/Reglereinheit angesteuert.
Die
Matrix gemäß 5 gibt die Eingangs- und
Ausgangsbelegungen des Mikroprozessors der Steuer-/Reglereinheit
für verschiedene
Betriebssituationen wieder. In nachfolgender Beschreibung wird ohne
Beschränkung
hierauf der EIN-Zustand durch eine logische EINS repräsentiert
und der AUS-Zustand durch eine logische NULL. Selbstverständlich ergibt
sich für
den Fachmann, zwanglos den EIN-Zustand beispielsweise durch eine
logische NULL und den AUS-Zustand durch eine logische EINS darzustellen.
In
Spalte M2 ist eine Bremsmomentenanpassung in Abhängigkeit vom Kupplungszustand dargestellt.
Die Anpassung erfolgt, wenn das Kupplungspedal gedrückt wird,
d.h. der Antrieb vom Abtrieb getrennt wird. In diesem Fall liegt
am Ausgang zum Proportionalventil ein Signal, beispielsweise eine
logische NULL an, so daß das
Proportionalventil in den AUS-Zustand versetzt wird, das bedeutet
am Retarder kein Bremsmoment aufgebaut wird. Ist zusätzlich ein
Schaltventil anzusteuern, so wird dieses beim Kupplungssignal EIN
ebenfalls auf EIN entsprechend einer logischen EINS gesetzt, das
bedeutet der Bypass ist nicht geöffnet,
womit als Gesamtbremsmoment das minimale Bremsmoment des Retarders
vorliegt.
Der
in Spalte M3 gezeigte Fall einer Momentenanpassung ergibt sich,
wenn dem Verbrennungsmotor Kraftstoff zugeführt wird, d.h. das Leistungsstellglied
verstellt wird, also Gas gegeben wird. In einem solchen Fall soll
der Motor nicht gegen den Retarder arbeiten. Als Signal für das Gasgeben
wird das Motormoment abgegriffen, das dann > 0 ist. Ist dies der Fall, so wird das
Meßsignal
für den
Zustand des Leistungsstellgliedes auf EIN gesetzt. Liegt ein solches
Signal für
das Leistungsstellglied am Eingang des Mikroprozessors 12 an,
so wird ausgangsseitig des Mikroprozessors die Leitung zum Proportionalventil
in den AUS-Zustand gebracht. Liegt eine Ausführungsform gemäß 1 mit nur einem Proportionalventil
als Stellglied vor, so liegt das minimale Retarder-Bremsmoment im
Falle des AUS-Zustandes des
Proportionalventiles an. In einer Ausführungsform gemäß 2 mit zusätzlichem
Schaltventil ergeben sich zwei Möglichkeiten
der Ansteuerung für den
Fall einer Momentenanpassung beim "Gasgeben". Im Grundbetriebszustand G2, der einer
fest eingestellten Bremsstufe entspricht, ist das Schaltventil im
EIN-Zustand, was bedeutet, daß der
Bypass geschlossen ist. Für
diesen Betriebszustand ergibt sich, daß der Retarder mit einem minimalen
Retarderbremsmoment Mmin betrieben wird.
Im alternativen Fall der Grundbetriebsfunktion G3, die einer konstanten
Geschwindigkeit entspricht, wird das Schaltventil in den AUS-Zustand
gesetzt, was bedeutet, daß das Umschaltventil
den Bypass freigibt. Somit ist das Bremsmoment gegen den Motor ungefähr bei Null.
Der
dritte Betriebszustand (M4), der im Bremsbetrieb eine Momentenanpassung
erfordert, liegt dann vor, wenn der Motor eine bestimmte Drehzahl
nmin unterschreitet. Dies kann sowohl bei
ein- als auch ausgeschalteter Kupplung der Fall sein. Unterschreitet
der Motor eine bestimmte Mindestdrehzahl, so veranlaßt die Steuer-/Reglereinheit,
daß ausgangsseitig
für das
Proportionalventil beispielsweise eine logische NULL als Signal
anliegt, was vorliegend bedeutet, daß das Proportionalventil in
den AUS-Zustand versetzt, bzw. dort gehalten wird. Ist zusätzlich zum
Proportionalventil ein Schaltventil vorgesehen, so ist es möglich, zwei
Zustände
zu realisieren, einmal mit ausgeschaltetem Bypass, was zur Folge
hat, daß das
Retarderbremsmoment dem minimalen Retarderbremsmoment entspricht,
oder mit eingeschaltetem Bypass, wodurch das Bremsmoment, das gegen
den Motor arbeitet, auf annähernd
Null herabgesetzt werden kann.
In 6 sind beispielhaft die
Eingangssignale für
Kupplung und Gas sowie die Ausgangssignale für das Proportionalventil und
das Schaltventil, die an den Ein- bzw. Ausgängen der als Mikroprozessor ausgebildeten
Steuer-/Reglereinheit
anliegen, in Abhängigkeit
von verschiedenen Betriebssituationen über der Zeit dargestellt. In 6 entspricht, wie bereits
zuvor, der EIN-Zustand einer logischen EINS und der AUS-Zustand
einer logischen NULL. Zwecks besserer Erläuterbarkeit des Ablaufdiagrammes
gemäß 6 wurde eine derartige Zuordnung
gewählt. Für den Fachmann
ist es selbstverständlich,
daß er den
EIN- bzw. AUS-Zustand auch mit anderen Signalen belegen kann. 6 zeigt die verschiedenen möglichen
Betriebssituationen, die bei einer Talfahrt im Retarderbetrieb auftreten
können.
Hierbei werden sowohl die Grundbetriebsarten einer fest voreingestellten
Bremsstufe (G2) als auch einer konstanten Geschwindigkeit (G3) dargestellt.
In
einer ersten Phase der Betriebssimulation ist der achte Fahrgang
eingelegt. Die Fahrsituation ist der Bremsbetrieb mit dem Retarder.
In diesem Zeitraum ist der Antriebsstrang mit dem Abtriebsstrang gekoppelt,
folglich ist das Signal für
den Kupplungszustand eine logische NULL. Da im Bremsbetrieb kein
Gas gegeben wird, ist auch das Meßsignal für den Zustand des Leistungsstellgliedes,
im vorliegenden Fall des Gaspedales, auf einer logischen NULL.
Ausgangsseitig
liegt am Proportionalventil eine logische EINS an, d.h. das Proportionalventil
ist eingeschaltet bzw. im EIN-Zustand. Für eine fest voreingestellte
Bremsstufe wird dann ein bestimmter Proportionalstrom je nach Bremsstufe
(G2) vorgegeben. Für
den Fall einer kostantgehaltenen Geschwindigkeit (G3) wird über den
Mikroprozessor 12 der Proportionalstrom des Proportionalventils
immer derart geregelt, daß vist = vsoll ist.
Das Signal für
das Schaltventil liegt in diesem Fall auf einer logischen EINS,
d.h. der Bypass ist nicht aktiv.
Wird
nun aus der Bremssituation das Fahrzeug beschleunigt und der Gang
gewechselt, so ergeben sich die in 6 eingezeichneten
Eingangs- und Ausgangssignale der zweiten Phase.
Solange
der Gang eingelegt ist, liegt das Signal für den Kupplungszustand auf
einer logischen NULL. Wird die Kupplung betätigt, so springt das Signal
für den
Kupplungszustand auf eine logische EINS. Für die Zeitdauer, in der das
Kupplungssignal auf einer logischen EINS liegt, ist das Proportionalventil
gemäß der in 5 dargestellten Eingangs-Ausgangsmatrix
in Abhängigkeit
von der Betriebssituation, wie in Spalte M2 dargestellt, ausgeschaltet,
d.h. es liegt auf einer logischen NULL.
Wird,
wie in 6 dargestellt,
während
des Beschleunigungsvorganges bis zum Zeitpunkt des Schaltens das
Fahrpedal bzw. Gas betätigt,
so wird an dem Mikroprozessor für
den Gaszustand eine logische EINS angelegt, was gemäß der Matrix
nach 5 unter dem Betriebszustand
M3 dazu führt,
daß für diese
Zeitdauer am Proportionalventilausgang eine logische NULL anliegt,
d.h. es liegt eine Bremsmomentenreduzierung für diese Zeitdauer vor.
Das
Signal des Schaltventiles ist für
den Bremszustand immer auf einer logischen EINS, d.h. die Bypassleitung
ist gesperrt, wie die durchgezogene Linie zeigt. Allerdings gilt
dies nur für
den Grundbetriebszustand 2 (G2) einer fest vorgegebenen Bremsstufe.
Im Falle der Grundbetriebsart 3 (G3), d.h. einer konstanten
Geschwindigkeit, ist das Schaltventil auf eine logische NULL für den Zeitpunkt des
Gasgebens gesetzt, d.h. der Bypass ist geöffnet.
Wie
dem zeitlichen Verlauf des Signales für das Proportionalventil zu
entnehmen ist, ergibt sich eine logische EINS und damit ein eingeschaltetes Proportionalventil,
was dem vollen Retarderbremsmoment entspricht, für die Zeitdauer, in der kein
Gas gegeben wird, aber das Kupplungspedal noch nicht durchgetreten
ist. Dieser Zustand ist gestrichelt in den zeitlichen Verlauf des
Proportionalventilsignales in der zweiten Phase eingezeichnet und
mit den Ziffern I und II bezeichnet. Ein Retarderbremsmoment, das
in diesem Zeitpunkt gegen den Motor arbeitet, ist unerwünscht. Um,
wie von der Erfindung gefordert, für die gesamte Zeitdauer des
Schaltvorganges, d. h. zwischen dem Wegnehmen der Gaszufuhr vor
dem Kuppeln und Aufnehmen der Gaszufuhr nach dem Kuppeln, also während des
gesamten Schaltvorganges eine Bremsmomentenreduzierung vorzunehmen,
ist erfindungsgemäß vorgesehen,
ein Verzögerungsglied
oder Rampe einzubauen, das sicherstellt, daß keine schnellen Retardereinschaltzeiten
vorliegen. Ein Einschalten des Retarders erfolgt gegenüber dem
Meßsignal
zeitlich versetzt. Erfolgt die Einschaltung des Retarders nach einer Änderung
beispielsweise des Gassignals von einer logischen EINS auf eine
logische NULL nur verzögert,
so kann in der dargestellten zweiten Phase die Einschaltung des
Proportionalventiles im für
die mit I bezeichnete Zeitdauer verhindert werden.
Ebenso
ist es möglich,
bei einer Änderung des
Kupplungssignals von einer logischen EINS auf eine logische NULL
den Retarder nur verzögert
einzuschalten. Hierdurch kann das unerwünschte Signal für die mit
II bezeichnete Zeitdauer in der zweiten Phase vermieden werden.
Durch Zeitverzögerungsglieder
ist es somit möglich,
erfindungsgemäß während des
gesamten Gangwechsels das Retarderbremsmoment minimal zu halten
bzw. die Bremsmomentenreduzierung sicherzustellen.
Die
dritte Phase des dargestellten Fahrzyklus stellt wieder eine Bremssituation
dar. Da beim Bremsen kein Gas mehr gegeben wird, ändert sich das
Meßsignal
für den
Zustand des Gaspedals von einer logischen EINS auf eine logische
NULL. Entsprechend der Zuordnung von Ein- und Ausgangsfunktionen
hat dies im Bremsbetrieb zur Folge, daß das Proportionalventil vom
AUS- in den EIN-Zustand wechselt und somit die gewünschte Bremsleistung zur
Verfügung
steht. Für
den Grundzustand G3, der eine konstante Geschwindigkeit vorsieht,
wird durch diese Änderung
an der Eingangsseite ausgangsseitig das Schaltventil vom Bypass
auf den Retarder umgeschaltet, wie strichpunktiert in 6 für die zeitliche Änderung
dieser Größe eingezeichnet.
An
die dritte Phase, die einen Bremszustand simuliert, schließt sich
eine vierte Phase an, die einen Fahrzustand repräsentiert, bei dem von einem
höheren
Gang in einen niedrigeren Gang zurückgeschaltet wird. Beim Zurückschalten
soll das Einkuppeln durch kurzes Zwischengasgeben unterstützt werden.
Dies
bedeutet, daß zunächst die
Kupplung gedrückt
wird. Hierdurch ändert
sich das eingangsseitige Kupplungszustandssignal von einer logischen NULL
auf eine logische EINS, was gemäß dem Schema
nach 5 zu einer Momentenanpassung
gemäß Fall M2
führt.
Das bedeutet, ausgangsseitig liegt auf der Steuerleitung für das Proportionalventil
eine logische NULL an, was dazu führt, daß das Proportionalventil in
den AUS-Zustand versetzt wird, d.h. es liegt das minimale Retarderbremsmoment
vor. Wird nun Zwischengas gegeben, so muß erneut eingekuppelt werden,
und zwar in den Leergang L. Durch das erneute Einkuppeln ändert sich
das eingangsseitige Kupplungssignal von einer logischen EINS auf
eine logische NULL, was zur Folge hat, daß die Momentenreduzierung nicht
mehr wirksam ist, und ausgangsseitig für das Proportionalventil eine
logische EINS anliegt, d.h. dieses eisngeschaltet wird und somit
unerwünschterweise
ein Bremsmoment vorliegt.
Dieses
unerwünschte
Bremsmoment, das im Proportionalventilsignal strichpunktiert dargestellt
ist und mit der Bezugsziffer III bezeichnet wurde, wird bis zu dem
Zeitpunkt aufgebaut, zu dem Gas gegeben wird. Durch das Gasgeben
wird die in 5 dargestellte
Momentenanpassung ausgelöst,
d.h. das eingangsseitige auf eine logische EINS gesetzte Gaszustandsmeßsignal
führt dazu,
daß der
Ausgang für
das Proportionalventil auf eine logische NULL gesetzt wird und damit
das minimale Bremsmoment des Retarders anliegt, wenn mit einer festen
Bremsstufe (G2) gefahren wird bzw. ein Bremsmoment von ungefähr null,
wenn der Grundbetriebszustand v = konstant (G3) gewählt wird.
Der unerwünschte
Aufbau eines Retarderbremsmomentes für die Zeitdauer zwischen Einkuppeln
und erneutem Gasgeben kann auf verschiedene Art und Weise vermieden
werden. Eine erste Lösungsmöglichkeit
besteht wie schon bei der zweiten Phase darin, eine Zeitverzögerung für das Einschalten
des Retarders mit einer Rampe vorzusehen.
Alternativ
hierzu ist es möglich,
wenn der Leergang erkannt werden kann und an den Mikroprozessor
als Eingangsgröße übermittelt
wird, eine Steuerung des Proportionalventils ausgangsseitig dahingehend
vorzusehen, daß für die gesamte
Dauer, in der das Leergangsignal am Mikroprozessor anliegt, das
Proportionalventil-Ausgangssignal auf eine logische NULL gesetzt
wird, das Proportionalventil also ausgeschaltet und damit das Retarderbremsmoment auf
ein vorgegebenes, minimales Bremsmoment reduziert wird. Im Fall
das Umschaltventil für den
Bypass nicht mitgeschaltet wird, also der Retarder vom Kühlmittel
durchströmt
wird, ist als minimales Bremsmoment nur das minimale Retarderbremsmoment
erreichbar. Im Falle das Umschaltventil betätigt wird und das Kühlmittel
am Retarder vorbeigeführt
wird, ist es möglich,
als vorgegebenes minimales Bremsmoment zu erreichen. Neben einer
Leergangerkennung können
auch Mittel zur direkten Erkennung der Fahrgänge und damit der aktuellen Gangstellung
vorgesehen sein.
Falls
eine direkte Leergangerkennung nicht möglich ist, so kann in einer
weiteren Ausführungsform
das Unterschreiten einer vorgegebenen Motordrehzahl gemäß 5 Spalte M4 unabhängig vom Kupplungszustand
eingangsseitig dazu verwendet werden, das Proportionalventil-Ausgangssignal
auf eine logische NULL zu setzen und damit eine sofortige Bremsmomentenreduzierung
zu induziieren, wodurch ein Arbeiten gegen den Motor verhindert
wird.
Wie
aus der vierten Phase des weiteren im zeitlichen Verlauf zu ersehen,
wird, wenn keine der vorgenannten Vorkehrungen getroffen wurde,
nach Abregeln der Gaszufuhr und vor erneutem Einkuppeln wiederum
ein unerwünschtes
Bremsmoment aufgebaut, indem das Proportionalventilsignal auf eine
logische EINS gesetzt wird und damit das Proportionalventil eingeschaltet
wird. Dieser ungewollte Zustand ist im zeitlichen Verlauf für das Proportionalventilsignal
strichpunktiert dargestellt und mit der Bezugsziffer IV bezeichnet.
Wie beim unerwünschten Signal
III kann das Aufbauen eines Retarderbremsmomentes im Falle der Ziffer
IV dadurch verhindert werden, daß entweder mit einer Zeitverzögerung beim
Einschalten des Retarders nach Abfallen des Zustandssignales für das Gas
von einer logischen EINS auf eine logische NULL gearbeitet wird.
Alternativ hierzu wäre
die Leergangerkennung, oder aber eine Abregelung aufgrund zu geringer
Motordrehzahl.
An
die vierte Phase schließt
sich in den simulierten Fahrzyklus zeitlich die fünfte Phase
an, die wiederum eine Bremsphase in einer der Grundzustände des
Bremsbetriebes, entweder fest eingelegte Bremsstufe oder V-konstant
ist. Wie aus dem zeitlichen Verlauf für die Ausgangssignale für das Proportionalventil
und das Schaltventil zu ersehen ist, liegt wie erwartet ein Bremsmoment
vor.
Mit
der vorliegenden Erfindung ist es somit erstmals möglich, eine
Momentenanpassung auf ein minimales Retarderbremsmoment während der
gesamten Zeitdauer eines Gangwechsels zu ermöglichen, so daß für diesen
Zeitraum kein Arbeiten des Retarders gegen den Motor vorliegt.
Obwohl
die vorangegangene Beschreibung als Primärbremssystem beispielhaft auf
einen Retarder, insbesondere einen hydrodynamischen Retarder, Bezug
genommen hat, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Insbesondere
soll der Begriff Retarder auch Retarder auf der Basis von Wirbelstrombremsen
(siehe hierzu: Last Auto Omnibus 4/1991 aa0) umfassen. Des weiteren
kann eine Ansteuerung sämtlicher
bekannter regel- und nicht regelbarer Motorbremssysteme des Standes
der Technik mit vorliegender Erfindung erfolgen.