DE19643086C5

DE19643086C5 - Retarderbremsmomentenanpassung beim Kuppeln und Schalten

Info

Publication number: DE19643086C5
Application number: DE19643086A
Authority: DE
Inventors: Peter Rose; Peter Heilinger; Gunter Schoof; Roland Scherer
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1996-10-18
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2016-10-19
Also published as: US6267705B1; JP2001502629A; DE19643086A1; KR20000052647A; EP0932538A1; WO1998017517A1; DE19643086B4

Abstract

Regeleinrichtung für einen hydrodynamischen Primärretarder im Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einer Antriebsmaschine und einem Getriebe, umfassend
1.1 mindestens eine elektronische Steuer-/Reglereinheit;
1.2 Mittel zur Erfassung von Schaltvorgängen zum Gangwechsel im Getriebe ergebend mindestens zwei Messsignale;
1.3 mindestens ein Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des hydrodynamischen Primärretarders;
dadurch gekennzeichnet, dass
1.4 die mindestens eine elektronische Steuer-/Reglereinheit das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des hydrodynamischen Primärretarders in Abhängigkeit der Messsignale derart ansteuert, dass für die gesamte Zeitdauer eines Schaltvorganges das Bremsmoment des hydrodynamischen Primärretarders reduziert ist, wobei
1.5 die Mittel zur Erfassung von Schaltvorgängen ein Kupplungszustandsmesssignal und ein Gaszustandsmesssignal erfassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für einen Primärretarder in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Regelung eines Primärretarders in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.
Stand der Technik
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).
Primärretarder wirken im Gegensatz zum Sekundärretarder, der normalerweise zwischen Getriebe und Gelenkwelle angeordnet ist, wie zuvor beschrieben direkt auf den Motor. 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 M_min und dem maximalen Bremsmoment M_max 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.
Aufgabenstellung
Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Regeleinrichtung für einen hydrodynamischen Pimärretarder anzugeben, bei der ein Gegeneinanderarbeiten von Primärretarder und Antriebsmaschine während des Schaltvorganges verhindert wird.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Regeleinrichtung gemäß Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind Gegenstand der sich an die jeweilige Kategorie anschließenden Unteransprüche.
Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
1 einen hydrodynamischen Primärretarder mit einer Regeleinrichtung gemäß der Erfindung;
2 eine weitere Ausführungsform eines hydrodynamischen Primärretarders mit einer Regeleinrichtung gemäß der Erfindung;
3 die erfindungsgemäße Steuer-/Reglereinheit mit der entsprechenden Belegung der Eingänge;
4 eine Übersicht über die eingangsseitigen Signale, die als Meßsignale an der Steuer-/Reglereinheit gemäß 3 anliegen;
5 eine Übersicht über die Belegung der Eingänge bzw. Ausgänge der Steuer-/Reglereinheit gemäß 3 in den jeweiligen Betriebssituationen im Bremsbetrieb;
6 einen simulierten Betriebszyklus über der Zeit mit den anliegenden Eingangs- bzw. Ausgangssignalen an der Steuer-/Reglereinheit gemäß der Erfindung.
Stand der Technik
In 1 ist 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 M_mot = 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 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-/Reglerein heit 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 selbstfestzustellen 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 M_min 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 n_min 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 v_ist = v_soll 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 be tätigt 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.

Claims

Regeleinrichtung für einen hydrodynamischen Primärretarder im Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einer Antriebsmaschine und einem Getriebe, umfassend 1.1 mindestens eine elektronische Steuer-/Reglereinheit; 1.2 Mittel zur Erfassung von Schaltvorgängen zum Gangwechsel im Getriebe ergebend mindestens zwei Messsignale; 1.3 mindestens ein Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des hydrodynamischen Primärretarders; dadurch gekennzeichnet, dass 1.4 die mindestens eine elektronische Steuer-/Reglereinheit das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des hydrodynamischen Primärretarders in Abhängigkeit der Messsignale derart ansteuert, dass für die gesamte Zeitdauer eines Schaltvorganges das Bremsmoment des hydrodynamischen Primärretarders reduziert ist, wobei 1.5 die Mittel zur Erfassung von Schaltvorgängen ein Kupplungszustandsmesssignal und ein Gaszustandsmesssignal erfassen.
Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung von Schaltvorgängen zusätzlich mindestens eines der folgenden Messsignale erfassen: Gangstellung, Motordrehzahl und Leergangstellung.
Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/Reglereinheit das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des hydrodynamischen Primärretarders derart ansteuert, dass in einem ersten Betriebszustand der hydrodynamische Primärretarder mit einem minimalen Retarderbremsmoment M_min betrieben wird, und in einem zweiten Betriebszustand das Bremsmoment des hydrodynamischen Primärretarders auf annähernd Null herabgesetzt wird.
Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, das die Steuer-/Reglereinheit aufgrund des Motordrehzahlmesssignales das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des Primärretarders derart ansteuert, dass das Bremsmoment reduziert ist, wenn die Motordrehzahl eine vorgegebene minimale Motordrehzahl unterschreitet.
Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/Reglereinheit aufgrund des Leergangsignales für das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des Primärretarders derart ansteuert, dass das Bremsmoment für die Zeitdauer, in der der Leergang eingelegt ist, einem vorgegebenen, reduzierten Bremsmoment entspricht.
Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des Primärbremssystems ein Regelventil umfasst.
Regeleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Retarderbremsmomentes des Weiteren ein Umschaltventil umfasst.
Verfahren zur Regelung eines hydrodynamischen Primärretarders in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einer Antriebsmaschine und einem Getriebe, umfassend die folgenden Schritte: 8.1 es wird anhand von Messsignalen ein Schaltvorgang zum Gangwechsel im Getriebe erfasst; 8.2 mindestens ein Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des hydrodynamischen Primärretarders wird in Abhängigkeit von den Messsignalen betätigt; dadurch gekennzeichnet, dass 8.3 das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des hydrodynamischen Primärretarders durch mindestens eine elektronische Steuer-/Reglereinheit aufgrund der aufgenommenen Messsignale derart angesteuert wird, dass das Bremsmoment des hydrodynamischen Primärretarders für die gesamte Zeitdauer eines Schaltvorganges reduziert ist, wobei 8.4 die Messsignale zur Erfassung eines Schaltvorganges ein erstes Messsignal, dass den Kupplungszustand repräsentiert, und ein zweites Messsignal, das den Gaszustand angibt, umfassen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung des Bremsmomentes des Primärretarders von dem reduzierten Bremsmoment auf einen vorgegebenen Bremsmomentwert aufgrund einer Änderung des Messsignales zeitlich verzögert in Bezug auf die Änderungen des Messsignales erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignale zur Erfassung eines Schaltvorganges zusätzlich mindestens eines der folgenden Messsignale umfassen: ein drittes Messsignal, das die Getriebegangstellung repräsentiert; ein viertes Messsignal, das die Motordrehzahl repräsentiert und ein fünftes Messsignal, das den Leergangzustand angibt.