DE4446109B4

DE4446109B4 - Verfahren für eine selektive Anwendung der Abgasbremse in Verbindung mit Heraufschaltvorgängen

Info

Publication number: DE4446109B4
Application number: DE4446109A
Authority: DE
Inventors: Lars-Gunnar Hedström; Roger Andersson
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2014-12-23
Also published as: SE9304362L; DE4446109A1; SE502154C2; SE9304362D0

Abstract

Verfahren für automatische, computergestützte Schaltsysteme für mechanische Schrittgetriebe in durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeugen, bei dem in Verbindung mit dem Heraufschalten ein auf einen Gaswechsel des Motors wirkendes Motorbremsorgan zur Verstärkung der Motorbremswirkung zum schnellen Erhalt einer für den nächsten Gang synchronen Drehzahl eingeschaltet werden kann, wobei das Motorbremsorgan beim Heraufschalten in Abhängigkeit davon, ob ein Fahrzeugparameter über einem vorgegebenen Wert liegt, eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorbremsorgan beim Heraufschalten selektiv in Abhängigkeit davon eingeschaltet wird,
– ob ein Motorbremsprogramm eingeschaltet worden ist, was gegenüber normalen vorgegebenen Heraufschaltpunkten angehobene Heraufschaltpunkte ergibt, oder
– ob während des Schaltvorgangs die Retardation oder der Geschwindigkeitsverlust des Fahrzeugs über einem abhängig vom Betriebsfall vorgegebenen Schwellenwert liegen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff zu Anspruch 1 angegebenen Art.
Stand der Technik
Beim Heraufschalten auf höhere Gänge, mit kleineren Übersetzungen, bei Getrieben von Kraftfahrzeugen wird die Motordrehzahl gesenkt. Bei halbautomatischen und vollautomatischen Schaltsystemen, vorzugsweise bei mechanischen Schrittgetrieben, erfolgt die Regelung der Motordrehzahl durch Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge, und wenn die Drehzahl beim Heraufschalten gesenkt werden muß, kann während des Schaltvorgangs auch eine Abgasbremse (Motorbremse, Staudruckbremse) momentan eingeschaltet werden, um die Motordrehzahl schneller auf einen Wert abzusenken, der synchron mit der Drehzahl des nächsten Gangs ist.
In US 4 787 044 A ist eine Lösung beschrieben, bei der die Abgasbremse während eines Heraufschaltvorgangs eingeschaltet wird, um die Motordrehzahl schneller auf die mit dem nächsten Gang synchrone Drehzahl abzusenken. Diese Lösung bezieht sich jedoch auf eine Anordnung mit automatisierter Kupplungsfunktion, die den Kraftfluß zwischen Motor und Getriebe unterbricht, wonach die Kraftstoffregulierung und das Einschalten der Abgasbremse während des Heraufschaltens stattfinden, um die Motordrehzahl schnell auf die mit dem nächsten Gang synchrone Drehzahl abzusenken.
Ein Problem besteht hierbei insofern, als bei jedem Einschalten der Abgasbremse zur Senkung der Motordrehzahl in Verbindung mit dem Heraufschalten ein störendes Puffgeräusch erzeugt wird, das besonders in Omnibussen als Belästigung empfunden wird.
Als weiterer Stand der Technik wird auf die DE 39 37 302 A1 verwiesen.
Zweck der Erfindung
Ein Zweck der Erfindung besteht darin, bei einer automatisierten Schaltung in Kraftfahrzeugen mit mechanischen Schrittgetrieben auf den Gaswechsel des Verbrennungsmotors wirkende Motorbremsorgane zur Verstärkung der Motorbremsleistung, vorzugsweise durch Anwendung der Abgasbremse, bei Heraufschaltvorgängen nur zu benutzen, wenn schnelle Heraufschaltvorgänge erforderlich sind. Hierdurch lassen sich die Anwendung der verstärkten Motorbremsleistung, vorzugsweise durch Einschalten der Abgasbremse, ebenso wie die Geräuscherzeugung beim Heraufschalten auf die Minderzahl der Heraufschaltvorgänge beschränken, wodurch sich genannte Geräuschbelästigung von Fahrer, Fahrgästen und Umgebung vermindert.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, daß bei tatsächlichem Bedarf an verstärkter Motorbremsleistung in Verbindung mit Schaltvorgängen diese automatisch in Abhängigkeit von vorgegebenen Fahrzeugparametern zur Verfügung steht, ohne daß der Fahrer weitere Maßnahmen ergreifen muß.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, daß sich der Verschleiß beim Motor und dessen Teilen, vor allem beim Abgasturbolader aufgeladener Motoren, verringern läßt.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, daß sich der Verschleiß beim Mechanismus der Abgasbremse verringern läßt, indem die selektive Anwendung der Abgasbremse bei Heraufschaltvorgängen die Einschalthäufigkeit verglichen mit einer regelmäßigen Anwendung bei Heraufschaltvorgängen auf einen Bruchteil der Gesamtanzahl Heraufschaltvorgänge reduziert.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, daß ein schnelles Heraufschalten mit eingeschalteter Abgasbremse im Wesentlichen nur bei zwei Betriebsfällen erhalten wird, wenn:

– ein Heraufschaltvorgang aufgrund zu starker Retardation des Fahrzeugs während des Schaltvorgangs verlorengehen kann, was vor allem bei starken Steigungen gilt, oder
– ein vom Schaltvorgang verursachter Ausfall der Motorbremsung auf möglichst kurze Dauer begrenzt werden soll, was vor allem bei starken Gefällen gilt.

Hierdurch können, bei normalen Betriebsverhältnissen eines Lastwagens im Verteiler-Fernverkehr, in Verbindung mit Heraufschaltvorgängen das Einschalten der Abgasbremse und die Geräuscherzeugung auf 5–10 Prozent der Gesamtanzahl erforderlicher Heraufschaltvorgänge beschränkt werden.
Diese Zwecke erfüllt die Erfindung verfahrensbezogen durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Ein Zweck einer noch weiter entwickelten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß bei Betriebsfällen, wenn ein Heraufschaltvorgang aufgrund zu hoher Retardation des Fahrzeugs verlorengehen kann, unterschiedlich strenge Entscheidungskriterien für das automatische Einschalten der Abgasbremse angesetzt werden können. Je nach den Maßnahmen durch den Fahrer wird ein automatisches Einschalten der Abgasbremse in Verbindung mit einem Heraufschalten bereits bei niedrigeren Retardationsniveaus erhalten, wenn der Fahrer ein sog. Bergfahrt-Programm eingeschaltet oder das Fahrpedal maximal in die sog. Kick-down-Stellung niedergedrückt hat, während bei normalem Betrieb ohne Kick-down oder Bergfahrt-Programm das automatische Einschalten der Abgasbremse in Verbindung mit einem Heraufschalten nur erhalten wird bei höheren Retardationsniveaus und bei anstehendem Heraufschalten in einen Gang, der niedriger ist als ein vorgegebener Gang.
Diese Zwecke erfüllt die Erfindung verfahrensbezogen durch die in den Kennzeichen von Anspruch 3 bzw. 4 und in bezug auf die spezifischen Retardationsgrenzen für den jeweiligen Betriebsfall durch die in dem Kennzeichen von Anspruch 5 angegebenen Merkmale.
Weitere, die Erfindung kennzeichnende Merkmale gehen aus den Unteransprüchen sowie aus nachstehender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor. Die Beschreibung nimmt Bezug auf die folgenden Figuren.
Verzeichnis der Figuren
1 zeigt den grundlegenden Aufbau eines Schaltsystems für mechanische Schrittgetriebe.
2 zeigt in Form eines Ablaufschemas, wie das Steuergerät die Fahrzeugparameter detektiert, die ein selektives Einschalten der Abgasbremse in Verbindung mit Heraufschaltvorgängen ergeben.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
1 zeigt ein Schaltsystem für die Überwachung und Steuerung einer computergesteuerten Schaltung von mechanischen Getrieben in Kraftfahrzeugen. Zum Antrieb des Fahrzeugs dient ein Verbrennungsmotor 40, vorzugsweise ein Dieselmotor, dessen Antriebsleistung über eine vom Fahrer zu betätigende Kupplung 41, ein mechanisches Schrittgetriebe 42 und eine Gelenkwelle 43 auf die Antriebsräder 44 des Fahrzeugs übertragen wird. Das Getriebe 42 weist vorzugsweise einen integrierten Retarder 48 auf, der den Antriebsstrang mit einer regelbaren Bremskraft beaufschlagen kann, was dem Zweck dient, ohne Benutzen der normalen Betriebsbremse des Fahrzeugs eine hohe Bremsleistung beim Fahrzeug zu erzeugen. Das im Ausführungsbeispiel vorgesehene Schaltsystem umfaßt ein manuell betätigtes Kupplungsservogerät für Start und Stopp, hat jedoch kein automatisches Kupplungsservogerät, aber die Erfindung kann auch bei Systemen mit automatisierter Kupplung zur Anwendung kommen. Das Schaltsystem bewirkt die Schaltvorgänge durch Regelung der Motordrehzahl und des Motordrehmoments beim Schaltvorgang sowie Betätigung des Servogeräts 37, das den eingelegten Gang auslegt und den nächsten Gang einlegt, ohne die Kupplung 41 auszukuppeln. Dies stellt hohe Anforderungen an die Motorregelung (das Motormanagement) und an die Drehzahlinformation, die das System benötigt, damit die Motorregelung ein momentfreies Auslegen eines Gangs ermöglichen kann und damit nur durch die Motorregelung schnell eine Synchrondrehzahl für den nächsten Gang erhalten wird, der mit kürzest möglicher Momentunterbrechung im mechanischen Schrittgetriebe eingelegt werden soll.
Mechanische Schrittgetriebe, vorzugsweise mit oder ohne konventionelle Synchronisiereinrichtungen im Getriebe, sind in vieler Hinsicht eine entschieden vorteilhaftere Wahl als konventionelle hydraulische und ohne Momentunterbrechung schaltende Automatikgetriebe oder als mechanische Getriebe mit komplizierten Doppelkupplungen, die Schaltvorgänge ohne Momentunterbrechung ermöglichen sollen. Dies gilt vor allem in bezug auf die Betriebswirtschaftlichkeit, die Wartungskosten und die Anschaffungskosten. Wenn das Schrittgetriebe außerdem mit konventionellen Synchronisiereinrichtungen ausgestattet ist, wird auch eine erhöhte Betriebssicherheit erhalten, da ein manueller Schaltvorgang oder ein halbautomatischer Schaltvorgang, d. h. ein servogestütztes Auslegen und Einlegen von Gängen infolge eines fußbetätigten Auskuppelns unter Beibehaltung eines hohen Schaltkomforts stattfinden kann, falls die automatisierte Schaltfunktion aufgrund eines Systemfehlers ausgefallen sein sollte.
Das Schaltsystem umfaßt ein Steuergerät 12 mit Mikroprozessor, das über verschiedene Signalleitungen 36 mit den Steuergeräten 23 für das Kraftstoffsystem, 22 für das Retardersystem und 24 für das Betriebsbremssystem verbunden ist. Die Signalleitungen übertragen verschiedene Signale an das Steuergerät 12 entsprechend den durch Pfeile dargestellten Signalen 1–11, 13–19, 21 und 59 in 1.
Das Steuergerät 12 empfängt folgende Eingangssignale:

– Signal 1 von Bremsprogrammschalter 27, der für Fußbetätigung durch den Fahrer angeordnet ist. Der Bremsprogrammschalter beeinflußt die Retarderfunktion über das Steuergerät und außerdem, bei seiner Betätigung, die Schaltpunkte des Schaltsystems.
– Signal 2 vom Kupplungspedalschalter 30, der die Stellung des Kupplungspedals 28 erkennt.
– Signal 3 vom Fußbremspedal 29 des Fahrzeugs als Information über die Stellung des Bremspedals 29.
– Signal 4 vom Fahrtschreiber 39 des Fahrzeugs, mit Sekundärinformation über die Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder die Drehzahl Crpm der Gelenkwelle.
– Signal 5 vom Fahrpedal 31 des Fahrzeugs als Information über die momentane Stellung des Fahrpedals 31.
– Signal 7 vom Abgasbremsschalter 45, der im Armaturenbrett 32 angeordnet ist.
– Signal 8 vom Schalthebel 25 als Information über die vom Fahrer gewählte Betriebsart beim Schaltsystem, und zwar entweder Automatikbetrieb A, Neutralstellung N, manueller Betrieb M oder Rückwärtsfahrt R, sowie über etwaige vom Fahrer vorgenommene Korrekturen des automatisch gewählten Gangs bei Automatik-Betriebsart A oder neuen Gangwahlen in einer der manuellen Betriebsarten N, M, R.
– Signal 9 vom Fahrprogramm-Wähler 26, mit dem der Fahrer z. B. das Ökonomieprogramm E (Economy) für wirtschaftlichsten Betrieb und sanfte Schaltvorgänge wählen kann oder das Bergfahrt-Programm H (Hill), dessen Schaltpunkte so festgelegt sind, daß die maximale Zugkraft erhalten wird und schnelle Schaltvorgänge den Vorrang vor Komfort und Geräuscherzeugung haben.
– Signal 11 vom Diagnoseschalter 35, mit dem ein im Programm des Steuergeräts 12 integriertes Testprogramm für Wartungszwecke oder zur Fehlerortung mittels im Info-Feld 33 des Armaturenbretts 32 angezeigter Fehlermeldungen aktiviert werden kann.
– Signal 21 vom Retarder-Steuergerät 22, das die Schaltpunkte für die Aktivierungsdauer des Signals modifiziert, um hierdurch eine gesteigerte Motorbremsleistung sowie einen erhöhten Kühlflüssigkeitsdurchsatz zu erhalten.
– Signal 19 von einem ausgangsseitig am Getriebe 42 und vorzugsweise auf der Gelenkwelle 43 angeordneten Drehzahlgeber 46.
– Signal 18 von Quittierschaltern im Getriebe 42 als Information über den eingelegten Gang.
– Signal 16 von einem eingangsseitig am Getriebe 42 und vorzugsweise an der Kurbelwelle oder dem Schwungrad des Motors 40 angeordneten Drehzahlgeber 47.
– Signal 59 vom Temperaturgeber 49 als Information über die Temperatur der Kühlflüssigkeit nach Verlassen des Retarders 48.

Das Steuergerät 12 steuert verschiedene Servogeräte oder bewirkt Anzeigen in Info-Feldern im Armaturenbrett 32 über folgende Ausgangssignale:

– Signal 6 an Info-Feld 33 im Armaturenbrett 32 zur Anzeige von Betriebsart (A-N-M-R) beim Schaltsystem, gegenwärtigem Gang, nächstem Gang, Fahrprogramm (E-H) sowie etwaiger Fehlercodes, Warnungen und Mitteilungen an den Fahrer.
– Signal 17 an verschiedene Magnetventile im Getriebe 42 zur Aktivierung von Servogeräten 37, so daß diese Schaltorgane zum Aus- bzw. Einlegen von Gängen betätigen.
– Signal 15 an Abgasbremse 58, die im Abgassystem des Motors angeordnet ist, so daß die Abgasbremse, zusätzlich zu ihrer Funktion als Zusatzbremse, zum schnellen Absenken der Motordrehzahl auf eine Synchrondrehzahl vor allem beim Heraufschalten in einen Gang mit kleinerem Übersetzungsverhältnis aktiviert werden kann.

Das Steuergerät 12 kommuniziert außerdem im Dialogbetrieb, d. h. es sendet Ausgangssignale an und erhält Eingangssignale von verschiedenen Steuergeräten über folgende Kommunikationsleitungen:

– Kommunikationsleitung 10 an Diagnosebuchse 34, an die eine Diagnoseausrüstung angeschlossen werden kann, die eine Abfrage von Fehlercodes aus dem Steuergerät 12 sowie eine Funktionsprüfung des Steuergerät-Programms durchführen kann.
– Kommunikationsleitung 13 an Steuergerät 24 für Antiblockiersystem (ABS) und Antriebsschlupfregelung (ASR) der Bremsanlage, wodurch das Steuergerät 24 u. a. Schaltvorgänge bei aktivierter ASR verhindern kann.
– Kommunikationsleitung 14 an Steuergerät 23 des Kraftstoffsystems; dieses Steuergerät 23 regelt über Kommunikationsleitung 20 die Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzventilen des Verbrennungsmotors.

Vorstehend beschriebenes System gestattet bei A-Stellung des Schalthebels einen automatischen Ablauf der Schaltvorgänge abhängig von detektierten Motorparametern wie Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Motorbelastung und -drehzahl, der Ableitung von einem dieser oder einer Kombination von Fahrzeuggeschwindigkeit-Fahrpedalstellung-Motordrehzahl, gegebenenfalls voll niedergedrücktem Fahrpedal (sog. Kick-down-Stellung) sowie, ob ein Bremsvorgang stattfindet. Der Schaltvorgang erfolgt automatisch so, daß der optimale Kraftstoffverbrauch und die optimale Leistung erhalten werden.
Das Retarder-Steuergerät 22 umfaßt einen Handhebel 61, der vorzugsweise im Armaturenbrett 32 angeordnet ist. Der Hebel hat sechs Einstellagen mit den Bezeichnungen 0 bis V. 0 ist die Ausgangsstellung, d. h. der Retarder 48 ist abgeschaltet. Die Stellungen I–II–III–IV–V entsprechen einer progressiven Erhöhung der Retarderbremsleistung mit folgenden Bremsmomenten: Stellung I – 500 Nm, II – 1000 Nm, III – 1500 Nm, IV – 2000 Nm und V – maximale Retarderbremsleistung von ca. 3000 Nm. Mit Stellung V für maximale Retarderbremsleistung wird zweckmäßigerweise auch ein Einschalten der Abgasbremse (EB) 58 des Fahrzeugs verbunden, die die auf die Antriebsräder des Fahrzeugs wirkende Bremsleistung noch zusätzlich verstärkt. Die Stellungen 0–V sind stabil, so daß der Hebel nach dem Loslassen in der jeweils gewählten Stellung verbleibt. Die Retarderfunktion wird jedoch immer abgeschaltet, sobald der Fahrer das Fahrpedal 31 des Fahrzeugs betätigt, aber die Bremsleistung des Retarders wird automatisch zugeschaltet, wenn das Fahrpedal losgelassen wird und der Hebel sich gleichzeitig in einer der Stellungen I-V befindet. Die Retarderfunktion kann auch, abhängig von der Betätigung des Bremspedals oder eines Schieberschalters 63 am Hebel 61 zur Konstanthaltung der Geschwindigkeit (Geschwindigkeitsregelung) eingeschaltet werden. Die Bremsleistung des Retarders wird dann automatisch so eingeregelt, daß eine Beibehaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit angestrebt wird, indem die Bremsleistung bei Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit progressiv erhöht wird. Bei entsprechender Stellung der Taste 62 kann diese Funktion zur Konstanthaltung der Geschwindigkeit automatisch wirksam werden, sobald das Bremspedal 29 betätigt wird, und dann solange wirksam bleiben, wie das Fahrpedal danach nicht betätigt wird.
Die Erfindung eignet sich vorteilhaft für automatische Schaltvorgänge bei mechanischen Schrittgetrieben, bei denen die Schaltvorgänge ohne Auskuppeln der Kupplung 41 ablaufen.
Die Erfindung wird ausführlicher unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, die in Form eines Ablaufschemas eine Kontrollroutine zum selektiven Einschalten der Abgasbremse in Abhängigkeit von Fahrzeugparametern zeigt, die einen Bedarf an schnellen Heraufschaltvorgängen erkennen lassen. Diese Kontrollroutine ist im Mikroprozessor des Steuergeräts 12 gespeichert.
Im ersten Frageschritt 80 wird kontrolliert, ob ein Heraufschalten ansteht. Solange kein Heraufschalten ansteht, kehrt das Programm zum Hauptprogramm zurück. Die Kontrollroutine kann vorzugsweise in einer Programmschleife liegen, die mit einer Frequenz von 100 Hz abgetastet wird. Die Kontrolle, ob ein Heraufschalten ansteht, erfolgt somit 100mal pro Sekunde.
Wenn ein Heraufschalten ansteht, geht die Kontrollroutine zu Schritt 81, in dem kontrolliert wird, ob eine erste Bedingung zum Erhalt schneller Heraufschaltvorgänge durch Einschalten der Abgasbremse erfüllt ist.
Wenn der Fahrer über den Fahrprogramm-Wähler 26 ein Fahrprogramm (Sprg = Shift program = Schaltprogramm) für Bergfahrt (Hill) eingeschaltet hat oder das Fahrpedal maximal bis in die sog. Kick-down-Stellung niedergedrückt hat, ist der erste Teil der Bedingung erfüllt. Dieser erste Teil zeigt an, daß ein Bedarf an schnellen Schaltvorgängen vorliegt, an Bergstrecken, wo eine durch den Schaltvorgang verursachte Unterbrechung des Antriebsmoments mit sich führen kann, daß das Fahrzeug an Geschwindigkeit verliert und ein Heraufschaltvorgang verlorengeht, oder in akuten Verkehrssituationen, wenn der Fahrer ein schnelles Ansprechen des Fahrzeugs verlangt.
Bei diesen Gelegenheiten kommt eine zweite Teilbedingung für das Einschalten der Abgasbremse während des Heraufschaltens zur Anwendung, die aus der Retardation des Fahrzeugs, auch als Geschwindigkeitsverlust bezeichnet, besteht. Hierzu wird eine Geschwindigkeitsdifferenz dV (dV = delta velocity) definiert, die positiv ist, wenn das Fahrzeug beschleunigt, und negativ ist, wenn das Fahrzeug abgebremst wird. Wenn der Fahrzeugparamter Geschwindigkeitsverlust über einem vorgegebenen Wert liegt, gilt die zweite Teilbedingung als erfüllt. Falls also der Geschwindigkeitsverlust beispielsweise mehr als 5 Umdrehungen pro Sekunde der Gelenkwelle betragen soll, muss gelten: dV < –5 1/s.
Wenn beide Teilbedingungen der ersten Bedingung in Schritt 81 erfüllt sind, geht die Kontrollroutine zu Schritt 84 und bewirkt das Einschalten der Abgasbremse EB_upshift während des Heraufschaltvorgangs.
Der Schwellenwert des Fahrzeugsparameters dV wird zweckmäßigerweise streng mit einem Geschwindigkeitsverlust des Fahrzeugs, d. h. dV < 0, angesetzt, wodurch die Abgasbremse automatisch eingeschaltet wird, wenn das Fahrzeug während eines Heraufschaltvorgangs an Geschwindigkeit verliert. Nur wenn das Fahrzeug keine Geschwindigkeit verliert, was auf einem Gefälle bei versehentlich noch eingeschaltetem Bergfahrt-Programm oder Kick-down-Stellung des Fahrpedals eintreten könnte, erfolgt kein Einschalten der Abgasbremse, und dies ist ja bei ausgebliebenem Geschwindigkeitsverlust des Fahrzeugs auch nicht erforderlich, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter den Heraufschaltpunkt gesenkt wird und der Heraufschaltbedarf dadurch nicht mehr besteht.
Wenn eine oder beide der ersten und zweiten Teile der ersten Bedingung in Schritt 81 nicht erfüllt sind, geht die Kontrollroutine zu Schritt 82, wo kontrolliert wird, ob eine zweite Bedingung zum Erhalt schneller Heraufschaltvorgänge durch Einschalten der Abgasbremse erfüllt ist.
Wenn der nächste Gang NG (= next gear), auf den das Steuergerät schalten soll, niedriger ist als ein vorgegebener Gang EB_gear, ist der erste Teil der Bedingung erfüllt. Dieser erste Teil zeigt an, daß ein Heraufschalten auf einen kleineren Gang der Gesamtanzahl der Gänge stattfinden soll. Vorzugsweise ist der nächste gewählte Gang ein Gang, der niedriger ist als ein vorgegebener Gang, vorzugsweise ein aktueller Gang im unteren Bereich der Range-Gruppe des Getriebes. Im unteren Bereich der Range-Gruppe des Getriebes liegen alle kleineren Gänge, die beim Anfahren des Fahrzeugs eingelegt werden und deshalb eng abgestuft sind und somit einen geringen Anstieg der Übersetzungsverhältnisse aufweisen. Diese kleineren Gänge sind in der Regel nur für sehr kurze Dauern eingelegt, und das Heraufschalten kann verhindert oder schnell von einem Herunterschalten gefolgt werden, wenn das Fahrzeug an Geschwindigkeit verliert, so daß die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter den Heraufschaltpunkt oder unter den den Herunterschaltpunkt für den nächsthöheren Gang in der Range-Gruppe des Getriebes sinkt.
Wenn Schaltvorgänge im relativ eng abgestuften Teil des Getriebes und vorzugsweise in der Range-Gruppe des Getriebes anstehen, tritt eine zweite Teilbedingung für das Einschalten der Abgasbremse beim Heraufschaltvorgang in Funktion, und diese zweite Teilbedingung besteht aus der Retardation oder dem Geschwindigkeitsverlust des Fahrzeugs während des Schaltvorgangs.
Wenn dieser Fahrzeugparameter, v dV des Fahrzeugs, unter einem zweiten vorgegebenen Wert liegt, ist auch die zweite Teilbedingung erfüllt. Die Kontrollroutine geht dann zu Schritt 84 und bewirkt das Einschalten der Abgasbremse EB_upshift beim Heraufschaltvorgang.
Der Schwellenwert des Fahrzeugparameters dV wird zweckmäßigerweise weniger streng als der Schwellenwert für die zweite Teilbedingung der ersten Bedingung in Schritt 81 gesetzt. Die zweite Teilbedingung gilt erst dann als erfüllt, wenn beim Fahrzeug während des Schaltvorgangs eine Retardation oder ein Geschwindigkeitsverlust von beachtlicher Größe detektiert durch die Gelenkwellendrehzahl Crpm, entsprechend dV < –5 1/s, stattfindet.
Wenn beide Teilbedingungen der zweiten Bedingung in Schritt 82 erfüllt sind, geht die Kontrollroutine zu Schritt 84 und bewirkt das Einschalten der Abgasbremse EB_upshift während des Heraufschaltvorgangs. Hierdurch wird die Abgasbremse automatisch während des Heraufschaltvorgangs eingeschaltet, wenn das Fahrzeug beim Heraufschalten in einen kleineren Gang im eng abgestuften Teil des Getriebes und vorzugsweise in der Range-Gruppe während des Heraufschaltvorgangs wesentlich an Geschwindigkeit verliert.
Wenn eine oder beide der ersten und zweiten Teile der zweiten Bedingung in Schritt 82 nicht erfüllt sind, geht die Kontrollroutine zu Schritt 83, wo kontrolliert wird, ob eine dritte Bedingung zum Erhalt schneller Heraufschaltvorgänge durch Einschalten der Abgasbremse erfüllt ist.
Wenn ein Motorbremsprogramm eingeschaltet ist, zum Beispiel dadurch, daß der Fahrer den Bremsprogramm-Schalter 27 betätigt hat, wird ein automatisches Einschalten der Abgasbremse während des Heraufschaltvorgangs erhalten. Das Motorbremsprogramm bewirkt, solange der Schalter 27 betätigt ist, ein Anheben der Heraufschaltpunkte und Einschalten der Abgasbremse. Nach Loslassen des Schalters verbleiben nur die angehobenen Heraufschaltpunkte, und dies nur solange das Fahrpedal 31 nach dem Loslassen nicht betätigt wird.
Wenn das Motorbremsprogramm EnB (= Engine Brake = Motorbremse) eingeschaltet ist und dies anhand der durch den Fahrzeugparameter angehobenen Heraufschaltpunkte detektiert wird, geht die Kontrollroutine zu Schritt 84 und bewirkt das Einschalten der Abgasbremse EB_upshift während des Heraufschaltvorgangs. Dadurch wird die Abgasbremse automatisch während des Heraufschaltvorgangs eingeschaltet, sofern das Motorbremsprogramm eingeschaltet ist. Das Einschalten des Motorbremsprogramms zeigt an, daß der Fahrer besonders viel Bremsleistung anfordert, und demzufolge müssen alle vom Heraufschaltvorgang verursachten Momentunterbrechungen, mit denen ja ein Verlust an Motorbremsleistung verbunden ist, von möglichst kurzer Dauer sein.
Wenn die Bedingung im dritten Schritt 83 nicht erfüllt ist, geht die Kontrollroutine zu Schritt 85, in dem das Einschalten der Abgasbremse EB_upshift während des Heraufschaltvorgangs abgeschaltet (off) wird.
Retardation bzw. Geschwindigkeitsverlust werden entweder als tatsächliche Beschleunigung oder als tatsächlicher Geschwindigkeitsverlust detektiert. Die Retardation wird zweckmäßigerweise in einer Berechnungsroutine ermittelt, die in der Programmschleife liegt, die mit einer Frequenz von 100 Hz abgetastet wird. Für die Bestimmung der Beschleunigung wird eine kurze Zeitbasis von 0,5 s benutzt. Die Beschleunigung wird dann 100mal pro Sekunde aktualisiert, und der Beschleunigungswert wird im Speicher des Steuergeräts gespeichert, wo er von Schritt 81 und 82 bei deren Ermittlung, ob die Retardationsbedingung erfüllt ist oder nicht, ab-gefragt wird. Der Beschleunigungswert hat jedoch eine Tendenz zur starken Beeinflussung durch Schwingungen im Antriebsstrang des Fahrzeugs, wodurch auch dann ein unruhiges Signal mit wechselndem Wert bei der Beschleunigung/Retardation erhalten wird, wenn es sich bei der Tendenz um eine Retardation handelt. Wahlweise kann die Geschwindigkeit bei Beginn des Heraufschaltvorgangs im Speicher des Steuergeräts gespeichert und in Schritt 81 und 82 mit der momentanen Geschwindigkeit verglichen werden, um zu bestimmen, ob der Geschwindigkeitsverlust größer ist als der vorgegebene Schwellenwert.
Die Kontrollroutine 80–84/85 läuft während des Heraufschaltvorgangs kontinuierlich ab, und wenn zum Beispiel die Retardation des Fahrzeugs in der Initialphase des Heraufschaltvorgangs nicht die vorgegebenen Schwellenwerte übersteigt, kann ein späteres Überschreiten ein Einschalten der Abgasbremse während ein und desselben Heraufschaltvorgangs bewirken. Das Einschalten der Abgasbremse erfolgt zweckmäßig als Hysteresefunktion, bei der ein Abschalten der bereits eingeschalteten Abgasbremse nicht während der Steuerung des Einschaltens der Abgasbremse zum Erhalt der synchronen Drehzahl erfolgt, bevor die Schwellenwerte um einen vorgegebenen Versatzwert unterschritten werden. Wahlweise kann eine Zeitfunktion ein Abschalten der Abgasbremse aufgrund eines Unterschreitens der Schwellenwerte während des Schaltvorgangs verriegeln, wobei diese Zeitfunktion die Abgasbremse während vorzugsweise 50 Millisekunden eingeschaltet hält und erst danach ein Abschalten in Abhängigkeit von der Unterschreitung der Schwellenwerte während des Schaltvorgangs freigibt. Ein Abschalten der Abgasbremse, weil eine synchrone Drehzahl durch Einschalten der Abgasbremse erhalten werden soll/worden ist, hat jedoch immer den Vorrang vor der Hysteresenfunktion.
Die vorzugsweisen Schwellenwerte für die Retardationsbedingung werden zweckmäßigerweise dem Ansprechverhalten des Schaltsystems angepaßt.
Kürzere Ansprechzeiten beim Servogerät für Gangsauslegen und Gangeinlegen, beim Einschalten der Abgasbremse und bei der Kraftstoffeinspritzregelung gestatten ein Setzen der Schwellenwerte auf höhere Retardationen, ohne daß die durch den Schaltvorgang bedingte Momentunterbrechung so lange andauert, daß Gefahr besteht, daß ein Heraufschaltvorgang verlorengeht oder die Motorbremsleistung während allzu langer Zeit ausbleibt.
Es besteht auch die Möglichkeit zur Anpassung der Schwellenwerte teils durch Setzen höherer Retardationsbedingungen, um die Benutzung der Abgasbremse bei Heraufschaltvorgängen noch stärker zu vermindern, und teils durch Setzen niedrigerer Retardationsbedingungen, um häufiger schnellere Schaltvorgänge zu erhalten. In der gleichen Absicht können auch weitere logische Bedingungen eingeführt werden.
Die vorgegebenen Schwellenwerte werden im nicht-flüchtigen Speicher 57 im Steuergerät 12 gespeichert.
Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche modifiziert werden, so daß sich Unterschiede gegenüber der vorzugsweisen Ausführungsform ergeben. Einzigartig bei der Erfindung ist jedoch eine selektive Anwendung eines auf den Gaswechsel des Motors zur Verstärkung der Motorbremsleistung wirkenden Motorbremsorgans, vorzugsweise einer einschaltbaren Abgasbremse, bei Heraufschaltvorgängen in Schaltsystemen für mechanische Getriebe, wobei diese Anwendung automatisch abhängig vom Überschreiten vorgegebener Fahrzeugparameter erfolgt und dieses Überschreiten der Fahrzeugparameter anzeigt, daß kurze Momentunterbrechungen und schnelle Schaltvorgänge angefordert sind, entweder wegen der Gefahr, daß ein Heraufschaltvorgang verlorengeht, oder der Notwendigkeit, Unterbrechungen der Motorbremsleistung dann zu verringern, wenn der Fahrer zusätzliche Bremsleistung anfordert.
Der Begriff Motorbremsorgane, die auf den Gaswechsel des Verbrennungsmotors einwirken, umfaßt, zusätzlich zur Abgasbremse, auch selektiv einschaltbare Motorbremsorgane wie

– ”Jake-Brake”, die durch kurzzeitiges Öffnen des Auslaßventils im oberen Totpunkt (OT) am Ende des Verdichtungshubes die Motorbremsleistung erhöht, indem der von der verdichteten Luft auf den Kolben bei dessen Abwärtshub aus dem OT ausgeübte Druck vermindert und dadurch ein Rückprall verhindert wird, sowie
– Motorbremsorgane, die durch kurzzeitiges Öffnen des Auslaßventils im unteren Totpunkt (UT) zu Beginn des Verdichtungshubes ein Befüllen des Zylinders mit unter erhöhtem Druck stehenden Abgasen bewirken, wodurch sich eine erhöhte Verdichtungsarbeit und damit gesteigerte Motorbremswirkung ergibt, und
– Kombinationen der vorgenannten zwei Motorbremsfunktionen, eventuell noch kombiniert mit einer Abgasbremse.

Mit einer Jake-Brake-Bremse kann zum Beispiel ein Druckluftzylinder die Ablaßventile einiger oder aller Zylinderzyklisch im OT während der Neutralphase, wenn angehobene Heraufschaltpunkte vorliegen oder die Retardation des Fahrzeugs während des Schaltvorgangs zu stark ist, nach unten in die Öffnungsstellung drücken. Auf entsprechende Weise können die Ablaßventile im UT zum Befüllen der Zylinder bei Beginn des Verdichtungshubes während der Neutralphase geöffnet werden, wenn angehobene Heraufschaltpunkte vorliegen oder die Retardation des Fahrzeugs während des Schaltvorgangs zu stark ist.
Bezugszeichenliste

1: Signal von Bremsprogramm-Schalter
2: Signal von Kupplungspedalschalter
3: Signal von Betriebsbremspedal
4: Signal von Fahrtschreiber
5: Signal von Fahrpedal
6: Signal an Armaturenbrett-Informationsfeld
7: Signal von Abgasbrems-Schalter (EB)
8: Signal von Schalthebel
9: Signal von Fahrprogramm-Wähler
10: Kommunikation mit Diagnosebuchse
11: Signal von Diagnoseschalter
12: μP-Steuergerät
13: Kommunikation mit ABS/ASR
14: Kommunikation mit EDC
15: Signal an Abgasbremse (EB)
16: Signal von Motordrehzahlgeber
17: Signal an Getriebe-Magnetventile
18: Signal von Getriebe-Quittierschaltern
19: Signal von Gelenkwelle-Drehzahlgeber
20: Kommunikation mit EDC-Motorsteuerung
21: Signal von Retarder
22: Retarder-Steuergerät
23: EDC-Steuergerät
24: ABS/ASR-Steuergerät
25: Schalthebel
26: Fahrprogramm-Wähler
27: Bremsprogramm-Schalter
28: Kupplungspedal
29: Bremspedal
30: Kupplungspedalschalter
31: Fahrpedal
32: Armaturenbrett
33: Armaturenbrett-Informationsfeld
34: Diagnosebuchse
35: Diagnoseschalter
36: Kommunikationsleitung
37: Servogerät
40: Verbrennungsmotor
41: Kupplung
42: Schrittgetriebe
43: Antriebsstrang
44: Antriebsräder
45: Abgasbrems-Schalter (EB)
46: Drehzahlgeber, Abtriebswelle
47: Drehzahlgeber, Motor
48: Retarder
49: Retarderkühlflüssigkeit-Temperaturgeber
57: Nicht-flüchtiger Speicher
58: Abgasbremse (EB)
59: Signal von Retarderkühlflüssigkeit-Temperaturgeber
61: Retarder-Handhebel
62: Retarder-Automatik-Taste
63: Geschwindigkeitsregler-Schieberschalter
80: Frageschritt
81: Frageschritt
82: Frageschritt
83: Frageschritt
84: Steuerschritt
85: Steuerschritt

Claims

Verfahren für automatische, computergestützte Schaltsysteme für mechanische Schrittgetriebe in durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeugen, bei dem in Verbindung mit dem Heraufschalten ein auf einen Gaswechsel des Motors wirkendes Motorbremsorgan zur Verstärkung der Motorbremswirkung zum schnellen Erhalt einer für den nächsten Gang synchronen Drehzahl eingeschaltet werden kann, wobei das Motorbremsorgan beim Heraufschalten in Abhängigkeit davon, ob ein Fahrzeugparameter über einem vorgegebenen Wert liegt, eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorbremsorgan beim Heraufschalten selektiv in Abhängigkeit davon eingeschaltet wird, – ob ein Motorbremsprogramm eingeschaltet worden ist, was gegenüber normalen vorgegebenen Heraufschaltpunkten angehobene Heraufschaltpunkte ergibt, oder – ob während des Schaltvorgangs die Retardation oder der Geschwindigkeitsverlust des Fahrzeugs über einem abhängig vom Betriebsfall vorgegebenen Schwellenwert liegen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasbremse als Motorbremsorgan zum schnellen Erhalt einer für den nächsten Gang synchronen Drehzahl eingeschaltet werden kann, wobei die Abgasbremse beim Heraufschalten in Anhängigkeit davon, ob ein Fahrzeugparameter über einem vorgegebenen Wert liegt, selektiv eingeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasbremse beim Heraufschalten selektiv in Abhängigkeit davon eingeschaltet wird, ob während des Schaltvorgangs die Retardation oder der Geschwindigkeitsverlust des Fahrzeugs über einem abhängig vom Betriebsfall vorgegebenen ersten Schwellenwert liegen und gleichzeitig – der Fahrer das Fahrpedal maximal bis in die Kick-down-Stellung niedergedrückt hat, oder – das Bedienungsorgan zum Einschalten eines Bergfahrt-Programms betätigt worden ist.
Verfahren nach Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasbremse beim Heraufschalten selektiv in Abhängigkeit davon eingeschaltet wird, ob während des Schaltvorgangs die Retardation des Fahrzeugs über einem vorgegebenen zweiten Schwellenwert liegt und gleichzeitig der nächste gewählte Gang niedriger als ein vorgegebener Gang ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene zweite Schwellenwert für die Fahrzeugretardation, ermittelt anhand der Gelenkwellendrehzahl (Crpm), einen Geschwindigkeitsverlust von mehr als 5 Umdrehungen pro Sekunde entspricht, so dass für die Geschwindigkeitsdifferenz dV gilt: dV < –5 1/s.