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Die
Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum
Betreiben einer Antriebseinheit nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
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Es
sind bereits Antriebseinheiten, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen,
bekannt, die einen Motor und ein Getriebe umfassen, wobei der Motor
in einem ersten Betriebszustand mit einer ersten Anzahl von aktiven
Zylindern betrieben wird und wobei der Motor in einem zweiten Betriebszustand
mit einer zweiten Anzahl von aktiven Zylindern betrieben wird, wobei die
erste Anzahl von der zweiten Anzahl verschieden ist. Bei dem so
genannten Halbmotorbetrieb werden die Hälfte der Zylinder durch Abschalten
der Einlass- und Auslassventile sowie der Einspritzung abgeschaltet,
was gegenüber
dem normalen Vollmotorbetrieb, in dem sämtliche Zylinder aktiviert
und somit keiner der Zylinder abgeschaltet ist, eine Kraftstoffeinsparung
ermöglicht.
Es ist weiterhin bekannt, dass sich im Falle eines Fahrzeugs durch
unterschiedliche Getriebegänge
bzw. Getriebeübersetzungen
das gleiche erwartete Drehmoment mit verschiedenen Paarungen von
Motordrehzahl und Motordrehmoment einstellen lässt. Generell ist es für den Kraftstoffverbrauch
günstiger,
ein gewünschtes
Raddrehmoment mit einem möglichst
großen
Gang bzw. einer möglichst
großen
Getriebeübersetzung,
also kleiner Motordrehzahl und großem Motordrehmoment darzustellen,
da der Motor dann entdrosselter betrieben werden kann und der motorische
Wirkungsgrad besser ist. Bei Fahrzeugen mit einem Automatikgetriebe wird
die Gangauswahl bzw. die Auswahl der Getriebeübersetzung von einem Getriebesteuergerät übernommen.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Betreiben einer Antriebseinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben
dem gegenüber
den Vorteil, dass die Getriebeübersetzung
auch abhängig
vom aktuellen oder erreichbaren Betriebszustand des Motors hinsichtlich
der Anzahl der aktiven Zylinder eingestellt wird. Durch Berücksichtigung
des aktuellen oder erreichbaren Betriebszustandes des Motors hinsichtlich
der Anzahl der aktiven Zylinder bei der Auswahl der Getriebeübersetzung
lässt sich
ein noch geringerer Kraftstoffverbrauch oder ein noch besserer Wirkungsgrad
der Antriebseinheit erreichen.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Getriebeübersetzung gemäß einem
Optimierungskriterium eingestellt wird, sodass sich bei gleichem
Wert für eine
Ausgangsgröße der Antriebseinheit
hinsichtlich des Optimierungskriteriums optimale Werte für die mindestens
eine Betriebsgröße der Antriebseinheit und
den Betriebszustand des Motors bzgl. der Anzahl der aktiven Zylinder
ergeben. Auf diese Weise lässt sich
zur Umsetzung eines gewünschten
Wertes für die
Ausgangsgröße eine
Getriebeübersetzung
einstellen, bei der das Optimierungskriterium aufgrund der Berücksichtung
des Betriebszustands des Motors bzgl. der Anzahl der aktiven Zylinder
noch besser erfüllt
werden kann als allein bei Berücksichtigung
der mindestens einen Betriebsgröße der Antriebseinheit.
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Als
Optimierungskriterium eigen sich in vorteilhafter Weise Kriterien
wie der Betrieb des Motors im ersten Betriebszustand oder der Betrieb
des Motors im zweiten Betriebszustand und/oder ein Betrieb der Antriebseinheit
mit minimalem Kraftstoffverbrauch und/oder ein Betrieb der Antriebseinheit
mit maximalem Wirkungsgrad.
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Im
Falle, dass als Optimierungskriterium der Betrieb des Motors im
ersten Betriebszustand gewählt
wird und der Betriebszustand des Motors ebenfalls abhängig von
der mindestens einen Betriebsgröße eingestellt
wird, lässt
sich das erfindungsgemäße Verfahren
besonders einfach und zuverlässig
dadurch realisieren, dass geprüft
wird, ob eine Getriebeübersetzung
eingestellt werden kann, bei der bei gleichem Wert für die Ausgangsgröße der Antriebseinheit
die mindestens eine Betriebsgröße einen Wert
annimmt, bei dem der Motor im ersten Betriebszustand betrieben wird
und dass bei positivem Prüfergebnis
eine solche Getriebeübersetzung
eingestellt wird und dass bei negativem Prüfergebnis die Getriebeübersetzung
unabhängig
vom Betriebszustand des Motors hinsichtlich der Anzahl der aktiven Zylinder
eingestellt wird.
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Wenn
als Optimierungskriterium der Betrieb des Motors im ersten Betriebszustand
gewählt
wird, so lässt
sich im Falle von mehreren möglichen
Getriebeübersetzungen
für den
ersten Betriebszustand des Motors eine zusätzlich Optimierung realisieren, wenn
die einzustellende Getriebeübersetzung
nach einem weiteren Optimierungskriterium aus den möglichen
Getriebeübersetzungen
ausgewählt
wird. Auf diese Weise ist bei der Auswahl der einzustellenden Getriebeübersetzung
eine Mehrfach-Optimierung nach verschiedenen Optimierungskriterien
möglich.
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In
besonders einfacher Weise kann die Getriebeübersetzung abhängig von
zwei Betriebsgrößen, vorzugsweise einer Motordrehzahl bzw. Abtriebsdrehzahl
und einem Motordrehmoment, eingestellt werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung können
die Betriebsgrenzen zwischen den beiden Betriebszuständen des
Motors und/oder der aktuelle Wert der mindestens einen Betriebsgröße der Antriebseinheit
von einer Motorsteuereinheit an eine Getriebesteuereinheit übertragen
werden, wobei die Getriebesteuereinheit die Getriebeübersetzung
einstellt. Dies stellt eine besonders einfache und modular aufbaubare
Realisierung dar, die sich ohne nennenswerten Aufwand in bestehende
Lösungen
integrieren lässt.
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Dabei
ist auch von Vorteil, dass die Betriebgrenzen zwischen den beiden
Betriebszuständen des
Motors abhängig
von weiteren Betriebsgrößen, insbesondere Öldruck und
Umgebungsdruck, bestimmt werden. Dies kann ohne wesentlichen Zusatzaufwand
von der Motorsteuerung erledigt werden, sodass der Getriebesteuerung
immer die hinsichtlich der weiteren Betriebsgrößen aktuellen Betriebsgrenzen
zwischen den beiden Betriebszuständen
des Motors mitgeteilt werden.
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Eine
weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn die Betriebsgrenzen zwischen
den beiden Betriebszuständen
des Motors als Festwerte in der Getriebesteuerung abgelegt sind.
In diesem Fall ist die Übertragung
der Betriebsgrenzen von der Motorsteuereinheit zur Getriebesteuereinheit
nicht erforderlich.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 ein
Diagramm des Motordrehmoments über
der Motordrehzahl zur Veranschaulichung der Betriebsgrenzen zwischen
zwei Betriebszuständen
des Motors hinsichtlich der Anzahl der aktiven Zylinder,
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2 ein
Blockschaltbild für
einen beispielhaften Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3 einen
Ablaufplan für
einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens und
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4 zeigt
ein Blockschaltbild für
eine alternative Ausführungsform
der Erfindung.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben
einer Antriebseinheit beispielsweise eines Fahrzeugs. Die Antriebseinheit
umfasst einen Motor und ein Getriebe. Der Motor ist beispielsweise
als Verbrennungsmotor ausgebildet. Dabei kann es sich beispielsweise
um einen Otto-Motor oder um einen Diesel-Motor handeln.
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In
einem ersten Betriebszustand wird der Motor mit einer ersten Anzahl
von aktiven Zylindern betrieben. In einem zweiten Betriebszustand
wird der Motor mit einer zweiten Anzahl von aktiven Zylindern betrieben.
Die erste Anzahl ist von der zweiten Anzahl verschieden. Im Folgenden
soll beispielhaft angenommen werden, dass der erste Betriebszustand der
so genannte Halbmotorbetrieb ist, bei dem die Hälfte der Zylinder des Motors
durch Abschaltung der Einlass- und Auslassventile sowie der Einspritzung abgeschaltet
werden. Dabei kann es sich um eine Bankabschaltung oder um eine
Zylinderabschaltung handeln. Im Falle der Bankabschaltung umfasst
der Motor eine geradzahlige Anzahl an Zylinderbänken, wobei jede Zylinderbank
die gleiche Anzahl an Zylindern umfasst. Die Bankabschaltung im
Halbmotor bedeutet, dass die Hälfte
der Zylinderbänke komplett,
d. h. mit allen darauf befindlichen Zylindern in der beschriebenen
Weise durch Abschalten der Einlass- und Auslassventile sowie der
Einspritzung abgeschaltet wird. Bei der Zylinderabschaltung wird
die Hälfte
der Zylinder in der beschriebenen Weise abgeschaltet, unabhängig auf
welcher Zylinderbank sie sich befinden und unabhängig davon, ob überhaupt mehrere
Zylinderbänke
vorgesehen sind. Für
einen möglichst
ruhigen Motorlauf im Halbmotorbetrieb empfiehlt es sich, jeden zweiten
Zylinder in der Zündreihenfolge
abzuschalten.
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Der
zweite Betriebszustand des Motors ist dann in diesem Beispiel der
Vollmotorbetrieb, in dem kein Zylinder abgeschaltet ist. Der Halbmotorbetrieb ermöglicht im
Vergleich zum Vollmotorbetrieb eine Kraftstoffeinsparung. Der Halbmotorbetrieb
ist nur in einem eingeschränkten
Betriebsbereich möglich. Dies
ist in 1 dargestellt. 1 zeigt
ein Diagramm des vom Motor abgegebenen Drehmoments, im Folgenden
auch als Motordrehmoment Md bezeichnet, über der Motordrehzahl nmot.
Der Halbmotorbetrieb ist nur für
Motordrehzahlen oberhalb einer ersten Motordrehzahlschwelle nmot1
und unterhalb einer zweiten Motordrehzahlschwelle nmot2 möglich, also
für nmot1<nmot<nmot2. Der Halbmotorbetrieb ist
außerdem
nur für
Motordrehmomente Md unterhalb eines vorgegebenen Motordrehmomentenwertes
Md1 möglich.
Somit ist der Halbmotorbetrieb nur in dem in 1 schraffiert
dargestellten Bereich für das
Motordrehmoment Md und die Motordrehzahl nmot möglich.
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Bei Überschreitung
der ersten Drehzahlschwelle nmot1 bzw. Unterschreitung der zweiten Drehzahlschwelle
nmot2 durch die Motordrehzahl nmot wird vom Vollmotorbetrieb in
den Halbmotorbetrieb gegebenenfalls unter Berücksichtigung einer Hysterese
umgeschaltet, vorausgesetzt das Motordrehmoment Md liegt unterhalb
des vorgegebenen Motordrehmomentenwertes Md1. Bei Unterschreitung
des vorgegebenen Motordrehmomentenwertes Md1 findet ebenfalls eine
Umschaltung vom Vollmotorbetrieb in den Halbmotorbetrieb gegebenenfalls wiederum
unter Berücksichtigung
einer Hysterese statt, vorausgesetzt, dass die Motordrehzahl nmot zwischen
der ersten Motordrehzahlschwelle nmot1 und der zweiten Motordrehzahlschwelle
nmot2 liegt. Umgekehrt findet für
Md<Md1 beim Unterschreiten der
ersten Motordrehzahlschwelle nmot1 bzw. beim Überschreiten der zweiten Motordrehzahlschwelle nmot2
bzw. beim Überschreiten
des vorgegebenen Motordrehmomentenwertes Md1 für nmot1<nmot<nmot2
eine Umschaltung vom Halbmotorbetrieb in den Vollmotorbetrieb statt,
gegebenenfalls unter Berücksichtigung
einer Hysterese.
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Durch
unterschiedliche Getriebegänge
bzw. Getriebeübersetzungen
lässt sich
das gleiche Raddrehmoment als Ausgangsgröße der Antriebseinheit des
Fahrzeugs mit verschiedenen Wertepaaren von Motordrehzahl nmot und
Motordrehmoment Md einstellen. Generell ist es für den Kraftstoffverbrauch günstiger,
ein gewünschtes
Raddrehmoment mit einem möglichst
großen
Gang bzw. einer möglichst
hohen Getriebeübersetzung
und damit möglichst
kleiner Motordrehzahl und großem
Motordrehmoment darzustellen, da der Motor dann entdrosselter und
mit besserem Wirkungsgrad betrieben werden kann.
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Das
gewünschte
Raddrehmoment kann beispielsweise abhängig von einer Fahrpedalstellung oder
von einer Momentenanforderung eines Antriebschlupfregelsystems oder
eines Antiblockiersystems oder einer Fahrdynamikregelung oder eines
Fahrgeschwindigkeitsregelsystems usw. in dem Fachmann bekannter
Weise ermittelt werden.
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Bei
Fahrzeugen mit einem Automatikgetriebe wird die Gangauswahl bzw.
die Auswahl der Getriebeübersetzung
von einer Getriebesteuereinheit übernommen,
die beispielsweise dasjenige Wertepaar aus Motordrehzahl nmot bzw.
Abtriebsdrehzahl und Motordrehmoment Md aus den zur Realisierung des
gewünschten
Raddrehmomentes möglichen Wertepaaren
aus Motordrehzahl und Motordrehmoment auswählt, bei dem der Kraftstoffverbrauch
am geringsten ist. Dies erfolgt in dem Fachmann bekannter Weise,
wobei in der Getriebesteuereinheit bislang keine Berücksichtigung
der Betriebszustandes des Motors hinsichtlich der Anzahl der aktiven
Zylinder bei der Auswahl der Getriebeübersetzung bzw. der Gangauswahl
bekannt ist.
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Erfindungsgemäß ist daher
vorgesehen, den Betriebszustand des Motors hinsichtlich der Anzahl der
aktiven Zylinder bei der Gangauswahl bzw. der Auswahl der Getriebeübersetzung
zu berücksichtigen,
beispielsweise um den Kraftstoffverbrauch noch weiter zu verringern.
Dies wird im Folgenden anhand des Blockschaltbildes in 2 beispielhaft
näher erläutert. In 2 kennzeichnet 1 eine
Motorsteuereinheit und 5 eine Getriebesteuereinheit der
Antriebseinheit. In der Motorsteuereinheit 1 sind die Motordrehzahlschwellen
nmot1, nmot2 und der vorgegebene Motordrehmomentenwert Md1 abgelegt.
Die entsprechenden Werte können
beispielsweise als Festwerte in einem Speicher der Motorsteuereinheit 1 oder
in einem der Motorsteuereinheit 1 zugeordneten Speicher
abgelegt sein. Sie können
von der Motorsteuereinheit 1 aber auch abhängig von
weiteren Betriebsgrößen der
Antriebseinheit 1, wie beispielsweise dem Motoröldruck und
dem Umge bungsdruck bestimmt werden, beispielsweise mit Hilfe eines
auf einem Prüfstand
applizierten Kennfeldes. Der Umgebungsdruck hängt dabei von der Höhe über dem Meeresspiegel
ab. Die Motorsteuereinheit überträgt beispielsweise über einen
Datenbus 40 die als Festwert oder abhängig von den weiteren Betriebsgrößen aktuell
ermittelten Motordrehzahlschwellen nmot1, nmot2 und den als Festwert
gespeicherten oder aktuell ermittelten vorgegebenen Motordrehmomentenwert
Md1 an die Getriebesteuereinheit 5 und dort eine Gangermittlungseinheit 20.
Weiterhin ermittelt die Motorsteuereinheit 1 beispielsweise
durch Messung oder Modellierung in dem Fachmann bekannter Weise
das aktuelle Motordrehmoment Md des Motors und leitet es über den
Datenbus 40 an die Gangermittlungseinheit 20 weiter.
Von einem Drehzahlsensor 25 wird der aktuelle Wert für die Motordrehzahl
nmot an die Getriebesteuereinheit 5 und dort an die Gangermittlungseinheit 20 weitergeleitet. Dabei
kann der aktuelle Wert für
die Motordrehzahl nmot vom Drehzahlsensor 25 auch an die
Motorsteuereinheit 1 und von dort über den Datenbus 40 an
die Gangermittlungseinheit 20 übertragen werden. Zusätzlich oder
alternativ zur Übertragung
des aktuellen Wertes für
das Motordrehmoment Md und/oder des aktuellen Wertes nmot für die Motordrehzahl
kann von der Motorsteuereinheit 1 auch ein Sollwert für das Raddrehmoment
Msol1 über
den Datenbus 40 an die Gangermittlungseinheit 20 übertragen,
wobei der Sollwert Msol1 in der Motorsteuereinheit 1 in
dem Fachmann bekannter Weise, abhängig von der Fahrpedalbetätigung und/oder
einer Momentanforderung eines Antriebschlupfregelsystems, eines
Antiblockiersystems, einer Fahrdynamikregelung, eines Fahrgeschwindigkeitregelsystems
und/oder dergleichen ermittelt wird. Die erste Motordrehzahlschwelle nmot1
und/oder die zweite Motordrehzahlschwelle nmot2 und/oder der vorgegebene
Motordrehmomentenwert Md1 können
auch als Festwerte in einem Speicher der Gangermittlungseinheit 20 oder
in einem der Gangermittlungseinheit 20 zugeordneten Speicher
der Getriebesteuereinheit 5 abgelegt sein. Dabei können diese
Festwerte ebenfalls in dem Fachmann bekannter Weise auf einem Prüfstand appliziert
werden. Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass wenn
die Gangermittlungseinheit 20 die erste Motordrehzahlschwelle
nmot1 und/oder die zweite Motordrehzahlschwelle nmot2 und/oder den
vorgegebenen Motordrehmomentenwert Md1 über den Datenbus 40 von
der Motorsteuereinheit 1 empfängt, dass dann statt des entsprechenden,
in der Gangermittlungseinheit 20 oder in Zuordnung zur Gangermittlungseinheit 20 gespeicherten
Festwertes, der über
den Datenbus 40 empfangene Wert als entsprechende Bereichsgrenze
für den
Halbmotorbetrieb für
die nachfolgende Bearbeitung verwendet wird. Dies vor allem dann,
wenn entsprechende Bereichsgrenze nmot1, nmot2, Md1 in der Mo torsteuereinheit 1 abhängig von
weiteren Betriebsgrößen, wie beispielsweise Öldruck und
Umgebungsdruck aktuell bestimmt werden.
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Funktion
der Gangermittlungseinheit 20 ist es, abhängig vom
aktuellen Wert Md für
das Motordrehmoment und vom aktuellen Wert nmot für die Motordrehzahl
oder alternativ abhängig
vom Sollwert Msol1 für
das Raddrehmoment verschiedene mögliche
Getriebeübersetzungen
gx zu ermitteln. Dabei soll im Folgenden zunächst angenommen werden (Fall
1), dass diese Getriebeübersetzungen
gx auf der Grundlage des aktuellen Wertes Md für das Motordrehmoment und des
aktuellen Wertes nmot für die
Motordrehzahl ermittelt werden. Dabei wird aus dem aktuellen Wert
Md für
das Motordrehmoment und dem aktuellen Wert nmot für die Motordrehzahl unter
Berücksichtigung
des in der Gangermittlungseinheit 20 bekannten aktuellen
Ganges bzw. der in der Gangermittlungseinheit 20 bekannten
aktuellen Getriebeübersetzung
in dem Fachmann bekannter Weise der aktuelle Wert für das Raddrehmoment
als Ausgangsgröße der Antriebseinheit
bestimmt. Anschließend
ermittelt die Gangermittlungseinheit 20 verschiedene, vorzugsweise
aber nicht notwendigerweise sämtliche,
Getriebeübersetzungen
und diesen Getriebeübersetzungen
jeweils zugeordnete Wertepaare für
das Motordrehmoment Md und die Motordrehzahl nmot, für die sich
das ermittelte aktuelle Raddrehmoment als Ausgangsgröße der Antriebseinheit
ergibt. Die auf diese Weise ermittelten Getriebeübersetzungen gx werden zusammen
mit den jeweils zugeordneten Wertepaaren für das Motordrehmoment und die
Motordrehzahl, die mit Mdx und nmotx in 2 bezeichnet
sind, einer ersten Ermittlungseinheit 10 und einer zweiten
Ermittlungseinheit 15 der Getriebesteuereinheit 5 zugeführt. Die
erste Ermittlungseinheit 10 ermittelt aus den zugeführten Getriebeübersetzungen
gx nach einem ersten Optimierungskriterium einen ersten Sollwert
gs1 für
eine einzustellende Getriebeübersetzung.
Die zweite Ermittlungseinheit 15 ermittelt aus den zugeführten Getriebeübersetzungen
gx gemäß einem
zweiten Optimierungskriterium einen zweiten Sollwert gs2 für die Getriebeübersetzung. Über einen
gesteuerten Schalter 35 wird entweder der Ausgang der ersten
Ermittlungseinheit 10 und damit der erste Sollwert gs1
oder der Ausgang der zweiten Ermittlungseinheit 15 und damit
der zweite Sollwert gs2 an eine optional vorgesehene Entprelleinheit 30 weiter
geleitet, die eine Hysterese des Schaltvorgangs des Schalters 35 ermöglicht und
beispielsweise als Verzögerungsglied mit
einer fest vorgegebenen Zeitkonstanten als Verzögerungszeit ausgebildet ist.
Durch die Entprellung mittels der Entprelleinheit 30 können somit
zu häufige Gangwechsel
vermieden werden. Am Ausgang der Entprelleinheit 30 liegt
dann ein resultierender Sollwert gs für die einzustellende Getriebeübersetzung an,
der von der Getriebesteuerein heit 5 an das Getriebe weiter
geleitet und am Getriebe umgesetzt wird. Der resultierende Sollwert
gs entspricht dabei je nach Schalterstellung dem ersten Sollwert
gs1 oder dem zweiten Sollwert gs2.
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Die
Gangermittlungseinheit 20 prüft weiterhin und in erfindungsgemäßer Weise,
ob es bei den ermittelten möglichen
Getriebeübersetzungen
gx mindestens eine solche gibt, bei der das zugeordnete Wertepaar
Mdx, nmotx für
das Motordrehmoment und die Motordrehzahl einen Halbmotorbetrieb
ermöglich,
also in dem in 1 schraffiert dargestellten Betriebsgrößenbereich
des Motors liegen. Ist dies der Fall, so wird ein Steuerausgang
der Gangermittlungseinheit 20 zur Ansteuerung des gesteuerten Schalters 35 in
Form eines Bits B_HMBerreichbar gesetzt, andernfalls wird dieser
Steuerausgang zuruckgesetzt. Wird dieser Steuerausgang der Gangermittlungseinheit 20 gesetzt,
so werden auch nur die diejenigen Getriebeübersetzungen gx und jeweils
zugeordneten Wertepaare Mdx, nmotx für das Motordrehmoment und die
Motordrehzahl an die erste Ermittlungseinheit 10 und die
zweite Ermittlungseinheit 15 weiter geleitet, bei denen
die Wertepaare Mdx, nmotx den Halbmotorbetrieb gemäß dem nach 1 schraffierten
Betriebsgrößenbereich
ermöglichen.
Ist der Steuerausgang der Gangermittlungseinheit 20 gesetzt,
so wird der gesteuerte Schalter 35 zur Verbindung des Ausgangs
der ersten Ermittlungseinheit 10 mit der Entprelleinheit 30,
andernfalls zur Verbindung des Ausgangs der zweiten Ermittlungseinheit 15 mit
der Entprelleinheit 30 angesteuert.
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Ermittelt
die Gangermittlungseinheit 20 nur eine einzige Getriebeübersetzung,
bei der das zugeordnete Wertepaar Mdx, nmotx den Halbmotorbetrieb
ermöglicht,
so wird diese Getriebeübersetzung als
erster Sollwert gs1 über
den gesteuerten Schalter 35 und gegebenenfalls die Entprelleinheit 30 als
resultierender Sollwert gs für
die Getriebeübersetzung von
der Getriebesteuereinheit 5 abgegeben und am Getriebe umgesetzt.
Werden hingegen mehrere Getriebeübersetzungen
gx von der Gangermittlungseinheit 20 ermittelt, bei denen
die jeweils zugeordnete Wertepaare Mdx, nmotx den Halbmotorbetrieb
ermöglichen,
so ermittelt die erste Ermittlungseinheit 10 gemäß einem
weiteren Optimierungskriterium aus diesen Getriebeübersetzungen
gx den ersten Sollwert gs1, der dann über den gesteuerten Schalter 35 und
gegebenenfalls die Entprelleinheit 30 als resultierender
Sollwert gs von der Getriebesteuereinheit 5 abgegeben und
am Getriebe umgesetzt wird. Bei diesem weiteren Optimierungskriterium
kann es sich beispielsweise um ein Kriterium zum Betrieb der Antriebseinheit
mit minimalem Kraftstoffverbrauch handeln. In diesem Fall wählt die
erste Ermittlungseinheit 10 aus den von der Gangermittlungseinheit 20 empfan genen
Getriebeübersetzungen
gx diejenige als ersten Sollwert gs1 aus, deren zugeordnetes Wertepaar
Mdx, nmotx für
das Motordrehmoment und die Motordrehzahl die kleinste Motordrehzahl
und das größte Motordrehmoment
darstellen. Auf diese Weise lässt
sich der geringst mögliche
Kraftstoffverbrauch realisieren.
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Alternativ
kann als weiteres Optimierungskriterium in der ersten Ermittlungseinheit 10 ein
Betrieb der Antriebseinheit mit maximalem Wirkungsgrad gewählt werden
und in diesem Fall wählt
die erste Ermittlungseinheit 10 aus den von der Gangermittlungseinheit 20 empfangenen
Getriebeübersetzungen
gx diejenige aus, deren zugeordnetes Wertepaar Mdx, nmotx den größten Wirkungsgrad
der Antriebseinheit ermöglicht.
Zu diesem Zweck müssen
in der ersten Ermittlungseinheit 10 für die verschiedenen von der
Gangermittlungseinheit 20 empfangenen Getriebeübersetzungen
und deren jeweils zugeordneten Wertepaare Mdx, nmotx die zugeordneten
Wirkungsgrade der Antriebseinheit in dem Fachmann bekannter Weise
ermittelt und daraus dann die Getriebeübersetzung mit dem größten Wirkungsgrad
als erster Sollwert gs1 ausgewählt
werden.
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Für den Fall,
dass der ersten Ermittlungseinheit 10 mehrere Getriebeübersetzungen
gx von der Gangermittlungseinheit 20 mitgeteilt werden,
bei denen das jeweils zugeordnete Wertepaar Mdx, nmotx den Halbmotorbetrieb
ermöglicht,
und eine dieser Getriebeübersetzungen
aktuell eingestellt ist, kann es gemäß einem weiteren Optimierungskriterium auch
vorgesehen sein, als erste vorgegebene Getriebeübersetzung gs1 zur Vermeidung
eines Schaltvorgangs die aktuelle Getriebeübersetzung auszuwählen und
somit beizubehalten.
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Wenn
der Steuerausgang der Gangermittlungseinheit 20 zurückgesetzt
ist, dann werden sämtliche
von der Gangermittlungseinheit 20 ermittelten möglichen
Getriebeübersetzungen
gx und deren jeweils zugeordnete Wertepaare Mdx, nmotx der ersten
Ermittlungseinheit 10 und der zweiten Ermittlungseinheit 15 zugeführt, wobei
der gesteuerte Schalter 35 zur Verbindung des Ausgangs
der zweiten Ermittlungseinheit 15 mit der gegebenenfalls
vorhandenen Entprelleinheit 30 verbunden wird und somit
der resultierende Sollwert gs für
die Getriebeübersetzung
dem von der zweiten Ermittlungseinheit 15 ermittelten zweiten
vorgegebenen Sollwert gs2 entspricht. Die Ermittlung des zweiten
Sollwertes gs2 für
die Getriebeübersetzung
durch die zweite Ermittlungseinheit 15 erfolgt somit unabhängig vom
Betriebszustand des Motors hinsichtlich der Anzahl der aktiven Zylinder.
Dabei kann auch die Ermittlung des zweiten vorgegebenen Sollwerts
gs2 aus den von der Gang ermittlungseinheit 20 empfangenen
Getriebeübersetzungen
gx nach verschiedenen Optimierungskriterien erfolgen, beispielsweise
wiederum nach dem Optimierungskriterium des Betriebes der Antriebseinheit
mit minimalem Kraftstoffverbrauch oder des Betriebes der Antriebseinheit
mit maximalem Wirkungsgrad. Die Ermittlung der zweiten vorgegebenen
Getriebeübersetzung
gs2 abhängig
von den von der Gangermittlungseinheit 20 empfangenen Getriebeübersetzungen
gx durch die zweiten Ermittlungseinheit 15 gemäß dem Optimierungskriterium des
minimalen Kraftstoffverbrauchs oder des maximalen Wirkungsgrades
der Antriebseinheit erfolgt dabei beispielsweise in der zuvor zur
ersten Ermittlungseinheit 10 beschriebenen Weise.
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Für den zweiten
Fall der Übermittlung
des Sollwertes Msol1 für
das Raddrehmoment an die Gangermittlungseinheit 20 ermittelt
die Gangermittlungseinheit 20 in dem Fachmann bekannter
Weise wiederum verschiedene, vorzugsweise aber nicht notwendigerweise
alle möglichen
Getriebeübersetzungen
gx mit jeweils zugeordnetem Wertepaar Mdx, nmotx für das Motordrehmoment
und die Motordrehzahl, bei denen das gewünschte Raddrehmoment Msol1
von der Antriebseinheit auch umgesetzt werden kann. Die Auswertung
des aktuellen Wertes für das
Motordrehmoment Md und des aktuellen Wertes für die Motordrehzahl nmot ist
in diesem Fall nicht erforderlich. Der weitere Ablauf und die weitere
Funktionsweise zur Ermittlung des resultierenden Sollwertes gs für die Getriebeübersetzung
aus den von der Gangermittlungseinheit 20 ermittelten Getriebeübersetzungen
entspricht dann der zuvor im Fall 1 beschriebenen Vorgehensweise.
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Durch
das gewählte
Optimierungskriterium der ersten Ermittlungseinheit 10 bzw.
der zweiten Ermittlungseinheit 15 ergibt sich hinsichtlich
dieses Optimierungskriteriums durch Einstellung der entsprechenden
ersten vorgegebenen Getriebeübersetzung gs1
bzw. entsprechend vorgegebenen zweiten Getriebeübersetzung gs2 als resultierende
vorgegebene Getriebeübersetzung
gs ein Betrieb der Antriebseinheit mit einem optimalen Wert für das Motordrehmoment
und die Motordrehzahl und auch für
den Betriebszustand des Motors hinsichtlich der Anzahl der aktiven
Zylinder.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
wird sichergestellt, dass der Motor möglichst lange im Halbmotorbetrieb
betrieben wird. Dieses muss aus Sicht eines Gesamtwirkungsgrades
von Motor und Getriebe, also des Wirkungsgrades der Antriebseinheit
oder aber auch hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs nicht immer
günstig
sein. In manchen Betriebspunkten der Antriebseinheit hinsichtlich Motordrehzahl
und Motordrehmoment kann auch ein Betrieb der Antriebseinheit außerhalb
des Halbmotorbetriebes mit größerem Gang
bzw. größerer Getriebeübersetzung
hinsichtlich des Wirkungsgrades der Antriebseinheit oder auch des
Kraftstoffverbrauchs günstiger
sein. So kann gemäß einer
alternativen Ausführungsform nach 4 vorgesehen
sein, dass statt der ersten Ermittlungseinheit 10 und der
zweiten Ermittlungseinheit 15 eine dritte Ermittlungseinheit 45 vorgesehen
ist, die eine dritte vorgegebene Getriebeübersetzung gs3 abhängig vom
Optimierungskriterium eines Betriebes der Antriebseinheit mit minimalem
Kraftstoffverbrauch oder abhängig
vom Optimierungskriterium des Betriebes der Antriebseinheit mit
maximalem Wirkungsgrad ermittelt. In diesem Fall leitet die Gangermittlungseinheit 20 sämtliche
ermittelten Getriebeübersetzungen
gx mit jeweils zugeordnetem Wertepaar Mdx, nmotx an diese dritte
Ermittlungseinheit 45 weiter. Eine Prüfung in der Gangermittlungseinheit 20 daraufhin,
welche der ermittelten Getriebeübersetzungen
gx ein zugeordnetes Wertepaar Mdx, nmotx aufweisen, das Halbmotorbetrieb
ermöglicht, findet
nicht mehr statt. Stattdessen werden von der Gangermittlungseinheit 20 die
Bereichsgrenzen nmot1, nmot2, Md1 für den Halbmotorbetrieb ebenfalls
an die dritte Ermittlungseinheit 45 weitergeleitet. Alternativ
werden sie direkt von der Motorsteuereinheit 1 über den
Datenbus 40 an die dritte Ermittlungseinheit 45 übertragen.
Die dritte Ermittlungseinheit 45 ermittelt nun nach dem
Optimierungskriterium des maximalen Wirkungsgrades der Antriebseinheit
oder nach dem Optimierungskriterium des minimalen Kraftstoffverbrauchs
aus den von der Gangermittlungseinheit 20 ermittelten Getriebeübersetzungen gx
und deren jeweils zugeordnetem Wertepaar Mdx, nmotx diejenige Getriebeübersetzung
als dritte vorgegebene Getriebeübersetzung
gs3, bei deren zugeordnetem Motordrehmoment und zugeordneter Motordrehzahl
sowie damit gemäß 1 verknüpftem Betriebszustand
des Motors hinsichtlich der Anzahl der aktiven Zylinder der größte Wirkungsgrad
der Antriebseinheit bzw. der minimale Kraftstoffverbrauch je nach
gewähltem
Optimierungskriterium eingestellt wird. Dabei kann die dritte Ermittlungseinheit 45 anhand
der empfangenen Bereichsgrenzen nmot1, nmot2, Md1 für jede der
von der Gangermittlungseinheit 20 empfangenen Getriebeübersetzungen
gx und das zugeordnete Wertepaar Mdx, nmotx ermitteln, ob diese
den Halbmotorbetrieb oder den Vollmotorbetrieb zur Folge hat. Die
dritte vorgegebene Getriebeübersetzung
gs3 wird dann als Sollwert bzw. einzustellende Getriebeübersetzung
an das Getriebe übertragen
und dort eingestellt. Der Schalter 35 und die Entprelleinheit 30 sind
beim Ausführungsbeispiel nach 4 nicht
mehr erforderlich. Die Wirkungsgradberechnung selbst bzw. die Berechnung
des Kraftstoffverbrauchs abhängig
von Motordrehmoment, Motordrehzahl und Anzahl der aktiven Zylinder kann
in dem Fachmann bekannter Weise erfolgen.
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Die
Ermittlung der möglichen
Getriebeübersetzung
aus aktuellem Motordrehmoment Md und aktueller Motordrehzahl nmot
bzw. aus dem Sollwert Msol1 für
das Raddrehmoment erfolgt bei der alternativen Ausführungsform
nach 4 in entsprechender Weise wie in der zuvor in 2 beschriebenen
Ausführungsform.
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In 3 ist
nun ein Ablaufplan für
einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgehend von
der Ausführungsform
nach 2 beschrieben. Nach dem Start des Programms werden
bei einem Programmpunkt 100 von der Gangermittlungseinheit 20 die
Bereichsgrenzen nmot1, nmot2, Md1 für den Halbmotorbetrieb eingelesen. Zusätzlich wird
der aktuelle Wert für
das Motordrehmoment Md und der aktuelle Wert für die Motordrehzahl nmot von
der Gangermittlungseinheit 20 eingelesen. Alternativ dazu
wird von der Gangermittlungseinheit 20 der Sollwert Msol1
für das
Raddrehmoment eingelesen. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 105 ermittelt die Gangermittlungseinheit 20 in
der beschriebenen Weise sämtliche
mögliche
Getriebeübersetzungen
mit jeweils zugeordnetem Wertepaar für das Motordrehmoment und die
Motordrehzahl, bei denen sich dasjenige Raddrehmoment einstellt,
das sich auch beim aktuellen Wert für das Motordrehmoment Md und
den aktuellen Wert für
die Motordrehzahl nmot einstellt. Im Falle des Empfangs des Sollwertes
Msol1 für
das Raddrehmoment in der Gangermittlungseinheit 20 ermittelt
die Gangermittlungseinheit 20 sämtliche Getriebeübersetzungen
mit jeweils zugeordnetem Wertepaar für das Motordrehmoment und die
Motordrehzahl, bei denen sich der Sollwert Msol1 für das Raddrehmoment
einstellen lässt.
Im Folgenden werden die von der Gangermittlungseinheit 20 ermittelten Getriebeübersetzungen
mit jeweils zugeordnetem Wertepaar für das Motordrehmoment und die
Motordrehzahl unabhängig
von ihrer Ermittlung in der Gangermittlungseinheit 20 betrachtet.
Nach Programmpunkt 105 wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 110 prüft
die Gangermittlungseinheit 20, ob es unter den ermittelten
Getriebeübersetzungen
solche gibt, deren zugeordnetes Wertepaar Mdx, nmotx für das Motordrehmoment und
die Motordrehzahl den Halbmotorbetrieb ermöglichen. Ist dies der Fall,
so wird zu einem Programmpunkt 120 verzweigt, andernfalls
wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 120 setzt die Gangermittlungseinheit 20 das
Bit B_HMB_erreichbar, also ihren Steuerausgang und übermittelt
an die erste Ermittlungseinheit 10 und die zweite Ermittlungseinheit 15 nur
diejenigen Getriebeübersetzungen
mit jeweils zugeordnetem Wertepaar Mdx, nmotx für das Motordrehmoment und die
Motordrehzahl, für
die der Halbmotorbetrieb möglich
ist. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 130 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 130 ermittelt die erste Ermittlungseinheit 10 in
der beschriebenen Weise aus den empfangenen Getriebeübersetzungen
gx mit jeweils zugeordnetem Wertepaar Mdx, nmotx die erste vorgegebene
Getriebeübersetzung
gs1. Diese wird durch den durch den gesetzten Steuerausgang der
Gangermittlungseinheit 20 entsprechend eingestellten Schalter 35 und
die gegebenenfalls vorhandene Entprelleinheit 30 als resultierender
Sollwert gs für
die Getriebeübersetzung
von der Getriebesteuereinheit 5 an das Getriebe abgegeben.
Anschließend wird
das Programm verlassen.
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Bei
Programmpunkt 115 wird der Steuerausgang, d. h. das Bit
B_HMB_erreichbar zurückgesetzt und
damit der Schalter 35 zur Verbindung des Ausgangs der zweiten
Ermittlungseinheit 15 mit der Entprelleinheit 30 angesteuert
und von der Gangermittlungseinheit 20 werden sämtliche
ermittelten Getriebeübersetzungen
gx mit jeweils zugeordnetem Wertepaar Mdx, nmotx an die erste Ermittlungseinheit 10 und
an die zweite Ermittlungseinheit 15 weiter geleitet, unabhängig davon,
ob diese Getriebeübersetzungen
mit ihrem jeweils zugeordneten Wertepaar Mdx, nmotx den Halbmotorbetrieb
ermöglichen
oder nicht.
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Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 125 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 125 wählt
die zweite Ermittlungseinheit 15 in der beschriebenen Weise
die zweite vorgegebene Getriebeübersetzung
gs2 aus den von der Gangermittlungseinheit 20 empfangenen
Getriebeübersetzungen
gx aus und leitet diese über
den gesteuerten Schalter 35 und die optional vorgesehene
Entprelleinheit 30 als resultierenden Sollwert gs für die Getriebeübersetzung
an das Getriebe zur Umsetzung weiter. Anschließend wird das Programm verlassen.
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Ermittelt
die Gangermittlungseinheit 20 die Getriebeübersetzungen
gx aus dem aktuellen Wert für
das Motordrehmoment Md und dem aktuellen Wert für die Motordrehzahl nmot, so
ermittelt die Gangermittlungseinheit 20 auf jeden Fall
die aktuelle Getriebeübersetzung,
die mit dem aktuellen Wert für das
Motordrehmoment Md und dem aktuellen Wert für die Motordrehzahl nmot und
damit auch dem aktuellen Betriebszustand des Motors hinsichtlich
der Anzahl der aktiven Zylinder verknüpft ist. Zusätzlich kann
die Gangermittlungseinheit 20 in diesem Fall noch mindestens
eine zukünftig
erreichbare Getriebeübersetzung
zur Erzielung des gleichen Raddrehmoments ermitteln, die aufgrund
des zugeordneten Wertepaares für
das Motordrehmoment und die Motordrehzahl mit einem zukünftig erreichbaren
Betriebszustand des Motors hinsichtlich der Anzahl der aktiven Zylinder
verknüpft
ist. Dabei kann es auch vorkommen, dass eine von der Gangermittlungseinheit 20 ermittelte
zukünftig
erreichbare Getriebeübersetzung
mit einem bereits aktuell eingestellten Betriebszustand des Motors
hinsichtlich der Anzahl der aktiven Zylinder verknüpft ist.
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Im
Falle der Getriebeübersetzungsermittlung ausgehend
von dem Sollwert Msol1 für
das Raddrehmoment durch die Gangermittlungseinheit 20 wird mindestens
eine Getriebeübersetzung
von der Gangermittlungseinheit 20 ermittelt, die bereits
aktuell eingestellt ist oder zukünftig
erreichbar ist. Der mit dieser mindestens einen Getriebeübersetzung über das
zugeordnete Wertepaar des Motordrehmomentes und der Motordrehzahl
verknüpfte
Betriebszustand des Motors hinsichtlich der Anzahl der aktiven Zylinder
kann dabei aktuell eingestellt oder zukünftig erreichbar sein.
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Anhand
des Beispiels nach 2 wurde beschrieben, dass möglichst
Getriebeübersetzungen mit
zugeordnetem Wertepaar Mdx, nmotx zur Bildung des resultierenden
Sollwertes gs für
die Getriebeübersetzung
gewählt
werden sollen, sofern von der Gangermittlungseinheit 20 ermittelt,
die den Halbmotorbetrieb ermöglichen.
Alternativ kann die Ermittlung des resultierenden Sollwertes gs
für die
Getriebeübersetzung
in entsprechender Weise auch so durchgeführt werden, dass möglichst
der Vollmotorbetrieb eingestellt wird. In diesem Fall prüft die Gangermittlungseinheit 20,
ob unter den ermittelten Getriebeübersetzungen mindestens eine
solche ist, deren zugeordnetes Wertepaar Mdx, nmotx einen Vollmotorbetrieb
ermöglich,
wobei in diesem Fall der Steuerausgang der Gangermittlungseinheit 20 gesetzt
und nur diejenigen Getriebeübersetzungen
mit jeweils zugeordnetem Wertepaar Mdx, nmotx von der Gangermittlungseinheit 20 an
die erste Ermitt lungseinheit 10 und an die zweite Ermittlungseinheit 15 weiter
geleitet werden, bei denen der Vollmotorbetrieb eingestellt werden
kann.
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Anstelle
der Größe des Motordrehmomentes könnte alternativ
auch eine andere Größe, beispielsweise
die Motorleistung verwendet werden.
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Mit
der Umsetzung des Sollwertes gs für die Getriebeübersetzung
am Getriebe wird dann auch das Motordrehmoment und die Motordrehzahl
gemäß dem dem
Sollwert gs für
die Getriebeübersetzung
zugeordneten Wertepaar vom Motor in dem Fachmann bekannter Weise
eingestellt sowie der diesem Wertepaar zugeordnete Betriebszustand
des Motors hinsichtlich der Anzahl der aktiven Zylinder ebenfalls
in dem Fachmann bekannter Weise realisiert.