DE102006037838A1

DE102006037838A1 - Verfahren zur Kupplungssteuerung

Info

Publication number: DE102006037838A1
Application number: DE102006037838A
Authority: DE
Inventors: Michael Reuschel; Michael Bechmann; Christian Rieger
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-09-10
Filing date: 2006-08-12
Publication date: 2007-03-22

Abstract

Verfahren zur Kupplungssteuerung, wobei im Ansprechen auf die Betätigung eines Fahrpedals ein Mindestkupplungsmoment zur Übertragung eines Motormomentes berechnet wird und in die Berechnung des Mindestkupplungsmomentes das Verhalten des Motors miteinbezogen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Kupplungssteuerung wobei bei Betätigung eines Fahrpedals ein Mindestkupplungsmoment zur Übertragung eines Motormomentes berechnet wird.

Ausgehend von einer zieldrehzahlbasierten Anfahrstrategie für Motorfahrzeuge sind verschiedene Vorsteuerungen bekannt. Eine dieser Vorsteuerungen berechnet fahrpedalabhängig ein Mindestkupplungsmoment, welches gradientenbegrenzt an die Kupplung angelegt wird. Ziel dieser Vorsteuerung ist es einerseits, während der Verzögerungszeit zwischen der einsetzenden Betätigung des Fahrpedals und dem Aufbau des Motormomentes das Kupplungssystem und den Triebstrang vorzuspannen, was in der Regel die Dynamik der Stellelemente günstig beeinflusst. Zum anderen gewährleistet diese Vorsteuerung die gewünschte Spontaneität der Anfahrstrategie.

Diese Vorsteuerung kann jedoch zu Problemen führen, wenn das vom Motor tatsächlich aufgebrachte Drehmoment aufgrund unerwarteter Umstände (z.B. schlechter Treibstoff oder Defekte an der Treibstoffversorgung, zu heiße Ansaugluft, Anfahren bei großer Höhe, extreme Fahrsituationen etc.) zu gering ist, um eine Anfahrt zu bewältigen, insbesondere, wenn das Motordrehmoment unter das an der Kupplung angelegte Mindestmoment fällt. Es besteht dann die Gefahr, dass die Zieldrehzahl nicht erreicht wird, die Motordrehzahl stark absinkt und im Extremfall der Motor abgewürgt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zu verhindern, dass das Motordrehmoment zumindest langfristig kleiner als das Mindestkupplungsmoment ist.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass in die Berechnung des Mindestkupplungsmomentes das Verhalten des Motors miteinbezogen wird.

Anstatt das Mindestkupplungsmoment allein aus der Fahrpedalstellung zu berechnen, wird vorgeschlagen zur Berechnung des Mindestkupplungsmomentes auch das Verhalten des Motors mit einzubeziehen. So kann zuerst das Mindestkupplungsmoment aus der Stellung des Fahrpedals errechnet werden, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Falls es sich jedoch herausstellt, das dieses Mindestkupplungsmoment nicht geeignet ist, die gewählte Anfahrstrategie durchzuführen, also nicht dem Verhalten des Motors genügt, kann aufgrund die ses Motorverhaltens ein neues Mindestkupplungsmoment gewählt werden. Es ist also möglich sowohl das Kupplungssystem und den Triebstrang in der Zeit zwischen dem Einsetzen der Betätigung des Fahrpedals und dem Aufbau des Motormoments vorzuspannen und auch die gewünschte Spontaneität der Anfahrstrategie zu gewährleisten, als auch bei extremen Fahrbedingungen das Mindestkupplungsmoment diesen Bedingungen anzupassen.

Dabei kann das Mindestkupplungsmoment in Ansprechen auf ein Verhalten des Motors reduziert werden. So wird gewährleistet, dass in Situationen, in denen das Motormoment zu gering ist, die momentane Fahrsituation, wie zum Beispiel eine Anfahrt, zu bewältigen, das Kupplungsmoment nicht höher als das Motormoment ist. Dies verhindert ein Absterben des Motors in solchen extremen Situationen.

Auch kann das Mindestkupplungsmoment in Ansprechen auf ein Verhalten des Motors auf Null reduziert werden. Damit wird in extremen Situationen, bei denen das Motormoment nicht mehr für die Fahrsituation ausreicht, das Mindestkupplungsmoment auf jeden Fall kleiner als das Motormoment sein und ein Abwürgen des Motors wird verhindert.

Die Reduzierung des Mindestkupplungsmoments kann gradientenbegrenzt stattfinden. Dadurch wird sichergestellt, dass das Mindestkupplungsmoment nicht schlagartig und für den Fahrer eventuell überraschend reduziert wird. Eine solche plötzliche Reduktion des Mindestkupplungsmoments würde neben dem Stress für die entsprechenden Bauteile auch ein überraschendes Verhalten für den Fahrer bedeuten. Diese Überraschung kann zu plötzlichen Reaktionen seitens des Fahrers führen. Durch eine gradientenbegrenzte Reduktion des Mindestkupplungsmoments, wird das Mindestkupplungsmoment stetig abgebaut. Dies ist weniger überraschend für den Fahrer und auch weniger belastend für die jeweiligen Bauteile.

Das Mindestkupplungsmoment kann reduziert werden, sobald der Motor einen vorbestimmten Drehzahlwert unterschreitet. Die Drehzahl des Motors ist dabei ein guter Indikator, ob der Motor der jeweiligen Fahrsituation gewachsen ist, oder ob die Gefahr besteht, dass der Motor abstirbt. So kann das Mindestkupplungsmoment in den Situationen reduziert werden, wenn die Motordrehzahl unter eine vorher bestimmte kritische Motordrehzahl fällt und auch dort gehalten werden, bis die entsprechende Fahrsituation beendet ist.

Auch kann das Mindestkupplungsmoment abhängig von der Motorbeschleunigung reduziert werden. So muss das Mindestkupplungsmoment nicht unbedingt auf Null gesetzt werden, sondern es kann ein Mindestkupplungsmoment gewählt werden, dass dem Zustand des Mo tors entspricht. Den Zustand des Motors, beziehungsweise die Gefahr, dass der Motor abstirbt kann man aufgrund der Motorbeschleunigung, also der Veränderung der Drehzahl des Motors über einer bestimmten (kurzen) Zeit, abschätzen. Wird das Mindestkupplungsmoment der Motorbeschleunigung angepasst, so wird das Mindestkupplungsmoment für jeden Moment neu berechnet. Dadurch wird ein plötzliches Abfallen des Mindestkupplungsmoments verhindert.

Um den Rechenaufwand gering zu halten, wird das Mindestkupplungsmoment abhängig von der Beschleunigung des Motors reduziert, die zu dem Zeitpunkt vorliegt, wenn der Motor einen bestimmten Drehzahlwert unterschreitet. Durch den Parameter der Motorbeschleunigung zum Zeitpunkt des Unterschreitens eines bestimmten Drehzahlwertes, kann das Mindestkupplungsmoment zu diesem bestimmten Zeitpunkt fix ausgerechnet werden. Aufgrund dieser Berechnung kann nun auf einer schon vorher festgelegten Weise das Mindestkupplungsmoment auf diesen berechneten Wert reduziert werden. Dies kann z.B. gradientenbegrenzt geschehen.

Vorteilhaft wird das Mindestkupplungsmoment abhängig von einer vorausberechneten Motordrehzahl reduziert. Die vorausberechnete Motordrehzahl ergibt sich dabei aus der momentanen Drehzahl und der Drehzahländerung des Motors. So kann schon frühzeitig erkannt werden, ob der Motor in der Gefahr ist in einen kritischen Drehzahlbereich zu kommen. Wird dieses Kriterium erfüllt, erfüllt also die Kombination aus der momentanen Drehzahl und der Drehzahländerung einen bestimmten Wert, so kann das Mindestkupplungsmoment schon zu diesem Zeitpunkt, ohne, dass kritischer Drehzahlwert allein schon unterschritten werden muss, reduziert werden. Dies verhindert unter Umständen einen starken Drehzahlabfall.

Auch kann das Mindestkupplungsmoment unter Berücksichtigung der Fahrpedalstellung und der momentanen Drehzahl des Motors berechnet werden. So wird anstatt zuerst ein Mindestkupplungsmoment anzulegen und dann dieses Mindestkupplungsmoment zu reduzieren das Mindestkupplungsmoment schon allgemein aus der Fahrpedalstellung und der Motordrehzahl berechnet. Dabei kann das Mindestkupplungsmoment für jeden Zeitpunkt aus diesen Werten berechnet, bzw. aus einem Kennfeld erhoben werden. So ist es möglich, dass, wenn der Motor sich wieder in einem unkritischen Drehzahlbereich befindet, das ursprüngliche Mindestkupplungsmoment wieder an die Kupplung angelegt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert sind.

In der Zeichnung zeigen

1-4 Flussdiagramme von Mindestkupplungsmomentensteuerungen;
1 zeigt in Schritt 1 die Ermittlung der Stellung des Fahrpedals. Dieses Fahrpedal kann sowohl ein gewöhnliches Gaspedal sein, wie auch ein anderes Mittel, durch welches der Fahrer den Zustand des Motors beeinflusst. Anhand dieses Fahrpedals wird in Schritt 2 ein Mindestkupplungsmoment berechnet. Dieses Mindestkupplungsmoment wird dann in Schritt 3 an die Kupplung gradientenbegrenzt, also rampenförmig mit der Zeit an die Kupplung angelegt. Dabei ist es für den Fachmann verständlich, dass andere Steuerungen im Verlauf des Anfahrens etc. höhere Kupplungsmomente bewirken können, so dass ein insgesamt höheres Kupplungsmoment an der Kupplung anliegt. Die hier beschriebene Vorsteuerung gibt jedoch das Mindestkupplungsmoment vor, das im Verlauf des Anfahrens nicht unterschritten werden sollte. In Schritt 4 wird dann durch die Vorsteuerung geprüft, ob die Motordrehzahl sich oberhalb einer vorbestimmten kritischen Motordrehzahl (z.B. 500 U/min) befindet. Ist des der Fall, so ist der Motor in einem für die Anfahrstrategie unkritischen Zustand und das Mindestkupplungsmoment kann beibehalten werden. Gegebenenfalls wird das Kriterium weiterhin abgeprüft. Ist die Motordrehzahl unterhalb des kritischen Werts, so wird das Mindestkupplungsmoment gradientenbegrenzt auf Null gesetzt und auch dort gehalten. Die Fahrpedalvorsteuerung wird dann erst bei dem nächsten Anfahrvorgang wieder aktiviert.
2 zeigt eine zur der Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, modifizierte Fahrpedalvorsteuerung. Auch hier wird im ersten Schritt die Stellung des Fahrpedals ermittelt und zur Berechnung des Mindestkupplungsmoments (Schritt 2) herangezogen. Dieses Mindestkupplungsmoment wird an die Kupplung angelegt und die Drehzahl des Motors überprüft, ob die Drehzahl oberhalb eines kritischen Wertes ist. Ist die Drehzahl kleiner als der vorbestimmte kritische Wert, so wird die Motorbeschleunigung gemessen. Die Motorbeschleunigung ist dabei die Änderung der Motordrehzahl:
Nun wird das Mindestkupplungsmoment abhängig von der Motorbeschleunigung bei t0 reduziert gemäß MKupp,min(t) = max(0, MKupp,min(t0) + K1·ω .(t0)·(t – t0) wobei K₁ eine applizierbare Konstante darstellt. Hierbei ist sicherzustellen, dass ω . eine negative Größe ist. Ist die Motordrehzahl schon bei der ersten Prüfung oberhalb des kritischen Wertes, kann, wie schon in der ersten Ausführungsform das Mindestkupplungsmoment unverändert beibehalten werden. Die Motordrehzahl kann dabei weiterhin überprüft werden.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform. Dabei wird ebenfalls im ersten Schritt die Fahrpedalstellung ausgewertet und dementsprechend ein Mindestkupplungsmoment berechnet. Dieses Mindestkupplungsmoment wird, wie in den vorhergehenden Ausführungsformen, an die Kupplung appliziert. Danach wird gemessen, ob die Motordrehzahl kleiner als die berechnete, kritische Drehzahl ist. Ist dies der Fall wird das Mindestkupplungsmoment evtl. gradientenbegrenzt auf Null gesetzt, oder entsprechend der zweiten Ausführungsform berechnet. Jedoch schließt sich diesem Schritt ein weiterer an, wenn die Motordrehzahl über dem kritischen Wert liegt. In einem solchen Fall wird die Drehzahl für einen Zeitraum in der Zukunft abgeschätzt. Dies erfolgt nach der Formel nMot,präd = nMot + ω .Mot·Δt
Fällt nun nMot,präd unter nKrit, so wird das Mindestkupplungsmoment zumindest teilweise abgebaut, gemäß der Formel MKupp,min(t) = max(K2, MKupp,min(t0) + K3·ω .Mot(t0)·(t – t0))mit den Applikationsparametern K2 und K3. Im günstigen Fall ist diese partielle Reduktion von MKupp,min schon ausreichend, um einen starken Drehzahlabfall zu vermeiden. Falls nicht, wird MKupp,min dann vollständig zurückgenommen, sobald nMot < nkrit.
In der 4 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Dabei wird nicht, wie in den vorherigen Ausführungsformen zuerst das Mindestkupplungsmoment berechnet, um dann gegebenenfalls, da z.B. die Motordrehzahl unter einen kritischen Wert fällt, reduziert zu werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird zuerst sowohl die Fahrpedalstellung, als auch die Motordrehzahl gemessen und aus diesen beiden Werten, über ein Kennfeld ein Mindestkupplungsmoment erhalten. Dieses Mindestkupplungsmoment wird dann an die Kupplung appliziert. Dabei könnte das Kennfeld so aufgebaut sein, dass unterhalb der kritischen Drehzahl kein Mindestkupplungsmoment mehr angelegt wird. Sobald die Drehzahl den kritischen Bereich wieder verlässt, wird das Mindestkupplungsmoment wieder aufgebaut.

Claims

Verfahren zur Kupplungssteuerung wobei in Ansprechen auf die Betätigung eines Fahrpedals ein Mindestkupplungsmoment zur Übertragung eines Motormomentes berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die Berechnung des Mindestkupplungsmomentes das Verhalten des Motors miteinbezogen wird.
Verfahren zur Kupplungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mindestkupplungsmoment in Ansprechen auf ein Verhalten des Motors reduziert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass das Mindestkupplungsmoment in Ansprechen auf ein Verhalten des Motors auf Null reduziert wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mindestkupplungsmoment gradientenbegrenzt reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mindestmoment reduziert wird, sobald der Motor einen vorbestimmten Drehzahlwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mindestkupplungsmoment abhängig von der Motorbeschleunigung reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mindestkupplungsmoment abhängig von der Beschleunigung des Motors reduziert wird, die zu dem Zeitpunkt vorgelegen hat, als der Motor einen bestimmten Drehzahlwert unterschritt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mindestkupplungsmoment abhängig von einer vorausberechneten Motordrehzahl reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mindestkupplungsmoment unter Berücksichtigung der Fahrpedalstellung und der Drehzahl des Motors zu berechnet.