DE102007001499A1

DE102007001499A1 - Verfahren zum Ermitteln eines Betriebszustandes einer Getriebeeinrichtung

Info

Publication number: DE102007001499A1
Application number: DE102007001499A
Authority: DE
Inventors: Peter Schiele; Klaus Steinhauser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: DE102007001499B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Betriebszustandes einer Getriebeeinrichtung (4) eines Antriebsstranges (2) des Fahrzeuges (1) mit einer Brennkraftmaschine (3) während einer aktivierten Motor-Start-Stopp-Funktion zum betriebszustandsabhängigen Zu- und Abschalten der Brennkraftmaschine (3) beschrieben. In der Getriebeeinrichtung (4) ist ein Kraftschluss mittels mehrerer über ein Hydrauliksystem hydraulisch ansteuerbarer Schaltelemente (5, 6) herstellbar. Ein hydraulischer Systemdruck in dem Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung ist zum Ansteuern der Schaltelemente zumindest beim Zuschalten der Brennkraftmaschine über eine Einrichtung (8) zur Sicherstellung einer Druckölversorgung der Getriebeeinrichtung (4) einstellbar. Erfindungsgemäß wird während des Startvorganges der Brennkraftmaschine (3) mittels einer Drehzahl- oder einer Drehmomentüberwachung überprüft, ob sich in der Gengeforderter Kraftschluss einstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Betriebszustandes einer Getriebeeinrichtung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit einer Brennkraftmaschine während einer aktivierten Motor-Start-Stopp-Funktion zum betriebszustandsabhängigen Zu- und Abschalten der Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Um sowohl den Verbrauch als auch Schadstoffemissionen von mit Verbrennungsmotoren ausgeführten und aus der Praxis bekannten Fahrzeugen reduzieren zu können, wird die Verbrennungsmaschine bei verschiedenen Fahrzeugkonzepten in geeigneten Betriebszuständen eines Fahrzeuges abgeschaltet. Derartige Funktionen werden unter anderem als Motor-Start-Stop-Funktionen bezeichnet, die in Abhängigkeit von Betriebszuständen verschiedenster Fahrzeugkomponenten aktiviert oder deaktiviert werden und selbst bei kurzen Fahrzeugstillständen ein Abschalten der Verbrennungsmaschine auslösen.
Damit ein herkömmlicher Fahrbetrieb durch eine Motor-Start-Stop-Funktion nicht beeinträchtigt wird, ist bei einer fahrerseitig angeforderten Weiterfahrt des Fahrzeuges, insbesondere bei der Einfahrt in stark befahrene und vorfahrtberechtigte Straßen, ein kurzer Startvorgang der Verbrennungsmaschine und ein sofortiger Kraftschlussaufbau in einem Getriebe des Fahrzeuges erforderlich. Bei herkömmlich ausgeführten Automatgetrieben oder automatisierten Schaltgetrieben, welche mit nasslaufenden Lamellenkupplungen ausgeführt sind, werden die Kupplungen über eine Getriebepumpe im Wesentlichen nur bei laufendem Verbrennungsmotor mit dem erforderlichen Ansteuerdruck versorgt. Beim Kraftschlussaufbau im Getriebe ist zunächst ein Lüftspiel der zuzuschaltenden Kupplungen zu überwinden und anschließend sind die zuzuschaltenden Kupplungen durch ein Anheben des Ansteuerdrucks gemäß vorgege bener Zuschaltkennlinien vollständig zu schließen. Der Ausgleich des Lüftspiels einer Kupplung sowie deren Zuschaltung in den Kraftschluss eines Getriebes wird durch Führen eines bestimmten Hydraulikfluidvolumenstromes in einen Kolbenraum der hydraulisch ansteuerbaren und zuzuschaltenden Kupplung erreicht, welches von der durch die gestartete Verbrennungsmaschine angetriebenen Getriebepumpe bereitzustellen ist.
Sind vor einer Wiederanfahrt des Fahrzeuges aufgrund der abgeschalteten Verbrennungsmaschine mehrere Schaltelemente einer Getriebeeinrichtung geöffnet und für die Wiederanfahrt des Fahrzeuges zu schließen, verlängert sich die Zeit zwischen dem Beginn des Startvorganges der Verbrennungsmaschine und dem Zeitpunkt, zu welchem der Kraftschluss im Getriebe vollständig hergestellt ist, unter Umständen derart, dass ein mit einer Motor-Start-Stop-Funktion ausgeführtes Fahrzeug nicht in einem angestrebten Umfang betrieben werden kann.
Damit Fahrzeuge mit herkömmlich ausgebildeten Getriebeeinrichtungen mit implementierter Motor-Start-Stopp-Funktion trotzdem in gewünschter Art und Weise betrieben werden können, ist bei an sich bekannten Fahrzeugen neben einer Getriebehauptpumpe eine weitere elektromotorisch betriebene Getriebepumpe vorgesehen, deren Fördervolumen von der Drehzahl der Verbrennungsmaschine beziehungsweise einem Antriebsaggregat unabhängig ist und die bei fehlender Druckversorgung über die Getriebehauptpumpe der Getriebeeinrichtung im Hydrauliksystem zumindest einen Druck erzeugt, mittels dem das Lüftspiel der jeweils zur Herstellung des Kraftschlusses in der Getriebeeinrichtung zuzuschaltenden Kupplungen ausgleichbar ist.
Dabei wird die gewünschte Druckversorgung einer Getriebeeinrichtung durch die elektromotorisch betriebene Getriebepumpe bei abgeschaltetem Antriebsaggregat beziehungsweise bei abgeschalteter Brennkraftmaschine überwacht. Die Überwachung wird mittels Drucksensoren, Druckschaltern oder Messungen der Pumpenaufnahmeströme durchgeführt. Mit Hilfe der Überwachung soll bei einer Wiederinbetriebnahme beziehungsweise bei einem Starten der Brennkraftmaschine ein verzögerter Kraftschlussaufbau im Bereich der Getriebeeinrichtung, der aufgrund einer ungenügenden Versorgung von hydraulisch ansteuerbaren Schaltelementen hervorgerufen wird, vermieden werden. Dabei ist eine Verifizierung von Fehlern mit entsprechender Bewertung oder entsprechenden Fehlerspeichereinträgen unumgänglich. Bei Auftreten eines Fehlers wird eine Motor-Start-Stopp-Funktion deaktiviert und eventuell aus einem verzögerten Kraftschlussaufbau resultierende sicherheitskritische Fahrzustände vermieden.
Die Fehlerfeststellung ist bei aus der Praxis bekannten Fahrzeugen nur mit erheblichem Zusatzaufwand aufgrund der dafür erforderlichen Sensorik, der Steuergeräteeingänge für Sensoren sowie der Verkabelung der für die Fehlerfeststellung vorgesehenen Fahrzeugkomponenten und deren Bauraumbedarf realisierbar, wobei der durch die Fehlerüberwachung verursachte Zusatzaufwand auch die Systemkosten einer implementierten Motor-Start-Stopp-Funktion in unerwünschter Art und Weise erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ermitteln eines Betriebszustandes einer Getriebeeinrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welchem eine Fehlererkennung auf einfache und kostengünstige Art und Weise durchführbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln eines Betriebszustandes einer Getriebeeinrichtung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit einer Brennkraftmaschine während einer aktivierten Motor-Start-Stopp-Funktion zum betriebszustandsabhängigen Zu- und Abschalten der Brennkraftmaschine, wobei in der Getriebeeinrichtung ein Kraftschluss mittels mehrerer über ein Hydrauliksystem hydraulisch ansteuerbarer Schaltelemente herstellbar ist und ein hydraulischer Systemdruck in dem Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung zum Ansteuern der Schaltelemente zumindest beim Zuschalten der Brennkraftmaschine über eine Einrichtung zur Sicherstellung einer Druckölversorgung der Getriebeeinrichtung einstellbar ist, wird während des Startvorganges der Brennkraftmaschine mittels einer Drehzahl- oder einer Drehmomentüberwachung überprüft, ob sich in der Getriebeeinrichtung ein durch den Startvorgang angeforderter Kraftschluss einstellt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein zur Verifizierung eines Kraftschlussaufbaus in einer Getriebeeinrichtung erforderlicher Aufwand im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Systemen verringert, da bei der Überprüfung des Kraftschlussaufbaus im Wesentlichen bereits im Fahrzeug vorhandene Komponenten verwendet werden. So ist sowohl eine Drehzahlüberwachung als auch eine Drehmomentüberwachung in einem Antriebsstrang mittels insbesondere im Bereich einer Getriebeeinrichtung vorhandener Drehzahlsensoren ohne zusätzliche Drucksensoren, Druckschalter oder Strommesseinrichtungen auf kostengünstige Art und Weise bei gleichzeitig im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Systemen verringertem Bauraumbedarf durchführbar. Des Weiteren sind die bei einer Drehmomentüberwachung herangezogenen Betriebszustandsparameter im Antriebsstrang ebenfalls über vorhandene Fahrzeugkomponenten ermittelbar und die bei der Überwachung betrachteten Drehmomente über entsprechende Algorithmen berechenbar.
Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Überprüfung des Kraftschlusses mittels einer im Antriebsstrang angeordneten Einrichtung zur Ermittlung eines im Antriebsstrang geführten Drehmomentes durchgeführt wird, um einen Rechenaufwand niedrig zu halten.
Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des Verfahrens nach der Erfindung wird während der Drehzahlüberwachung eine Abweichung zwischen einer getriebeeingangsseitigen Drehzahl und einer getriebeausgangsseitigen Drehzahl der zur Darstellung des Kraftschlusses vorgesehenen Schaltelemente ermittelt, wobei die getriebeeingangsseitige Drehzahl in Abhängigkeit einer Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine und die getriebeausgangsseitige Drehzahl in Abhängigkeit einer Abtriebsdrehzahl des Antriebsstranges ermittelbar ist.
Ist einer Getriebeeinrichtung ein als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildetes Anfahrelement zugeordnet, wird eine Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers ermittelt und bei Vorliegen einer Turbinendrehzahl größer als ein Schwellwert ein unzureichender Kraftschlussaufbau in der Getriebeeinrichtung angenommen, womit eine Fehlerverifizierung auf einfache Art und Weise durchführbar ist.
Alternativ hierzu wird bei einer weiteren vorteilhaften Variante des Verfahrens nach der Erfindung bei einer Getriebeeinrichtung, welcher ein als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildetes Anfahrelement zugeordnet ist, ein Ist-Turbinenmoment des Drehmomentwandlers bestimmt, wobei das Ist-Turbinenmoment des Drehmomentwandlers mit geringem Aufwand auf kostengünstige Weise über ein die Charakteristik des Drehmomentwandlers abbildendes Wandlermoment unter Berücksichtigung einer Pumpendrehzahl des Drehmomentwandlers und einer Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers ermittelt wird.
Bei einer Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung wird über das Wandlermodell ein theoretisches maximales Turbinenmoment ermittelt, welches sich bei vollständigem Kraftschluss in der Getriebeeinrichtung und der aktuellen Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine einstellt.
Eine weitere vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine Differenz zwischen dem Ist-Turbinenmoment und dem theoretischen maximalen Turbinenmoment bestimmt wird, wobei die Differenz mittels eines betriebszustandsabhängigen Sollwertes bewertet wird und bei Vorliegen einer Abweichung zwischen der Differenz und dem Sollwert größer als ein vordefinierter Schwellwert ein unzureichender Kraftschlussaufbau in der Getriebeeinrichtung angenommen wird, wobei der Sollwert vorzugsweise in Abhängigkeit verschiedener Betriebszustandsparameter des Antriebsstranges variiert, um eine Bewertung des Kraftschlussaufbaus in der Getriebeeinrichtung an den jeweils vorliegenden Betriebszustand des Antriebsstranges angepasst durchführen zu können. Als Beispiele für derartige Betriebszustandsparameter seien Motordrehzahl und Zeit seit Motorstart genannt.
Eine weitere Möglichkeit zur Anpassung der Überprüfung des Kraftschlusses in der Getriebeeinrichtung an den Betriebszustandsverlauf eines Startvorganges der Brennkraftmaschine ist bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Starten eines Zeitgebers zu Beginn des Startvorganges realisiert. Dabei wird während des Startvorganges jeweils ein Zeitraum zwischen dem Beginn des Startvorganges und eines aktuellen Betriebspunktes des Antriebsstranges bestimmt, wobei der Sollwert in Abhängigkeit von mindestens des Zeitgebers variiert. Als Beispiele für zusätzliche Abhängigkeiten der Sollwertvariation seien Motordrehzahl und Getriebetemperatur genannt.
Bei einer Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung als Doppelkupplungsgetriebe, bei welchem der Kraftschluss über Schaltstangen betätigte Synchronisierungen hergestellt wird, wird bei einer weiteren Variante des Verfahrens nach der Erfindung neben einer Drehzahlüberwachung auch eine Überwachung von Schaltstangenlagesensoren durchgeführt. Damit wird zusätzlich überprüft, ob in der Getriebeeinrichtung die zur Herstellung des Kraftschlusses in der Getriebeeinrichtung erforderliche Übersetzung in einem der Teilgetriebe eingelegt ist und der Kraftschluss in der Getriebeeinrichtung über die vorzugsweise getriebeeingangsseitig angeordneten Kupplungen durch entsprechende hydraulische Druckbeaufschlagung seitens der Einrichtung zur Sicherstellung der Druckölversorgung der Getriebeeinrichtung in gewünschtem Umfang hergestellt wird.
Die Überprüfung des Kraftschlusses in der Getriebeeinrichtung wird bei einer Variante des Verfahrens bei Überschreiten einer Drehzahlschwelle der Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine oder zu Beginn des Startvorganges der Brennkraftmaschine oder zu einem vordefinierten Zeitpunkt nach dem Beginn des Startvorganges gestartet.
Des Weiteren ist es bei einer weiteren Variante des Verfahrens vorgesehen, dass die Überprüfung des Kraftschlusses in der Getriebeeinrichtung nach Ablauf eines vordefinierten Zeitraumes oder bei Überschreiten einer weiteren Drehzahlschwelle der Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine beendet wird.
Bei Erkennen eines unzureichenden Kraftschlussaufbaus in der Getriebeeinrichtung wird bei einer Variante des Verfahrens ein Fehlerspeichereintrag generiert, der zur Fehlerdiagnose während eines Werkstattbesuches auf einfache Art und Weise auslesbar ist und zur Vereinfachung einer Fehlersuche sowie zur Senkung der Reparaturkosten beiträgt.
Darüber hinaus wird der Kraftschluss in der Getriebeeinrichtung bei einer weiteren Variante des Verfahrens bei Erkennen eines unzureichenden Kraftschlussaufbaus in der Getriebeeinrichtung aufgehoben, um eine sicherheitskritische Fahrsituation zu vermeiden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Kraftschlussaufbau in der Getriebeeinrichtung bei Beendigung der Überprüfung des Kraftschlussaufbaus und gleichzeitiger Ermittlung eines unzu reichenden Kraftschlussaufbaus in der Getriebeeinrichtung als zulässiger Kraftschlussaufbau bewertet, wenn keine sicherheitskritische Fahrsituation erwartet wird.
Wird ein unzureichender Kraftschluss während der Überwachung erkannt, wird die Motor-Start-Stopp-Funktion bei einer weiteren Variante des Verfahrens deaktiviert, womit zukünftige unerwünschte Betriebszustände des Antriebsstranges auf einfache Art und Weise vermieden werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigt:
1 eine stark schematisierte Darstellung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit einer Brennkraftmaschine, einer Getriebeeinrichtung und einem Abtrieb und
2 eine Gegenüberstellung eines Verlaufes einer Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine und einer Turbinendrehzahl während eines Startvorganges der Brennkraftmaschine.
1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeuges 1 mit einem Antriebsstrang 2, die in an sich bekannter Art und Weise mit einer Brennkraftmaschine 3 und einer Getriebeeinrichtung 4 ausgeführt ist. Zwischen der Brennkraftmaschine 3 und der Getriebeeinrichtung 4 ist ein vorliegend als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildetes Anfahrelement 12 angeordnet. Die Getriebeeinrichtung 4 kann grundsätzlich jedes aus der Praxis bekannte automatisierte Handschaltgetriebe oder Automatgetriebe sein, welches mit hydraulisch ansteuerbaren Schaltelementen 5, 6, wie reibschlüssigen Schaltkupplungen oder Lamellenbremsen, ausgebildet ist.
In der Getriebeeinrichtung 4 ist ein Kraftschluss mittels der über ein nicht näher dargestelltes Hydrauliksystem hydraulisch ansteuerbaren Schaltelemente 5, 6 herstellbar. Ein hydraulischer Systemdruck wird bei zugeschalteter Brennkraftmaschine 3 über eine mechanisch antreibbare Getriebehauptpumpe 7 zur Verfügung gestellt. Darüber hinaus ist der Getriebeeinrichtung 4 eine elektrisch antreibbare Getriebepumpe 8 zugeordnet, mittels der ein hydraulischer Systemdruck in dem Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung 4 zum Ansteuern der Schaltelemente 5, 6 bei abgeschalteter Brennkraftmaschine 3 einstellbar ist. Hiervon abweichend besteht auch die Möglichkeit, die Getriebeeinrichtung 4 mit einer als hydraulischer Druckspeicher bzw. Ölvolumenspeicher ausgeführten Einrichtung zur Sicherstellung einer Druckölversorgung der Getriebeeinrichtung 4 bei abgeschalteter Brennkraftmaschine 3 auszuführen. Dabei wird in dem hydraulischen Druckspeicher ein Hydraulikfluidvolumen vorgehalten, welches beim Starten der Brennkraftmaschine 3 ausreichend ist, die Schaltelemente 5 und 6 mit dem zur Herstellung des Kraftschlusses in der Getriebeeinrichtung 4 erforderlichen Druck über das Hydrauliksystem zu beaufschlagen.
Für eine Verbrauchsoptimierung und eine Reduzierung von Schadstoffemissionen des Fahrzeuges 1 ist eine so genannte Motor-Start-Stopp-Funktion vorgesehen, mittels der die Brennkraftmaschine in vordefinierten Betriebszuständen des Fahrzeuges 1 automatisiert abgeschaltet wird und bei Vorliegen eines oder mehrerer vordefinierter Startkriterien wieder gestartet wird.
So wird die Brennkraftmaschine 3 beispielsweise bei aktiviertem Bremslicht und im Fahrzeugstillstand und/oder bei fahrerseitig betätigtem Kupplungspedal selbst während sehr kurzer Stillstandsphasen des Fahrzeuges bei Vorliegen einer Wählhebelposition "D" für Vorwärtsfahrt abgeschaltet und bei Vorliegen verschiedener Startkriterien, wie beispielsweise bei Unterschreiten einer Bremsdruckschwelle, bei einem Lösen der Fahrzeugbremse, bei deaktiviertem Bremslicht, bei einer fahrerseitigen Wählhebelbetätigung in eine Position, in der ein Start der Brennkraftmaschine 3 angefordert wird, bei einer Betätigung des Gaspedals größer oder kleiner als ein Schwellwert, bei einer steuersystemseitigen Ankündigung eines Startvorganges der Brennkraftmaschine 3, bei Vorliegen einer Abtriebsdrehzahl großer oder kleiner eines Schwellwertes, bei Vorliegen einer vordefinierten Ladebilanz eines elektrischen Speichers des Fahrzeuges 1 oder in Abhängigkeit von Komfortkriterien, wie eine Anforderung zur Klimatisierung der Fahrgastzelle, wieder gestartet.
Mit Hilfe der Getriebepumpe 8 wird die hydraulische Versorgung der Getriebeeinrichtung 4 bei abgeschalteter Brennkraftmaschine 3 und dabei nicht fördernder Getriebehauptpumpe 7 aufrecht erhalten und der angeforderte Betriebszustand in der Getriebeeinrichtung 4 durch entsprechende hydraulische Ansteuerung der Schaltelemente 5 und 6 sowie weiterer in 1 nicht dargestellter und hydraulisch ansteuerbarer Getriebeelemente eingestellt.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit der Darstellung gemäß 2 näher beschrieben.
Zu einem Zeitpunkt T0 ist die Brennkraftmaschine 3 durch die aktivierte Motor-Start-Stopp-Funktion abgeschaltet, wobei die Getriebehauptpumpe 7, welche vorliegend über eine Getriebeeingangswelle mechanisch antreibbar ist, keinen Druck über das Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung 4 zur Verfügung stellt. Die Druckversorgung der Getriebeeinrichtung 4 erfolgt in diesem Betriebszustand des Antriebsstranges 2 über die elektrisch angetriebene Getriebepumpe 8.
Zu einem Zeitpunkt T1 ergeht eine Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 3, weshalb ein Verlauf n_mot der Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine 3 in der in 2 dargestellten Art und Weise ansteigt. Der Anstieg der Antriebsdrehzahl n_mot der Brennkraftmaschine 3 führt zu einem Anstieg eines Verlaufes einer Turbinendrehzahl n_t des hydrodynamischen Dreh momentwandlers 12, der bis zu einem Zeitpunkt T2 im Wesentlichen dem Verlauf der Antriebsdrehzahl n_mot der Brennkraftmaschine 3 entspricht.
Zu einem Zeitpunkt T3, der dem Zeitpunkt T2 zeitlich vorgelagert ist, wird eine Überwachung des Kraftschlussaufbaus in der Getriebeeinrichtung 4 gestartet, wobei während der aktivierten Überwachung überprüft wird, ob sich in der Getriebeeinrichtung 4 ein durch den Startvorgang der Brennkraftmaschine 3 angeforderter Kraftschluss einstellt. Dabei wird mittels einer nicht näher dargestellten Drehzahlsensorik der Getriebeeinrichtung 4 die Turbinendrehzahl n_t des Drehmomentwandlers 12 ermittelt. Bei Vorliegen einer Turbinendrehzahl n_t zu einem Zeitpunkt T4, zu welchem die Überwachung des Kraftschlussaufbaus beendet wird, größer als ein Schwellwert, wird ein unzureichender Kraftschlussaufbau in der Getriebeeinrichtung 4 angenommen.
Bei dem in 2 dargestellten Betriebszustandsverlauf des Startvorganges der Brennkraftmaschine 3 weicht der Verlauf der Turbinendrehzahl n_t ab dem Zeitpunkt T2 zunehmend von dem Verlauf der Antriebsdrehzahl n_mot der Brennkraftmaschine 3 ab, die vorliegend zum Zeitpunkt T4 die Motorleerlaufdrehzahl n_mot_LL überschreitet und nach einem Drehzahlüberschwinger zu einem Zeitpunkt T5 über ein Motorsteuergerät auf das Niveau der Motorleerlaufdrehzahl n_mot_LL der Brennkraftmaschine 3 eingestellt wird. Die Turbinendrehzahl n_t sinkt mit zunehmender Zeitdauer t des Startvorganges der Brennkraftmaschine 3 stetig in Richtung des Wertes Null ab bzw. bis zum Synchronpunkt der am Gang beteiligten Kupplungen, wobei die Turbinendrehzahl n_t zum Zeitpunkt T4 kleiner als ein Schwellwert n_t_schwell der Turbinendrehzahl ist bzw. den Synchronpunkt erreicht, weshalb der Kraftschlussaufbau in der Getriebeeinrichtung 4 durch die Überwachung als ausreichend bewertet wird.
Die positive Bewertung des Kraftschlussaufbaus beruht auf der Kenntnis, dass die Turbinendrehzahl n_t nur bei ausreichendem Kraftschlussaufbau in der Getriebeeinrichtung 4 auf das Niveau von Abtriebsdrehzahl multipliziert mit Übersetzung n_t = n_ab × i_gang absinkt. Da sich das Fahrzeug im Stillstand oder nahe Stillstand befindet, kann bei stehender Turbine des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 12 ein vollständiger Kraftschluss in der Getriebeeinrichtung 4 angenommen werden.
Alternativ hierzu ist der Kraftschlussaufbau in einer Getriebeeinrichtung mit Hilfe einer Drehzahlsensorik eines automatisierten Getriebes während eines Startvorganges einer Brennkraftmaschine durch Betrachten der Drehzahlen zwischen einem Getriebeabtrieb, welche beispielsweise mit Hilfe von Raddrehzahlsensoren berechenbar sind, und einem Getriebeeingang oder einer Getriebedrehzahl eines rotierenden Getriebebauteils der Getriebeeinrichtung überwachbar, wobei die Drehzahlen mit Hilfe der in der Getriebeeinrichtung 3 aktuell eingelegten Übersetzung bewertet werden können. Aus den Drehzahlen ist eine aktuell mit der Getriebeeinrichtung darstellbare Ist-Übersetzung bestimmbar, die einer mit dem angeforderten Startvorgang korrespondierenden Soll-Übersetzung gegenübergestellt wird. Liegt eine unzulässige Abweichung zwischen den Übersetzungen vor, wird ein ungenügender Kraftschluss in der Getriebeeinrichtung angenommen.
Wird ein unzureichender Kraftschluss in der Getriebeeinrichtung ermittelt, wird eine fehlerhafte Druckversorgung der Getriebeeinrichtung 4, beispielsweise durch eine unzureichende Pumpenleistung, einen Pumpendefekt oder einen Systemfehler, wie zu große Leckagen im System, angenommen.
Dabei wird ein Fehlerspeichereintrag generiert und/oder eine Ersatzmaßnahme ausgeführt, um das Fahrzeug in einen sicheren Zustand zu überführen. Zur Vermeidung eines sicherheitskritischen Fahrzustandes wird der Kraftschluss in der Getriebeeinrichtung aufgehoben, so dass das Fahrzeug selbst bei gestarteter Brennkraftmaschine nicht anfahrbar ist. Dies resultiert aus der Tatsache, dass der Fahrer von einer gewohnten Anfahrleistung des Fahrzeu ges ausgeht, die ihm jedoch innerhalb des von ihm erwarteten Zeitraumes aufgrund eines verzögerten Kraftschlussaufbaus in der Getriebeeinrichtung nicht zur Verfügung steht.
Wird jedoch aufgrund eines Verhaltens des Fahrers oder weiterer Entscheidungskriterien keine sicherheitskritische Fahrsituation erwartet bzw. auf "Fluchtfunktion" erkannt, wird der Kraftschluss bei unzureichendem Kraftschlussaufbau in der Getriebeeinrichtung im Getriebe nicht aufgehoben.
Dabei sind beispielsweise eine Fahrpedalbetätigung, eine Bremspedalbetätigung, eine Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine aufgrund eines Systemfehlers, ein Verlassen des Fahrzeugs durch den Fahrer, was durch einen Sitzbelegungssensor, einen Türkontaktsensor, einen Haubenkontaktsensor oder dergleichen verifizierbar ist, eine erkannte Fahrzeugbewegung oder ein Zustand einer fahrzeugseitigen Rollverhinderungsfunktion beziehungsweise eines Bremsanfahrassistenten, als Entscheidungskriterien geeignet.
Alternativ zu der zu 2 beschriebenen zeitabhängigen Überwachung des Kraftschlussaufbaus in der Getriebeeinrichtung 4 besteht auch die Möglichkeit, die Überwachung in Abhängigkeit einer Drehzahlschwelle n_mot1 der Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine 3 zu starten und bei Erreichen einer weiteren Drehzahlschwelle n_mot2 der Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine 3 zu beenden.
Zusätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Überwachung des Kraftschlussaufbaus in der Getriebeeinrichtung zu einem bestimmten Zeitpunkt zu starten und bei Überschreiten einer Drehzahlschwelle der Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine oder auch bei vorzeitigem Erreichen des Synchronzustands der am Gang beteiligten Kupplungen zu beenden.
Wiederum alternativ hierzu kann es auch vorgesehen sein, dass die Überwachung des Kraftschlussaufbaus in der Getriebeeinrichtung bei Überschreiten einer Drehzahlschwelle der Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine gestartet wird und nach Ablauf eines vordefinierten Zeitraumes beendet wird.
Bei einer weiteren Variante des Verfahrens wird bei dem Antriebsstrang 2 gemäß 1 durch eine Überwachung eines Turbinenmomentes des Drehmomentwandlers 12 überprüft, ob der Kraftschlussaufbau in der Getriebeeinrichtung 4 während des Startvorganges der Brennkraftmaschine 3 korrekt in definiertem Maße erfolgt. Das Turbinenmoment wird über ein die Charakteristik des Drehmomentwandlers 12 abbildendes Wandlermoment unter Berücksichtigung der Turbinendrehzahl und der Pumpendrehzahl berechnet.
Dabei wird davon ausgegangen, dass die jeweils aktuelle Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine 3 bei entsprechender Getriebeabtriebsdrehzahl, welche bei vollem Kraftschluss in der Getriebeeinrichtung 4 dem Produkt aus einer theoretischen Turbinendrehzahl und der aktuell in der Getriebeeinrichtung 4 eingelegten Übersetzung entspricht, bei vollständigem Kraftschluss in der Getriebeeinrichtung 4 über die Wandlerkennung ein maximales Turbinenmoment erzeugt. Gleichzeitig wird aus der Antriebsdrehzahl der Antriebsmaschine 3 und aus einer über einen Drehzahlsensor bestimmten Turbinendrehzahl ein Ist-Turbinenmoment errechnet oder über eine geeignete Sensorik direkt ermittelt. Anschließend wird eine Abweichung zwischen dem maximalen Turbinenmoment und dem Ist-Turbinenmoment ermittelt und einem Sollwert gegenüber gestellt. Dabei besteht die Möglichkeit, den Sollwert funktional abhängig von der seit dem Beginn des Startvorganges der Brennkraftmaschine 3 verstrichenen Zeit und/oder der aktuellen Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine und/oder einer aktuellen Getriebetemperatur und/oder weiterer Betriebszustandsparameter des Antriebsstranges 2 auszuführen und während des Startvorganges zu berechnen oder aus Kennfeldern auszulesen. Ist eine Differenz zwischen der Abweichung zwischen dem maximalen Turbinenmoment und dem Ist-Turbinenmoment und dem Sollwert größer als ein vordefinierter Schwellwert, wird auf einen unzureichenden Aufbau des Kraftschlusses in der Getriebeeinrichtung 4 geschlossen.
Generell besteht jedoch in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch die Möglichkeit, die Überwachung des Kraftschlussaufbaus in einer Getriebeeinrichtung anstatt über die vorbeschriebene rechnerische Bestimmung des Turbinenmomentes über einen im Antriebsstrang vorgesehenen Drehmomentsensor beziehungsweise Drehmomentschalter durchzuführen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist grundsätzlich in einer Getriebeeinrichtung eine Fehlererkennung durchführbar, um noch vor einem nennenswerten Aufbau eines Abtriebsmomentes während Startvorgängen einer Brennkraftmaschine entsprechende Ersatzmaßnahmen auslösen zu können und das Fahrzeug in sicherheitsunkritische Zustände zu versetzen sowie einen Fahrer über einen unzureichenden Kraftschlussaufbau im Bereich der Getriebeeinrichtung zu informieren, wobei dies mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugsystemen kostengünstiger bei gleichzeitig geringerem Bauraumbedarf umsetzbar ist.

1: Fahrzeug
2: Antriebsstrang
3: Brennkraftmaschine
4: Getriebeeinrichtung
5: Schaltelement
6: Schaltelement
7: Getriebehauptpumpe
8: Getriebepumpe
12: Anfahrelement
n_ab: Abtriebsdrehzahl
n_mot: Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine
n_mot1: Drehzahlschwelle
n_mot2: Drehzahlschwelle
n_mot_LL: Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine
n_t: Turbinendrehzahl
n_t_schwell: Schwellwert
T0–T5: diskreter Zeitpunkt
t: Zeit

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines Betriebszustandes einer Getriebeeinrichtung (4) eines Antriebstranges (2) eines Fahrzeuges (1) mit einer Brennkraftmaschine (3) während einer aktivierten Motor-Start-Stopp-Funktion zum betriebszustandsabhängigen Zu- und Abschalten der Brennkraftmaschine (3), wobei in der Getriebeeinrichtung (4) ein Kraftschluss mittels mehrerer über ein Hydrauliksystem hydraulisch ansteuerbarer Schaltelemente (5, 6) herstellbar ist und ein hydraulischer Systemdruck in dem Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung (4) zum Ansteuern der Schaltelemente (5, 6) zumindest beim Zuschalten der Brennkraftmaschine (3) über eine Einrichtung (8) zur Sicherstellung einer Druckölversorgung der Getriebeeinrichtung (4) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass während des Startvorganges der Brennkraftmaschine (3) mittels einer Drehzahl- oder einer Drehmomentüberwachung überprüft wird, ob sich in der Getriebeeinrichtung (4) ein durch den Startvorgang angeforderter Kraftschluss einstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Drehzahlüberwachung eine Abweichung zwischen einer getriebeeingangsseitigen Drehzahl und einer getriebeausgangsseitigen Drehzahl der zur Darstellung des Kraftschlusses vorgesehenen Schaltelemente (5, 6) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Getriebeeinrichtung (4), welcher ein als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildetes Anfahrelement (12) zugeordnet ist, eine Turbinendrehzahl (n_t) des Drehmomentwandlers (12) ermittelt wird und bei Vorliegen einer Turbinendrehzahl (n_t) größer als ein Schwellwert (n_t_schwell) ein unzureichender Kraftschlussaufbau in der Getriebeeinrichtung (4) angenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Getriebeeinrichtung (4), welcher ein als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildetes Anfahrelement (12) zugeordnet ist, ein Ist-Turbinenmoment des Drehmomentwandlers (12) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ist-Turbinenmoment des Drehmomentwandlers (12) über ein die Charakteristik des Drehmomentwandlers abbildendes Wandlermodell unter Berücksichtigung einer Pumpendrehzahl des Drehmomentwandlers und einer Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass über das Wandlermodell ein maximales Turbinenmoment ermittelt wird, welches sich bei vollständigem Kraftschluss in der Getriebeeinrichtung (4) und der aktuellen Antriebsdrehzahl (n_mot) der Brennkraftmaschine (3) einstellt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz zwischen dem Ist-Turbinenmoment und dem theoretischen maximalen Turbinenmoment bestimmt wird, wobei die Differenz mittels eines betriebszustandsabhängigen Sollwertes bewertet wird und bei Vorliegen einer Abweichung zwischen der Differenz und dem Sollwert größer als ein vordefinierter Schwellwert ein unzureichender Kraftschlussaufbau in der Getriebeeinrichtung (4) angenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert in Abhängigkeit verschiedener Betriebszustandsparameter des Antriebsstranges (2) variiert.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit Beginn des Startvorganges der Brennkraftmaschine (3) ein Zeitgeber gestartet wird, um während des Starvorganges jeweils einen Zeitraum zwischen dem Beginn des Startvorganges und eines aktuellen Betriebspunktes des Antriebsstranges (2) zu bestimmen, wobei der Sollwert in Abhängigkeit des Zeitgebers variiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung als Doppelkupplungsgetriebe, bei welchem der Kraftschluss über schaltstangenbetätigte Synchronisierungen hergestellt wird, neben einer Drehzahlüberwachung auch eine Überwachung der Schaltstangenlagesensoren durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung des Kraftschlusses mittels einer im Antriebsstrang angeordneten Einrichtung zur Ermittlung eines im Antriebsstrang geführten Drehmomentes durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung des Kraftschlusses in der Getriebeeinrichtung (4) bei Überschreiten einer Drehzahlschwelle (n_mot1) der Antriebsdrehzahl (n_mot) der Brennkraftmaschine (3) gestartet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung des Kraftschlusses in der Getriebeeinrichtung (4) zu Beginn des Startvorganges der Brennkraftmaschine (3) gestartet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung des Kraftschlusses in der Getriebeeinrichtung (4) nach Ablauf eines vordefinierten Zeitraumes beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung des Kraftschlusses in der Getriebeeinrichtung (4) bei Überschreiten einer weiteren Drehzahlschwelle (n_mot2) der Antriebsdrehzahl (n_mot) der Brennkraftmaschine (3) beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen eines unzureichenden Kraftschlussaufbaus in der Getriebeeinrichtung (4) ein Fehlerspeichereintrag generiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen eines unzureichenden Kraftschlussaufbaus in der Getriebeeinrichtung (4) zur Vermeidung einer sicherheitskritischen Fahrsituation der Kraftschluss in der Getriebeeinrichtung (4) aufgehoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftschlussaufbau in der Getriebeeinrichtung (4) bei einer Beendigung der Überprüfung des Kraftschlussaufbaus und gleichzeitiger Ermittlung eines unzureichenden Kraftschlussaufbaus in der Getriebeeinrichtung (4) als zulässiger Kraftschlussaufbau bewertet wird, wenn keine sicherheitskritische Fahrsituation erwartet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen eines unzureichenden Kraftschlusses in der Getriebeeinrichtung (4) die Motor-Start-Stopp-Funktion deaktiviert wird.