DE102008021984A1

DE102008021984A1 - Antriebsstrangsteuerung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102008021984A1
Application number: DE200810021984
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Reiner; Falk Schumann; Alexander Dipl.-Ing. Ulmer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-05-02
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2009-01-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsstrangsteuerung eines Kraftfahrzeuges. Erfindungswesentlich ist dabei, dass beim Anfahren des Kraftfahrzeuges eine maximale Grenz-Motordrehzahl (DGrenz) festgelegt wird, sofern eine vordefinierte Kupplungstemperatur überschritten wird, wobei die Grenzmotordrehzahl (DGrenz) im Bereich einer unteren Schwelle gewählt wird, an der noch ein maximal mögliches Motordrehmoment (mmax) verfügbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsstrangsteuerung eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Antriebsstrangsteuerung für Kraftfahrzeuge ist beispielsweise aus der DE 102 02 520 A1 bekannt, bei der die anhand von der in Antriebsstrangsteuerung bereitgestellten Kennlinien vorgegebene Soll-Anfahrdrehzahl während eines Anfahrvorganges auf der Grundlage einer Kenngröße, die das tatsächliche Beschleunigungsverhalten des Kraftfahrzeuges widerspiegelt, modifiziert wird. Hierdurch soll eine von den jeweiligen Anfahrbedingungen abhängige und bezüglich einer Kupplungsbelastung optimierte Beschleunigung erreicht werden.
Bei herkömmlichen Trockenkupplungen besteht grundsätzlich, insbesondere bei einem Anhängerbetrieb, die Gefahr, dass es bei wiederholten Anfahrvorgängen zu einer Überhitzung und damit eventuell zu einem Ausfall der Kupplung kommen kann. Eine hohe Temperaturbelastung der Kupplung wirkt sich dabei negativ auf einen Kupplungsbelagverschleiß sowie auf die Lebensdauer des Kupplungsbelages und der Kupplung an sich aus.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Antriebsstrangsteuerung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, mit welcher insbesondere die Temperaturbelastung einer Kupplung reduziert und dadurch deren Lebensdauer erhöht werden kann.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Drehzahl eines Motors eines Kraftfahrzeuges zu begrenzen, sofern eine vordefinierte Kupplungstemperatur überschritten wird. Die maximal zulässige Grenz-Motordrehzahl ist dabei insbesondere so gewählt, dass bei dieser bereits ein maximal mögliches Motordrehmoment verfügbar ist. Üblicherweise steigt mit der Motordrehzahl auch das jeweils zugehörige Motordrehmoment, wobei ab der vorher genannten Grenz-Motordrehzahl ein weiterer Anstieg des Motordrehmomentes nicht mehr zu verzeichnen ist. Ein Überschreiten der Grenz-Motordrehzahl erhöht somit lediglich die Motordrehzahl, nicht jedoch aber das zugehörige Motordrehmoment. Eine Erhöhung der Motordrehzahl führt jedoch zu einem Ansteigen eines Gradienten zwischen einer Antriebsdrehzahl und einer Abtriebsdrehzahl in der Kupplung und damit zu einem Ansteigen des Schlupfes in der Kupplung, welcher dann zu einer deutlichen Temperaturerhöhung der Kupplungsbeläge bzw. der Kupplung selbst führt. Überschreitet dabei die Temperatur der Kupplung individuell festgelegte Grenzwerte, so nimmt der Verschleiß der Kupplungsbeläge überproportional stark zu, was letztendlich zu einem früheren Austauschen der Kupplungsbeläge bzw. zu einem früheren Versagen der Kupplung führen kann. Mit der erfindungsgemäßen Antriebsstrangsteuerung wird die Grenz-Motordrehzahl im Bereich einer unteren Schwelle, an welcher noch ein maximal mögliches Motordrehmoment verfügbar ist, fixiert, so dass einerseits das maximal mögliche Motordrehmoment zur Verfügung steht, andererseits jedoch der die Temperatur der Kupplungsbeläge bzw. der Kupplung erhöhende Schlupf innerhalb der Kupplung auf einem niedrigen Niveau gehalten werden kann. Die vordefinierte Kupplungstemperatur ist dabei in Abhängigkeit eines Temperaturgradienten gewählt, wobei die vordefinierte Kupplungstemperatur umso kleiner ist, je größer der Temperaturgradient ausfällt. Beispielsweise ist bei einem Anhängerbetrieb und einer unterbrochenen Bergfahrt ein steiler Temperaturgradient zu verzeichnen, so dass in diesem Fall die Kupplungstemperatur, bei welcher die Motordrehzahl begrenzt wird, beispielsweise schon bei 230°C liegt, und nicht wie in anderen Fällen, erst beispielsweise bei 300°C. Mit der erfindungsgemäßen Antriebsstrangsteuerung kann somit insbesondere in kupplungsbelastenden Betriebszuständen, eine deutliche Reduzierung der Temperaturbelastung innerhalb der Kupplung erreicht werden, was sich positiv auf die Lebensdauer der Kupplungsbeläge und damit der Kupplung selbst auswirkt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, erfolgt die Begrenzung der Motordrehzahl in Abhängigkeit von zumindest einem der nachfolgenden Parameter: Erkennen eines Anhängerbetriebes, Luftdruck, Fahrbahnsteigung, Betätigen eines Kupplungspedalschalters, das heißt ausgerückte Kupplung. Wie im vorigen Absatz erwähnt, ist insbesondere bei einem Anhängerbetrieb eine hohe Temperaturbelastung der Kupplung zu verzeichnen, bei welcher sich die Begrenzung der Motordrehzahl positiv auswirkt. Ebenso temperaturbelastend ist beispielsweise eine Bergfahrt im Stop-and-Go-Verkehr, so dass auch hier eine Begrenzung der Motordrehzahl eine Verringerung der Temperaturbelastung der Kupplung und damit eine Erhöhung deren Lebensdauer bewirkt.
Zweckmäßig wird die Begrenzung der Motordrehzahl aufgehoben, sofern zumindest eine der nachfolgenden Bedingungen erfüllt ist: Die Kupplung ist eingerückt, die vordefinierte Kupplungstemperatur wird unterschritten, ein vordefinierter Kupplungsschlupf wird unterschritten, ein eingelegter Gang, beispielsweise der 1. Gang oder der Rückwärtsgang, wird klar erkannt, eine vordefinierte Zeitspanne ohne Kupplungsschlupf wird überschritten. Alle vorher genannten Parameter bzw. Bedingungen sind Anzeigen für einen Synchronbetrieb der Kupplung, das heißt ein Betrieb ohne Schlupf, bei welchem üblicherweise die Temperaturbelastung der Kupplung keine so hohen Werte annimmt, dass Beschädigungen der Kupplungsbeläge bzw. der Kupplung selbst zu befürchten sind.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt die Abhängigkeit eines Drehmomentes von einer Motordrehzahl.
Entsprechend der 1 ist erkennbar, dass ein maximal mögliches Motordrehmoment m bereits ab einer Motordrehzahl D von 1.600 U/min zur Verfügung steht. Zum Anfahren am Berg, insbesondere im Anhängerbetrieb ist üblicherweise ein möglichst hohes Anfahrmoment nötig, um insbesondere in Verbindung mit einer Einscheibentrockenkupplung eines herkömmlichen Handschaltgetriebes zügig und sicher anfahren zu können, ohne dabei eine Kupplung durch eine ausgedehnte Schlupfphase thermisch zu überlasten. Generell erfordert ein derartiger Anfahrvorgang vom Fahrer ein hohes Maß an Fahrzeugbeherrschung, da einerseits die Schlupfdrehzahl an der Kupplung möglichst gering gehalten werden sollte, andererseits der Motor jedoch nicht absterben darf.
Hier setzt das erfindungsgemäße Verfahren an, welches beim Anfahren des Kraftfahrzeuges eine maximale Grenz-Motordrehzahl D_Grenz festlegt, sofern eine vordefinierte Kupplungstemperatur überschritten wird. Die Grenz-Motordrehzahl D_Grenz kann dabei im vorliegenden Fall beispielsweise auf 1.800 U/min festgelegt werden. Der genaue Wert der Grenz-Motordrehzahl D_Grenz muss dabei selbstverständlich durch entsprechende Fahrversuche ermittelt werden. Eine Begrenzung des Motormomentes m wird nicht erreicht, da selbst bei voll durchgedrücktem Gaspedal die Drehzahl D des Motors automatisch begrenzt wird und zwar im Bereich einer unteren Schwelle, an welcher gerade noch das maximal mögliche Motordrehmoment m verfügbar ist. Dies erlaubt es dem Fahrer des Kraftfahrzeuges, auch bei schwierigen Anfahrvorgängen, beispielsweise an einem Berg und im Anhängerbetrieb, das Gaspedal voll durchzutreten, wobei die Drehzahl D des Motors automatisch, beispielsweise bei 1.800 U/min festgehalten wird. Die Motordrehzahl D kann somit nicht weglaufen, wodurch der Schlupf an der Kupplung begrenzt und damit die thermische Belastung der Kupplung bzw. der Kupplungsbeläge reduziert wird.
Der Wert der Grenz-Motordrehzahl D_Grenz kann dabei beispielsweise in Abhängigkeit des Erkennens eines Anhängerbetriebes, des Luftdruckes, einer Fahrbahnsteigung oder der Stellung eines Kupplungspedals erfolgen. Der Luftdruck kann beispielsweise über eine Motorsteuerungseinrichtung gemessen werden, während ein Anhängerbetrieb über eine aktivierte elektrische Anhängerdose erkannt werden kann.
Nachdem sich das Kraftfahrzeug in Bewegung gesetzt hat, erkennt die erfindungsgemäße Antriebsstrangsteuerung früher oder später eine synchron laufende Kupplung. Wenn dabei zusätzlich oder alternativ eine eingerückte Kupplung detektiert wird, kann die Motordrehzahl D beispielsweise über ein zeitgesteuerte Rampe auf eine herkömmliche Kennlinie zurückgefahren werden. Ein Aufheben der Begrenzung der Motordrehzahl D kann dabei auch erfolgen, sofern zumindest eine der nachfolgenden Bedingungen erfüllt ist: Unterschreiten einer vordefinierten Kupplungstemperatur, Unterschreiten eines vordefinierten Kupplungschlupfes, Erkennen eines eingelegten Ganges, Überschreiten einer vordefinierten Zeitspanne ohne Kupplungsschlupf. Nach dem Erreichen des synchron laufenden Zustandes der Kupplung kann die Motordrehzahl D über eine entsprechende Rampe erhöht werden, so dass die Gefahr reduziert wird, dass die Kupplung nochmals in den Schlupf übergeht.
Generell kann die Grenz-Motordrehzahl D_Grenz in Abhängigkeit der erkannten Fahrbahnsteigung gewählt werden, wobei diese umso größer ist, je größer die Steigung ist. Gleichzeitig kann die Grenz-Motordrehzahl D_Grenz einen höheren Wert einnehmen, sofern ein Anhängerbetrieb erkannt wird oder ein vordefinierter Luftdruck-Grenzwert unterschritten wird.
Generell ermöglicht die erfindungsgemäße Antriebsstrangsteuerung eine Verbesserung der Handhabbarkeit des Kraftfahrzeuges und gleichzeitig eine Reduzierung der Temperaturbelastung und damit eine Reduzierung eines Kupplungsdefektes aufgrund Überhitzung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10202520 A1 [0002]

Claims

Antriebsstrangsteuerung eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren des Kraftfahrzeuges eine maximale Grenz-Motordrehzahl (D_Grenz) festgelegt wird, sofern eine vordefinierte Kupplungstemperatur überschritten wird.
Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenz-Motordrehzahl (D_Grenz) im Bereich einer unteren Schwelle gewählt wird, an der noch ein maximal mögliches Motordrehmoment (m_max) verfügbar ist.
Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung der Motordrehzahl (D) in Abhängigkeit von zumindest einem der nachfolgenden Parameter erfolgt, Erkennen eines Anhängerbetriebes, Luftdruck, Fahrbahnsteigung, Kupplung ausgerückt.
Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdruck über eine Motorsteuerungseinrichtung gemessen wird, während ein Anhängerbetrieb über eine aktivierte Anhängerdose erkannt wird.
Antriebsstrangsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung der Motordrehzahl (D) aufgehoben wird, sofern zumindest eine der nachfolgenden Bedingungen erfüllt ist, Kupplung eingerückt, Unterschreiten der vordefinierten Kupplungstemperatur, Unterschreiten eines vordefinierten Kupplungsschlupfes, Erkennen eines eingelegten Gangs, Überschreiten einer vordefinierten Zeitspanne ohne Kupplungsschlupf.