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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Begrenzen der maximal abrufbaren Bremsleistung einer hydrodynamischen Bremse in einem Kraftfahrzeug, im Einzelnen mit den Schritten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Insbesondere, wenn die durch eine hydrodynamische Bremse in einem Kraftfahrzeug erzeugte Wärme mittels des „normalen” Kühlsystems, das heißt mittels des Motorkühlkreislaufes, mit dem der Antriebsmotor des Fahrzeugs gekühlt wird, abgeleitet wird, und dieses Kühlmittel mittels einer durch den Fahrzeugantriebsmotor angetriebenen Kühlmittelpumpe im Motorkühlkreislauf umgewälzt wird, besteht bei einer vergleichsweise späten beziehungsweise weniger starken Abregelung der Bremsleistung der hydrodynamischen Bremse die Gefahr von Schäden durch Überhitzung, und auf der anderen Seite bei einer vergleichsweise frühen beziehungsweise starken Abregelung der Bremsleistung der hydrodynamischen Bremse die Gefahr einer unnötigen Reduzierung der Verfügbarkeit der hydrodynamischen Bremse. Dieser Interessenskonflikt wird im deutschen Patent
DE 10 2006 036 185 B3 ausführlich beschrieben.
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Die Offenlegungsschrift
DE 197 16 922 A1 beschreibt ein Verfahren zum Begrenzen der maximal abrufbaren Bremsleistung einer hydrodynamischen Bremse in einem Kraftfahrzeug, bei welchem die Regeleingriffstemperatur in Abhängigkeit vom zeitlichen Temperaturverlauf des Kühlmediums und/oder Arbeitsmediums des Retarders verschoben wird.
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Die
WO 2005/080165 A1 beschreibt ein gattungsgemäßes Verfahren zur Steuerung des Einschaltens einer hydrodynamischen Bremse in einem Fahrzeug, bei dem die Temperatur des Kühlmediums der hydrodynamischen Bremse erfasst wird. Dabei wird die aktuelle Temperatur des Kühlmediums mit einer Referenztemperatur verglichen und die maximal abrufbare Bremsleistung der hydrodynamischen Bremse während der Einschaltdauer der hydrodynamischen Bremse begrenzt.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2007 048 528 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer Rückregelstrategie einer hydrodynamischen Bremse, deren Bremsleistung derart geregelt wird, dass eine vorgegebene zulässige Temperatur des Kühlmediums nicht überschritten wird. Dabei wird die Maximaltemperatur des Kühlmittels während eines Bremsvorgangs ermittelt und mittels einer vorgegebenen Soll-Maximaltemperatur verglichen. Bei einer festgestellten Abweichung wird ein dynamischer Teil der Rückregelung um einen als Funktion der Abweichung errechneten Betrag verändert.
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Obwohl zahlreiche Verfahren zum Begrenzen der maximal abrufbaren Bremsleistung im Hinblick auf die zuvor genannte Problematik entwickelt wurden, gibt es einen Bedarf an weiteren Verbesserungen. Dabei soll die Verfügbarkeit der hydrodynamischen Bremse möglichst weiter erhöht werden, und das Risiko einer Temperaturüberhöhung zugleich sicher ausgeschlossen werden.
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Ferner hat sich in der Praxis herausgestellt, dass bekannte Verfahren mitunter zum Schwingen neigen, mit einer mitunter hohen Amplitude bei Schwingungen des Bremsmomentes im Abregelbereich. Das Schwingen des Regelkreises erhöht ferner die Schaltanzahl der zur Ansteuerung, in der Regel Druckansteuerung der hydrodynamischen Bremse genutzten Schaltventile, was zu einem frühzeitigen Verschleiß führt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein im Hinblick auf die Verfügbarkeit der hydrodynamischen Bremse und das Risiko einer Temperaturüberhöhung optimiertes Verfahren zum Begrenzen der maximal abrufbaren Bremsleistung einer hydrodynamischen Bremse anzugeben, bei welchem zugleich die Schwingungsneigung im Abregelbereich reduziert wird.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige Gestaltungen der Erfindung angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Begrenzen der maximal abrufbaren Bremsleistung einer hydrodynamischen Bremse. Bremsleistung der hydrodynamischen Bremse wird beispielsweise dadurch abgerufen, dass ein Fahrer einen entsprechenden Bremshebel betätigt beziehungsweise eine bestimmte Bremsstufe einstellt. In Abhängigkeit der Betätigung beziehungsweise der Einstellung, welche von einem Steuergerät erfasst wird, steuert dieses Steuergerät die hydrodynamische Bremse derart an, beispielsweise über ein Steuerluftsystem, dass eine bestimmte Arbeitsmediummenge in dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Bremse eingestellt wird, welche zur Erzeugung der gewünschten Bremsleistung, insbesondere eines vorgegebenen Bremsmomentes, führt.
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Die Einstellung der gewünschten Bremsleistung beziehungsweise des vom Fahrer oder der Steuervorrichtung vorgegebenen Bremsmomentes bedingt eine entsprechende Wärmeerzeugung in der hydrodynamischen Bremse, wobei die Wärme über ein geeignetes Kühlsystem, beispielsweise über den Motorkühlkreislauf – indirekt oder direkt, letzteres beispielsweise dadurch, dass das Arbeitsmedium der hydrodynamischen Bremse zugleich das Kühlmittel im Motorkühlkreislauf ist – abgeführt werden muss. Wenn nun aufgrund beispielsweise eines geringen Durchsatzes der Kühlmittelpumpe, welche das Kühlmittel im Motorkühlkreislauf umwälzt, und die vom Fahrzeugantriebsmotor angetrieben wird, die Gefahr einer unzulässigen Temperaturerhöhung bei Einstellung der vom Fahrer beziehungsweise vom Steuergerät angeforderten Bremsleistung besteht, so wird die Bremsanforderung nicht in voller Höhe umgesetzt, sondern die maximal abrufbare Bremsleistung der hydrodynamischen Bremse stellt eine obere Schranke dar. Solange die vom Fahrer beziehungsweise dem Steuergerät konkret abgerufene Bremsleistung unterhalb dieser Schranke liegt, wird die Anforderung vollständig umgesetzt. Anders jedoch, wenn die konkret abgerufene Bremsleistung diese gesetzte Schranke überschreitet, so wird nur die maximal zulässige Bremsleistung eingestellt.
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Wenn vorliegend davon die Rede ist, dass ein Steuergerät Bremsleistung abruft, so kann dies beispielsweise dann der Fall sein, wenn eine automatische Steuerung aufgrund bestimmter erfasster Fahrzeugbetriebszustände oder der Topographie der Fahrstrecke feststellt, dass ein hydrodynamisches Bremsen vorteilhaft ist. Dieses hydrodynamische Bremsen wird dann automatisch eingeleitet, ohne dass der Fahrer aktiv werden muss.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Begrenzen der maximal abrufbaren Bremsleistung einer hydrodynamischen Bremse in einem Kraftfahrzeug, wobei die von der hydrodynamischen Bremse erzeugte Wärme mittels eines Kühlsystems abgeleitet wird, sieht vor, die Temperatur Tist der hydrodynamischen Bremse und/oder des Kühlsystems kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen zu erfassen. Ferner wird eine Regeleingriffstemperatur T1 vorgegeben sowie eine Regelzieltemperatur T2.
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Wenn die Temperatur Tist der hydrodynamischen Bremse und/oder des Kühlsystems bis auf die Regeleingriffstemperatur T1 oder darüber hinaus ansteigt, wird die maximal abrufbare Bremsleistung der hydrodynamischen Bremse mit einem vorgegebenen Gradienten vermindert, bis sich ein konstanter Wert Tist,konst der Temperatur der hydrodynamischen Bremse und/oder des Kühlsystems einstellt.
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Erfindungsgemäß wird nun die Differenz zwischen der Regelzieltemperatur T2 und diesem konstanten Wert Tist,konst der Temperatur der hydrodynamischen Bremse und/oder des Kühlsystems, der sich eingestellt hat, ermittelt und anschließend die Regeleingriffstemperatur in Abhängigkeit der ermittelten Differenz verschoben. Vorteilhaft wird dabei die Regeleingriffstemperatur nach oben, das heißt in Richtung größerer Werte verschoben, wenn die Regelzieltemperatur oberhalb des konstanten Wertes liegt, und entsprechend nach unten beziehungsweise hin zu kleineren Werten verschoben, wenn die Regelzieltemperatur unterhalb des konstanten Wertes liegt.
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Zusätzlich oder alternativ zu dem Abwarten, bis sich ein konstanter Wert Tist,konst der Temperatur der hydrodynamischen Bremse und/oder des Kühlsystems eingestellt hat, kann auch eine vorbestimmte Zeitspanne, beispielsweise von 5 s, abgewartet werden und die dann herrschende Temperatur Tist der hydrodynamischen Bremse und/oder des Kühlsystems für den erfindungsgemäßen Vergleich mit der Regelzieltemperatur T2 und der hieraus folgenden Differenzermittlung verwendet werden.
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Die Schrittweite der Verschiebung kann proportional zur Größe der Differenz festgesetzt werden.
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Von Vorteil ist, wenn der vorgegebene Gradient der Verminderung der maximal abrufbaren Bremsleistung ausgehend von der jeweiligen aktuell eingestellten Regeleingriffstemperatur T1 konstant gehalten wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Regelendtemperatur T3 mit einem vorbestimmten Abstand oberhalb der Regeleingriffstemperatur T1 vorgegeben wird, welche stets zusammen mit der Regeleingriffstemperatur T1 verschoben wird, sodass der Abstand zwischen der Regelendtemperatur T3 und der Regeleingriffstemperatur T1 konstant bleibt. Bei der Regeleingriffstemperatur T1 beträgt die Verminderung der maximal abrufbaren Bremsleistung 0 Prozent, das heißt hier beginnt diese Verminderung gerade. Bei der Regelendtemperatur T3 hingegen beträgt die Verminderung der maximal abrufbaren Bremsleistung 100 Prozent, das heißt jegliche Bremsmomentanforderung wird unterdrückt. Zwischen der Regeleingriffstemperatur T1 und der Regelendtemperatur T3 kann nun ein stets gleich gehaltener Verlauf, insbesondere ein linearer Verlauf zwischen diesen beiden Grenzwerten vorgegeben sein, sodass sich eine Verschiebung der beiden Grenzwerte – Regeleingriffstemperatur und Regelendtemperatur – sofort auf die bei einer aktuellen Temperatur Tist der hydrodynamischen Bremse und/oder des Kühlsystems einzustellende Verminderung der maximal abrufbaren Bremsleistung auswirkt.
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In der Regel wird die Regeleingriffstemperatur T1 und die Regelendtemperatur T3 derart vorgegeben, dass die Regelzieltemperatur innerhalb des durch diese beiden Temperaturen begrenzten Bereiches, des sogenannten Temperaturbandes, liegt.
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Gemäß einem vorteilhaften erfindungsgemäßen Verfahren wird nach der Verschiebung der Regeleingriffstemperatur T1, insbesondere zusammen mit der Regelendtemperatur T3, weil eine Differenz zwischen der Regelzieltemperatur T2 und dem konstanten Wert der Temperatur Tist,konst beziehungsweise der Temperatur Tist nach der vorbestimmten Zeitspanne der hydrodynamischen Bremse und/oder des Kühlsystems, der sich eingestellt hat, ermittelt wurde, zunächst abgewartet, bis sich wieder ein neuer konstanter Wert Tist,konst der Temperatur der hydrodynamischen Bremse und/oder des Kühlsystems einstellt beziehungsweise bis wieder die (oder eine neue) vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist. Ein neuer konstanter Wert Tist,konst wird sich daher einstellen, weil sich mit der Verschiebung der Regeleingriffstemperatur T1 und insbesondere der Regelendtemperatur T3 das vorgegebene Ausmaß der Verminderung der maximal abrufbaren Bremsleistung ändert. Zusätzlich oder alternativ kann wieder einfach dieselbe vorbestimmte Zeitspanne (oder eine andere vorbestimmte Zeitspanne) abgewartet werden. Die Differenz zwischen der Regelzieltemperatur T2 und dem sich dann neu einstellenden konstanten Wert Tist,konst beziehungsweise dem Wert Tist nach der vorbestimmten Zeitspanne der Temperatur der hydrodynamischen Bremse und/oder des Kühlsystems wird dann der weiteren Verschiebung der Regeleingriffstemperatur T1 insbesondere zusammen mit der Regelendtemperatur T3 zugrunde gelegt.
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Das zuvor genannte Fortschreiten der Verschiebung der Regeleingriffstemperatur T1 erfolgt vorteilhaft derart, dass die Regeleingriffstemperatur T1 und insbesondere die Regelendtemperatur T3 jeweils nur ein einziges Mal verschoben werden und dann zunächst abgewartet wird, bis sich der neue konstante Wert Tist,konst einstellt beziehungsweise die vorbestimmte Zeitspanne vergangen ist.
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Um nun eine zu häufige Verschiebung der Regeleingriffstemperatur T1 und damit ein Schwingen des Regelkreises zu verhindern, kann vorgesehen sein, dass bei Erreichen oder Unterschreiten einer vorgegebenen minimalen Differenz Δmin zwischen der Regelzieltemperatur T2 und dem konstanten Wert Tist,konst der hydrodynamischen Bremse und/oder des Kühlsystems jede weitere Verschiebung ausgesetzt wird, bis sich eine gegenüber der minimalen Differenz Δmin größere maximale Differenz Δmax zwischen der Regelzieltemperatur T2 und der Temperatur Tist der hydrodynamischen Bremse und/oder des Kühlsystems einstellt, woraufhin die Verschiebung der Regeleingriffstemperatur T1 insbesondere zusammen mit der Regelendtemperatur T3 dann wieder fortgesetzt wird, auf Grundlage dieser maximalen Differenz Δmax. Dasselbe gilt natürlich auch für die Alternative, dass eine vorbestimmte Zeitspanne abgewartet wird, ohne dass sich bereits ein konstanter Wert Tist,konst der Temperatur eingestellt hat.
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Diese minimale Differenz Δmin kann beispielsweise ±0,1°C oder ±0,2°C bis ±0,4°C oder ±0,5°C betragen. Die maximale Differenz Δmax kann beispielsweise ±0,4°C oder ±0,5°C bis ±0,7°C oder ±0,8°C betragen. Besonders günstig ist es, wenn die minimale Differenz Δmin ±0,2°C beträgt, und die maximale Differenz Δmax ±0,5°C. Die Werte der Temperaturdifferenzen können natürlich auch in K angegeben werden, mit identischen Beträgen. Auch andere Werte kommen in Betracht.
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Als Regeleingriffstemperatur T1 kann beispielsweise ein Wert zwischen 100°C und 110°C gewählt werden, insbesondere von 108°C (als Startwert des Verfahrens). Als Regelzieltemperatur T2 kann beispielsweise ein Wert von 110°C bis 115°C, insbesondere von 112°C gewählt werden. Als Regelendtemperatur T3 kann beispielsweise ein Wert von 115°C bis 120°C verwendet werden.
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Als Temperatur Tist für das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise die Temperatur der hydrodynamischen Bremse dadurch erfasst werden, dass die Temperatur des Arbeitsmediums der hydrodynamischen Bremse herangezogen wird. Wenn die Temperatur des Kühlsystems als Temperatur Tist erfasst wird, so wird vorteilhaft die Temperatur eines Kühlmittels eines Motorkühlkreislaufes erfasst, über welchen die von der hydrodynamischen Bremse erzeugte Wärme abgeleitet wird. Dabei kann das Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes zugleich das Arbeitsmedium der hydrodynamischen Bremse sein, welches durch Ausbildung eines Kreislaufes im Arbeitsraum der hydrodynamischen Bremse zwischen dem Primärrad und dem Sekundärrad Drehmoment vom Primärrad auf das Sekundärrad überträgt. Das Primärrad ist ein beschaufelter Rotor. Das Sekundärrad ist ein beschaufelter Stator oder ein beschaufelter Gegenlaufrotor.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren exemplarisch erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 einen Motorkühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs mit einer darin eingebrachten hydrodynamischen Bremse, deren maximal abrufbare Bremsleistung erfindungsgemäß gesteuert oder geregelt werden kann;
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2 ein Ausführungsbeispiel für die Temperaturvorgaben und deren Verschiebung.
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In der 1 erkennt man in einer schematischen Darstellung den Motorkühlkreislauf 2 eines Kraftfahrzeugs. In diesem Motorkühlkreislauf 2 wird ein Kühlmittel mittels der Kühlmittelpumpe 4 in einem Kreislauf umgewälzt, wobei dieser Kreislauf durch einen Fahrzeugkühler 5 (Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher) führt, in welchem von dem Kühlmittel aufgenommene Wärme an die Umgebung abgeleitet wird. Das Kühlmittel strömt ferner durch den Fahrzeugantriebsmotor 3, um diesen zu kühlen, und ist Arbeitsmedium der in dem Motorkühlkreislauf 2 angeordneten hydrodynamischen Bremse 1.
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Die Anordnung der verschiedenen Elemente in dem Motorkühlkreislauf 2 ist in der 1 willkürlich gewählt und kann abweichend gestaltet werden.
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In der 2 erkennt man einen bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sich einstellenden Temperatur- beziehungsweise Regelverlauf. Mit Tist die aktuelle Temperatur der hydrodynamischen Bremse beziehungsweise des Kühlsystems, beispielsweise des Kühlmittels des Motorkühlkreislaufes bezeichnet. Wenn diese Temperatur Tist die Regeleingriffstemperatur T1 überschreitet, wird die maximal abrufbare Bremsleistung beginnend bei 0 Prozent Verminderung bis hin zu 100 Prozent Verminderung bei der Regelendtemperatur T3 abgeregelt. Mit zunehmend ansteigender Temperatur Tist erfolgt somit eine zunehmend stärkere Abregelung, bis sich ein konstanter Verlauf der Temperatur Tist, vorliegend mit Tist,konst bezeichnet, einstellt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt beispielsweise die Verminderung der maximal abrufbaren Bremsleistung 55 Prozent, um zu dem konstanten Verlauf der Temperatur Tist zu gelangen.
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Bei diesem konstanten Verlauf der Temperatur Tist,konst gibt es noch eine Differenz zu der vergleichsweise größeren Regelzieltemperatur T2, siehe den eingezeichneten linken senkrechten Doppelpfeil.
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Aufgrund dieser Differenz wird die Regeleingriffstemperatur T1, nachdem diese Differenz festgestellt wurde, nach oben verschoben, zusammen mit der Regelendtemperatur T3. Hierdurch ergibt sich für den Temperaturwert, bei welchem sich die Temperatur Tist eingeregelt hat (Tist,konst) ein neuer Wert der Verminderung der maximal abrufbaren Bremsleistung, nämlich eine geringere Verminderung, beispielsweise von 50 Prozent. Infolge hieraus steigt die Temperatur Tist weiter an, bis sie einen neuen konstanten Wert Tist,konst erreicht. Der Abstand dieses neuen konstanten Wertes Tist,konst, der in der Mitte der 2 dargestellt ist, liegt innerhalb der vorgegebenen minimalen Differenz Δmin. Daher findet zunächst keine weitere Verschiebung der Regeleingriffstemperatur T1 und der Regelendtemperatur T3 statt.
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Wenn nun aufgrund von gegebenen Randbedingungen der Abstand zwischen der Temperatur Tist und der Regelzieltemperatur T2 sich verändert und die maximale Differenz Δmax erreicht beziehungsweise überschreitet, so findet eine neue Verschiebung der Regeleingriffstemperatur T1 und der Regelendtemperatur T3 statt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel steigt die Temperatur Tist an, überschreitet die Regelzieltemperatur T2, steigt weiter, bis sie die maximale Differenz Δmax erreicht. Hiernach wird die Regeleingriffstemperatur T1 zusammen mit der Regelendtemperatur T3 nach unten verschoben, sodass sich eine neue konstante Temperatur Tist,konst, ganz recht in der 2 gezeigt, einstellt.
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Abweichend von den in der 2 gezeigten Verlauf der Temperatur Tist, die in den genannten Zuständen konstant bleibt (Tist,konst), kann auch eine vorbestimmte Zeitspanne abgewartet werden, bis die Differenz ermittelt wird, unabhängig davon, ob die Temperatur in dieser Zeitspanne einen konstanten Wert erreicht hat.
