DE102010042098B4

DE102010042098B4 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102010042098B4
Application number: DE102010042098.0A
Authority: DE
Inventors: Dr. Mair Roland
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2021-01-07
Anticipated expiration: 2030-10-08
Also published as: DE102010042098A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, mit einem zwischen den Verbrennungsmotor und einen Abtrieb geschalteten, automatisierten Schaltgetriebe, mit einem dem Verbrennungsmotor zugeordneten Anlasser zum Start des Verbrennungsmotors und mit einer vom Verbrennungsmotor aus antreibbaren Lenkpumpe zur Bereitstellung einer Lenkunterstützung, wobei im automatisierten Schaltgetriebe Schaltungen und damit Gangwechsel mit Synchronisierung über den Verbrennungsmotor und mit Zugkraftunterbrechung ausgeführt werden, wobei dann, wenn die Zugkraft unterbrochen ist, überwacht wird, ob und/oder mit welcher Drehzahl der Verbrennungsmotor läuft, wobei dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors einen Grenzwert erreichtoder unterschreitet, der Anlasser des Verbrennungsmotors aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors den Grenzwert zum Aktivieren des Anlassers erreicht oder unterschreitet, zunächst eine Schaltung in einen möglichst hohen Gang ausgelöst wird, wobei erst dann, wenn diese Schaltungsausführung nicht erfolgreich war, der Anlasser aktiviert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Praxis sind bereits Antriebsstränge eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem zwischen den Verbrennungsmotor und einen Abtrieb geschalteten, automatisierten Schaltgetriebe bekannt. In einem automatisierten Schaltgetriebe werden Schaltungen und damit Gangwechsel mit aktiver Synchronisierung über den Verbrennungsmotor und mit Zugkraftunterbrechung ausgeführt.
Weiterhin ist es aus der Praxis bereits bekannt, dass solche Antriebsstränge über einen dem Verbrennungsmotor zugeordneten Anlasser verfügen, mithilfe dessen der Verbrennungsmotor gestartet werden kann.
Zur Bereitstellung einer Lenkunterstützung verfügen solche Antriebsstränge über eine Lenkpumpe, die vom Verbrennungsmotor aus antreibbar ist. Ein Antriebsstrang mit einer vom Verbrennungsmotor aus angetriebenen Lenkpumpe zur Bereitstellung einer Lenkunterstützung ist zum Beispiel aus der DE 100 55 738 A1 sowie aus der DE 101 45 992 A1 bekannt.
Wie bereits ausgeführt, werden in einem Antriebsstrang mit einem automatisierten Schaltgetriebe Gangwechsel mit einer aktiven Synchronisierung über den Verbrennungsmotor ausgeführt. Nur dann, wenn der Verbrennungsmotor läuft, kann über denselben eine aktive Synchronisierung für Gangwechsel durchgeführt werden. Ferner setzt die Lenkunterstützung einen laufenden Verbrennungsmotor voraus, da, wie bereits ausgeführt, die Lenkpumpe vom Verbrennungsmotor aus angetrieben wird.
Sollte ein Verbrennungsmotor zum Beispiel wegen eines Kraftstoffmangels oder eines sonstigen Fehlers während der Fahrt nicht befeuert werden können und ausgehen, so muss zur Aufrechterhaltung der Lenkunterstützung der Verbrennungsmotor und damit die Lenkpumpe über das automatisierte Schaltgetriebe an den Abtrieb angekoppelt sein und bleiben, da ansonsten die Lenkunterstützung entfällt und insbesondere bei kleinen Fahrtgeschwindigkeiten die Lenkbarkeit des Kraftfahrzeugs massiv einschränkt wird. Wird in einer derartigen Situation eine Schaltung bzw. ein Gangwechsel ausgelöst, kann unter Umständen in Folge einer nicht mehr ausführbaren Synchronisierung ein Gangwechsel nicht mehr ausgeführt werden, wobei dann die Zugkraft unterbrochen bleibt, die Verbrennungsmotordrehzahl auf Null absinkt und demnach über die Lenkpumpe keine Lenkunterstützung mehr bereitgestellt werden kann. Dies ist aus Sicherheitsgründen problematisch.
Eine ähnliche Situation kann auch während eines sogenannten Rollens des Antriebsstrangs entstehen, bei welchem der Antriebsstrang zur Erhöhung des Wirkungsgrads gezielt getrennt und demnach mit einer Zugkraftunterbrechung betrieben wird. In diesem Fall können hohe Zeitanteile mit Zugkraftunterbrechung problematisch sein, da mit dem Zunehmen solcher Zeitanteile mit Zugkraftunterbrechung die Wahrscheinlichkeit steigt, dass der Verbrennungsmotor bei getrenntem Antriebsstrang, also bei Zugkraftunterbrechung, ausgeht.
Die DE 103 31 240 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem von einem Fahrer gesteuerten Kraftfahrzeug in einem Start/Stopp-Betrieb.
Ein Verfahren zum automatischen Abstellen und Anlassen eines Verbrennungsmotors ist aus der DE 44 12 438 C1 bekannt.
Eine Anzeige-Auslöseeinheit in einem Kraftfahrzeug mit einer automatischen Start-Stopp-Funktion wird durch die DE 10 2007 009 831 A1 offenbart.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird dann, wenn die Zugkraft unterbrochen ist, überwacht, ob und/oder mit welcher Drehzahl der Verbrennungsmotor läuft, wobei dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors einen Grenzwert erreicht bzw. unterschreitet, der Anlasser des Verbrennungsmotors aktiviert wird.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dann, wenn die Zugkraft im Antriebsstrang unterbrochen ist, die Verbrennungsmotordrehzahl zu überwachen, wobei dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors einen Grenzwert erreicht bzw. unterschreitet, der Anlasser des Verbrennungsmotors aktiviert wird. Dadurch kann eine Minimalmotordrehzahl eingestellt werden, die zumindest eine teilweise Lenkunterstützung bereitstellt. Weiterhin ermöglicht es die Erfindung, insbesondere ab einer bestimmten Geschwindigkeit, wieder einen Gang einzulegen und somit den Verbrennungsmotor wieder an den Abtrieb anzukoppeln. Mit der Erfindung ist es möglich, dann, wenn während einer Zugkraftunterbrechung der Verbrennungsmotor nicht mehr befeuert werden kann, das Kraftfahrzeug geordnet zum Stillstand zu bringen. Dadurch wird die Fahrsicherheit erhöht.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Blockschaltbild eines exemplarischen Antriebsstrangs zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, so zum Beispiel des in 1 gezeigten Antriebsstrangs.
Der Antriebsstrang der 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 1 und einen zwischen den Verbrennungsmotor 1 und einen Abtrieb 2 geschaltetes, automatisiertes Schaltgetriebe 3. Der Betrieb des Verbrennungsmotors 1 wird von einer Motorsteuerungseinrichtung 4 und der Betrieb des Getriebes 3 von einer Getriebesteuerungseinrichtung 5 gesteuert bzw. geregelt. Zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem automatisierten Schaltgetriebe 3 ist vorzugsweise eine hier nicht dargestellte Kupplung angeordnet, wobei bei geöffneter Kupplung der Verbrennungsmotor 1 vom Schaltgetriebe 3 abgekoppelt und bei geschlossener Kupplung der Verbrennungsmotor 1 an das Schaltgetriebe 3 gekuppelt ist. Die Kupplung ist vorzugsweise als automatisierte Kupplung ausgebildet und wird vorzugsweise mittels einer Kupplungssteuerungseinrichtung gesteuert bzw. geregelt.
Der Verbrennungsmotor 1 tauscht mit der Motorsteuerungseinrichtung 4 und das automatisierte Schaltgetriebe 3 mit der Getriebesteuerungseinrichtung 5 und die automatisierte Kupplung mit der Kupplungssteuerungseinrichtung Daten aus. Ebenso können die Motorsteuerungseinrichtung 4 und die Getriebesteuerungseinrichtung 5 sowie die Kupplungssteuerungseinrichtung untereinander Daten austauschen.
1 zeigt weiterhin, dass dem Verbrennungsmotor 1 ein Anlasser 6 zugeordnet ist, mithilfe dessen der Verbrennungsmotor 1 gestartet werden kann. Gemäß 1 umfasst der Antriebsstrang weiterhin eine Lenkpumpe 7, die vom Verbrennungsmotor 1 aus antreibbar ist und die der Bereitstellung der Lenkunterstützung für den Antriebsstrang dient.
Im automatisierten Schaltgetriebe 3 des Antriebsstrangs werden Schaltungen und damit Gangwechsel mit Zugkraftunterbrechung ausgeführt, wobei über den Verbrennungsmotor 1 und die zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem automatisierten Schaltgetriebe 3 angeordnete Kupplung eine aktive Synchronisierung erfolgt. Sollte während einer Fahrt der Verbrennungsmotor 1 zum Beispiel in Folge eines Kraftstoffmangels oder eines sonstigen Fehlers nicht mehr befeuert werden können, so geht der Verbrennungsmotor 1 aus und derselbe kann keine aktive Synchronisierung für einen Gangwechsel ausführen. Weiterhin kann bei einem unbefeuerten Verbrennungsmotor 1 die Lenkpumpe 7 nur noch dann angetrieben werden, wenn der Verbrennungsmotor 1 bei kraftschlüssigem Getriebe 3 an den Abtrieb 2 angekoppelt ist. Sollte bei nicht kraftschlüssigem Getriebe 3, insbesondere bei einer Zugkraftunterbrechung und einer Schaltungsausführung, der Verbrennungsmotor nicht mehr befeuert werden können, und demnach ein Gangwechsel fehlschlagen, würde der Verbrennungsmotor 1 dauerhaft vom Abtrieb 2 abgekoppelt bleiben, wobei dann keine Lenkunterstützung mehr bereitgestellt werden könnte.
Zur Vermeidung dieser Probleme wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dann, wenn bei einem solchen Antriebsstrang die Zugkraft unterbrochen ist, die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 zu überwachen.
Dann, wenn hierbei festgestellt wird, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 einen Grenzwert erreicht bzw. unterschreitet, wird der Anlasser 6 des Verbrennungsmotors 1 aktiviert, um so eine Mindestmotordrehzahl einzustellen und eine zumindest teilweise Lenkunterstützung bereitzustellen.
Bei einer bestimmten Fahrtgeschwindigkeit kann unter Umständen wieder ein Gang eingelegt und der Verbrennungsmotor 1 an den Abtrieb 2 des Antriebsstrangs angekoppelt werden. Hiermit ist es für den Fahrer möglich, das Kraftfahrzeug geordnet zum Stillstand zu bringen. Das Einlegen des Ganges ist hierbei an die Synchronbedingungen geknüpft und somit beispielsweise abhängig von der Motordrehzahl im Anlasserbetrieb, der Fahrgeschwindigkeit, dem einzulegenden Gang und dem zulässigen Drehzahlband für das Gangeinlegen.
Dann, wenn bei unterbrochener Zugkraft die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 den Grenzwert zum Aktivieren des Anlassers 6 erreicht bzw. unterschreitet, wird erfindungsgemäß zunächst eine Schaltung in einem möglichst hohen Gang mit der besten Erfolgswahrscheinlichkeit ausgelöst, wobei nur dann der Anlasser 6 aktiviert wird, wenn diese Schaltungsausführung nicht erfolgreich war. Auf diese Art und Weise kann der Anlasser 6 geschont werden.
Die Aktivierung des Anlassers 6 erfolgt vorzugsweise durch die Getriebesteuerungseinrichtung 5. Dies kann entweder durch einen elektrischen Stellbefehl oder durch einen logischen Stellbefehl an eine nicht gezeigte Steuereinheit des Anlassers 6 erfolgen.
Auch die Auswertung und Überwachung der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 1 erfolgt vorzugsweise durch die Getriebesteuerungseinrichtung 5.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Aktivierung des Anlassers 6 dann erfolgen, wenn die Motorsteuerungseinrichtung 4 einen Zustand „Motor aus“ feststellt bzw. eine Störung erkennt, die zu dem Zustand „Motor aus“ führen wird. Vorzugsweise wird der Zustand „Motor aus“ von der Motorsteuerungseinrichtung 4 zur Getriebesteuerungseinrichtung 5 übermittelt, durch welche dann die Aktivierung des Anlassers 6 erfolgt.
Eine weitere Schonung des Anlassers 6 kann dadurch erfolgen, dass die Aktivierung des Anlassers 6 so lange verzögert wird, bis ein Füllstand eines Druckspeichers der Lenkunterstützung einen Grenzwert erreicht bzw. unterschreitet.
Dieser Weiterbildung der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Lenkunterstützungen zusätzlich zur Lenkpumpe 7 typischerweise einen Druckspeicher umfassen, und dass der Druck der Lenkunterstützung mit Stillstand der Lenkpumpe 7 nicht spontan zusammenbricht, sondern zumindest für den Zeitraum aufrecht erhalten bleibt, der über den Druckspeicher abgedeckt werden kann. Während dieser Zeitspanne wird die Unterstützung durch den Anlasser 6 noch nicht benötigt, sodass der Anlasser 6 während dieser Zeitspanne geschont werden kann.
Eine weitere Schonung des Anlassers 6 kann dadurch erfolgen, dass die Aktivierung des Anlassers 6 so lange verzögert wird, bis die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet. Dieser Weiterbildung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Lenkkräfte bei höheren Geschwindigkeiten geringer sind als bei niedrigen Geschwindigkeiten, sodass bei relativ hohen Geschwindigkeiten gegebenenfalls auf eine Lenkunterstützung verzichtet werden kann. Nur bei relativ geringen Geschwindigkeiten, bei welchen die Lenkkräfte stark ansteigen, wird demnach eine Lenkunterstützung benötigt, sodass nach dieser Weiterbildung der Erfindung der Anlasser 6 erst dann aktiviert wird, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen Grenzwert erreicht bzw. unterschreitet. Auch hierdurch kann die Aktivierungsdauer des Anlassers 6 und damit der Verschleiß desselben verringert werden.
Eine weitere Schonung des Anlassers 6 kann dadurch erfolgen, dass derselbe erst dann aktiviert wird, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors in etwa Null Umdrehungen pro Minute erreicht hat. Typischerweise ist erst beim Motorstillstand des Verbrennungsmotors 1 die Aktivierung des Anlassers 6 erforderlich, da die Lenkunterstützung nicht spontan einbricht.
Mit den obigen Weiterbildungen der Erfindung kann nicht nur der Anlasser 6 geschont werden, sondern auch eine Batterie, welche die elektrische Energie zur Betätigung und damit zum Aktivieren des Anlassers 6 bereitstellt.
Spätestens dann, wenn der Anlasser 6 vorzugsweise über die Getriebesteuerungseinrichtung 5 aktiviert wird, wird für einen Fahrer eine Warnmeldung generiert und dem Fahrer zum Beispiel akustisch oder optisch bereitgestellt, um so dem Fahrer einen Hinweis darauf zu geben, dass er schnellstmöglich anhalten sollte. Dies ist von Vorteil, da die Aktivierung des Anlassers 6 bedingt durch die Batteriekapazität zeitlich begrenzt ist. Bei Steigungen oder in einer Ebene erfolgt der Stillstand mangels Antrieb von selbst, in einem Gefälle muss der Fahrer den Stillstand jedoch durch Abbremsen selbst herbeiführen.
Wird das Kraftfahrzeug so weit verzögert, dass ein Gang unter Berücksichtigung der größtmöglichen Differenzdrehzahl an einem formschlüssigen Schaltelement des automatisierten Schaltgetriebes 3 möglich ist, so kann ein Gangeinlegen wie nach der Praxis üblich initiiert und solange wiederholt werden, bis das Gangeinlegen erfolgreich war oder der Fahrzeugstillstand eingetreten ist.
Der Anlasser 6 wird vorzugsweise mit bzw. nach Erreichen des Fahrzeugstillstands deaktiviert.
Der Anlasser 6 kann auch dann wieder deaktiviert werden, wenn im automatisierten Schaltgetriebe 3 ein Gang eingelegt wurde und der Verbrennungsmotor 1 in Folge des kraftschlüssigen Getriebes 3 wieder an den Abtrieb 2 angekoppelt ist. Nachfolgend werden vorzugsweise weitere Schaltungen und damit Gangwechsel bzw. ein Öffnen der zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem automatisierten Schaltgetriebe 3 angeordneten Kupplung unterdrückt, und zwar zumindest solange, bis das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann bei eingelegtem Gang und betätigtem Fahrpedal der Anlasser 6 wieder aktiviert werden, um eine Fahrzeugnotbewegung über den Anlasser 6 zu ermöglichen. Hierzu wird vorzugsweise im Stillstand des Kraftfahrzeugs ein möglichst kleiner Gang, also ein Anfahrgang, eingelegt, wobei bei Betätigung des Fahrpedals bzw. nach erfolgtem Gangeinlegen der Anlasser 6 aktiviert wird, um ein Fahren des Fahrzeugs über den Anlasser 6 z. B. aus einer Gefahrenstelle heraus zu ermöglichen.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungsmotor
2: Abtrieb
3: Getriebe
4: Motorsteuerungseinrichtung
5: Getriebesteuerungseinrichtung
6: Anlasser
7: Lenkpumpe

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, mit einem zwischen den Verbrennungsmotor und einen Abtrieb geschalteten, automatisierten Schaltgetriebe, mit einem dem Verbrennungsmotor zugeordneten Anlasser zum Start des Verbrennungsmotors und mit einer vom Verbrennungsmotor aus antreibbaren Lenkpumpe zur Bereitstellung einer Lenkunterstützung, wobei im automatisierten Schaltgetriebe Schaltungen und damit Gangwechsel mit Synchronisierung über den Verbrennungsmotor und mit Zugkraftunterbrechung ausgeführt werden, wobei dann, wenn die Zugkraft unterbrochen ist, überwacht wird, ob und/oder mit welcher Drehzahl der Verbrennungsmotor läuft, wobei dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors einen Grenzwert erreichtoder unterschreitet, der Anlasser des Verbrennungsmotors aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors den Grenzwert zum Aktivieren des Anlassers erreicht oder unterschreitet, zunächst eine Schaltung in einen möglichst hohen Gang ausgelöst wird, wobei erst dann, wenn diese Schaltungsausführung nicht erfolgreich war, der Anlasser aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlasser des Verbrennungsmotors dann aktiviert wird, wenn der Verbrennungsmotor stillsteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung des Anlassers solange verzögert wird, bis ein Füllstand eines Druckspeichers der Lenkunterstützung einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung des Anlassers solange verzögert wird, bis eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung des Anlassers solange verzögert wird, bis die Drehzahl des Verbrennungsmotors in etwa Null Umdrehungen pro Minute erreicht hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass spätestens mit Aktivieren des Anlassers eine Warnmeldung für den Fahrer generiert und dem Fahrer bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem erfolgreichen Gangeinlegen der Anlasser deaktiviert wird, wobei nachfolgend zumindest bis zum Erreichen des Fahrzeugstillstands die Ausführung weiterer Schaltungen unterdrückt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit bzw. nach Erreichen des Fahrzeugstillstands der Anlasser deaktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit bzw. nach Erreichen des Fahrzeugstillstands ein möglichst kleiner Gang im Getriebe eingelegt und bei betätigtem Fahrpedal der Anlasser aktiviert wird, um eine Fahrzeugnotbewegung über den Anlasser zu ermöglichen.