DE102010061383A1

DE102010061383A1 - Verfahren zur Steuerung eines Schubbetriebes eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102010061383A1
Application number: DE102010061383A
Authority: DE
Inventors: Klaus Bastian; Martin Roth
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2030-12-22
Also published as: US8721500B2; JP2012131483A; US20120157262A1; DE102010061383B4; JP5377623B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Schubbetriebs eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor mit einer automatisierten Kupplung, bei welchem bei Vorliegen eines Schubbetriebs zur Erzeugung eines Schleppmoments als Antriebsmoment eine Schubabschaltung durchgeführt wird, wenn die Motordrehzahl (n) größer als eine Schubabschaltschwelle (nSch) ist; erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei Vorliegen einer Bremsanforderung eine Bewertung hinsichtlich der Wirkung auf die Motordrehzahl (n) durchgeführt wird, ferner ein Vergleich zwischen der erwarteten Motordrehzahl oder der aktuellen Motordrehzahl und der Schubabschaltschwelle (nSch) durchgeführt wird, und nur dann der Verbrennungsmotor in einen Schubbetrieb nSch gesteuert oder ein Schubbetrieb aufrecht erhalten wird, wenn die erwartete oder aktuelle Motordrehzahl größer als die Schubabschaltschwelle (nSch) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Schubbetriebs eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor mit einer automatisierten Kupplung oder einem Automatikgetriebe, wobei das Kraftfahrzeug ferner mit einer Schubabschaltung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgestattet ist.
Ein Schubbetrieb ist ein Betriebszustand eines Kraftfahrzeugs, bei dem das Fahrpedal entlastet oder nicht betätigt und ggf. das Bremspedal betätigt wird, wodurch aufgrund des Schleppmoments des Motors ergibt, das zusammen mit dem Fahrwiderstand des Fahrzeugs abgebremst wird. Dabei wird in einem solchen Schubbetrieb die Kraftstoffzufuhr bzw. die Kraftstoffeinspritzung abgeschaltet (Schubabschaltung), wenn die Motordrehzahl größer als eine Schubabschaltschwelle ist, die ihrerseits größer als die Leerlaufdrehzahl des Motors ist. Durch eine solche Schubabschaltung kann der Kraftstoffverbrauch abgesenkt werden.
Die DE 10 2004 052 786 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Schubbetriebes eines Hybridfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und zusätzlich mindestens einem Elektromotor sowie mit einer Schubabschaltung. In diesem Dokument ist ausgeführt, dass die Schubanschaltschwelle nicht beliebig abgesenkt werden kann und liegt typischerweise bei mindestens 300 bis 400 min^–1 oberhalb der Leerlaufdrehzahl. Zur Optimierung des Kraftstoffverbrauchs wird vorgeschlagen, dass die Schubabschaltung bei Vorliegen eines Schubbetriebs eine Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors und bei Erreichen oder Unterschreiten einer Schubabschaltschwelle, die zumindest bei betriebswarmem Verbrennungsmotor bei höchstens 200 min^–1 liegt, eine Wiedereinsetzung der Kraftstoffzufuhr bewirkt. Insbesondere wird das Drehmoment des Elektromotors genutzt, um den Drehzahlabfall des Verbrennungsmotors abzubremsen und ihn anschließend auf seine Leerlaufdrehzahl einzustellen. Dadurch sollen gegenüber konventionellen Ausführungen die Schubphasen verlängert werden, was eine Einsparung von Kraftstoff zur Folge hat.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zur Optimierung des Kraftstoffverbrauchs weiterzuentwickeln, dass auch ohne die Zuhilfenahme eines Elektromotors eine hohe Kraftstoffeinsparung erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bei einem solchen Verfahren zur Steuerung eines Schubbetriebs eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor mit einer automatisierten Kupplung, bei welchem bei Vorliegen eines Schubbetriebs zur Erzeugung eines Schleppmoments als Antriebsmoment eine Schubabschaltung durchgeführt wird, wenn die Motordrehzahl größer als eine Schubabschaltschwelle ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei Vorliegen einer Bremsanforderung eine Bewertung hinsichtlich der Wirkung auf die Motordrehzahl durchgeführt wird, ferner ein Vergleich zwischen der erwarteten Motordrehzahl oder der aktuellen Motordrehzahl und der Schubabschaltschwelle durchgeführt wird und nur dann der Verbrennungsmotor in einen Schubbetrieb gesteuert oder ein Schubbetrieb aufrecht erhalten wird, wenn die erwartete oder aktuelle Motordrehzahl größer als die Schubabschaltschwelle ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich darin aus, dass der Verbrennungsmotor nicht in den Schubbetrieb gesteuert wird, also die automatische Kupplung bei einer Bremsanforderung offen bleibt oder ein Automatikgetriebe in Fahrstufe N geschaltet wird, bzw. ein Schubbetrieb beendet wird, also die Kupplung automatisch geöffnet wird, wenn die Bremsanforderung zur einem Unterschreiten der Schubabschaltschwelle führen wird bzw. die Schubabschaltschwelle von der Motordrehzahl unterschritten wird. Das ergibt sich daraus, dass bei Ottomotoren zur Einhaltung der Emissionsvorgaben im Schubbetrieb mehr Kraftstoff verbraucht wird, als wenn die Motordrehzahl unter die Schubabschaltschwelle fällt, als im Leerlaufbetrieb.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Fahrzeug mit einer Betriebsart ausgestattet, die ein antriebsloses Fahren (Segel-Modus) und Verzögern erlaubt und automatisch aktiviert wird. In diesem Segel-Modus wird der Verbrennungsmotor vom übrigen Antriebsstrang automatisch mittels der automatisierten Kupplung getrennt, wobei der Verbrennungsmotor im Leerlaufbetrieb weiterläuft oder abgeschaltet wird. Liegt in dieser Betriebsart „Segeln” eine Bremsanforderung vor, wird erfindungsgemäß nur dann in den Schubbetrieb gewechselt, wenn die durch eine Bewertung der Wirkung der Bremsanforderung auf die Motordrehzahl ermittelte und erwartete Motordrehzahl über der Schubabschalt- oder Schubeinschaltschwelle liegt. Führt die Bewertung dazu, dass die erwartete Motordrehzahl die Schubabschalt- oder Schubeinschaltschwelle nicht übersteigen wird, wird der Verbrennungsmotor bei der Ausführung der Bremsanforderung, bspw. durch Betätigen des Bremspedals nicht mit dem Antriebsstrang gekoppelt, d. h. die Kupplung bleibt offen, so dass der Verbrennungsmotor mit seiner Leerlaufdrehzahl weiterlaufen kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Bewertung der Wirkung der Bremsanforderung auf die Motordrehzahl auf der Basis von Fahrzustandsdaten des Kraftfahrzeugs, insbesondere auf der Basis der aktuellen Motordrehzahl und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Höhe des angeforderten Bremsmoments durchgeführt. Vorzugsweise ist hierzu eine Steuereinheit, der die zur Bewertung erforderlichen Fahrzustandsdaten zugeführt werden Vorzugsweise ist für das automatisierte Abkuppeln des Verbrennungsmotors von dem übrigen Antriebsstrang im Fall des Unterschreitens der Schubabschaltschwelle durch die Motordrehzahl ein Automatikgetriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe oder zusätzlich zur automatisierten Kupplung ein manuelles Getriebe erforderlich.
Eine automatisch aktivierbarer Segel-Modus erfordert ein Automatikgetriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe oder ein automatisiertes Schaltgetriebe wobei zur Bewertung der Bremsanforderung eine Steuereinheit, vorzugsweise eine Getriebesteuerungseinheit vorgesehen ist, der die zur Bewertung erforderlichen Fahrzustandsdaten zugeführt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
1 ein Zeit-Drehzahl-Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung des Schubbetriebs eines Kraftfahrzeugs mit aktivierbaren Segel-Modus, und
2 ein weiteres Zeit-Drehzahl-Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung des Schubbetriebs eines Kraftfahrzeugs.
Bei einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor mit einem Automatikgetriebe, wobei das Kraftfahrzeug ferner mit einer Schubabschaltung und einem automatisch aktivierbaren Segel-Modus ausgestattet ist, wird diese Segelfunktion um das erfindungsgemäße Verfahren erweitert, das im Zusammenhang mit dem Zeit-Drehzahl-Diagramm nach 1 erläutert wird.
In diesem Diagramm der 1 ist die Motordrehzahl n über der Zeit t für zwei Drehzahlverläufe K1 und K2 dargestellt. Ferner ist in diesem Diagramm die Leerlaufdrehzahl nLL des Verbrennungsmotors und die Schubabschaltschwelle n_Sch eingetragen. Übersteigen die Motordrehzahl n diese Schubabschalteschwelle n_Sch erfolgt eine Schubabschaltung.
Befindet sich das Kraftfahrzeug in einem Segel-Modus, d. h. der Motor ist im Leerlauf LL und wird zum Zeitpunkt t1 eine Bremsanforderung erzeugt, bspw. durch eine Betätigung des Bremspedals oder durch ein Fahrerassistenzsystem, so wird von einer Steuereinheit, z. B. dem Getriebesteuergerät des Kraftfahrzeugs ein Bewertung hinsichtlich der Wirkung dieser Bremsanforderung auf die Motordrehzahl n durchgeführt und eine als Reaktion auf diese Bremsanforderung erwartete Drehzahl vorausbestimmt, welche mit der Schubabschaltschwelle n_Sch verglichen wird. Liegt dabei diese erwartete Drehzahl unter dieser Schubabschaltschwelle n_Sch, so wird zum Zeitpunkt t1 nicht in den Schubbetrieb gesteuert. Das bedeutet der Verbrennungsmotor wird nicht mittels der automatischen Kupplung an den Antriebsstrang angekoppelt. Es wird, wie die Kurve K2 in dem Diagramm gemäß 1 zeigt, ohne Schubbetrieb gebremst, der Verbrennungsmotor läuft im wesentlichen mit seiner Leerlaufdrehzahl nL weiter.
Im anderen Fall, wenn die in Reaktion auf die Bremsanforderung erwartete Motordrehzahl n größer als die Schubabschaltschwelle n_Sch ist, wird zum Zeitpunkt t1 in den Schubbetrieb gesteuert, also der Verbrennungsmotor mit der automatischen Kupplung mit dem Antriebsstrang verbunden, wobei gleichzeitig ab dem Zeitpunkt t1 eine Schubabschaltung erfolgt.
In dem Diagramm gemäß 1 fallen die Motordrehzahlen der beiden Kurven K1 und K2 zum Zeitpunkt t1 hin ab. Jedoch wird das oben beschriebene Verfahren auch dann durchgeführt, wenn die Motordrehzahl n während des Segel-Modus unter die Schubabschaltschwelle n_Sch fällt, jedoch durch das Ankoppeln des Verbrennungsmotors an den Antriebsstrang zur Nutzung dessen Schleppmoments zunächst aufgrund einer hohen kinetischen Energie des Fahrzeugs die Motordrehzahl n erhöht und dadurch die Schubabschaltschwelle n_Sch erreicht wird, also erwartete Motordrehzahl n über dieser Schwelle liegt. In diesem Fall wird der Verbrennungsmotor in die Schubabschaltung gesteuert und gleichzeitig in den Schubbetrieb gesteuert.
Im anderen Fall, wenn also bei einem Ankoppeln des Verbrennungsmotors an den Antriebsstrang die Schubabschaltschwelle n_Sch von der Motordrehzahl n nicht erreicht würde, also keine Schubabschaltung durchgeführt wird, wird der Verbrennungsmotor nicht in den Schubbetrieb gesteuert.
Auch für diese Fälle, wenn während eines Segel-Modus, bei der die Motordrehzahl unter der Schubabschaltschwelle liegt, wird bei einer Bremsanforderung von einer Steuereinheit, hier bspw. von einem Getriebesteuergerät die Wirkung der Bremsanforderung auf die Motordrehzahl geprüft, d. h. ob diese Bremsanforderung, die bspw. das Schleppmoment als Bremsmoment anfordert, die Motordrehzahl die Schubabschaltschwelle übersteigt.
Das Diagramm nach 2 zeigt mit der Kurve K3 einen Drehzahlverlauf eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs mit einer automatisierten Kupplung umfasst und einer Schubabschaltung.
Befindet sich das Kraftfahrzeug im Schubbetrieb mit einer Motordrehzahl n, die größer als die Schubabschaltschwelle n_Sch ist, wird der Verbrennungsmotor in die Schubabschaltung gesteuert. Fällt während des Schubbetriebs zum Zeitpunkt t1 die Motordrehzahl unter die Schubabschaltschwelle n_Sch, wird der Verbrennungsmotor automatisch von dem Antriebsstrang abgekoppelt, d. h. die Kupplung automatisch geöffnet, der Verbrennungsmotor läuft ohne Schubbetrieb mit annähernd seiner Leerlaufdrehzahl weiter. Dieses Verfahren kann natürlich auch mit einem Kraftfahrzeug realisiert werden, das eine Automatikgetriebe aufweist.
Die Bewertung der Wirkung der Bremsanforderung auf die Motordrehzahl wird auf der Basis von Fahrzustandsdaten des Kraftfahrzeugs, insbesondere auf der Basis der aktuellen Motordrehzahl und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Höhe des angeforderten Bremsmoments durchgeführt, die dem Getriebesteuergerät zugeführt werden.
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 102004052786 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Schubbetriebs eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor mit einer automatisierten Kupplung, bei welchem bei Vorliegen eines Schubbetriebs zur Erzeugung eines Schleppmoments als Antriebsmoment eine Schubabschaltung durchgeführt wird, wenn die Motordrehzahl (n) größer als eine Schubabschaltschwelle (n_Sch) ist, dadurch gekennzeichnet, dass – bei Vorliegen einer Bremsanforderung eine Bewertung der Motordrehzahl durchgeführt wird und eine aufgrund der Bremsanforderung zu erwartende Motordrehzahl bestimmt wird, – ein Vergleich zwischen der erwarteten Motordrehzahl oder der aktuellen Motordrehzahl und der Schubabschaltschwelle (n_Sch) durchgeführt wird, und – der Verbrennungsmotor in einen Schubbetrieb gesteuert oder ein Schubbetrieb aufrecht erhalten wird, wenn die erwartete oder aktuelle Motordrehzahl größer als die Schubabschaltschwelle (n_Sch) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertung der Wirkung der Bremsanforderung auf die Motordrehzahl (n) auf der Basis von Fahrzustandsdaten des Kraftfahrzeugs, insbesondere auf der Basis der aktuellen Motordrehzahl (n) und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Höhe des angeforderten Bremsmoments durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug mit einem manuellen Getriebe ausgestattet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug mit einem automatisierten Getriebe ausgestattet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewertung der Bremsanforderung eine Steuereinheit, vorzugsweise eine Getriebesteuerungseinheit vorgesehen ist, der die zur Bewertung erforderlichen Fahrzustandsdaten zugeführt werden.