DE102012202442B4 - Method for operating a motor vehicle with internal combustion engine and automated clutch - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (28) in einem Kraftfahrzeug, bei dem der Verbrennungsmotor (28) über eine automatisierte Kupplung (22) ein Antriebsmoment auf angetriebene Räder des Kraftfahrzeugs überträgt, wobei ein erforderliches Fahrmoment berechnet wird und in Abhängigkeit des berechneten erforderlichen Fahrmoments und eines verfügbaren Motormoments ein Kupplungsmoment (70) berechnet wird und die Kupplung (22) unter Berücksichtigung des berechneten Kupplungsmoments (70) angesteuert wird.A method for operating an internal combustion engine (28) in a motor vehicle, in which the internal combustion engine (28) transmits a drive torque to driven wheels of the motor vehicle via an automated clutch (22), a required driving torque being calculated and depending on the calculated required driving torque and a available engine torque a clutch torque (70) is calculated and the clutch (22) is controlled taking into account the calculated clutch torque (70).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und automatisierter Kupplung, insbesondere beim Anfahren, und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine in a motor vehicle with internal combustion engine and automated clutch, in particular when starting, and an arrangement for carrying out the method.
Stand der TechnikState of the art
In Kraftfahrzeugen werden zur Übertragung von Drehmomenten eines Verbrennungsmotors auf ein Fahrzeuggetriebe und damit auf die angetriebenen Räder des Kraftfahrzeugs Kupplungen eingesetzt. Bekannt ist der Einsatz von fußbetätigten Kupplungen zwischen Verbrennungsmotor und Handschalter-Fahrzeuggetriebe. Mit einer solchen Kupplung wird ein Anfahren und ein Wechsel der Getriebestufung ermöglicht, was nur ohne beaufschlagtes Drehmoment durchgeführt werden kann. Bei Betätigen der Kupplung wird diese zunächst geöffnet, wobei bspw. aneinanderliegende Scheiben voneinander wegbewegt werden, und anschließend wieder geschlossen, so dass die Scheiben wieder aneinanderliegen und eine Übertragung eines Drehmoments ermöglichen. Dieses Trennen und wieder Verbinden der Scheiben wird üblicherweise durch Betätigen eines Kupplungspedals durch den Fahrer bewirkt.In motor vehicles, couplings are used to transmit torques of an internal combustion engine to a vehicle transmission and thus to the driven wheels of the motor vehicle. The use of foot-operated clutches between internal combustion engine and manual vehicle transmission is known. With such a clutch, a start-up and a change of the transmission gradation is possible, which can only be performed without applied torque. Upon actuation of the clutch, this is initially opened, for example. Adjacent discs are moved away from each other, and then closed again, so that the discs abut again and allow transmission of torque. This disconnection and reconnection of the discs is usually accomplished by operating a clutch pedal by the driver.
Zu beachten ist, dass der Verbrauch und der Komfort von Anfahrvorgängen bei Fahrzeugen mit Handschaltergetrieben in hohem Maße vom Fahrer abhängig sind. Der Fahrer versucht, je nach Fahrsituation, durch das Lösen des Kupplungspedals bei gleichzeitigem Gasgeben anzufahren, was unnötig die Kupplungselemente beansprucht, ggf. mit unkomfortablem Ruckeln verbunden ist und insbesondere einen verbrauchsungünstigen Betrieb des Verbrennungsmotors bei schlechten Wirkungsgradpunkten mit sich bringt. Dabei tragen die Anfahrvorgänge anteilig maßgeblich zum Kraftstoffverbrauch bei, da der Fahrer unnötig einen Überschuss an Moment beim Anfahren, dazu mit sehr schlechtem Wirkungsgrad, anfordert.It should be noted that the consumption and comfort of starting operations on vehicles with manual gearboxes are highly dependent on the driver. The driver tries, depending on the driving situation, to approach by releasing the clutch pedal while accelerating, which unnecessarily claimed the coupling elements, possibly associated with uncomfortable jerking and brings in particular a consumption-poor operation of the engine at poor efficiency points. In this case, the start-up contributes proportionately significantly to fuel consumption, as the driver unnecessarily requires an excess of torque when starting, this with very poor efficiency.
Aus der
Aus der
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Anordnung gemäß Anspruch 7 vorgestellt. Weitere Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.Against this background, a method having the features of claim 1 and an arrangement according to claim 7 are presented. Further details emerge from the subclaims and the description.
Durch den Einsatz einer automatisierten Kupplung, die bspw. als ”clutch by wire” oder ”automatisches Kupplungssystem” bezeichnet wird, in Kombination mit einem Kupplungsaktuator können die Anfahrvorgänge unter Berücksichtigung der Fahrsituation und anderer Bedingungen und Gegebenheiten ohne direkten Fahrereingriff vorgesteuert werden. Mit dem genannten Vorgehen können energetisch optimierte Anfahrvorgänge bei gleichzeitig schonendem Betrieb der Kupplungsteile erzielt werden. Dabei wird typischerweise der Momentenbeitrag des Verbrennungsmotors ab dem Startvorgang quantifiziert. Der Einkuppelablauf erfolgt in diesem Fall durch einen koordinierten Betrieb des Hochlaufs des Verbrennungsmotor und durch die automatisierte Kupplungsbetätigung. Auf diese Weise können die Anfahrvorgange reproduzierbar, mit bester Performance und unter den Gesichtspunkten von Komfort und Verbrauch optimiert werden.By using an automated clutch, which is referred to, for example, as "clutch by wire" or "automatic clutch system", in combination with a clutch actuator, the starting operations can be precontrolled taking into account the driving situation and other conditions and conditions without direct driver intervention. With the above procedure, energetically optimized starting operations can be achieved while at the same time gentle operation of the coupling parts. In this case, typically the torque contribution of the internal combustion engine is quantified starting from the starting process. The engagement sequence is in this case by a coordinated operation of the run-up of the engine and by the automated clutch operation. In this way, the starting processes can be reproducibly optimized with the best performance and in terms of comfort and consumption.
Es werden somit ein Verfahren und ein Ablaufmodell bzw. ein neues Startmomentenmodell vorgestellt, das in Ausgestaltung folgende Eigenschaften aufweist:
Bei dem Verfahren wird ein Model, das den Anfahrwiderstand, z. B. unter Zuhilfenahme weiterer Fahrzeug-Sensoren, wie bspw. einem Neigungswinkelsensor usw., berechnet, herangezogen. Dieses kann in die Steuerungseinheit, z. B. die Motorsteuerung, integriert werden. Dafür notwendige Eingangssignale für die Ermittlung der Steigung bzw. Fahrlage werden bspw. über CAN abgelesen oder in der Steuerungseinheit ausgewertet. Neben der Fahrbahnneigung kann bspw. auch die Fahrbahnbeschaffenheit berücksichtigt werden, die auch von der Außentemperatur, die erfasst werden kann, abhängig sein kann.Thus, a method and a sequence model or a new start-moment model are presented, which has the following properties in design:
In the method, a model that the starting resistance, z. B. with the aid of other vehicle sensors, such as, for example, a tilt angle sensor, etc. calculated, used. This can be in the control unit, z. As the engine control integrated. For this purpose, necessary input signals for the determination of the slope or driving position are, for example, read via CAN or evaluated in the control unit. In addition to the road inclination, for example, the road condition can be taken into account, which can also be dependent on the outside temperature that can be detected.
Mittels eines Startermomentenmodells wird der Startdrehzahlhochlauf des Verbrennungsmotors auf maximale Momentenabgabe und ggf. hinsichtlich des Verbrauchs optimiert und berechnet. Entsprechende Zündwinkelreserven können ggf. reduziert werden, da eine Fehlbedienung ausgeschlossen ist. Dies führt zu einer optimalen Verbrennung und einem geringstmöglichen Kraftstoffeinssatz.By means of a starter torque model, the starting rotational speed of the internal combustion engine is optimized and calculated for maximum torque output and possibly consumption. Corresponding ignition angle reserves can possibly be reduced, as a maloperation is excluded. This results in optimum combustion and the lowest possible fuel rate.
Zudem kann die Drosselklappe weiter geöffnet sein. Hierzu wird die Drosselklappe entsprechend des unmittelbaren wirkungsgradoptimalen Motordrehmoments angesteuert. Dafür wird die Drosselklappe in Hinblick auf die Maximierung der Drehmomentabgabe angesteuert. Dieses Drehmoment wird für den Anfahrvorgang benötigt. Somit werden ungewollte Nebeneffekte wie Drehzahlüberschwinger und Vibrationen an der Motorlagerung vermieden. Durch die vorzeitige Ansteuerung der Drosselklappe sind die Verzögerungen des Gesamtsystems maßgeblich reduziert.In addition, the throttle valve can be opened further. For this purpose, the throttle valve is controlled in accordance with the immediate optimum efficiency engine torque. For this purpose, the throttle valve is activated with a view to maximizing the torque output. This torque will needed for the starting process. Thus, unwanted side effects such as speed overshoot and vibrations are avoided at the engine mount. The premature activation of the throttle valve significantly reduces the delays in the overall system.
Das vom Verbrennungsmotor gestellte, verfügbare Moment für den Antrieb kann dabei auch für die Steuereinheit des Kupplungsaktuators berechnet und ggf. per entsprechender Schnittstelle übermittelt werden.The available from the engine, available torque for the drive can also be calculated for the control unit of the clutch actuator and possibly transmitted via the appropriate interface.
Anhand des erforderlichen Anfahrmoments und des verfügbaren (verbrauchsoptimalen) Motormoments wird das Kupplungsmoment bestimmt. Die Steuerungseinheit, die zuständig für die Betätigung der Kupplung ist, falls nicht das gleiche Steuergerät wie für die Motorsteuerung oder ein koordinierendes Steuergerät verwendet wird, steuert den Kupplungsaktuator, z. B. gemäß Weg in Spindel oder gemäß Druck, entsprechend diesem berechneten Moment.Based on the required starting torque and the available (consumption-optimal) engine torque, the clutch torque is determined. The control unit, which is responsible for the operation of the clutch, if not the same control device as used for the engine control or a coordinating control unit, controls the clutch actuator, z. B. according to path in spindle or pressure, according to this calculated moment.
Zu berücksichtigen ist, dass die Momentenausgabe sowohl basierend auf dem Spindelweg als auch basierend auf dem Druck berechnet werden kann. Die Steuerorgan-Toleranzen, wie bspw. durch Fertigung oder Abnutzung, können durch Adaptionen-Algorithmen oder durch eine übergeordnete Regelstrategie kompensiert werden. Somit ist die vorgeschlagene Funktionalität vom Aktuatorprinzip, nämlich einem Weg/Winkel-Sensor in der Spinden oder einem Drucksensor, unabhängig.It should be noted that the torque output can be calculated based both on the spindle travel and on the pressure. The control organ tolerances, such as by manufacturing or wear, can be compensated by adaption algorithms or by a higher-level control strategy. Thus, the proposed functionality of the actuator principle, namely a path / angle sensor in the lockers or a pressure sensor, independent.
Der Schlupfbetrieb wird minimiert, was die Leistungsfähigkeit bzw Performance steigert. Somit wird auch die für den Start und Anfahrvorgang notwendige Energie reduziert. Die geringeren Energieeinträge in der Kupplungseinheit führen zu einer verlängerten Lebensdauer der Reibungskomponenten.The slip operation is minimized, which increases the performance or performance. This also reduces the energy required for starting and starting. The lower energy inputs in the coupling unit lead to an extended life of the friction components.
Die Fahrerwunschanforderung, nämlich die Momentanforderung des Fahrers, die z. B. durch den Gaspedalwinkel kenntlich gemacht ist, wird in Ausgestaltung während der Anfahrvorgang nicht direkt bei der Berechnung der Kraftstoffzumessung berücksichtigt und in der Motorsteuerung verwendet. Vielmehr erfolgt entsprechend dem berechneten Momentenverlauf eine sanfte Überblendung mit dem bereits bestehenden Momentenmodell, und zwar für einen Stationärbetrieb, am Ende des Anfahrvorgangs. Diese sanfte Überblendung schließt rasche unnötige Zündwinkelverstellungen aus, wodurch der Kraftstoff lediglich zum Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt wird.The driver request request, namely the torque request of the driver, the z. B. is indicated by the accelerator angle, is not taken into account in the design during the starting process directly in the calculation of the fuel metering and used in the engine control. Rather, according to the calculated torque curve, a smooth transition takes place with the already existing torque model, specifically for stationary operation, at the end of the starting process. This smooth blend eliminates the need for rapid, unnecessary firing angle adjustments, which only uses the fuel to drive the vehicle.
Während des Anfahrvorgangs kann der Kupplungspedalweg bspw. mittels eines Sensors erfasst werden. Der erfasste Wert ist jedoch für die dynamische Positionsvorgabe des Kupplungsaktuators nicht maßgeblich und bestimmt somit nicht direkt die Kupplungs-Ist-Position. Gegebenenfalls kann man dies mit einem Schalter bzw. Taster ”ECO” für ökonomisches Fahren kombinieren, um verbrauchsoptimale Anfahrvorgänge durch den Fahrer anwählbar zu machen. Dies kann auch mit einem gesonderten Taster bzw. Schalter für ein Kraftstoffverbrauch optimiertes Anfahren oder über einen Menüpunkt in einem Bordcomputer erfolgen, um dem Fahrer die Wahlmöglichkeit verbrauchsoptimal, ausgeschaltet oder momentenmaximiert (sportlich) zu ermöglichen.During the starting process, the clutch pedal travel, for example, can be detected by means of a sensor. However, the detected value is not decisive for the dynamic position specification of the clutch actuator and thus does not directly determine the clutch actual position. Optionally, this can be combined with a switch or button "ECO" for economical driving, to make consumption-optimal start-up by the driver selectable. This can also be done with a separate button or switch for optimized fuel consumption starting or via a menu item in an on-board computer to allow the driver the choice of optimal consumption, off or maximized torque (athletic).
Sicherheitsrelevante Reaktionen des Fahrers, wie z. B. ein Treten bzw. Betätigen der Kupplung, um die Kupplung wieder schnell zu öffnen, weil bspw. das vorausfahrende Fahrzeug während des Anfahrvorgangs bremst, sollten berücksichtigt werden und ggf. den vorstehend dargestellten, vorgesteuerten Anfahrvorgang abbrechen.Safety-related reactions of the driver, such. B. pedaling or pressing the clutch to quickly open the clutch again, because, for example, the vehicle in front brakes during the starting process, should be taken into account and possibly cancel the pre-controlled starting process shown above.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.
In
Die Steuereinheit
Wird nunmehr erkannt, dass der Fahrer anfahren möchte, wird die Kupplung
In
Die Darstellung zeigt den Verlauf des Fahrpedalwinkels
Man erkennt zu Beginn ein Ansteigen der Verbrennungsmotordrehzahl
In
Ein erster Doppelpfeil
Es ist zu erkennen, dass zunächst das Verbrennungsmotorsollmoment
In den Figuren wurde der erfindungsgemäße Einsatz der automatisierten Kupplung in Kombination mit einem Kupplungsaktuator bei einem Anfahren beschrieben, wonach unter Berücksichtigung der Fahrsituation und anderer Bedingungen die Kupplung derart betätigt wird, dass energetisch optimierte Anfahrvorgänge erzielt werden können. Weiterhin kann die Kupplung derart betätigt werden, dass ein komfortables Anfahren und ein für die Kupplungsteile schonendes Anfahren ermöglicht wird. Je nach Anforderung kann dabei der Verbrauch, der Komfort und/oder der schonende Betrieb im Vordergrund stehen. Eine Gewichtung dieser Kriterien kann ebenfalls vorgenommen werden. Dies kann vom Werk vorgegeben oder auch vom Fahrer gewählt werden. Entsprechend wird die Steuereinheit, bspw. durch Parameteranpassung, eingestellt.In the figures, the inventive use of the automated clutch has been described in combination with a clutch actuator at a start, after which, taking into account the driving situation and other conditions, the clutch is operated such that energetically optimized starting operations can be achieved. Furthermore, the coupling can be actuated in such a way that a comfortable start-up and a gentle start for the coupling parts is made possible. Depending on the requirements, consumption, comfort and / or gentle operation can be a priority. A weighting of these criteria can also be made. This can be specified by the factory or selected by the driver. Accordingly, the control unit, for example. By parameter adjustment, set.
Selbstverständlich ist es auch möglich, das vorgestellte Verfahren bei einem Wechsel der Getriebestufe, d. h. beim Schalten, einzusetzen. In diesem Fall wird kein Anfahrmoment, sondern ein Fahrmoment berechnet.Of course, it is also possible, the presented method when changing the gear, d. H. when switching, use. In this case, no starting torque, but a driving torque is calculated.
Das vorgestellte Verfahren kann insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetriebe, die über eine Automatisierung der Kupplung verfügen, eingesetzt werden.The proposed method can be used in particular in motor vehicles with manual transmission, which have an automation of the clutch.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20141230 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |