DE102013205227A1 - Method for operating a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug verfügt über eine Kupplungsanordnung (10) mit einer ausschließlich mechanischen Übertragung einer an einem Kupplungsbetätigungselements eingeleiteten Kraft auf eine Kupplung (28), wobei durch Betätigen des Kupplungsbetätigungselements die Kupplung (28) geöffnet wird und über eine zusätzlich vorgesehene Hydraulikeinheit (11) die Kupplung (28) offen gehalten wird.The invention relates to a method and an arrangement for operating a motor vehicle. The motor vehicle has a clutch arrangement (10) with an exclusively mechanical transmission of a force introduced at a clutch actuating element to a clutch (28), the clutch (28) being opened by actuating the clutch actuating element and the clutch via an additionally provided hydraulic unit (11) (28) is kept open.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs und eine Kupplungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens. Das beschriebene Verfahren kommt bei einem Kraftfahrzeug mit einer Kupplungsanordnung zum Einsatz, die über eine mechanische Übertragung der von einem Fahrer an einem Kupplungsbetätigungselement eingeleiteten Kraft auf eine Kupplung verfügt. The invention relates to a method for operating a motor vehicle and a clutch assembly for carrying out the method. The described method is used in a motor vehicle having a clutch arrangement which has a mechanical transmission of the force introduced by a driver on a clutch actuating element onto a clutch.
Stand der TechnikState of the art
Eine mechanische Übertragung der vom Fahrer eingeleiteten Kraft erfolgt bspw. mittels eines Seilzugs. Derartige Kupplungsanordnungen finden regelmäßig bei Zweirädern Anwendung. Aber auch bei anderen Kraftfahrzeugen wie Personenkraftwagen und Lastkraftwagen werden derartige mechanische Übertragungen eingesetzt.A mechanical transmission of the force introduced by the driver takes place, for example, by means of a cable. Such clutch arrangements are used regularly in two-wheeled vehicles. But also in other motor vehicles such as passenger cars and trucks such mechanical transmissions are used.
Zu beachten ist, dass bei Kraftfahrzeugen zwischen verschiedenen Fahrzuständen unterschieden wird. Als Segeln wird ein Fahrzustand bezeichnet, der bereits bei Hybridfahrzeugen, wie bspw. bei einem Parallelhybrid mit Trennkupplung zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Antriebsmaschine, bekannt ist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein Segeln auch bei konventionellen Kraftfahrzeugen nutzbringend einzusetzen ist, insbesondere vor dem Hintergrund steigender Kraftstoffpreise und der Notwendigkeit, Emissionen zu reduzieren.It should be noted that in motor vehicles a distinction is made between different driving conditions. Sailing is a driving condition that is already known in hybrid vehicles, such as, for example, in a parallel hybrid with a separating clutch between the internal combustion engine and the electric drive machine. However, it has been found that sailing is also beneficial in conventional motor vehicles, especially in the context of rising fuel prices and the need to reduce emissions.
Bei einem Segeln, das auch als freewheeling, high speed free rolling, coasting usw. bezeichnet wird, wird der Antriebsstrang geöffnet und damit der Verbrennungsmotor und das Getriebe entkoppelt. Durch das fehlende Motor-Schleppmoment rollt das Fahrzeug antriebslos deutlich weiter als mit Schubabschalten im höchsten Gang aus. Der Motor kann im Leerlauf weiterbetrieben werden, was als Leerlauf-Segeln bezeichnet wird. Schließlich kann der Motor auch ausgeschaltet werden, was als Motorstopp-Segeln bezeichnet wird. Mit einem entsprechenden Bedienkonzept springt der Motor automatisch wieder an.Sailing, also known as freewheeling, high speed free rolling, coasting, etc., opens the drivetrain and decouples the combustion engine and transmission. Due to the missing engine drag torque, the vehicle unrestrainedly rolls further than with overrun fuel cutoff in the highest gear. The engine may continue to idle, referred to as idle sailing. Finally, the engine can also be turned off, which is called engine stoppage sailing. With a corresponding operating concept, the engine automatically restarts.
Mit dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs sind alle Komponenten gemeint, die ein Drehmoment auf die Straße übertragen. Bei einem konventionellen Antriebsstrang sind hiervon der Verbrennungsmotor, die Kupplung mit Getriebe, die Antriebswellen und die Räder umfasst.The powertrain of a motor vehicle means all components that transmit torque to the road. In a conventional powertrain, this includes the engine, the clutch with transmission, the drive shafts and the wheels.
Das beschriebene Leerlauf-Segeln ist ohne großen Mehraufwand umzusetzen. Es lässt jedoch nur geringe Verbrauchseinsparungen erwarten. Das Motorstopp-Segeln zeigt im realen Fahrbetrieb fahrzeug- und fahrerabhängig ein Verbrauchseinsparpotential von bis zu 10 % zusätzlich zu einem Start-Stopp-Betrieb.The described idle sailing can be implemented without much additional effort. However, it can only expect low fuel savings. The engine stop sailing shows in real driving vehicle and driver-dependent fuel savings potential of up to 10% in addition to a start-stop operation.
Bei Hybridfahrzeugen sind bereits die notwendigen Voraussetzungen für einen Segelbetrieb vorhanden. Bei einem konventionellen Fahrzeug hingegen müssen Starter-System, Bordnetz, Lenkung, Bremssystem und Getriebe an die zusätzlichen Anforderungen angepasst werden.In hybrid vehicles, the necessary conditions for a sailing operation already exist. In a conventional vehicle, on the other hand, the starter system, electrical system, steering system, braking system and transmission must be adapted to the additional requirements.
Bei manuellen Getrieben ist ein Segelbetrieb zwar möglich. Dies bedarf jedoch eines als umständlich empfundenen Bedienkonzepts. Um dies zu verdeutlichen, wird nachfolgend ein mögliches Bedienkonzept vorgestellt. For manual gearboxes, sailing is possible. However, this requires a perceived as cumbersome operating concept. In order to clarify this, a possible operating concept is presented below.
Der Fahrer muss, um einen Segelbetrieb zu initiieren, das Kupplungsbetätigungselement betätigen, bspw. den Kupplungshebel ziehen, das Getriebe in Neutral stellen und die Kupplung wieder freigeben. Um den Motor erneut zu starten, muss der Kupplungshebel wieder gezogen werden. Anschließend muss, um wieder einen Kraftschluss zwischen Motor und Getriebe herzustellen, ein der Geschwindigkeit des Fahrzeugs angemessener Gang eingelegt und die Kupplung wieder freigegeben werden. To initiate sailing operation, the driver must actuate the clutch actuator, eg, pull the clutch lever, place the transmission in neutral, and release the clutch. To restart the engine, the clutch lever must be pulled again. Then, to reestablish a power connection between the engine and the transmission, a gear that is appropriate to the speed of the vehicle must be engaged and the clutch released again.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Kupplungsanordnung gemäß Anspruch 8 vorgestellt. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a method having the features of claim 1 and a clutch arrangement according to claim 8 are presented. Embodiments result from the dependent claims and the description.
Bei dem vorgestellten Verfahren wird somit, zumindest bei Vorliegen bestimmter Bedingungen, die Kupplung und damit der Antriebsstrang durch ein Ventil offen gehalten. Offenhalten bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Kupplung und damit der Antriebsstrang geöffnet bleiben, auch wenn das Kupplungsbetätigungselement entlastet wird. Entlastet bedeutet, dass vom Fahrer keine Kraft mehr am Kupplungsbetätigungselement eingeleitet wird bzw. die Kupplung nicht mehr gedrückt bzw. betätigt wird. Dies bedeutet, dass wenn die zum Betätigen der Kupplung aufgebrachte Kraft wegfällt, bleibt die Kupplung dennoch geöffnet. Die Kupplung und damit der Antriebsstrang werden erst dann wieder geschlossen, wenn bestimmte, vorgebbare Ereignisse, wie bspw. ein Betätigen des Gaspedals oder der Bremse, erfasst werden.In the method presented is thus, at least in the presence of certain conditions, the clutch and thus the drive train held open by a valve. Keep open in this context means that the clutch and thus the drive train remain open, even if the clutch actuator is relieved. Relieved means that the driver no longer has more power Clutch actuator is initiated or the clutch is no longer pressed or operated. This means that when the force applied to actuate the clutch is removed, the clutch still remains open. The clutch and thus the drive train are closed again only when specific, predefinable events, such as, for example, an operation of the accelerator pedal or the brake, are detected.
Ein ausschließlich bzw. rein mechanischer Wirkpfad zwischen Kupplungsbetätigungselement und Kupplung bedeutet, dass die vom Fahrer beim Betätigen des Kupplungsbetätigungselements zum Öffnen der Kupplung eingeleitete Kraft rein mechanisch auf die Kupplung übertragen wird. Die zusätzlich vorgesehene Hydraulikeinheit hält die Kupplung und den Antriebsstrang offen, auch wenn das Kupplungsbetätigungselement wieder entlastet wird.An exclusively or purely mechanical path of action between the clutch actuating element and the clutch means that the force introduced by the driver when the clutch actuating element is actuated to open the clutch is transmitted purely mechanically to the clutch. The additionally provided hydraulic unit keeps the clutch and the drive train open, even if the clutch actuator is relieved again.
Das Verfahren kann für einen Segelbetrieb eingesetzt werden. Eine Bedingung kann dadurch gegeben sein, dass in einem vorab bestimmten Zeitraum kein Gangwechsel erfolgt, kein Gas gegeben wird und/oder eine Bremse nicht betätigt wird. Die Bedingung kann aber auch bei Vorliegen eines Bewegungsmusters des Kupplungsbetätigungselements gegeben sein.The method can be used for a sailing operation. A condition can be given by the fact that in a predetermined period no gear change takes place, no gas is given and / or a brake is not operated. The condition can also be given in the presence of a movement pattern of the clutch actuating element.
Das hierin vorgestellte Verfahren schlägt einen Mittelweg zwischen dem als umständlich empfundenen Segeln in Neutral-Gang-Stellung, das vom Fahrer ausgelöst wird, und einem vollautomatischen Bedienkonzepts vor. Bei dem vollautomatischen Bedienkonzept ist vorgesehen, mit Hilfe eines Kupplungsaktuators ein Segeln bei einem manuellen Getriebe vollautomatisch zu realisieren. Dabei ist vorgesehen, mindestens ein Trennelement einer Kupplungsanordnung über ein vom Fahrer bedientes Betätigungselement und ein Steuergerät anzusteuern. Dieses System kann grundsätzlich auch an Zwei- bzw. Motorräder angepasst werden. Im Verhältnis zum Anschaffungspreis eines Zweirads oder einer Autorickscha, eines Dreirads, ist dieses System jedoch in vielen Fällen zu teuer.The method presented herein suggests a balance between the perceived cumbersome sailing in neutral gear position initiated by the driver and a fully automated operating concept. In the case of the fully automatic operating concept, it is intended to realize a sailing with a manual transmission fully automatically with the aid of a clutch actuator. In this case, it is provided to control at least one separating element of a coupling arrangement via a driver-operated actuating element and a control device. This system can basically be adapted to two or motorcycles. However, in comparison with the purchase price of a two-wheeler or an autoshicka, a tricycle, this system is in many cases too expensive.
Die vorgestellte Kupplungsanordnung sieht eine mechanische Übertragung, insbesondere eine rein bzw. ausschließlich mechanische Übertragung, bspw. mittels eines Seilzugs, der vom Fahrer an dem Kupplungsbetätigungselement, bei einem Motorrad dem Kupplungshebel, eingeleiteten Kraft auf die Kupplung vor. Damit ist ein ausschließlich bzw. rein mechanischer Wirkpfad zwischen Kupplungsbetätigungselement und Kupplung gegeben.The proposed clutch assembly provides a mechanical transmission, in particular a purely or exclusively mechanical transmission, for example. By means of a cable, the driver of the clutch actuator, in a motorcycle the clutch lever, initiated force on the clutch. This is an exclusively or purely mechanical path of action between the clutch actuator and clutch given.
Das Segeln kann dadurch eingeleitet werden, dass der Fahrer das Kupplungsbetätigungselement bspw. für einen vorab bestimmten Zeitraum betätigt. Alternativ oder ergänzend kann das Segeln dadurch eingeleitet werden, dass das Kupplungsbetätigungselement über einen gewissen Punkt hinaus betätigt wird. Bei einem Kupplungspedal ist dies somit über den Pedalweg festgelegt. Es ist ebenso möglich, dass bei einer besonderen, vorab festgelegten besonderen Art der Betätigung des Kupplungsbetätigungselements der Segelbetrieb eingeleitet wird. Bspw. kann es erforderlich sein, das Kupplungsbetätigungselement mehrfach hintereinander zu betätigen. Dies ist dem Fahrer vorab bekannt und er kann durch eine bestimmte Art der Betätigung des Kupplungsbetätigungselements den Segelbetrieb einleiten. Die genannten Einleitebedingungen können beliebig kombiniert, alternativ oder ergänzend eingesetzt werden. Sailing can be initiated by the driver actuating the clutch actuator, for example, for a predetermined period of time. Alternatively or additionally, the sailing can be initiated by actuating the clutch actuating element beyond a certain point. With a clutch pedal this is thus determined via the pedal travel. It is also possible that the sailing operation is initiated in a particular, pre-determined particular type of operation of the clutch actuator. For example. It may be necessary to operate the clutch actuator several times in a row. This is known to the driver in advance and he can initiate the sail operation by a certain type of operation of the clutch actuator. The introductory conditions mentioned can be combined as desired, used alternatively or in addition.
Der vorgeschlagene Mittelweg zwischen dem Segeln in Neutral-Gang-Stellung und dem vollautomatischen Bedienkonzept kann bei einem Zweirad auch durch eine Hydraulikeinheit am Lenker ermöglicht werden.The proposed middle ground between sailing in neutral gear position and the fully automatic operating concept can be made possible in a two-wheeler by a hydraulic unit on the handlebars.
Durch Ziehen und Halten, wobei in einer Ausführung die Haltezeit t_halt größer als 1 Sekunde ist, des Kupplungsbetätigungselements, bspw. des Kupplungshebels, kann die Motorsteuerung erkennen, dass es sich nicht um einen Schaltvorgang handelt. Werden zudem die Bremse und das Gas nicht betätigt, erkennt das System, dass ein Segelbetrieb gewünscht ist. Der Segelbetrieb wird dann eingeleitet bzw. aktiviert. Dabei wird der Verbrennungsmotor in Ausgestaltung so angesteuert, dass dieser auf Leerlaufdrehzahl geht. Beim Start-Stopp-Segeln wird der Verbrennungsmotor ausgeschaltet. Der Fahrer kann nun den Kupplungshebel loslassen, da die Hydraulikeinheit in Ausgestaltung das automatische Halten des Kupplungshebels veranlasst. Das vom Fahrer ausgelöste Beenden des Segelns erfolgt durch eine Aktion des Fahrers, bspw. durch eine Betätigung des Gaspedals oder durch Bremsen. Hierbei wird durch die Ventil- bzw. Drossel-Ventilstellung langsam eingekuppelt. Der Fahrer kann somit den Segelbetrieb intuitiv verlassen und ist gleichzeitig in seinem gewünschten Fahrmodus, nämlich Antreiben oder Bremsen. Alternativ kann das Segeln ausgelöst durch eine Aktion des Steuergeräts beendet werden.By pulling and holding, wherein in one embodiment the holding time t_halt is greater than 1 second of the clutch actuating element, for example the clutch lever, the engine control can recognize that it is not a switching operation. In addition, if the brake and the gas are not actuated, the system recognizes that a sailing operation is desired. The sailing operation is then initiated or activated. In this case, the internal combustion engine is controlled in design so that it goes to idle speed. During start-stop sailing, the combustion engine is switched off. The driver can now release the clutch lever, since the hydraulic unit in an embodiment causes the automatic holding of the clutch lever. The driver-terminated termination of sailing is done by an action of the driver, for example by an operation of the accelerator pedal or by braking. This is slowly engaged by the valve or throttle valve position. The driver can thus intuitively leave the sailing operation and at the same time in his desired driving mode, namely driving or braking. Alternatively, the sailing triggered by an action of the controller can be terminated.
Zusätzlich kann eine Indikator- bzw. Anzeigelampe zur Unterstützung des Fahrers verwendet werden, die dem Fahrer anzeigt, ob ein Segeln möglich ist. Diese kann auch anzeigen, ob das Kraftfahrzeug gerade im Segel-Modus ist. Diese Anzeigelampe ermöglicht, dem Kunden ein Segeln nahezulegen und sein Fahrverhalten auf ein Segelsystem anzupassen, um einen Vorteil hinsichtlich der CO2-Emissionen zu erzielen. Mögliche Betriebszustände sind in der nachstehenden Tabelle 1 verdeutlicht:
Durch das vorgestellte Verfahren kann das große Einsparpotential hinsichtlich des Verbrauchs durch Segeln und Start-Stopp bzw. Stop in Gear (SiG) preiswert ausgeschöpft werden.The presented method makes it possible to exploit the great potential for savings in terms of consumption by sailing and start-stop or stop-in-gear (SiG) at low cost.
Bei einer Start-Stopp-Funktion wird bei stehendem Kraftfahrzeug der Verbrennungsmotor, typischerweise durch das Motorsteuergerät, ausgeschaltet. In a start-stop function, the internal combustion engine is switched off, typically by the engine control unit, when the motor vehicle is stationary.
Als Stop-in-Gear wird eine Bedienstrategie bezeichnet, bei der das Fahrzeug unterhalb einer Geschwindigkeitsschwelle und bei einem Betätigen von Kupplungshebel und Bremse der Motor abgestellt wird.Stop-in-gear refers to an operating strategy in which the vehicle is turned off below a speed threshold and when the clutch lever and brake are actuated.
Bei dem beschriebenen Verfahren kann die gewohnte Bedienung des Fahrzeugs weitgehend beibehalten bleiben. Durch die notwendige Betätigung des Kupplungsbetätigungselements bleibt dem Fahrer die Entscheidungshoheit über die Kupplung. Das Kupplungsventil unterstützt den Fahrer, dass er nicht ständig den Kupplungshebel während Segeln oder auch in einer Stopp-in-Gear-Phase halten muss. Dies trifft auch auf ein Motorstopp-Segeln, ein Leerlauf-Segeln sowie im Stand bei Stopp-in-Gear sowie im Leerlaufbetrieb zu.In the described method, the usual operation of the vehicle can be largely retained. The necessary actuation of the clutch actuating element leaves the driver with the decision sovereignty over the clutch. The clutch valve assists the driver in not having to constantly hold the clutch lever during sailing or even in a stop-in-gear phase. This also applies to engine stop sails, idle sails, as well as in stop-in-gear and idle mode.
Bei einem Zweirad ermöglicht die Hydraulikeinheit am Lenker dem Fahrer somit einen komfortablen Segel-, Stop-in-Gear-Betrieb und Leerlauf-Betrieb.In a two-wheeler, the hydraulic unit on the handlebar thus allows the driver a comfortable sailing, stop-in-gear operation and idling operation.
Das Beenden des Segelns kann unter anderem von der Motorsteuerung ausgelöst werden, wenn bspw. der Batterieladezustand oder die virtuelle Drehzahl im eingekuppelten Zustand zu gering ist. Dies stellt einen wirksamen Schutz vor einem Abwürgen dar. Zu beachten ist, dass der Fahrer überrascht werden kann, wenn der Kupplungshebel selbstständig schnell in seine Ausgangsstellung springt. Durch ein Proportionalventil kann aus dem Segel- und SiG-Betrieb bzw. -Modus auch bei schnellem Loslassen des Kupplungsbetätigungselements der Motor weich eingekuppelt werden. Das Loslassen des Kupplungsbetätigungselements erfolgt dann gedrosselt, sodass der Fahrer nicht überrascht und gar verletzt wird.The termination of the sailing can be triggered by the engine control, among other things, if, for example, the battery state of charge or the virtual speed in the engaged state is too low. This is an effective protection against stalling. It should be noted that the driver can be surprised when the clutch lever automatically jumps quickly to its original position. By a proportional valve can be engaged softly from the sail and SiG operation or mode even with rapid release of the clutch actuating element of the engine. The release of the clutch actuator is then throttled, so that the driver is not surprised and even injured.
Zu beachten ist, dass das vorgestellte Verfahren es durch die einfache Bedienung ermöglicht, dass der Fahrer das große Einsparpotential hinsichtlich des Verbrauchs durch Segeln und Stop-in-Gear nutzen kann.It should be noted that the presented method makes it possible by the simple operation that the driver can use the great savings potential in terms of consumption by sailing and stop-in-gear.
Das vorgestellte Verfahren und die dargelegte Kupplungsanordnung halten die Kupplung über eine Hydraulikeinheit. In einer Ausführung wird die Kupplung über ein mechanisches Übertragungsmittel, wie bspw. einen Seilzug, betätigt und nur das Kupplungsbetätigungselement über die Hydraulikeinheit gehalten, wodurch die Kupplung offen gehalten wird. In diesem Fall wirkt die Hydraulikeinheit auf das Kupplungsbetätigungselement. Die Hydraulikeinheit kann auch direkt auf die Kupplung wirken. Die Hydraulikeinheit wird insbesondere für dieses Halten eingeführt und ist nicht für die Kraftübertragung für die Kupplungsbetätigung zuständig.The presented method and the disclosed clutch arrangement hold the clutch via a hydraulic unit. In one embodiment, the clutch is actuated via a mechanical transmission means, such as a cable, and only the clutch actuator is held over the hydraulic unit, thereby holding the clutch open. In this case, the hydraulic unit acts on the Clutch actuator. The hydraulic unit can also act directly on the coupling. The hydraulic unit is introduced in particular for this holding and is not responsible for the power transmission for the clutch actuation.
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.
Es versteht sich, dass die voranstehend 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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
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.
Die Kupplung
Das Ventil
Als Alternative zum 2/2-Wegeventil kann ein 2/2-Proportionalventil eingesetzt werden, das elektrisch angesteuert wird. Dieses erfüllt variabel die Drosselfunktion, nämlich ein definiertes, langsames Loslassen des Kupplungshebels
Ein möglicher Ablauf des Verfahrens ist anhand eines Flussdiagramms in
In einem ersten Schritt
Wird durch die Motorsteuerung oder den Fahrer der Segelbetrieb beendet, öffnet das Ventil in einem Schritt
Claims (12)
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