DE102013208256A1

DE102013208256A1 - Verfahren zur Adaption einer Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102013208256A1
Application number: DE102013208256.8A
Authority: DE
Inventors: Manuel Schnitzer; Fabio Iacona; Mykhaylo Klymenko
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2014-11-06

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Anordnung zur Adaption einer automatisierten Reibungskupplung (14) vorgestellt. Bei dem Verfahren wird ein Lernvorgang durchgeführt, bei dem ein Wert zum Ansteuern eines Aktors (22) gelernt wird, wobei ein Verlauf einer Motordrehzahl aufgenommen wird und daraus mindestens ein Gradient berechnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption einer automatisierten Reibungskupplung und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Kupplungen sind Maschinenelemente zur starren, elastischen, beweglichen oder lösbaren Verbindung zweier Wellen. Mit der durch die Kupplung bereitgestellten Verbindung ist es möglich, zwischen beiden Wellen ein Drehmoment zu übertragen. In Kraftfahrzeugen kommen Reibungskupplungen zum Einsatz, bei denen beim Herstellen der Verbindung beim Anfahren und beim Wiederherstellen der Verbindung nach einem Gangwechsel ein Drehzahlunterschied zwischen den beiden Wellen durch kurzzeitigen Schlupf überbrückt werden kann.
Automatisierte Reibungskupplungen werden in der Regel mittels eines Aktors betätigt, der von einer elektronischen Steuereinheit, wie bspw. einem Motorsteuergerät, angesteuert wird. Die Koordination von Kupplung und Verbrennungsmotor erfolgt üblicherweise auf Momentenebene, d. h. eine übergeordnete Steuerung fordert ein bestimmtes Moment von den beteiligten Komponenten, nämlich der Kupplung und dem Verbrennungsmotor, um einen optimalen und komfortablen Ablauf des Fahrbetriebs zu gewährleisten. Die Schnittstelle für die Ansteuerung des Kupplungsaktors bildet dabei ein detailliertes Kupplungsmodell. Dieses hat die Aufgabe, unter allen gegebenen Randbedingungen, wie z. B. Temperatur, Drehzahl, Verschleiß usw., immer den jeweilig richtigen Sollwert für den Kupplungsaktor zu erzeugen, dass die Kupplung das gewünschte Sollmoment einstellt.
Üblicherweise bildet eine Kupplungskennlinie die Basis des Kupplungmodells, d. h. es findet eine Zuordnung von Aktorsteuergröße, bspw. Tellerfederzungenposition bei herkömmlichen trockenen Reibungskupplungen oder Betätigungsdruck bei herkömmlichen nassen Reibungskupplungen, zum übertragenen Moment statt. Diese Kennlinie ist jedoch nicht statisch. Ein wesentlicher Vorgang zur Kennlinienkorrektur bilden sogenannte Adaptionen bzw. Anpassungen. Dabei werden Parameter des Modells während des Betriebs mit dem Gesamtverhalten plausibilisiert und ggf. korrigiert.
Ein wichtiger Parameter ist bspw. der sogenannte Tastpunkt. Dies bezeichnet den Punkt, ab dem die Kupplung ein Moment überträgt. Ausgehend von diesem Tastpunkt kann der Nullmomentpunkt, der sogenannte Kisspoint ermittelt werden, bei dem die Kupplung gerade noch kein Moment überträgt. Bei der Bestimmung des Tastpunkts wird nunmehr die Ansteuergröße des Aktors bestimmt, bei dem dieser Tastpunkt vorliegt. Daraus kann dann der Kisspoint ermittelt werden. Somit ergibt sich eine Ansteuergröße für den Aktor, bei dem gerade noch kein Moment durch die Kupplung übertragen wird.
Die Druckschrift DE 102 14 813 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Kupplung. Bei dem Verfahren wird ein Lernvorgang durchgeführt, bei dem der Tastpunkt oder ein den Tastpunkt repräsentierender Wert der Kupplung festgestellt wird. Der ermittelte Wert wird gespeichert und zur Steuerung der Kupplung herangezogen. Während des Lernvorgangs wird die Kupplung aus der ausgerückten Position in Richtung der eingerückten Position langsam eingerückt. Mit dem Schließen der Kupplung wird ein Reaktionssignal erfasst und mit einem Grenzwert verglichen. Als Reaktionssignal wird bspw. das Motormoment herangezogen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 vorgestellt. Ausführungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
Bei dem vorgestellten Verfahren wird somit eine Änderung des Drehzahlgradienten berücksichtigt. Es zeigt sich, dass die Betrachtung des Motormoments, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, ein sehr genaues Momentenmodell des Motors benötigt, was problematisch ist, da dieses durch Einspritzung und Zündung berechnet wird. Weiterhin ist ein sehr genauer und stabiler Drehzahlregler erforderlich, da es nur sinnvoll ist, eine Änderung des Moments zu detektieren, wenn die Drehzahl konstant bleibt. Weiterhin ist bei der Betrachtung des Moments zu beachten, dass die Adaption unter Umständen aufgeschoben werden muss, bis der Motor im Leerlauf und der Regler eingeschwungen ist. Dies führt zu einem Zeitverlust. Außerdem muss der Motor aktiv befeuert werden, was den Benzinverbrauch steigert.
Bei einer Betrachtung des mindestens einen Drehzahlgradienten, bei mehreren Gradienten somit der Änderung des Drehzahlgradienten, kann die Adaption sofort starten, sobald keine Einspritzung und Zündung mehr stattfinden. Der Gradient wird durch das physikalisch vorhandene Schleppmoment beeinflusst. Das Schleppmoment des Motors ist in dem benötigten Adaptionsbereich konstant.
Die Erfindung zeigt ein Verfahren zur Bestimmung des Tastpunkts und daraus die Ableitung des Kisspoint. Hierbei wird die Aktorsteuergröße bestimmt, die einzustellen ist, damit die Kupplung noch kein Moment mehr überträgt. Dieser Punkt ist sehr wichtig für die gesamte Kennlinie, da er die Grenze zwischen "Kupplung offen" und "Kupplung überträgt Moment" kennzeichnet.
Unter Einrücken der Reibungskupplung ist ein allmähliches Schließen der zu Beginn geöffneten Kupplung zu verstehen, bei dem die Kupplung unterschiedliche Einrückpositionen einnimmt. Somit wird die Reibungskupplung gezielt eingerückt, währenddessen das Steuergerät ein Signal erhält, in diesem Fall die Motordrehzahl, aus dem Verlauf der Werte für die Drehzahl mindestens einen Gradienten berechnet und diesen auswertet, um festzustellen, ob der Tastpunkt erreicht ist.
Die Tastpunktbestimmung findet bspw. statt, wenn der Verbrennungsmotor im unbefeuerten Zustand von dem Triebstrang abgekoppelt wird, die definierte Mindestdrehzahl aber noch nicht erreicht hat. Dies kann in folgenden Fahrsituationen stattfinden:

– während der Fahrt in der Motorauslaufphase (Start-Stopp-Coasting, SSC),
– während der Fahrt beim Übergang zum Leerlaufsegeln (Idle Coasting, IDC),
– während des Fahrzeugstillstands in der Motorauslaufphase (Start-Stopp), in diesem Fall wird der Gradient negativ, sobald der Tastpunkt erreicht ist,
– während des Schaltvorgangs. Voraussetzung ist, dass der Motor kein eigenes Moment mehr produziert. Der Motor wird bei komplett geöffneter Kupplung und Schubabschalten durch sein internes Reibmoment abgebremst.

Hierbei wird die Motordrehzahl bzw. der Motordrehzahlgradient beobachtet. Die Kupplung wird soweit wieder geschlossen, bis der Motordrehzahlgradient bspw. eine Steigung aufweist. Dadurch kann erkannt werden, dass die Kupplung ein Moment stellt, d. h. soweit geschlossen ist, dass der Tastpunkt erreicht ist und der Kisspoint gerade überschritten ist. Der Kisspoint wurde gerade erreicht, kurz bevor die Steigung zu erkennen ist.
Anhand des zeitlichen Verlaufs wird nun auf den exakten Kisspoint rückgerechnet und dessen Kupplungssteuergröße mit dem Kupplungsmodell verrechnet. Vorteil dieses Prinzips ist, dass es gänzlich ohne Momentenmodell des Verbrennungsmotors auskommt. Es wird lediglich eine Motordrehzahl benötigt, die aus einem Sensorsignal ermittelt wird. Somit kann eine hohe Güte der Adaption erreicht werden, da keine Referenzierung mit anderen, ggf. ungenauen Momenten erfolgt.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in schematischer Darstellung einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
2 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des beschriebenen Verfahrens.
3 zeigt in einem Diagramm Signalverläufe.
4 zeigt in einem Diagramm den Verlauf des Kupplungsmoments.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt einen Verbrennungsmotor 12, eine Reibungskupplung 14, ein Getriebe 16 und angetriebene Räder 18. Mit der Reibungskupplung 14 kann somit der Antriebsstrang 10 unterbrochen und geschlossen werden. Dies erfolgt durch Rücken, also Ein- oder Ausrücken, der Reibungskupplung 14. Dabei werden Kupplungsscheiben 20 der Reibungskupplung 14 aufeinander oder auseinander bewegt. Hierzu dient ein Aktor 22, der wiederum von einem Steuergerät 24, bspw. dem Motorsteuergerät, angesteuert wird. Hierzu dient ein Ansteuersignal. Bei dem vorgestellten Verfahren wird nun der Wert bzw. die Größe dieses Ansteuersignals ermittelt, bei dem der Tastpunkt der Reibungskupplung 14 erreicht ist, also der Wert des Ansteuersignals, bei dem die Reibungskupplung gerade ein Moment überträgt. Daraus lässt sich der Kisspoint ableiten.
Rücken der Reibungskupplung 14 bedeutet das Bewegen der Kupplungsscheiben 20 zueinander, also aufeinander zu oder voneinander weg. Beim Einrücken werden die Kupplungsscheiben 20 aufeinander zu bewegt, beim Ausrücken werden diese voneinander wegbewegt.
In 2 ist in einem Flussdiagramm ein möglicher Ablauf des beschriebenen Verfahrens dargestellt.
In einem ersten Schritt 30, der auch als Ausgangssituation bezeichnet wird, wird der Motor nicht mehr befeuert. Der Fahrer ist vollständig vom Gaspedal und die Kupplung wird durch eine automatische Ablaufsteuerung oder durch Fahrer in einem nächsten Schritt 32 geöffnet. Für das Verfahren ist es aber grundsätzlich nicht erforderlich, dass der Fahrer vollständig vom Gaspedal geht. Daraus folgt, dass der Motor durch sein inneres Reibmoment abgebremst wird und die Drehzahl fällt.
Die Adaption läuft nunmehr wie folgt. In einem nächsten Schritt 34 wird die Kupplung ein Stück geschlossen, d. h. eingerückt, was als Suchlauf bezeichnet wird. Dabei wird kontinuierlich das Verhalten der Motordrehzahl sowie des Befeuerungszustands beobachtet. Es werden Messabtastwerte aufgezeichnet, u. a. von der Kupplungssteuergröße.
Dabei kann der Suchlauf über eine Sollwertrampe begrenzt werden. Weiterhin ist zweckmäßig, wenn die Steigung der Sollwertrampe abhängig ist vom Gang. Außerdem kann die Steigung der Sollwertrampe abhängig von der jeweiligen Fahrsituation sein, da in bestimmten Situationen ein höherer Komfort gefordert ist bzw. in manchen Situationen weniger Zeit vorhanden ist, um eine Adaption durchzuführen. Die Sollwertrampe beschreibt einen Verlauf, dem der Verlauf des Aktorweges und damit der Verlauf des Aktoransteuersignals angenähert werden kann. Grundsätzlich wird versucht, das Verfahren so schnell wie möglich durchzuführen.
Weiterhin ist zweckmäßig, wenn die Steigung der Sollwertrampe abhängig ist von der Höhe der Drehzahl bzw. der Höhe der Drehzahldifferenz, d. h. Motor gegen 0 Umdrehungen pro Minute, gegen Leerlauf usw. Dies ist abhängig von der Fahrsituation.
Zudem kann sich die Steigung der Sollwertrampe während des Adaptionsvorgangs ändern, um möglichst genaue Werte zu liefern oder einen entsprechenden Komfort zu gewährleisten.
Wird in einem nächsten Schritt 36 eine eindeutige Veränderung der Motordrehzahl beobachtet, d. h. der Motor wird stärker bzw. schwächer abgebremst, je nach Fahrsituation, wird darauf geschlossen, dass die Kupplung ein Moment überträgt. Über die vorhandenen Messabtastwerte wird der eindeutige Tastpunkt und der Kisspoint ermittelt und regelmäßig in das Kupplungsmodell eingerechnet.
Wenn die gültigen Randbedingungen nicht mehr gelten, Drehzahlbereich, Motor nicht befeuer usw., wird die Adaption abgebrochen und die Kupplung folgt wieder dem vorgegebenen Sollwert.
3 zeigt in einem Diagramm Verläufe der Drehzahl 50, des Drehzahlgradienten 52 und des Kupplungsmoments 54 aus dem Modell. Mit 58 ist die Tastpunktposition bezeichnet. Diese Tastpunktposition ist genau der Punkt, ab dem die Kupplung messbar ein Moment überträgt. Wird somit ein positiver Gradient der Drehzahl erfasst, so kann darauf geschlossen werden, dass der Tastpunkt erreicht ist. Mit 56 ist der Kisspoint bzw. der Nullmomentpunkt, d. h. der Punkt, an dem gerade noch kein Moment übertragen wird, bezeichnet.
In 4 ist ein Verlauf des Kupplungsmoments 80 über den Aktorweg an einer Abszisse 82 aufgetragen. Zu erkennen ist, dass erst ab einem Punkt 84 das Kupplungsmoment ansteigt. An diesem Punkt 84 ist das von der Kupplung übertragene Moment noch 0. Ein zweiter bezeichneter Punkt 86 bezeichnet einen Aktorweg, ab dem ein Kupplungsmoment messbar bzw. erfassbar ist. Dieser zweite Punkt 84 entspricht dem Tastpunkt.
Bei Durchführung des Verfahrens wird nunmehr die Aktoransteuergröße variiert, so dass der Aktorweg entlang der Abszisse 82 variiert. Dies wird mit Pfeil 88 verdeutlicht. Währenddessen wird die Drehzahl aufgenommen und mindestens ein Gradient, in der Regel eine Anzahl von Gradienten der Drehzahl, ermittelt. Daraus kann auch ein Gradientenverlauf bestimmt werden. Sobald sich eine signifikante Änderung des Gradienten ergibt, wenn dieser bspw. positiv wird, wird darauf geschlossen, dass das Kupplungsmoment größer 0 ist, d. h. die Kupplung ein Moment überträgt, und daher der Tastpunkt erreicht ist. Aus diesem kann dann der Kisspoint ermittelt werden, dies ist der Punkt, an dem der Gradient gerade noch nicht die signifikante Änderung zeigte.
Die Ansteuergröße und damit der Aktorweg kann kontinuierlich oder in Schritten verändert werden. Dabei kann der Aktorweg einer Sollwertrampe angenähert sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Aktorweg diese Solwertrampe nicht übersteigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10214813 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Adaption einer automatisierten Reibungskupplung (14), die mittels eines von einem Steuergerät (24) angesteuerten Aktors (22) zu betätigen ist, wobei ein Lernvorgang durchgeführt wird, bei dem ein Wert zum Ansteuern des Aktors (22), der einen Tastpunkt der Reibungskupplung (14) repräsentiert, bestimmt wird, wobei im Rahmen des Lernvorgangs die Reibungskupplung (14) in einem Suchlauf gerückt wird, ein Verlauf einer Motordrehzahl (50) aufgenommen wird, daraus mindestens ein Gradient (52) berechnet wird, und der mindestens eine berechnete Gradient (52) ausgewertet wird, um den den Tastpunkt repräsentierenden Wert zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Reibungskupplung (14) eingerückt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem, sobald der Gradient (52) positiv wird, auf Erreichen des Tastpunkts geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Reibungskupplung (14) ausgerückt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der den Tastpunkt repräsentierende Wert in einem Speicher des Steuergeräts (24) abgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der den Tastpunkt repräsentierende Wert in einem Modell der Reibungskupplung (14) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Suchlauf über eine Sollwertrampe begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Steigung der Sollwertrampe von einem eingelegten Gang abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die Steigung der Sollwertrampe von einer Fahrsituation abhängig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Steigung der Sollwertrampe von der Drehzahl abhängig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die Steigung der Sollwertrampe veränderlich ist.
Anordnung zur Adaption einer Reibungskupplung (14), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem Steuergerät (24) und einem Aktor (22) zum Ansteuern einer Reibungskupplung (14), bei dem das Steuergerät (24) dazu ausgebildet ist, einen Verlauf einer Drehzahl (50) eines Verbrennungsmotors (12) aufzunehmen und daraus mindestens einen Gradienten (52) zu berechnen und anhand des mindestens einen Gradienten (52) einen Tastpunkt der Reibungskupplung (14) zu bestimmen.