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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor und einem hydrodynamischen Retarder, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
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Kraftfahrzeugantriebsstränge werden seit vielen Jahren mit hydrodynamischen Retardern als verschleißfreie Bremsen ausgerüstet. Dies betrifft, wie die vorliegende Erfindung gemäß einer vorzuziehenden Ausführungsform, besonders Nutzfahrzeuge wie Lastkraftwagen oder auch Schienenfahrzeuge. Die hydrodynamischen Retarder weisen wenigstens ein beschaufeltes Primärrad und wenigstens ein beschaufeltes Sekundärrad auf, welche gemeinsam wenigstens einen Arbeitsraum ausbilden, der mit einem Arbeitsmedium befüllt oder befüllbar ist, um durch eine hydrodynamische Kreislaufströmung im Arbeitsraum Drehmoment vom Primärrad auf das Sekundärrad zu übertragen. Aufgrund dessen, dass das Sekundärrad stationär gehalten wird oder bei einer alternativen Ausführungsform in Gegenrichtung zum Primärrad angetrieben wird, wird ein Bremsmoment auf das Primärrad ausgeübt, mittels welchem der am Primärrad angeschlossene Zweig des Kraftfahrzeugantriebsstrangs abgebremst werden kann.
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Es sind sowohl sogenannte Primärretarder als auch Sekundärretarder bekannt. Bei Primärretardern läuft das Primärrad in Abhängigkeit der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors, welcher den Antriebsstrang antreibt, um. Bei Sekundärretardern läuft das Primärrad in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit beziehungsweise der Drehzahl der Antriebsräder um.
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Hydrodynamische Retarder erzeugen im Bremsbetrieb Wärme, die zwar über einen geeigneten Kühlkreislauf abgeführt werden muss, jedoch auch sinnvoll genutzt werden kann. So beschreibt
WO 94/00323 die Nutzung der Wärme eines hydrodynamischen Retarders in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang, um das Kühlmedium in einem Motorkühlkreislauf bei einem Kaltstart des Motors beschleunigt zu erwärmen. Hierzu wird die üblicherweise vorgesehene Blockierfunktion bei bestimmten Randbedingungen unterbunden. Gemäß einer solchen Blockierfunktion wird das Bremsen mit dem hydrodynamischen Retarder verhindert, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs das Gaspedal betätigt, um einen unnötigen Spritverbrauch zu vermeiden. Wenn nun gemäß der
WO 94/00323 ein Kaltstart des Kraftfahrzeugs erfasst wird, wird die Blockierfunktion so lange ausgesetzt, bis eine bestimmte Kühlmediumtemperatur erreicht ist. Während des Aussetzens der Blockierfunktion ist es möglich, den Motor gezielt gegen den hydrodynamischen Retarder arbeiten zu lassen. Dies führt zum einen dazu, dass der Verbrennungsmotor mehr Wärme erzeugt. Zum anderen führt dies dazu, dass der Retarder, der zumindest indirekt über den Motorkühlkreislauf gekühlt wird, mehr Wärme in den Kühlkreislauf einträgt. Beides führt zu einer schnelleren Aufheizung des Kühlmediums im Kühlkreislauf.
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Gemäß einer Ausführungsform, die in
WO 94/00323 beschrieben wird, wird die gezielte Heizfunktion des Retarders nach dem Start des Motors über einen Steuerschalter oder Steuerknopf aktiviert, beispielsweise am Handhebel des Retarders. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird zum Einschalten der Heizfunktion eine spezielle Steuereinrichtung benutzt, sodass keine gleichzeitige Aktivierung eines Starters für die Heizfunktion erforderlich ist. Ein Ausschalten kann in Abhängigkeit einer erfassten Kühlmediumtemperatur erfolgen, wenn diese nämlich einen vorbestimmten Grenzwert erreicht oder überschritten hat. Oberhalb dieser Grenztemperatur wird die Heizfunktion vorzugsweise automatisch beendet.
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Bei einer Nutzung eines hydrodynamischen Retarders zum Aufheizen des Motorkühlkreislaufes, wie sie beispielsweise in der genannten
WO 94/00323 beschrieben wird, ist es möglich, das Bremsmoment mittels eines intelligenten Algorithmus gezielt zu dosieren, beispielsweise abhängig von der Kühlwassertemperatur, der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, der Gaspedalstellung und gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Verkehrssicherheit.
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DE 197 16 923 B4 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Begrenzung der maximal ausnutzbaren Bremswirkung eines Sekundärretarders. Die Patentschrift behandelt dabei den ausgekuppelten Zustand des Getriebes, bei welchem die Kühlleistung des Kühlsystems häufig nur sehr gering ist, da die Kühlmediumpumpe, die das Kühlmedium im Kühlkreislauf umwälzt, meist mit einer geringen Drehzahl arbeitet. Gemäß dieser Patentschrift wird daher das Bremsmoment oder die Bremsleistung des Sekundärretarders mindestens als Funktion des Kupplungszustandes und/oder als Funktion der Leergangstellung eingestellt beziehungsweise begrenzt.
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DE 196 43 086 C5 beschreibt eine Retarderbremsmomentenanpassung beim Kuppeln und Schalten in einem Verbrennungsmotor nachgeordneten Getriebe, mit dem Ziel zu verhindern, dass ein hydrodynamischer Primärretarder im ausgekuppelten Zustand des Getriebes gegen den Verbrennungsmotor arbeitet.
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EP 0 699 144 B1 offenbart zum Stand der Technik das Herunterschalten des eingelegten Gangs im Getriebe, um dadurch die Drehzahl der Kühlmediumpumpe im Kühlkreislauf zu erhöhen, was zu einem größeren Kühlmediumdurchsatz und damit zu einer größeren Kühlkapazität des Kühlkreislaufs führt, bevor oder wenn der hydrodynamische Retarder eingeschaltet wird. Gemäß der
EP 0 699 144 B1 wird ferner die maximal nutzbare Bremsleistung des hydrodynamischen Retarders in Abhängigkeit der Drehzahl des Verbrennungsmotors eingestellt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in einem Retarderbremsbetrieb in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang anfallende Wärme über die Maßnahmen aus dem bekannten Stand der Technik hinaus vorteilhaft zu nutzen und gleichzeitig ungünstige Betriebszustände zu verhindern.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist der Kraftfahrzeugantriebsstrang einen Verbrennungsmotor auf, der einen Abgasstrom erzeugt und Antriebsräder des Kraftfahrzeugs antreibt. Im Abgasstrom ist ein Partikelfilter angeordnet, um Partikel aus dem Abgasstrom heraus zu filtern. Wenn der Verbrennungsmotor als Dieselmotor ausgeführt ist, ist beispielsweise ein Diesel-Partikelfilter vorgesehen.
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Es ist ferner ein hydrodynamischer Retarder der eingangs genannten Art im Kraftfahrzeugantriebsstrang vorgesehen, umfassend ein beschaufeltes Primärrad und ein beschaufeltes Sekundärrad, die miteinander einen mit einem Arbeitsmedium befüllten Arbeitsraum ausbilden, um durch hydrodynamische Leistungsübertragung vom Primärrad auf das Sekundärrad ein Bremsmoment zu erzeugen. Dieses Bremsmoment führt in Abhängigkeit der Drehzahl des Primärrades zu einer Bremsleistung, welche das Fahrzeug verschleißfrei abbremst. Der Arbeitsraum muss nicht stets mit Arbeitsmedium befüllt sein, sondern kann beispielsweise zum Einleiten des Bremsbetriebs mit Arbeitsmedium mehr oder minder befüllt werden, je nach gewünschter Höhe des Bremsmomentes, und beim Übergang in den Nichtbremsbetrieb wieder vom Arbeitsmedium entleert werden, gemäß einer Ausführungsform bis auf eine vorgegebene Restarbeitsmediummenge.
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Es ist eine erste Steuervorrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist, eine notwendige Regeneration des Partikelfilters zu erfassen oder zu berechnen. Beispielsweise kann eine katalytische und/oder passive Regeneration vorgesehen sein, bei welcher insbesondere ein dem Partikelfilter vorgeschalteter Oxidationskatalysator und/oder eine katalytisch wirkende Partikelfilterbeschichtung des in dem Abgasstrom enthaltene Stickstoffmonoxid zusammen mit dem Restsauerstoff in Stickstoffdioxid umwandelte. Dieses Stickstoffdioxid ermöglicht eine Verbrennung, insbesondere kontinuierliche Verbrennung des im Partikelfilter angesammelten Rußes und damit die sogenannte Regenation. Für eine solche Regeneration des Partikelfilters ist eine ausreichend hohe Abgastemperatur erforderlich, beispielsweise von 350° bis 500°. Daher bestimmt die erste Steuervorrichtung auch die Temperatur des Abgasstromes, zumindest im Bereich des Partikelfilters, insbesondere kurz vor dem Partikelfilter im Abgasstrom oder am Eingang des Partikelfilters. Die Bestimmung kann beispielsweise mit Hilfe eines Temperatursensors im Abgasstrom oder einem angrenzenden Bauteil erfolgen, wobei der Temperatursensor einen Messwert erzeugt, welcher der ersten Steuervorrichtung zumindest mittelbar zugeleitet wird. Auch eine Berechnung der Temperatur des Abgasstromes aus anderen Größen ist möglich.
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Erfindungsgemäß ist nun die erste Steuervorrichtung ferner eingerichtet, in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur des Abgasstromes, insbesondere der stets aktuell bestimmten Temperatur des Abgasstromes, wobei eine kontinuierliche Bestimmung oder eine Bestimmung in regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen erfolgen kann, den hydrodynamischen Retarder zur Erzeugung eines Bremsmomentes zu aktivieren.
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Die erste Ausführungsform der Erfindung beruht auf der Lehre, in Betriebszuständen, bei denen die Temperatur des Abgasstromes zur Regeneration des Partikelfilters nicht ausreichen würde, obwohl eine Regeneration notwendig oder sinnvoll ist, oder für eine kontinuierliche Regeneration die Temperatur des Abgasstromes gezielt dadurch zu erhöhen, dass mit dem hydrodynamischen Retarder ein Bremsmoment erzeugt wird, das zu einer höheren Motorleistungsanforderung führt, weil der Verbrennungsmotor bei aktiviertem Retarder gegen das Retarderbremsmoment arbeiten muss. Die Bremsleistung wird vorteilhaft gering gehalten und insbesondere wird das Bremsmoment in Abhängigkeit der Motordrehzahl oder der Fahrgeschwindigkeit beziehungsweise Gelenkwellendrehzahl begrenzt. Beispielsweise kann ein Bremsmoment über der Motordrehzahl oder der Gelenkwellendrehzahl vorgegeben werden, welches zur gezielten Erhöhung der Temperatur des Abgasstromes zur Regeneration des Partikelfilters eingestellt wird.
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Durch das erfindungsgemäße „Mitbremsen“ des hydrodynamischen Retarders, vorteilhaft mit nur kleinem Bremsmoment, kann die notwenige Temperatur des Abgasstromes zur Regeneration des Partikelfilters auch innerhalb des sogenannten Traktionsbetriebs erreicht werden, bei welchem das Kraftfahrzeug aktiv durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, im Unterschied zum Schubbetrieb oder Motorbremsbetrieb.
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Vorteilhaft erfolgt bei einer solchen insbesondere automatischen Bremsung mit dem hydrodynamischen Retarder zur Anhebung der Temperatur des Abgasstromes zur Regeneration des Partikelfilters keine Status-Meldung an den Fahrer beziehungsweise an die Umwelt, dass gerade eine entsprechende Bremsung durchgeführt wird. Insbesondere wird das Bremslicht des Kraftfahrzeugs oder eine Kontrollleuchte für den Fahrer nicht angesteuert und eine Statusmeldung im Display des Fahrers wird nicht aktiviert, im Unterschied zu anderen Betriebszuständen, bei denen der hydrodynamischen Retarder zum Abbremsen des Fahrzeugs, um eine Fahrzeugverzögerung zu erreichen, eingeschaltet wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine zweite Steuervorrichtung vorgesehen, mittels welcher das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders variabel ansteuerbar ist, wobei diese zweite Steuervorrichtung auch Retardersteuergerät genannt werden kann. Diese zweite Steuervorrichtung kann nun über eine Schnittstelle mit der ersten Steuervorrichtung in Kommunikationsverbindung stehen, sodass über diese Kommunikationsverbindung der zweiten Steuervorrichtung mitgeteilt wird, wenn das Einschalten des hydrodynamischen Retarders zur Erhöhung der Temperatur des Abgasstromes erwünscht wird. Die Schnittstelle kann beispielsweise als CAN-Bus-Schnittstelle ausgeführt sein.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist ein Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen, der mittels eines Kühlkreislaufs, in dem ein Kühlmedium umgewälzt wird, gekühlt wird. Die zweite Ausführungsform kann auch mit der ersten Ausführungsform kombiniert werden.
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Es ist wiederum ein hydrodynamischer Retarder zur Abbremsung des Kraftfahrzeugantriebsstrangs vorgesehen, umfassend ein beschaufeltes Primärrad und ein beschaufeltes Sekundärrad, die miteinander einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden, um durch hydrodynamische Leistungsübertragung vom Primärrad auf das Sekundärrad ein Bremsmoment zu erzeugen.
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Es ist ferner eine Steuervorrichtung vorgesehen, beispielsweise die bei der ersten Ausführungsform genannte zweite Steuervorrichtung, insbesondere Retardersteuergerät, mittels welcher das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders variabel einstellbar ist. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet, die Temperatur des Kühlmediums aus wenigstens einem ihr zugeleiteten Signal zu bestimmen.
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Erfindungsgemäß ist nun die Steuervorrichtung ferner eingerichtet, das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur des Kühlmediums derart zu begrenzen, dass ein vorgegebener Gradient eines Temperaturanstiegs nicht überschritten wird.
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In anderen Worten wird der hydrodynamische Retarder derart von der Steuervorrichtung angesteuert, dass die von ihm erzeugte Wärme nicht zu einer unzulässig schnellen Aufheizung des Kühlmediums, insbesondere Wasser, im Kühlkreislauf führt, da diese Wärme des hydrodynamischen Retarders ebenfalls mit dem Kühlkreislauf abgeführt wird. Diese Kühlung kann eine unmittelbare sein, bei welcher das Kühlmedium des Kühlkreislaufes zugleich das Arbeitsmedium des hydrodynamischen Retarders ist, oder eine mittelbare, bei welcher das Arbeitsmedium des hydrodynamischen Retarders, insbesondere Öl, über wenigstens einen Wärmetauscher mit dem Kühlmedium des Kühlkreislaufes gekühlt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Begrenzung des Bremsmomentes des hydrodynamischen Retarders, um dadurch einen unzulässig schnellen Temperaturanstieg des Kühlmediums im Kühlkreislauf zu vermeiden, nur bis zu einer vorgegebenen Grenztemperatur des Kühlmediums, wohingegen bei Erreichen oder Überschreiten dieser Grenztemperatur diese Sonderabregelung des Bremsmomentes automatisch beendet wird. Hierzu wird eine Grenztemperatur in der Steuervorrichtung hinterlegt oder eine solche Grenztemperatur wird der Steuervorrichtung zugeführt und die Steuervorrichtung, insbesondere das Retardersteuergerät, ist eingerichtet, die Begrenzung des Bremsmomentes, damit der Temperaturanstieg des Kühlmediums den vorgegebenen Gradienten nicht überschreitet, nur bei einer durch die Steuervorrichtung bestimmten Temperatur des Kühlmediums auszuführen, die unterhalb von der Grenztemperatur liegt.
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Durch die zweite Alternative der Erfindung kann bei einem Kaltstart des Kraftfahrzeugantriebsstrangs, insbesondere bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors, bei welchem die Temperatur des Kühlmediums noch unterhalb der Grenztemperatur liegt, eine mechanische Belastung der vom Kühlmedium durchströmten oder umströmten Bauteile minimiert werden, indem ein unerwünscht schneller Temperaturanstieg im Kühlmedium, mit welchem diese Bauteile beaufschlagt werden, verhindert wird. In anderen Worten wird eine Gradientenbelastung der vom Kühlmedium durchströmten oder überströmten Bauteile, beispielsweise des Verbrennungsmotors, eines Thermostats oder Thermostatventils im Kühlkreislauf, eines Kühlmediumkühlers, insbesondere Fahrzeugkühlers, oder auch des Retarderwärmetauschers, wenn der hydrodynamischer Retarder mit einem anderen Arbeitsmedium als das Kühlmedium betrieben wird, vermieden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Bremsmoment durch einen vorgegebenen beziehungsweise in der Steuervorrichtung hinterlegten Algorithmus begrenzt werden, der das Bremsmoment in Abhängigkeit bestimmter Eingangsgrößen gezielt dosiert, beispielsweise in Abhängigkeit von der Kühlmediumtemperatur, der Motordrehzahl oder der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Gaspedalstellung oder anderes und insbesondere unter Berücksichtigung der Verkehrssicherheit. Es kann beispielsweise eine Kennlinie des maximal zulässigen Bremsmomentes über der aktuellen Temperatur des Kühlmediums in der Steuervorrichtung hinterlegt sein, gemäß welcher die Begrenzung beziehungsweise Einstellung des Bremsmomentes bei Kühlmediumtemperaturen unterhalb der Grenztemperatur erfolgt. Diese Kennlinie kann mit einem Algorithmus kombiniert werden.
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Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die mit der ersten und/oder der zweiten Ausführungsform kombiniert werden kann oder ohne diese vorgesehen werden kann, ist ein Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen, wobei der Verbrennungsmotor mittels eines Kühlkreislaufs, in dem ein Kühlmedium umgewälzt wird, gekühlt wird. Auch hier ist ein durch den Kühlkreislauf zumindest mittelbar gekühlter hydrodynamischer Retarder zum Abbremsen des Kraftfahrzeugantriebsstrangs vorgesehen, umfassend ein beschaufeltes Primärrad und ein beschaufeltes Sekundärrad, die miteinander einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden, um durch hydrodynamische Leistungsübertragung vom Primärrad auf das Sekundärrad ein Bremsmoment zu erzeugen.
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Es ist ferner eine Steuervorrichtung vorgesehen, mittels welcher das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders variabel einstellbar ist, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, die Temperatur des Kühlmediums aus wenigstens einem ihr zugeleiteten Signal zu bestimmen. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist ferner ein Wechselgetriebe, insbesondere automatisiertes Schaltgetriebe oder Automatgetriebe, in der Triebverbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern vorgesehen, über welches die Antriebsräder mittels des Verbrennungsmotors mit verschiedenen schaltbaren Übersetzungsverhältnissen zwischen einem Wechselgetriebeeingang und einem Wechselgetriebeausgang antreibbar sind. Bekanntlich spricht man bei solchen Übersetzungsverhältnissen auch von Gängen des Getriebes.
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Zur Ansteuerung eines bestimmten Übersetzungsverhältnisses aus der Vielzahl von möglichen Übersetzungsverhältnissen ist ein Getriebesteuergerät vorgesehen, das dementsprechend die verschiedenen Gänge in dem Wechselgetriebe schaltet.
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Ferner ist eine Kühlmediumpumpe im Kühlkreislauf vorgesehen, welche das Kühlmedium im Kühlkreislauf umwälzt und in einer solchen Triebverbindung mit dem Wechselgetriebe steht, dass die Pumpleistung der Kühlmediumpumpe in Abhängigkeit des Übersetzungsverhältnisses im Wechselgetriebe variiert. So wird nämlich bei einem verhältnismäßig größeren Gang sich eine kleinere Drehzahldifferenz zwischen den Antriebsrädern und der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors einstellen als bei einem verhältnismäßig kleineren Gang. Bei derselben Fahrzeuggeschwindigkeit wird daher in einem vergleichsweise kleineren Gang, das heißt bei einem vergleichsweise größeren Übersetzungsverhältnis die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und damit das Laufrad der Kühlmediumpumpe schneller umlaufen und somit die Kühlmediumpumpe eine höhere Pumpenleistung erbringen.
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Erfindungsgemäß steht nun die Steuervorrichtung, welche das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders einstellt, in Kommunikationsverbindung mit dem Getriebesteuergerät und ist eingerichtet, in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur des Kühlmediums eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses im Wechselgetriebe anzufordern, die zu einer relativ größeren Pumpleistung der Kühlmediumpumpe führt. In anderen Worten fordert die Steuervorrichtung eine Runterschaltung in einen kleineren Gang mit einem größeren Übersetzungsverhältnis an, wenn die Antriebsräder, wie üblich, mit einer kleineren Drehzahl umlaufen als die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors. Ein solches Runterschalten kann in einer Stufe oder in mehreren Schaltstufen erfolgen, um demgemäß eine etwas oder deutlich höhere Drehzahl des Verbrennungsmotors und damit der Kühlmediumpumpe zu erreichen.
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Durch die Erfindung kann durch intelligentes und automatisiertes Herunterschalten des Wechselgetriebes in einen kleineren Gang während einer Retarderbremsung die Retarderverfügbarkeit erhöht werden, da der Kühlmediumdurchsatz im Kühlkreislauf aufgrund der größeren Pumpleistung der Kühlmediumpumpe durch die Schaltung erreicht wird. Beispielsweise kann dem Getriebesteuergerät über eine fahrzeuggerechte Kommunikationsschnittstelle, zum Beispiel dem CAN-Bus mitgeteilt werden, dass eine Bremsmomentbegrenzung erforderlich wird.
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Resultierend aus dieser Anforderungsbotschaft kann das Getriebe im Rahmen seines möglichen Drehzahlbereichs um eine oder mehrere Schaltstufen (Gänge) zurückschalten, um somit eine höhere Motordrehzahl zu erreichen.
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Um den Fahrkomfort nicht durch ständige Hoch- und Rückschaltungen zu beeinträchtigen, wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Rückschaltung zur Pumpleistungserhöhung nur bei Bergabfahrten des Fahrzeugs ausgeführt. Bei Anpassungsbremsungen mit dem Retarder in der Ebene, das heißt, dass das Fahrzeug verzögert wird, kann das Rückschaltanforderungssignal, das von der Steuervorrichtung dem Getriebesteuergerät zugeleitet wird, verzögert übermittelt oder umgesetzt werden. Die Erkennung durch die Steuervorrichtung, ob das Fahrzeug verzögert, mit konstanter Geschwindigkeit fährt oder beschleunigt wird, kann vorteilhaft aus dem Gradienten des Signals der Getriebeausgangsdrehzahl berechnet werden, wobei ein solches Signal vorteilhaft ebenfalls auf dem CAN-Bus zur Verfügung steht und entsprechend der Steuervorrichtung zugeleitet wird. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, diese Erkenntnis aus einer erfassten Gaspedalstellung beziehungsweise einem Signal, das die Gaspedalstellung beschreibt, zu gewinnen oder auch aus einem Signal, das die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors beschreibt.
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Eine weitere Größe, die zusätzlich oder alternativ für die Verzögerungszeit der Rückschaltanforderung oder für die Entscheidung, ob die Rückschaltanforderung ausgeführt werden soll oder nicht, herangezogen werden kann, ist die Fahrbahnsteigung, sofern dieses Signal vorhanden ist, insbesondere im Fahrzeugmanagement, wie CAN-Bussystem. In diesem Fall gilt, dass ab einem bestimmten Gefälle der aktuell oder künftig vom Fahrzeug zurückgelegten Fahrstrecke beziehungsweise des entsprechenden Streckenabschnitts keine Verzögerung der Rückschaltanforderung vorgenommen wird, beziehungsweise die Rückschaltanforderung ausgeführt wird.
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Gemäß eines erfindungsgemäßen Gedankens, der auch zusätzlich mit einer oder mehreren der vorgenannten Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist eine Steuervorrichtung, mittels welcher das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang variabel einstellbar ist, mit einem Algorithmus ausgerüstet, der während des Gangwechsels in einem Wechselgetriebe des Kraftfahrzeugantriebsstrangs das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders bei Bedarf reduziert, um eine unzulässige Erwärmung des Kühlmediums in einem Kühlkreislauf, mittels welchem der hydrodynamische Retarder zumindest mittelbar gekühlt wird, und mit welchem in der Regel der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugantriebsstrangs gekühlt wird, zu minimieren oder zu vermeiden. Wenn der hydrodynamische Retarder einen eigenen Arbeitsmediumkreislauf aufweist, dessen Arbeitsmedium nicht das Kühlmedium des Kühlkreislaufes ist, aber mit dem Kühlmedium des Kühlkreislaufes gekühlt wird, kann auch eine unzulässige Erwärmung des Arbeitsmediums des Retarders vermieden oder minimiert werden, indem ein Algorithmus verwendet wird, der entsprechend das Bremsmoment während des Gangwechsels reduziert. Die Steuervorrichtung kann hierzu benötigte Signale, wie beispielsweise die Kupplungsstellung, den gerade eingelegten oder einzulegenden Gang, die Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder die Drehzahl oder Pumpleistung der Kühlmediumpumpe empfangen und hieraus bestimmen, ob und in welchem Maße eine Reduzierung des Retarderbremsmomentes notwendig ist. Der in der Steuervorrichtung hinterlegte Algorithmus kann entsprechend den Einfluss der Motordrehzahl, der Kühlmediumpumpendrehzahl, des Kühlmediumdurchsatzes im Kühlkreislauf und/oder die maximal mögliche Kühlleistung bestimmen und das Bremsmoment beziehungsweise die Retarderleistung entsprechend anpassen.
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Ein Gangwechsel kann insbesondere über den aktuellen Betriebszustand einer Kupplung im oder vor dem Wechselgetriebe erkannt werden, wobei das Wechselgetriebe als automatisiertes Schaltgetriebe, Automatgetriebe oder Handschaltgetriebe ausgeführt sein kann. Vorteilhaft ist auch der Zustand „länger oder dauerhaft ausgekuppelt/kein Gang eingelegt“ erkennbar, um auch in einen solchen möglicherweise sicherheitskritischen Fahrzustand die Bremswirkung des hydrodynamischen Retarders möglichst hoch zu halten.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, bei dem die Erfindung anwendbar ist;
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2 eine vergrößerte schematische Ansicht des hydrodynamischen Retarders aus der 1.
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In der 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeugantriebsstrang dargestellt, mit einem Verbrennungsmotor 1, der einen Abgasstrom 2 erzeugt und Antriebsräder 3 des Kraftfahrzeugs antreibt. Der Antrieb erfolgt über ein Wechselgetriebe 13, in dem verschiedene Gänge (Schaltstufen), das heißt verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen dem vom Verbrennungsmotor 1 angetrieben Wechselgetriebeeingang 14 und dem die Antriebsräder 3 antreibenden Wechselgetriebeausgang 15 einstellbar sind. Die Einstellung der verschiedenen Gänge erfolgt mittels dem Getriebesteuergerät 16, das Kupplungen 18 und Bremsen 19 im Wechselgetriebe 13 betätigt, um die gewünschten Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Wechselgetriebeeingang 14 und dem Wechselgetriebeausgang 15 einzustellen.
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Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Kupplung 20 in der Triebverbindung zwischen der Abtriebswelle 21 des Verbrennungsmotors 1 und dem Wechselgetriebeeingang 14 vorgesehen sein, mit der der Leistungsfluss wahlweise unterbrechbar ist.
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Am Wechselgetriebe 13 ist ein hydrodynamischer Retarder 5 angeschlossen, der als Sekundärretarder ausgeführt sein kann, oder entsprechend der gestrichelten Darstellung als Primärretarder. Der hydrodynamische Retarder 5 weist eine (zweite) Steuervorrichtung 10 auf, mittels welcher das Bremsmoment beziehungsweise die Bremsleistung des hydrodynamischen Retarders 5 variabel einstellbar ist.
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Im Abgasstrom 2 ist ein Partikelfilter 4 vorgesehen, dessen Zustand durch eine erste Steuervorrichtung 9 erfasst wird. Die erste Steuervorrichtung 9 kann als eigenständige Steuervorrichtung ausgeführt sein oder in eine der hier beschriebenen oder auch eine hier nicht beschriebene Steuervorrichtungen integriert sein.
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Die erste Steuervorrichtung 9 ist eingerichtet, um eine notwendige Regeneration des Partikelfilters 4 zu erfassen oder zu berechnen und eine Temperatur des Abgasstromes 2 zumindest im Bereich des Partikelfilters 4 zu bestimmen. Hierzu greift die erste Steuervorrichtung 9 auf einen Abgastemperatursensor 22 zu, der die Abgastemperatur des Abgasstromes 2 vor oder im Partikelfilter 4 erfasst. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Steuervorrichtung 9 auch an einem CAN-Bus 23 angeschlossen sein, auf welchem ein entsprechendes die Temperatur des Abgasstromes 2 beschreibendes Signal vorliegt, oder Signale, aus welchen sich dieser bestimmen lässt.
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Die erste Steuervorrichtung 9 ist ferner eingerichtet, in Abhängigkeit der Temperatur des Abgasstromes 2 den hydrodynamischen Retarder 5 zur Erzeugung eines Bremsmomentes zu aktivieren, wenn nämlich eine Regeneration des Partikelfilters 4 sinnvoll ist. Hierzu kann die erste Steuervorrichtung 9 über eine eigene Steuerleitung oder über den CAN-Bus 23 mit der zweiten Steuervorrichtung 10 des hydrodynamischen Retarders 5 kommunizieren beziehungsweise ein entsprechendes Retardereinschaltsignal übermitteln. Die zweite Steuervorrichtung 10 weist in der Regel neben weiteren Schnittstellen 24, an die beispielsweise Sensoren, Geber oder Aktuatoren angeschlossen werden können, eine Schnittstelle 11 zum Anschluss des CAN-Busses 23 oder der ersten Steuervorrichtung 9 auf, siehe hierzu die exemplarische Darstellung in der 2.
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Aus der 2 erkannt man ferner schematisch, dass der hydrodynamische Retarder 5 ein beschaufeltes Primärrad 6 und ein beschaufeltes Sekundärrad 7 aufweist, die gemeinsam einen Arbeitsraum 8 ausbilden, in dem eine hydrodynamische Kreislaufströmung 25 eines Arbeitsmediums ausgebildet werden kann, um Drehmoment vom Primärrad 6 auf das Sekundärrad 7 hydrodynamisch zu übertragen und damit an der Retarderwelle 26, die mit dem Wechselgetriebe 13 in Triebverbindung steht, ein Bremsmoment beziehungsweise Bremsleistung zu erzeugen. Das Arbeitsmedium kann das Kühlmedium des in der 1 dargestellten Kühlkreislaufes 12 sein, mittels welchem nicht nur der hydrodynamische Retarder 5 sondern auch der Verbrennungsmotor 1 und gegebenenfalls das Wechselgetriebe 13 gekühlt wird. Wenn das Kühlmedium zugleich das Arbeitsmedium des Retarders ist, weist der hydrodynamische Retarder 5 entsprechend einen Arbeitsmediumeinlass 27 und einen Arbeitsmediumauslass 28 auf, die am Kühlkreislauf 5 angeschlossen sind, siehe die gestrichelten Linien in der 2. Alternativ weist der hydrodynamische Retarder 5 einen Retarderwärmetauscher 29 auf, der vom Kühlmedium des Kühlkreislaufes 12 durchströmt wird und Wärme aus dem Arbeitsmedium des hydrodynamischen Retarders 5 ableitet. Der Arbeitsmediumeinlass 27 und der Arbeitmediumanlass 28 sind dann an einem hier nicht dargestellten Retarderarbeitsmediumkreislauf angeschlossen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel in der 1 ist entsprechend ein Getriebeölkühler 30 vorgesehen, der vom Kühlmedium des Kühlkreislaufes 12 durchströmt wird, um das Getriebe beziehungsweise das Getriebeöl zu kühlen.
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Im Kühlkreislauf 12 ist ferner ein Fahrzeugkühler 31 vorgesehen, mittels welchem Wärme aus dem Kühlmedium abgeführt wird. Die Menge von Kühlmedium, die durch den Fahrzeugkühler 31 strömt und die Menge von Kühlmedium, die durch einen Bypass 33 am Fahrzeugkühler 31 vorbeiströmt, werden durch das Thermostatventil 32 eingestellt.
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Ferner ist im Kühlkreislauf 12 eine Kühlmediumpumpe 17 vorgesehen, die vom Verbrennungsmotor 1 und somit motordrehzahlabhängig angetrieben wird. Die Motordrehzahl hingegen hängt auch vom Übersetzungsverhältnis im Wechselgetriebe 13 ab.
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Im Kühlkreislauf 12 ist ferner an der gezeigten Stelle oder an einer anderen Position ein Sensor 34 zur Erfassung der Kühlmediumtemperatur vorgesehen, der insbesondere ebenfalls mit dem CAN-Bus 23 verschaltet ist. In der Regel wird auch ein Motorsteuergerät 35 mit dem CAN-Bus 23 verschaltet sein, insbesondere ferner ein Sensor zur Erfassung des Zustands der Kupplung 20, wenn eine solche vorgesehen ist, sowie ein Sensor 36 zur Erfassung der Drehzahl des Wechselgetriebeeingangs 14 und ein Sensor 37 zur Erfassung der Drehzahl des Wechselgetriebeausgangs 15, gegebenenfalls über das Getriebesteuergerät 16. Schließlich ist im gezeigten Ausführungsbeispiel auch das Getriebesteuergerät 16 am CAN-Bus 23 angeschlossen, ebenso wie das Thermostatventil 32, um dessen Schaltstellung zu erfassen und insbesondere ein Sensor 38 zur Erfassung der Drehzahl der Abtriebswelle 21 des Verbrennungsmotors 1, letzterer insbesondere über das Motorsteuergerät 35.
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Die zweite Steuervorrichtung 10 kann eingerichtet sein, das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders 5 in Anhängigkeit der Temperatur des Kühlmediums im Kühlkreislauf 12 derart zu begrenzen, dass ein vorgegebener Gradient eines Temperaturanstiegs des Kühlmediums nicht überschritten wird, insbesondere jedoch nur so lange, wie eine vorgegebene Grenztemperatur des Kühlmediums noch nicht erreicht ist.
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Auch ist es möglich, mittels der zweiten Steuervorrichtung 10 ein Signal an das Getriebesteuergerät 16 zu übermitteln, um eine Schaltung des Wechselgetriebes 13 in einen niedrigeren Gang zu veranlassen, wenn oder bevor der hydrodynamische Retarder 5 eingeschaltet wird, das heißt mit diesem Bremsmoment erzeugt wird und entsprechend Wärme mittels des Kühlkreislaufes 12 abgeführt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 94/00323 [0004, 0004, 0005, 0006]
- DE 19716923 B4 [0007]
- DE 19643086 C5 [0008]
- EP 0699144 B1 [0009, 0009]
