DE102014224279A1 - Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Fahrzeug-Getriebes während Coasting-Vorgängen des Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Fahrzeug-Getriebes während Coasting-Vorgängen des Fahrzeugs Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines Getriebes (52), insbesondere eines automatisierten Getriebes, eines Fahrzeuges (10) mit Verbrennungsmotor (40), bei dem während Coasting-Vorgängen der Antriebsstrang (50) geöffnet wird und der Antriebsmotor (40) abgeschaltet wird und der Coasting-Vorgang beendet wird, wenn eine Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors (40), die sich aus der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und einem aus einem eingelegten Gang (G) gebildeten Übersetzungsverhältnis ergibt, einen vorgebbaren Wert erreicht, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis während des Coasting-Vorgangs fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig angepasst wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Getriebes nach der Gattung des Anspruchs 1.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, ein Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Getriebes eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor durchzuführen.
  • Stand der Technik
  • Als Segeln, das auch als freewheeling, high speed free rolling, coasting usw. bezeichnet wird, wird bei Kraftfahrzeugen ein Fahrzustand bezeichnet, bei dem der Antriebsstrang geöffnet und damit der Verbrennungsmotor und das Getriebe entkoppelt sind. Durch das fehlende Motor-Schleppmoment rollt das Fahrzeug antriebslos deutlich weiter als mit beispielweise Schubabschaltung im höchsten Gang aus. Um Kraftstoff zu sparen, kann der Motor im Leerlauf weiter betrieben werden, was als Leerlauf-Segeln oder Leerlauf-Coasting bezeichnet wird. Der Motor kann schließlich auch ausgeschaltet werden, was als Motorstopp-Coasting oder Motorstopp-Segeln bezeichnet wird. Der Coasting-Vorgang wird beendet, wenn eine sich aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und einem eingelegten Gang ergebende Drehzahl des Verbrennungsmotors einen vorgebbaren Wert erreicht. Der Wert wird so gewählt, dass ein Wiederstarten des Verbrennungsmotors möglichst ohne negative Begleiterscheinungen hinsichtlich des Fahrkomforts möglich ist.
  • Aus der DE 10 2013 200 946 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs bekannt geworden, das über einen Verbrennungsmotor und ein Stufenautomatikgetriebe mit einer Anzahl von Stellelementen und einer Einrichtung zum Bereitstellen von Stellenergie verfügt. Dabei wird durch Betätigen wenigstens eines der Stellelemente aus einem Segelbetrieb ein Kupplungsstart ausgeführt und eine Beendigung des Segelbetriebs eingeleitet.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Bei Start-Stopp-Coasting-Vorgängen wird der Verbrennungsmotor gewöhnlich während der Fahrt, also in Rollphasen, nachdem ein Fahrpedal nicht mehr betätigt wird und nachdem die Geschwindigkeit einen vorgebbaren Wert von beispielsweise 20 km/h überschreitet, abgeschaltet, um Kraftstoff zu sparen.
  • Damit das durch den nicht mehr befeuerten Verbrennungsmotor hervorgerufene Bremsmoment nicht zu einer starken Verzögerung des Fahrzeugs führt, kann
    • – bei (automatisierten) Handschaltgetrieben die Kupplung zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe;
    • – bei CVT (Continuously Variable Transmission)-Getrieben die Kupplung zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe bzw. zwischen Getriebe und Antrieb und
    • – bei Automatikgetrieben die entsprechenden relevanten Gangkupplungen geöffnet werden.
  • Das zu Beginn des Coasting-Vorgangs vorhandene Übersetzungsverhältnis (eingelegter Gang) kann während des Coastings unverändert gelassen werden. Während des Coasting-Vorgangs kann sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verändern. In der Regel reduziert sich die Fahrzeuggeschwindigkeit aufgrund der Reibungsverluste bzw. der Fahrzeugwiderstände. Der Coasting-Vorgang kann u.a. beendet werden, wenn die sich aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem eingelegten Gang ergebende Drehzahl des Verbrennungsmotors den für den jeweiligen Verbrennungsmotor niedrigsten Wert erreicht hat. Der Verbrennungsmotor kann gestartet und der Antriebsstrang geschlossen werden, damit das Fahrzeug ohne ein Ruckeln weiter betrieben werden kann. Neben dem Starter-gesteuerten Start des Verbrennungsmotors ist es auch möglich, den Verbrennungsmotor unter Nutzung der kinetischen Energie des Fahrzeuges mit der Kupplung zu starten, mit einem sogenannten Kupplungs-Start.
  • Ein Verfahren gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung zum Steuern oder Regeln eines Getriebes, insbesondere eines automatisierten Getriebes, sieht vor, das Übersetzungsverhältnis während des Coasting-Vorgangs fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig anzupassen. Dabei wird das Übersetzungsverhältnis während des Coasting-Vorgangs ständig geeignet an die Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst. Hierdurch wird auf sehr vorteilhafte Weise ein vorzeitiges Beenden des Coasting-Vorgangs unterbunden. Auf diese Weise kann der Coasting-Vorgang verlängert und somit das Einsparpotential durch weitere Nutzung der kinetischen Energie des Fahrzeugs erhöht werden. Der Coasting-Vorgang wird erst dann beendet, wenn eine sich aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem gerade eingelegten Gang ergebende Drehzahl einen vom Verbrennungsmotor abhängigen minimalen Wert erreicht. Der vom Verbrennungsmotor abhängige minimale Wert wird so gewählt, dass ein problemloser Start des Verbrennungsmotors ohne Komforteinbußen möglich ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche. So sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass bei Fahrzeugen mit einem Doppelkupplungsgetriebe das Übersetzungsverhältnis durch automatisierte Gangwahl fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig angepasst wird.
  • Bei Fahrzeugen mit CVT-Getrieben wird das Übersetzungsverhältnis dagegen sehr vorteilhaft während des Coasting-Vorgangs kontinuierlich oder in Stufen angepasst.
  • Bei Fahrzeugen mit Handschaltgetrieben wird der Coasting-Vorgang dann nicht beendet, wenn das Getriebe manuell durch Gangwahl in ein der Fahrzeuggeschwindigkeit angepasstes Übersetzungsverhältnis geschaltet wird.
  • Alle Varianten ermöglichen eine Verlängerung des Coasting-Vorgangs, verbunden mit einer weiteren Kraftstoffeinsparung durch Ausnutzen der kinetischen Energie des Fahrzeugs.
  • Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist das maschinenlesbare Speichermedium vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein elektronisches Steuergerät wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Hierdurch sind auch Nachrüstungen bei bestehenden Fahrzeugen möglich.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • In 1 ist schematisch ein sich auf einer Fahrbahn bewegendes Fahrzeug dargestellt, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt.
  • In 2 ist ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.
  • 3 zeigt die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs über der Zeit zur Erläuterung der geschwindigkeitsabhängigen Gangwechsel.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Grundidee und Kern der Erfindung ist die fahrzeuggeschwindigkeitsabhängige (kontinuierliche) Anpassung des Übersetzungsverhältnisses während eines Coasting-Vorgangs bei Fahrzeugen mit insbesondere automatisierten Getrieben.
  • Ein Fahrzeug 10 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit v auf einer Fahrbahn 5. In dem Fahrzeug ist ein Steuergerät 20 vorgesehen, welchem unter anderem Signale, welche die Stellung eines Fahrpedals FP charakterisieren, zugeführt werden. In dem Steuergerät 20 wird auch die erfasste Geschwindigkeit des Fahrzeugs v verarbeitet. Dem Steuergerät 20 werden darüber hinaus den Betriebszustand einer Brennkraftmaschine 40 charakterisierende Signale zugeführt, insbesondere die Drehzahl n. Das Steuergerät 20 selbst steuert nicht nur die Brennkraftmaschine 40, sondern auch den Antriebsstrang und ermöglicht insbesondere ein Öffnen und Schließen eines Antriebsstrangs 50, der in 1 höchst schematisch dargestellt ist. Der Antriebsstrang 50 umfasst neben dem Verbrennungsmotor 40 auch ein Getriebe 52 und entsprechende Antriebselemente zum Antreiben wenigstens eines Teils der Räder des Fahrzeugs.
  • Nach einem Start 101 (2) des Coasting-Vorgangs wird in einem Schritt 105 geprüft, ob die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 10 größer ist als eine vorgegebene Geschwindigkeit vg, beispielsweise 20 km/h. Wenn dies nicht der Fall ist, erfolgt ein Rücksprung vor diese Abfrage (Schritt 105). Wenn dies jedoch der Fall ist, wird in Schritt 110 geprüft, ob ein Fahrpedal FP betätigt ist. Wenn dies der Fall ist, also vom Fahrer eine Leistungsanforderung an das Fahrzeug übermittelt wird, wird der Coasting-Vorgang abgebrochen, Schritt 115. Wenn jedoch das Fahrpedal nicht betätigt wird, wird in Schritt 120 geprüft, ob die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 40 größer ist als eine vorgegebene Minimaldrehzahl nmin, die vom Verbrennungsmotor 40 und von der Ausbildung des gesamten Antriebsstranges 50 abhängt. Wenn dies nicht der Fall ist, wenn also die Drehzahl n gleich der oder kleiner als die vorgegebene Minimaldrehzahl nmin ist, wird der Coasting-Vorgang abgebrochen, d.h. der Verbrennungsmotor 40 wird gestartet und der Antriebsstrang 50 wird geschlossen, Schritt 125. Wenn jedoch die Bedingung erfüllt ist, also die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 40 größer ist als die vorgegebene Minimaldrehzahl nmin, wird in einem Schritt 130 geprüft, ob diese Drehzahl einer Drehzahl entspricht, die zum einen mit der Fahrzeuggeschwindigkeit v, zum anderen mit der eingelegten Gangstufe G des Getriebes 52 konform ist. Wenn dies der Fall ist, erfolgt ein Rücksprung vor die Abfrage in Schritt 120. Wenn dies nicht der Fall ist, erfolgt ein Wechsel der Gangstufe G, Schritt 135, und sodann ein Rücksprung vor die Abfrage gemäß Schritt 120, in der die Drehzahl n mit der vorgegebenen Minimaldrehzahl nmin verglichen wird.
  • Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, die Gangstufe oder den Gang G während des Coasting-Vorgangs zu ändern, um die Drehzahl bei dem entsprechend eingelegten Gang G an die Geschwindigkeit anzupassen. Hierdurch verlängert sich der Coasting-Vorgang deutlich gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs im Start-Stopp-Coasting-Modus. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit 2 erläutert. Es wird von einem Fahrzeug 10 mit Doppelkupplungsgetriebe ausgegangen, das sich mit einer Fahrgeschwindigkeit v = 80 km/h bewegt und bei dem im Doppelkupplungsgetriebe der sechste Gang eingelegt ist. Der Fahrer betätigt nicht das Fahrpedal FP, nimmt also umgangssprachlich „den Fuß vom Gas“. Er betätigt darüber hinaus auch nicht die Bremse. Als Folge davon wird die Kupplung geöffnet und die Einspritzung und gegebenenfalls die Zündung werden unterbrochen. Der Coasting-Vorgang wird gestartet. Aufgrund der Reibung und/oder der Fahrwiderstände reduziert sich die Geschwindigkeit nach einer bestimmten Zeit auf ca. v = 50 km/h und es wird ohne Interaktion des Fahrers in den fünften Gang geschaltet. Nach einer weiteren Zeitdauer reduziert sich die Geschwindigkeit auf ca. v = 40 km/h. Ohne Interaktion des Fahrers wird in den vierten Gang geschaltet, bei v = 30 km/h in den dritten Gang und bei v = 20 km/h in den zweiten Gang. Wenn der Fahrer danach das Fahrpedal FP wieder betätigt, wird der Verbrennungsmotor 40 gestartet und der Antriebsstrang 50 wird geschlossen. Das Fahrzeug 10 fährt im zweiten Gang weiter. Die Drehzahl n ist optimal an die Geschwindigkeit angepasst und der Start des Verbrennungsmotors 40 zur Beendigung des Coasting-Vorgangs kann ohne Komfort-Einbußen für den Fahrer und die Mitfahrer des Fahrzeugs stattfinden. Wäre das Übersetzungsverhältnis – wie bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren – nicht verändert worden, dann hätte bereits bei v = 50 km/h ein automatisierter Motorstart stattgefunden, das Fahrzeug wäre im sechsten Gang mit aktivem Leerlaufregler (wie ein konventionelles Fahrzeug) weitergefahren.
  • Wenn der Fahrer bei einer Geschwindigkeit von unter v = 20 km/h das Fahrpedal FP nicht betätigt, dann kann der Coasting-Vorgang bis in den Stillstand des Fahrzeugs 10 fortgeführt werden. Nach dem Unterschreiten einer Geschwindigkeitsschwelle, die vorgegeben wird und die beispielsweise v = 5 km/h beträgt, wird dann der erste Gang eingelegt, um die Möglichkeit zu eröffnen, das Fahrzeug 10 bei entsprechendem Fahrerwunsch wieder zu beschleunigen.
  • Bei einem Fahrzeug mit CVT-Getriebe wird das Übersetzungsverhältnis während des Coasting-Vorgangs angepasst. Dabei gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten. Zum einen kann eine kontinuierliche Anpassung des Übersetzungsverhältnisses durch ständige, geschwindigkeitsabhängige Veränderung der Kegelradabstände erfolgen, zum anderen können diskrete Stufen zur Reduzierung des Nachstellaufwandes und damit des Energieverbrauchs angefahren werden.
  • Ist das Fahrzeug mit einem reinen Handschaltgetriebe ausgestattet, wird der Verbrennungsmotor während eines Coasting-Vorgangs gestartet, wenn der Schalthebel über die Neutralposition bewegt wird. Erfindungsgemäß kann nun vorgesehen sein, den Startvorgang und damit das Ende des Coasting-Vorgangs so lange zu unterbinden wie der Fahrer das Getriebe jeweils manuell in den der Fahrzeuggeschwindigkeit angepassten Gang schaltet. Auf diese Weise kann die kinetische Energie des Fahrzeugs auch mit reinen Handschaltgetrieben bis zum Stillstand genutzt werden. Schaltet der Fahrer in einen anderen, nicht kompatiblen Gang, würde der Coasting-Vorgang beendet werden.
  • Das vorbeschriebene Programm kann im Steuergerät eines Fahrzeugs als Computerprogramm implementiert werden. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren, elektronischen Speichermedium gespeichert sein, welches von dem Steuergerät eingelesen werden kann. Auf diese Weise sind auch Nachrüstungen möglich.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013200946 A1 [0004]

Claims (8)

  1. Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Getriebes (52), insbesondere eines automatisierten Getriebes, eines Fahrzeuges (10) mit Verbrennungsmotor (40), bei dem während Coasting-Vorgängen der Antriebsstrang (50) geöffnet wird und der Antriebsmotor (40) abgeschaltet wird und der Coasting-Vorgang beendet wird, wenn eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (40), die sich aus der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und einem aus einem eingelegten Gang (G) gebildeten Übersetzungsverhältnis ergibt, einen vorgebbaren Wert erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis während des Coasting-Vorgangs fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig angepasst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgebbare Wert der Drehzahl (n) ein vom Verbrennungsmotor (40) abhängiger minimaler Wert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Fahrzeugen (40) mit einem Doppelkupplungsgetriebe das Übersetzungsverhältnis durch automatisierte Gangwahl angepasst wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Fahrzeugen (40) mit CVT-Getriebe das Übersetzungsverhältnis während des Coasting-Vorgangs kontinuierlich oder in Stufen angepasst wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Fahrzeugen (40) mit Handschaltgetrieben der Coasting-Vorgang dann nicht beendet wird, wenn das Getriebe manuell durch Gangwahl in ein der Fahrzeuggeschwindigkeit angepasstes Übersetzungsverhältnis geschaltet wird.
  6. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen.
  7. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 6 gespeichert ist.
  8. Elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um ein Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Getriebes eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen.
DE102014224279.7A 2014-11-03 2014-11-27 Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Fahrzeug-Getriebes während Coasting-Vorgängen des Fahrzeugs Withdrawn DE102014224279A1 (de)

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