DE102014225657A1 - Verfahren zur Steuerung einer Kühlung einer Kupplung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Kühlung einer Kupplung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem das Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (2) betrieben wird und eine aktuelle Temperatur der Kupplung (3) bestimmt und mit einem Temperaturschwellwert verglichen wird. Bei einem Verfahren, bei welchem die Kühlung der Kupplung intensiviert wird, wird die aktuelle Temperatur der Kupplung (3) mit einem Temperaturmodell berechnet und bei Überschreitung des Temperaturschwellwertes durch die aktuell berechnete Temperatur eine Konvektion in der Kupplung (3) verbessert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Kühlung einer Kupplung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem das Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor betrieben wird und eine aktuelle Temperatur der Kupplung bestimmt und mit einem Temperaturschwellwert verglichen wird.
  • Ein Kraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang, in dem ein Verbrennungsmotor über eine Kupplung ein Getriebe antreibt, dessen Ausgangswelle auf Antriebsräder des Kraftfahrzeuges wirkt. Die Kupplung kann manuell oder automatisch steuerbar sein. Insbesondere kann die Kupplung Teil eines automatischen Getriebes sein und zum automatischen Öffnen und Schließen während eines Gangwechsels des Getriebes eingerichtet sein. Zur Steuerung des Getriebes ist eine Steuereinrichtung vorgesehen.
  • Das Schließen der Kupplung kann, beispielsweise während eines Anfahrvorgangs, relativ langsam erfolgen, während ein Drehmoment über die Kupplung von dem Verbrennungsmotor an das Getriebe übertragen wird. Dabei entsteht eine Reibungswärme, die die Temperatur der Kupplung erhöhen kann. Die Wärme wird üblicherweise hauptsächlich mittels Konvektion von der Kupplung abgeleitet. Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann die Konvektion stark eingeschränkt sein. Bei einem anschließenden Anfahrvorgang kann die Kupplungstemperatur so weit ansteigen, dass die Funktion der Kupplung beeinträchtigt ist oder eine Geruchsbelästigung im Bereich des Kraftfahrzeuges auftritt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei welchem die negativen Auswirkungen einer zu stark erhitzten Kupplung vermieden werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die aktuelle Temperatur der Kupplung mit einem Temperaturmodell berechnet wird und bei Überschreitung des Temperaturschwellwertes durch die aktuell berechnete Temperatur eine Konvektion in der Kupplung verbessert wird. Die Berechnung der aktuellen Temperatur hat den Vorteil, dass auf einen Temperatursensor verzichtet werden kann, welcher die Kupplungstemperatur nur lokal wiedergibt, während die errechnete Temperatur einen Mittelwert aus einer Vielzahl von Einflüssen in der Kupplungsumgebung wiedergibt. Darüber hinaus wird durch die Verbesserung der Konvektion ein möglichst geringes, durchschnittliches Temperaturniveau an der Kupplung eingestellt, wodurch die Lebensdauer der Kupplung verbessert wird. Gleichzeitig werden Temperaturspitzen reduziert.
  • Vorteilhafterweise wird zur Verbesserung der Konvektion während eines Segelbetriebes des Kraftfahrzeuges bei geöffneter Kupplung der Verbrennungsmotor in einer Leerlaufdrehzahl betrieben. Da beim Segelbetrieb des Kraftfahrzeuges während der Fahrt des Fahrzeuges der Verbrennungsmotor ausgeschaltet und vom Antriebsstrang abgekoppelt wird, würde normalerweise die Abkühlung der Kupplung verringert. Durch das Aufrechterhalten der Bewegung des Verbrennungsmotors im Leerlaufbetrieb wird die Abkühlung der Kupplung verbessert, wenn die aktuell berechnete Kupplungstemperatur den Schwellwert überschreitet. Die Kühlung der Kupplung wird dabei durch die von dem Verbrennungsmotor ausgelöste Temperaturbewegung unterstützt.
  • In einer Ausgestaltung wird zur Verbesserung der Konvektion die Wärmeabfuhr in der Kupplung vergrößert. Dabei werden die Flächen der Kupplung vergrößert, so dass eine große Oberfläche durch die Luft überstrichen werden kann, wodurch die Kupplung gekühlt wird.
  • In einer Variante wird im Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors bei einem ausgelegten Gang zur Erhöhung der Wärmeabfuhr die Kupplung geöffnet. Dabei werden die Reibflächen von Anpressplatte und Schwungrad der Kupplung beim Erkennen einer erhöhten Temperatur über das Temperaturmodell offen gehalten, wodurch sich die Konvektionsfläche und somit die Wärmeabfuhr vergrößern.
  • In einer Weiterbildung wird bei einem Betriebszustand des Kraftfahrzeuges, bei welchem der Verbrennungsmotor ausgeschaltet wird, wenn die Kupplung geöffnet wird, die Wärmeabfuhr in der Kupplung vergrößert, wenn durch einen Veto-Parameter einer Steuerung des Verbrennungsmotors das Ausschalten des Verbrennungsmotors unterbunden wird. Auch dies hat den Vorteil, dass durch das weitere Laufen des Verbrennungsmotors Konvektionsströmungen ausgelöst werden, die die Reibflächen der geöffneten Kupplung überströmen, wodurch sich die Abkühlung wesentlich verbessert.
  • In einer Ausführungsform wird dieser Betriebszustand durch ein Start-Stopp-System des Kraftfahrzeuges hervorgerufen. Da das Start-Stopp-System den Verbrennungsmotor ausschaltet, wenn der Gang ausgelegt und die Kupplung geschlossen ist, wird diese Steuerung beim Erkennen einer erhöhten Temperatur über den Veto-Parameter überstimmt, so dass der Verbrennungsmotor im Betrieb bleibt und somit eine entsprechende Konvektionsströmung zur Kühlung der Kupplung auslöst.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges, das mittels eines Antriebsstranges 1 antreibbar ist. Der Antriebsstrang 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2 und eine Kupplung 3 zur Übertragung eines, durch den Verbrennungsmotor 2 bereitgestellten Drehmomentes. Die Kupplung 3 ist dabei über ein Getriebe 4 verbunden, über welches das von dem Verbrennungsmotor 2 erzeugte Drehmoment auf eine Abtriebswelle 5 und somit auf die Antriebsräder 6 übertragen wird. Der Verbrennungsmotor 1 ist mittels einer Motorsteuerung 7 steuerbar.
  • Die Motorsteuerung 7 kann beispielsweise eine eingespritzte Kraftstoffmenge und Stellungen eines oder mehrerer Stellglieder zur Steuerung eines Gaswechsels des Verbrennungsmotors 2 beeinflussen. Darüber hinaus ist in der Motorsteuerung 7 ein Temperaturmodell der Kupplung 3 hinterlegt, mittels welcher die aktuelle Temperatur der Kupplung 3 während des Betriebes des Verbrennungsmotors 2 berechnet wird. Zur Bestimmung der Temperatur der Kupplung 3 ist eine Bestimmungseinrichtung 8 der Motorsteuerung 7 vorgesehen, in welcher das Temperaturmodell der Kupplung 3 abgelegt ist. Dieses Temperaturmodell ermöglicht eine Berechnung der tatsächlichen Temperatur der Kupplung 3 auf der Grundlage von Parametern des Verbrennungsmotors 2 und dessen Umgebung. Somit wird eine besonders genaue Bestimmung einer Temperatur möglich, die an der Kupplung 3 in einem aktuellen Fahrzustand anliegt.
  • Ausgehend von der in vorgegebenen Zeitabständen aktuell berechneten Temperatur wird diese jeweils mit einem Temperaturschwellwert verglichen. Überschreitet die aktuell berechnete Temperatur den Temperaturschwellwert, so werden in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszustandes des Kraftfahrzeuges Maßnahmen durch die Motorsteuerung 7 eingeleitet, welche eine Konvektion in der Kupplung 3 verbessern. Unter der Konvektion soll dabei eine Luftströmung verstanden werden, welche in Abhängigkeit einer Drehzahl der Kupplung 3 hervorgerufen wird. Diese Luftströmung kühlt die Kupplung 3 durch ein Überstreichen der offenen Flächen der Kupplung 3.
  • Wird festgestellt, dass sich das Kraftfahrzeug im aktuellen Zustand in einem Segelbetrieb befindet, in welchem normalerweise der Verbrennungsmotor 2 ausgeschaltet und die Kupplung 3 geöffnet ist, so wird als Gegenmaßnahme für die Abkühlung der Kupplung 3 der Verbrennungsmotor 2 nicht abgeschaltet, sondern mit Leerlaufdrehzahl weiter betrieben, um die Kühlung der Kupplung 3 durch Konvektion zu unterstützen.
  • Wird in einem anderen Betriebszustand das Kraftfahrzeug 1 im Leerlaufbetrieb und bei ausgelegtem Gang betrieben, so bleibt anstelle der normalen Vorgehensweise, bei welcher die Kupplung 3 geschlossen wird, aus Gründen der Erhöhung der Konvektionsflächen und somit der Wärmeabfuhr die Kupplung 3 geöffnet, um bei Erkennen einer erhöhten Temperatur über das Temperaturmodell größere Flächen durch die Konvektionsströmung überströmen zu lassen.
  • Wird in einem weiteren Fall das Kraftfahrzeug mit einem Start-Stopp-System betrieben, bei welchem der Verbrennungsmotor ausgeschaltet wird, wenn der Gang ausgelegt und die Kupplung geschlossen ist, so wird beim Erkennen einer erhöhten Kupplungstemperatur über die Motorsteuerung 7 ein Veto-Parameter eingeführt, welcher das Stoppen des Verbrennungsmotors 2 unterbindet. Auch dadurch wird durch den Verbrennungsmotor 2 weiterhin eine Konvektion innerhalb des Antriebsstranges 1 aufrechterhalten. Soll die Konvektion noch weiter erhöht werden, so kann in einem solchen Fall die Strategie dahingehend geändert werden, dass auch die Kupplung 3 geöffnet wird, wodurch die Reibflächen der Anpressplatte und des Schwungrades der Kupplung 3 der Konvektion zur Verfügung stehen, indem die Konvektionsoberfläche vergrößert und somit die Abkühlung deutlich verbessert wird.
  • Die vorgeschlagene Lösung ist auf alle automatisierten Kupplungen, wie beispielsweise hydrostatische Kupplungen, Clutch-by-Wire und ähnlichen, anwendbar. Dies trifft auch auf Doppel- bzw. Mehrkupplungsgetriebesysteme zu.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsstrang
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    Kupplung
    4
    Getriebe
    5
    Abtriebswelle
    6
    Antriebsrad
    7
    Motorsteuerung
    8
    Bestimmungseinrichtung

Claims (6)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Kühlung einer Kupplung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem das Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (2) betrieben wird und eine aktuelle Temperatur der Kupplung (3) bestimmt und mit einem Temperaturschwellwert verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Temperatur der Kupplung (3) mit einem Temperaturmodell berechnet wird und bei Überschreitung des Temperaturschwellwertes durch die aktuell berechnete Temperatur eine Konvektion in der Kupplung (3) verbessert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Konvektion während eines Segelbetriebes des Kraftfahrzeuges bei geöffneter Kupplung der Verbrennungsmotor (2) in einer Leerlaufdrehzahl betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Konvektion die Wärmeabfuhr in der Kupplung (3) vergrößert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors (2) und bei einem ausgelegten Gang zur Erhöhung der Wärmeabfuhr die Kupplung (3) geöffnet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betriebszustand des Kraftfahrzeuges (3), bei welchem der Verbrennungsmotor (2) ausgeschaltet wird, wenn die Kupplung (3) geöffnet wird, die Wärmeabfuhr in der Kupplung (3) vergrößert wird, wenn durch einen Veto-Parameter einer Steuerung (7) des Verbrennungsmotors (2) das Ausschalten des Verbrennungsmotors (2) unterbunden wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand durch ein Start-Stopp-System des Kraftfahrzeuges hervorgerufen wird.
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