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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Kraftfahrzeuge mit, insbesondere
abgasaufgeladenem, Verbrennungsmotor und einem Getriebe mit Drehmomentwandler
oder hydrodynamischer Kupplung können
bei ungünstigen
Betriebsbedingungen eine Anfahrschwäche aufweisen. Das verfügbare Drehmoment
von abgasaufgeladenen Otto- und Dieselmotoren ist sehr stark vom
Ladedruck des Turboladers und damit auch von der Motordrehzahl abhängig. Dies
hat zur Folge, dass das verfügbare Drehmoment
bei niedrigen Motordrehzahlen im Vergleich zu höheren Motordrehzahlen sehr
gering ist.
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Beim Anfahrvorgang muss die Motordrehzahl
bei geschlossenem Antriebsstrang gegen ein Aufnahmemoment des Drehmomentwandlers
oder der hydrodynamischen Kupplung und weitere Schleppmomente im
Antriebsstrang hochlaufen. Bei stehendem Kraftfahrzeug und betätigtem Leistungsstellorgan
stellt sich ein Gleichgewichtszustand zwischen Motormoment einerseits
und Aufnahmemoment und Schleppmomente andererseits ein. Die Motordrehzahl,
die sich bei voll betätigtem
Leistungsstellorgan einstellt, wird als die sogenannte Festbremsdrehzahl
bezeichnet. Die Festbremsdrehzahl ist die maximale Motorzahl, die
bei geschlossenem Antriebsstrang eingestellt werden kann. Das Aufnahmemoment
und damit die Festbremsdrehzahl ist von der Auslegung des Drehmomentwandlers
oder der hydrodynamischen Kupplung abhängig. Beispielsweise ist das
Aufnahmemoment bei einem sogenannten „weichen" Drehmomentwandler geringer als bei
einem „harten" Drehmomentwandler.
Damit ist die Festbremsdrehzahl in Verbindung mit einem „weichen" Drehmomentwandler
höher als
mit einem „harten" Drehmomentwandler.
Bei ungünstigen
Betriebsbedingungen, beispielsweise niedrigen Temperaturen und/oder
großer
geodätische
Höhe, sinkt
die Festbremsdrehzahl noch weiter ab, da das Aufnahmemoment aufgrund
der hohen Viskosität
des Getriebeöls
steigt, die Schleppmomente bei niedrigen Temperaturen steigen und
das verfügbare
Motormoment abfällt.
Damit kann es dazu kommen, dass ein Anfahren, insbesondere an einer
Steigung, nur noch sehr schwer oder überhaupt nicht mehr möglich ist.
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Beim Einsatz eines „weichen" Drehmomentwandlers
ist die Motordrehzahl und damit das verfügbare Motormoment höher, das
Anfahrverhalten also besser. Allerdings ist der Wirkungsgrad und
das Fahrverhalten eines „weichen" Drehmomentwandlers
bei Betriebstemperatur schlechter als bei einem „harten" Drehmomentwandler. Der Einsatz eines „weichen" Drehmomentwandlers
hat also im überwiegenden
Teil des Betriebsbereichs Nachteile.
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Ein Anfahren unter den beschriebenen
ungünstigen
Bedingungen kann dadurch erzielt werden, dass der Fahrzeugführer den
Antriebsstrang auftrennt, indem er beispielsweise im Getriebe die Neutralstellung
einlegt, und anschließend
die Motordrehzahl durch Betätigen
des Leistungsstellorgans erhöht.
Anschließend
kann bei hoher Motordrehzahl der Antriebsstrang durch Einlegen der
Fahrstufe im Getriebe geschlossen werden. Durch die hohe Motordrehzahl
ist dann im günstigsten
Fall das Motormoment so hoch, dass ein Anfahren möglich ist.
Dieses Vorgehen setzt allerdings ein gewisse Sachkenntnis des Fahrzeugführers voraus.
Außerdem können dabei
Schädigungen
des Getriebes nicht ausgeschlossen werden und ohnehin ist damit ein weiches
Anfahren nicht möglich,
welches auf Schnee oder in Parklücken
erforderlich wäre.
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In der
DE 100 23 053 A1 ist ein
Steuersystem für
ein Getriebe mit einem Drehmomentwandler oder einer hydrodynamischen
Kupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem
Verbrennungsmotor und einem Leistungsstellorgan in Form eines Gaspedals
beschrieben. Während
des Anfahrvorgangs des Kraftfahrzeugs wird die Anfahrleistung über eine
im Getriebe angeordnete schlupfende Kupplung oder Bremse als Funktion
des Fahrerwunsches eingeregelt.
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Mit Hilfe einer dem Drehmomentwandler oder
der hydrodynamischen Kupplung nachgeordneten, schlupfenden Kupplung
kann die Anfahrleistung deutlich verbessert werden. Durch den Schlupf
an der Kupplung wird der Abtrieb des Drehmomentwandlers oder der
hydrodynamischen Kupplung in Drehung versetzt, wodurch sich das
Aufnahmemoment verringert. Die Verringerung ist umso größer, je größer die
Drehzahl des Abtriebs ist. Im Extremfall kann die Kupplung kurzzeitig
so weit geöffnet
werden, dass sie kein Drehmoment mehr übertragen kann, der Drehmomentwandler
oder die hydrodynamische Kupplung also kein Drehmoment mehr aufnehmen
kann. In dem Fall muss der Verbrennungsmotor beim Hochdrehen nur
noch die Massen bis zur Kupplung beschleunigen. Mittels der schlupfenden Kupplung
kann somit die Motordrehzahl und damit das verfügbare Motormoment zum Anfahren
erhöht werden,
was eine Verbesserung der Anfahrleistung bewirkt.
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Bei dem in der
DE 100 23 053 A1 beschriebenen
Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs beim Anfahren wird die
drehmomentführende
Kupplung nach Maßgabe
eines Fahrerwunsches unter Berücksichtigung
von Kenngrößen des
Drehmomentwandlers bei jedem Anfahrvorgang mittels einer Regelung
schlupfend betrieben. Im Schlupfbetrieb einer Kupplung wird Wärme erzeugt,
die, um eine Schädigung
der Kupplung und anderer Bauteile im Getriebe auszuschließen, abgeführt werden
muss. Dies kann beispielsweise mit einem größeren Kupplungsdurchmesser
erreicht werden, wodurch sich die Reibfläche und die Fläche, über die
die Kupplung Wärme
abgeben kann, vergrößert. Zusätzlich muss
die Kupplung, insbesondere die Größe der Reibflächen, für einen häufigen Schlupfbetrieb
ausgelegt werden. Beim Anfahrvorgang drehmomentführende Kupplungen in einem
Getriebe, beispielsweise einem Planetengetriebe, sind nicht für einen
Schlupfbetrieb während
des Anfahrvorgangs ausgelegt.
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Demgegenüber ist es die Aufgabe der
Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen,
mit welchem Schädigungen des
Getriebes verhindert werden und bei dessen Einsatz ein kostengünstiges
Getriebe mit einem geringen Bauraum verwendet werden kann. Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird die beim Anfahrvorgang
drehmomentführende
Kupplung so weit geschlossen, dass beim folgenden Anfahrvorgang
an der Kupplung kein Schlupf auftreten kann, die Kupplung also nicht
rutscht. Unter einer Kupplung wird im Zusammenhang mit der Erfindung
auch eine Bremse verstanden. Die Kupplung kann dabei vollständig geschlossen
werden. Die Kupplung kann aber auch nur so weit geschlossen werden,
dass ein Drehmoment, welches beim Anfahrvorgang im Normalfall auftreten kann,
ohne Schlupf übertragen
werden kann. In diesem Fall kann sehr schnell, ohne unnötig Kupplungsweg überbrücken zu
müssen,
im Bedarfsfall Schlupf an der Kupplung eingestellt werden. Das Schließen der
Kupplung wird beispielsweise nach Einlegen einer Fahrstufe für Vorwärts- oder
Rückwärtsfahrt
ausgeführt.
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Während
des Anfahrvorgangs, welcher durch eine ausreichende Betätigung des
Leistungsstellorgans durch den Fahrzeugführer gestartet wird, werden
Betriebsgrößen des
Kraftfahrzeugs überwacht.
Betriebsgrößen sind
beispielsweise Drehzahl und abgegebenes Drehmoment des Verbrennungsmotors,
Ladedruck eines Abgasturboladers, Drehzahlen vor, im und nach dem
Getriebe, Geschwindigkeit und Beschleunigung des Kraftfahrzeugs,
sowie die zeitlichen Ableitungen der genannten Größen. Der
Anfahrvorgang kann dabei auch schon während des Schließens der
Kupplung gestartet werden.
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Die Verläufe der überwachten Betriebsgrößen werden
mit gespeicherten Verläufen
oder Werten verglichen und Abweichungen bestimmt. Die Verläufe oder
Werte sind in einer Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit von der Stellung des
Leistungsstellorgans abgespeichert. Es können dabei zeitliche Verläufe der
Betriebsgrößen in Abhängigkeit
von der Stellung des Leistungsstellorgans gespeichert sein. Eine
weitere Möglichkeit
besteht beispielsweise darin, dass in Abhängigkeit von der Stellung des
Leistungsstellorgans Schwellwerte für die Betriebsgrößen abgespeichert
sind, welche nach zugehörigen, gespeicherten
Zeitspannen erreicht oder überschritten
werden sollten. Die Abhängigkeit
von der Stellung des Leistungsstellorgans kann darin bestehen, dass die
gespeicherten Werte nur gültig
sind, wenn die Stellung einen einstellbaren Grenzwert überschritten hat.
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Falls die ermittelten Abweichungen
größer als
einstellbare Grenzwerte sind, wird an der drehmomentführenden
Kupplung ein Schlupf eingestellt, um damit eine Drehzahlerhöhung des
Verbrennungsmotors zu ermöglichen.
Die Einstellung des Schlupfes kann dabei mittels einer Regelung
oder einer Steuerung erfolgen. Damit steigt das verfügbare Drehmoment
des Motors wie oben beschrieben an, und der Anfahrvorgang kann mit
erhöhter
Leistung des Verbrennungsmotors fortgesetzt werden. Die Abweichungen
können
dabei nur für
eine Betriebsgröße oder
für eine
Gruppe von Betriebsgrößen ermittelt werden.
Bei Berücksichtigung
von mehreren Betriebsgrößen können die
Abweichungen einzeln oder die Abweichungen verknüpft, beispielsweise addiert, und
das Ergebnis der Verknüpfung überprüft werden.
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Falls die ermittelten Abweichungen
nicht größer als
die Grenzwerte sind, bleibt die Kupplung geschlossen. Im Betrieb
des Kraftfahrzeugs wird dies bei den allermeisten Anfahrvorgängen der
Fall sein. Falls die Kupplung vor dem Anfahrvorgang noch nicht vollständig geschlossen
wurde, kann dies dann erfolgen.
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Damit wird die Kupplung nur dann
wenn es unbedingt notwendig ist und damit sehr selten mit Schlupf
betrieben. Der Schlupfbetrieb tritt außerdem insbesondere dann auf,
wenn das Hydraulikfluid im Getriebe kalt ist und damit eine hohe
Kühl- und Schmierwirkung
aufweist. Die beim Anfahren drehmomentführende Kupplung muss also nicht
auf einen Betrieb mit hohem Schlupfanteil ausgelegt werden. Im Vergleich
mit einer auf häufigen
und lange andauernden Schlupfbetrieb ausgelegten Kupplung kann die
Kupplung kostengünstig
und mit einem geringeren Bauraum ausgeführt werden. Der Durchmesser der
Kupplung kann beispielsweise kleiner sein oder bei Einsatz einer
an sich bekannten Lamellenkupplung kann beispielsweise die Anzahl
der Lamellen kleiner sein.
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Schlupf an einer Kupplung führt zu einem Verschleiß an der
Kupplung. Dadurch, dass nur sehr selten Schlupf an der Kupplung
eingestellt wird, tritt an der Kupplung nur ein geringer Verschleiß auf. Dies ermöglicht einen
kostengünstigen
Betrieb und eine hohe Verfügbarkeit
des Kraftfahrzeugs.
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Das Getriebe kann beispielsweise
als ein Planeten-Automatikgetriebe,
ein stufenloses Getriebe oder Vorgelegegetriebe, jeweils in Verbindung
mit einem Drehmomentwandler oder einer hydrodynamischen Kupplung
ausgeführt
sein.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird
das abgegebene Drehmoment und/oder die Drehzahl des Verbrennungsmotors überwacht.
Falls das Drehmoment und/oder die Drehzahl nach einer Zeitspanne trotz
betätigtem
Leistungsstellorgan nicht größer als Schwellwerte
sind, wird ein Schlupf an der drehmomentführen den Kupplung eingestellt.
Damit wird geprüft
beziehungsweise vorausberechnet, ob ein Anfahrvorgang mit der zur
Verfügung
stehenden Motorleistung möglich
ist beziehungsweise sein wird. Das Abwarten der Zeitspanne erfolgt,
da der Verbrennungsmotor nach Betätigen des Leistungsstellorgans innerhalb
der Zeitspanne zuerst Drehmoment aufbauen und die Massen beschleunigen
muss.
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Das abgegebene Drehmoment kann dabei entweder
gemessen werden oder auf Grund anderer Größen, wie beispielsweise der
Drehzahl und einer Kraftstoffeinspritzmenge, aus einem gespeicherten Kennfeld
ermittelt werden.
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Die Drehzahl des Verbrennungsmotors
ist insbesondere bei abgasaufgeladenen Verbrennungsmotor entscheidend
für das
verfügbare
Drehmoment des Verbrennungsmotors. Bei Überschreiten einer Drehzahlschwelle
beginnt der Abgasturbolader einen Ladedruck aufzubauen. Damit steigt
das verfügbare
Drehmoment stark an.
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Durch Überwachung des abgegebene Drehmoments
und/oder der Drehzahl des Verbrennungsmotors ist eine sehr genaue
Einschätzung
möglich, ob
der Anfahrvorgang auch ohne Schlupf an der Kupplung durchführbar ist.
Damit wird nur in den Fällen,
in denen es notwendig ist, ein Anfahrvorgang mit schlupfender Kupplung
ausgeführt.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird
die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs überwacht.
Falls die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung nach einer
vorgegebenen Zeitspanne trotz betätigtem Leistungsstellorgan nicht
größer als
Schwellwerte sind, wird ein Schlupf an der drehmomentführenden
Kupplung eingestellt. Das Abwarten der Zeitspanne erfolgt, da zuerst
vom Verbrennungsmotor eine Leistung produziert werden muss, die
Schleppmoment im Antriebsstrang überwunden
werden müssen
und anschließend
das gesamte Fahrzeug beschleunigt werden muss.
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Damit wird überwacht, ob das Ziel des Anfahrvorgangs,
das Kraftfahrzeug zu beschleunigen und in Bewegung zu setzen, erreicht
wird. Es werden also nur in dem Fall Anfahrvorgänge mit schlupfender Kupplung
ausgeführt,
in den es zwingend erforderlich ist.
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In Ausgestaltung der Erfindung sind
die genannten Grenzwerte und/oder Schwellwerte und/oder die Zeitspannen
von der Stellung des Leistungsstellorgans und/oder Zustandsgrößen des Kraftfahrzeugs
und/oder Umweltgrößen abhängig. Zustandsgrößen sind
neben den bereits genannten Größen beispielsweise
Temperaturen des Getriebeöls,
des Getriebes, des Motoröls
oder das Gewicht des Kraftfahrzeugs. Umweltgrößen sind beispielsweise Außentemperatur,
Steigung oder Gefälle
der Fahrbahn, Luftdruck oder geodätische Höhe.
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Durch die Berücksichtigung dieser Größen ist
die Vorausberechnung, ob und wie ein Anfahrvorgang möglich ist,
sehr genau möglich.
Außerdem kann
das Anfahrverhalten an die Vorgabe des Fahrzeugführers angepasst werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist
der Schlupf, der an der Kupplung eingestellt wird, von der Größe der bestimmten
Abweichungen der Verläufe von
den gespeicherten Verläufen
abhängig.
Damit wird immer nur so viel Schlupf eingestellt, wie in der aktuellen
Situation notwendig ist. Dies führt
zu einem geringen Verschleiß an
der Kupplung.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird
die Kupplung, wenn ein Schlupf eingestellt wird, so weit geöffnet, dass
sie kein Drehmoment übertragen kann.
Damit kann der Verbrennungsmotor quasi frei hochdrehen und ein zum
Anfahren notwendiges Drehmoment zur Verfügung stellen. Damit ist ein
Anfahren auch unter extremen Bedingungen möglich.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird
die Drehzahl des Verbrennungsmotors überwacht und ein Überschreiten
einer Drehzahlschwelle verhindert. Durch den Schlupf an der Kupplung
wird Wärme
erzeugt, wobei die Wärmemenge
unter anderem von der Höhe
des Schlupfs abhängig
ist. Solange das Kraftfahrzeug sich noch nicht in Bewegung gesetzt hat
oder nur mit geringer Geschwindigkeit fährt, ist der Schlupf an der
Kupplung und damit die erzeugte Wärmemenge fast nur von der Drehzahl
des Verbrennungsmotors abhängig.
Dadurch, dass das Überschreiten
einer Drehzahlschwelle verhindert wird, wird eine Schädigung der
Kupplung durch Überhitzung
und ein übermäßiger Verschleiß verhindert.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird
an mehreren drehmomentführenden
Kupplungen gleichzeitig und/oder nacheinander ein Schlupf eingestellt.
Bei gleichzeitigem Schlupfen von mehreren, im Drehmomentfluss nacheinander
angeordneten Kupplungen kann die anfallende Wärmemenge auf mehrere Kupplungen
verteilt werden. Damit ist die Gefahr der Überhitzung einer Kupplung sehr
gering. In dem Fall, in dem an mehreren Kupplungen nacheinander
ein Schlupf eingestellt wird, wird die Wärmemenge ebenfalls auf mehrere
Kupplungen verteilt. Die Auswahl, an welcher Kupplung Schlupf eingestellt
wird, kann mittels eines Temperaturmodells der Kupplungen oder des
Getriebes bestimmt werden. Eine Überwachungseinrichtung
kann dafür
sorgen, dass bei einem späteren
Wiederholen des Schlupfbetriebs nicht immer mit der gleichen Kupplung
begonnen wird, sondern dass eine andere Kupplung mit der Schlupfphase
beginnt.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird
eine Belastung der Kupplung während
des Schlupfbetriebes überwacht.
Bei Überschreiten
einer Belastungsgrenze wird der Anfahrvorgang abgebrochen. Die Belastung
kann überwacht
werden, indem die Zeitdauer des Schlupfbetriebs überwacht wird. Für die Bestimmung
der Belastung kann auch ein Temperaturmodell der Kupplungen oder
des Getriebes eingesetzt werden. Der Anfahrvorgang kann ab gebrochen
werden, indem die Kupplung geöffnet
oder geschlossen wird. Damit kann eine Schädigung der Kupplung und des
Getriebes verhindert werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird,
nachdem Betriebsgrößen des
Kraftfahrzeugs Grenzwerte überschritten
haben, die drehmomentführende
Kupplung geschlossen, der Schlupf also bis auf Null abgebaut wird.
Die Betriebsgrößen können dabei
beispielsweise eine oder mehrere der oben genannten Betriebsgrößen sein.
Es wird damit bestimmt oder überwacht,
ob ein Anfahren mit den aktuellen Betriebsgrößen möglich oder schon erfolgt ist.
Bei einem Anfahrvorgang unter ungünstigen Bedingungen kann beispielsweise
eine Schlupf zeit von ca. 1 Sekunde ausreichend sein. Damit wird
gewährleistet, dass
der Schlupfbetrieb nur so lange wie unbedingt notwendig aufrecht
erhalten bleibt.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird
beim Schließen
der Kupplung der Schlupf entsprechend einem Sollverlauf eingestellt.
Der Schlupf kann beispielsweise entlang einer Rampe oder einem anderen
Verlauf über
der Zeit abgebaut werden. Damit kann ein weiches, ruckfreies Schließen der
Kupplung erreicht werden. Der Fahrzeugführer wird dadurch nicht durch
einen unerwarteten Antriebsstoß überrascht.
Der Sollverlauf kann von Betriebsgrößen oder Zustandsgrößen des
Kraftfahrzeugs oder von Umweltgrößen abhängig sein.
Bei einem wiederholten Anfahrversuch kann die Kupplung sprungartig
geschlossen werden, um so gegebenenfalls ein Anfahren zu ermöglichen.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird,
falls nach Abbruch des Anfahrvorgangs oder dem Schließen der
Kupplung nach einer einstellbaren Zeitspanne die Geschwindigkeit
und/oder die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs unter Grenzwerten
liegt, ein wiederholter Anfahrversuch ohne Zutun des Fahrzeugführers gestartet.
Damit wird automatisch nach einem fehlgeschlagenen Anfahrversuch
ein erneuter Anfahrvorgang gestartet. Der Fahrer kann also die Betätigung des
Leistungsstellorgans auf recht erhalten. Damit wird ein komfortabler
Betrieb des Kraftfahrzeug ermöglicht.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird
ein Steuerventil der Kupplung bei der Einstellung eines Schlupfes
pulsend betrieben wird. Die Kupplung wird in diesem Fall hydraulisch
betätigt
und mittels des Steuerventils wird der Hydraulikdruck an der Kupplung
eingestellt. Durch den pulsenden Betrieb kann während des Schlupfbetriebs der
Kupplung Hydraulikfluid zum Schmieren und Kühlen zwischen die Kupplungsbeläge fließen. Damit
ist die Gefahr einer Schädigung
der Kupplung sehr gering.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung
gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeug in einer schematischen Darstellung
und
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2 ein
Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb eines Antriebsstrangs
bei einem Anfahrvorgang.
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Gemäß l verfügt ein Antriebsstrang 10 eines
nicht dargestellten Kraftfahrzeugs über einen Verbrennungsmotor 11 mit
einem Abgasturbolader 15. Der Verbrennungsmotor 11 ist
mittels eines hydraulischen Drehmomentwandlers 12 mit einer
Getriebeeingangswelle 13 eines Getriebes 14 verbunden.
Der Drehmomentwandler 12 dient dabei als Anfahrelement.
Das Getriebe 14 ist sehr schematisiert dargestellt und
verfügt über zwei
Gänge 16 und 17, welche
mit einer Getriebeausgangswelle 18 verbunden sind. Bei
einem Anfahrvorgang ist der Anfahrgang 17 eingelegt. Im
Drehmomentfluß des
Anfahrgangs 17 liegen zwei Kupplungen 19, 20,
die mit jeweils einer hydraulischen Betätigungseinrichtung 21, 22 betätigbar sind.
Von der Ge triebeausgangswelle 18 wird eine Drehzahl und
ein Drehmoment mittels einer Antriebswelle 23 an ein Achsgetriebe 24 übertragen,
welches in an sich bekannter Weise das Drehmoment und die Drehzahl über zwei
Abtriebswellen 25 an Antriebsräder 26 überträgt.
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Statt des Drehmomentwandlers kann
das Getriebe auch eine hydrodynamische Kupplung als Anfahrelement
aufweisen.
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Der Verbrennungsmotor 11 wird
von einer Steuerungseinrichtung 27 angesteuert. Dazu steht die
Steuerungseinrichtung 27 mit dem Verbrennungsmotor 11,
dem Abgasturbolader 15 und einem Leistungsstellorgan 28 in
Signalverbindung. Damit können
sowohl Stellglieder der Antriebsmaschine 11, beispielsweise
eine Einspritzeinrichtung, angesteuert werden, als auch Betriebsgrößen, wie
beispielsweise Drehzahlen des Verbrennungsmotors 11 oder
des Abgasturboladers 15, Ladedruck, Stellung des Leistungsstellorgans 28 oder
Temperaturen erfasst werden. Aus den erfassten Größen bestimmt
die Steuerungseinrichtung 27 das abgegebene Drehmoment des
Verbrennungsmotors 11.
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Das Getriebe 14 wird von
einer Steuerungseinrichtung 29 angesteuert. Damit lassen
sich die verschiedenen Gänge 16, 17 des
Getriebes 14 einlegen und mittels der Ansteuerung der hydraulischen Betätigungseinrichtungen 21, 22,
welche nicht dargestellte Steuerventile aufweisen, Schlupf an den Kupplungen 19 und 20 einstellen.
Die Steuerungseinrichtung 29 steht mit dem Getriebe 14 in
Signalverbindung und kann damit Betriebsgrößen des Getriebes 14,
wie beispielsweise verschiedene Drehzahlen, Drücke oder Temperaturen, erfassen.
Die Steuerungseinrichtung 29 steht zusätzlich mit einem Wählhebel 30,
mittels welchem ein Fahrzeugführer verschiedene
Fahrstufen des Getriebes 14 einstellen kann, und der Steuerungseinrichtung 27 des
Verbrennungsmotors 11 in Signalverbindung. Die Steuerungseinrichtung 29 kann
die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs entweder aus
den erfassten Drehzahlen bestimmen oder von einer weiteren, nicht
dargestellten, Steuerungseinrichtung empfangen.
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In der Steuerungseinrichtung 29 sind
Verläufe
der erfassten Betriebsgrößen bei
Anfahrvorgängen
in Abhängigkeit
der Stellung des Leistungsstellorgans 28 gespeichert. Bei
einem Anfahrvorgang werden die Verläufe der erfassten Betriebsgrößen mit
den gespeicherten Verläufen
verglichen. Außerdem
werden auf Grund von erfassten oder übermittelten Größen Umweltbedingungen,
wie beispielsweise die Außentemperatur
oder die Steigung oder das Gefälle
der Fahrbahn, in der Steuerungseinrichtung 29 bestimmt
oder ausgewertet.
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In 2 ist
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens dargestellt, das bei einem Anfahrvorgang
in der Steuerungseinrichtung 29 aus 1 in einer festen Taktrate ausgeführt wird.
Das Verfahren startet, nachdem der Fahrzeugführer eine Fahrstufe für Vorwärts- oder
Rückwärtsfahrt
am Wählhebel 30 eingestellt
hat und die Kupplungen 19 und 20 so weit geschlossen
wurden, dass bei einem Anfahrvorgang kein Schlupf auftreten kann.
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Das Verfahren startet in Block 40.
Im darauf folgenden Block 41 wird geprüft, ob die Stellung des Leistungsstellorgans 28 aus 1 einen Schwellwert überschritten
hat, der Fahrzeugführer
also anfahren möchte.
Ist dies nicht der Fall, so wird der Block 41 im nächsten Bearbeitungsschritt
noch einmal ausgeführt.
Fällt die
Prüfung
positiv aus, so wird in Block 42 geprüft, ob eine Zeitspanne nach Überschreiten
des Schwellwerts abgelaufen ist. Ist dies nicht der Fall, so wird
der Block 42 im nächsten
Bearbeitungsschritt noch einmal ausgeführt. Während dieser Zeitspanne kann
der Verbrennungsmotor 11 ein Drehmoment aufbauen und damit
die Motordrehzahl erhöhen
und das Kraftfahrzeug in Bewegung setzen.
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Ist die Zeitspanne abgelaufen, so
wird in Block 43 geprüft,
ob die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kleiner als ein Schwellwert
ist, das Kraftfahrzeug sich also noch nicht ausreichend in Bewegung
gesetzt hat. Der Schwellwert kann dabei von der Stellung des Leistungsstellorgans 28 abhängig sein.
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Statt der Prüfung der Geschwindigkeit kann auch
die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, die Drehzahl, das Drehmoment
oder der Ladedruck des Verbrennungsmotors 11 überprüft werden.
Bei Überprüfung der
Betriebsgrößen des
Verbrennungsmotors 11 ist der Schwellwert so gewählt, dass
bei Erreichen des Schwellwerts ein Anfahren bei den gegebenen Zustandsgrößen des
Kraftfahrzeugs und den gegebenen Umweltgrößen möglich ist.
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Fällt
die Prüfung
negativ aus, die Geschwindigkeit hat also den Schwellwert überschritten,
das Kraftfahrzeug fährt
an, so wird das Verfahren im Block 49 beendet.
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Ist der Schwellwert noch nicht überschritten, wird
in Block 44 ein Schlupf an der Kupplung 19 eingestellt.
Die Größe des Schlupfs
ist vom Abstand der in Block 43 überprüften Betriebsgröße vom Schwellwert
abhängig.
Je größer der
Abstand ist, desto größer ist
der eingestellte Schlupf.
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Im folgenden Block 45 wird
geprüft,
ob die Belastung an der schlupfenden Kupplung 19 unterhalb
einer Belastungsgrenze liegen. Die Belastungen werden auf Grund
des Drehmoments des Verbrennungsmotors 11 und dem Schlupf
an der Kupplung 19 bestimmt. Übersteigt die Belastung die
Belastungsgrenze, so wird die Bearbeitung im Block 48 fortgesetzt,
in dem der Schlupf an der Kupplung 19 abgebaut, die Kupplung
also geschlossen wird.
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Liegt die Belastung unter der Belastungsgrenze,
so wird in Block 46 geprüft, ob eine Zeit seit Einstellung
des Schlupfes innerhalb einer Zeitspanne liegt. Liegt die Zeit außerhalb
der Zeitspanne, wird davon ausgegangen, dass der Anfahrversuch trotz schlupfender
Kupplung 19 fehlgeschlagen ist. In diesem Fall wird die
Bearbeitung wieder im Block 41 begonnen.
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Wenn die Zeit noch nicht abgelaufen
ist, wird in Block 47 geprüft, ob der Ladedruck des Verbrennungsmotors 11 einen
Grenzwert überschritten
hat. Der Grenzwert ist so gewählt,
dass bei Erreichen des Grenzwerts ein Anfahren mit ausreichender
Anfahrleistung möglich
ist. Alternativ zur Überprüfung des Ladedrucks
kann auch die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs,
die Drehzahl oder das abgegebene Drehmoment des Verbrennungsmotors 11 überprüft werden.
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Ist der Grenzwert noch nicht überschritten, so
wird die Bearbeitung des Blocks 45 wiederholt. Im anderen
Fall ist ein Anfahren möglich,
beziehungsweise schon erfolgt. Daher wird anschließend im Block 48 der
Schlupf an der Kupplung 19 entlang einer Rampe abgebaut.
Das Verfahren ist damit im Block 49 beendet.
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Falls die Belastung an der schlupfenden Kupplung
die Belastungsgrenze überschritten
hat und/oder nachdem die Zeitspanne nach Einstellen des Schlupfes überschritten
ist, kann auch an einer weiteren drehmomentführenden Kupplung ein Schlupf
eingestellt werden.
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Das Verfahren kann auch ohne die Überprüfung der
Belastung an der schlupfenden Kupplung und ohne die Überwachung
der Zeit ab Einstellung des Schlupfes ausgeführt werden.
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Die drehmomentführende Kupplung kann auch als
Teil des Drehmomentwandlers ausgeführt sein. Beispielsweise kann
ein Umlenkrad im Drehmomentwandler geregelt freikuppelbar sein,
so dass bei Freigabe des Umlenkrads aus dem Drehmomentwandler eine
hydrodynamische Kupplung wird, an welcher sich ein höherer Schlupf
einstellt. Damit ist das Regelverhalten komfortabel und technisch
leicht durchführbar.