DE10304130A1

DE10304130A1 - Verfahren zum Verhindern des Abwürgens eines Motors eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10304130A1
Application number: DE10304130A
Authority: DE
Inventors: Juergen Gerhart; Mario Jung; Georg Schneider; Inho Song
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2003-08-14
Also published as: ITMI20030204A1; ATE340727T1; DE10390360D2; AU2003215504A1; FR2835483A1; WO2003066367A1; EP1474306B1; EP1474306A1; DE50305175D1; FR2835483B1

Abstract

Mit der Erfindung wird ein Verfahren zum Verhindern des Abwürgens eines Motors eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, wobei in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges insbesondere eine automatisierte Kupplung geöffnet wird, wenn die Drehzahl eines Teiles im Antriebsstrang, vorzugsweise die Drehzahl des Motors selbst, unter einen bestimmten Schwellenwert (Abwürgeschwelle) und/oder Kupplungsmoment abgebaut wird, wenn die Motordrehzahl unter einen weiteren Schwellenwert (Auskuppelschwelle) fällt. Es ist vorgesehen, dass beim Erkennen eines möglichen Abwürgens (Abwürger) wenigstens ein Schwellenwert situationsbedingt verändert wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verhindern des Abwürgens eines Motors eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Verfahren werden insbesondere bei Diesel-Fahrzeugen eingesetzt, die in ihrem Antriebsstrang eine automatisierte Kupplung aufweisen, die bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl eines Teiles in ihrem Antriebsstrang, vorzugsweise einem Schwellenwert der Drehzahl des Motors selbst, der so genannten Abwürgeschwelle, geöffnet wird und erst wieder eingerückt wird, sobald die Drehzahl auf einen Wert angestiegen ist, bei dem der Motor nicht mehr abgewürgt wird. Ferner wird bei starkem Abbremsen des Fahrzeuges die Kupplung zwar nicht schlagartig, aber mit mehr oder weniger kontinuierlichem Abbau des Kupplungsmomentes langsam geöffnet, sobald eine zweite Motordrehzahl, die so genannte Auskuppelschwelle, unterschritten wird.
In der DE-A1-198 23 764 ist das Problem angesprochen, dass beim Abbremsen des Kraftfahrzeuges die Kupplung selbsttätig so öffnen muss, dass das Fahrzeug nicht unzulässig ruckelt oder der Motor nicht abgewürgt wird. Da das Öffnen der Kupplung einen gewissen Zeitraum beansprucht, muss das Öffnen bei abbremsendem Fahrzeug bei Motordrehzahlen beginnen, die deutlich über der sogenannten Abwürgedrehzahl, d. h. der erwähnten Abwürgeschwelle liegen.
Hierzu wird die zeitliche Änderung der Drehzahl, d. h. der Drehzahlgradient, bestimmt und der Schwellenwert, bei der die Kupplung geöffnet wird, um so höher gelegt, je größer die zeitliche Abnahme der Drehzahl ist.
Es bestehen jedoch bei derartigen Kraftfahrzeugen weitere Probleme:
Wird das Fahrzeug nicht im ersten oder zweiten Gang oder im Rückwärtsgang angefahren, so wird das Kupplungsmoment derart verändert, dass sich das Anfahren durch Ruckeln äußert. Dadurch wird der Fahrer darauf hingewiesen, dass er sich in einem falschen Gang befindet. Nach einer bestimmten Zeit wird die Kupplung rampenförmig geschlossen, d. h. zugezogen, damit der Synchronbetrieb erreicht werden kann. Dieses Vorgehen soll die Kupplung vor Überlastung schützen.
Die erwähnte Ruckelfunktion wird in den niedrigen Gängen bzw. dem Rückwärtsgang ebenfalls aktiviert, wenn die Kupplungstemperatur einen bestimmten Grenzwert überschreitet.
Bei derartigen Fahrzeugen kommt es vor, dass der Motor während des Zuziehens der Kupplung entweder in der Rampenphase oder beim vollständigen Zuziehen der Kupplung abgewürgt wird.
Des weiteren kann es vorkommen, dass trotz Setzen des Kupplungsmoments auf den Wert 0, um damit die Kupplung zu öffnen, durch die Systemverzögerung des Kupplungsstellers die Kupplung nicht schnell genug geöffnet werden kann, so dass der Motor dennoch abgewürgt wird.
In der Steuerungssoftware für den Motor und den Antriebsstrang sind bei herkömmlichen Lastkraftwagen Maßnahmen gespeichert, die das Abwürgen des Motors verhindern sollen; so werden z. B. beim Anhalten des Kraftfahrzeugs präventiv die jeweiligen Auskuppeldrehzahlen in abwürgegefährdeten Situationen angepasst und unterhalb einer bestimmten Motordrehzahl, die z. B. abhängig von der Leerlaufdrehzahl, dem Gang und dem Gradienten der Getriebeeingangsdrehzahl ist, das Kupplungsmoment auch definiert. Unterhalb einer kritischen Motordrehzahl der bereits erwähnten Abwürgedrehzahl bzw. Abwürgeschwelle wird die Kupplung sofort vollständig ausgerückt.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass eine erhöhte Abwürgegefahr durch folgende Situationen verursacht wird:
So können z. B. Verbraucher, wie die Klimaanlage, die Lichtmaschine, die Servolenkung oder die Heckscheibenheizung den Motor durch übermäßig hohe Lastmomente belasten;
In der Warmlaufphase, in der die Kühlwassertemperatur unter der Grenztemperatur liegt, ist der Motor, und insbesondere ein Dieselmotor, nur begrenzt leistungsfähig, wobei dann auch der Leerlaufregler unter Umständen auf Lastsprünge nicht hinreichend schnell reagiert;
Ebenso besteht eine Abwürgegefahr, wenn das Fahrzeug stark abgebremst wird, so dass die Getriebedrehzahl mit hoher Geschwindigkeit sinkt;
Schließlich besteht eine Abwürgegefahr, wenn der Verbrennungsmotor durch ein zu hohes Kupplungsreibmoment sehr stark verzögert wird, wodurch die Motordrehzahl mit hoher Geschwindigkeit sinkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dass Abwürgen des Motors in den angesprochenen Situationen zuverlässig zu verhindern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäss kann beim Erkennen eines möglichen Abwürgens des Motors die Abwürgeschwelle und/oder die Auskuppelschwelle situationsbedingt verändert werden. Vorzugsweise wird die Abwürgeschwelle, ausgehend von einem vorgegebenen Startwert und/oder einer Auskuppelschwelle, ebenfalls ausgehend von einem Startwert, situationsbedingt verändert. Sobald demnach die Motordrehzahl eine bestimmte Schwelle unterschreitet und das Zündungssignal nach wie vor aktiv ist, besteht die Gefahr des Abwürgens. Diese Schwelle der Motordrehzahl sollte so tief gewählt werden, dass sie während einer normalen Betriebsphase nicht erreicht wird. Ein typischer Wert hierfür ist etwa 400 UpM. Wird aufgrund dieser Kriterien die Gefahr des Abwürgens erkannt, können die Abwürgeschwelle und/oder die Auskuppelschwelle angepasst werden, im allgemeinen erhöht werden, wobei dann diese neuen Schwellenwerte im Speicher, z. B. einem EEProm des Steuergeräts, abgespeichert werden. Für weitere Betriebsphasen werden dann diese neuen Schwellenwerte verwendet, so dass auch in dieser neuen Betriebsphase ein besserer Abwürgeschutz vorliegt.
Unterschreitet die Motordrehzahl die erwähnte Abwürgeschwelle, so wird die Kupplung schlagartig geöffnet; unterschreitet die Motordrehzahl die Auskuppelschwelle, so wird die Kupplung nicht schlagartig geöffnet, sondern es wird begonnen, Kupplungsmomente gezielt abzubauen.
Die Anpassung der beiden Schwellenwerte kann in Inkrementen erfolgen, wobei dieses Inkrement entweder fest oder auch variabel sein kann. Die Inkremente sind hierbei bevorzugt im Bereich des Startwerts der beiden Schwellenwerte groß und werden in Richtung auf einen oberen Grenzwert kleiner gewählt. Beide Schwellen sind hierbei auf einen oberen Grenzwert beschränkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden im Speicher des Steuergeräts die Anzahl der erkannten Abwürgerisiken bzw. der Abwürger sowie die Anzahl der Fahrzyklen gespeichert. Sinkt dann das Verhältnis der Anzahl der Abwürger zu der Anzahl der Fahrzyklen ab, was bedeutet, dass in dem jeweiligen Fahrzyklus durch die vorhergehende Anpassung der Schwellenwerte das Abwürgerisiko wesentlich verringert wurde, so können die Schwellenwerte wieder auf einen Wert erniedrigt werden, der immer noch einen zuverlässigen Fahrbetrieb zulässt. Die Schwellenwerte sollten jedoch nicht tiefer als auf den Startwert abgesenkt werden.
Durch eine Überwachung der einzelnen Fahrsituationen und deren Unterteilung in bestimmte Betriebszyklen bzw. Betriebsabschnitte kann auf diese Weise ein zuverlässiger Fahrbetrieb gewährleistet werden, wobei die Elektronik des Steuergeräts aufgrund der in früheren Betriebszyklen erfassten Daten quasi "lernt". Wird von dem Steuergerät für den Antriebsstrang des Fahrzeugs eine der oben genannten Situationen erkannt oder durch andere Sensoren bzw. Modellrechnungen erfasst, nämlich dass ein hoher Momentenbedarf der Verbraucher im Fahrzeug, ein kalter Motor, eine starke Bremsbetätigung oder eine kritische Reibmomenterhöhung der Kupplung vorliegt, und zumindest eine dieser Situationen vorliegt, werden ebenfalls die Abwürge- und/oder Auskuppelschwelle auf festgelegte Weise verändert. Es kann z. B. durch Addition eines konstanten Werts auf die ursprünglichen Schwellwerte geschehen. Es ist denkbar, dass auch ein funktionaler, z. B. linearer Zusammenhang zwischen der Höhe der Abwürgegefahr und der Veränderung der Schwellenwerte vorliegt. Ebenfalls ist eine Kombination dieser beiden Maßnahmen möglich. Wie bereits oben erwähnt, kann die Anhebung der Schwellenwerte auch in diesem Fall inkrementell erfolgen, wobei ebenfalls Grenzwerte festgelegt werden. Wenn die Schwellen von mehreren Größen abhängen, so z. B. der Motordrehzahl und dem Drehzahlgradienten, so können die einzelnen Grenzwerte für diese Größen einzeln oder gemeinsam verändert werden. Die Höhe der Veränderung der beiden Schwellen kann je nach der Situation unterschiedlich ausfallen. Es ist nicht notwendig, dass die Erhöhung und/oder Erniedrigung der Werte jeweils gleich ist.
Sobald die oben angegebenen Situationen, d. h. hoher Momentenbedarf, kalter Motor, starke Bremsbetätigung und kritischer Reibmomenterhöhung der Kupplung, nicht mehr erfüllt sind, werden die Abwürge- und/oder Auskuppelschwelle auf einen Standard- bzw. Startwert zurückgesetzt. Dieses Zurücksetzen vom aktuellen Wert auf den Standardwert kann über eine Übergangsfunktion, z. B. eine Rampenfunktion, erfolgen.
Die oben angesprochenen Situationen können entweder direkt im Steuergerät des Antriebsstrangs detektiert werden. Dies kann z. B. dann erfolgen, wenn Verbraucher, eventuell über eine Steuereinheit mit einem CAN-Bus oder auch direkt verbunden sind, einen Momentenbedarf anzeigen. Beispielsweise können Informationen über Bits, wie z. B. Klimaanlage oder Momentenwerte, übertragen werden. Möglich sind natürlich auch andere Verfahren. Verbraucher können u. a. die Lichtmaschine, die Klimaanlage und die Servolenkung sein. So kann z. B. bei der Servolenkung auch aus dem Lenkwinkelsignal auf den Momentenbedarf geschlossen werden.
Es ist auch möglich, dass z. B. die Kühlwassertemperatur von der Steuerung in einem Modell aus den Daten Außentemperatur, Motorabstellzeit und Dauer des aktuellen Fahrzyklus geschätzt wird, z. B. unter Annahme eines PT₁-Verhaltens mit bekannter Zeitkonstante.
Ferner ist denkbar, dass Informationen über den aktuellen Bremsdruck über den CAN-Bus zur Verfügung stehen. Eine starke Bremsbetätigung kann unmittelbar aus dem aktuellen Bremsdruck abgeleitet werden, z. B. wenn der Bremsdruck länger als eine gewisse Zeitdauer oberhalb eines bestimmten Drucks liegt. Ebenso wäre eine Verwendung des Integrals des Bremsdrucks oder des Bremsdruckgradienten denkbar.
Des weiteren kann eine kritische Reibmomentenerhöhung der Kupplung beim Anfahren direkt von dem Steuergerät detektiert werden. Dies kann z. B. dann erfolgen, wenn sich die Steuerung im Zustand "Anfahren" befindet und der Gradient des Reibmoments an der Kupplung einen bestimmten Wert überschreitet, wodurch ein Abwürgen beim Anfahren, durch ein Kriechen oder Ruckeln signalisiert wird.
Des weiteren kann eine abwürgegefährdete Situation erkannt werden, wenn z. B. die Größen Gang, Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit und Drehzahlgradient bestimmte Werte über- oder unterschreiten. Bei einer Abhängigkeit von Motordrehzahl und Drehzahlgradient liegt z. B. dann eine abwürgegefährdete Situation vor, wenn der Zustandsvektor, gebildet aus diesen beiden Größen, in einem bestimmten Bereich der Vektorebene liegt. Dieser Bereich kann aufgrund der bekannten Werte bzw. der Erfahrungswerte für ein Abwürgerisiko ohne weiteres ermittelt werden. Sobald das Steuergerät für den Antriebsstrang feststellt, dass der Zustandsvektor in diesen Bereich fällt, wird eine entsprechende Maßnahme eingeleitet, die das Abwürgen verhindert, so z. B. schnelles Öffnen der Kupplung, gezielter Abbau des Kupplungsmoments, Erhöhen der genannten Schwellen etc.
Es ist möglich, dass dieser Bereich für den Zustandsvektor, der ein Abwürgerisiko signalisiert, an die aktuellen oder erfassten Werte für Drehzahl und Drehzahlgradient angepasst wird, so dass der Bereich durch einen "Lernprozess" stets optimiert wird.
Es ist natürlich möglich, den abwürgegefährdeten Bereich nicht nur für die Größen Motordrehzahl und Drehzahlgradient zu bestimmen. Es ist auch denkbar, dass etwa die oben genannten Werte für den Momentenbedarf der Verbraucher, Motortemperatur etc. als Zustandsgrößen verwendet werden, aus denen ein Vektorraum gebildet ist, in dem ein Bereich abgegrenzt ist, in dem ein erhöhtes Abwürgerisiko vorliegt. Der jeweilige Zustandsvektor wird dann, wenn er innerhalb dieses Bereichs liegt bzw. in den Bereich eintritt, derart verändert, dass er wiederum in dem Vektorraum liegt, in dem ein Abwürgen nicht erfolgen kann.
Wie oben erwähnt, besteht ein besonderes Risiko des Abwürgens des Motors beim Anfahren des Fahrzeugs während des Zuziehens bzw. Einrückens der automatisierten Kupplung. Demnach wird im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt der Schwellenwert, ab dem ein Abwürgen des Motors auftreten kann, als Funktion der zeitlichen Abnahme der Drehzahl, d. h. des Drehzahlgradienten, gewählt, wobei der Schwellenwert um so größer ist, je größer der Drehzahlgradient ist.
Sobald demnach der Schwellenwert unterschritten wird, wird die Kupplung schnell geöffnet, und zwar so lange, bis die Motordrehzahl wieder außerhalb des kritischen Bereiches ist und die Gefahr des Abwürgens beim Zuziehen der Kupplung nicht mehr besteht.
Es sei darauf hingewiesen, dass die zeitliche Abnahme bei Verringerung der Drehzahl natürlich negativ ist, wobei hier im weiteren Verlauf der Drehzahlgradient positiv aufgefasst wird, d. h. dem Betrag der zeitlichen Änderung entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird bei Unterschreiten des Schwellenwertes und nach Einleiten des Öffnen der automatisierten Kupplung der Drehzahlgradient auf dem Wert im Moment des Öffnens der automatisierten Kupplung konstant gehalten, wonach eine erneute Berechnung des Drehzahlgradienten erst wieder erfolgt, wenn die Drehzahl den Schwellenwert deutlich überschreitet. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich der Schwellenwert z. B. aufgrund größer werdendem Drehzahlgradienten während des Kupplungsöffnens verändert.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Schwellenwert n(Abwürg), bei dem die automatisierte Kupplung geöffnet wird, die Summe eines Basiswertes n(Basis) und eines vom Drehzahlgradienten dn/dt abhängigen Offset- Wertes n(Offset), also

n(Abwürg) = n(Basis) + n(Offset).
Der Offset-Wert n(Offset) ist hierbei das Verhältnis des Drehzahlgradienten dn/dt minus einem unteren Gradientenwert (dn/dt)_u zu einem oberen Gradientenwert (dn/dt)_o minus dem unteren Grenzwert (dn/dt)_u multipliziert mit einem konstanten Drehfaktor A, also

wobei
n(Abwürg) = Drehzahl-Abwürgeschwelle des Motors
n(Basis) = Basis-Abwürgeschwelle
n(Offset) = gradientenabhängiger Drehzahl-Offset
A = maximal gewünschter Drehzahl-Offset auf die Basis- Abwürgeschwelle
dn/dt = Drehzahlgradient
(dn/dt)_o = oberer Gradienten-Grenzwert, bis zu dem das Anheben der Abwürgedrehzahl wirksam sein soll
(dn/dt)_u = unterer Gradienten-Grenzwert, bis zu dem das Anheben der Abwürgedrehzahl wirksam sein soll
Mit dem Drehfaktor A kann die maximale Anhebung der Abwürgedrehzahl bestimmt werden. Dieser Schwellenwert sollte, wie bereits erwähnt, nach oben und unten sinnvoll beschränkt werden, da ein sehr hoher Wert dazu führt, dass die Kupplung sehr lange geöffnet wird und so der Motor kurzzeitig wegtouren kann.
Prinzipiell kann die Anhebung der Abwürgedrehzahl auch für andere Fahrzeuge und beliebige andere Situationen, in denen Abwürgegefahr besteht, angewandt werden; dies ist vor allem auch deshalb sinnvoll und leicht möglich, weil die Einstellung der Parameter "unterer Grenzwert" und "oberer Grenzwert" für die Drehzahl und der Drehfaktor A auf einfache Weise vorgenommen werden kann, so dass die Anhebung der Abwürgedrehzahl universell einsetzbar ist.
Mit den Parametern oberer bzw. unterer Gradientenwert können Werte gesetzt werden, zwischen denen die Berechnung des Offset-Wertes der Drehzahl durchgeführt werden soll. Üblicherweise wird zwischen der Abwürgedrehzahl und dem Drehzahlgradienten ein linearer Zusammenhang gewählt. Es sind auch andere Abhängigkeiten, z. B. eine parabelförmige Funktion möglich.
Die Berechnung des Schwellenwertes zum Verhindern des Abwürgens des Motors kann im übrigen auch gangabhängig gestaltet werden, so dass z. B. ein Abwürgeschutz im zweiten, dritten, vierten oder fünften Gang ermöglicht wird. Hierbei wird der Schwellenwert um so größer gewählt, je höher der jeweilige Gang ist.
Ebenso kann der Schwellenwert in Abhängigkeit der Stellung der Drosselklappe und um so größer gewählt werden, je offener die Drosselklappe ist. Ferner kann bei der Berechnung der Abwürgedrehzahl, d. h. des Schwellenwertes, speziell auf das erwähnte Warnruckeln bezogen, eine Unterscheidung zwischen der Rampen-Phase und der Zuziehphase beim Schließen der Kupplung getroffen werden, da die Abwürgewahrscheinlichkeit beim Zuziehen der Kupplung wesentlich größer ist.
Das Flag "Kupplung schnell öffnen" kann bedeuten, dass die Kupplung ohne Verzögerung auf Hub gefahren wird; möglich wäre natürlich eine andere Maßnahme, z. B. "Kupplung etwas öffnen, um Schlupf zu erreichen" oder dergleichen.
Zur Vereinfachung des Verfahrens bzw. einzelner Verfahrensschritte kann es günstig sein, ab einem bestimmten Drehzahlgradienten für den Offset-Wert einen konstanten Wert zu wählen, welcher vorzugsweise zum Basiswert hinzu addiert wird.
Die oben geschilderten Maßnahmen des Abwürgeschutzes können vorzugsweise während der Phase des Warnruckeln angewendet werden. Ferner kann der Abwürgeschutz z. B. auch bei einem Knallstart im 2., 3., 4. und 5. Gang eingesetzt werden, um insbesondere bei Fahrzeugen mit EKM oder ASG ein Abwürgen unter allen Umständen zu verhindern.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass bei Erreichen der Abwürgeschwelle die Kupplung weiter als bis auf den normalen Öffnungswert, z. B. Kupplungsmoment M_k = 0 Nm, geöffnet wird. Dies deshalb, um zu verhindern, dass durch die Systemverzögerung des Kupplungsstellers trotzdem der Motor abgewürgt wird. Diese Maßnahme kann zusätzlich zu den obigen Maßnahmen oder unabhängig davon vorgesehen werden.
Auf diese Weise kann der Tastpunkt physikalisch verstellt werden, ohne dass dieses bei der Kupplungssteuerung berücksichtigt wird. Durch die Vorgabe eines überhöhten Sollweges kann erreicht werden, dass die Kupplung frühzeitiger trennt als dies bei bekannten Verfahren vorgesehen ist, wodurch ein Abwürgen des Motors verhindert wird.
Beispielsweise kann vorgesehen werden, dass die Regelung des Kupplungsstellers bei großen Regelabweichungen zunächst mit der maximalen zulässigen Stellgröße bestromt. Vorzugsweise kann der Regler erst, wenn die Regelabweichung einen bestimmten Betrag unterschreitet, den Motor abbremsen; um z. B. einen aperiodischen Einlauf in die Sollgröße zu erreichen. Wird nun die Kupplung weiter als auf die Position von 0 Nm geöffnet, kann durch das spätere Einregeln die Kupplung eher geöffnet werden.
Ferner kann vorgesehen werden, dass zum Verhindern des Abwürgens die Sollwertvorgabe durch eine differenzierende Vorsteuerung verändert wird, so dass dem Regler eine veränderte Regelabweichung vorgespielt wird.
Es ist auch möglich, dass zum Verbessern des Abwürgeschutzes dem Regler des Kupplungsstellers durch Änderung der Regelparameter z. B. ein Überschwingverhalten oder dergleichen aufgeprägt wird. Wenn beispielsweise ein Abwürgerisiko erkannt wird, kann vorzugsweise auf einen neuen Lageregler- Parametersatz umgeschaltet werden, welcher z. B. Überschwingungen von etwa 2 mm bis 3 mm zulässt.
Auf diese Weise ist das Einschwingverhalten des Reglers schneller und die Kupplung kann frühzeitiger geschlossen werden. Denkbar sind auch geeignete Kombinationen der vorgenannten Maßnahmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl bei einem Fahrzeug mit einer automatisierten Kupplung (EKM) als auch bei einem Fahrzeug mit einem automatisierten Getriebes (ASG) eingesetzt werden. Denkbar sind auch andere Einsatzgebiete für den erfindungsgemäßen Abwürgeschutz.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung des Verlaufes des Drehzahlgradienten über der Drehzahl mit dem Bereich von abwürgegefährdeten Situationen gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Verlauf der Abwürgeschwelle;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur drehzahlgradienten Anhebung der Abwürgedrehzahl gemäß der Erfindung;
Fig. 4 einen Verlauf des Kupplungsstellerweges und des Kupplungsmomentes über der Zeit mit einem überhöhten Sollweg gemäß der Erfindung;
Fig. 5 einen Verlauf des Kupplungsstellerweges und des Kupplungsmomentes über der Zeit mit einer differenzierenden Vorsteuerung der Sollwegvorgabe gemäß der Erfindung; und
Fig. 6 einen Verlauf des Kupplungsstellerweges und des Kupplungsmomentes über der Zeit mit einem Überschwingverhalten gemäß der Erfindung.
In Fig. 1 ist schematisch ein Vektorraum für die beiden Größen Drehzahlgradient dn_mot/dt und Motordrehzahl n_mot dargestellt, wobei mit AS = 1 der Bereich gekennzeichnet ist, in dem die Gefahr des Abwürgens besteht, wenn der jeweilige aus den beiden Größen gebildete Zustandsvektor in diesen Bereich weist. Der übrige Bereich ist mit AS = 0 bezeichnet. In diesem Bereich besteht eine Gefahr des Abwürgens nicht.
In Fig. 2 ist die Anhebung der Abwürgedrehzahl n(Abwürg) entsprechend der o. a. Formel ausgehend von einem Basiswert n(Basis) von 700 [mm^-1] über dem Drehzahlgradienten dn/dt dargestellt. Der untere Grenzwert (dn/dt)_u ist zu 50 s^-2, der obere Grenzwert (dn/dt)_o 300 s^-2 und der Drehfaktor zu 500 gewählt.
Zwischen den Parametern Abwürgedrehzahl und Drehzahlgradient ist in diesem Fall ein linearer Zusammenhang gewählt.
In Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm gemäß der Erfindung dargestellt, wobei ein mögliches Vorgehen bei der Erhöhung der Abwürgedrehzahl in Abhängigkeit des Drehzahlgradienten gemäß der Erfindung angedeutet wird.
Wenn nach dem Start der Drehzahlgradient einen unteren Grenzwert unterschreitet, wird der Offset-Wert nach der o. g. Gleichung berechnet. Dieser Offset-Wert wird zwischengespeichert und danach der Schwellenwert für die Abwürgedrehzahl berechnet. Fällt die Motordrehzahl unter diese Schwelle, wird im Berechnungsschema ein Flag gesetzt, das angibt, dass die automatisierte Kupplung schnell geöffnet werden muss. Dieses Flag wird erst wieder zurückgesetzt, wenn die Motordrehzahl die Abwürgeschwelle plus einen Hysteresewert deutlich überschreitet. Gleichzeitig dient dieses Flag als Verriegelung für die Berechnung des Offset-Wertes. Dieses ist ein wichtiger Aspekt der Erfindung, dass nämlich der Offset-Wert zwischengespeichert und so lange konstant gehalten wird, bis das Flag wieder zurückgesetzt wird. Dadurch wird der Offset- Wert erst wieder neu berechnet, wenn keine Gefahr des Abwürgens des Motors mehr besteht. So wird verhindert, dass sich der Schwellenwert für die Drehzahlabwürgeschwelle z. B. aufgrund eines größer werdenden Drehzahlgradienten während des Kupplungsöffnens verändert. Während des Öffnens der Kupplung wird überprüft, ob die Drehzahl innerhalb des Hysteresebereiches bleibt. Falls dies der Fall ist, bleibt das Flag "Kupplung schnell öffnen" gesetzt und der Offset-Wert für die Abwürgeschwelle der Drehzahl wird konstant gehalten. Wenn die Drehzahl wieder außerhalb des Hysteresebereiches liegt und damit ein Abwürgen praktisch nicht erfolgen kann, wird das Flag "Kupplung schnell öffnen" zurückgesetzt und ebenfalls der Offset-Wert für die Abwürgeschwelle der Drehzahl auf Null gesetzt. Damit ist jetzt nur noch der Basiswert n(Basis) für die Drehzahl als Abwürgeschwelle wirksam.
Bei den beschriebenen Verfahren wird bei Erreichen der Abwürgedrehzahl die Kupplung rasch geöffnet, um zu verhindern, dass durch die Systemverzögerung des Kupplungsstellers trotzdem der Motorabgewürgt wird.
Zusätzlich zu den obigen Maßnahmen oder unabhängig hiervon kann die Kupplung weiter geöffnet werden, als dieses einem Kupplungsmoment von 0 Nm entspricht. Diese Maßnahme ist anhand der Fig. 4 bis 6 erläutert.
In Fig. 4 ist das Kupplungsmoment M_k und der Kupplungsstellerweg S bzw. der Hub über der Zeit t aufgetragen. In der Fig. 4 ist mit M_soll der Sollverlauf des Kupplungsmoments über der Zeit beim schnellen Setzen des Kupplungsmoments auf den Wert 0 Nm dargestellt. Aufgrund der Systemverzögerung ergibt sich hierbei ein lstweg M_ist, so dass das Kupplungsmoment, d. h. das vollständige Öffnen der Kupplung erst nach einer Zeit t₁ erreicht wird, da bei der Öffnung der Kupplung noch ein Restmoment übertragen wird.
Öffnet man jedoch die Kupplung weiter als auf den Wert von 0 Nm, z. B. bis auf einen Wert des Kupplungsmoments M_k=HUB, so erreicht man aufgrund der Verzögerung des Kupplungsstellers, dass die Kupplung eher trennt als dieses mit der vorherigen Maßnahme möglich war. Dargestellt ist in Fig. 4 der Sollweg M'_soll und der korrespondiere Istwert M'_ist der Kupplungsöffnung. Man sieht, dass das Kupplungsmoment 0 Nm bereits zum Zeitpunkt t₂ erreicht wird; in dem dargestellten Fall also in der Hälfte der Zeit für die vollständige Öffnung der Kupplung mit dem Sollweg M_soll. Öffnet man somit die Kupplung weiter als auf die Position des Kupplungsmoments 0 Nm, so ist durch das spätere Einregeln des Kupplungsstellers die Kupplung eher geöffnet.
Die in Fig. 4 dargestellte Sollwegvorgabe kann natürlich anders gestaltet werden, etwa durch eine in Fig. 5 gezeigte differenzierende Vorsteuerung des Sollwegs M'_soll. Wie bei der Sollwegvorgabe gemäß Fig. 4 wird zunächst das Kupplungsmoment auf einen höheren Wert als 0 Nm eingestellt, wobei dann allerdings der Sollweg zeitlich gemäß einer Funktion zumindest der ersten Ableitung auf den Wert 0 Nm entsprechend dem in Fig. 4 Sollweg M_soll abgesenkt wird. Auch hier sieht man, dass der durch die Vorsteuerung erreichte Istweg M_ist des Kupplungsmoments die vollständige Öffnung der Kupplung wesentlich früher (t₂) erreicht wird, als bei einer herkömmlichen Sollwegvorgabe. Durch eine derartige Vorsteuerung wird dem Kupplungsregler quasi eine veränderte Regelabweichung vorgespielt, so dass eine insgesamt schnellere Reaktion der Kupplung erreicht wird.
Es sind weitere Varianten denkbar, die Istverstellung der Kupplung in der Öffnungsphase zu verbessern. Ein solcher Weg ist in Fig. 6 dargestellt, in der wiederum das Kupplungsmoment M_k und der Kupplungsstellerweg 5 über der Zeit aufgetragen ist. Als Referenz sind in der Fig. 6 der Sollweg M_soll des Kupplungsmoments und der damit erreichbare lstweg M_ist aufgezeichnet. Um eine schnelle Öffnung der Kupplung zu erreichen, kann für den Regler des Kupplungsstellers ein neuer Lageregler-Parametersatz eingeführt werden, der Überschwingungen des Istwegs M_ist des Kupplungsmoments zulässt. Ein damit erzielbarer Istweg M_ist des Kupplungsmoments ist in der Fig. 6 dargestellt. Dieser neue Weg überschwingt den Wert des Kupplungsmoments von 0 Nm deutlich, so dass das Kupplungsmoment 0 Nm wesentlich früher (t₂) erreicht wird als mit dem herkömmlichen lstweg M_ist zum Zeitpunkt t₁. Der neue Istweg M'_ist schwingt nach Erreichen des Kupplungsmoments von 0 Nm wieder auf das Kupplungsmoment zurück und wird durch entsprechende Reglerdämpfung nach ein oder zwei Überschwingungen schließlich bei dem Kupplungsmoment von 0 Nm landen.
Es ist auch möglich, eine Kombination der in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellten Maßnahmen zu verwenden.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

1. Verfahren zum Verhindern des Abwürgens eines Motors eines Kraftfahrzeuges, wobei in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges insbesondere eine automatisierte Kupplung geöffnet wird, wenn die Drehzahl eines Teiles im Antriebsstrang, vorzugsweise die Drehzahl des Motors selbst, unter einen bestimmten Schwellenwert (Abwürgeschwelle) und/oder Kupplungsmoment abgebaut wird, wenn die Motordrehzahl unter einen weiteren Schwellenwert (Auskuppelschwelle) fällt, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen eines möglichen Abwürgens (Abwürger) wenigstens ein Schwellenwert situationsbedingt verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen eines möglichen Abwürgens die Auskuppelschwelle und/oder die Abwürgeschwelle erhöht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskuppelschwelle und/oder die Abwürgeschwelle in Inkrementen verändert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Inkremente im Bereich der Startwerte der beiden Schwellen groß und in Richtung auf einen oberen Grenzwert klein gewählt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Abwürger und die Anzahl der Fahrzyklen gespeichert werden, dass das Verhältnis zwischen der Anzahl der Abwürger und der Anzahl der Fahrzyklen bestimmt wird und dass dann, wenn dieses Verhältnis absinkt, die Schwellen wieder in Richtung auf den Startwert abgesenkt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen eines möglichen Abwürgens ein Vektorraum aus mehreren Zustandsgrößen gebildet wird und dass in diesem Vektorraum ein Bereich (AS = 1) bestimmt wird, in dem Abwürgegefahr besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustandsgrößen zumindest die Motordrehzahl, der Drehzahlgradient, der Momentenbedarf durch Verbraucher, die Motortemperatur, die Bremsbetätigung und/oder die Reibmomenterhöhung der Kupplung verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsgrößen zur Bestimmung des Vektorraums aufgrund von Messwerten aus der Vergangenheit aktualisiert werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen eines möglichen Abwürgens des Motors der Momentenbedarf von Verbrauchsanlagen des Kraftfahrzeugs und/oder der Motortemperatur und/oder der Bremsbetätigung und/oder dem Reibmoment der Kupplung bestimmt und die Schwellenwerte an diese Zustandsgrößen angepasst werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines hohen Momentebedarfs und/oder eines kalten Motors und/oder einer starken Bremsbetätigung und/oder einer kritischen Reibmomenteerhöhung der Kupplung die Schwellenwerte verändert, insbesondere angehoben werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren des Kraftfahrzeugs beim Einrücken der automatisierten Kupplung die Abwürgeschwelle eine Funktion der zeitlichen Abnahme der Drehzahl, d. h. des Drehzahlgradienten, und um so größer ist, je größer dieser Drehzahlgradient ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten des Schwellenwerts und nach Einleiten des Öffnens der automatischen Kupplung der Drehzahlgradient auf dem Wert im Moment des Öffnens der automatisierten Kupplung konstant gehalten wird und dass eine erneute Berechnung des Drehzahlgradienten erst erfolgt, wenn die Drehzahl den Schwellenwert wieder überschreitet.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine erneute Berechnung des Drehzahlgradienten erst wieder erfolgt, wenn die Drehzahl den Schwellenwert und einen Hysteresewert überschreitet.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert n(Abwürg) der Drehzahl die Summe eines konstanten Basiswertes n(Basis) und eines vom Drehzahlgradienten dn/dt abhängigen Offset-Wertes n(Offset) ist, also n(Abwürg) = n(Basis) + n(Offset).

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Offset- Wert das Verhältnis des Drehzahlgradienten minus einem unteren Gradientenwert (dn/dt)_u zu einem oberen Gradientenwert (dn/dt)_o minus dem unteren Grenzwert multipliziert mit einem konstanten Drehfaktor A ist, also

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ab einem bestimmten Drehzahlgradienten ein konstanter Wert für den Offset-Wert gewählt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der konstante Offset-Wert zu dem Basiswert hinzu addiert wird.

18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert abhängig von dem jeweiligen Gang eines Getriebes in dem Antriebsstrang des Motors ist und um so größer gewählt wird, je höher der Gang ist.

19. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhebung des Schwellenwertes aufgrund des Drehzahlgradienten nach einer nichtlinearen Funktion vorgesehen wird.

20. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert abhängig von der Stellung der Drosselklappe des Motors ist und um so größer gewählt wird, je offener die Drosselklappe ist.

21. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ansprechen des Abwürgeschutzes die Kupplung etwas geöffnet wird, um einen Schlupf zu ermöglichen.

22. Verfahren zum Verhindern des Abwürgens eines Motors eines Kraftfahrzeugs, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen der Abwürgeschwelle die Kupplung weiter als bis auf den normalen Öffnungswert (Kupplungsmoment M_k = 0 Nm) geöffnet wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Öffnen der Kupplung ein überhöhter Sollweg (M'_soll) für den Öffnungsweg der Kupplung vorgegeben wird.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollweg (M_soll) der Steuerung bzw. Regelung eines Kupplungsstellers vorgegeben wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerung bzw. Regelung des Kupplungsstellers ein überhöhter Sollweg (M'_soll) vorgegeben wird, der sich mit Vorsteuerung differentiell dem Sollweg (M_soll) ohne Vorsteuerung annähert.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerung bzw. dem Regler für den Kupplungssteller durch Änderung der Regelparameter ein Überschwingverhalten aufgeprägt wird.