DE112004001277T5 - Steuerungsverfahren und Steuerungsgerät für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang - Google Patents

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Abstract

Steuergerät für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Motor und einem Schaltgetriebe mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis, das einen verzahnten Leerlauf vorsieht, wobei das Steuergerät dazu dient, Anfragen nach einem Raddrehmoment und einer Motorgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer Fahrereingabe festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgebildet ist, auf die Fahrereingabe hin, die indikativ für ein Erfordernisses zur Verbesserung des Starts ist, dadurch zu reagieren, dass die Motorgeschwindigkeit erhöht wird, während eine Strategie mit verringertem Raddrehmoment implementiert wird, und dass das Raddrehmoment im Anschluss an die Eingabe von dem Fahrzeugfahrer, durch die der Start ausgelöst wird, danach erhöht wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung eines Motors und eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs vor und beim Start, wobei das betreffende Getriebe vom stufenlos veränderbaren Typ ist und einen verzahnten Leerlauf („geared neutral") vorsieht.
  • Wenn sich ein Kraftfahrzeug mit einem automatischen Schaltgetriebe in der Ruhestellung befindet, hält der Fahrer normalerweise das Bremspedal gedrückt. Zum Auslösen des Starts (das heißt eine Bewegung aus der Ruhestellung) lässt der Fahrer das Bremspedal los und tritt auf das Gaspedal. Bevor der Motor die Geschwindigkeit und das Ausgangsdrehmoment erreichen kann, die erforderlich sind, um dem Erfordernis des Fahrers, welches durch das Gaspedal angezeigt wird, zu genügen, muss der Druck im Ansaugkrümmer des Motors sowie die Motorgeschwindigkeit normalerweise von der Leerlaufgeschwindigkeit aus erhöht werden. Vor Abgabe des Drehmoments an die angetriebenen Räder ist eine Verzögerung festzustellen.
  • Bei einem Fahrzeug, das ein herkömmliches automatisches Schaltgetriebe mit einem über einen Drehmomentwandler gekoppelten, stufenweise übersetzten Getriebe hat, ist es möglich, einen schnelleren Start durch gleichzeitiges Niederdrücken sowohl des Brems- als auch Gaspedals im stationären Zustand des Fahrzeuges zu erzielen. In diesem Zustand erhöht sich die Motorgeschwindigkeit bis zur Blockiergeschwindigkeit des Drehmomentwandlers. Das Drehmoment der Räder nimmt auf einen maximal erhältlichen Wert zu. Die Bremsen halten das Fahrzeug so lange stationär, bis der Fahrer diese löst und den Start einleitet. Nach dem Start sind die Motorgeschwindigkeit und das Drehmoment bereits erhöht und die voranstehend erwähnten Verzögerungen werden so vermieden. Das sogenannte "Bremsen mit dem linken Fuß" wird normalerweise als Missbrauchsbedingung angesehen, es gestattet allerdings einen schnellen Start und verbessert die Beschleunigung des Fahrzeugs aus der Ruhestellung. Dabei ist man auf den Drehmomentwandler angewiesen, der dazu dient, sowohl den Motor von den Rädern in der Ruhestellung zu entkoppeln als auch die Energie zu dissipieren, die vom Motor abgegeben wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen anderen Typ eines Kraftfahrzeugschaltgetriebes, das eine Vorrichtung mit einem stufenlos veränderbaren Übersetzungsverhältnis ("Variator") besitzt sowie einen verzahnten Leerlauf vorsieht, dieser stellt eine Bedingung dar, in der das Schaltgetriebe eine unendlich niedrige Getriebeübersetzung vorsieht, so dass der Motor selbst dann, wenn das Fahrzeug stationär ist, weiter läuft und mit den angetriebenen Rädern über das Schaltgetriebe gekoppelt ist. Das Konzept des verzahnten Leerlaufs ist in der Industrie wohl bekannt. Dies kann dadurch erzielt werden, dass ein Planetenshunt vom Typ mit drei Eingangs/Ausgangswellen verwendet wird, bei dem die Geschwindigkeit einer Welle proportional zu einer Summe der Geschwindigkeiten der beiden anderen Wellen ist. Eine Welle wird von dem Motor mit fester Getriebeübersetzung angetrieben. Eine andere wird von dem Motor über den Variator mit stufenlos veränderbarem Verhältnis angetrieben. Die drite Welle des Shunts ist mit den angetriebenen Rädern gekoppelt. Bei einem bestimmten Variatorverhältnis („verzahntes Leerlaufverhältnis"), das dem verzahnten Leerlaufzustand entspricht, heben sich die beiden Antriebseingaben an den Shunt auf, wodurch die dritte Welle stationär bleibt. In einem solchen Schaltgetriebe wird die Leistung längs einer Schlaufe, die den Variator und den Shunt enthält, erneut geführt. Es ist nicht notwendig, eine Kupplung oder einen Drehmomentwandler vorzusehen, um den Motor von den Rädern vor dem Start zu entkoppeln.
  • Variatoren können unterteilt werden in (1) übersetzungsverhältnisgesteuerte Typen und (2) drehmomentgesteuerte Typen. Die vorliegende Erfindung ist in Verbindung mit einem Schaltgetriebe vorgeschlagen worden, das einen drehmomentgesteuerten Variator besitzt, und sie wird besonders für diesen Schaltgetriebetyp als geeignet angesehen, obgleich sie auf übersetzungsgesteuerte Typen anwendbar ist.
  • Ein übersetzungsgesteuerter Variator empfängt ein Steuersignal (von einem zugeordneten elektronischen Steuergerät), das ein erforderliches Variatorantriebsverhältnis darstellt. Der Variator reagiert darauf, indem er sein Antriebsverhältnis auf den erforderlichen Wert einstellt. Die Einstellung beinhaltet normalerweise das Erfassen der Position eines das Verhältnis bestimmenden Elements des Variators (zum Beispiel der Abstand der Kegelscheiben in einem Riemen/Kegelscheiben-Variator, oder die Position der Rollkörper in einem Variator vom torroidalen Laufflächen-Typ) und das Einstellen der tatsächlichen Position dieses Elements in eine erwünschte Position (bestimmt durch das Steuersignal) unter Verwendung einer Rückkopplungsschlaufe. Auf diese Weise entspricht in einem verhältnisgesteuerten Variator das Verhältnis direkt dem Steuersignal.
  • Dies ist nicht der Fall in einem drehmomentgesteuerten Variator. Stattdessen ist ein drehmomentgesteuerter Variator derart aufgebaut und angeordnet, dass auf seine Eingangs- und Ausgangselemente Drehmomente aufgebracht wurden, die direkt dem Steuersignal entsprechen, und zwar bei vorgegebenem Antriebsverhältnis des Varia tors. Das Drehmoment entspricht hier der Steuervariablen und nicht dem Antriebsverhältnis. Änderungen der Geschwindigkeit des Variatoreingangs und -ausgangs und daher Änderungen des Antriebsverhältnisses des Variators resultieren aus dem Aufbringen dieser Drehmomente, zusammen mit den von außen aufgebrachten Drehmomenten (beispielsweise vom Motor und den Rädern), auf die Massenträgheiten, die mit dem Variatoreingang und -ausgang gekoppelt sind. Das Antriebsverhältnis des Variators kann sich entsprechend ändern.
  • Die Drehmomentsteuerung ist bis heute im Prinzip auf Variatoren mit toroidalen Laufflächen vom Reibrollen-Typ angewendet worden, wie zum Beispiel in dem europäischen Patent EP 444086 der Torotrak (Development) Ltd. beschrieben wurde. Bei diesem Typ von Variator dienen die Rollkörper dazu, den Antrieb zwischen koaxial befestigten Eingangs- und Ausgangsscheiben zu übertragen. Die Rollkörper des Variators üben jeweilige Drehmomente Tin und Tout auf die Eingangs- und Ausgangsscheiben aus. Entsprechend erfahren die Rollkörper ein "Reaktionsdrehmoment" Tin und Tout um die Scheibenachse. Dieses Drehmoment ist entgegengesetzt zu einem gleich großen und gegensinnigen Drehmoment, das auf die Rollkörper um die Achse durch eine Gruppe von Aktuatoren aufgebracht wird. Die Geometrie ist derart, dass die Bewegung der Rollkörper um die Scheibenachse von einer "Präzession" der Rollkörper begleitet wird – eine Änderung der Winkel der Rollköperachsen zur Scheibenachse bewirkt eine entsprechende Änderung des Antriebsverhältnisses des Variators. Durch Steuern des Aktuatordrehmoments wird das Reaktionsdrehmoment Tin + Tout direkt gesteuert. Das Steuersignal bei dieser Art von Variator entspricht direkt dem Reaktionsdrehmoment.
  • Die tatsächlichen Drehmomente, die von dem Variator an seinem Eingang und seinem Ausgang ausgeübt werden, hängen nicht nur von dem Steuersignal ab, sondern ebenso von dem vorherrschenden Antriebsverhältnis, da obgleich die Summe Tin + Tout genau durch das Steuersignal bestimmt ist, ist das Verhältnis Tin/Tout gleich dem reziproken Wert des Antriebsverhältnisses des Variators und es kann sich so mit dem Antriebsverhältnis des Variators ändern.
  • Der Variator kann auf diese Weise so verstanden werden, als dass er ein Bauteil aufweist – den bewegbaren Variatorrollkörper – dessen Position dem vorherrschenden Antriebsverhältnis des Variators entspricht, wobei dieses Bauteil einer Vorspannung ausgesetzt wird, die durch das Steuersignal bestimmt wird und die durch an dem Variatoreingang/-ausgang erzeugten Drehmomente ausgeglichen wird.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Leistungsvermögen eines Kraftfahrzeugs mit einem stufenlos veränderbaren Schaltgetriebe vom verzahnten Leerlauftyp beim Start zu verbessern.
  • Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuergerät für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einem Motor und einem Schaltgetriebe mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis, das einen verzahnten Leerlauf vorsieht, wobei das Steuergerät dazu dient, Anforderungen nach einem Raddrehmoment und einer Motorgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer Fahrereingabe festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgebildet ist, auf die Eingabe des Fahrers, die indikativ für ein Erfordernisses zur Erhöhung der Motorgeschwindigkeit vor dem Start des Fahrzeugs ist, dadurch zu reagieren, dass die Motorgeschwindigkeit erhöht wird, während eine Strategie zur Verringerung eines Raddrehmoments implementiert wird, und dass das Raddrehmoment im Anschluss an eine Eingabe des Fahrers, durch die der Start ausgelöst wird, danach erhöht wird.
  • Das Bremsen mit dem linken Fuß als solches ist nicht die einzige Art einer Steuerungseingabe, die verwendet werden kann. Eine Art handbetriebene Steuerung könnte stattdessen dem Fahrer zur Verfügung gestellt werden.
  • Erfindungsgemäß ist es nicht notwendig, große Raddrehmomente zu erzeugen, um den Motor für den Start vorzubereiten. Der Einsatz der Bremsen im Stillstand ist nicht für sämtliche Ausführungsformen erforderlich.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einem Motor und einem stufenlos veränderbaren Schaltgetriebe, das einen verzahnten Leerlauf vorsieht, wobei das Verfahren den Schritt aufweist des Festlegens von Anforderungen nach einer Motorgeschwindigkeit und einem Raddrehmoment in Abhängigkeit einer Fahrereingabe, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass auf eine Fahrereingabe hin, die indikativ für ein Erfordernis zur Erhöhung einer Motorgeschwindigkeit vor dem Start des Fahrzeugs ist, die Motorgeschwindigkeit erhöht wird, während eine Strategie zur Verringerung des Raddrehmoments implementiert wird, und dass das Raddrehmoment im Anschluss an das Auslösen des Starts des Fahrzeugs danach erhöht wird.
  • Spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, von denen:
  • 1 ein sehr vereinfachtes Diagramm eines Schaltgetriebes mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis ist, das einen verzahnten Leerlauf vorsieht und gemäß der vorliegenden Erfindung betreibbar ist;
  • 2 eine vereinfachte Darstellung eines in dem Schaltgetriebe der 1 verwendeten Variators ist;
  • 3 ein Diagramm eines Systems zum Steuern des Schaltgetriebes ist;
  • 4a und 4b dreidimensionale Schaubilder sind, die voreingestellte Strategien zum Steuern (a) der Motorgeschwindigkeit bzw. (b) des Drehmoments an den angetriebenen Rädern darstellen; und
  • 5a und 5b dreidimensionale Schaubilder sind, die modifizierte Strategien zum Steuern der Motorgeschwindigkeit bzw. des Motordrehmoments in der Ruhestellung des Fahrzeuges darstellen.
  • Die vorliegende Erfindung ist in Verbindung mit einem Fahrzeugschaltgetriebe entwickelt worden, das einen drehmomentgesteuerten Variator mit toroidaler Lauffläche vom Reibrollen-Typ verwendet. Die Erfindung wird als auf andere Typen von Schaltgetrieben anwendbar angesehen. Gleichwohl wird der betreffende Variator mit toroidaler Lauffläche nun kurz beschrieben, um gewisse relevante Prinzipien darzustellen.
  • 2 stellt einige der Hauptbauteile des Variators 10 dar, welcher zu sehen ist mit koaxial befestigten Eingangs- und Ausgangsscheiben 12, 14, die zusammen einen toroidalen Hohlraum 22 bestimmen, in welchem ein Variatorrollkörper 20 enthalten ist. Der Rollkörper läuft auf jeweiligen Flächen der Eingangs- und Ausgangsscheiben, um den Antrieb von einer auf die andere zu übertragen. Der Rollkörper ist auf eine Weise befestigt, die es gestattet, dass er sich längs einer Umfangsrichtung um die Achse 24 der Scheiben 12, 14 bewegen kann. Der Rollkörper kann ebenso "präzessieren". Das bedeutet, dass sich die Achse des Rollkörpers drehen kann, wodurch die Neigung des Rollkörpers zur Scheibenachse verändert wird. In dem dargestellten Beispiel ist der Rollkörper auf einem Verfahrschlitten 26 befestigt, der über einen Schaft 28 mit einem Kolben 30 eines Aktuators 32 gekoppelt ist. Eine Linie vom Mittelpunkt des Kolbens 30 zum Mittelpunkt des Rollkörpers 20 bildet eine "Präzessions achse", um die sich die gesamte Einheit drehen kann. Änderungen der Neigung des Rollkörpers führen zu Änderungen der Bahnradien, die von dem Rollkörper um die Eingangs- und Ausgangscheiben 12, 14 zurückgelegt werden. Folglich wird eine Änderung der Rollkörperneigung von einer Änderung des Variatorantriebsverhältnisses begleitet.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Präzessionsachse nicht genau in einer Ebene senkrecht zu der Scheibenachse liegt, sondern zu dieser Ebene einen Winkel bildet. Dieser Winkel, der in 2 mit CA gekennzeichnet ist, wird hierin als der "Laufrollenwinkel" („castor angle") bezeichnet. Die Befestigung des Rollkörpers gestattet eine Bewegung desselben, wobei der Mittelpunkt des Rollkörpers einer kreisförmigen Bahn folgt, deren Mittelpunkt auf der Scheibenachse liegt. Die Wirkung der Scheiben 12, 14 auf die Rollkörper versucht des Weiteren, die Rollkörper unter einer solchen Neigung zu halten, so dass die Rollkörperachse die Scheibenachse schneidet. Das Schneiden der Achsen kann trotz der Bewegung des Rollkörpers längs seiner kreisförmigen Bahn aufgrund des Laufrollenwinkels beibehalten werden. Dies führt dazu, dass die Translationsbewegung des Rollkörpers um die Scheibenachse von einer Präzession des Rollkörpers und so von einer Änderung des Variatorantriebsverhältnisses begleitet wird. Vernachlässigt man den Schlupf zwischen dem Rollkörper und den Scheiben entspricht die Position des Variatorrollkörpers dem Variatorantriebsverhältnis und so dem Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Motor und den angetriebenen Rädern.
  • Der Aktuator 32 erhält entgegengesetzte hydraulische Fluiddrücke über die Leitungen 34, 36, und die auf den Rollkörper durch den Aktuator ausgeübte Kraft entspricht dem Druckunterschied in den Leitungen. Dieser Druckunterschied ist gleich dem hauptsächlichen Steuersignal, das auf den Variator in diesem Beispiel angewendet wird. Die Wirkung dieser Kraft besteht darin, den Rollkörper längs seiner kreisförmigen Bahn um die Scheibenachse zu drängen. Gleichermaßen kann man sagen, dass der Aktuator ein Drehmoment um die Scheibenachse auf den Rollkörper ausübt. Das Aktuatordrehmoment wird durch ein Drehmoment ausgeglichen, das durch die Wechselwirkung des Rollkörpers mit den Scheiben erzeugt wird. Der Rollkörper übt ein Drehmoment Tin auf die Eingangsscheibe 12 sowie ein Drehmoment Tout auf die Ausgangsscheibe 14 aus. Entsprechend üben die Scheiben zusammen ein Drehmoment Tin + Tout auf den Rollkörper um die Scheibenachse aus. Der Betrag Tin + Tout (das Reaktionsdrehmoment) ist stets gleich dem Aktuatordrehmoment und ist so direkt proportional zu dem Steuersignal, das durch den voranstehend erwähnten Druckunterschied gebildet wird.
  • Der dargestellte Variator 10 ist natürlich der Klarheit wegen sehr vereinfacht dargestellt. Zum Beispiel besitzt ein tatsächlicher Variator zwei Paare von Eingangs-/Ausgangsscheiben, die zwei toroidale Hohlräume bestimmen, von denen jeder eine Gruppe von Rollkörpern enthält. Die Zeichnung zeigt im Querschnitt eine Fläche 35 der Ausgangsscheibe 14 mit teilweise toroidalen Ausschnitten, die den zweiten Hohlraum bilden. Bei einer solchen Anordnung ist das Reaktionsdrehmoment gleich der Summe der auf sämtliche Rollkörper des Variators aufgebrachten Drehmomente. Die voranstehend beschriebene Funktionsweise bleibt jedoch im Wesentlichen in einem tatsächlichen Schaltgetriebe unverändert.
  • 1 stellt ein Schaltgetriebe dar, das einen verzahnten Leerlauf ("geared neutral") vorsieht. Der Motor ist mit 500 bezeichnet und treibt den Variator 10 an, welcher wiederum das Sonnenrad des Planetenshunts 520 antreibt. Ebenso treibt der Motor den Planetenträger CAR des Shunts 520 über ein Radgetriebe R mit festen Übersetzungsverhältnis an. Ein ringförmiges Zahnrad ANN des Shunts treibt die Fahrzeugräder 522 an. Wie voranstehend erklärt, wird der verzahnte Leerlauf bei einem bestimmten Variatorverhältnis ("verzahntes Leerlaufverhältnis") erzielt, bei dem die Geschwindigkeiten des Sonnenrads und des Planetenträgers einander ausgleichen und das ringförmige Ausgangs- bzw. Abtriebsrad stationär bleibt.
  • 1 ist sehr vereinfacht. Ein tatsächliches Schaltgetriebe besitzt des Weiteren Radgetriebe zwischen Bauteilen des Schaltgetriebes und ebenso Kupplungen für den Einsatz in Hoch- und Niederbereichen, um den zur Verfügung stehenden Bereich an Übersetzungsverhältnissen zu vergrößern. Diese Aspekte sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Prinzipien, die für einen herkömmlichen Fahrzeugstart (im Niederbereich) relevant sind, sind anhand der Zeichnungen verständlich. Vor dem Start hat der Variator das verzahnte Leerlaufverhältnis, wobei die Räder des Fahrzeugs stationär sind. Das Drehmoment an den angetriebenen Rädern ist proportional zu der Steuerungseingabe des Variators – der Druckdifferenz zwischen den Leitungen 34 und 36 – und kann so direkt gesteuert werden. In einem stationären Leerlaufzustand wird ein geringes Drehmoment auf die Räder aufgebracht, um ein Kriechen vorzusehen. Falls der Fahrer die Bremse löst und das Gaspedal betätigt, um sich fort zu bewegen, nimmt das Steuersignal des Variators zu, um das Raddrehmoment zu erhöhen, und die Nachfrage nach Motordrehmoment wird erhöht, wodurch die notwendige Motorleistung vorgesehen wird. Wie voranstehend beschrieben gibt es eine Verzögerung beim Vorsehen dieser Motorleistung, die die vorliegende Erfindung beabsichtigt zu verringern.
  • Die vorliegende Erfindung kann unter Verwendung einer beliebig geeigneten Steuerarchitektur implementiert werden, ein Beispiel ist allerdings in 3 vorgesehen, bei dem der Motor wiederum mit 500 bezeichnet ist und ein stufenlos veränderbares Schaltgetriebe vom drehmomentgesteuerten Typ 502 antreibt. Das Diagramm zeigt schematisch den Variator 10 und den Planetenshunt 520. Das Kästchen 508 stellt das Fahrzeug einschließlich der angetriebenen Räder dar.
  • Die Steuerung von sowohl dem Motor als auch dem Schaltgetriebe wird elektronisch ausgeführt und kann vom Fahrer beeinflusst werden. Herkömmliche digitale Mikroprozessoren sind für diese Aufgabe bei gegenwärtigen Ausführungsformen programmiert. Die dargestellte Architektur weist eine elektronische "Power Train Control Unit" (PCU) auf, die Daten von einer Instrumentation, die dem Motor, dem Schaltgetriebe zugeordnet ist, und ebenso von der Steuerung des Fahrers 509 (beispielsweise gebildet durch das Gas- und Bremspedal eines herkömmlichen Kraftfahrzeugs) erhält. Die PCU sieht als Antwort Ausgaben vor, die das Verhalten von sowohl dem Motor als auch dem Schaltgetriebe steuern. Die Motorsteuerung wird über ein elektronisches Motordrehmomentsteuergerät 510 und ein Drosselventil 512 ausgeführt.
  • Die PCU stellt Grundanfragen nach Motorgeschwindigkeit und Drehmoment an den angetriebenen Fahrzeugrädern in Abhängigkeit von der vorherrschenden Fahrzeuggeschwindigkeit sowie der Pedalposition her. Der Motor und das Schaltgetriebe werden auf der Grundlage der Grundanfrage gesteuert. Die Änderung der Raddrehmomentanfrage (Trq Rad Dr) ist in 4b und die Änderung der Motorgeschwindigkeitsanfrage (Spd Eng Dr) in 4a dargestellt, während die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der mit SpdVeh gekennzeichneten Achse und die Pedalposition auf der mit PosPedal gekennzeichneten Achse dargestellt ist. Es ist zu sehen, dass nach diesem Schema bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit ein großes Raddrehmoment von dem Fahrer eingestellt werden kann, obgleich der zur Verfügung stehende Bereich an Motorgeschwindigkeiten gering ist. Die Strategie wird jedoch entsprechend der Erfindung modifiziert, falls der Fahrer einen verbesserten Start wünscht.
  • Um nun zu erklären, wie die vorliegende Erfindung den Fahrzeugstart verbessert, wird zunächst auf sämtliche Unterschiede zwischen einem herkömmlichen Schaltgetriebe (mit einem Drehmomentwandler) und dem Schaltgetriebe vom verzahnten Leerlauf-Typ eingegangen. Falls der Fahrer den linken Fuß zum Bremsen einsetzt, bleiben die Räder der Fahrzeugs stationär, und so (da die Drehleistung gleich dem Drehmoment multipliziert mit der Drehgeschwindigkeit ist) wird keine Leistung an die Räder abgegeben. Der Motor kann jedoch von dem Fahrer bei hoher Geschwindigkeit betrieben werden, und im Falle eines herkömmlichen Schaltgetriebes bringt der Drehmomentwandler ein großes Drehmoment auf den Motor auf, so dass die Leistungseingabe an das Schaltgetriebe hoch ist.
  • Diese Leistung kann lediglich durch das Schaltgetriebe dissipiert werden, und zwar prinzipiell über Verluste des Drehmomentwandlers. Dies liegt auch an der Wirkung des Drehmomentwandlers, welcher ein hohes Drehmoment an seiner Eingangsseite (Motorseite) trotz seines stationären Zustands an seiner Ausgangsseite (Antriebsrad) beibehalten kann, so dass das Aufbringen des Drehmoments auf den Motor geschehen kann.
  • Das hier in Betracht gezogene Schaltgetriebe besitzt im Gegensatz dazu keinen Drehmomentwandler oder eine Kupplung, in der Wärme dissipiert werden kann. Die Leistungseingabe an das Schaltgetriebe muss auf ein Niveau im stationären Zustand der Fahrzeugräder begrenzt werden, die von dem Schaltgetriebe dissipiert oder absorbiert werden kann. Seine Fähigkeit zum Belasten des Motors im statischen Zustand der Fahrzeugräder ist ebenso mehr begrenzt als bei einem herkömmlichen automatischen Schaltgetriebe. Es wird darauf hingewiesen, dass im Falle der Vernachlässigung von Reibungseffekten aufgrund des unendlich geringen Übersetzungsverhältnisses die Belastung auf den Motor ungeachtet des Reaktionsdrehmoments gleich Null ist – das heißt, unabhängig davon, welches Raddrehmoment das Schaltgetriebe erzeugt, wird keine Last auf den Motor ausgeübt. In Wirklichkeit gibt es natürlich einen Reibungswiderstand in dem Schaltgetriebe, der eine Motorlast erzeugt.
  • Aus diesen Gründen ist bekannte Steuerungssoftware für das Schaltgetriebe, das hier in Betracht gezogen wird, bis heute so ausgestaltet gewesen, dass Versuche des Fahrers, mit dem linken Fuß zu bremsen, erfasst werden, und dass das Erhöhen der Motorgeschwindigkeit und des Motorausgangsdrehmoments in dieser Situation verhindert oder begrenzt wird – das heißt, dass dies in der Praxis verhindert wird. Der vorliegende Erfinder hat jedoch erkannt, dass ein verbesserter Start unter Verwendung dieser Art von Schaltgetriebe ausgeführt werden kann, und dass in der Tat wichtige Vorteile dadurch erzielbar sind.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist die PCU derart angeordnet, eine Fahreranfrage für einen verbesserten Start zu erfassen. Die Indikation des Fahrers für diese Anfrage kann über Pedale geschehen, wobei das gleichzeitige Drücken von sowohl dem Brems- als auch dem Gaspedal im stationären Zustand so als Anfra ge nach einem verbesserten Start interpretiert wird. Eine andere Art von Steuerung, das heißt eine handbetriebene Steuerung, kann jedoch von dem Fahrer benutzt werden, um diese Anfrage zu indizieren. Die PCU führt daraufhin eine modifizierte Strategie zum Auswählen der Grundmotorgeschwindigkeit und des erforderlichen Raddrehmoments aus. Die Motorgeschwindigkeit darf oberhalb der Leerlaufgeschwindigkeit auf die Position des Gaspedals hin ansteigen. Beim Einstellen des Raddrehmoments kann ein Vorteil deshalb erzielt werden, weil das Ausgangsdrehmoment des Schaltgetriebes willkürlich eingestellt werden kann, da das Raddrehmoment proportional zu dem von dem Variator erzeugten Reaktionsdrehmoment ist. Die modifizierte Basisstrategie für das Raddrehmoment sieht ein Raddrehmoment vor, welches verglichen mit der gewöhnlichen Strategie verringert ist, so dass im stationären Zustand keine sehr großen Raddrehmomente auf die Fahrzeugbremsen wirken.
  • In 5a ist die Pedalposition auf der horizontalen Achse PosPedal und die Anfrage nach Motorgeschwindigkeit auf der vertikalen Achse SpEngDr dargestellt. Dies ist ein zweidimensionales Schaubild, das die Strategien darstellt, welche im Ruhezustand des Fahrzeugs zur Verfügung stehen – das heißt vor dem Start. Die voreingestellte Strategie zum Einstellen der Anfrage nach der Basismotorgeschwindigkeit ist als durchgezogene Linie gezeigt. Dabei gilt der gleiche Zusammenhang zwischen der Pedalposition und der Geschwindigkeitsanfrage, die in 4a in der Ebene dargestellt ist, welcher einer Motorgeschwindigkeit von Null entspricht.
  • Die modifizierte Strategie ist durch eine gepunktete Line dargestellt.
  • Ähnlich ist in 5b die Pedalposition auf der horizontalen Achse PosPedal dargestellt, während die vertikale Achse PrqRadDr hier die Anfrage nach dem Basisraddrehmoment darstellt.
  • Die durchgezogene Linie stellt die Voreinstellung der Raddrehmomentstrategie dar und stimmt mit der 4b bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von Null überein. Die gepunktete Linie stellt die modifizierte Anfragestrategie für das Basisraddrehmoment dar.
  • Es ist zu erkennen, dass für die meisten Pedalpositionen das auf die angetriebenen Räder des Fahrzeugs aufgebrachte Drehmoment in der modifizierten Strategie verringert ist, und die Motorgeschwindigkeit verglichen mit der voreingestellten Strategie erhöht ist. Folglich kann der Fahrer das Fahrzeug für einen Schnellstart dadurch vorbereiten, dass die Motorgeschwindigkeit erhöht wird, während das Fahrzeug stati onär ist, ohne dass übermäßige Raddrehmomente erzeugt werden, die versuchen könnten, das Fahrzeug vorzeitig zu bewegen, und die durch eine große Bremskraft begrenzt werden müssten. Das Drücken des Gaspedals bis zu einer mittleren Stellung dient dazu, die Motorgeschwindigkeit auf nahezu das maximale Niveau vor dem Start zu erhöhen, ohne übermäßiges Raddrehmoment. Es wird darauf hingewiesen, dass der Fahrer jedoch weiterhin ein hohes Raddrehmoment erzeugen kann (100 Prozent des unter der voreingestellten Strategie zur Verfügung stehenden), indem das Gaspedal weiter gedrückt wird, eine Einrichtung, die sich zum Beispiel beim Losfahren auf einer Steigung als wichtig herausstellen könnte, falls das Fahrzeug schwer beladen ist.
  • Wenn der Fahrer den Start auslöst (beispielsweise durch Loslassen des Bremspedals), kann das Steuergerät anschließend zu der voreingestellten Strategie zurückkehren. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird dies unmittelbar im Anschluss an den Start vollzogen. Die Anfrage nach Raddrehmoment erhöht sich so normalerweise sehr schnell. Der Motor, der bei erhöhter Geschwindigkeit vor dem Start laufen gelassen wird, muss keine zeitliche Verzögerung tolerieren, die durch das unter Druck setzen des Ansaugkrümmers und der Beschleunigung des Motors verursacht wird. Nach dem Start kann der Reaktionsdruck des Variators sehr schnell eingestellt werden, und zwar im Anschluss an die Anfrage nach erhöhtem Raddrehmoment, um dasjenige Raddrehmoment vorzusehen, das für eine schnelle Fahrzeugbeschleunigung erforderlich ist. Die Startmetrik, insbesondere die Beschleunigung in der anfänglichen Startphase, kann deutlich verbessert sein.
  • Eine Alternative besteht darin, einen stärker ausgeprägten, allmählichen Übergang von der modifizierten Strategie zu der voreingestellten Strategie vorzusehen, was wiederum einen sanfteren Start vorsieht.
  • Zusammenfassung
  • Steuerungsverfahren und Steuerungsgerät für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang
  • Es ist ein Steuergerät für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang beschrieben, der einen Motor und ein Getriebe mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis aufweist, das einen verzahnten Leerlauf vorsieht, wobei das Steuergerät dazu dient, Anfragen nach einem Raddrehmoment und einer Motorgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer Fahrereingabe festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgebildet ist, auf die Fahrereingabe hin, die indikativ eines Erfordernisses für einen verbesserten Start ist, dadurch zu reagieren, dass die Motorgeschwindigkeit erhöht wird, während eine Strategie mit verringertem Raddrehmoment implementiert wird, und dass das Raddrehmoment im Anschluss an die Eingabe von dem Fahrzeugfahrer, durch die der Start ausgelöst wird, danach erhöht wird.

Claims (11)

  1. Steuergerät für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Motor und einem Schaltgetriebe mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis, das einen verzahnten Leerlauf vorsieht, wobei das Steuergerät dazu dient, Anfragen nach einem Raddrehmoment und einer Motorgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer Fahrereingabe festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgebildet ist, auf die Fahrereingabe hin, die indikativ für ein Erfordernisses zur Verbesserung des Starts ist, dadurch zu reagieren, dass die Motorgeschwindigkeit erhöht wird, während eine Strategie mit verringertem Raddrehmoment implementiert wird, und dass das Raddrehmoment im Anschluss an die Eingabe von dem Fahrzeugfahrer, durch die der Start ausgelöst wird, danach erhöht wird.
  2. Steuergerät nach Anspruch 1, bei dem die Fahrereingabe, die indikativ eines Erfordernisses für die Zunahme der Motorgeschwindigkeit vor dem Fahrzeugstart ist, das gleichzeitige Anwenden der Brems- und Beschleunigungssteuerung des Fahrers aufweist.
  3. Steuergerät nach Anspruch 2, bei dem die Fahrereingabe, durch die der Start ausgelöst wird, das Freigeben der Bremssteuerung aufweist.
  4. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die dafür ausgebildet ist, die Leistungseingabe an das Schaltgetriebe vor dem Fahrzeugstart zu begrenzen.
  5. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zur Verwendung mit einem Schaltgetriebe des drehmomentgesteuerten-Typs ist, wobei das Steuergerät derart ist, dass es ein Signal an das Schaltgetriebe vorsieht, welches proportional zu dem vorzusehenden Raddrehmoment ist.
  6. Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  7. Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs mit einem Motor und einem stufenlos veränderbaren Schaltgetriebe, das einen verzahnten Leerlauf vorsieht, wobei das Verfahren das Festlegen von Anfragen nach einer Motorgeschwindigkeit und einem Raddrehmoment in Abhängigkeit von einer Fahrereingabe aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass auf eine Fahrereingabe hin, die indikativ für ein Erfordernisses zur Erhöhung der Motorgeschwindigkeit vor dem Fahrzeugstart ist, die Motorgeschwindigkeit erhöht wird, während eine Strategie verringerten Raddrehmoments implementiert wird, und dass das Raddrehmoment im Anschluss an das Auslösen des Fahrzeugstarts danach erhöht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Fahrereingabe, die indikativ eines Erfordernisses für eine Motorgeschwindigkeitszunahme vor dem Fahrzeugstart ist, das gleichzeitige Anwenden der Brems- und Beschleunigungssteuerung aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das Schaltgetriebe vom drehmomentgesteuerten Typ ist, und das Verfahren das Vorsehen des Schaltgetriebes mit einer Steuereingabe aufweist, die proportional zum Raddrehmoment ist.
  10. Steuergerät für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, wie es im Wesentlichen hierin unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben und dort dargestellt ist.
  11. Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, wie es im Wesentlichen hierin unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben und dort dargestellt ist.
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