DE112009001485T5

DE112009001485T5 - Verfahren und System für eine Getriebesteuerung bei einem niedrigen Leistungsbedarf

Info

Publication number: DE112009001485T5
Application number: DE112009001485T
Authority: DE
Inventors: Anders Jensen
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2008-06-18
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2029-06-18
Also published as: CN102066812A; SE0801426L; CN102066812B; DE112009001485B4; BRPI0910002A2; RU2491460C2; WO2009154559A1; SE532715C2; RU2011101586A

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Getriebes (105), das mit einem Verbrennungsmotor (100) verbunden ist, der ein Kraftfahrzeug (10) antreibt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Ermitteln (301), dass eine Situation mit einem niedrigen Leistungsbedarf unter einem bestimmten Schwellenwert zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird; und – Schalten (303) des Getriebes in einen höheren Gang, so dass das Fahrzeug mit einer Motordrehzahl läuft, die sich unter dem Drehmomentplateau für den hohen Gang befindet, auf Grundlage des Ermittelns, dass eine Situation mit einem niedrigen Leistungsbedarf zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Getriebes, das mit einem Verbrennungsmotor gekoppelt ist. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Getriebes, das mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, wenn ermittelt wird, dass eine Situation mit einem niedrigen Leistungsbedarf vorliegt oder diese bald vorliegen wird.
Hintergrund
Das Steuern des Motors und des Getriebes in einem Kraftfahrzeug hat zur Folge, dass die Motordrehzahl und die Gangauswahl teilweise durch Anweisungen von einem Fahrer und teilweise durch Steuerungseinheiten gesteuert werden, die dazu ausgebildet sind, das Betriebsverhalten des Motors hinsichtlich Kraftstoffeinsparung, Auspuffemissionen etc. zu optimieren. Die Steuerungseinheit, die üblicherweise als ECU (Electronic Control Unit: Elektronische Steuerungseinheit) bezeichnet wird, erhält Sensorsignale von verschiedenen Teilen der Antriebsstrangs, und der Motor und das Getriebe werden auf Grundlage dieser Signale und Anweisungen vom Fahrer gesteuert.
Bei Langstreckenfahren ist es insbesondere wichtig, den Kraftstoffverbrauch zu optimieren. Zu diesem Zweck wurden sogenannte Ferntransportfahrzeuge spezifiziert, die eine optimierte Motordrehzahl für bestimmte Reisegeschwindigkeiten aufweisen. Typische Reisegeschwindigkeiten können 80, 85 oder 89 km/h sein. Um einen niedrigen Kraftstoffverbrauch zu erreichen, ist das Fahrzeug dazu ausgebildet, eine Motordrehzahl aufzuweisen, die sich in der Mitte des Drehmoment-Plateaus befindet, wenn mit Reisegeschwindigkeit gefahren wird.
Da die Optimierung des Kraftstoffverbrauchs immer wünschenswert ist, gibt es einen Bedarf, den Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen zu reduzieren, die durch einen Verbrennungsmotor angetrieben werden.
Kurzer Abriss der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System bereitzustellen, die den Kraftstoffverbrauch eines Verbrennungsmotors reduzieren, der ein Kraftfahrzeug antreibt.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes bereit, das mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, der ein Kraftfahrzeug antreibt. Das Verfahren ermittelt zuerst, ob eine Situation mit einem niedrigen Leistungsbedarf unter einem bestimmten Schwellenwert zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird. Falls eine solche Situation vorliegt, wird das Getriebe in einen hohen Gang geschaltet, so dass das Fahrzeug mit einer Motordrehzahl läuft, die sich unterhalb des Drehmoment-Plateaus für den hohen Gang befindet. Die Folge ist, dass kein Kraftstoff, beispielsweise Diesel, in Fällen, bei denen der Motor ein Dieselmotor ist, zugeführt werden muss, wenn der Motor mit einem eingelegten hohen Gang läuft, wenn beispielsweise das Fahrzeug im Leerlauf fährt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorausschau-Funktion (Look-Ahead-Function) verwendet, um vorherzusagen, wann der hohe Gang eingelegt werden kann oder ausgerückt werden muss, um zu ermöglichen, dass das Fahrzeug bei der Reisegeschwindigkeit mit einer minimalen Kraftstoffzufuhr läuft.
Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug und ein Computerprogrammprodukt, die dazu ausgebildet sind, eine Steuerung gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, des erfindungsgemäßen Fahrzeuges und des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts führt zu niedrigeren parasitären Verlusten beim Antreiben des Fahrzeuges, was dadurch zu einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges führt, das durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend auf Grundlage nicht beschränkender Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben, wobei gilt:
1 ist eine allgemeine teilweise Abbildung eines Motors;
2 ist eine Drehmomentkurve, die den Betriebsbereich für ein Getriebe anzeigt; und
3 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte beim Steuern eines Motors in einem Kraftfahrzeug zeigt.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
1 stellt schematisch ausgewählte Teile eines Antriebsstranges 100 eines Kraftfahrzeuges 10 dar. Der in 1 abgebildete Antriebsstrang kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, Teil eines Lastwagens oder irgendeines anderen Schwerfahrzeuges, beispielsweise eines Busses oder dergleichen, zu bilden. Ein Motor 101 bildet einen Teil des Antriebsstranges 100. Der Motor ist auch mit einem halbautomatischen Getriebe 105 verbunden.
Der Motor 101 und das Getriebe 105 werden durch zumindest eine Steuerungseinheit 107, beispielsweise eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) gesteuert. Die Steuerungseinheit ist dazu ausgebildet, Sensorsignale von verschiedenen Teilen des Fahrzeuges, einschließlich des Getriebes und des Motors zu erhalten. Die Steuerungseinheit 107 ist auch dazu ausgebildet, Steuerungssignale an verschiedene Teile und Komponenten des Fahrzeuges, beispielsweise an den Motor, zu liefern, die Steuerungssignale für das Getriebe umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Die Steuerungseinheit 107 ist ferner dazu ausgebildet, Daten von einer sogenannten „Vorausschau”-Funktion (LA: Look-Ahead) 103 zu erhalten. Die Vorausschau-Funktion stellt der Steuerungseinheit eine Information bereit, unter anderem über den Zustand der Straße vor dem Fahrzeug. Beispielsweise kann eine Information über die Neigung der Straße mittels der Vorausschau-Funktion erhalten werden.
Die Funktionsweise der verschiedenen Teile und Komponenten des Fahrzeuges, insbesondere die Gangauswahl, wird durch vorprogrammierte Anweisungen in der Steuerungseinheit gesteuert. Die vorprogrammierten Anweisungen nehmen üblicherweise die Form eines Computerprogrammprodukts 109 an, das in einem digitalen Speichermedium, beispielsweise einem Arbeitsspeicher (RAM), einem Flash-Speicher (EPROM, EEPROM) oder einem Festwerkspeicher (ROM) gespeichert ist und durch die Steuerungseinheit ausgeführt wird. Das Verhalten eines Fahrzeuges bei einer speziellen Situation kann durch Ändern der vorprogrammierten Anweisungen angepasst werden.
Das Getriebe 105 in dem Fahrzeug 10 ist mit zumindest einem hohen Gang versehen, der dazu eingerichtet ist, dass er einen Betriebsbereich unterhalb des Drehmoment-Plateaus für den Gang aufweist. Das Fahrzeug kann folglich nicht mit einem solchen hohen eingerückten Gang angetrieben werden, da die Motordrehzahl zu niedrig wäre, um das bei einem solchen Arbeitspunkt erforderliche Drehmoment zu liefern. Die Aufgabe eines solchen Ganges ist, die parasitären Verluste und folglich den Kraftstoffverbrauch bei Betriebssituationen zu minimieren, bei denen ein niedriger Leistungsbedarf vorliegt. Falls beispielsweise das Fahrzeug auf einem Gefälle fährt, wird der hohe Gang ausgewählt und der Motor spart Kraftstoff, während gleichzeitig die Motordrehzahl auf einen sehr niedrigen Wert fällt und der Geräuschpegel vom Motor abnimmt. Falls die Steuerungseinheit mit Daten über die Eigenschaften der Straße vor dem Fahrzeug versorgt wird, kann der hohe Gang zu einem optimalen Zeitpunkt ohne Ermittlung von Motorsignalen eingerückt werden, um zu bestimmen, dass eine niedrige Leistung angefordert wird. Falls beispielsweise die Steuerungseinheit so angeschlossen ist, dass sie Daten über die Straße von einer Vorausschau-Funktion erhält, können die Daten von dieser Funktion verwendet werden, um zu bestimmen, wann der hohe Gang eingerückt werden soll.
2 stellt eine Drehmomentkurve und den Betriebsbereich für einen hohen Gang, wie zuvor beschrieben, dar. Sie zeigt, dass beabsichtigt ist, dass der Gang bei einem Arbeitspunkt unter dem Plateau der Drehmomentkurve zu verwenden ist. Folglich kann keine Leistung vom Motor abgegriffen werden, wenn dieser Gang eingerückt ist. Falls beispielsweise das Fahrzeug mit einer Reisegeschwindigkeit von 80 km/h fährt und ein niedriger Leistungsbedarf vorliegt, kann der hohe Gang ausgewählt werden und der Motor spart Kraftstoff. Der Motor wird dann bei einer sehr niedrigen Drehzahl unterhalb des Drehmoment-Plateaus laufen, wie in 2 dargestellt ist. Wenn anschließend Leistung vom Motor abgegriffen werden soll, schaltet die Steuerungseinheit in einen niedrigen Gang.
3 stellt ein Flussdiagramm der Schritte dar, die durch die Steuerung eines Motors, wie zuvor beschrieben wurde, durchgeführt werden. Ein erster Schritt 301 ermittelt, ob ein niedriger Bedarf an Motorleistung vorhanden ist. Ein niedriger Leistungsbedarf kann typischerweise als ein Leistungsbedarf unter einem gewissen Schwellenwert identifiziert werden. Der Schwellenwert kann beispielsweise ein Anteil sein, z. B. 10 bis 15%, der maximalen Leistung. Beispielsweise können die Steuerungssignale vom Motor verwendet werden, um zu ermitteln, dass eine niedrige Motorleistung gegenwärtig erforderlich ist, um das Fahrzeug anzutreiben. Gemäß einer Ausführungsform werden Daten über die Straße vor dem Fahrzeug verwendet, um zu bestimmen, dass eine niedrige Motorleistung gegenwärtig erforderlich ist, um das Fahrzeug anzutreiben. Insbesondere können Daten von einer Vorausschau-Funktion verwendet werden. Wenn ermittelt wird, dass eine niedrige Motorleistung erforderlich ist, um das Fahrzeug anzutreiben, wird das Getriebe beim Schritt 303 in einen hohen Gang geschaltet, der nicht betriebsfähig ist, d. h. die Motordrehzahl befindet sich unter dem Drehmoment-Plateau für den Gang, wenn das Fahrzeug mit einer Reisegeschwindigkeit, beispielsweise 80 oder 90 km/h, fährt.
Danach wird im Schritt 305 kontinuierlich überprüft, ob es einen Bedarf an Leistung vom Motor gibt. Beispielsweise können das Niederdrücken des Gaspedals durch den Fahrer und/oder Steuerungssignale vom Motor dazu verwendet werden, um zu ermitteln, dass ein Bedarf an Leistung vorhanden ist. Falls die Steuerungseinheit 107 einen Zugang zu Daten über die Straße hat, können diese Daten verwendet werden, um zu ermitteln, dass ein Bedarf nach einer Leistung vorhanden ist oder bald vorhanden sein wird. Falls im Schritt 305 ermittelt wird, dass ein Bedarf nach einer Leistung vorhanden oder bald vorhanden sein wird, schaltet der Motor bei einem Schritt 307 herunter, andernfalls läuft der Motor weiterhin mit dem eingelegten hohen Gang.
Die Verwendung des Verfahrens, des Fahrzeuges und des Computerprogrammproduktes, wie sie hierin beschrieben sind, führt zu einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch bei einem durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeug. Der Grund liegt darin, dass kein Kraftstoff zum Verbrennungsmotor zugeführt werden muss, wenn er bei einer niedrigen Drehzahl unterhalb des Plateaus der Drehmomentkurve läuft, d. h. das Fahrzeug läuft im Leerlauf.
Zusammenfassung
Verfahren und System für eine Getriebesteuerung bei einem niedrigen Leistungsbedarf
Ein Steuerungssystem steuert ein Getriebe, das mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, der ein Kraftfahrzeug antreibt. Es ermittelt zuerst, ob eine Situation mit einem niedrigen Leistungsbedarf zum Antreiben des Fahrzeuges vorhanden ist oder bald vorhanden sein wird. Bei einer solchen Situation wird das Getriebe in einen Gang mit einem hohen Übersetzungsverhältnis geschaltet – wobei das hohe Übersetzungsverhältnis so festgelegt ist, dass das Fahrzeug mit einer Motordrehzahl läuft, die sich unterhalb des Drehmoment-Plateaus für den Gang mit dem hohen Übersetzungsverhältnis befindet. Dies führt zu einem reduzierten Kraftstoffverbrauch.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Getriebes (105), das mit einem Verbrennungsmotor (100) verbunden ist, der ein Kraftfahrzeug (10) antreibt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Ermitteln (301), dass eine Situation mit einem niedrigen Leistungsbedarf unter einem bestimmten Schwellenwert zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird; und – Schalten (303) des Getriebes in einen höheren Gang, so dass das Fahrzeug mit einer Motordrehzahl läuft, die sich unter dem Drehmomentplateau für den hohen Gang befindet, auf Grundlage des Ermittelns, dass eine Situation mit einem niedrigen Leistungsbedarf zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln, dass ein niedriger Leistungsbedarf zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird, auf Grundlage von Daten, die die Neigung der Straße vor dem Fahrzeug betreffen, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen, dass ein niedriger Leistungsbedarf zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird, auf Grundlage von Daten von einer Vorausschau-Funktion (103) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln, dass ein niedriger Leistungsbedarf zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird, auf Grundlange von Steuerungssignalen zum und/oder vom Motor durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch den Schritt des kontinuierlichen Prüfens, ob eine Leistung vom Motor gebraucht wird und/oder gebraucht werden wird, und, falls dies der Fall ist, Herunterschalten in einen niedrigeren Gang.
Steuerungssystem zum Steuern eines Getriebes (105), das mit einem Verbrennungsmotor (100) verbunden ist, der ein Kraftfahrzeug (10) antreibt, gekennzeichnet durch: – Mittel (107) zum Ermitteln, dass eine Situation mit einem niedrigen Leistungsbedarf unter einem bestimmten Schwellenwert zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird; und – Mittel (107) zum Schalten des Getriebes in einen höheren Gang, so dass das Fahrzeug mit einer Motordrehzahl läuft, die sich unterhalb des Drehmomentplateaus für den hohen Gang befindet, auf Grundlage der Ermittlung, dass eine Situation mit einem niedrigen Leistungsbedarf zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird.
Steuerungssystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel zum Bestimmen, dass ein niedriger Leistungsbedarf zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird, auf Grundlage von Daten, die die Neigung der Straße vor dem Fahrzeug betreffen.
Steuerungssystem nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch Mittel zum Bestimmen, dass ein niedriger Leistungsbedarf zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird, auf Grundlage von Daten von einer Vorausschau-Funktion.
Steuerungssystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel zum Bestimmen, dass ein niedriger Leistungsbedarf zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird, auf Grundlage von Steuerungssignalen zu dem und/oder vom Motor.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch Mittel (107) zum kontinuierlichen Prüfen, ob Leistung vom Motor benötigt wird und/oder benötigt werden wird, und Mittel (107) zum Herunterschalten in einen niedrigeren Gang, falls Leistung vom Motor benötigt wird oder benötigt werden wird.
Motorgetriebenes Fahrzeug (10) mit einem Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 10.
Computerprogrammprodukt (109) zum Steuern eines Getriebes (105), das mit einem Verbrennungsmotor (100) verbunden ist, der ein Kraftfahrzeug (10) antreibt, gekennzeichnet durch Computerprogrammsegmente, die, wenn sie auf einem Computer ausgeführt werden, bewirken, dass der Computer die folgenden Schritte ausführt: – Ermitteln (301), dass eine Situation mit einem niedrigen Leistungsbedarf unter einem bestimmten Schwellenwert zum Antreiben des Fahrzeuges vorhanden ist oder bald vorhanden sein wird; und – Auslösen (303) des Schaltens des Getriebes in einen hohen Gang, so dass das Fahrzeug mit einer Motordrehzahl läuft, die sich unter dem Drehmomentplateau für den hohen Gang befindet, auf Grundlage der Ermittlung, dass eine Situation mit einem niedrigen Leistungsbedarf zum Antreiben des Fahrzeuges vorliegt oder bald vorliegen wird.
Digitales Speichermedium, auf dem ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12 gespeichert ist.