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Vorliegende
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren von der im Oberbegriff
zu Anspruch 1 angegebenen Art sowie auf eine für die Durchführung des
Verfahrens vorgesehene Anordnung von der im Oberbegriff zu Anspruch
9 angegebenen Art.
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Beim
Heraufschalten auf höhere
Gänge,
mit kleineren Übersetzungen,
bei Getrieben von Kraftfahrzeugen wird die Motordrehzahl gesenkt.
Bei halbautomatischen und vollautomatischen Schaltsystemen, vorzugsweise
bei mechanischen Schrittgetrieben, erfolgt die Regelung der Motordrehzahl durch
Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge, und wenn die Drehzahl
beim Heraufschalten gesenkt werden muß, kann während des Schaltvorgangs auch
eine Abgasbremse (Motorbremse, Staudruckbremse) momentan eingeschaltet
werden, um die Motordrehzahl schneller auf einen Wert abzusenken, der
synchron mit der Drehzahl des nächsten
Gangs ist.
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Aus
dem gattungsbildenden Stand der Technik gemäß der
DE 35 07 565 A1 ist ein
Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Bei
diesem Verfahren erfolgt das Abschalten der Abgasbremse bei Schaltvorgängen jedoch
nicht adaptiv.
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In
US 4 787 044 ist eine Lösung beschrieben,
bei der die Abgasbremse während
eines Heraufschaltvorgangs eingeschaltet wird, um die Motordrehzahl
schneller auf die mit dem nächsten
Gang synchrone Drehzahl abzusenken. Diese Lösung bezieht sich jedoch auf
eine Anordnung mit automatisierter Kupplungsfunktion, die den Kraftfluß zwischen Motor
und Getriebe unterbricht, wonach die Kraftstoffregulierung und das
Einschalten der Abgasbremse während
des Heraufschaltens stattfinden, um die Motordrehzahl schnell auf
die mit dem nächsten Gang
synchrone Drehzahl abzusenken. Durch das Auskuppeln wird die Einregelung
der synchronen Drehzahl weniger kritisch, da die Kupplung die noch bestehenden
Drehzahlunterschiede durch den Reibungsschlupf beim Einkuppeln ausgleichen
kann. Bei dieser Lösung
kann jedes Heraufschalten mit einem Einschalten der Abgasbremse
erfolgen, die nur grob die erforderliche Synchrondrehzahl erbringt, wonach eventuelle,
nach der Abgasbremsregulierung noch vorhandene Drehzahlunterschiede
durch die Kraftstoffregulierung und/oder den Reibungsschlupf in
der Kupplung beim Einkuppeln ausgeglichen werden.
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Zweck der
Erfindung
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Ein
Zweck der Erfindung besteht darin, bei einer automatisierten Schaltung
in Kraftfahrzeugen mit mechanischen Schrittgetrieben einen erhöhten Schaltkomfort
bei minimaler Geräuscherzeugung
zu erhalten.
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Ein
anderer Zweck der Erfindung besteht darin, schnellere Schaltvorgänge zu erhalten,
indem der nächsthöhere Gang
durch das schnellere Erreichen der synchronen Drehzahl und zu einem
vorgegebenen Zeitpunkt während
des Schaltverlaufes früh eingelegt
werden kann.
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Ein
zusätzlicher
Zweck der Erfindung besteht darin, zuverlässigere Schaltvorgänge zu erhalten,
indem das Einlegen der Gänge
nicht aufgrund übermäßiger Drehzahlunterschiede
und dadurch bedingter positiver oder negativer Momente im Getriebe behindert
wird.
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Diese
Zwecke erfüllt
die Erfindung verfahrensbezogen durch die im Kennzeichen von Anspruch
1 und anordnungsbezogen durch die im Kennzeichen von Anspruch 9
angegebenen Merkmale.
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Ein
Zweck einer weiterentwickelten Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, ein individuelles Anpassen des Einschaltens der Abgasbremse
an jede einzelne Motor-Getriebe-Kombination
zu erhalten, wobei dieses Anpassen sowohl während des kontinuierlichen
Betriebes als auch nach dem Ingangsetzen des Fahrzeugs stattfinden
kann. Diesen Zweck erfüllt
die Erfindung verfahrensbezogen durch die im Kennzeichen von Anspruch
2 angegebenen Merkmale.
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Ein
weiterer Zweck einer weiterentwickelten Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, für
das Einschalten der Abgasbremse während des Hochschaltens keine
Rückkopplung
der Stellung der Abgasbremsklappe durch einen Klappenstellungsgeber o.dgl.
ausnutzen zu müssen.
Diesen Zweck erfüllt
die Erfindung verfahrensbezogen durch die im Kennzeichen von Anspruch
3 angegebenen Merkmale.
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Ein
anderer Zweck einer weiterentwickelten Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, einen optimalen Verlauf beim Einschwingen der Motordrehzahl
auf die synchrone Drehzahl zu erhalten. Diesen Zweck erfüllt die
Erfindung verfahrensbezogen durch die im Kennzeichen von Anspruch
4 angegebenen Merkmale, und in den Kennzeichen der Ansprüche 5 und
6 sind die vorteilhaftesten Bedingungen für einen solchen Einschwingverlauf
näher erläutert.
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Bezüglich Anspruch
5 ist anzumerken, dass durch diese Maßnahme das Erreichen eines
optimalen Einschwingverhaltens mit einer Drehzahlabsenkung unter
die synchrone Drehzahl innerhalb der vorgegebenen Grenzen angestrebt
wird.
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Weitere,
die Erfindung kennzeichnende Merkmale gehen aus den Unteransprüchen sowie aus
nachstehender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor. Die
Beschreibung nimmt Bezug auf die folgenden Figuren.
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Verzeichnis
der Figuren
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1 zeigt den grundlegenden
Aufbau eines Schaltsystems für
mechanische Schrittgetriebe.
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2 zeigt in Form eines Ablaufschemas, wie
das Steuergerät
adaptiv den Zeitpunkt des Abschaltens der Abgasbremse beim Heraufschalten
optimiert.
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3 zeigt in Form eines Sequenzdiagramms,
wie das Einschalten der Abgasbremse zu einem optimalen Einschwingen
der Motordrehzahl auf die synchrone Drehzahl für den nächsthöheren Gang führt.
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4 zeigt in Form eines Sequenzdiagramms,
wie eine übermäßig lange
Einschaltdauer der Abgasbremse während
des Heraufschaltens zu einem Absinken der Motordrehzahl erheblich
unter die synchrone Drehzahl für
den nächsten
Gang und dadurch zu Problemen beim Einlegen des Gangs führt.
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Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
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1 zeigt ein Schaltsystem
für Überwachung
und Steuerung einer computergesteuerten Schaltung von mechanischen
Getrieben in Kraftfahrzeugen. Zum Antrieb des Fahrzeugs dient ein
Verbrennungsmotor 40, vorzugsweise ein Dieselmotor, dessen
Antriebsleistung über
eine vom Fahrer zu betätigende
Kupplung 41, ein mechanisches Schrittgetriebe 42 und
eine Gelenkwelle 43 auf die Antriebsräder 44 des Fahrzeugs übertragen
wird. Das Getriebe 43 weist vorzugsweise einen integrierten
Retarder 48 auf, der den Antriebsstrang mit einer regelbaren Bremskraft
beaufschlagen kann, was dem Zweck dient, ohne Benutzen der normalen
Betriebsbremse des Fahrzeugs eine hohe Bremswirkung beim Fahrzeug
zu erzeugen. Das im Ausführungsbeispiel
vorgesehene Schaltsystem umfaßt
ein manuell betätigtes
Kupplungsservogerät
für Start
und Stopp, hat jedoch kein automatisches Kupplungsservogerät, aber die
Erfindung kann auch bei Systemen mit automatisierter Kupplung zur
Anwendung kommen. Das Schaltsystem bewirkt die Schaltvorgänge durch
Regelung der Motordrehzahl und des Motordrehmoments beim Schaltvorgang
sowie Betätigung
des Servogeräts 37,
das den eingelegten Gang auslegt und den nächsten Gang einlegt, ohne die
Kupplung 41 auszukuppeln. Dies stellt hohe Anforderungen
an die Motorregelung (das Motormanagement) und an die Drehzahlinformation,
die das System benötigt, damit
die Motorregelung ein momentfreies Auslegen eines Gangs ermöglichen
kann und damit nur durch die Motorregelung schnell eine Synchrondrehzahl
für den
nächsten
Gang erhalten wird, der mit kürzest möglicher
Momentunterbrechung im mechanischen Schrittgetriebe eingelegt werden
soll.
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Mechanische
Schrittgetriebe, vorzugsweise mit oder ohne konventionelle Synchronisiereinrichtungen
im Getriebe, sind in vieler Hinsicht eine entschieden vorteilhaftere
Wahl als konventionelle hydraulische und ohne Momentunterbrechung
schaltende Automatikgetriebe oder als mechanische Getriebe mit komplizierten
Doppelkupplungen, die Schaltvorgänge
ohne Momentunterbrechung ermöglichen
sollen. Dies gilt vor allem in bezug auf die Betriebswirtschaftlichkeit,
die Wartungskosten und die Anschaffungskosten. Wenn das Schrittgetriebe
außerdem
mit konventionellen Synchronisiereinrichtungen ausgestattet ist,
wird auch eine erhöhte
Betriebssicherheit erhalten, da ein manueller Schaltvorgang oder
ein halbautomatischer Schaltvorgang, d.h. ein servogestütztes Auslegen
und Einlegen von Gängen infolge
eines fußbetätigten Auskuppelns
unter Beibehaltung eines hohen Schaltkomforts stattfinden kann, falls
die automatisierte Schaltfunktion aufgrund eines Systemfehlers ausgefallen
sein sollte.
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Das
Schaltsystem umfaßt
ein Steuergerät 12 mit
Mikroprozessor, das über
verschiedene Signalleitungen 36 mit den Steuergeräten 23 für das Kraftstoffsystem, 22 für das Retardersystem
und 24 für das
Betriebsbremssystem verbunden ist. Die Signalleitungen übertragen verschiedene
Signale an das Steuergerät 12 entsprechend
den durch Pfeile dargestellten Signalen 1–11, 13–19, 21 und 59 in 1.
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Das
Steuergerät 12 empfängt folgende
Eingangssignale:
- – Signal 1 von Bremsprogrammschalter 27,
der für
Fußbetätigung durch
den Fahrer angeordnet ist. Der Bremsprogrammschalter beeinflußt die Retarderfunktion über das
Steuergerät
und außerdem,
bei seiner Betätigung,
die Schaltpunkte des Schaltsystems.
- – Signal 2 vom
Kupplungspedalschalter 30, der die Stellung des Kupplungspedals 28 erkennt.
- – Signal 3 vom
Fußbremspedal
des Fahrzeugs als Information über
die Stellung des Bremspedals.
- – Signal 4 vom
Fahrtschreiber des Fahrzeugs, mit Sekundärinformation über die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder die Drehzahl der Gelenkwelle.
- – Signal 5 vom
Fahrpedal des Fahrzeugs als Information über die momentane Stellung
des Fahrpedals.
- – Signal 7 vom
Abgasbremsschalter 45, der im Armaturenbrett 32 angeordnet
ist.
- – Signal 8 vom
Schalthebel 25 als Information über die vom Fahrer gewählte Betriebsart
beim Schaltsystem, und zwar entweder Automatikbetrieb A, Neutralstellung
N, manueller Betrieb M oder Rückwärtsfahrt
R, sowie über
etwaige vom Fahrer vorgenommene Korrekturen des automatisch gewählten Gangs
bei Automatik-Betriebsart A oder neuen Gangwahlen in einer der manuellen Betriebsarten
N, M, R.
- – Signal 9 vom
Fahrprogramm-Wähler 26,
mit dem der Fahrer z.B. das Ökonomieprogramm
E (Economy) für
wirtschaftlichsten Betrieb und sanfte Schaltvorgänge wählen kann oder das Bergfahrt-Programm
H (Hill), dessen Schaltpunkte so festgelegt sind, daß die maximale
Zugkraft erhalten wird und schnelle Schaltvorgänge den Vorrang vor Komfort
und Geräuscherzeugung
haben.
- – Signal 11 vom
Diagnoseschalter 35, mit dem ein im Programm des Steuergeräts integriertes
Testprogramm für
Wartungszwecke oder zur Fehlerortung mittels im Info-Feld 33 des
Armaturenbretts 32 angezeigter Fehlermeldungen aktiviert
werden kann.
- – Signal 21 vom
Retarder-Steuergerät 22,
das die Schaltpunkte für
die Aktivierungsdauer des Signals modifiziert, um hierdurch eine
gesteigerte Motorbremswirkung sowie einen erhöhten Kühlflüssigkeitsdurchsatz zu erhalten.
- – Signal 19 von
einem ausgangsseitig am Getriebe 42 und vorzugsweise auf
der Gelenkwelle 43 angeordneten Drehzahlgeber 46.
- – Signal 18 von
Quittierschaltern im Getriebe 42 als Information über den
eingelegten Gang.
- – Signal 16 von
einem eingangsseitig am Getriebe 42 und vorzugsweise an
der Kurbelwelle oder dem Schwungrad des Motors 40 angeordneten Drehzahlgeber 47.
- – Signal 59 vom
Temperaturgeber 49 als Information über die Temperatur der Kühlflüssigkeit
nach Verlassen des Retarders 48.
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Das
Steuergerät 12 steuert
verschiedene Servogeräte
oder bewirkt Anzeigen in Info-Feldern im Armaturenbrett 32 über folgende
Ausgangssignale:
- – Signal 6 an Info-Feld 33 im
Armaturenbrett 32 zur Anzeige von Betriebsart (A-N-M-R)
beim Schaltsystem, gegenwärtigem
Gang, nächstem Gang,
Fahrprogramm (E-H) sowie etwaiger Fehlercodes, Warnungen und Mitteilungen
an den Fahrer.
- – Signal 17 an
verschiedene Magnetventile im Getriebe 42 zur Aktivierung
von Servogeräten 37, so
daß diese
Schaltorgane zum Aus- bzw. Einlegen von Gängen betätigen.
- – Signal 15 an
Abgasbremse 58, die im Abgassystem des Motors angeordnet
ist, so daß die
Abgasbremse, zusätzlich
zu ihrer Funktion als Zusatzbremse, zum schnellen Absenken der Motordrehzahl
auf eine Synchrondrehzahl vor allem beim Heraufschalten in einen
Gang mit kleinerem Übersetzungsverhältnis aktiviert
werden kann.
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Das
Steuergerät 12 kommuniziert
außerdem im
Dialogbetrieb, d.h. es sendet Ausgangssignale an und erhält Eingangssignale
von verschiedenen Steuergeräten über folgende
Kommunikationsleitungen:
- – Kommunikationsleitung 10 an
Diagnosebuchse 34, an die eine Diagnoseausrüstung angeschlossen
werden kann, die eine Abfrage von Fehlercodes aus dem Steuergerät 12 sowie
eine Funktionsprüfung
des Steuergerät-Programms
durchführen
kann.
- – Kommunikationsleitung 13 an
Steuergerät 24 für Antiblockiersystem
(ABS) und Antriebsschlupfregelung (ASR) der Bremsanlage, wodurch
das Steuergerät 24 u.a.
Schaltvorgänge
bei aktivierter ASR verhindern kann.
- – Kommunikationsleitung 14 an
Steuergerät 23 des
Kraftstoffsystems; dieses Steuergerät 23 regelt über Kommunikationsleitung 20 die
Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzventilen des Verbrennungsmotors.
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Vorstehend
beschriebenes System gestattet bei A-Stellung des Schalthebels einen
automatischen Ablauf der Schaltvorgänge abhängig von detektierten Motorparametern
wie Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Motorbelastung und -drehzahl,
der Ableitung von einem dieser oder einer Kombination von Fahrzeuggeschwindigkeit-Fahrpedalstellung-Motordrehzahl, gegebenenfalls
voll niedergedrücktem Fahrpedal
(sog. Kick-down-Stellung) sowie, ob ein Bremsvorgang stattfindet.
Der Schaltvorgang erfolgt automatisch so, daß der optimale Kraftstoffverbrauch und
die optimale Leistung erhalten werden.
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Das
Retarder-Steuergerät 22 umfaßt einen Handhebel 61,
der vorzugsweise im Armaturenbrett 32 angeordnet ist. Der
Hebel hat sechs Einstellagen mit den Bezeichnungen 0 bis V. 0 ist
die Ausgangsstellung, d.h. der Retarder 48 ist abgeschaltet.
Die Stellungen I-II-III-IV-V entsprechen einer progressiven Erhöhung der
Retarderbremsleistung mit folgenden Bremsmomenten: Stellung I – 500 Nm,
II – 1000 Nm,
III – 1500
Nm, IV – 2000
Nm und V-maximale Retarderbremsleistung von ca. 3000 Nm. Mit Stellung
V für maximale
Retarderbremsleistung wird zweckmäßigerweise auch ein Einschalten
der Abgasbremse (EB) 58 des Fahrzeugs verbunden, die die
auf die Antriebsräder
des Fahrzeugs wirkende Bremsleistung noch zusätzlich verstärkt. Die
Stellungen 0-V sind stabil, so daß der Hebel nach dem Loslassen
in der jeweils gewählten
Stellung verbleibt. Die Retarderfunktion wird jedoch immer abgeschaltet,
sobald der Fahrer das Fahrpedal 31 des Fahrzeugs betätigt, aber
die Bremswirkung des Retarders wird automatisch zugeschaltet, wenn
das Fahrpedal losgelassen wird und der Hebel sich gleichzeitig in
einer der Stellungen I-V befindet. Die Retarderfunktion kann auch, abhängig von
der Betätigung
des Bremspedals oder eines Schieberschalters 63 am Hebel 61 zur
Konstanthaltung der Geschwindigkeit (Geschwindigkeitsregelung) eingeschaltet
werden. Die Bremsleistung des Retarders wird dann automatisch so
eingeregelt, daß eine
Beibehaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit angestrebt wird, indem
die Bremsleistung bei Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit progressiv
erhöht
wird. Bei entsprechender Stellung der Taste 62 kann diese Funktion
zur Konstanthaltung der Geschwindigkeit automatisch wirksam werden,
sobald das Bremspedal 29 betätigt wird, und dann solange
wirksam bleiben, wie das Fahrpedal danach nicht betätigt wird.
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Die
Erfindung eignet sich vorteilhaft für automatische Schaltvorgänge bei
mechanischen Schrittgetrieben, bei denen die Schaltvorgänge ohne
Auskuppeln der Kupplung 41 ablaufen. Die Erfindung kann
auch bei Schaltvorgängen
bei hydraulischen Automatikgetrieben angewendet werden, wobei jedoch
die zu erzielenden Vorteile nicht gleichermaßen hervortreten, da das Schalten
in der Hauptsache ohne Momentunterbrechung erfolgt und ein gewisser Schlupf
im Schaltaugenblick vom Getriebe aufgenommen wird, wobei dieser
Schlupf die eventuell zwischen dem vorhergehenden und dem nächsthöheren, neuen
Gang vorliegenden Drehzahlunterschiede ausgleicht.
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Die
Erfindung wird ausführlicher
unter Bezugnahme auf 2 beschrieben,
die in Form eines Ablaufschemas eine adaptive Kontrollroutine zur
Einstellung des Abschaltzeitpunktes der Abgasbremse bei Heraufschaltvorgängen zeigt.
Diese Kontrollroutine ist im Mikroprozessor des Steuergeräts 12 gespeichert.
Die Beschreibung des Ablaufschemas nimmt Bezug auf die Sequenzdiagramme
in 3 und 4, wobei die jeweilige Figur die Motordrehzahl
ERPM und den Betriebszustand der Abgasbremse EB STATUS sowie die
Kraftstoffregulierung FUEL während eines
Schaltvorgangs zeigen.
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Im
Frageschritt 90 wird detektiert, ob vom Steuergerät 12 ein
Heraufschalten (upshift) mit aktivierter Abgasbremse (EB = Exhaust
Brake) befohlen ist, und gleichzeitig wird ein Kontrollparameter
Maxdip nullgestellt. Maxdip ist ein Parameter, dem bei jedem Heraufschaltvorgang
mit aktivierter Abgasbremse ein neuer Wert in Abhängigkeit
davon, um wieviel die regulierte Motordrehzahl die synchrone Drehzahl des
nächsten
Gangs unterschreitet, zugeordnet wird. Solange die Antwort negativ
(N = No) ist, d.h. kein Befehl zum Heraufschalten mit aktivierter
Abgasbremse vorligt, werden keine weiteren Schritte aktiviert.
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Wenn
ein Befehl zum Heraufschalten mit aktivierter Abgasbremse vorliegt,
im Zeitpunkt t1 in 3 und 4,
und die Antwort bei Frageschritt 90 positiv (Y = Yes) ist,
geht die Kontrollroutine zu Frageschritt 91, wo detektiert
wird, ob der Schaltvorgang abgeschlossen ist. Solange der Schaltvorgang
andauert, werden die Schritte 92–94 aktiviert, in
denen der Kontrollparameter Maxdip aktiviert werden kann.
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In
Schritt 92 wird die Drehzahldifferenz Dip als für den nächsten Gang
synchrone Motordrehzahl n1 abzüglich der
tatsächlichen
Motordrehzahl n2 berechnet. Wenn die tatsächliche
Motordrehzahl n2 z.B. 1800/min für den eingelegten
Gang und die für
den nächsten
Gang synchrone Motordrehzahl n1 ca. 1500/min beträgt, wird
der Parameter Dip in der Initialphase des Heraufschaltvorgangs negativ
sein, während
die Motordrehzahl gesenkt wird und noch höher ist als die für den nächsten Gang
synchrone Motordrehzahl.
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In
Frageschritt 93 wird kontrolliert, ob die tatsächliche
Drehzahldifferenz Dip den durch die Nullstellung in Schritt 90 bei
Beginn des Heraufschaltvorgangs mit 0 angesetzten Vorgabewert für Maxdip übersteigt.
Solange Dip negativ ist, unterbleibt die Aktualisierung von Maxdip,
so daß Maxdip
entweder den vorgegebenen 0-Wert oder einen von vorhergehenden Heraufschaltvorgängen zugeordneten
Wert behält,
und es erfolgt eine Rückkehr
zu Schritt 91.
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Die
Schritte 91–92–93 werden
während
des Schaltvorgangs kontinuierlich durchlaufen, und sobald die Motordrehzahl
n2 die für
den nächsten
Gang synchrone Motordrehzahl untersteigt, wird Dip positiv werden,
und wenn Dip den Wert von Maxdip überschreitet, geht die Kontrollroutine
weiter zu Schritt 94, in dem Maxdip aktualisiert wird.
Solange die Motordrehzahl sinkt und der Schaltvorgang nicht abgeschlossen
ist sowie Dip zunimmt und auf einen Wert über dem zuletzt gespeicherten
Kontrollparameter Maxdip ansteigt, werden die Schritte 91–92–93–94 durchlaufen
und dem Kontrollparameter Maxdip der maximale Drehzahleinbruch unter
die für
den nächsten
Gang synchrone Motordrehzahl n1 zugeordnet.
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Wenn
der Schaltvorgang abgeschlossen ist, was zweckmäßigerweise durch Schalt-Quittierschalter
im Getriebe detektiert werden kann, verläßt die Kontrollroutine den
Schritt 91 und geht zu Frageschritt 95, wo verglichen
wird, ob der Kontrollparameter Maxdip einen oberen zulässigen Schwellenwert Xmax übersteigt.
Der Schwellenwert Xmax ist zweckmäßigerweise
eine vorgegebene konstante Drehzahldifferenz, die unabhängig vom
Schaltschritt und von der Größe des Schaltschrittes
Gültigkeit
hat. Als Schwellenwert Xmax wird zweckmäßigerweise
eine Drehzahldifferenz festgelegt, die keine Störungen in bezug auf den Schaltkomfort
verursacht. Ein Schwellenwert Xmax von rund
50/min ist zweckmäßig, da
Drehzahldifferenzen von unter 50/min keine wesentlichen Schwierigkeiten
beim Einlegen des nächsten
Gangs verursachen, während
bei Drehzahldifferenzen von über
50/min Schwierigkeiten auftreten können. Für den Schwellenwert Xmax können
bei verschiedenen Typen von Getrieben andere Drehzahldifferenzen festgelegt
werden, und der jeweils geeignete Schwellenwert wird zweckmäßigerweise
durch Versuche mit dem zutreffenden Getriebetyp ermittelt.
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Wenn
der Kontrollparameter Maxdip den oberen zulässigen Schwellenwert Xmax übersteigt, geht
die Kontrollroutine zu Schritt 98, wo eine Korrektur des
Abschaltpunktes der Abgasbremse in Form einer Vorverlegung des Abschaltpunktes
stattfindet.
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Wenn
in Frageschritt 95 der Kontrollparameter Maxdip den oberen
zulässigen
Schwellenwert Xmax untersteigt, geht die
Kontrollroutine zu Frageschritt 96, wo verglichen wird,
ob der Kontrollparameter Maxdip einen unteren zulässigen Schwellenwert Xmi n untersteigt.
Der Schwellenwert Xmin ist zweckmäßigerweise
eine vorgegebene konstante Drehzahldifferenz, die unabhängig vom
Schaltschritt und von der Größe des Schaltschrittes
Gültigkeit
hat. Als Schwellenwert Xmin wird zweckmäßigerweise
eine geringere Drehzahldifferenz festgelegt, die trotzdem einen
bestimmten Abfall der Motordrehzahl und die für den nächsten Gang synchrone Drehzahl
n1 ergibt. Ein Schwellenwert Xmi n der Drehzahldifferenz von 5–20/min
und vorzugsweise eine Drehzahldifferenz von 15/min ist zweckmäßig, da
hierbei ein begrenzter, aber sicherer Momentwechsel im Getriebe
erhalten wird. Ein optimaler Einschwingverlauf der Motordrehzahl
findet statt, wenn die Motordrehzahl auf zumindest eine vorgegebene
niedrigere Drehzahl unter der für
den nächsten
Gang synchronen Drehzahl n1 reduziert wird,
wodurch im Getriebe ein Momentwechsel von einem positiven antreibenden
Moment auf ein begrenztes negatives Moment erfolgt, was für das Einlegen
des nächsten
Gangs vorteilhaft ist. Für den
Schwellenwert Xmin können bei verschiedenen Typen
von Getrieben andere Drehzahldifferenzen festgelegt werden, und
der jeweils geeignete Schwellenwert wird zweckmäßigerweise durch Versuche mit dem
zutreffenden Getriebetyp ermittelt.
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Wenn
der Kontrollparameter Maxdip den unteren zulässigen Schwellenwert Xmin untersteigt, geht die Kontrollroutine
zu Schritt 97, wo eine Korrektur des Abschaltpunktes der
Abgasbremse in Form einer Späterlegung
des Abschaltpunktes stattfindet. Diese Korrektur erfolgt auch, wenn
die Motordrehzahl nicht unter die für den nächsten Gang synchrone Drehzahl n1 abgesunken ist, da Dip die ganze Zeit hindurch
negativ gewesen war und der Kontrollparameter Maxdip seinen in Schritt 90 zugeordneten
Nullwert behalten hat, Xmi n untersteigt,
wenn Xmi n auf 15/min
festgelegt ist.
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Wenn
feststeht, daß der
Kontrollparameter Maxdip nach Durchgang der Schritte 96 und 97 in dem
von Xmin und Xmax abgegrenzten
Intervall und vorzugsweise im Intervall 15–50/min liegt, hat ein optimaler
Einschwingverlauf der Motordrehzahl stattgefunden, und die Kontrollroutine
kehrt ohne Korrektur des Abschaltpunktes der Abgasbremse zu Schritt 90 zurück.
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Der
Abschaltpunkt EBoff der Abgasbremse, der
als die relativ zur für
den nächsten
Gang synchronen Drehzahl n1 erhaltene Drehzahldifferenz
festgelegt ist, errechnet sich normalerweise als eine Funktion von
tatsächlicher
Motordrehzahl n2, synchroner Motordrehzahl
n1, Drehzahlfehler e, e = n2 – n1, Zeitableitung (de/dt) des Drehzahlfehlers,
Beschleunigung des Fahrzeugs (a) und der Abgasbrems-Einschaltdauer
(EBt) gemäß folgender
Formel: EBoff = f(n1,
n2, e, a, EBt). EBoff wird
höher oder
steigt mit höherem
Wert für
de/dt, längerer
EBt und höherem
Wert bei (a). Eine Erhöhung
von EBoff somit zu einem früheren Abschalten
der Abgasbremse. Bei steilerer Ableitungskurve de/dt steigt EBoff. Wenn e = n2 – n1, entspricht dies einer höheren negativen
Ableitung. Die Größenordnung
von EBoff liegt im Intervall 60–350/min über der
für den
nächsten
Gang synchronen Drehzahl n1. Demzufolge
wird die Abgasbremse abgeschaltet, wenn die Drehzahl auf einen Wert
von 60–350/min über der
für den
nächsten
Gang synchronen Drehzahl n1 gesunken ist.
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Der
Abschaltpunkt EBoff wird danach um den in
Schritt 97 oder 98 der obigen Kontrollroutine
erhaltenen Versatzwert EBAoff in Abhängigkeit
von zu geringem oder zu hohem Abfall der Motordrehzahl relativ der
synchronen Drehzahl n1 korrigiert. EBAoff wird in einem nichtflüchtigen Speicher 57 des
Steuergeräts 12 gespeichert,
dessen Inhalt auch nach Abschalten der Spannung erhalten bleibt.
Dadurch wird EBAoff jedem Typ von Abgasbremse,
dem jeweiligen Verschleißzustand,
etwaiger Undichtheit im Betätigungszylinder
der Abgasbremse, Schwergängigkeit usw.
angepaßt
und kann bei jedem Heraufschalten und auch beim ersten Heraufschalten
nach erneutem Ingangsetzen des Fahrzeugs benutzt werden. Eine Rückkopplung
der Stellung der Abgasbremsklappe ist nicht erforderlich, da im
Schaltsystem aktive Drehzahlgeber zur Überwachung der motorbremsenden Funktion
der Abgasbremse benutzt werden.
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Beim
fabrikneuen Fahrzeug ist EBAoff auf den
Wert 0 gesetzt, der sich danach abhängig von Fahrern und Systemalterung
auf- und abwärts
verändert.
Um den Wert von EBAoff in einem angemessenen
Bereich zu halten, können
für den
Wert eine obere und eine Grenze von vorzugsweise 300/min bzw. –100/min
festgelegt werden.
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Falls
der Kontrollparameter Maxdip den oberen zulässigen Schwellenwert Xmax überschritten
hatte, erfolgt in Schritt 98 eine Korrektur des Abschaltpunktes
der Abgasbremse zur Vorverlegung des Abschaltens, d.h. einem Anheben
des Wertes von EBAoff. EBAoff wird
auf einen neuen Wert gesetzt, der anhand des vorhergehenden Wertes
von EBAoff, der 0 bei fabrikneuem Fahrzeug
ist, zuzüglich
eines Korrekturfaktors EBAoffADJinc bestimmt wird.
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Falls
der Kontrollparameter Maxdip den unteren zulässigen Schwellenwert Xmi n unterschritten hatte,
erfolgt in Schritt 97 eine Korrektur des Abschaltpunktes
der Abgasbremse zur Späterlegung des
Abschaltens, d.h. einem Senken des Wertes von EBAoff.
EBAoff wird auf einen neuen Wert gesetzt,
der anhand des vorhergehenden Wertes von EBAoff,
der 0 bei fabrikneuem Fahrzeug ist, abzüglich eines Korrekturfaktors
EBAoffADJdec bestimmt
wird.
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Der
Abschaltpunkt EBoff wird danach mit dem adaptiven Terminus EBAoff auf solche Weise korrigiert, daß EBoff = f(n1, n2, e, a, EBt) + EBAoff.
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EBAoffADJinc und EBAoffADJdec sind vorzugsweise
vorgegebene konstante Schritte von beispielsweise einigen 10 Umdrehungen/min.
Sollten schnellere Korrekturen erforderlich sein, wird ein größerer Schritt
gewählt,
wobei jedoch kleinere Schritte insofern vorteilhaft sein können, als
keine größeren Veränderungen
des Abschaltpunktes stattfinden, falls z.B. ein einziger extremer
und nicht regelmäßig wiederkehrender
Schaltvorgang detektiert werden sollte.
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In 4 ist ein Heraufschaltvorgang
dargestellt, bei dem eine nicht optimale Einschwingung der Motordrehzahl
auf die für
den nächsten
Gang synchrone Motordrehzahl stattfindet. In 4 werden die gleichen Bezugszeichen wie
für die
entsprechenden Ereignisse in 3 benutzt.
Im Zeitpunkt t1 hat der Motor eine Drehzahl
ERPM, die auf dem Niveau n2 liegt, und in
diesem Zeitpunkt fordert das Steuergerät ein Heraufschalten an. Als
erste Maßnahme werden
die Kraftstoffeinspritzmenge FUEL, gestrichelte Kennlinie im unteren
Teil der Figur, auf 0 abgeregelt und der Gang ausgelegt, wonach
die Abgasbremse EB aktiviert wird (EBon).
Der Betriebszustand der Abgasbremse wird im unteren Teil der Figur
mit durchgezogener Linie entweder als hoher Signalpegel, entsprechend
eingeschalteter Abgasbremse, oder als niedriger Signalpegel, entsprechend
abgeschalteter Abgasbremse, dargestellt. Durch diese Maßnahmen
wird die Motordrehzahl n2 schnell auf die
für den
nächsten
Gang synchrone Motordrehzahl n1 gesenkt.
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Da
der Motor einer Retardation ausgesetzt worden ist, muß das Abschalten
der Abgasbremse EBoff zu einem Zeitpunkt t2 erfolgen,
der rechtzeitig vor dem Absenken der Motordrehzahl auf die synchrone
Motordrehzahl n1 eintrifft. Wenn die Abgasbremse übermäßig lange
Zeit EBt eingeschaltet ist, führt
die Trägheit
des Retardationsmoments mit sich, daß die Motordrehzahl auch nach
Abschalten der Abgasbremse erheblich unter die synchrone Motordrehzahl
n1 absinkt. Die Motordrehzahl n2 wird
dann unter die synchrone Motordrehzahl n1 absinken,
wodurch eine bedeutende Drehzahldifferenz entsteht. Wenn diese Drehzahldifferenz
Maxdip einen zu hohen Wert annimmt, ergeben sich Schwierigkeiten
beim Einlegen des nächsten
Gangs, was das Einlegen des nächsthöheren Gangs
nach dem Zeitpunkt t3 erschwert, verzögert oder
schlimmstenfalls blockiert. Diese Schwierigkeiten machen sich am
meisten bemerkbar bei Beschleunigungsvorgängen schwerer Nutzfahrzeuge
an Steilstrecken, wobei das Fahrzeug, wenn der Heraufschaltvorgang
verzögert
wird, während
des Schaltvorgangs soviel an Geschwindigkeit verliert, daß ein Heraufschaltbedarf
nicht mehr vorliegt. Beim Anfahren von Steilstrecken kann ein verfrühtes Abschalten
der Abgasbremse darin resultieren, daß die Motordrehzahl die synchrone
Motordrehzahl nicht einholen kann, die aufgrund der Retardation
des Fahrzeugs fortlaufend sinkt. Auch dies führt zu einem verpaßten Schaltvorgang.
Dann besteht große
Gefahr, daß das
System den Heraufschaltvorgang verliert und versucht, den vorhergehenden
Gang erneut einzulegen. Auf flachen Fahrbahnen führt das verspätete Abschalten
der Abgasbremse in erster Linie zu Komforteinbußen (Rucken, Geräuscherzeugung).
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3 zeigt eine optimale Regelung
der Abgasbremse, wobei das Abschalten der Abgasbremse im Zeitpunkt
t2 so erfolgt, daß aufgrund
der Trägheit des
Retardationsmoments die Motordrehzahl soeben auf ein Niveau geringfügig unter
der synchronen Motordrehzahl n1 absinken
kann.
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Durch
die beschriebene Erfindung erfolgt eine adaptive Regelung des Abschaltpunktes
der Abgasbremse für
anschließende
Heraufschaltvorgänge,
so daß Maxdip
abhängig
vom Einschwingverlauf der Motordrehzahl nach dem vorhergehenden
Heraufschaltvorgang innerhalb der vorgegebenen optimalen Grenzen
unter der synchronen Motordrehzahl n1 beibehalten
wird.
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Die
Erfindung kann im Rahmen der selbständigen Ansprüche in zusätzlichen
Weiterentwicklungen modifiziert werden. EBAoffADJinc und EBAoffADJdec können
wahlweise Schritte sein, die proportional der Über- oder Unterschreitung des
durch Xmax bzw. Xmin vorgegebenes
Absenken der Motordrehzahl sind. Dies ergibt bessere Eingangssignale,
d.h. Drehzahlsignale, zur Korrektur des Abschaltpunktes.
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Eine
weitere Wahlmöglichkeit
besteht darin, EBoff oder EBAoff einer
Temperaturabhängigkeit
zu unterziehen, so daß unterschiedliche
Abschaltpunkte für
die Abgasbremse beim kalten und warmen System erhalten werden.