WO2004029484A2 - Verfahren zum betrieb eines antriebsstrangs eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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WO2004029484A2
WO2004029484A2 PCT/EP2003/009645 EP0309645W WO2004029484A2 WO 2004029484 A2 WO2004029484 A2 WO 2004029484A2 EP 0309645 W EP0309645 W EP 0309645W WO 2004029484 A2 WO2004029484 A2 WO 2004029484A2
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corrected
gradient
drive machine
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Manfred Guggolz
Werner Hillenbrand
Markus Veit
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Daimlerchrysler Ag
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    • F16H63/40—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism comprising signals other than signals for actuating the final output mechanisms
    • F16H63/50—Signals to an engine or motor
    • F16H63/502—Signals to an engine or motor for smoothing gear shifts

Definitions

  • the invention relates to methods for operating a drive train of a motor vehicle according to the preambles of claims 1, 3 and 13.
  • EP 0 676 566 AI describes a method for operating a drive train of a motor vehicle with an automated transmission.
  • the transmission can be connected to a drive machine in the form of an internal combustion engine by means of a clutch. Upshifts of the transmission are carried out with the clutch closed and the necessary delay during an synchronization phase of an input shaft of the transmission is carried out by means of the internal combustion engine.
  • a course parameter is determined by a control device in the form of a gradient of a rotational speed of the internal combustion engine during the synchronization phase.
  • a current gradient is determined by means of the determined gradient and a pre-stored gradient, by means of which a course of the speed of the internal combustion engine is predetermined during a subsequent upshift.
  • a drive train of a motor vehicle has a drive machine, for example in the form of an internal combustion engine, and an automated gear change transmission.
  • a starting element in the form of a clutch or a hydrodynamic torque converter can be arranged between the drive machine and the automated gear change transmission.
  • the clutch can be designed, for example, as a friction clutch and can be actuated by an actuator or by a vehicle driver.
  • switching elements can be actuated by means of actuators.
  • the gear change transmission can be designed as a synchronized or unsynchronized transmission and can also have a primary transmission, for example a split group.
  • the drive machine has actuators which are controlled by a control device.
  • the control device can specify an injection quantity of a fuel, an ignition timing or the use of so-called engine brakes, for example in the form of an exhaust flap or a constant throttle.
  • the control device processes a speed of the drive machine, which it detects by means of a speed sensor or is supplied to it by a further control device.
  • a speed can also be processed, which results from the speed of the drive machine.
  • the speed of a transmission input shaft which can be coupled to the drive machine, for example, by means of the clutch, can be processed. If there is a request for a change in speed of the drive machine from a start to a target speed, the control device controls the actuators in such a way that the target speed is set. The target speed may remain the same or change during the change.
  • the speed of the prime mover when shifting from an original gear to a target gear of the gear change transmission with the clutch closed the speed of the prime mover can be set to a synchronous speed of the target gear during a synchronization phase.
  • the synchronous speed of the target gear is proportional to a speed of the motor vehicle. If the speed of the motor vehicle changes during the synchronization phase, the synchronous speed of the target gear and thus the target speed of the speed change also change.
  • Corrected course parameters are then determined using pre-stored course parameters and the current course parameters.
  • the pre-stored course parameters are stored in the control device of the drive machine or in another control device. These values can be stored permanently or can also be changed.
  • the corrected course parameters are used to predetermine the course of the speed of the drive machine in selected operating states, for example when the gear change transmission is shifted.
  • the determination of the current and corrected course parameters can be carried out by the control device of the drive machine or by a further control device, for example the gear change transmission. It is also possible that the current course parameters from one control device, for example the drive machine, and the corrected course parameters from another Control device, for example the gear change transmission, can be determined.
  • Course parameters of the speed change can be, for example, a gradient of the speed change between the start and the target speed, several gradients for successive sections of the speed change or parameters of a spline approximation known per se.
  • a gradient of the speed change is determined, for example, by measuring the speed at different points in time and determining the gradient using the speed differences resulting from the measured speeds and the time intervals between the measurements.
  • other methods known to those skilled in the art can be used to determine gradients.
  • the current gradient can be determined by averaging the intermediate gradient values. When averaging, all intermediate gradient values can be weighted the same or differently. Alternatively, the gradient can be determined only once, for example between two speed values that are close to the starting speed or the target speed. This means that speed fluctuations that are superimposed on the controlled change are not taken into account.
  • the course can be put together using several straight lines with different gradients.
  • the parameters of a spline approximation of the speed curve can be determined in a manner known per se from measured speed values and the associated time spans.
  • the corrected course parameters are determined as a function of the start and / or target speed of the speed change. The determination can only depend on the difference between the start and target speed.
  • the invention makes use of the knowledge that the gradient of the speed is not constant during a controlled speed change.
  • the gradient depends, among other things, on the speed of the drive machine. For example, if no fuel is injected, there is a so-called engine drag torque, that is to say a negative torque, which reduces the speed of the drive machine.
  • the engine drag torque drops as the engine speed drops. This means that the magnitude of the gradient is lower when the speed is reduced as the speed of the drive machine falls.
  • the effect of engine brakes to reduce the speed is also dependent on the speed of the prime mover, for example the braking effect of an exhaust flap is significantly greater at high speeds than at low speeds.
  • reaction times between the actuation of the actuators of the drive machine and an effect on the speed which strongly influence the time required between the start and the target speed and thus the resulting gradient.
  • the time span between the activation of a torque increase and the beginning of a change in the speed can be more than 100 ms.
  • an exhaust gas back pressure must first build up so that an increased gradient can then be established.
  • this reaction time has a greater effect on the course parameters, for example the gradient between the start and target speed, than with a large difference speed. This means that the current course parameters are also dependent on the speed difference.
  • course parameters can be determined for different start and / or target speeds as well as different speed differences.
  • a course of the speed of the drive machine is predetermined, a course parameter corresponding to the current start and / or target speed can then be used.
  • the course of the speed of the drive machine can thus be particularly precisely predetermined when the speed changes are controlled.
  • the actuators of the gear change transmission can be controlled such that, taking into account dead times of the actuators, the target gear is engaged when a desired distance from the synchronous speed is reached. This enables particularly comfortable and quick gear changes.
  • pre-stored course parameters can be stored as a function of the start and the target speed.
  • the method according to claim 4 represents a further solution to the problem on which the invention is based.
  • a current reaction time is determined in addition to determining a corrected gradient, and a corrected reaction time is determined with this current and a pre-stored reaction time.
  • the current response time is determined as a time period between a control point in time of an actuator and a significant change in a state variable of the drive train, for example the speed, the gradient of the speed or the output torque of the drive machine.
  • the current response time can be determined both when the actuator is switched on and off.
  • a significant change in the state size is reached when the change exceeds an adjustable limit.
  • the limit value can be dependent on state variables of the drive train, for example the speed or the temperature of the drive machine.
  • the same options and alternatives described for calculating and storing the reaction time apply as for calculating and storing the gradient.
  • the determination of the gradient only begins after the current reaction time has elapsed. This can result in a slightly different starting speed than in a determination without taking the reaction time into account.
  • the gradient determined in this way is independent of the response time of the actuators and thus of the speed difference between the start and target speed. A prediction of the speed of the drive machine in selected operating states is therefore very precise.
  • the corrected gradient and / or the corrected reaction time is determined as a function of the start and / or target speed.
  • the corrected gradient and / or the corrected response time is determined by averaging the pre-stored values and the current values. This ensures a constant approximation to the actual circumstances. In addition, this prevents excessive changes in the corrected values, which could have negative effects on control parameters of the drive train. In addition, an incorrect determination of a current value cannot have too great an impact on the corrected values.
  • averaging can be carried out using a weighted sum.
  • the current and the Pre-stored values multiplied by the same or different factors and then added.
  • the corrected values are then determined by dividing the sum by the sum of the factors mentioned.
  • One or more pre-stored values can be included in the averaging.
  • deviations of the current gradient and / or the current reaction time from the pre-stored values are determined. If the deviations exceed adjustable limit values, the pre-stored values are adopted for the corrected gradient and / or the corrected reaction time.
  • the limit values can depend on the number of adaptation steps, the start and / or target speed, on state variables of the drive train and / or on manipulated variables of the drive machine. This allows incorrect values to be disregarded.
  • the corrected gradient and / or the corrected reaction time are stored and used as pre-stored values in the subsequent determination of the corrected gradient and / or the corrected reaction time.
  • the storage can also be retained when restarting after the motor vehicle has been switched off. This means that the corrected values are continuously adapted to the actual circumstances and changes over the running time of the motor vehicle can be taken into account.
  • the corrected value can be saved in each case or, in addition to a basic value, a deviation from the basic value is saved.
  • the deviation can be stored, for example, as a correction factor or a correction value which is added to the basic value.
  • the changes can then be canceled and the adaptation restarted.
  • a restart can take place, for example, when an actuator is replaced. You can also make minor changes be resolved and thus saved, since the deviations do not differ so much and a higher resolution of the numerical values is possible with the same storage space.
  • a reduction in the amount of data to be stored by the control device of the gear change transmission can be achieved by storing the basic values in another control device, for example the control device of the drive machine.
  • the corrected gradient and / or the corrected response time are determined.
  • the averages depend on the frequencies determined.
  • the current values can be taken into account to a greater extent and the values can be adjusted more quickly.
  • a good adjustment can be assumed. This can reduce the influence of the current values. For example, for a weighted sum, the factors can change with the number of adjustment steps.
  • the weightings can additionally depend on the start and / or target speed, on state variables of the drive train and / or on manipulated variables of the drive machine.
  • the corrected gradient and / or the corrected response time are determined as a function of state variables of the drive train.
  • State variables of the drive train are, for example, a temperature of the drive machine, a temperature of the gear change transmission or the position of a primary gear of the gear change transmission.
  • the storage of the values and the predetermination of the speed of the drive machine then also take into account the state variables of the drive train. This enables a particularly precise predetermination to be achieved.
  • the corrected gradient and / or the corrected response time are determined as a function of the actuating variables of the drive machine that are controlled. Control variables are, for example, the amount of fuel injected, the ignition timing or the engine brakes activated.
  • the storage of the values and the predetermination of the speed of the drive machine then also take into account the manipulated variables. This enables a particularly precise predetermination to be achieved.
  • a target gear is selected when the gear change transmission is changed as a function of the corrected gradient and / or the corrected reaction time.
  • a gearshift it must be ensured that the drive machine is in a sensible operating point after engaging the target gear, for example the speed is not too high or too low.
  • the frictional connection from the drive machine to driven vehicle wheels is interrupted. This means that no drive torque can be applied.
  • the speed of the motor vehicle can thus change significantly during the switching process, depending on the driving resistance, for example loading or driving uphill or downhill.
  • the duration of a circuit can be calculated very precisely in advance.
  • the speed of the motor vehicle can thus be determined very precisely when the target gear is engaged.
  • the operating point of the drive machine in the target gear can thus be predetermined and checked. If the pre-calculated operating point is unfavorable, the choice of the target gear can be corrected. This enables a particularly advantageous selection of the target gear. In addition, circuits that cannot be completed can be suppressed.
  • the drive machine when the drive train is started up for the first time, the drive machine, in particular when the gear change transmission is in a neutral position, is controlled in such a way that speed changes result.
  • Initial commissioning occurs, for example, when the drive train has been set up for the first time or after a unit, for example the drive machine, has been replaced.
  • reaction times are determined as a time period between a control time and a time at which a change in a state variable of the drive machine exceeds an adjustable limit value and / or gradients of the speed changes.
  • the determined reaction times and / or gradients are determined and stored in the control device of the drive machine or another control device, for example the gear change transmission. This allows the course of the speed of the drive machine to be calculated in advance in selected operating states, for example when the gear change transmission is shifted.
  • the control sequence can be stored in a control device of the drive train and started by means of a signal, for example a push button or a connected signal transmitter.
  • the sequence can also be stored on an additional device which can be connected to one or more control devices of the drive train in signal connection.
  • the additional device can send the control signals to the control device of the drive machine on request.
  • the vehicle driver starts a learning process by means of a signal and influences the torque and thus the speed of the drive machine by means of an accelerator pedal.
  • the gradient and / or the response time are dependent
  • the advantages and configuration options correspond to the advantages mentioned and the configuration options for determining the corrected reaction times and / or gradients.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a drive train of a motor vehicle with an automated gear change transmission
  • FIGS. 2a and 2c, 3a shows a diagram for the temporal representation of the
  • FIGS. 3b shows a diagram for the temporal representation of a control signal of an exhaust flap and the torque output of the drive machine during an upshift in accordance with FIGS. 3a and
  • Fig. 4 is a diagram for the temporal representation of the
  • a drive train 10 of a motor vehicle has a drive machine 14 which is controlled by a control device 16.
  • the control device 16 is in signal connection with actuators (not shown), for example for an exhaust flap (not shown) of the engine 14.
  • the control device 16 can thus send manipulated variables to the actuators of the drive machine 14.
  • the control device 16 is in signal connection with sensors, not shown, such as a speed sensor or a temperature sensor, by means of which state variables of the drive machine 14 can be detected.
  • the drive machine 14 can be connected by means of an output shaft 13 and a friction clutch 12 to an input shaft 11 of an automated gear change transmission 19 arranged coaxially to the output shaft 13.
  • the clutch 12 and the gear change transmission 19 are controlled by a control device 49.
  • the control device 49 is in signal connection with actuators and sensors (not shown) of the clutch 12 and the gear change transmission 19.
  • the control device 49 can thus open or close the clutch 12 and change gears in the gear change transmission 19. State variables such as speeds or temperatures of the clutch 12 and the gearwheels are Change gear 19 detectable.
  • control device 49 is in signal connection with the control device 16, as a result of which an exchange of data, for example of state variables of the drive machine 14 or the gear change transmission 19, and a request for speed changes of the drive machine 14, which are then implemented by the control device 16, are possible.
  • the control device 49 is also connected to an operating unit 51, by means of which a vehicle driver can request gear changes of the gear change transmission 19.
  • gear changes from an origin gear into a target gear can also be triggered in a manner known per se by the control device 49.
  • the determination of the target gear depends, among other things, on the speed of the motor vehicle and the degree of actuation of an accelerator pedal by the vehicle driver.
  • the gear change transmission 19 is designed as a so-called two-group transmission.
  • a primary transmission in the form of a split group 17 is arranged in a rotationally fixed manner with the transmission input shaft 11.
  • a main transmission 18 is arranged downstream of the split group 17.
  • the transmission input shaft 11 can be brought into operative connection via two different gear pairs 20, 21 with a countershaft 22 arranged parallel to the transmission input shaft 11.
  • the gear pairs 20, 21 have a different transmission ratio and moments of inertia.
  • Fixed wheels 23, 24, 25 for the 3rd, 2nd and 1st gear of the main transmission 18 are arranged on the countershaft 22 in a manner fixed against relative rotation.
  • the fixed wheels 23, 24, 25 each mesh with associated idler wheels 26, 27, 28, which are rotatably arranged on a main shaft 29 arranged coaxially to the transmission input shaft 11.
  • the idler gear 26 can be connected non-rotatably and positively to the main shaft 29 by means of a sliding sleeve 30, the idler gears 27 and 28 by means of a sliding sleeve 31.
  • a sliding sleeve 41 of the split group 17 and the sliding sleeves 30, 31, 39 of the main transmission 18 are each operable with shift rods 42, 43, 44, 45.
  • a positive connection between the associated switching elements and the main shaft 29 can thus be established or interrupted.
  • the shift rods 42, 43, 44, 45 can be actuated with a shift actuator 48, which is controlled by the control device 49. If no gear is engaged in the gear change transmission 19, ie no idler gear is positively connected to the main shaft 29, then the gear change transmission 19 is in a so-called neutral position.
  • the converted torque and the speed of the drive machine 14 are transmitted by means of an output shaft 32 to an axle drive 33, which in a manner known per se transmits the torque in identical or different proportions to drive wheels 36, 37 via two drive shafts 34, 35.
  • the original gear When changing gear from an original gear to a target gear, the original gear must be designed first. Since the gear change transmission 19 is designed as an unsynchronized transmission, in order to be able to engage the target gear, the countershaft 22 and thus also the input shaft 11 must be adjusted approximately to the synchronous speed of the target gear by means of the drive machine 14 when the clutch 12 is closed. The synchronous speed is reached when the idler gear of the target gear and the main shaft 29 have the same speed. The setting of the speed of the countershaft 22 is referred to as a so-called synchronization.
  • the control device 49 of the gear change transmission 19 requests a change in the speed of the drive machine 14 to the synchronous speed of the target gear.
  • the speed of the drive Machine 14 at the time of design corresponds to a starting speed and the synchronous speed to a target speed.
  • the request can be made by specifying the target speed and the control device 16 adjusting the speed accordingly.
  • the control device 49 can also specify a torque of the drive machine 14, which is then set. The control device 49 would thus control or regulate the rotational speed.
  • the speed of the main shaft 29 and thus the synchronous speed of the target gear is proportional to the speed of the motor vehicle, the proportionality factor corresponding to the translation between the vehicle wheels and the switching element to be synchronized.
  • the drive machine 14 is no longer connected to the drive wheels 36, 37; no torque can therefore be transmitted from the drive machine 14 to the drive wheels 36, 37.
  • the speed of the motor vehicle in the neutral position of the gear change transmission can thus change solely as a function of the driving resistance.
  • the speed difference at the beginning and at the end of the synchronization can be very large.
  • the target speed of the request can also change significantly.
  • 2a, 2b, 2c, 2d, 3a and 3b show the time course of state variables of the drive machine 14 when the gear change transmission 19 is downshifted or upshifted from an original gear into a target gear.
  • the time is plotted on the abscissa 60a, 60b, 60c, 60d, a speed on the ordinate 61a, 61c and the torque on the ordinate 61b, 61d.
  • 3a, 3b the time is plotted on abscissa 80a, 80b, a rotational speed on an ordinate 81a and a drive signal for an exhaust flap and a torque on an ordinate 81b.
  • the phase of origin is still engaged in a phase A1 in FIG. 2a.
  • the engine 14 delivers a low, constant torque and the motor vehicle slows down, so that the speed of the engine 14 decreases.
  • the control device 49 decides on the basis of the speed and the position of the accelerator pedal that a downshift should be carried out. To do this, the original gear must first be designed and the positive connection between the sliding sleeve and the idler gear of the original gear must be released. This connection can only be released if only a low torque is transmitted via the connection. Since the downshift is carried out with the clutch 12 closed, the setpoint value of the torque and thus also the time-delayed output torque of the drive machine 14 is changed, as shown schematically in phase b 1. This also causes the speed to change and enables the original gear to be disengaged. Alternatively, to disengage the original gear, the clutch 12 can also be opened briefly and then closed again. The point of origin is laid out at time 66a.
  • FIG. 2a shows two different target speeds 68a and 69a as examples.
  • the target speed 69a is greater than the target speed 68a and thus corresponds to a lower gear. Since the speed should reach the target speed as quickly as possible, the control device 16 requests an abrupt increase in the torque at the time 66a, which can be recognized from a jump in the setpoint (line 63b). The torque output (line 64b) cannot directly follow this abrupt target specification.
  • the torque delivered rises with a time delay compared to the desired course.
  • the speed of the engine 14 (line 62a) also does not increase immediately after disengaging the original gear (time 66a). After a transition phase, the speed increases with an almost constant gradient.
  • a current gradient of the speed change is determined during the synchronization.
  • the time (T z i e ⁇ ) is determined to reaching the target rotational speed and the gradient (GAK) by dividing the difference between the target rotational speed (n 2 ⁇ i e) and starting speed (n sta rt) by the time period between reaching and requesting (T sa rt) of the target speed calculated:
  • g corr (g act + ⁇ * g memory ) / (A + l)
  • A is a positive integer, for example 8. Practical experience has shown that A should preferably be in a range from 5 to 25. The corrected gradient is thus determined by averaging and an incorrect value does not have too great an impact.
  • This corrected gradient (gk orr ) is stored in the control device 49 and used as a pre-stored gradient in the next calculation.
  • a value that reflects the number of adjustments is incremented.
  • parameter A of the weighted sum is changed. From an adjustable limit, for example 150, A is increased, for example from 6 to 10, and thus the influence of a single current gradient on the corrected gradient is reduced.
  • the point in time (T Z i e ⁇ ) of reaching the target speed (n Z i e ⁇ ) is determined in particular. This time can be calculated from the start time (T s tar t ) of the difference between the start speed (n start ) and the target speed and the corrected gradient (gorr):
  • the first target speed 68a is reached at a point in time 70a.
  • the calculated first gradient corresponds to the slope of line 72a, which connects a starting point 73a at time 66a and a first destination point 74a.
  • the second target speed 69a is reached at a point in time 71a.
  • the calculated second gradient corresponds to the slope of line 75a, which connects the starting point 73a and a second destination point 76a. Due to the transition phase mentioned, the two gradients deviate very much from one another. For example, if the time of reaching the target speed 69a is to be calculated in advance when the speed changes from the starting speed 67a to the second target speed 69a and the first gradient determined by means of the first target speed 68a is used, then a time 77a results instead of the correct time 71a , Reaching the second target speed 69a is incorrectly calculated by the time difference between the times 77a and 71a. Averaging between the first and the second gradient would also not lead to a satisfactory result.
  • the corrected gradient is therefore determined as a function of the speed difference between the start and the target speed.
  • a gradient value for different differential speed ranges is pre-stored in the control device 49.
  • the ranges can be of different sizes, especially in the case of small speed differences, the ranges are chosen to be small. For example, a first area covers speed differences from 0 to 50 rpm, a second from 50 to 100 rpm and a third from 100 to 200 rpm.
  • the corrected gradient it is first checked to which speed difference range the determined current gradient belongs. For this purpose, the difference between the target and start speed is determined and the suitable range is determined by a comparison. A corrected gradient belonging to this area is then calculated with the associated pre-stored gradient and the current gradient. The corrected gradient is then saved for the current speed difference range. In addition to the dependence on the speed difference, other variables, such as the start or target speed, the temperature of the drive machine 14 and / or a charge air pressure of the engine 14 are taken into account. For this purpose, not only a gradient is then stored for each speed difference range, but a gradient is also stored for different areas of the other variables. The corrected gradient is then determined accordingly.
  • the necessary differential speed as well as further variables, such as the temperature of the drive machine 14 are first determined.
  • the appropriate gradient is then determined from the total number of pre-stored gradients in accordance with the procedure for determining the current gradient. With this gradient, the time of reaching the target speed can be calculated in advance using the formula described. When changing gear in the gear change transmission 19, this corresponds to the point in time at which the target gear can be engaged.
  • the speed when engaging the target gear can be calculated in advance even before the shift begins.
  • the control device 49 checks whether the operating point of the drive machine 14 which then arises is sensible, that is to say, for example, the rotational speed is in a specific range. If this is not the case, another target route is selected and the test repeated.
  • FIG. 3a shows the speed curve of the engine 14 and in FIG. 3b a control signal for an exhaust flap (line 83b) and the output torque of the engine 14 (line 84b) when the gear change transmission 19 is shifted up.
  • a phase cl the original gear is engaged and the speed of the motor vehicle and thus the speed (line 82a) of the drive machine 14 increases.
  • the control device 49 decides to perform an upshift. The shift is carried out with clutch 12 closed. The phase of origin is laid out in phase dl.
  • the gear change transmission 19 is in a neutral position.
  • the first target speed 88a is reached at a time 90a.
  • the calculated first gradient corresponds to the slope of line 92a, which connects a starting point 93a at time 86a and a first destination point 94a.
  • the second target speed 89a is reached at a point in time 91a.
  • the calculated second gradient corresponds to the slope of line 95a, which connects the starting point 93a and a second destination point 96a.
  • the first gradient gives way until the first target speed 88a (line 92a) very strongly from the second gradient until the second target speed 89a (line 95a) is reached.
  • the corrected gradient is also determined during upshifts as a function of the speed difference between the start and the target speed.
  • the gradient during upshifts is also very much dependent on whether and which engine brakes are activated. For this reason, separate gradients are pre-stored for pre-calculation and used for pre-calculation for all possible combinations of actuations of the engine brakes.
  • Another possibility to enable a precise prediction of the speed curve is to calculate a corrected reaction time in addition to a corrected gradient.
  • a corrected reaction time in addition to a corrected gradient.
  • 2c shows the same course of the speed (line 62c) as in FIG. 2a (line 62a).
  • the curves of the torques (lines 63d and 64d) in FIG. 2d also correspond to the curves (lines 63b and 64b) in FIG. 2b.
  • the original gear is laid out and an increase in the torque of the drive machine 14 is requested. As described, it takes some time until the torque is actually available and the speed begins to change.
  • the speed is monitored and a point in time 100c is determined at which the speed exceeds a speed limit 101c.
  • the time period between the design of the original gear (time 66c) and reaching the speed limit 101c (time 100c) is determined as the current response time.
  • time 100c and the speed limit 101c and the first target point 74c or the second target point 76c the current gradient is determined. This gradient is independent of the speed difference between the target and the starting speed.
  • the current gradient corresponds to the slope of line 102c.
  • the time (T z i e ⁇ ) of reaching the target speed (n z i e ⁇ ) can thus be determined from the starting time (T start ), the difference between the starting speed (n start ) and the target speed, the corrected gradient (gkorr) and the corrected reaction time calculating (T rea kt):
  • the speed limit (101c in FIG. 2c) and the point in time when the speed limit is reached (100c in FIG. 2c) can also be used.
  • a response time at the end can also be determined and taken into account in accordance with the determination and consideration of the reaction time at the start of the synchronization.
  • This reaction time results, for example, from the fact that a request for a reduction in the torque of the drive machine at the end of a downshift is also only implemented after a certain time.
  • Another example is switching off an engine brake during an upshift. Here too there is a certain reaction time until the effect of the engine brake is canceled and the gradient of the speed changes.
  • the method described can be used in an analogous manner with the determination of the reaction time.
  • a specification unit (not shown) can therefore be brought into signal connection with the control devices 16 and 49.
  • specifications for setting the speed of the drive machine 14, as well as specifications for actuators, for example engine brakes can be made.
  • the process is carried out with the clutch 12 closed and the neutral position in the gear change transmission 19.
  • Each combination of speed change, in particular speed difference and specifications for the actuators is requested one or more times.
  • Gradients and / or reaction times are determined from the resulting gradients and / or reaction times, if necessary with the aid of averaging, and are stored in the control device 49. On the basis of these pre-stored values, a further adjustment can then be made during normal operation of the motor vehicle.
  • a line 109 shows, by way of example, a target curve for the speed of the drive machine 14, as requested by the specification unit.
  • a second speed 111 is requested in a phase ml.
  • the first speed 110 is driven again in phase n1.
  • This process is repeated in phases m2 and n2.
  • a gradient for the speed increase is determined and then an average is formed.
  • This mean value including the information about the differential speed, is stored in the control device 49.
  • the same procedure is used with the gradients of phases n1 and n2, with the addition that the information about a controlled engine brake is also stored.
  • phase n2 an increase in the speed from a speed 112 to a speed 113 is requested in phase ol and a drop to speed 112 again in phase p2. This process is then repeated in phases o2 and p2.
  • the determination and storage of the gradients corresponds to the phases ml, ⁇ n2, nl, n2.
  • reaction times and gradients can also be determined and stored with this method.
  • a faster drop in the speed of the drive machine can also be achieved by connecting a retarder, which is in operative connection with the output shaft of the drive machine, a so-called primary retarder.
  • Retarders are almost wear-free continuous brakes for motor vehicles, especially commercial vehicles. For example, they can be designed as hydrodynamic or electrodynamic retarders.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs mit einer Antriebsmaschine und einem automatisierten Zahnräderwechselgetriebe. In ausgesuchten Situationen, beispielsweise bei einem Gangwechsel des Zahnräderwechselgetriebes ist es vorteilhaft, den Verlauf der Drehzahl der Antriebsmaschine vorauszuberechnen. Zu diesem Zweck werden vorgespeicherte Verlaufsparameter, beispielsweise in Form von Gradientenwerten bei angeforderten Drehzahländerungen korrigiert. Um eine besonders genaue Vorausberechnung zu ermöglichen, wird der korrigierte Gradient in Abhängigkeit von einer angeforderten Drehzahldifferenz bestimmt. Alternativ dazu kann neben einem korrigierten Gradienten eine korrigierte Reaktionszeit berechnet und mittels dieser Grössen die Vorausberechnung durchgeführt werden. Die Reaktionszeit ergibt sich als Zeitdifferenz zwischen einer Ansteuerung einer signifikanten Änderung einer Zustandsgrösse, beispielsweise einer Drehzahl, des Antriebsstrangs. Falls keine vorgespeicherten Werte vorliegen, können Drehzahländerungen angefordert und die sich ergebenden Gradienten und/oder Reaktionszeiten gespeichert werden.

Description

Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 3 und 13.
In der EP 0 676 566 AI ist ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem automatisierten Getriebe beschrieben. Das Getriebe kann mittels einer Kupplung mit einer Antriebsmaschine in Form eines Verbrennungsmotors verbunden werden. Hochschaltungen des Getriebes werden bei geschlossener Kupplung durchgeführt und damit wird die während einer Synchronisationsphase notwendige Verzögerung einer Eingangswelle des Getriebes mittels des Verbrennungsmotors durchgeführt . Dabei wird während der Synchronisationsphase von einer Steuerungseinrichtung ein Verlaufsparameter in Form eines Gradienten einer Drehzahl des Verbrennungsmotors bestimmt. Mittels des bestimmten Gradienten und einem vorgespeicherten Gradienten wird ein aktueller Gradient ermittelt, mittels welchem bei einer folgenden Hochschaltung ein Verlauf der Drehzahl des Verbrennungsmotors vorbestimmt wird.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der . Erfindung, eine besonders genaue Vorbestimmung des Verlaufs der Drehzahl der Antriebs- maschine bei einer angesteuerten Drehzahländerung zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst . Ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verfügt über eine Antriebsmaschine, beispielsweise in Form eines Verbrennungsmotors, und ein automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe. Zwischen der Antriebsmaschine und dem automatisierten Zahnräderwechselgetriebe kann ein Anfahrelement in Form einer Kupplung oder eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers angeordnet sein. Die Kupplung kann beispielsweise als eine Reibungskupplung ausgeführt und von einem Stellglied oder von einem Fahrzeugführer betätigbar sein. Bei einem automatisierten Zahnräderwechselgetriebe sind Schaltelemente mittels Stellgliedern betätigbar. Das Zahnräderwechselgetriebe kann als ein synchronisiertes oder unsynchronisiertes Getriebe ausgeführt sein und kann auch über ein Vorschaltgetriebe, beispielsweise über eine Splitgruppe, verfügen.
Die Antriebsmaschine verfügt über Stellglieder, welche von einer Steuerungseinrichtung angesteuert werden. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung eine Einspritzmenge eines Kraftstoffs, einen Zündzeitpunkt oder den Einsatz von sogenannten Motorbremsen, beispielsweise in Form einer Auspuffklappe oder einer Konstantdrossel, vorgeben.
Die Steuerungseinrichtung verarbeitet eine Drehzahl der Antriebsmaschine, welche sie mittels eines Drehzahlsensors erfaßt oder ihr von einer weiteren Steuerungseinrichtung zugeführt wird. Daneben kann auch eine Drehzahl verarbeitet werden, welche sich aus der Drehzahl der Antriebsmaschine ergibt. Beispielsweise kann die Drehzahl einer Getriebeeingangswelle, welche beispielsweise mittels der Kupplung mit der Antriebsmaschine koppelbar ist, verarbeitet werden. Bei Vorliegen einer Anforderung einer Drehzahländerung der Antriebsmaschine von einer Start- auf eine Zieldrehzahl steuert die Steuerungseinrichtung die Stellglieder so an, daß die Zieldrehzahl eingestellt wird. Die Zieldrehzahl kann während der Änderung gleich bleiben oder sich ändern. Beispielsweise bei einer Schaltung von einem Ursprungsgang in einen Zielgang des Zahnräderwechselgetriebes mit geschlossener Kupplung muß die Drehzahl der Antriebsmaschine während einer Synchronisationsphase auf eine Synchrondrehzahl des Zielgangs eingestellt werden. Die Synchrondrehzahl des Zielgangs ist dabei proportional zu einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Ändert sich während der Synchronisationsphase die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, so ändert sich auch die Synchrondrehzahl des Zielgangs und damit die Zieldrehzahl der Drehzahl- änderung .
Bei einer angesteuerten Drehzahländerung der Antriebsmaschine während einer Neutralstellung des Zahnräderwechselgetriebes, also wenn kein Gang eingelegt ist oder während die Kupplung geöffnet ist, werden aktuelle Verlaufsparameter, beispielsweise in Form eines Gradienten, der Drehzahländerung ermittelt. Damit besteht während der Ermittlung keine Verbindung zwischen der Eingangs- und einer Ausgangswelle des Zahnräderwechsel- getriebes .
Anschließend werden mit vorgespeicherten Verlaufsparametern und den aktuellen Verlaufsparametern korrigierte Verlaufsparameter ermittelt . Die vorgespeicherten Verlaufsparametern sind dabei in der Steuerungseinrichtung der Antriebsmaschine oder in einer anderen Steuerungseinrichtung abgespeichert. Diese Werte können fest gespeichert oder auch veränderlich sein. Mittels der korrigierten Verlaufsparameter wird in ausgesuchten Betriebszuständen, beispielsweise bei einer Schaltung des Zahnräderwechselgetriebes, der Verlauf der Drehzahl der Antriebs- maschine vorbestimmt.
Die Bestimmung der aktuellen und korrigierten Verlaufsparameter kann dabei von der Steuerungseinrichtung der Antriebsmaschine oder von einer weiteren Steuerungseinrichtung, beispielsweise des Zahnräderwechselgetriebes, durchgeführt werden. Es ist auch möglich, daß die aktuellen Verlaufsparameter von einer Steuerungseinrichtung, beispielsweise der Antriebsmaschine, und die korrigierten Verlaufsparameter von einer anderen Steuerungseinrichtung, beispielsweise des Zahnräderwechsel- getriebes, bestimmt werden.
Verlaufsparameter der Drehzahländerung können beispielsweise ein Gradient der Drehzahländerung zwischen der Start- und der Zieldrehzahl, mehrere Gradienten für aufeinanderfolgende Abschnitte der Drehzahländerung oder Parameter einer an sich bekannten Spline-Approximation sein.
Ein Gradient der Drehzahländerung wird beispielsweise ermittelt, indem die Drehzahl zu verschiedenen Zeitpunkten gemessen und mit den sich aus den gemessenen Drehzahlen ergebenden Drehzahldifferenzen und den Zeitabständen zwischen den Messungen der Gradient ermittelt wird. Darüber hinaus können weitere, dem Fachmann bekannte Verfahren zur Ermittlung von Gradienten angewandt werden.
Es können während der Drehzahländerung mehrere Gradienten- zwischenwerte für aufeinanderfolgende Abschnitte berechnet. Mit Hilfe einer Mittelung der Gradientenzwischenwerte kann der aktuelle Gradient bestimmt werden. Bei der Mittelung können alle Gradientenzwischenwerte gleich oder auch unterschiedlich gewichtet werden. Alternativ kann der Gradient nur einmal bestimmt werden, beispielsweise zwischen zwei Drehzahlwerten die nahe an der Startdrehzahl beziehungsweise der Zieldrehzahl liegen. Damit bleiben DrehzahlSchwankungen unberücksichtigt, die der angesteuerten Änderung überlagert sind.
Bei einer Vorausberechnung einer Drehzahländerung kann der Verlauf mittels mehrerer Geradenstücke mit verschiedenen Gradienten zusammengesetzt werden.
Die Parameter einer Spline-Approximation des Drehzahlverlaufs können in an sich bekannter Weise aus gemessenen Drehzahlwerten und den zugehörigen Zeitspannen bestimmt werden. Die korrigierten Verlaufsparameter werden in Abhängigkeit von der Start- und/oder Zieldrehzahl der Drehzahländerung bestimmt. Die Bestimmung kann dabei auch lediglich von der Differenz zwischen Start- und Zieldrehzahl abhängen.
Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, daß der Gradient der Drehzahl während einer angesteuerten Drehzahländerung nicht konstant ist. Der Gradient ist unter anderem von der Drehzahl der Antriebsmaschine abhängig. Beispielsweise ergibt sich, wenn kein Kraftstoff eingespritzt wird, ein sogenanntes Motorschleppmoment, also ein negatives Drehmoment, das die Drehzahl der Antriebsmaschine verringert. Das MotorSchleppmoment sinkt mit fallender Drehzahl der Antriebsmaschine ab. Damit wird der Betrag des Gradienten bei einer angesteuerten DrehzahlVerminderung mit fallender Drehzahl der Antriebsmaschine geringer. Außerdem ist die Wirkung von Motorbremsen zur Verringerung der Drehzahl ebenfalls von der Drehzahl der Antriebsmaschine abhängig, beispielsweise ist die Bremswirkung einer Auspuffklappe bei hohen Drehzahlen deutlich größer als bei niedrigen Drehzahlen. Zusätzlich ergeben sich zwischen der Ansteuerung der Stellglieder der Antriebsmaschine und einer Auswirkung auf die Drehzahl Reaktionszeiten, welche die benötigte Zeitdauer zwischen der Start- und der Zieldrehzahl und damit den sich ergebenden Gradienten stark beeinflussen. Beispielsweise kann die Zeitspanne zwischen der Ansteuerung einer Drehmomenterhöhung und dem Beginn einer Änderung der Drehzahl mehr als 100 ms betragen. Bei einer Unterstützung einer Drehzahlverminderung, beispielsweise mit einem Schließen einer Auspuffklappe, muß sich zuerst ein Abgasgegendruck aufbauen, damit sich anschließend ein erhöhter Gradient einstellen kann. Bei einer kleinen Drehzahldifferenz zwischen Start- und Zieldrehzahl wirkt sich diese Reaktionszeit stärker auf die Verlaufsparameter, beispielsweise den sich zwischen Start- und Zieldrehzahl ergebenden Gradienten, aus, als bei einer großen Differenzdrehzahl . Damit sind die aktuellen Verlaufsparameter auch von der Drehzahldifferenz abhängig. Mit einer Bestimmung der aktuellen und der korrigierten Verlaufsparameter in Abhängigkeit von der Start- und/oder der Zieldrehzahl können für verschiedene Start- und/oder Zieldrehzahlen sowie verschiedene Drehzahldifferenzen verschiedene Verlaufsparameter bestimmt werden. Bei einer Vorbestimmung eines Verlaufs der Drehzahl der Antriebsmaschine kann dann jeweils ein der aktuellen Start- und/oder Zieldrehzahl entsprechender Verlaufsparameter verwendet werden. Damit kann der Verlauf der Drehzahl der Antriebsmaschine bei angesteuerten Drehzahländerungen besonders genau vorbestimmt werden.
Damit können bei einem Gangwechsel von einem Ursprungs- in einen Zielgang des Zahnräderwechselgetriebe die Stellglieder des Zahnräderwechselgetriebes so angesteuert werden, daß, unter Berücksichtigung von Totzeiten der Stellglieder, bei Erreichen eines gewünschten Abstands zur Synchrondrehzahl der Zielgang eingelegt wird. Damit sind besonders komfortable und schnelle Gangwechsel möglich.
Zusätzlich können die vorgespeicherten Verlaufsparameter in Abhängigkeit von der Start- und der Zieldrehzahl abgespeichert sein.
Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe stellt das Verfahren nach Anspruch 4 dar. Gemäß diesem Verfahren wird bei einer angesteuerten Drehzahländerung zusätzlich zur Bestimmung eines korrigierten Gradienten eine aktuelle Reaktionszeit bestimmt und mit dieser aktuellen und einer vorgespeicherten Reaktionszeit eine korrigierte Reaktionszeit ermittelt. Die aktuelle Reaktionszeit wird als eine Zeitdauer zwischen einem Ansteuerzeitpunkt eines Stellglieds und einer signifikanten Änderung einer Zustandsgrδße des Antriebsstrangs, beispielsweise der Drehzahl, des Gradienten der Drehzahl oder des abgegebenen Drehmoments der Antriebs- maschine bestimmt. Die aktuelle Reaktionszeit kann sowohl bei einer Zuschaltung als auch einer Abschaltung des Stellglieds ermittelt werden. Eine signifikante Änderung der Zustandsgröße ist erreicht, wenn die Änderung einen einstellbaren Grenzwert überschreitet . Der Grenzwert kann dabei von Zustandsgrößen des Antriebsstrangs, beispielsweise der Drehzahl oder der Temperatur der Antriebsmaschine, abhängig sein. Für die Berechnung und die Vorspeicherung der Reaktionszeit gelten die selben beschriebenen Möglichkeiten und Alternativen wie für die Berechnung und die Vorspeicherung des Gradienten.
Mit der Bestimmung des Gradienten wird damit erst nach Ablauf der aktuellen Reaktionszeit begonnen. Somit kann sich eine geringfügig andere Startdrehzahl wie bei einer Bestimmung ohne Beachtung der Reaktionszeit ergeben. Der so ermittelte Gradient ist von der Reaktionszeit der Stellglieder und damit von der Drehzahldifferenz zwischen Start- und Zieldrehzahl unabhängig. Eine Vorausberechnung der Drehzahl der Antriebsmaschine in ausgesuchten Betriebszuständen ist damit sehr genau.
In Ausgestaltung der Erfindung wird der korrigierte Gradient und/oder die korrigierte Reaktionszeit in Abhängigkeit von der Start- und/oder Zieldrehzahl bestimmt. Damit werden die beschriebenen unterschiedlichen Wirkungen der Stellglieder bei unterschiedlichen Drehzahlen der Antriebsmaschine berücksichtigt. Damit ist die Vorausberechnung der Drehzahl besonders genau.
In Ausgestaltung der Erfindung wird der korrigierte Gradient und/oder die korrigierte Reaktionszeit durch eine Mittelung der vorgespeicherten Werte und der aktuellen Werte bestimmt. Damit wird eine stetige Annäherung an die tatsächlichen Begebenheiten gewährleistet. Zusätzlich werden damit zu starke Änderungen der korrigierten Werte verhindert, welche negative Auswirkungen auf Regelparameter des Antriebsstrangs haben könnten. Außerdem kann sich eine fehlerhafte Bestimmung eines aktuellen Werts nicht zu stark auf die korrigierten Werte auswirken.
Beispielsweise kann eine Mittelung mit Hilfe einer gewichteten Summe durchgeführt werden. Dabei werden die aktuellen und die vorgespeicherten Werte mit gleichen oder unterschiedlichen Faktoren multipliziert und anschließend addiert. Die korrigierten Werte werden dann ermittelt, indem die Summe durch die Summe der genannten Faktoren dividiert wird.
In die Mittelung können ein oder mehrere vorgespeicherte Werte einbezogen werden.
In Ausgestaltung der Erfindung werden Abweichungen des aktuellen Gradienten und/oder der aktuellen Reaktionszeit von den vorgespeicherten Werten bestimmt. Falls die Abweichungen einstellbare Grenzwerte überschreiten, werden für den korrigierten Gradienten und/oder die korrigierte Reaktionszeit die vorgespeicherten Werte übernommen. Die Grenzwerte können von der Anzahl der Anpassungsschritte, der Start- und/oder Zieldrehzahl, von Zustandsgrößen des Antriebsstrangs und/oder von Stellgrößen der Antriebsmaschine abhängig sein. Damit können fehlerhaft bestimmte Werte unberücksichtigt bleiben.
In Ausgestaltung der Erfindung werden der korrigierte Gradient und/oder die korrigierte Reaktionszeit gespeichert und bei der folgenden Bestimmung des korrigierten Gradienten und/oder der korrigierten Reaktionszeit als vorgespeicherte Werte verwendet. Die Speicherung kann auch bei einer Wiederinbetriebnahme nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs erhalten bleiben. Damit findet eine stetige Anpassung der korrigierten Werte an die tatsächlichen Begebenheiten statt und es können Änderungen über die Laufzeit des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden.
Es kann dabei jeweils der korrigierte Wert gespeichert werden oder es wird, neben einem Grundwert, eine Abweichung vom Grundwert gespeichert. Die Abweichung kann beispielsweise als ein Korrekturfaktor oder ein Korrekturwert, welcher zum Grundwert addiert wird, gespeichert werden. Damit können die Änderungen zurückgenommen und die Anpassung neu gestartet werden. Ein Neustart kann beispielsweise bei einem Tausch eines Stellglieds erfolgen. Außerdem können kleinere Änderungen aufgelöst und damit gespeichert werden, da sich die Abweichungen nicht so stark unterscheiden und so bei gleichem Speicherplatz eine höherer Auflösung der Zahlenwerte möglich ist. Zusätzlich kann eine Reduktion der von der Steuerungseinrichtung des Zahnräderwechselgetriebes zu speichernden Datenmenge erreicht werden, indem die Grundwerte in einer anderen Steuerungseinrichtung, beispielsweise der Steuerungseinrichtung der Antriebsmaschine gespeichert werden.
In Ausgestaltung der Erfindung wird ermittelt, wie oft der korrigierte Gradient und/oder die korrigierte Reaktionszeit bestimmt wurden. Die Mittelungen sind von den ermittelten Häufigkeiten abhängig. Damit können beispielsweise am Anfang der Anpassung der Werte, wenn also die korrigierten Werte noch nicht oft ermittelt wurden, die aktuellen Werte stärker berücksichtigt werden und somit eine schnellere Anpassung der Werte erreicht werden. Nach einer einstellbaren Anzahl von Anpassungsschritten kann von einer guten Anpassung ausgegangen werden. Damit kann der Einfluß der aktuellen Werte vermindert werden. Beispielsweise können sich bei einer gewichteten Summe die Faktoren mit der Anzahl der Anpassungsschritte ändern.
Die Gewichtungen können dabei zusätzlich von der Start- und/oder Zieldrehzahl, von Zustandsgrößen des Antriebsstrangs und/oder von Stellgrößen der Antriebsmaschine abhängig sein.
In Ausgestaltung der Erfindung werden der korrigierte Gradient und/oder die korrigierte Reaktionszeit in Abhängigkeit von Zustandsgrößen des Antriebsstrangs ermittelt . Zustandsgrößen des Antriebsstrangs sind beispielsweise eine Temperatur der Antriebsmaschine, eine Temperatur des Zahnräderwechselgetriebes oder die Stellung eines Vorschaltgetriebes des Zahnräderwechselgetriebes . Die Speicherung der Werte und die Vorbestimmung der Drehzahl der Antriebsmaschine finden dann ebenfalls unter Berücksichtigung von Zustandsgrößen des Antriebsstrangs statt. Damit läßt sich eine besonders genaue Vorbestimmung erreichen. In Ausgestaltung der Erfindung werden der korrigierte Gradient und/oder die korrigierte Reaktionszeit in Abhängigkeit von angesteuerten Stellgrößen der Antriebsmaschine ermittelt. Stellgrößen sind beispielsweise die Kraftstoffeinspritzmenge, der Zündzeitpunkt oder angesteuerte Motorbremsen. Die Speicherung der Werte und die Vorbestimmung der Drehzahl der Antriebsmaschine finden dann ebenfalls unter Berücksichtigung der Stellgrößen statt. Damit läßt sich eine besonders genaue Vorbestimmung erreichen.
In Ausgestaltung der Erfindung wird eine Auswahl eines Ziel- gangs bei einem Gangwechsel des Zahnräderwechselgetriebes in Abhängigkeit von dem korrigierten Gradienten und/oder der korrigierten Reaktionszeit durchgeführt. Bei einer Schaltung muß sichergestellt sein, daß sich nach dem Einlegen des Ziel- gangs die Antriebsmaschine in einem sinnvollen Betriebspunkt befindet, beispielsweise die Drehzahl nicht zu hoch oder zu niedrig ist. Während des Schaltvorgangs eines Zahnräderwechsel- getriebes ist der Kraftschluß von der Antriebsmaschine zu angetriebenen Fahrzeugrädern unterbrochen. Damit kann kein Antriebsmoment aufgebracht werden. Die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann sich damit, je nach Fahrwiderständen, beispielsweise Beladung oder Bergauf-/Bergabfahrt, während des Schaltvorgangs stark ändern. Mit Hilfe des korrigierten Gradienten und/oder der korrigierten Reaktionszeit kann die Dauer einer Schaltung sehr genau vorausberechnet werden. Damit kann bei bekannten oder berechneten Fahrwiderständen die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs beim Einlegen des Zielgangs sehr genau bestimmt werden. Damit kann der Betriebspunkt der Antriebsmaschine im Zielgang vorausbestimmt und geprüft werden. Falls der vorausberechnete Betriebspunkt ungünstig ist, kann die Wahl des Zielgangs korrigiert werden. Damit kann eine besonders vorteilhafte Auswahl des Zielgangs erfolgen. Außerdem können Schaltungen, die nicht bis zum Ende durchgeführt werden können, unterdrückt werden. Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung der oben genannten Aufgabe nach Anspruch 14 wird bei einer ErstInbetriebnahme des Antriebsstrangs die Antriebsmaschine, insbesondere bei einer Neutralstellung des Zahnräderwechselgetriebes, so angesteuert, daß sich Drehzahländerungen ergeben. Eine ErstInbetriebnahme liegt beispielsweise vor, wenn der Antriebsstrang zum ersten Mal aufgebaut wurde oder nach einem Tausch eines Aggregats, beispielsweise der Antriebsmaschine. Während der angesteuerten Drehzahländerungen werden Reaktionszeiten als eine Zeitdauer zwischen einem Ansteuerzeitpunkt und einem Zeitpunkt, bei welchem eine Änderung einer Zustandsgröße der Antriebsmaschine einen einstellbaren Grenzwert überschreitet, und/oder Gradienten der Drehzahländerungen bestimmt . Die bestimmten Reaktionszeiten und/oder Gradienten werden in der Steuerungseinrichtung der Antriebsmaschine oder einer anderen Steuerungseinrichtung, beispielsweise des Zahnräderwechselgetriebes, bestimmt und abgespeichert. Damit kann in ausgesuchten Betriebszuständen, beispielsweise bei Schaltungen des Zahnräderwechselgetriebes, der Verlauf der Drehzahl der Antriebs- maschine vorausberechnet werden.
Der Ablauf der Ansteuerung kann in einer Steuerungseinrichtung des Antriebsstrangs gespeichert sein und mittels eines Signals, beispielsweise eines Tasters oder eines angeschlossenen Signalgebers, gestartet werden. Alternativ dazu kann der Ablauf auch auf einer zusätzlichen Vorrichtung gespeichert sein, welche mit einer oder mehreren Steuerungseinrichtungen des Antriebsstrangs in SignalVerbindung gebracht werden kann. Die zusätzliche Vorrichtung kann die Ansteuersignale nach Anforderung an die Steuerungseinrichtung der Antriebsmaschine senden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der Fahrzeugführer mittels eines Signals einen Lernvorgang startet und mittels eines Fahrpedals das Drehmoment und damit die Drehzahl der Antriebsmaschine beeinflußt .
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist sofort nach Erst- inbetriebnahme eine Vorausberechnung möglich, auch wenn über das Betriebsverhalten der Antriebsmaschine keinerlei Vorabinformationen vorliegen. Damit ist beispielsweise bei einem Gangwechsel des Zahnräderwechselgetriebes sofort eine, wie oben beschriebene, vorteilhafte Wahl des Zielgangs möglich.
In Ausgestaltung der Erfindung werden der Gradient und/oder die Reaktionszeit in Abhängigkeit
- der Start- und/oder Zieldrehzahl der Drehzahländerung,
- von Zustandsgrößen des Antriebsstrangs und/oder
- von angesteuerten Stellgrößen der Antriebsmaschine ermittelt .
Die Vorteile und die Ausgestaltungsmöglichkeiten entsprechen dabei den genannten Vorteilen und den Ausgestaltungsmöglichkeiten der Bestimmung der korrigierten Reaktionszeiten und/oder Gradienten.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert . In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeug mit einem automatisierten Zahnräderwechsel- getriebe in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2a, 2c jeweils ein Diagramm zur zeitlichen
Darstellung der Drehzahl der Antriebs- maschine bei einer Rückschaltung des Zahnräderwechselgetriebes ,
Fig. 2b, 2d jeweils ein Diagramm zur zeitlichen
Darstellung des Sollwerts und des abgegebenen Drehmoments der Antriebsmaschine bei einer Rückschaltung entsprechend Fig. 2a und 2c, Fig. 3a ein Diagramm zur zeitlichen Darstellung der
Drehzahl der Antriebsmaschine bei einer Hochschaltung des Zahnräderwechselgetriebes,
Fig. 3b ein Diagramm zur zeitlichen Darstellung eines Ansteuersignais einer Auspuffklappe und des abgegebenen Drehmoments der Antriebsmaschine bei einer Hochschaltung entsprechend Fig. 3a und
Fig. 4 ein Diagramm zur zeitlichen Darstellung der
Drehzahl der Antriebsmaschine bei einer Erstinbetriebnahme .
Gemäß Fig. 1 weist ein Antriebsstrang 10 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs eine Antriebsmaschine 14 auf, welche von einer Steuerungseinrichtung 16 angesteuert wird. Die Steuerungseinrichtung 16 steht mit nicht dargestellten Stellgliedern, beispielsweise für eine nicht dargestellte Auspuffklappe der Antriebsmaschine 14, in Signalverbindung. Damit kann die Steuerungseinrichtung 16 Stellgrößen an die Stellglieder der Antriebsmaschine 14 senden. Außerdem steht die Steuerungseinrichtung 16 in Signalverbindung mit nicht dargestellten Sensoren, wie beispielsweise einem Drehzahlsensor oder einem Temperatursensor, mittels welchen Zustandsgrößen der Antriebsmaschine 14 erfaßbar sind.
Die Antriebsmaschine 14 kann mittels einer Ausgangswelle 13 und einer Reibungskupplung 12 mit einer koaxial zur Ausgangswelle 13 angeordneten Eingangswelle 11 eines automatisierten Zahnräderwechselgetriebes 19 verbunden werden. Die Kupplung 12 und das Zahnräderwechselgetriebe 19 werden von einer Steuerungseinrichtung 49 angesteuert. Die Steuerungseinrichtung 49 steht in Signalverbindung mit nicht dargestellten Stellgliedern und Sensoren der Kupplung 12 und des Zahnräderwechselgetriebes 19. Damit kann die Steuerungseinrichtung 49 die Kupplung 12 öffnen oder schließen und Gangwechsel im Zahnräderwechselgetriebe 19 durchführen. Mittels der Sensoren sind Zustandsgrößen wie Drehzahlen oder Temperaturen der Kupplung 12 und des Zahnräder- Wechselgetriebes 19 erfaßbar. Außerdem steht die Steuerungseinrichtung 49 in Signalverbindung mit der Steuerungseinrichtung 16, wodurch ein Austausch von Daten, beispielsweise von Zustandsgrößen der Antriebsmaschine 14 oder des Zahnräderwechselgetriebes 19, sowie eine Anforderung von Drehzahländerungen der Antriebsmaschine 14 , welche dann von der Steuerungseinrichtung 16 umgesetzt werden, möglich sind. Die Steuerungseinrichtung 49 ist außerdem mit einer Bedieneinheit 51 verbunden, mittels welcher ein Fahrzeugführer Gangwechsel des Zahnräderwechselgetriebes 19 anfordern kann. Alternativ dazu können Gangwechsel von einem Ursprungs- in einen Zielgang auch in an sich bekannter Weise von der Steuerungseinrichtung 49 ausgelöst werden. Die Ermittlung des Zielgangs ist dabei unter anderem von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und einem Betätigungsgrad eines Fahrpedals durch den Fahrzeugführer abhängig .
Das Zahnräderwechselgetriebe 19 ist als ein sogenanntes Zwei- Gruppengetriebe ausgeführt . Drehfest verbunden mit der Getriebeeingangswelle 11 ist ein Vorschaltgetriebe in Form einer Splitgruppe 17 angeordnet. Der Splitgruppe 17 nachgeordnet ist ein Hauptgetriebe 18.
Mittels der Splitgruppe 17 kann die Getriebeeingangswelle 11 über zwei verschiedene Zahnradpaarungen 20, 21 mit einer parallel zur Getriebeeingangswelle 11 angeordneten Vorgelege- welle 22 in Wirkverbindung gebracht werden. Die Zahnradpaarungen 20, 21 weisen eine unterschiedliche Übersetzung und Massenträgheitsmomente auf. Auf der Vorgelegewelle 22 sind verdrehfest Festräder 23, 24, 25 für den 3., 2. und 1. Gang des Hauptgetriebes 18 angeordnet. Die Festräder 23, 24, 25 kämmen jeweils mit zugehörigen Losrädern 26, 27, 28, welche drehbar auf einer koaxial zur Getriebeeingangswelle 11 angeordneten Hauptwelle 29 angeordnet sind. Das Losrad 26 kann mittels einer Schiebemuffe 30, die Losräder 27 und 28 mittels einer Schiebemuffe 31 verdrehfest und formschlüssig mit der Hauptwelle 29 verbunden werden. Eine Schiebemuffe 41 der Splitgruppe 17 und die Schiebemuffen 30, 31, 39 des Hauptgetriebes 18 sind jeweils mit Schaltstangen 42, 43, 44, 45 betätigbar. Damit kann eine formschlüssige Verbindung zwischen zugehörigen Schaltelementen und der Hauptwelle 29 hergestellt oder unterbrochen werden. Die SchaltStangen 42, 43, 44, 45 können mit einem Schaltaktor 48, welcher von der Steuerungseinrichtung 49 angesteuert wird, betätigt werden. Wenn kein Gang im Zahnräderwechselgetriebe 19 eingelegt ist, also kein Losrad formschlüssig mit der Hauptwelle 29 verbunden ist, dann befindet sich das Zahnräderwechselgetriebe 19 in einer sogenannten Neutralstellung.
Von der Hauptwelle 29 wird das gewandelte Drehmoment und die Drehzahl der Antriebsmaschine 14 mittels einer Abtriebswelle 32 an ein Achsgetriebe 33 übertragen, welches in an sich bekannter Weise das Drehmoment in gleichen oder unterschiedlichen Anteilen über zwei Antriebswellen 34, 35 an Antriebsräder 36, 37 überträgt.
Bei einem Gangwechsel von einem Ursprungsgang in einen Zielgang muß zuerst der Ursprungsgang ausgelegt werden. Da das Zahnräderwechselgetriebe 19 als ein unsynchronisiertes Getriebe ausgeführt ist, muß, um den Zielgang einlegen zu können, die Vorgelegewelle 22 und damit auch die Eingangswelle 11 mittels der Antriebsmaschine 14 bei geschlossener Kupplung 12 ungefähr auf die Synchrondrehzahl des Zielgangs eingestellt werden. Die Synchrondrehzahl ist erreicht, wenn das Losrad des Zielgangs und die Hauptwelle 29 die selbe Drehzahl aufweisen. Die Einstellung der Drehzahl der Vorgelegewelle 22 wird als eine sogenannte Synchronisation bezeichnet.
Nach dem Auslegen des Ursprungsgangs, also in der Neutralstellung des Zahnräderwechselgetriebes 19, fordert die Steuerungseinrichtung 49 des Zahnräderwechselgetriebes 19 eine Änderung der Drehzahl der Antriebsmaschine 14 auf die Synchrondrehzahl des Zielgangs an. Die Drehzahl der Antriebs- maschine 14 zum Zeitpunkt des Auslegens entspricht dabei einer Startdrehzahl und die Synchrondrehzahl einer Zieldrehzahl . Die Anforderung kann erfolgen, indem die Zieldrehzahl vorgegeben wird und die Steuerungseinrichtung 16 die Drehzahl dementsprechend einstellt. Alternativ dazu kann die Steuerungseinrichtung 49 auch ein Drehmoment der Antriebsmaschine 14 vorgeben, welches dann eingestellt wird. Damit würde die Steuerung oder Regelung der Drehzahl von der Steuerungseinrichtung 49 vorgenommen.
Da die Hauptwelle 29 mit den Antriebsrädern 36, 37 verbunden ist, ist die Drehzahl der Hauptwelle 29 und damit die Synchrondrehzahl des Zielgangs proportional zur Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, wobei der Proportionalitätsfaktor der Übersetzung zwischen den Fahrzeugrädern und dem zu synchronisierenden Schaltelement entspricht. Nach Auslegen des Zielgangs ist die Antriebsmaschine 14 nicht mehr mit den Antriebsrädern 36, 37 verbunden; es kann also kein Drehmoment von der Antriebsmaschine 14 auf die Antriebsräder 36, 37 übertragen werden. Damit kann sich die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in der Neutralstellung des Zahnräderwechsel- getriebes allein in Abhängigkeit der Fahrwiderstände ändern. Beispielsweise kann bei einer starken Beladung, insbesondere wenn das Kraftfahrzeug als ein Nutzfahrzeug ausgeführt ist, und einer Steigung oder einem Gefälle der Fahrbahn, der Geschwindigkeitsunterschied zu Beginn und am Ende der Synchronisation sehr groß sein. Damit kann sich die Zieldrehzahl der Anforderung ebenfalls stark ändern.
In den Fig. 2a, 2b, 2c, 2d, 3a und 3b ist der zeitliche Verlauf von Zustandsgrößen der Antriebsmaschine 14 bei einer Rück- bzw. Hochschaltung des Zahnräderwechselgetriebes 19 von einem Ursprungs- in einen Zielgang dargestellt.
In den Fig. 2a, 2b, 2c, 2d sind auf Abszissen 60a, 60b, 60c, 60d die Zeit, auf Ordinaten 61a, 61c eine Drehzahl und auf Ordinaten 61b, 61d Drehmomente aufgetragen. In den Fig. 3a, 3b sind auf Abszissen 80a, 80b die Zeit, auf einer Ordinate 81a eine Drehzahl und auf einer Ordinate 81b ein Ansteuersignal für eine Auspuffklappe und ein Drehmoment aufgetragen.
In einer Phase al in Fig. 2a ist der Ursprungsgang noch eingelegt. Die Antriebsmaschine 14 gibt ein geringes, konstantes Drehmoment ab und das Kraftfahrzeug wird langsamer, so daß die Drehzahl der Antriebsmaschine 14 sinkt. Zum Zeitpunkt 65a entscheidet die Steuerungseinrichtung 49 auf Grund der Geschwindigkeit und der Stellung des Fahrpedals, daß eine Rückschaltung durchgeführt werden soll . Dazu muß zuerst der Ursprungsgang ausgelegt und damit die formschlüssige Verbindung zwischen der Schiebemuffe und dem Losrad des Ursprungsgangs gelöst werden. Ein Lösen dieser Verbindung ist nur möglich, wenn über die Verbindung nur ein geringes Drehmoment übertragen wird. Da die Rückschaltung bei geschlossener Kupplung 12 ausgeführt wird, wird der Sollwert des Drehmoments und damit auch zeitverzögert das abgegebene Drehmoment der Antriebsmaschine 14, wie in Phase bl schematisch dargestellt, verändert. Dies bewirkt auch eine Änderung der Drehzahl und ermöglicht ein Auslegen des Ursprungsgangs. Alternativ dazu kann zum Auslegen des Ursprungsgangs auch die Kupplung 12 kurz geöffnet und anschließend wieder geschlossen werden. Zum Zeitpunkt 66a ist der Ursprungsgang ausgelegt.
Um den Zielgang einlegen zu können, muß eine Synchronisation stattfinden, also die Drehzahl muß von einer Startdrehzahl 67a, der Drehzahl zum Zeitpunkt 66a, auf eine Zieldrehzahl beschleunigt werden. In Fig. 2a sind beispielhaft zwei verschiedene Zieldrehzahlen 68a und 69a dargestellt. Die Zieldrehzahl 69a ist größer als die Zieldrehzahl 68a und entspricht damit einem kleineren Gang. Da die Drehzahl möglichst schnell die Zieldrehzahl erreichen soll, fordert die Steuerungseinrichtung 16 zum Zeitpunkt 66a eine sprunghafte Erhöhung des Drehmoments an, was an einem Sprung des Sollwerts (Linie 63b) erkennbar ist . Das abgegebene Drehmoment (Linie 64b) kann dieser sprunghaften Sollvorgabe nicht direkt folgen. Beispielsweise aufgrund von Reaktionszeiten der Stellglieder und Trägheiten in der Antriebsmaschine 14 steigt das abgegebene Drehmoment gegenüber dem Sollverlauf zeitverzögert an. Dies hat zur Folge, daß die Drehzahl der Antriebsmaschine 14 (Linie 62a) ebenfalls nicht sofort nach dem Auslegen des Ursprungsgangs (Zeitpunkt 66a) ansteigt. Nach einer Übergangsphase steigt die Drehzahl mit annähernd konstanter Steigung an.
Für eine spätere Vorausberechnung einer angeforderten Drehzahl- änderung, beispielsweise bei einem späteren Gangwechsel, wird während der Synchronisation ein aktueller Gradient der Drehzahländerung ermittelt. Dazu wird der Zeitpunkt (Tzieι) des Erreichens der Zieldrehzahl bestimmt und der Gradient (gak ) durch eine Division der Differenz von Zieldrehzahl (n2ieι) und Startdrehzahl (nstart) durch die Zeitspanne zwischen Erreichen und Anfordern (Ts art) der Zieldrehzahl berechnet:
nxiel nstart
Sakt T ziel — Ttart
Anschließend wird geprüft, ob der aktuelle Gradient zu stark von einem in der Steuerungseinrichtung 49 vorgespeicherten Gradienten (gleicher) abweicht. Dazu wird geprüft, ob die Differenz zwischen dem aktuellen und dem gespeicherten Gradienten größer als ein einstellbarer Grenzwert ist. Ist dies der Fall, dann wird von einer fehlerhaften Bestimmung des aktuellen Gradienten ausgegangen und der Wert wird nicht weiter verwendet; als korrigierter Gradient wird der vorgespeicherte Gradient übernommen.
Ist die Abweichung nicht zu groß, wird mit dem vorgespeicherten Gradienten (gspeicher) und dem aktuellen Gradienten (gakt) ein korrigierter Gradient (gorr) mittels einer gewichteten Summe berechnet :
gkorr = (gakt + ^ * g spdcher )/(A + l) Dabei ist A eine positive ganze Zahl, beispielsweise 8. Praktische Erfahrungen haben gezeigt, daß A vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 25 liegen sollte. Damit wird der korrigierte Gradient durch eine Mittelung bestimmt und ein fehlerhafter Wert hat keine zu große Auswirkung.
Dieser korrigierte Gradient (gkorr) wird in der Steuerungseinrichtung 49 abgespeichert und bei der nächsten Berechnung als vorgespeicherter Gradient verwendet. Parallel dazu wird bei jeder Berechnung eines korrigierten Gradienten ein Wert inkrementiert , der die Anzahl der Anpassungen wiedergibt. In Abhängigkeit von dieser Anzahl wird der Parameter A der gewichteten Summe verändert. Ab einem einstellbaren Grenzwert, beispielsweise 150, wird A vergrößert, beispielsweise von 6 auf 10, und damit der Einfluß eines einzelnen aktuellen Gradienten auf den korrigierten Gradienten verringert .
Bei der Vorausberechnung des Verlaufs der Drehzahl wird insbesondere der Zeitpunkt (TZieι) des Erreichens der Zieldrehzahl (nzieι) bestimmt. Dieser Zeitpunkt läßt sich aus dem StartZeitpunkt (Tstart) der Differenz zwischen Startdrehzahl (nstart) und Zieldrehzahl und dem korrigierten Gradienten (gorr) berechnen:
= " 4- " & Start ziel Start
Figure imgf000021_0001
In Fig. 2a wird die erste Zieldrehzahl 68a zu einem Zeitpunkt 70a erreicht. Der berechnete erste Gradient entspricht der Steigung der Linie 72a, welche einen Startpunkt 73a zum Zeitpunkt 66a und einen ersten Zielpunkt 74a miteinander verbinden .
Die zweite Zieldrehzahl 69a wird zu einem Zeitpunkt 71a erreicht. Der berechnete zweite Gradient entspricht der Steigung der Linie 75a, welche den Startpunkt 73a und einen zweiten Zielpunkt 76a miteinander verbinden. Auf Grund der angesprochenen Übergangsphase weichen die beiden Gradienten sehr stark voneinander ab. Soll beispielsweise der bei einer Drehzahländerung von der Startdrehzahl 67a auf die zweite Zieldrehzahl 69a der Zeitpunkt des Erreichen der Zieldrehzahl 69a vorausberechnet werden und es wird der erste, mittels der ersten Zieldrehzahl 68a bestimmten Gradient verwendet, so ergibt sich ein Zeitpunkt 77a statt des korrekten Zeitpunkts 71a. Das Erreichen der zweiten Zieldrehzahl 69a wird um die Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten 77a und 71a falsch berechnet. Auch eine Mittelung zwischen dem ersten und dem zweiten Gradienten würde zu keinem befriedigenden Ergebnis führen.
Deshalb wird der korrigierte Gradient in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz zwischen der Start- und der Zieldrehzahl bestimmt. Dazu sind statt nur einem Gradientenwert jeweils ein Gradientenwert für verschiedene Differenzdrehzahlbereiche in der Steuerungseinrichtung 49 vorgespeichert. Die Bereiche können unterschiedlich groß sein, insbesondere bei kleinen Drehzahldifferenzen sind die Bereiche klein gewählt. Beispielsweise deckt ein erster Bereich Drehzahldifferenzen von 0 bis 50 U/min, ein zweiter von 50 bis 100 U/min und ein dritter von 100 bis 200 U/min ab.
Bei der Bestimmung des korrigierten Gradienten wird damit zuerst geprüft, zu welchem Drehzahldif erenzbereich der ermittelte aktuelle Gradient gehört. Dazu wird die Differenz zwischen Ziel- und Startdrehzahl ermittelt und durch einen Vergleich der passende Bereich festgestellt. Anschließend wird ein zu diesem Bereich gehörender korrigierter Gradient mit dem zugehörigen vorgespeicherten Gradienten und dem aktuellen Gradienten berechnet. Anschließend wird der korrigierte Gradient für den aktuellen Drehzahldifferenzbereich gespeichert. Neben der Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz können auch weitere Größen, wie beispielsweise die Start- oder Zieldrehzahl, die Temperatur der Antriebsmaschine 14 und/oder ein Ladeluftdruck der Antriebsmaschine 14 berücksichtigt werden. Dazu werden dann für jeden Drehzahldifferenzbereich nicht nur ein Gradient, sondern für verschiedene Bereiche der weiteren Größen jeweils ein Gradient gespeichert. Bei der Bestimmung des korrigierten Gradienten wird dann entsprechend vorgegangen.
Bei der Vorausberechnung des Verlaufs einer angeforderten Drehzahländerung, insbesondere des Zeitpunkt des Erreichens der Zieldrehzahl wird ebenso zuerst die notwendige Differenzdrehzahl sowie gegebenenfalls weitere Größen, wie beispielsweise die Temperatur der Antriebsmaschine 14, bestimmt. Anschließend wird aus der Gesamtzahl der vorgespeicherten Gradienten der passende Gradient entsprechend dem Vorgehen bei der Bestimmung des aktuellen Gradienten bestimmt . Mit diesem Gradienten kann mittels der beschriebenen Formel der Zeitpunkt des Erreichens der Zieldrehzahl vorausberechnet werden. Bei einem Gangwechsel im Zahnräderwechselgetriebe 19 entspricht dies dem Zeitpunkt, bei dem der Zielgang eingelegt werden kann.
Bei bekannten oder berechneten Fahrwiderständen kann damit schon vor Beginn der Schaltung die Geschwindigkeit beim Einlegen des Zielgangs vorausberechnet werden. Damit prüft die Steuerungseinrichtung 49 ab, ob der sich dann einstellende Betriebspunkt der Antriebsmaschine 14 sinnvoll ist, also beispielsweise die Drehzahl in einem bestimmten Bereich liegt. Ist dies nicht der Fall, so wird sofort ein anderer Zielgang gewählt und die Prüfung wiederholt.
In Fig. 3a ist der Drehzahlverlauf der Antriebsmaschine 14 und in Fig. 3b ein Ansteuersignal für eine Auspuffklappe (Linie 83b) und das abgegebene Drehmoment der Antriebsmaschine 14 (Linie 84b) bei einer Hochschaltung des Zahnräderwechsel- getriebes 19 dargestellt. In einer Phase cl ist der Ursprungsgang eingelegt und die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und damit die Drehzahl (Linie 82a) der Antriebsmaschine 14 steigt an. Zum Zeitpunkt 85a entscheidet die Steuerungseinrichtung 49, eine Hochschaltung durchzuführen. Die Schaltung wird bei geschlossener Kupplung 12 ausgeführt . In der Phase dl wird der Ursprungsgang ausgelegt. Zum Zeitpunkt 86a befindet sich das Zahnräderwechselgetriebe 19 in einer Neutralstellung.
Um den Zielgang einlegen zu können, muß eine Synchronisation stattfinden, also die Drehzahl muß von einer Startdrehzahl 87a auf eine Zieldrehzahl verzögert werden. In Fig. 3a sind beispielhaft zwei verschiedene Zieldrehzahlen 88a und 89a dargestellt. Die Zieldrehzahl 89a ist kleiner als die Zieldrehzahl 88a und entspricht damit einem größeren Gang. Da die Drehzahl möglichst schnell die Zieldrehzahl erreichen soll, steuert die Steuerungseinrichtung 16 zum Zeitpunkt 86a ein Schließen einer Auspuffklappe an, um so das Schleppmoment der Antriebsmaschine 14 zu erhöhen. Das Ansteuersignal (Linie 83b) springt demzufolge zum Zeitpunkt 86a von inaktiv auf aktiv um. Bevor das Schleppmoment ansteigt muß zuerst die Auspuffklappe geschlossen und ein Abgasdruck aufgebaut werden. Aus diesem Grund baut sich das Schleppmoment nur verzögert auf (Linie 84b) Dies hat zur Folge, daß die Drehzahl der Antriebsmaschine 14 (Linie 82a) ebenfalls nicht sofort nach dem Auslegen des Ursprungsgangs (Zeitpunkt 86a) absinkt. Nach einer Übergangsphase fällt die Drehzahl mit annähernd konstanter Steigung ab.
In Fig. 3a wird die erste Zieldrehzahl 88a zu einem Zeitpunkt 90a erreicht. Der berechnete erste Gradient entspricht der Steigung der Linie 92a, welche einen Startpunkt 93a zum Zeitpunkt 86a und einen ersten Zielpunkt 94a miteinander verbinden.
Die zweite Zieldrehzahl 89a wird zu einem Zeitpunkt 91a erreicht . Der berechnete zweite Gradient entspricht der Steigung der Linie 95a, welche den Startpunkt 93a und einen zweiten Zielpunkt 96a miteinander verbinden.
Auf Grund der angesprochenen Übergangsphase weicht der erste Gradient bis zum Erreichen der ersten Zieldrehzahl 88a (Linie 92a) sehr stark vom zweiten Gradienten bis zum Erreichen der zweiten Zieldrehzahl 89a (Linie 95a) ab.
Deshalb wird der korrigierte Gradient auch bei Hochschaltungen in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz zwischen der Start- und der Zieldrehzahl bestimmt. Der Gradient bei Hochschaltungen ist zusätzlich sehr stark davon abhängig, ob und welche Motorbremsen angesteuert werden. Aus diesem Grund werden für alle möglichen Kombinationen von Ansteuerungen der Motorbremsen separate Gradienten zur Vorausberechnung vorgespeichert und zur Vorausberechnung benutzt .
Eine weitere Möglichkeit eine genaue Vorausberechnung des Drehzahlverlaufs zu ermöglichen ist es, neben einem korrigierten Gradienten zusätzlich eine korrigierte Reaktionszeit zu berechnen. Für die Mittelung und Speicherung, sowie die Abhängigkeiten von Stellgrößen und Zustandsgrößen gilt für die Reaktionszeit dasselbe wie für den Gradienten.
Deshalb wird hier lediglich auf die Bestimmung der Reaktionszeit und die Vorausberechnung eingegangen. In Fig. 2c ist der selbe Verlauf der Drehzahl (Linie 62c) wie in Fig. 2a (Linie 62a) dargestellt. Die Verläufe der Drehmomente (Linien 63d und 64d) in Fig. 2d entsprechen ebenfalls den Verläufen (Linien 63b und 64b) in Fig. 2b.
Zum Zeitpunkt 66c ist der Ursprungsgang ausgelegt und eine Erhöhung des Drehmoments der Antriebsmaschine 14 wird angefordert. Wie beschrieben, dauert es einige Zeit, bis das Drehmoment tatsächlich zur Verfügung steht und die Drehzahl beginnt sich zu ändern. Die Drehzahl wird überwacht und ein Zeitpunkt 100c festgestellt, bei dem die Drehzahl eine Drehzahlgrenze 101c überschreitet. Die Zeitspanne zwischen dem Auslegen des Ursprungsgangs (Zeitpunkt 66c) und dem Erreichen der Drehzahlgrenze 101c (Zeitpunkt 100c) wird als aktuelle Reaktionszeit festgestellt. Anschließend wird mit Zeitpunkt 100c und der Drehzahlgrenze 101c und dem ersten Zielpunkt 74c bzw. dem zweiten Zielpunkt 76c der aktuelle Gradient ermittelt, Dieser Gradient ist von der Drehzahldifferenz zwischen der Ziel- und der Startdrehzahl unabhängig. Der aktuelle Gradient entspricht der Steigung der Linie 102c.
Der Zeitpunkt (Tzieι) des Erreichens der Zieldrehzahl (nzieι) läßt sich damit aus dem Startzeitpunkt (Tstart) , der Differenz zwischen Startdrehzahl (nstart) und Zieldrehzahl, dem korrigierten Gradienten (gkorr) und der korrigierten Reaktionszeit (Treakt) berechnen:
— T 4- T 4- n *kl — n Start
1 ziel l start " x reakt "*" okorr
Alternativ zur Startdrehzahl und StartZeitpunkt kann auch die Drehzahlgrenze (101c in Fig. 2c) und der Zeitpunkt beim Erreichen der Drehzahlgrenze (100c in Fig. 2c) verwendet werden.
Entsprechend der Bestimmung und der Berücksichtigung der Reaktionszeit zum Beginn der Synchronisation kann auch eine Reaktionszeit am Ende bestimmt und berücksichtigt werden. Diese Reaktionszeit ergibt sich beispielsweise dadurch, daß eine Anforderung einer Reduktion des Drehmoments der Antriebsmaschine am Ende einer Rückschaltung ebenfalls erst nach einer gewissen Zeit umgesetzt wird. Ein anderes Beispiel ist das Ausschalten einer Motorbremse bei einer Hochschaltung. Auch dabei ergibt sich eine gewisse Reaktionszeit, bis die Wirkung der Motorbremse aufgehoben ist und der Gradient der Drehzahl sich ändert. Diese Reaktionszeiten und die verzögerten Reaktionen der Drehzahl sind in der Zeichnung nicht dargestellt .
Bei einer Hochschaltung läßt sich das beschriebene Verfahren mit der Bestimmung der Reaktionszeit in analoger Weise verwenden. Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, daß vorgespeicherte Gradienten und/oder Reaktionszeiten in der Steuerungseinrichtung 49 vorliegen. Ist dies nicht der Fall, beispielsweise bei einer Erstinbetriebnahme des Antriebsstrangs oder des Kraftfahrzeugs, also nach der Montage am sogenannten Bandende oder nach Austausch der Antriebs- maschine 14, so müssen diese Werte ermittelt werden. Eine Ermittlung wäre im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs möglich, allerdings kann es sehr lange Zeit in Anspruch nehmen bis die gesamte Anzahl an vorgespeicherten Werten sinnvoll belegt sind, außerdem können Schaltungen bis dahin unbefriedigend ablaufen.
Deshalb kann eine nicht dargestellte Vorgabeeinheit mit den Steuerungseinrichtungen 16 und 49 in Signalverbindung gebracht werden. Mittels der Vorgabeeinheit können auf Anforderung einer Bedienperson der Steuerungseinrichtung 16 Vorgaben zur Einstellung der Drehzahl der Antriebsmaschine 14, sowie Vorgaben für Stellglieder, beispielsweise Motorbremsen, gemacht werden. Der Vorgang wird bei geschlossener Kupplung 12 und Neutralstellung im Zahnräderwechselgetriebe 19 durchgeführt. Jede Kombination aus Drehzahländerung insbesondere Drehzahl- differenz und Vorgaben für die Stellglieder wird ein oder mehrmals angefordert. Aus den sich ergebenden Gradienten und/oder Reaktionszeiten werden, gegebenenfalls mit Hilfe einer Mittelwertbildung, Gradienten und/oder Reaktionszeiten ermittelt und in der Steuerungseinrichtung 49 abgespeichert. Ausgehend von diesen vorgespeicherten Werten kann dann im normalen Betrieb es Kraftfahrzeugs eine weitere Anpassung erfolgen.
In Fig. 4 ist auf einer Abszisse 107 die Zeit; auf einer Ordinate 108 eine Drehzahl aufgetragen. Eine Linie 109 zeigt beispielhaft einen Sollverlauf für die Drehzahl der Antriebs- maschine 14, wie er von der Vorgabeeinheit angefordert wird. Ausgehend von einer ersten Drehzahl 110 wird in einer Phase ml eine zweite Drehzahl 111 angefordert. Nach einer Wartezeit wird in der Phase nl wieder die erste Drehzahl 110 angesteuert. In den Phasen m2 und n2 wiederholt sich dieser Vorgang. In den Phasen ml und m2 wird ein jeweils ein Gradient für den Drehzahlanstieg ermittelt und anschließend ein Mittelwert gebildet. Dieser Mittelwert wird, einschließlich der Information über die Differenzdrehzahl in der Steuerungseinrichtung 49 abgespeichert. Mit den Gradienten der Phasen nl und n2 wird genauso verfahren, mit dem Zusatz, daß die Information über eine angesteuerte Motorbremse ebenfalls mit abgespeichert wird.
Anschließend an die Phase n2 wird in den Phase ol ein Anstieg der Drehzahl von einer Drehzahl 112 auf eine Drehzahl 113 angefordert und in der Phase p2 wieder ein Abfall auf die Drehzahl 112. Dieser Vorgang wiederholt sich anschließend in den Phasen o2 und p2. Die Bestimmung und die Abspeicherung der Gradienten ist entsprechend zu den Phasen ml, τn2 , nl, n2.
Neben einem Gradienten können mit diesem Verfahren auch Reaktionszeiten und Gradienten bestimmt und abgespeichert werden.
Ein schnelleres Absinken der Drehzahl der Antriebsmaschine kann auch durch eine Zuschaltung eines Retarders, der mit der Ausgangswelle der Antriebsmaschine in Wirkverbindung steht, einem sogenannten Primär-Retarder, erreicht werden. Retarder sind nahezu verschleißfreie Dauerbremsen für Kraftfahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge . Sie können beispielsweise als hydrodynamische oder elektrodynamische Retarder ausgeführt sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs (10) eines Kraftfahrzeugs, mit
- einer Antriebsmaschine (14) ,
- einem automatisierten Zahnräderwechselgetriebe (19) und
- zumindest einer Steuerungseinrichtung (16) , wobei
- die Antriebsmaschine (14) von der Steuerungseinrichtung
(16) angesteuert wird,
- eine Drehzahl der Antriebsmaschine (14) von der Steuerungseinrichtung (16) verarbeitet wird,
- bei einer angesteuerten Drehzahländerung der Antriebsmaschine (14) von einer Startdrehzahl (67a, 87a) auf eine Zieldrehzahl (68a, 69a, 88a, 89a) während einer Neutralstellung des Zahnräderwechselgetriebes (19) aktuelle Verlaufsparameter der Drehzahländerung ermittelt werden und
- anschließend mit vorgespeicherten Verlaufsparametern und aktuellen Verlaufsparametern korrigierte Verlaufsparameter bestimmt werden, mittels welchen in ausgesuchten Betriebs- zuständen ein Verlauf der Drehzahl der Antriebsmaschine (14) vorausberechnet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die korrigierten Verlaufsparameter in Abhängigkeit von der Startdrehzahl (67a, 87a) und/oder der Zieldrehzahl (68a, 69a, 88a, 89a) bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Verlaufsparameter als ein Gradient der Drehzahländerung ausgeführt ist'.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein korrigierter Gradient (gkorr) n Abhängigkeit von einer Differenz zwischen der Startdrehzahl (67a, 87a) und der Zieldrehzahl (68a, 69a, 88a, 89a) bestimmt wird.
4. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs (10) eines Kraftfahrzeugs, mit
- einer Antriebsmaschine (14) ,
- einem automatisierten Zahnräderwechselgetriebe (19) und
- zumindest einer Steuerungseinrichtung (16) , wobei
- die Antriebsmaschine (14) von der Steuerungseinrichtung (16) angesteuert wird,
- eine Drehzahl der Antriebsmaschine (14) von der Steuerungseinrichtung (16) verarbeitet wird,
- bei einer angesteuerten Drehzahländerung der Antriebs- maschine (14) von einer Startdrehzahl (67a, 87a) auf eine Zieldrehzahl (68a, 69a, 88a, 89a) während einer Neutralstellung des Zahnräderwechselgetriebes (19) ein aktueller Gradient (gakt) der Drehzahländerung ermittelt wird und
- anschließend mit einem vorgespeicherten Gradientenwert (gspeicher) und dem aktuellen Gradienten (gakt) ein korrigierter Gradient (gorr) bestimmt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- eine aktuelle Reaktionszeit (Takt) als Zeitdauer zwischen einem Ansteuerzeitpunkt (Zeitpunkt 66c) und einem Zeitpunkt (100c) , bei welchem eine Änderung einer Zustandsgrδße des
Antriebsstrangs (10) einen einstellbaren Grenzwert (Drehzahlgrenze 101c) überschreitet, ermittelt wird,
- mit einer vorgespeicherten Reaktionszeit (Tspeicher) und der aktuellen Reaktionszeit (Takt) eine korrigierte Reaktionszeit (Tkθrr) bestimmt wird und
- mittels dem korrigierten Gradient (gorr) und der korrigierten Reaktionszeit (Tor) in ausgesuchten Betriebszuständen ein Verlauf der Drehzahl der Antriebsmaschine (14) vorausberechnet wird,
5. Verfahren nach Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der korrigierte Gradient (gkorr) und/oder die korrigierte Reaktionszeit (Tkorr) in Abhängigkeit von der Startdrehzahl (67a, 87a) und/oder der Zieldrehzahl (68a, 69a, 88a, 89a) bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der korrigierte Gradient (gkorr) und/oder die korrigierte Reaktionszeit (Tkorr) durch eine Mittelung der vorgespeicherten Werte (gspeicher/ Tspeiciιer) und der aktuellen Werte (gakt/ Tak ) bestimmt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
Abweichungen des aktuellen Gradienten (gakt) und/ oder der aktuellen Reaktionszeit (Takt) von den vorgespeicherten Werten (.Js eicher Tspeicher) bestimmt werden und, falls die Abweichungen einstellbare Grenzwerte überschreiten, für den korrigierten Gradienten (gkorr) und/oder die korrigierte Reaktionszeit (Tkorr) die vorgespeicherten Werte (gspeicher/ TΞpeiCher) übernommen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der korrigierte Gradient (gorr) und/oder die korrigierte Reaktionszeit (Tkorr) gespeichert werden und bei der folgenden Bestimmung des korrigierten Gradienten (gkorr) und/oder der korrigierten Reaktionszeit (Tkorr) als vorgespeicherte Werte (gΞPeicher TBpeicher) verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 6 und 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ermittelt wird, wie oft der korrigierte Gradient (gkθrr) und/oder die korrigierte Reaktionszeit (Tkorr) bestimmt wurden und die Mittelungen von den ermittelten Werten abhängig sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bestimmung des korrigierten Gradienten (gkθrr) und/oder der korrigierten Reaktionszeit (Tkorr) von Zustandsgrößen des Antriebsstrangs (10) abhängig ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bestimmung des korrigierten Gradienten (gkθrr) und/oder der korrigierten Reaktionszeit (Tkorr) von angesteuerten Stellgrößen der Antriebsmaschine (14) abhängig ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bestimmung des aktuellen Gradienten (gakt) und/oder der aktuellen Reaktionszeit (Takt) während einer Synchronisation bei einem Gangwechsel des Zahnräderwechselgetriebes (19) durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Auswahl eines Zielgangs bei einem Gangwechsel des Zahnräderwechselgetriebes (19) in Abhängigkeit von dem korrigierten Gradienten (gkθrr) und/oder der korrigierten Reaktionszeit (Tkorr) durchgeführt wird.
14. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, mit
- einer Antriebsmaschine (14) ,
- einem automatisierten Zahnräderwechselgetriebe (19) und
- zumindest einer Steuerungseinrichtung (16) , wobei
- die Antriebsmaschine (14) von der Steuerungseinrichtung
(16) angesteuert wird, • - eine Drehzahl der Antriebsmaschine (14) von der
Steuerungseinrichtung (16) verarbeitet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einer ErstInbetriebnahme des Antriebsstrangs (10)
- die Steuerungseinrichtung (16) die Antriebsmaschine (14) so ansteuert, daß sich Drehzahländerungen ergeben,
- Verlaufsparameter der Drehzahländerungen bestimmt und
- die bestimmten Verlaufsparameter abgespeichert werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verlaufsparameter als
- eine Reaktionszeit im Sinne einer Zeitdauer zwischen einem Ansteuerzeitpunkt und einem Zeitpunkt, bei welchem eine Änderung einer Zustandsgröße der Antriebsmaschine (14) einen einstellbaren Grenzwert überschreitet, oder
- ein Gradienten der Drehzahländerungen ausgeführt sind.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- Drehzahländerungen der Antriebsmaschine (14) mehrfach angesteuert werden,
- Mittelungen der sich ergebenden Verlaufsparameter durchgeführt und
- die Ergebnisse der Mittelungen abgespeichert werden.
17. Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bestimmung der Verlaufsparameter von einer Start- und/oder Zieldrehzahl abhängig ist.
18. Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bestimmung der Verlaufsparameter von Zustandsgrößen des Antriebsstrangs (10) abhängig ist.
19. Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bestimmung der Verlaufsparameter von angesteuerten Stellgrößen der Antriebsmaschine (14) abhängig ist.
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