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Title:
METHOD FOR CONTROLLING A DRIVE TRAIN OF A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/072788
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a drive train (1) of a motor vehicle, comprising an internal combustion engine (2), a gearbox (4), a friction clutch (5) which is effectively arranged between them and is operated in an automated manner, an electric starter (7), a generator (10) arranged in a belt pulley plane and at least one auxiliary unit (11), wherein the internal combustion engine (2) is shut down during a coasting operation and while the friction clutch (5) is open and is restarted at the end of the coasting operation by closing the friction clutch (5). In order to carry out a restart of the internal combustion engine in a robust, quick and comfortable manner after the coasting operation, the clutch torque (MK) is controlled to a predetermined adjustable clutch torque (MK1) when the coasting operation is completed, the generator (10) is operated in an electromotive manner as a function of an energy state of an electrical power supply of the motor vehicle or is shut down and the at least one auxiliary unit (11) is adjusted to a predetermined adjustable load which is reduced with respect to its original state, and, after a start of the internal combustion engine (2), the predetermined clutch torque (MK1) is increased, the generator (10) is operated as a generator as a function of the energy state of the power supply and the at least one auxiliary unit (11) is put into its original state.

Inventors:
REUSCHEL MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/DE2017/100879
Publication Date:
April 26, 2018
Filing Date:
October 16, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F16D48/08
Foreign References:
DE10221701A12002-11-28
DE102015214551A12017-02-02
DE102015219223A2015-10-06
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs (1 ) eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine (2), einem Schaltgetriebe (4) und einer zwischen diesen wirksam angeordneten, automatisiert betriebenen Reibungskupplung (5), einem elektrischen Starter (7) und einem in einer Riemenscheibenebene angeordneten Generator (10) und zumindest einem Nebenaggregat (1 1 ), wobei die Brennkraftmaschine (2) während eines Segelvorgangs bei geöffneter Reibungskupplung (5) stillgelegt und bei Beendigung des Segelvorgangs durch Schließen der Reibungskupplung (5) wieder gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beendigung des Segelvorgangs das Kupplungsmoment (MK) auf ein vorgegebenes, einstellbares Kupplungsmoment (MKi) gesteuert, der Generator (10) elektromotorisch abhängig von einem Energiezustand einer elektrischen Energieversorgung des Kraftfahrzeugs betrieben oder stillgelegt wird und das zumindest eine Nebenaggregat (1 1 ) auf eine vorgegebene, einstellbare gegenüber seinem Ursprungszustand verminderte Last eingestellt wird, nach einem Start der Brennkraftmaschine (2) das vorgegebene Kupplungsmoment (MKi) erhöht, der Generator (10) abhängig vom Energiezustand der Energieversorgung generatorisch betrieben wird und das zumindest eine Nebenaggregat (1 1 ) in seinen Ursprungszustand versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Kupplungsmoment (MKi) abhängig von Betriebseigenschaften der Brennkraftmaschine (2) eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Kupplungsmoment (MKi) 20 Nm bis 60 Nm beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbleiben eines Starts der Brennkraftmaschine (2) innerhalb einer vorgegeben Zeit das vorgegebene Kupplungsmoment (MKi) auf das maximal übertragbare Kupplungsmoment (MKmax) erhöht wird und/oder die Brennkraftmaschine (2) mittels des Starters (7) gestartet wird und/oder ein Eintrag in einen Fehlerspeicher einer Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Kupplungsmoment (MKi ) rampenförmig erhöht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine mögliche Generatorleistung des Generators (10) abhängig von dem Energiezustand der Energieversorgung abgeschätzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert der abgeschätzten Generatorleistung auf eine Kupplungssteuerungseinrichtung übertragen und ein aus diesem ermitteltes Verzögerungsmoment mittels einer Momentenkorrektur des Kupplungsmoments nach dem Start der Brennkraftmaschine (2) kompensiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert der abgeschätzten Generatorleistung auf eine Motorsteuerungseinrichtung übertragen und ein aus diesem ermitteltes Verzögerungsmoment mittels eines Motoreingriffs nach dem Start der Brennkraftmaschine (2) kompensiert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Start der Brennkraftmaschine (2) die Reibungskupplung (5) vollständig geschlossen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Start der Brennkraftmaschine (2) die Reibungskupplung (5) schlupfend zur Dämpfung von Drehschwingungen betrieben wird.

Description:
Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, einem Schaltgetriebe und einer zwischen diesen wirksam angeordneten, automatisiert betriebenen Reibungskupplung, einem elektrischen Starter und einem in einer Riemenscheibenebene angeordneten Generator und zumindest einem Nebenaggregat, wobei die Brennkraftmaschine während ei- nes Segelvorgangs bei geöffneter Reibungskupplung stillgelegt und bei Beendigung des Segelvorgangs durch Schließen der Reibungskupplung wieder gestartet wird. Nicht hybridische Antriebsstränge in Kraftfahrzeugen, bei denen ein Verfahren zum Segeln, das heißt, eine Vorwärtsfahrt ohne Antrieb durch die Brenn kraftmaschine, bei geöffneter Reibungskupplung zwischen der Brennkraftmaschine und einem Schaltge- triebe zum Einsatz kommen, sind beispielsweise aus der DE 102 221 701 A1 bekannt. Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2015 214 551 .4 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Wiederstarts einer Brennkraftmaschine in einem Antriebsstrang mit einem Schaltgetriebe und einer automatisierten Reibungskupplung bekannt, wobei abhängig von einem aktuellen Fahrzustand ein Schwung- oder Schleppstart durchgeführt wird. Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2015 219 223.7 ist ein Verfahren zum Wiederstart einer Brennkraftmaschine mit einer automatisiert betätigten Reibungskupplung bekannt, wobei die vollständige geöffnete Reibungskupplung nach Abschluss des Segelvorgangs um einen vorgegebenen Weg zur Erreichung eines vorgegebenen Kupplungsmoments mit maximaler Geschwindigkeit geschlossen wird, wobei der vorgegebene Weg in Abhängigkeit einer komfortabhängigen Größe adaptiert wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur Steuerung eines Antriebsstrangs insbesondere zum Wiederstart einer Brennkraftmaschine nach einem Segelvorgang. Insbesondere soll ein robustes Verfahren vorgeschlagen werden, welches einen sicheren, schnellen und komfortablen Wiederstart der Brennkraftmaschine ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegen- Stands des Anspruchs 1 wieder.

Das vorgeschlagene Verfahren dient der Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine insbesondere einen Wiederstart der stillgelegten Brennkraftmaschine während eines Segelvorgangs. Der Antriebsstrang enthält ein manuell oder automatisiert geschaltetes Schaltgetriebe, beispielsweise ein kon- ventionelles Schaltgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle und dazwischen geschalteten Übersetzungsstufen oder ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben mit jeweils einer Getriebeeingangswelle. Zwischen der Brennkraftmaschine und dem Schaltgetriebe beziehungsweise der oder den Getriebeeingangswellen ist eine automatisiert betriebene Reibungskupplung vor- gesehen. Hierunter ist eine von einer Kupplungsteuerungseinrichtung gesteuerte oder hilfskraftbetätigte oder elektronisch abhängig von einer Stellung eines von einem Fahrer betätigten Kupplungspedals (Clutch-by-wire) betätigte Reibungskupplung zu verstehen. Die Brennkraftmaschine wird mit Ausnahme von dem vorgeschlagenen Verfahren von einem elektrischen Starter gestartet. Der Starter kann als sogenannter Rit- zelstarter ausgebildet sein, der in eine Verzahnung des Schwungrads wie Einmassenschwungrad oder eine Primärschwungmasse eines Zweimassenschwungrads einspurt und dieses zum Start der Brennkraftmaschine antreibt. Alternativ kann der Starter als Riemenscheibenstarter ausgebildet sein. Die Versorgungsspannung des Starters kann beispielsweise 12 Volt oder höher sein. Unter einem Riemenscheibenstarter ist ein Motor zu verstehen, der in einer Riemenscheibenebene der Brennkraftmaschine in einen Riementrieb eingebunden ist und die in den Riementrieb eingebundene Kurbelwelle zum Start der Brennkraftmaschine antreibt. In dieser Riemenscheibenebene der Brennkraftmaschine ist ein Generator, bevorzugt ein elektrisch kommu- tierter Generator angeordnet, der zumindest zeitweise elektromotorisch betrieben werden kann. Zudem ist in der Riemenscheibenebene zumindest ein Nebenaggregat, insbesondere ein Klimakompressor angeordnet. Das zumindest eine Nebenaggregat kann bezüglich seiner Leistung geregelt sein, ist zumindest jedoch abschaltbar. Weitere Nebenaggregate, die permanent betrieben werden oder werden müssen, bei- spielsweise eine Kühlwasserpumpe und/oder dergleichen können vorgesehen sein. Der Antriebsstrang beziehungsweise ein Kraftfahrzeug mit diesem verfügt über den Fahrzustand "Segeln". Hierunter ist während der Fahrt, insbesondere im Schubbetrieb ein Fahren des Kraftfahrzeugs ohne eigenen Antrieb bei geöffneter Reibungskupplung und stillgelegter Brennkraftmaschine zu verstehen, um den Schadstoffausstoß zu vermindern und Kraftstoff zu sparen. Hierzu wird die Brennkraftmaschine während des Segelvorgangs bei geöffneter Reibungskupplung stillgelegt und bei Beendigung des Segelvorgangs durch Schließen der Reibungskupplung wieder gestartet.

Um einen Startvorgang wie Wiederstart der Brennkraftmaschine robust, schnell und komfortabel auszuführen, wird in dem vorgeschlagenen Verfahren in einer ersten Phase bei Beendigung des Segelvorgangs das Kupplungsmoment auf einen vorgegebenen, einstellbaren Wert gesteuert. Dieser Wert wird so gewählt, dass abhängig von den Eigenschaften der Brennkraftmaschine, beispielsweise der Anzahl der Zylinder, temperaturabhängiger Reibung, Kompressionsverhalten oder dergleichen ein Wieder- start der Brennkraftmaschine voraussichtlich möglich ist. Der ermittelte Wert des

Kupplungsmoments kann fest vorgegeben sein, einstellbar oder adaptierbar sein. Eine Einflussgröße der Betriebseigenschaften der Brennkraftmaschine kann von einer Motorsteuerungseinrichtung wie Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine auf eine Kupplungsteuerungseinrichtung wie Kupplungssteuergerät übertragen und dort bei der Bildung einer Steuergröße zur Steuerung eines Kupplungsaktors zur Bereitstellung des Kupplungsmoments berücksichtigt werden. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Einflussgröße kann das eingestellte Kupplungsmoment abhängig vom eingelegten Gang in dem Schaltgetriebe beziehungsweise Teilantriebsstrang, dessen Reibungskupplung geschlossen werden soll, gemacht werden. Beispielsweise ist in einer ersten Annäherung zum Wiederstart einer Brennkraftmaschine mit drei oder vier Zylindern ein Kupplungsmoment zwischen 20 Nm und 60 Nm vorgesehen. In bevorzugter Weise wird der Generator elektromotorisch abhängig von einem Energiezustand einer elektrischen Energieversorgung des Kraftfahrzeugs betrieben. Dies bedeutet, dass ein in diesem Fall elektronisch kommutierter und entsprechend ausgelegter Generator beim Wiederstart der Brennkraftmaschine, soweit es der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers wie Akkumulator oder dergleichen zulässt, als Elektromotor betrieben wird und einen Beitrag zum Wiederstart der Brennkraftmaschine über den Riementrieb leistet. Im einfachsten Fall beziehungsweise bei nicht ausreichender Energie der Energieversorgung wie nicht ausreichender Kapazität des elektrischen Energiespeichers wird der Generator stillgelegt. Desweiteren wird zur Verbesserung des Wiederstarts das zumindest eine Nebenaggregat, insbesondere der Klimakompressor auf eine vorgegebene, einstellbare, gegenüber seinem Ursprungszustand verminderte Last eingestellt, im einfachsten Fall stillgelegt.

In einer zweiten Phase wird durch das Anlegen des Kupplungsmoments und gegebenenfalls Unterstützung durch den Generator die Kurbelwelle angetrieben und die Brennkraftmaschine gestartet. Ein Start wird dabei beispielsweise erkannt, wenn die Drehzahldifferenz zwischen einer Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der Getriebeeingangswelle unterhalb einem vorgegebenen Wert liegt oder eine Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine einen Mindestwert überschreitet. Abhängig von einer Gesamtarchitektur des Antriebsstrangs kann ein gegebenenfalls vorhandener Riemenscheibenstarter den Anlassvorgang unterstützen.

Sollte unter diesen Umständen ein sofortiger Wiederstart nicht gelingen, kann in Phase zwei das Kupplungsmoment bis zu einem Grenzwert erhöht werden. Sollte ein Wiederstart hierdurch ebenfalls nicht gelingen, wird der Starter zum Start der Brennkraftmaschine aktiviert. Hierbei kann je nach Kupplungszustand, Zustand der Energieversorgung, Umweltbedingungen und/oder dergleichen die Reibungskupplung vorübergehend geöffnet werden oder schlupfend betrieben werden. Ein Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher einer Fahrzeugsteuerungseinrichtung, beispielsweise in das Mo- tor- oder Kupplungssteuergerät kann vorgesehen sein. Die Beurteilung eines verschleppten Wiederstarts wie Ausbleiben eines Starts der Brennkraftmaschine kann anhand einer vorgegebenen Zeitschwelle beurteilt werden. Erfolgt der Wiederstart beispielsweise nicht innerhalb einer vorgegeben Zeit, wird das Kupplungsmoment beispielsweise auf das maximal übertragbare Moment erhöht und bei erneutem Ausblei- ben des Starts der Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine mittels des Starters gestartet und ein Eintrag in einen Fehlerspeicher einer Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs erfolgt. Zur komfortablen Ausbildung des verzögerten Starts kann das Kupplungsmoment rampenförmig erhöht von dem ursprünglich eingestellten Wert auf den Grenzwert, beispielsweise das maximal übertragbare Moment eingestellt werden. Nach erfolgtem Wiederstart der Brennkraftmaschine wird in einer Phase drei das Kupplungsmoment erhöht, der Generator abhängig vom Energiezustand der Energieversorgung generatorisch betrieben und das zumindest eine Nebenaggregat in seinen Ursprungszustand versetzt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die bereitgestellte Generatorleistung, beispielsweise eine abhängig von dem Energiezustand der Energieversorgung mögliche Generatorleistung zum Wiederstart der Brennkraftmaschine abgeschätzt. Hierzu können aktuelle und/oder hinterlegte wie gespeicherte Informationen über Stromverbrauch, Restkapazität des elektrischen Energiespeichers, Um- weltbedingungen wie beispielsweise Temperatur und/oder dergleichen dienen. Aufgrund dieser Schätzung kann eine betriebssichere Generatorleistung zu Verfügung gestellt werden. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Wert, beispielsweise eine Korrekturgröße der abgeschätzten Generatorleistung auf eine Kupplungs- steuerungseinrichtung übertragen und ein aus diesem ermitteltes Verzögerungsmo- ment mittels einer Momentenkorrektur des Kupplungsmoments nach dem Start der Brennkraftmaschine kompensiert wird. Beispielsweise kann bei einer zur Verfügung gestellten Generatorleistung das Kupplungsmoment zeitabhängig und/oder bezüglich seiner Höhe geringer gestaltet werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Wert der abgeschätzten Generatorleistung auf eine Motorsteuerungseinrichtung übertragen und ein aus diesem ermitteltes Verzögerungsmoment mittels eines Motoreingriffs nach dem Start der Brennkraftmaschine kompensiert werden.

In Phase drei kann nach dem Start der Brennkraftmaschine die Reibungskupplung vollständig geschlossen werden. Alternativ kann nach dem Start der Brennkraftma- schine die Reibungskupplung schlupfend zur Dämpfung von Drehschwingungen betrieben werden. Dies bedeutet, dass die Reibungskupplung bis zu einem über dem mittleren Motormoment liegenden Wert geschlossen wird, so dass Drehmomentspitzen von Drehungleichförmigkeiten einen Schlupf bewirken und damit eine Übertragung dieser in das Getriebe vermieden oder zumindest verringert wird. Desweiteren kann die auf diese Weise nicht vollständig geschlossene Reibungskupplung schneller wieder geöffnet werden.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 einen schematisch dargestellten Antriebsstrang zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens

und

Figur 2 ein Diagramm zur Darstellung des Ablaufs des vorgeschlagenen Verfahrens.

Die Figur 1 zeigt schematisch den Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs mit der Brennkraftmaschine 2, dem zwischen Brennkraftmaschine 2 und dem Antriebsrad 3 angeordneten Schaltgetriebe 4 mit der Getriebeeingangswelle 12 und der zwischen Brennkraftmaschine 2 und Schaltgetriebe 4 angeordneten, von dem Kupplungsaktor 6 automatisiert betätigten Reibungskupplung 5. Die Brennkraftmaschine 2 wird regelmäßig von dem elektrischen Starter 7 gestartet, der als Anlasser beispielsweise mit- tels einer Anlasserverzahnung an dem drehfest mit der Kurbelwelle 8 der Brennkraftmaschine 2 verbundenen Eingangsteil der Reibungskupplung 5, beispielsweise einem Ein- oder Zweimassenschwungrad verbindbar ist. An dem der Reibungskupplung 5 entgegen gesetzten Ende der Kurbelwelle 8 ist in der Riemenscheibenebene der Riementrieb 9 mit dem Generator 10 und dem Nebenaggregat 1 1 , beispielsweise einem Klimakompressor angeordnet.

Anhand der Figur 2 wird unter Bezug auf den Antriebsstrang 1 der Figur 1 ein Wiederstart der Brennkraftmaschine 2 erläutert. Das Teildiagramm I zeigt dabei das Kupplungsmoment M K über die Zeit t. Das Teildiagramm II zeigt die Drehzahl n G E der Ge- triebeeingangswelle 12 und die Drehzahl n M der Brennkraftmaschine 2 über die Zeit t in Sekunden. Während des Segelvorgangs "Segeln" ist die Reibungskupplung 5 geöffnet und überträgt ein vernachlässigbares Kupplungsmoment M K o wie Schleppmoment oder kein Moment. Die Brennkraftmaschine 2 ist stillgelegt. Im Schaltgetriebe 4 kann ein Gang oder eine Neutralposition eingelegt sein. Zum Wiederstart der Brenn- kraftmaschine 2 in„Phase 1 " wird sichergestellt, dass ein Gang im Schaltgetriebe 4 eingelegt ist. Die Reibungskupplung 5 wird auf das vorgegebene Kupplungsmoment M K i beispielsweise wie hier auf 30 Nm mittels des Kupplungsaktors 6 eingestellt. Falls der Generator 10 für einen motorischen Betrieb geeignet ist, wird dieser mit einer vorgegebenen Generatorleitung wie Antriebsleistung betrieben oder ansonsten abge- stellt. Das Nebenaggregat 1 1 wird mit verminderter Last betrieben oder abgestellt. Infolgedessen wird in„Phase 2" die Kurbelwelle 8 der Brennkraftmaschine 2 mit zunehmender Drehzahl n M von der konstanten Drehzahl n G E der Getriebeeingangswelle 12 mitgenommen und gegebenenfalls von dem Generator 10 angetrieben, so dass unter der fehlenden Last des Nebenaggregats 1 1 ein schneller Start der Brennkraftmaschi- ne 2 erzielt wird. In einer Abänderung des vorgeschlagenen Verfahrens kann zur Erzielung eines besonders komfortablen Starts der Brennkraftmaschine 2 in "Phase 2" bei erkanntem Start der Brennkraftmaschine 2 und damit ansteigender Drehzahl n M das Kupplungsmoment M K i reduziert werden, beispielsweise auf Null abgesenkt wer- den und bei Erreichen der Drehzahl N G E in "Phase 3" wieder beispielsweise auf das maximale Kupplungsmoment angehoben werden.

Wird in nicht dargestellter Weise in„Phase 2" ein Start der Brennkraftmaschine 2 nicht erzielt, wird in einem von diesem Normalbetrieb abweichenden Betrieb das Kupplungsmoment M K i auf einen höheren Wert, beispielsweise auf das maximale Kupp- lungsmoment M K max erhöht. Führt dies nicht zum Erfolg, wird die Brennkraftmaschine 2 mittels des elektrischen Starters 7 gestartet.

Sobald ein Start der Brennkraftmaschine 2 beispielsweise durch Vergleich der Drehzahlen n M , n G E erkannt wird, wird in„Phase 3" die Reibungskupplung 5 - falls im Normalbetrieb noch nicht erfolgt - auf das maximale Kupplungsmoment M K max Von dem Kupplungsaktor 6 geschlossen.

Bezugszeichenliste

1 Antriebsstrang

2 Brennkraftmaschine

3 Antriebsrad

4 Schaltgetriebe

5 Reibungskupplung

6 Kupplungsaktor

7 Starter

8 Kurbelwelle

9 Riementrieb

10 Generator

1 1 Nebenaggregat

12 Getriebeeingangswelle

Μκ Kupplungsmoment

MKO vorgegebenes Kupplungsmoment

M K i Kupplungsmoment

MKmax maximales Kupplungsmoment

n Drehzahl

n G E Drehzahl Getriebeeingangswelle

n M Drehzahl Kurbelwelle

t Zeit

I Teildiagramm

II Teildiagramm