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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors
in einem Triebstrang, der einen hydraulischen Drehmomentwandler
mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad aufweist, bei einem Übergang
von einem Schiebebetrieb in einen Zugbetrieb. Die Erfindung betrifft darüber hinaus
ein Steuergerät,
das zur Durchführung
des Verfahrens eingerichtet ist.
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Ein
solches Verfahren und ein solches Steuergerät ist jeweils aus der
DE 102 06 199 C1 bekannt,
die eine Steuerung eines Verbrennungsmotors in Verbindung mit einem
Triebstrang eines Kraftfahrzeugs zeigt. Nach dieser Schrift weist
der Triebstrang ein Drehwinkelspiel auf und/oder ist elastisch verdrehbar.
Als alternative Beispiele werden ein Triebstrang mit einer Kupplung
und einem Zwei-Massen-Schwungrad und ein Triebstrang mit einem hydraulischen
Drehmomentwandler genannt. Das Drehwinkelspiel und die elastische
Verdrehbarkeit seien aus Komfortgründen im Triebstrang zwischen Verbrennungsmotor
und Antriebsrädern
vorgesehen und dienten zur schwingungsmäßigen Entkopplung des Verbrennungsmotors
von dem Triebstrang. Nachteilig sei, dass vergleichsweise starke
Lastwechselreaktionen (= Lastschläge) auftreten könnten.
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Zur
Verringerung der Lastwechselreaktionen wird in der
DE 102 06 199 C1 für das Beispiel
mit dem hydraulischen Drehmomentwandler vorgeschlagen, während eines
Lastwechsels auftretende Drehzahldifferenzen zwischen wandlerseitigem
Ende und wandlerfernem Ende des Triebstrangs durch Eingriffe in
die Motorsteuerung zu reduzieren, bevor das Drehwinkelspiel und/oder
der Drehwinkel der elastischen Verdrehung aufgebraucht ist. Dabei
stellt das Turbinenrad das wandlerseitige Ende und ein Antriebsrad
des Kraftfahrzeugs ein wandlerfernes Ende des Triebstrangs dar.
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Im
Ergebnis soll dadurch das Auftreten nennenswerter Lastschläge vermieden
werden. Als Idealfall wird eine Drehzahlgleichheit an einem Andockpunkt
genannt, den die
DE
102 06 199 C1 als konstruktiv vorgegebenen maximalen Verdrehwinkel zwischen
spielbehafteten Elementen des Triebstrangs definiert. Mit anderen
Worten: Beim Lastwechsel vom Schiebebetrieb zum Zugbetrieb soll
der im Schiebebetrieb in eine Richtung verspannte Triebstrang kontrolliert
entspannt und in die andere Richtung verspannt werden, wobei sich
vorhandene Spiele auf andere Flanken verlagern. Der Andockpunkt
charakterisiert den Zeitpunkt, zu dem die Spiele verlagert und der
Triebstrang in die andere Richtung verspannt oder vorgespannt ist.
Es geht dabei bei diesem Stand der Technik darum, den Triebstrang
weich von einem im Schiebebetrieb wirksamen ersten Drehwinkel-Anschlag
zu lösen
und weich an einen im Zugbetrieb wirksamen zweiten Drehwinkel-Anschlag
anzulegen. Dabei ergibt sich der Drehwinkel-Anschlag jeweils durch Anlegen von zwei
benachbarten Flanken von mechanisch mit einem Spiel gekoppelten
Bauteilen und/oder dadurch, dass ein elastisches Rückstellmoment
den Wert des verdrehenden Moments erreicht.
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Dabei
nutzt die
DE 102 06
199 C1 aus, dass moderne Kraftfahrzeuge mit einem sogenannten elektronischen
Fahrpedal ausgerüstet
sind, bei dem die Fahrpedalstellung zwar noch den Drehmomentwunsch
des Fahrers repräsentiert,
aber nicht mehr direkt die Drosselklappenstellung bestimmt. Die drehmoment-
und leistungsbestimmende Drosselklappenstellung wird vom Steuergerät der
DE 102 06 199 C1 beim
Lastwechsel nicht nur in Abhängigkeit vom
Fahrerwunsch, sondern zusätzlich
in Abhängigkeit
von Drehwinkel- und Drehzahldifferenzen zwischen verschiedenen Stellen
des Triebstrangs eingestellt.
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Die
DE 102 06 199 C1 nennt
in diesem Zusammenhang als Einflussgrößen den Gesamtwinkel der Verdrehung
des Triebstrangs, der sich als Folge von Spiel und/oder elastischen
Verformungen ergibt, die Winkelgeschwindigkeit der Primärseite bei
Beendigung des Schiebebetriebs, die Winkelgeschwindigkeit der Sekundärseite im Andockzeitpunkt
und das Beschleunigungsvermögen
und/oder das Bremsvermögen
des Verbrennungsmotors.
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Die
Begriffe der Primärseite
und der Sekundärseite
beziehen sich dabei offensichtlich auf das Beispiel mit dem Zwei-Massen-Schwungrad.
Dies ergibt sich daraus, dass die
DE 102 06 199 C1 diese Begriffe nur in Verbindung
mit dem Beispiel des Triebstrangs nennt, der ein Zwei-Massen-Schwungrad
aufweist. An anderer Stelle heißt
es in der
DE 102 06
199 C1 , dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors für das Beispiel
mit dem hydraulischen Drehmomentwandler keine für die Drehzahl auf der Turbinenseite
des Drehmomentwandlers wesentliche Größe darstellt.
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Vielmehr
seien in diesem Fall das vom Drehmomentwandler übertragene Drehmoment, bzw.
das Turbinenmoment des Drehmomentwandlers wichtige Parameter. Zur
Reduzierung eines Lastschlages wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen,
das übertragene
Moment des Drehmomentwandlers, bzw. dessen Turbinenmoment zu steuern.
Dadurch könne im
Ergebnis die Differenz der Drehzahlen von wandlerseitigem Ende und
wandlerfernem Ende des Elastizität
und Spiel aufweisenden Triebstranges beeinflusst werden.
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Bei
der Steuerung des Verbrennungsmotors bei einem Lastwechsel unterscheidet
die
DE 102 06 199
C1 im Wesentlichen zwei Phasen: In einer als Wartezeit
bezeichneten ersten Phase wird das dem Fahrerwunsch entsprechende
Drehmoment des Verbrennungsmotors eingestellt und ohne weiter Maßnahme an
den Triebstrang übergeben.
In einer als Eingreifzeit bezeichneten zweiten Phase erfolgt dagegen
eine Verringerung des Drehmoments des Verbrennungsmotors über einen
Zündeingriff
und/oder eine Veränderung
der Drosselklappenstellung.
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Von
diesem Stand der Technik unterscheidet sich die hier vorgestellte
Erfindung jeweils durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
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Diese
Merkmale sehen ein zeitgleiches Erfassen und Vergleichen der Drehzahlen
des Pumpenrades und des Turbinenrades sowie das Ermitteln einer
Abweichung der Drehzahl des Pumpenrades von der Drehzahl des Turbinenrades
vor. Dadurch kann der Übergang
von einem Schiebebetriebszustand, in dem praktisch kein Drehmoment
vom Pumpenrad auf das Turbinenrad übertragen wird, auf einen Zustand
mit Drehmomentübertragung
genau festgestellt werden.
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Es
ist dieser Übergang,
der unter Umständen,
nämlich
gerade dann, wenn die Drehzahl des Pumpenrades vorher kleiner als
die Drehzahl des Turbinenrades war, zu einem ruckartigen Aufbau
des auf das Turbinenrad übertragenen
Drehmomentes führt.
Die ruckartig einsetzende Übertragung
vom Pumpenrad auf das Turbinenrad wirkt als unerwünschte impulsförmige Anregung
einer Drehschwingung im nachfolgenden Triebstrang.
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Es
ist ferner vorgesehen, dass das Drehmoment des Verbrennungsmotors
unter bestimmten Bedingungen in Abhängigkeit von der Abweichung
der Drehzahl des Pumpenrades von der Drehzahl des Turbinenrades
und in Abhängigkeit
von einer Änderungsgeschwindigkeit
der Drehzahl des Pumpenrades eingestellt wird. Dadurch findet in
dieser kritischen Situation eine Verschiebung des Einflusses des
Fahrerwunsches auf die Drehmomentsollwertbildung zu anderen Einflussgrößen statt.
Diese anderen Einflussgrößen erlauben
eine vergleichsweise langsam erfolgende Angleichung der Drehzahl
des Pumpenrades an die Drehzahl des Turbinenrades. Diese langsam
erfolgende Angleichung wird dann ausgelöst, wenn die Drehzahl des Turbinenrades größer als
die Drehzahl des Pumpenrades ist und die Abweichung gleichzeitig
einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
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Bei
sich angleichenden Drehzahlen bauen sich die zur Drehmomentübertragung
erforderlichen Druck- und Strömungsverhältnisse
im Wandler vergleichsweise langsamer und kontinuierlicher auf, was zu
einem vergleichsweise weichen Einsetzen der Drehmomentübertragung
auf das Turbinenrad und damit zu einer Verringerung der unerwünschten
Anregung des Triebstrangs führt.
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Die
Erfindung betrifft damit eine Steuerung des Verbrennungsmotors,
die Eigenschaften des Drehmomentwandlers berücksichtigt. Dagegen geht es
bei dem Gegenstand der
DE
102 06 199 C1 darum, den hinter dem Drehmomentwandler liegenden Triebstrang
weich von einem im Schiebebetrieb wirksamen Drehwinkel-Anschlag
zu lösen
und weich an einen im Zugbetrieb wirksamen Drehwinkel-Anschlag anzulegen.
Dort geht es daher nicht um die Vermeidung ruckartiger Drehmomentspitzen
im Turbinenmoment.
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Im
Fahrbetrieb vermischen sich die Wirkungen von beiden Ursachen miteinander.
Einflüsse
von Drehwinkelspielen und elastischen Verformungen des Triebstrangs
rufen ebenso Lastschläge
hervor, wie Drehmomentspitzen im Turbinenmoment, die durch ein ruckartiges
Greifen des Wandlers hervorgerufen werden. Die Erfindung stellt
in diesem Zusammenhang eine Lösung
bereit, mit der Lastschläge,
die durch ein plötzliches
Einsetzen der Kraftübertragung
innerhalb des Drehmomentwandlers verursacht werden, verringert,
oder im Idealfall, vollständig vermieden
werden.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der
Beschreibung und den beigefügten
Figuren. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die
nachstehend noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern
auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar
sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 einen
Verbrennungsmotor in einem Triebstrang, der einen hydraulischen
Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad aufweist;
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2 ein
Blockschaltbild als Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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3 zeitliche
Verläufe
der Drehzahlen von Pumpenrad und Turbinenrad, wie sie sich bei einem Lastwechsel
unter Einfluss der Erfindung ergeben.
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Im
Einzelnen zeigt die 1 einen Triebstrang 10 eines
Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor 12, einem hydraulischen
Drehmomentwandler 14, der wenigstens ein Pumpenrad 16, ein
Turbinenrad 18 und eine Wandlerüberbrückungskupplung 20 aufweist,
einem Wechselgetriebe 22, einem Differenzial 24 und
Antriebsrädern 26 und 28.
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Hydrodynamische
Wandler, die nicht nur als Strömungskupplung,
sondern auch als Drehmomentwandler arbeiten, weisen zusätzlich ein
Leitrad 30 auf, das die zwischen Pumpenrad 16 und
Turbinenrad 18 zirkulierende Hydraulik-Flüssigkeit
in Abhängigkeit
von einer Drehzahldifferenz zwischen dem Pumpenrad 16 und
dem Turbinenrad 18 umlenkt. Das Pumpenrad 16 ist
drehfest mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 12 verbunden,
während das
Turbinenrad 18 drehfest mit einer Antriebswelle des Wechselgetriebes 22 verbunden
ist. Die Wandlerüberbrückungskupplung 20 ist
eine steuerbare Reibungskupplung, die parallel zum Drehmomentwandler 14 liegt.
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Der
Verbrennungsmotor 12 wird von einem Steuergerät 32 gesteuert,
das dazu Signale verarbeitet, in denen sich verschiedene Betriebsparameter des
Triebstrangs 10 abbilden. In der Darstellung der 1 sind
das vor allem Signale eines Fahrerwunschgebers 34, der
eine Drehmomentforderung FW des Fahrers erfasst, das Signal n_1
eines ersten Drehzahlgebers 36, der eine Drehzahl des Pumpenrades 16 als
Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10 erfasst,
das Signal n_2 eines zweiten Drehzahlgebers 38, der eine
Drehzahl n_2 des Turbinenrades 18 erfasst, und, alternativ
oder ergänzend
zu einem erfassten Signal n_2, das Signal n_3 eines Raddrehzahlsensors 40,
der eine Drehzahl n_3 eines Antriebsrades 26 des Kraftfahrzeugs
erfasst.
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Unter
der Voraussetzung, dass das Steuergerät 32 den im Wechselgetriebe 22 eingelegten Gang
kennt, kann es die Drehzahl n_2 aus der Drehzahl n_3 und der vorliegenden Übersetzung
bestimmen. In der Ausgestaltung der 1 steuert
das Steuergerät 32 über die
Steuerverbindung 42 auch das Wechselgetriebe 22 sowie,
mit einem Signal KB, den Schließzustand
der Wandlerüberbrückungskupplung 20.
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Die
zweite Drehzahl n_2 ergibt sich in einer bestimmten Fahrstufe des
Wechselgetriebes 22 aus der Fahrgeschwindigkeit, also der
Drehzahl n_3.
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Werden
verschiedene Steuergeräte
zur Steuerung des Verbrennungsmotors 12 und des Wechselgetriebes 22 verwendet,
so sind diese bei modernen Kraftfahrzeugen über ein Bussystem miteinander
verbunden. Daher ist die Übersetzung
auch in diesem Fall im Motorsteuergerät 32 bekannt und kann
dort zur Modellierung oder Messung der Drehzahl n_2 des Turbinenrades 18 verwendet
werden. Alternativ findet die Modellierung oder Messung der Drehzahl
des Turbinenrads 18 in einem separaten Getriebe-Steuergerät statt.
Die modellierte oder gemessene Drehzahl n_2 des Turbinenrads 18 wird
in diesem Fall über
das Bussystem an das Steuergerät 32 des
Verbrennungsmotors 10 übergeben.
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Die
Verwendung des für
Antiblockiersysteme und/oder Fahrdynamikregelungen ohnehin vorhandenen
Raddrehzahlsensors 40 besitzt daher Kostenvorteile, die
sich durch eine mögliche
Einsparung des zweiten Drehzahlgebers 38 ergeben.
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Es
versteht sich, dass moderne Triebstränge 10 mit einer Vielzahl
weiterer Sensoren ausgerüstet sind,
die hier aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt sind. Beispiel solcher Sensoren sind Luftmassenmesser,
Temperatursensoren, Drucksensoren etc. zur Erfassung von Betriebsparametern
des Verbrennungsmotors 12. Die Aufzählung der Geber und Sensoren 34 bis 40 ist
daher nicht als abschließende
Aufzählung
zu verstehen.
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Es
muss auch nicht für
jeden vom Steuergerät 32 verarbeiteten
Betriebsparameter ein eigener Sensor vorhanden sein, weil das Steuergerät 32 verschiedene
Betriebsparameter mit Hilfe von Rechenmodellen aus anderen, gemessenen
Betriebsparametern modellieren kann.
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Aus
den empfangenen Geber- und Sensorsignalen bildet das Steuergerät 32 unter
anderem Stellgrößen S_L,
S_K und S_Z zur Einstellung des Verbrennungsmotors 12 zur
Erzeugung des Drehmomentes.
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Im Übrigen ist
das Steuergerät 32 dazu
eingerichtet, insbesondere dazu programmiert, das erfindungsgemäße Verfahren
oder eine seiner Ausgestaltungen durchzuführen und/oder den entsprechenden
Verfahrensablauf zu steuern.
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Als
Stellglieder weist der Verbrennungsmotor 12 üblicherweise
Teilsysteme 44, 46, 48 auf, von denen
ein Teilsystem 44 zur Steuerung der Füllung von Brennräumen dient,
ein Teilsystem 46 zur Steuerung der Gemischbildung dient,
und ein Teilsystem 48 zur Steuerung der Zündung der
Brennraumfüllungen
dient. Das Teilsystem 44 zur Steuerung der Füllungen
weist in einer Ausgestaltung eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe
zur Steuerung der Luftzufuhr zum Verbrennungsmotor 12 auf,
die mit einem Stellsignal S_F angesteuert wird. Das Teilsystem 46 zur
Steuerung der Gemischbildung weist in einer Ausgestaltung eine Anordnung
von Injektoren auf, über
die Kraftstoff mit Stellsignalen S_K in ein Saugrohr oder in individuelle
Brennräume
des Verbrennungsmotors 12 zugemessen wird. Stellsignale
S_Z dienen zur Auslösung
von Zündungen
in den Brennräumen.
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Das
vom Verbrennungsmotor 12 erzeugte Drehmoment kann insbesondere
durch Beschränkungen
der Brennraumfüllungen
und/oder durch Abschalten der Kraftstoffzufuhr zu einem oder mehreren Brennräumen und/oder
durch Verzögern
der Auslösung
von Zündungen
gegenüber
einem Zündzeitpunkt,
bei dem sich ein optimales Drehmoment ergeben würde, verringert werden (Spätverstellung
der Zündung).
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2 veranschaulicht
eine Ausgestaltung der Erfindung in der Form eines Blockschaltbilds
des Steuergeräts 32.
Die einzelnen Blöcke
können
dabei sowohl einzelnen Verfahrensschritten als auch Funktionsmodulen
des Steuergeräts 32 zugeordnet
werden, so dass die 2 sowohl Verfahrensaspekte als auch
Vorrichtungsaspekte der Erfindung offenbart.
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In
der Ausgestaltung der 2 verarbeitet das Steuergerät 32 die
Signale FW, n_1 und n_2 zu den Stellsignalen S_F, S_K und S_Z. Dabei
erfasst das Steuergerät 32 zeitgleich
die Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16 und die Drehzahl n_2
des Turbinenrades 18. Wie bereits erläutert wurde, kann n_2 alternativ
zu einer Messung auch aus den Signalen anderer Sensoren modelliert
werden. Ein Block 50 dient zur Ermittlung einer Änderungsgeschwindigkeit der
Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16. In einer Ausgestaltung
erfolgt die Ermittlung durch Bildung einer Zeitableitung d/dt(n_1).
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In
einer Verknüpfung 52 wird
eine Abweichung der Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16 von der
Drehzahl n_2 des Turbinenrades 18 ermittelt. Die Ermittlung
erfolgt in der Ausgestaltung der 2 dadurch,
dass die Abweichung als Differenz dn = n_2 – n_1 gebildet wird. Mit den
ermittelten Werten der Abweichung dn und der Änderungsgeschwindigkeit d/dt(n_1)
der Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16 wird ein Instationär-Sollwertgeber 54 adressiert,
der Sollwerte M_soll_i für
das Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 in Abhängigkeit
von seinen Eingangsgrößen dn und
d/dt(n_1) ausgibt.
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Die
vom Instationär-Sollwertgeber 54 ausgegebenen
Sollwerte M_soll_i dienen zur Ansteuerung eines Blocks 56,
in dem wenigstens eine der Stellgrößen S_L, S_K und S_Z gebildet
wird. Dabei erfolgt die Bildung der Stellgrößen S_F und/oder S_K und/oder
S_Z zur Ansteuerung der Teilsysteme 44 und/oder 46 und/oder 48 aus
der 1 so, dass der Verbrennungsmotor 12 das
geforderte Drehmoment M_soll_i erzeugt.
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In
der Ausgestaltung der 2 erfolgt die Einstellung des
Drehmoments des Verbrennungsmotors 12 in Abhängigkeit
von der Abweichung dn und einer Änderungsgeschwindigkeit
d/dt(n_1) der Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16 dann, wenn
ein Eingang 58 des Blocks 56 mit dem Ausgang 60 des
Instationär-Sollwertgebers 54 verbunden
ist. Die Verbindung erfolgt in der Ausgestaltung der 2 mit Hilfe
eines Software-Schalters 62, der den Eingang 58 des
Blocks 56 wahlweise mit dem Ausgang 60 des Instationär-Sollwertgebers 54 oder
einem Ausgang 64 eines Zugbetriebs-Sollwertgebers 66 verbindet. Der
Zugbetriebs-Sollwertgeber 66 dient zur Ausgabe von Drehmoment-Sollwerten
M_soll_z im Zugbetrieb, bei dem eine dominante Abhängigkeit
des Drehmoment-Sollwertes vom Fahrerwunsch FW oder von anderen Anforderungen
erwünscht
ist, die im Steuergerät 32 für eine Steuerung
des Verbrennungsmotors 12 gebildet werden. Solche Anforderungen
ergeben sich zum Beispiel durch eine Drehzahlbegrenzung, bei der
das Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 bei Bedarf reduziert
wird, um die Überschreitung
einer maximal zulässigen
Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 zu verhindern.
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Unter
bestimmten Bedingungen koppelt der Software-Schalter 62 die
Drehmoment-Sollwertvorgabe
und damit die Einstellung des Drehmoments des Verbrennungsmotors vom
Zugbetriebs-Sollwertgeber 66 ab und verbindet den Ausgang 60 des
Instationär-Sollwertgebers 54 mit
dem Eingang 58 des Blocks 56. In der Ausgestaltung
der 2 liegen diese Bedingungen dann vor, wenn die
Drehzahl n_2 des Turbinenrades 18 größer als die Drehzahl n_1 des
Pumpenrades 16 ist und die Abweichung einen vorgegebenen
Schwellenwert S unterschreitet.
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Dazu
findet im Vergleicher 68 ein Vergleich der zeitgleich erfassten
Drehzahlwerte n_1 und n_2 statt. Ein Signal am Ausgang des Vergleichers 68 gibt an,
ob die Drehzahl n_2 des Turbinenrades 18 größer ist
als die Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16. Diese Situation
tritt typischerweise im Schiebebetrieb ein. In einer Ausgestaltung
liefert der Vergleicher 68 dann eine logische 1, während er
im Zugbetrieb, in dem n_1 typischerweise größer oder gleich n_2 ist, eine logische
Null liefert.
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Ferner
findet zeitlich parallel in einem weiteren Vergleicher 70 ein
Vergleich der in der Verknüpfung 52 gebildeten
Abweichung dn mit einem vorbestimmten Schwellenwert S statt, der
von einer Speicherzelle 72 bereitgestellt wird. Der Vergleich
erfolgt so, dass ein Signal am Ausgang des Vergleichers 70 angibt,
ob der Schwellenwert S unterschritten wird. In einer Ausgestaltung
liefert der Vergleicher 70 dann eine logische Eins. Die
Ausgangssignale der Vergleicher 68 und 70 werden
durch eine Und-Verknüpfung miteinander
verknüpft.
Mit dem Ausgang der Und-Verknüpfung 74 wird
die Schaltstellung des Software-Schalters 62 so gesteuert,
dass der Ausgang 60 des Instationär-Sollwertgebers 54 gerade dann
mit dem Eingang 58 des Blocks 56 verbunden wird,
wenn n_1 kleiner als n_2 ist und die Abweichung dn = n_2 – n_1 kleiner
als der vorgegebene Schwellenwert S ist.
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Im
Ergebnis werden damit die Drehzahlen n_1 des Pumpenrades 16 und
n_2 des Turbinenrades 18 zeitgleich erfasst und miteinander
verglichen, eine Abweichung dn der Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16 von
der Drehzahl n_2 des Turbinenrades 18 ermittelt, und dann,
wenn die Drehzahl n_2 des Turbinenrades 18 größer als
die Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16 ist und die Abweichung
dn gleich n_2 minus n_1 einen vorgegebenen Schwellenwert S unterschreitet,
das Drehmoment des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der Abweichung
dn und einer Änderungsgeschwindigkeit
d/dt(n_1) des Pumpenrades 16 eingestellt.
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Die
Drehmoment-Sollwerte werden in diesem Fall abhängig von einer Drehzahlabweichung
dn und einer Änderungsgeschwindigkeit
d/dt(n_1) einer Drehzahl n_1 vorgegeben, was die Realisierung einer
Regelung der Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16 auf den Wert
der Drehzahl n_2 des Turbinenrades 18 mit einer PD-Charakteristik
erlaubt (P gleich proportional, D gleich differenzial).
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Vorgabe des Drehmoment-Sollwertes
durch den Instationär-Sollwertgeber 54 nicht
völlig
unabhängig vom
Fahrerwunsch FW, was in der 2 durch
die gestrichelte Zuführung
des Signals FW zum Block 54 repräsentiert wird. Die Abhängigkeit
vom Fahrerwunsch ist beim Instationär-Sollwertgeber 54 bevorzugt
so ausgeprägt,
dass ein schnelles und weites Betätigen eines Fahrpedals den
Fahrerwunsch FW ausgeprägter
und die PD-Regelfunktion eingeschränkter wirken lässt. Das
Steuergerät 32 interpretiert
eine solche Betätigung
des Fahrpedals durch den Fahrer als Wunsch nach einem Vorrang der Drehmomentanforderung
vor Komfortfunktionen wie der Lastschlagdämpfung.
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3 zeigt
qualitative Verläufe
der Drehzahlen n_1 und n_2 über
der Zeit t bei einer Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Für Zeiten links
von t0 befindet sich der Triebstrang 10 im Schiebebetrieb
mit geöffneter
Wandlerüberbrückungskupplung 20.
Die Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16 ist kleiner als die
Drehzahl n_2 des Turbinenrades 18. Der Drehmomentwandler 14 überträgt kein
Drehmoment. Solche Bedingungen stellen sich zum Beispiel dann ein,
wenn das Kraftfahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit rollt und der
Fahrer seine Drehmomentanforderung weiter reduziert. Unter einer
niedrigen Geschwindigkeit wird in diesem Zusammenhang eine Geschwindigkeit
von weniger als 40 km/h verstanden. Bei offener Wandlerüberbrückungskupplung 20 fällt die
Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16 dann unter die Drehzahl
n_2 des Turbinenrades 18.
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Zum
Zeitpunkt t0 fordert der Fahrer ein höheres Drehmoment, bei dem der
Triebstrang 10 vom Schiebebetrieb in den Zugbetrieb übergeht.
Die Vorgabe des Drehmoment-Sollwerts
wird dabei zunächst
vom Fahrerwunsch FW nach einem höheren Drehmoment
dominiert, so dass die Drehzahl n_1 des Verbrennungsmotors 12 zunächst ansteigt.
Da die Drehzahl des Pumpenrades 16, die der Drehzahl n_1
des Verbrennungsmotors entspricht, anfangs noch niedriger als die
Drehzahl n_2 des Turbinenrades 18 ist, findet anfangs noch
kein nennenswerter Drehmomentübertrag
vom Pumpenrad 16 auf das Turbinenrad 18 statt.
Das Pumpenrad 16 dreht daher zunächst unbelastet hoch, was für den anfangs
steilen Anstieg der Drehzahl n_1 mit verantwortlich ist.
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Zum
Zeitpunkt t1 unterschreitet die Abweichung der Drehzahl n_1 von
der Drehzahl n_2 den Schwellenwert S, wobei die Drehzahl n_2 des
Turbinenrades 18 zunächst
größer als
die Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16 bleibt. Als Folge wird
der Software-Schalter 62 in der 2 umgelegt,
so dass die Sollwertvorgabe von der Dominanz des Fahrerwunsches
durch den Zugbetriebs-Sollwertgeber 66 entkoppelt ist und
durch den Instationär-Sollwertgeber 54 erfolgt.
Die Sollwertvorgabe erfolgt also in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit
d/dt(n_1) der Drehzahl n_1 und dem Wert der Abweichung der Drehzahl
n_1 des Pumpenrades 16 von der Drehzahl n_2 des Turbinenrades 18.
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Die
Sollwertvorgabe durch den Instationär-Sollwertgeber 54 erfolgt
mit dem Ziel, die Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16 mit vergleichsweise flacher
Steigung durch den Wert der Drehzahl n_2 des Turbinenrades 18 laufen
zu lassen, so dass die Drehmomentübertragung weich einsetzt.
Wie bereits erwähnt
wurde, setzt die Drehmomentübertragung dann
ein, wenn die Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16 die Drehzahl
n_2 des Turbinenrades 18 überschreitet oder sich ihr
zumindest annähert.
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Sobald
die Drehmomentübertragung
durch den Drehmomentwandler 14 begonnen hat, wird die Sollwertvorgabe
wieder auf den Zugbetriebs-Sollwertgeber 66 umgeschaltet.
In der Ausgestaltung der 2 erfolgt dies dann, wenn der
Wert der Abweichung dn größer oder
gleich Null wird. Es versteht sich aber, dass die Umschaltung auf
die Sollwertvorgabe durch den Zugbetriebs-Sollwertgeber 66 auch so
ausgestaltet sein kann, dass sie bei einer konfigurierbar positiven
oder negativen Drehzahldifferenz n_1 minus n_2 erfolgt. Beim Gegenstand
der 3 erfolgt diese Umschaltung zum Zeitpunkt t2.
Alternativ oder ergänzend
kann die Umschaltung auch nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne
nach dem Zeitpunkt t1 erfolgen.
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Bevorzugt
ist, dass die Rückschaltung
auf die Sollwertvorgabe durch den Zugbetriebs-Sollwertgeber 66 dann erfolgt,
wenn die Drehzahl n_1 des Pumpenrades 16 die Summe aus
der Drehzahl n_2 des Turbinenrades 18 und einem vorbestimmten
Offset überschreitet.
Mit anderen Worten: Diese Ausgestaltung sieht vor, dass das Drehmoment
des Verbrennungsmotors so lange in Abhängigkeit von der Abweichung
dn und der Änderungsgeschwindigkeit d/dt(n_1)
eingestellt wird, bis die Abweichung nach einem Wechsel ihres Vorzeichens
einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Bevorzugt ist
auch, dass der Offset, bei der die Sollwertvorgabe durch den Instationär-Sollwertgeber 54 aktiviert
und deaktiviert wird, für
jeden Gang im Wechselgetriebe 22 konfigurierbar ist, so
dass das Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 ergänzend in
Abhängigkeit
von einer im Wechselgetriebe 22 eingestellten Übersetzung
eingestellt wird.
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Beide
Ausgestaltungen erlauben eine an die Zugkraft und Trägheitsverhältnisse
bei verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten und Gangstufen angepasste
Lastschlagdämpfung
bei offener Wandlerkupplung.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das Drehmoment
des Verbrennungsmotors 12 nur dann in Abhängigkeit
von der Abweichung dn und der Änderungsgeschwindigkeit
d/dt(n_1) eingestellt wird, wenn ein Fahrstabilitätsprogramm
nicht deaktiviert worden ist und/oder wenn eine Änderung der im Getriebe eingestellten Übersetzung
gerade nicht durchgeführt
wird, und/oder wenn eine Modifizierung der Steuerung des Verbrennungsmotors 12 für eine beschleunigte
Aufheizung eines Katalysators nicht aktiviert ist und/oder das Drehmoment
des Verbrennungsmotors 12 nur dann in Abhängigkeit
von der Differenz dn und der Änderungsgeschwindigkeit d/dt(n_1)
eingestellt wird, wenn die Wandlerüberbrückungskupplung 20 nicht
geschlossen ist.
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Durch
diese Ausgestaltungen werden Störungen
dieser Steuerungsvorgänge
verhindert. Das ist sinnvoll, weil diese Vorgänge im Allgemeinen eine höhere Priorität besitzen
als die eher aus Komfortgründen
vorgesehene Lastschlagdämpfung.
Diese Beschränkungen
werden bevorzugt als ergänzende Eingangsbedingungen
der Und-Verknüpfung 74 in der 2 realisiert.