DE102007004412A1

DE102007004412A1 - Vorrichtung und Verfahren für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102007004412A1
Application number: DE102007004412A
Authority: DE
Inventors: Werner Wolfgang; Olrik Weinmann; Peter Dr. Reitz; Uwe Griesmeier; Maik Dr. Würthner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-07-31
Also published as: US20080183371A1

Abstract

Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor, welcher mittels einer automatisierten Kupplung mit einem Getriebe in Wirkverbindung steht, wobei das Getriebe eine oder mehrere stufenlos oder gestuft veränderbare Übersetzungen aufweist und das Fahrzeug eine Schubabschaltung aufweist. Bei einem vorliegenden Schubbetrieb kann die Schubabschaltung eine Unterbrechung einer Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors und bei Erreichen oder Unterschreiten einer zuvor definierten Wiedereinsetzdrehzahl des Verbrennungsmotors eine Wiedereinsetzung der Kraftstoffzufuhr bewirken. Zusätzlich zu den für den Fahrbetrieb benötigten Übersetzungen im Getriebe sind Übersetzungen für den Schubbetrieb mit Schubabschaltung vorgesehen, welche niedrigere Übersetzungsverhältnisse als die Übersetzungen für den Fahrbetrieb ermöglichen, um das am Abtrieb wirkende Schleppmoment des Verbrennungsmotors zu verringern, wobei die zusätzlichen Übersetzungen entweder gestuft oder stufenlos sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zu einem optimierten Schubbetrieb eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 6.
Aus der Praxis sind seit geraumer Zeit Fahrzeuge bekannt, welche zwecks Reduktion des Kraftstoffverbrauchs mit einer Schubabschaltung ausgestattet sind. Diese funktioniert derart, dass zum Beispiel beim durch den Fahrer verursachten Gaswegnehmen beim antreibenden Verbrennungsmotor, die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet wird und der Verbrennungsmotor durch die aktuelle kinetische Energie des Fahrzeugs angetrieben wird. Die Kraftstoffzufuhr bleibt abgeschaltet bis der Fahrer die Kraft vom Verbrennungsmotor wieder anfordert, die Drehzahl des Verbrennungsmotors eine zuvor definierte Wiedereinsetzdrehzahl erreicht hat oder ein anderer Anspruch auf einer Änderung der Fahrbedingungen entsteht. Während des Schubbetriebs, besonders während der Schubabschaltung, wird Kraftstoff gespart, deshalb ist es gewünscht, die Phase der Schubabschaltung möglichst lange zu nutzen.
In der DE 10 2004 052 786 wird vorgeschlagen, bei der Schubabschaltung die Wiedereinsetzdrehzahl zum Öffnen der Kraftstoffzufuhr in Richtung der Leerlaufdrehzahl abzusenken, insbesondere gleich wie die Leerlaufdrehzahl einzustellen. Hierbei wird ein Zusatzelektromotor benötigt, da der Verbrennungsmotor bei fallender Drehzahl gegebenenfalls für das Öffnen der Drosselklappe und zum Aufbau einer Momentenreserve eine gewisse Zeit benötigt, um ein ausreichend hohes Moment aufzubauen und den Drehzahlabfall vor Erreichen der Leerlaufdrehzahl abzufangen. Aus den vorstehend angegebenen Gründen kann die Wiedereinsetzdrehzahl noch beliebig abgesenkt werden. Sie liegt typischerweise bei mindestens 300 bis 400 U/min oberhalb der Leerlaufdrehzahl.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen optimierten Schubbetrieb eines Fahrzeugs vorzuschlagen, welcher eine Kraftstoffersparnis zur Folge hat.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 6, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Wird bei einem Schubbetrieb eine möglichst geringe Übersetzung beziehungsweise ein möglichst hoher Gang eines Getriebes gewählt, so reduziert sich das am Abtrieb wirksame Schleppmoment des Verbrennungsmotors. Ist bereits die kleinste mögliche Übersetzung beziehungsweise der höchste mögliche Gang geschaltet, so kann keine weitere Verbesserung des Schubbetriebs durch Reduzierung des am Abtrieb wirksamen Schleppmoments des Verbrennungsmotors mehr folgen.
Die Erfindung betrifft demnach eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, welcher mittels einer automatisierten Kupplung mit einem Getriebe in Wirkverbindung steht. Das Getriebe weist eine oder mehrere gestuft oder stufenlos veränderbare Übersetzungen auf. Eine Schubabschaltung des Verbrennungsmotors ist vorhanden und wird beim Schubbetrieb des Fahrzeugs dadurch aktiviert, dass die Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors ausgeschaltet wird. Bei Erreichen oder Unterschreiten einer zuvor definierten Wiedereinsetzdrehzahl des Verbrennungsmotors wird die Kraftstoffzufuhr wieder zugeschaltet. Die Steuerung der Schubabschaltung wird von mindestens einer elektronischen Steuereinheit durchgeführt, welche im Fahrzeug vorhanden ist und Signale sowie Daten des Fahrzeugs aufnimmt, verarbeitet und abgibt. Die Steuerung kann entweder auf eine oder auf mehrere Steuereinheiten verteilt werden.
Um das Schleppmoment des Verbrennungsmotors zu verringern und dadurch eine mögliche Verlängerung der mit Schubabschaltung gefahrenen Strecke des Fahrzeugs zu ermöglichen, sind zusätzliche Übersetzungen vorhanden, welche niedrigere Übersetzungsverhältnisse als die für den Fahrbetrieb vorgesehenen Übersetzungen des Getriebes aufweisen. Die zusätzlichen Übersetzungen sind entweder gestuft oder stufenlos und sind nur für den Schubbetrieb des Verbrennungsmotors dimensioniert, was zu Kosten- und Gewichtsvorteilen führt. Geeignete Vorrichtungen für die zusätzlichen Übersetzungen sind beispielsweise Zahnradübersetzungen oder für die stufenlose Reduzierung der Übersetzung bekannte Arten von Variatoren wie Band-, Kette- oder Reibradvariatoren.
In einer vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung sind eine Einrichtung für die zusätzlichen Übersetzungen in Kombination mit dem Getriebe und einer Zusatzbremse, im Fahrzeug vorhanden. Wobei die zusätzlichen Übersetzungen in dem Antriebsstrang in Kraftschlussrichtung vor oder hinter dem Getriebe vorgesehen sind oder mit dem Getriebe oder der Zusatzbremse zusammengebaut sind, beziehungsweise in dem Getriebe oder der Zusatzbremse integriert sind.
Zur Steuerung der Vorrichtung des Schubbetriebs und der Zusatzbremse ist im Fahrzeug ein Vorwählglied als Bedienhebel vorgesehen, welcher durch Datenleitungen mit der elektronischen Steuereinheit verbunden ist. Der Bedienhebel geht von einer Nullposition aus und kann von dort in zwei Richtungen geführt werden, eine erste Richtung zur Erhöhung des Bremswiderstandes der Zusatzbremse und eine zweite Richtung zur Verringerung der Übersetzung des Getriebes beziehungsweise den zusätzlichen Übersetzungen.
Durch diese Maßnahme ist das an sich bekannte Vorwählglied zur Steuerung der Zusatzbremse in vorteilhafter Weise um eine weitere Wahlmöglichkeit erweitert, nämlich die kombinierte Steuerung der Zusatzbremse mit dem Schubbetrieb, was dem Fahrer ermöglicht, das Schleppmoment des Fahrzeugs beziehungsweise des Antriebsstrangs durch die Zusatzbremse zu erhöhen oder durch Ausnutzen der zusätzlichen Übersetzungen zu verringern.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Vorwählglied derart ausgebildet ist, dass es sich zumindest aus seiner Position zur Verringerung des am Abtrieb wirkenden Schleppmoments des Fahrzeugs selbsttätig in seine Nullposition zurückbewegt. Außerdem wird vorgeschlagen, dass das Vorwählglied der Zusatzbremse und für die zusätzlichen Übersetzungen als Bedienhebel nach Art eines Schwenkhebels, Drehhebels oder Zug-/Druckhebels ausgebildet ist.
Ferner werden in Fahrzeugen mit einem Tempomat oder einem Adaptive Cruise Control die Fahrgeschwindigkeits-Daten des Tempomats beziehungsweise des Adaptive Cruise Controls über eine Datenleitung für die elektronische Steuereinheit zur Verfügung gestellt und für die Steuerung des optimierten Schubbetriebs genutzt.
Zudem wird ein optimierter Schubbetrieb des Fahrzeugs in Abhängigkeit von anderen Betriebs- und/oder Fahrbedingungen des Kraftfahrzeugs beendet. Beispielsweise durch Änderungen der Temperatur des Antriebsmotors und/oder durch das Einwirken eines Fahrers auf die Fahrbedingungen.
Wenn das Fahrzeug im Schubbetrieb mit niedrigen Geschwindigkeiten betrieben wird und der Verbrennungsmotor die zuvor definierte Wiedereinsetzdrehzahl erreicht, wird die Kraftstoffzufuhr wieder zugeschaltet und der Verbrennungsmotor zündet, was durch die niedrige Drehzahl des Verbrennungsmotors zu einem Abwürgen des Verbrennungsmotors führt. Um dies zu verhindern besteht die Möglichkeit, den Schubbetrieb des Fahrzeugs beizubehalten dadurch, dass automatisch oder von dem Fahrer zu einem Gang beziehungsweise einer Übersetzung geschaltet wird, welche eine höhere Drehzahl des Verbrennungsmotors ermöglicht und somit das Abwürgen des Verbrennungsmotors vermeidet. Dadurch wird ein höheres am Abtrieb wirksames Schleppmoment des Verbrennungsmotors bewirkt und dadurch ist es in niedrigen Geschwindigkeiten nicht möglich lange im Schubbetrieb zu fahren.
Um die Phase der Schubabschaltung auch bei niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten, zu verlängern wird die Wiedereinsetzdrehzahl der Schubabschaltung definiert als eine Drehzahl unterhalb der Leerlaufdrehzahl, jedoch oberhalb einer unteren Drehzahlschwelle, bei welcher eine Versorgung einer oder mehrerer Hilfsaggregate sichergestellt ist, zum Beispiel eine Lenkhilfspumpe.
Schließlich wird vorgeschlagen, dass bei einem Wiedereinsetzen der Kraftstoffzufuhr bei einer Drehzahl unter der Leerlaufdrehzahl eine Kupplung im den Antriebsstrang des Fahrzeugs geöffnet wird, um den Verbrennungsmotor richtig zu starten und eine komfortable Weiterfahrt des Fahrzeugs sicherzustellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004052786 [0003]

Claims

Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, welcher mittels einer automatisierten Kupplung mit einem Getriebe in Wirkverbindung steht, wobei das Getriebe eine oder mehrere stufenlos oder gestuft, veränderbare Übersetzungen aufweist und der Verbrennungsmotor eine Schubabschaltung ermöglicht, welche beim Schubbetrieb des Fahrzeugs eine Unterbrechung einer Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors erzeugt und bei Erreichen oder Unterschreiten einer zuvor definierten Wiedereinsetzdrehzahl des Verbrennungsmotors ein Wiedereinsetzen der Kraftstoffzufuhr bewirkt und im Fahrzeug mindestens eine elektronische Steuereinheit zur Aufnahme, Verarbeitung und Abgabe von Signalen sowie Daten des Fahrzeuges vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zu den für den Fahrbetrieb vorgesehenen Übersetzungen im Getriebe zusätzliche Übersetzungen für den Schubbetrieb mit Schubabschaltung vorgesehen sind, welche niedrigere Übersetzungsverhältnisse als die Übersetzungen für den Fahrbetrieb ermöglichen, um das am Abtrieb wirksame Schleppmoment des Verbrennungsmotors zu verringern und wobei die zusätzlichen Übersetzungen gestufte oder stufenlose Übersetzungen sind.
Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Zusatzbremse aufweist und dass eine Einrichtung für die zusätzlichen Übersetzungen entweder in Kraftflussrichtung vor oder hinter dem Getriebe angeordnet oder im Getriebe integriert oder mit der Zusatzbremse zusammengebaut beziehungsweise integriert sind.
Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Vorwählglied für die Zusatzbremse und die zusätzlichen Übersetzungen vorgesehen und mit der elektroni schen Steuereinheit derart verbunden ist, dass das Vorwählglied ausgehend von einer Nullposition sowohl in einer ersten Richtung zur Erhöhung des Bremswiderstandes der Zusatzbremse, als auch in einer zweiten Richtung zur Verringerung der Übersetzung des Getriebes beziehungsweise einer Auswahl der zusätzlichen Übersetzungen verstellbar ist.
Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorwählglied derart ausgebildet ist, dass es sich zumindest aus seiner Position zur Verringerung des am Antrieb wirkenden Schleppmoments des Fahrzeugs selbsttätig in seine Nullposition zurückbewegt.
Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorwählglied der Zusatzbremse als Schwenkhebel, Drehhebel oder Zug-/Druckhebel ausgebildet ist.
Verfahren für ein Kraftfahrzeug zur Steuerung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tempomat oder ein Adaptive Cruise Control vorhanden ist und Stellwerte von dem Tempomat beziehungsweise dem Adaptive Cruise Control für die elektronische Steuerung des Schubbetriebs zur Verfügung stehen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schubbetrieb des Fahrzeugs in Abhängigkeit von anderen Betriebs- und/oder Fahrbedingungen des Kraftfahrzeugs, wie der Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder durch das Einwirken eines Fahrers auf die Fahrbedingungen, beendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zuvor definierte Wiedereinsetzdrehzahl bei einer Drehzahl unter der Leerlaufdrehzahl liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors bei einer Drehzahl unterhalb der Leerlaufdrehzahl zugeschaltet wird, eine Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und einem Getriebe geöffnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zuvor definierte Wiedereinsetzdrehzahl höher als eine untere Drehzahlschwelle ist, bei welcher eine Versorgung eines oder mehrerer Hilfsaggregate des Kraftfahrzeugs sichergestellt ist.