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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein solches Verfahren ist jeweils aus in Serie gefertigten Kraftfahrzeugen bekannt.
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Automatisiert schaltbare Getriebe sollen einen zumindest weitestgehend zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorgang (Gangwechsel) ermöglichen. Dabei soll ein Schaltvorgang möglichst schnell und komfortabel durchgeführt werden können. Insbesondere ist es erwünscht, dass Gangwechsel auch bei nur sehr kurzen Gangwechselzeiten ruckfrei durchgeführt werden können.
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Bei einem Schaltvorgang aus einem niedrigeren Gang in einen höheren Gang ist eine Drehzahlabsenkung des Verbrennungsmotors erforderlich. Diese Drehzahlabsenkung kann dadurch bewirkt werden, dass eine dem Verbrennungsmotor zuzuführende Luftmenge und/oder eine dem Verbrennungsmotor zuzuführende Kraftstoffmenge reduziert wird und/oder indem Zündzeitpunkte des Verbrennungsmotors verändert werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Maßnahmen für sehr schnelle und gleichzeitig komfortable Hochschaltvorgänge nicht ausreichend sind.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welches sehr schnelle und gleichzeitig komfortable Hochschaltvorgänge ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Innerhalb der Synchronisationszeit Tsyn werden unterschiedliche viele Brennräume des Verbrennungsmotors deaktiviert.
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Die Anzahl der deaktivierten oder „ausgeblendeten“ Brennräume oder Zylinder des Verbrennungsmotors wird während der Synchronisationszeit variiert. Durch die Deaktivierung einer unterschiedlichen Anzahl von Brennräumen während der Synchronisationszeit Tsyn ist es möglich, innerhalb kürzester Zeit einen hohen und dabei gut kontrollierbaren Momentenabbau zu erzielen.
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Es wird eine Anzahl der zu einem Zeitpunkt innerhalb der Synchronisationszeit Tsyn zu deaktivierenden Brennräume in Abhängigkeit der Drehzahldifferenz zwischen einer Ist-Drehzahl und einer in dem höheren Gang anliegenden Zieldrehzahl bestimmt. Dies ermöglicht es, bei einer vergleichsweise großen Drehzahldifferenz zu Beginn der Synchronisationszeit eine höhere Anzahl von Brennräumen zu deaktivieren und mit zunehmend kleinerer Drehzahldifferenz eine geringere Anzahl von Brennräumen zu deaktivieren.
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Es ist eine Zuordnungsfunktion hinterlegt, welche einen Zusammenhang zwischen der oben genannten Restzeit und/oder der oben genannten Drehzahldifferenz einerseits und der Anzahl der zu deaktivierenden Brennräume andererseits angibt. In vorteilhafter Weise ist diese Zuordnungsfunktion einer Zieldrehzahlregelung des Verbrennungsmotors überlagert, so dass ein idealer Solldrehzahlverlauf erreicht werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Verlauf der Synchronisationszeit Tsyn die Anzahl der deaktivierten Brennräume des Verbrennungsmotors reduziert wird. Hierdurch kann zu Beginn der Synchronisationszeit ein hoher Momentenabbau erfolgen, gegen Ende der Synchronisationszeit jedoch eine geringere Anzahl von Brennräume deaktiviert werden, so dass in vorteilhafter Weise nach Beendigung des Schaltvorgangs wieder alle Brennräume des Verbrennungsmotors aktiviert sind.
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Vorzugsweise wird eine Anzahl der zu einem Zeitpunkt innerhalb der Synchronisationszeit Tsyn zu deaktivierenden Brennräume in Abhängigkeit der bis zum Ablauf der Synchronisationszeit zur Verfügung stehenden Restzeit bestimmt. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Abgleich einer möglichst hohen Anzahl von zu deaktivierenden Brennräumen und der noch zur Verfügung stehenden Restzeit bis zum Ablauf der Synchronisationszeit.
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Ergänzend kann nach die Anzahl der auszublendenden Zylinder in Abhängigkeit de Drehzahlsprungs wahrend der Schaltung bedatet werden, So kann z.B. bei einem kleine Drehzahlsprung ohne Ausblendung und bei großem Drehzahlsprüngen mit Ausblendung gefahren werden.
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Ein besonders zuverlässiges Verfahren ergibt sich, wenn die Anzahl der zu deaktivierenden Brennräume innerhalb der Synchronisationszeit Tsyn mehrfach bestimmt wird. Insbesondere kann die Anzahl der zu deaktivierenden Brennräume innerhalb der Synchronisationszeit Tsyn nach Ablauf vorgegebener oder vorgebbarer Zeitintervalle neu bestimmt werden. Die Dauer eines solchen Zeitintervalls beträgt beispielsweise wenige Millisekunden, insbesondere zwischen mindestens ungefähr 5 ms und höchstens ungefähr 20 ms.
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Eine besonders einfache Deaktivierung eines Brennraums ergibt sich, wenn die Kraftstoffzufuhr zu einem zu deaktivierenden Brennraum unterbrochen wird.
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In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs wählen kann, ob das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden soll oder nicht. Beispielsweise kann eine solche Wahl an bestimmte Betriebsmodi „Normal“ und/oder „Sport“ und/oder „Race“ gekoppelt sein.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens davon abhängig zu machen, mit welcher Abgasanlage das Kraftfahrzeug ausgestattet ist. Beispielsweise kann mit einer so genannten Klappenabgasanlage oder „Sportabgasanlage“ ein besonders attraktiver Motorklang erreicht werden. Dieser Motorklang kann durch Deaktivierung einzelner Brennräume des Verbrennungsmotors verstärkt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Deaktivierung des Brennraums ausgeschlossen, wenn eine vorgegebene oder vorgebbare Abgasmindesttemperatur des Verbrennungsmotors unterschritten wird. Auf diese Weise kann ein Katalysator der Abgasanlage des Kraftfahrzeugs während einer Warmfahrphase schneller auf Betriebstemperatur gebracht werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Deaktivierung des Brennraums ausgeschlossen wird, wenn ein Restsauerstoffgehalt des Abgases des Verbrennungsmotors einen vorgegebenen oder vorgebbaren maximalen Sauerstoffgehalt unterschreitet. Hierdurch kann ausgeschlossen werden, dass einem Katalysator ein zu sauerstoffreiches Abgas zugeführt wird. Der Restsauerstoffgehalt des Abgases kann in üblicher Weise mit Hilfe einer LambdaSonde erfasst werden.
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In vorteilhafter Weise handelt es sich bei dem automatisiert schaltbaren Getriebe um ein Doppelkupplungsgetriebe.
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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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Figurenliste
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Steuereinrichtung, einem Verbrennungsmotor und einem automatisiert schaltbaren Getriebe; und
- 2 den zeitlichen Verlauf der Drehzahl des Verbrennungsmotors während eines Hochschaltvorgangs des Getriebes und ein Ausführungsbeispiel einer Zuordnungsfunktion zur Bestimmung der Anzahl der während des Hochschaltvorgangs zu deaktivierenden Brennräume des Verbrennungsmotors.
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In der 1 ist ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Ausführungsbeispiel eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Der Triebstrang 10 umfasst einen Verbrennungsmotor 12, ein automatisiert schaltbares Getriebe in Form eines Doppelkupplungsgetriebe 14 sowie weitere Getriebe und/oder Wellen zur Übertragung von Leistungen zwischen dem Verbrennungsmotor 12 und Antriebsrädern 16, 18 des Kraftfahrzeugs.
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Der Triebstrang 10 weist eine Welle 20 zur Leistungsübertragung zwischen dem Doppelkupplungsgetriebe 14 und einem Differentialgetriebe 22 auf. Ferner weist der Triebstrang 10 Antriebswellen 24, 26 zur Übertragung von Leistungen zwischen dem Differentialgetriebe 22 und den Antriebsrädern 16, 18 auf.
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Das Doppelkupplungsgetriebe 14 weist ein erstes Teilgetriebe TG1 und ein zweites Teilgetriebe TG2 auf. Ein Drehmomentfluss zwischen einer Eingangswelle 28 des ersten Teilgetriebes TG1 und einer Kurbelwelle 30 des Verbrennungsmotors 12 erfolgt über eine erste steuerbare Kupplungseinrichtung K1. Ein Drehmomentfluss zwischen einer Eingangswelle 32 des zweiten Teilgetriebes TG2 und der Kurbelwelle 30 des Verbrennungsmotors 12 erfolgt über eine zweite steuerbare Kupplungseinrichtung K2. Das erste Teilgetriebe TG1 stellt in einer Ausgestaltung Übersetzungsstufen (Gänge) mit ungeradzahliger Nummerierung wie den ersten Gang, den dritten Gang und so weiter bereit, während das zweite Teilgetriebe TG2 die Übersetzungsstufen (Gänge) mit geradzahliger Nummerierung wie den zweiten Gang, den vierten Gang und so weiter bereitstellt.
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Sowohl eine Hauptwelle 34 des ersten Teilgetriebes TG1 als auch eine Hauptwelle 36 des zweiten Teilgetriebes TG2 ist drehfest mit der Welle 20 verbunden. Die Wellen 34 und 36 drehen sich daher mit der gleichen Drehzahl, die bei Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs ohne Schlupf an den Antriebsrädern 16, 18 linear von der Drehzahl der Antriebsräder 16, 18 und damit linear von der Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs abhängt. In der schematischen Darstellung der 1 addieren sich die Drehmomente der Wellen 34 und 36 in der Verknüpfung 38 zum in der Welle 20 wirksamen Drehmoment.
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Eine Steuereinrichtung 40 steuert in der Ausgestaltung der 1 den gesamten Triebstrang 10, also den Verbrennungsmotor 12 und das Doppelkupplungsgetriebe 14.
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Zur Steuerung des Triebstranges 10 verarbeitet die Steuereinrichtung 40 Signale einer Vielzahl von Sensoren, in denen sich Betriebsparameter des Triebstrangs 10 abbilden. Hierbei sind insbesondere die folgenden Betriebsparameter von Bedeutung: Ein Fahrpedalwinkel Wped, der von einem Fahrerwunschgeber 42 bereitgestellt wird und in dem sich eine Drehmomentanforderung durch den Fahrer abbildet, eine Drehzahl nMot der Kurbelwelle 30 des Verbrennungsmotors 12, die von einem Drehzahlsensor 43 erfasst wird, und eine Fahrgeschwindigkeit v, die von einem Fahrgeschwindigkeitsgeber 44 erfasst wird. Der Fahrgeschwindigkeitsgeber 44 ist in einer Ausgestaltung als Drehzahlsensor realisiert, der eine Drehzahl am Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes 14, also eine Drehzahl von einer der Wellen 34, 36 oder 20 erfasst. Alternativ oder ergänzend hierzu wird ein Drehzahlsignal an einem oder mehreren der Räder 16, 18 erfasst, zum Beispiel mit Hilfe der Sensorik eines Anti-Blockier-Systems.
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Bei Kenntnis der in den Teilgetrieben TG1 und TG2 jeweils eingestellten Übersetzungen ergibt sich die Drehzahl nK1 der Eingangswelle 28 des ersten Teilgetriebes TG1 und die Drehzahl nK2 der Eingangswelle 32 des zweiten Teilgetriebes TG2 jeweils als lineare Funktion der Fahrgeschwindigkeit v.
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In Abhängigkeit von diesen Betriebsparametern des Triebstrangs 10 und gegebenenfalls in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern, insbesondere in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors 12, bildet die Steuereinrichtung 40 Stellsignale S_Mot, S_K1, S_K2, S_TG1 und S_TG2. Dabei dient das Stellsignal S_Mot zur Einstellung eines Drehmomentes des Verbrennungsmotors 12. Das Stellsignal S_TG1 dient zum Einlegen eines Ganges im ersten Teilgetriebe TG1 und damit zum Einstellen seiner Übersetzung. Das Stellsignal S TG2 dient analog zum Einstellen einer Übersetzung im zweiten Teilgetriebe TG2. Mit dem Stellsignal S_K1 wird der Drehmomentfluss über die erste Kupplungseinrichtung K1 gesteuert. Analog wird der Drehmomentfluss über die zweite Kupplungseinrichtung K2 mit dem Stellsignal S_K2 gesteuert.
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In der 2 ist für das Beispiel eines Gangsprungs 46 der Verlauf 48 einer Drehzahl nMot des Verbrennungsmotors 12 dargestellt. Bei dem Gangsprung 46 erfolgt ein Wechsel von einem niedrigeren Gang des Doppelkupplungsgetriebes 14 in einen höheren Gang, beispielsweise von einem dritten Gang in einen vierten Gang.
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Hierbei wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 durch Momentenabbau von einer Ausgangsdrehzahl 50 auf eine Zieldrehzahl 52 überführt. Die für den Momentenabbau zur Verfügung stehende Zeitdauer wird vom Doppelkupplungsgetriebe 14 vorgegeben und ist in der 2 schematisch mit der Synchronisationszeit Tsyn angegeben. Die Synchronisationszeit Tsyn ist gleich der Zeitspanne zwischen der Einleitung des Hochschaltvorgangs zum Zeitpunkt t0 und dem Abschluss des Hochschaltvorgangs zum Zeitpunkt t1.
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Der Verbrennungsmotor 12 hat eine Anzahl von beispielsweise 4, 6 oder 8 Brennräumen oder Zylindern. Während der Synchronisationszeit Tsyn wird zumindest eine Teilmenge dieser Brennräume deaktiviert, indem eine Kraftstoffzufuhr in den jeweiligen Brennraum unterbrochen wird. Dabei variiert während der Synchronisationszeit Tsyn die Anzahl der deaktivierten Brennräume. In vorteilhafter Weise wird eine zunächst höhere Anzahl deaktivierter Brennräume auf eine niedrigere Anzahl (vorzugsweise auf Null) am Ende der Synchronisationszeit überführt.
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Die Bestimmung der Anzahl der zu deaktivierenden Brennräume kann beispielsweise mit Hilfe der Größe Tdif erfolgen, welche zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb der Synchronisationszeit Tsyn die Restzeit bis zum Erreichen des Zeitpunkts t1 (Ende der Synchronisationszeit Tsyn) angibt. In Abhängigkeit der Restzeit Tdif kann insbesondere mit Hilfe einer Zuordnungsfunktion, welche schematisch im unteren Teil der 2 dargestellt ist, eine entsprechende Anzahl der zu deaktivierenden Brennräume angegeben werden. Diese kann beispielsweise in Abhängigkeit der verbleibenden Restzeit Tdif zwischen 3 und 0 Brennräumen betragen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Vorgabe sehr kurzer Synchronisationszeiten Tsyn durch das Doppelkupplungsgetriebe 14. Darüber hinaus können sehr komfortable und akustisch attraktive Hochschaltvorgänge realisiert werden.
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Im Übrigen ist die Steuereinrichtung 40 dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Dabei wird unter einer Durchführung eine Steuerung der hier beschriebenen Verfahrensabläufe verstanden.