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Stand der
Technik
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Die Erfindung geht von einem Verfahren
und von einer Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines
Fahrzeugs nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
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In manchen Fahrzeugen ist es möglich, über ein
Steuergerät
die Kupplung elektrisch zu betätigen, wenn
diese mit einem sogenannten automatisierten Schaltgetriebe oder
einem Komfortschaltgetriebe ausgerüstet sind. In einem Schubbetrieb
wird derzeit die Kupplung zwischen Motor und Getriebe nicht geöffnet, was
ein Abbremsen des Fahrzeugs bewirkt, hervorgerufen durch die Verdichterarbeit
des Motors und die Reibung. Weiterhin sind Freilaufgetriebe bekannt,
die diesen Nachteil nicht aufweisen, da sie nur im Antriebsfall
das Motormoment übertragen,
das Motorbremsmoment im Schubbetrieb dagegen nicht. Dabei muss die
Fahrzeugverzögerung
jedoch immer durch die Fahrzeugbremse erfolgen, welche dann insbesondere
bei längeren
Bergabfahrten überhitzen kann.
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Bekannt sind auch elektronische Getriebeautomaten,
die auf Anforderung eines Steuergerätes bestimmte Gänge einlegen,
auch „Neutral", in der keine Motormomente übertragen
werden.
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Bekannt sind auch Motor-Start-Stopp-Systeme,
die jedoch nur bei Fahrzeugstillstand wirken.
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Vorteile der
Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs mit den Merkmalen der
unabhängigen
Ansprüche
hat demgegenüber den
Vorteil, dass beim Übergang
zwischen einem Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung und dem Freilaufbetrieb
eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit,
vorzugsweise ein Drehmoment oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit, auf
einen konstanten Wert eingestellt wird. Auf diese Weise werden beim Übergang zwischen
dem Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung und dem Freilaufbetrieb
unerwünschte
Beschleunigungen und Verzögerungen
vermieden und der Übergang
somit komfortabler.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn
der konstante Wert für
die Ausgangsgröße durch
Koordination eines Kupplungseingriffs und eines Eingriffs einer Fahrzeugbremse
eingestellt wird. Auf diese Weise lassen sich die genannten Verzögerungen
und Beschleunigungen beim Übergang
zwischen dem Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung und dem Freilaufbetrieb
besonders einfach und sicher vermeiden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn
der konstante Wert für
die Ausgangsgröße mittels
einer Regelung eingestellt wird. Auf diese Weise kann die Einstellung
des konstanten Wertes für
die Ausgangsgröße mit vernachlässigbarer
Toleranz sichergestellt werden.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich,
wenn der konstante Wert für
die Ausgangsgröße mit Hilfe
eines Kennfeldes in Abhängigkeit
einer Motordrehzahl, einer Fahrzeugmasse, eines Motorschleppmomentes, eines
Gefälles
der Fahrbahn und einer aktuellen Getriebeübersetzung, insbesondere eines
eingelegten Ganges oder einer eingelegten Fahrstufe, eingestellt wird.
Auf diese Weise lässt
sich der konstante Wert für
die Ausgangsgröße besonders
einfach und ohne Regelkreis realisieren.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass nach dem Übergang
vom Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung in den Freilaufbetrieb
eine Bremswirkung einer aktivierten Fahrzeugbremse abhängig von
der Fahrsituation oder dem Betriebszustand der An triebseinheit zurückgenommen
wird. Auf diese Weise wird nach dem Übergang vom Fahrbetrieb mit
geschlossener Kupplung zum Freilaufbetrieb eine unerwünscht starke
Fahrzeugbeschleunigung vermieden und der Fahrkomfort erhöht.
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Vorteilhaft ist außerdem,
wenn vor dem Übergang
vom Freilaufbetrieb in den Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung
eine Bremswirkung einer Fahrzeugbremse abhängig von der Fahrsituation oder
dem Betriebszustand der Antriebseinheit erhöht wird. Auf diese Weise wird
beim Übergang
vom Freilaufbetrieb in den Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung
eine unerwünscht
starke Fahrzeugverzögerung
vermieden und der Fahrkomfort erhöht.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn
im Freilaufbetrieb ein Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine
ausgeschaltet wird.
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Auf diese Weise lassen sich der Kraftstoffverbrauch
und der Schadstoffausstoß am
einfachsten und in größtem Ausmaß reduzieren.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn
vor dem Übergang
vom Freilaufbetrieb in den Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung
ein Verbrennungsantrieb durch den Motor des Fahrzeugs durch sequenzielles Einsetzen
der Kraftstoffeinspritzung, mit Hilfe einer Füllungsregelung und/oder mit
Unterstützung
durch einen Elektromotor wieder eingeschaltet wird. Auf diese Weise
lässt sich
ein möglichst
ruckfreies Wiedereinschalten des Motors realisieren und damit der Komfort
für den
Fahrer erhöhen.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich,
wenn bevor der Verbrennungsmotor wieder mit dem Antriebsstrang verbunden
wird, die Motordrehzahl auf eine vorgegebene Drehzahldifferenz zur
Drehzahl des Antriebsstranges geregelt wird. Auch auf diese Weise lässt sich
der Verbrennungsmotor möglichst
ruckfrei wieder einschalten.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen
Ablaufplan zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
und
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
für alternative
Abläufe
in einem Teil des in 1 dargestellten
Ablaufdiagramms,
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4 ein
Blockschaltbild für
einen Regelkreis zur Einstellung eines konstanten Wertes für eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit
beim Übergang
zwischen einem Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung und dem Freilaufbetrieb,
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5 ein
Blockschaltbild für
eine Steuerung zur Einstellung des konstanten Wertes für die Ausgangsgröße der Antriebseinheit
beim Übergang
zwischen dem Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung und dem Freilaufbetrieb,
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6 einen
ersten Ablaufplan für
den Ablauf der Regelung zur Einstellung eines konstanten Wertes
für eine
Ausgangsgröße der Antriebseinheit
beim Übergang
vom Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung zum Freilaufbetrieb,
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7 einen
zweiten Ablaufplan für
den Ablauf der Regelung zur Einstellung eines konstanten Wertes
für eine
Ausgangsgröße der Antriebseinheit beim Übergang
vom Freilaufbetrieb zum Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung,
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8 einen
ersten zeitlichen Verlauf eines Kupplungs- und eines Fahrzeugbremseingriffs
für die Steuerung
zur Einstellung des konstanten Wertes für die Ausgangsgröße der Antriebseinheit
beim Übergang
vom Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung zum Freilaufbetrieb,
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9 einen
zweiten zeitlichen Verlauf des Kupplungs- und des Fahrzeugbremseingriffs
für die Steuerung
zur Einstellung des konstanten Wertes für die Ausgangsgröße der Antriebseinheit
beim Übergang
vom Freilaufbetrieb zum Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung und
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10 ein
Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise
in einem Motor-, einem Getriebe- und/oder
einem Kupplungssteuergerät
eines Fahrzeugs beispielsweise in Form eines Computerprogramms realisiert
sein. Das Fahrzeug soll in diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft
mit einem Verbrennungsmotor versehen sein. Beim Betreiben des Fahrzeugs
gibt es Fahrzustände,
in denen der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs nicht antreibt, sondern
in einem sogenannten Schubbetrieb mehr oder weniger bremsend wirkt.
In diesem Schubbetrieb wird von den bewegten Antriebsrädern über das
Getriebe und die Kupplung ein Motorbremsmoment zum Motor übertragen.
Der Schubbetrieb tritt dabei insbesondere dann auf, wenn der Fahrer
den Fuß vom Fahrpedal
nimmt. Dies bedeutet aber noch nicht in jedem Fall, dass der Fahrer
das Fahrzeug mittels des Motorbremsmomentes, also der sogenannten
Motorbremse, auch tatsächlich
abbremsen will. Deshalb wird erfindungsgemäß bei Detektion des Schubbetriebes
zunächst
die Übertragung
des Motorbremsmomentes zum Motor unterbrochen, indem beispielsweise
die Kupplung geöffnet
wird. Der Schubbetrieb kann dabei beispielsweise dadurch detektiert werden,
dass für
eine erste vorgegebene Zeit eine Betätigung des Fahrpedals ausbleibt.
Auf diese Weise entfällt
die Motorbremse und das Fahrzeug wird weniger stark verzögert. Dadurch
wird erreicht, dass sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet, so dass
die Rollphasen länger
werden als mit aktivierter Motorbremse. Der Kraftstoffverbrauch
und der Schadstoffausstoß pro
Fahrtstrecke werden auf diese Weise reduziert. Weiterhin kann der
Verbrennungsmotor auch abgeschaltet werden, so dass der Kraftstoffverbrauch
und der Schadstoffausstoß pro
Fahrtstrecke noch weiter reduziert werden. Eine solche Abschaltung
des Verbrennungsmotors hat den zusätzlichen Vorteil, dass ein
gegebenenfalls vorhandener Katalysator nicht mehr von kühler Luft
durchströmt
wird. Das bedeutet, dass der Katalysator bei einem Abschalten des
Verbrennungsmotors erheblich weniger auskühlt, als während des Schubbetriebes. Dies
führt zu
geringeren Schadstoffemissionen bei einem nachfolgenden Motorstart.
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Weist die Fahrbahn ein Gefälle auf,
so kann anhand der aus der Fahrgeschwindigkeit abgeleiteten Beschleunigung
des Fahrzeugs auf die Steigung der Fahrbahn geschlossen werden.
Dies kann in demjenigen Steuergerät des Fahrzeugs auf der Grundlage
der gemessenen und diesem Steuergerät zugeführten Fahrzeuggeschwindigkeit
erfolgen, indem das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines Computerprogramms
implementiert ist. Liegt das auf diese Weise ermittelte Gefälle oder
die gemessene Beschleunigung über
einem vorgegebenen Wert, so kann die Unterbrechung der Übertragung
des Motorbrems momentes von dem Steuergerät wieder aufgehoben werden.
Bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor ist dieser dabei zunächst wieder
einzuschalten, um dann anschließend
die Kupplung zu schließen
und das Motorbremsmoment wieder an den Motor zu übertragen. Auf diese Weise
wird sichergestellt, dass bei starkem Gefälle genügend Bremswirkung zum Abbremsen
des Fahrzeugs vorhanden ist. Dabei kann der vorgegebene Wert für das Gefälle in dem
betreffenden Steuergerät
fest voreingestellt oder vom Fahrer an einer Eingabeeinheit des
Fahrzeugs eingegeben werden. Das Wiedereinschalten des Verbrennungsmotors
sollte möglichst
ruckfrei und damit für
den Fahrer möglichst
komfortabel erfolgen. Idealerweise, indem die Motordrehzahl auf
die Drehzahl der Antriebsachse geführt wird unter Berücksichtigung
aller Getriebeübersetzungen.
Dies kann erreicht werden, indem die Einspritzung sequentiell einsetzt.
Zusätzlich
oder alternativ kann das Wiedereinschalten des Verbrennungsmotors
mit Hilfe einer Füllungsregelung
erfolgen, bei der durch geeignete Ansteuerung einer Drosselklappe
die Luftzufuhr zu den Zylindern des Verbrennungsmotors sukzessive
auf den erforderlichen Sollwert erhöht wird. Zusätzlich oder
alternativ kann das Wiedereinsetzen des Verbrennungsmotors mit Hilfe
eines Elektromotors unterstützt
werden, der beispielsweise als integrierter Starter-Generator ausgebildet
sein kann. Das Wiedereinsetzen des Verbrennungsmotors mit Unterstützung des
Elektromotors ermöglicht
ebenfalls ein weitgehend ruckfreies Einschalten bzw. Starten des
Verbrennungsmotors. Zusätzlich
oder alternativ kann die Unterbrechung der Übertragung des Motorbremsmomentes
auch wieder aufgehoben werden, wenn eine zweite vorgegebene Zeit
seit Unterbrechung der Übertragung
des Motorbremsmomentes verstrichen ist. In diesem Fall wird bei
ausreichend langer zweiter vorgegebener Zeit davon ausgegangen,
dass der Fahrer das Fahrzeug tatsächlich abbremsen will, da er
zwischenzeitlich das Fahrpedal nicht mehr betätigt und damit den Schubbetrieb
nicht abgebrochen hat. Insbesondere in Verbindung mit dem Gefälle der
Fahrbahn kann vorgesehen sein, die Unterbrechung der Übertragung
des Motorbremsmomentes bei Überschreitung
des vorgegebenen Wertes durch das Gefälle der Fahrbahn erst nach
Ablauf der zweiten vorgegeben Zeit aufzuheben und die Motorbremse
wieder zu aktivieren. Auf diese Weise lässt sich bei geeigneter Wahl
des vorgegebenen Gefälles und
der zweiten vorgegebenen Zeit ein Kompromiss zwischen kraftstoffsparender
und schadstoffreduzierender Fahrweise einerseits und Schonen der Bremsbeläge für das Abbremsen
des Fahrzeugs auf dem Gefälle
andererseits realisieren.
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Sobald der Fahrer wieder das Fahrpedal
betätigt,
wird die Beendigung des Schubbetriebes des Fahrzeugs detektiert,
der Verbrennungsmotor in der beschriebenen Weise wieder gestartet
und die Kupplung geschlossen.
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Weiterhin kann es im Schubbetrieb
des Fahrzeugs zusätzlich
oder alternativ vorgesehen sein, das Motorbremsmoment wieder zu übertragen,
wenn eine Bremse des Fahrzeugs betätigt wird. Die Detektion der
Bremsbetätigung
kann dabei ebenfalls dem Steuergerät zugeführt sein, in dem das erfindungsgemäße Verfahren
realisiert ist. Anhand der Betätigung der
Bremse des Fahrzeugs detektiert das Steuergerät einen Bremswunsch des Fahrers,
der somit Priorität
vor der Kraftstoffeinsparung hat. In diesem Fall wird zur Schonung
der Bremse die Unterbrechung der Übertragung des Motorbremsmomentes
aufgehoben und die Motorbremse im vorliegenden Schubbetrieb wieder
aktiviert.
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Zusätzlich oder alternativ kann
es im Schubbetrieb des Fahrzeugs vorgesehen sein, dass das Motorbremsmoment
wieder übertragen
wird, wenn eine verminderte Bremswirkung der Bremse des Fahrzeugs
detektiert wird. In diesem Fall ist es aus Sicherheitsgründen besonders
wichtig, dass die volle Motorbremswirkung vorhanden ist. Eine verminderte Bremswirkung
kann beispielsweise eintreten: bei Überhitzung der Bremsbeläge – sogenanntes
Fading -, bei Bremskreisausfall, im Falle einer elektrohydraulischen
oder einer elektromechanischen Bremse, bei Detektion eines Fehlers,
der zum Abschalten mindestens einer Radbremse führt. Die Detektion der verminderten
Bremswirkung wird dabei ebenfalls dem Steuergerät zugeführt, in dem das erfindungsgemäße Verfahren
implementiert ist.
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Ein Wiedereinschalten des Verbrennungsmotors
und ein Schließen
der Kupplung zur Übertragung
des Motorbremsmomentes kann im Schubbetrieb des Fahrzeuges zusätzlich oder
alternativ auch dann erfolgen, wenn eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit
unterschritten wird. Die detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit wird
dabei ebenfalls dem Steuergerät
zugeführ,
in dem das erfindungsgemäße Verfahren
implementiert ist. Das Unterschreiten der vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit
wird dabei vom Steuergerät
ebenfalls dahingehend interpretiert, dass der Fahrer tatsächlich an
einem Abbremsen des Fahrzeugs interessiert ist bzw. dass mit einem
baldigen Ende des Schubbetriebs und damit einem erneuten Betätigen des
Fahrpedals seitens des Fahrers zu rechnen ist. Dazu ist die vorgegebene
Fahrzeuggeschwindigkeit in vorteilhafter Weise besonders klein, beispielsweise
im Bereich von 10 km/h zu wählen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Folgenden
anhand des Ablaufplans in 1 beispielhaft näher erläutert. Das
im Folgenden beschriebene Programm wird dabei wie beschrieben in
einem Steuergerät
des Fahrzeugs umgesetzt. Nach dem Start des Programms wird bei einem
Programmpunkt 100 geprüft,
ob der Verbrennungsmotor eingeschaltet und die Einleitung des Schubbetriebes
freigegeben ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 100 zurückverzweigt.
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Bei Programmpunkt 105 wird
geprüft,
ob der Schubbetrieb des Fahrzeugs aktiviert wurde, d.h. in diesem
Beispiel, ob eine Betätigung
des Fahrpedals beendet wurde. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 165 verzweigt. Die detektierte
Fahrpedalstellung wird zu diesem Zweck ebenfalls dem Steuergerät zugeführt.
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Bei Programmpunkt 110 wird
anhand der detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit geprüft, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit
ungleich Null ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 145 verzweigt. Bei Programmpunkt 145 wird
ein Start/Stopp-System des Fahrzeugs aktiviert, das den Kraftschluss
zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe unterbricht und
den Verbrennungsmotor abschaltet, bis das Fahrpedal vom Fahrer erneut betätigt wird.
Anschließend
wird das Programm verlassen. Für
den Fall, dass das Fahrzeug kein Start/Stopp-System aufweist, wird
vom Programmpunkt 110 gemäß der gestrichelten Linie in 1 zu einem Programmpunkt 130 verzweigt,
wenn bei Programmpunkt 110 festgestellt wird, dass die
Fahrzeuggeschwindigkeit gleich Null ist.
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Bei Programmpunkt 115 wird
geprüft,
ob die Bremse des Fahrzeugs nicht betätigt ist. Dazu kann beispielsweise
eine Stellung des Bremspedals des Fahrzeugs ausgewertet und dem
Steuergerät
zugeführt
werden. Ist die Bremse nicht betätigt,
so wird vom Programmpunkt 115 zu einem Programmpunkt 120 verzweigt.
Andernfalls wird von Programmpunkt 115 zu einem Programmpunkt 150 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 120 wird
geprüft,
ob seit Eintritt des Schubbetriebes bzw. seit dem vollständigen Loslassen
des Fahrpedals durch den Fahrer die erste vorgegebene Zeit abgelaufen
ist, die auch eine Entprellzeit darstellen kann. Ist dies der Fall,
so wird zu einem Programmpunkt 125 verzweigt, andernfalls wird
zu Programmpunkt 165 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 125 wird
geprüft,
ob die Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb eines ersten vorgegebenen
Wertes, der beispielsweise 25 km/h betragen kann, liegt. Ist dies
der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 130 verzweigt,
andernfalls wird zu einem Programmpunkt 160 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 160 wird
geprüft,
ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als ein zweiter vorgegebener
Wert ist, der beispielsweise 10 km/h betragen kann. Ist dies der
Fall, so wird das Programm verlassen, andernfalls wird zu Programmpunkt 165 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 130 wird
die Übertragung
des Motorbremsmomentes im Schubbetrieb unterbrochen und damit die
Motorbremse ausgeschaltet. Dies kann beispielsweise durch Öffnen der Kupplung
erfolgen. Der Verbrennungsmotor wird auf diese Weise in einen Leerlaufzustand
versetzt. Außerdem
wird eine Programmvariable gesetzt. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 135 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 135 wird
geprüft,
ob der Verbrennungsmotor ausgeschaltet werden kann. Ist dies der
Fall, so wird zu einem Programmpunkt 140 verzweigt, andernfalls
wird das Programm verlassen. Zur Prüfung, ob der Verbrennungsmotor
ausgeschaltet werden kann, kann die Motortemperatur, eine Katalysatortemperatur,
ein Ladezustand der Fahrzeugbatterie und/oder dergleichen ausgewertet
werden. Dazu ist dem Steuergerät
die Motortemperatur und/oder die Katalysatortemperatur und/oder
der Ladezustand der Fahrzeugbatterie von geeigneten Messvorrichtungen
zugeführt.
Liegt zumindest eine der genannten Größen Motortemperatur, Katalysatortemperatur
und Ladezustand der Fahrzeugbatterie über einem zugehörigen vorgegebenen
Wert, so wird bei Programmpunkt 135 festgestellt, dass
der Verbrennungsmotor ausgeschaltet werden kann. Sicherheitshalber
kann es auch vorgesehen sein, dass alle drei genannten Größen Motortemperatur,
Katalysatortemperatur und Ladezustand der Fahrzeugbatterie über dem
zugehörigen
vorgegebenen Wert liegen müssen,
damit bei Programmpunkt 135 festgestellt werden kann, dass der
Verbrennungsmotor ausgeschaltet werden kann und zu Programmpunkt 140 verzweigt
werden kann.
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Bei Programmpunkt 140 veranlasst
das Steuergerät
das Ausschalten des Verbrennungsmotors beispielsweise durch Unterbrechung
der Luftzufuhr zu den Zylindern oder durch Aussetzen der Zündung bei
einem fremdgezündeten
Verbrennungsmotor oder durch Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung
oder durch Kombination mehrerer der genannten Maßnahmen. Anschließend wird
das Programm verlassen.
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Bei Programmpunkt 165 wird
der Verbrennungsmotor vom Steuergerät vor dem Übergang vom Freilaufbetrieb
in den Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung wieder eingeschaltet,
und zwar in der beschriebenen Weise durch sequentielles Einsetzen
der Kraftstoffeinspritzung, mit Hilfe einer Füllungsregelung und/oder mit
Unterstützung
durch den Elektromotor, damit das Einschalten des Verbrennungsmotors
möglichst
ruckfrei erfolgt. Idealerweise, indem die Motordrehzahl auf eine
bestimmte Drehzahldifferenz zur Drehzahl der Antriebsachse bzw. des
Antriebsstrangs geführt
wird, bevor der Verbrennungsmotor wieder mit dem Antriebsstrang
verbunden wird, wobei die Getriebeübersetzungen berücksichtigt
werden. Anschließend
wird die Kupplung wieder geschlossen und die Programmvariable zurückgesetzt,
sowie das Fahrzeug für
eine erneute Einleitung eines Schubbetriebes freigegeben. Liegt
noch ein Schubbetrieb vor, d.h. ist das Fahrpedal nach wie vor nicht
betätigt,
so führt
das Schließen
der Kupplung dazu, dass das Motorbremsmoment wieder übertragen
wird. Liegt bei Programmpunkt 165 kein Schubbetrieb vor,
d.h. ist das Fahrpedal betätigt,
so führt
das Schließen
der Kupplung zur Übertragung des
Motorausgangsmomentes vom Verbrennungsmotor über die Kupplung und das Getriebe
auf die Antriebsräder,
so dass das Fahrzeug durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird
und kein Schubbetrieb vorliegt. Anschließend wird das Programm verlassen.
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Bei Programmpunkt 150 prüft das Steuergerät, ob die
Programmvariable gesetzt ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem
Programmpunkt 155 verzweigt, andernfalls wird zu Programmpunkt 165 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 155 können in
diesem Beispiel zwei verschiedene Ausführungsformen realisiert werden.
Eine erste Ausführungsform
zeigt 2. Dabei wird
zunächst
bei einem Programmpunkt 200 in der zuvor beschriebenen
Weise geprüft, ob
das Gefälle
der Fahrbahn einen vorgegebenen Wert, beispielsweise 5%, überschreitet.
Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 205 verzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 120 gemäß 1 verzweigt. Bei Programmpunkt 205 wird geprüft, ob seit
der Unterbrechung der Übertragung des
Motorbremsmomentes die zweite vorgegebene Zeit noch nicht abgelaufen
ist. Ist dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 125 gemäß 1 verzweigt, andernfalls
wird zu Programmpunkt 165 gemäß 1 verzweigt. Dabei kann zum Zeitpunkt
der Unterbrechung der Übertragung
des Motorbremsmomentes im Steuergerät ein Timer gestartet werden, dessen
Laufzeit der zweiten vorgegebenen Zeit entspricht. Bei Programmpunkt 205 kann
dann geprüft werden,
ob der Timer noch nicht zurückgesetzt
wurde, d.h. ob die zweite vorgegebene Zeit noch nicht abgelaufen
ist. Die zweite vorgegebene Zeit kann abhängig von der Verzögerung oder
Bremsscheibentemperatur variiert werden. Je höher die Verzögerung bzw.
die Bremsscheibentemperatur ist, desto kürzer wird die zweite vorgegebene
Zeit.
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Gemäß der zweiten alternativen
Ausführungsform
wird bei Programmpunkt 155 der 1 der Ablaufplan nach 3 durchlaufen. Dabei wird bei einem Programmpunkt 300 geprüft, ob ein
Bremsenvordruck der Fahrzeugbremse kleiner als ein vorgegebener
Wert, beispielsweise 5 bar, ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem
Programmpunkt 305 verzweigt, andernfalls wird zu einem
Programmpunkt 310 verzweigt. Der Bremsenvordruck ist dabei
ein Maß für die Betätigung des
Bremspedals durch den Fahrer. Liegt der Bremsenvordruck unter dem
vorgegebenen Wert, so interpretiert dies das Steuergerät so, dass
das Bremspedal vom Fahrer nur leicht betätigt wird und die gewünschte Bremswirkung
im Wesentlichen durch die Motorbremse realisiert werden kann. Deshalb
wird bei Programmpunkt 305 der Bremsdruck der Fahrzeugbremse
vom Steuergerät unterdrückt oder
eventuell nur an einer Fahrzeugachse aufgebaut. Bei Programmpunkt 305 wird
zu einem Programmpunkt 315 verzweigt. Bei Programmpunkt 310 hat
das Steuergerät
einen Bremsenvordruck oberhalb des vorgegebenen Wertes, beispielsweise aus
der gemessenen Stellung des Bremspedals detektiert und veranlasst
den Aufbau eines entsprechenden Bremsdrucks, der durch Aktivierung
der Motorbremse unterstützt
wird. Ein Überschreiten
des vorgegebenen Wertes durch den Bremsensvordruck wird dabei vom
Steuergerät
als starke Betätigung
des Bremspedals durch den Fahrer interpretiert. Nach Programmpunkt 310 wird
ebenfalls zu Programmpunkt 315 verzweigt.
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Der Bremsdruckaufbau bei Programmpunkt 305 und
besonders bei Programmpunkt 310 lässt sich besonders einfach
und ideal mit Hilfe einer elektrohydraulischen Bremse realisieren.
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Bei Programmpunkt 315 prüft das Steuergerät, ob eine
gegebenenfalls vorhandene Motorschleppregelung des Fahrzeugs nicht
aktiv ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 320 verzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 1G5 gemäß 1 verzweigt. Bei Programmpunkt 320 wird,
wie bei Programmpunkt 1G5 gemäß 1 der Verbrennungsmotor in der dort beschriebenen
Weise eingeschaltet und die Kupplung zur Übertragung des Motorbremsmomentes
geschlossen. Außerdem
wird die Programmvariable zurückgesetzt
und das Fahrzeug für
die Einleitung eines neuen Schubbetriebes freigegeben. Auf diese
Weise wird die Motorbremse aktiviert, ist bei Programmpunkt 320 allerdings
nicht durch die Motorschleppregelung geregelt. Der Bremsdruck ist,
wie zu Programmpunkt 305 bzw. zu Programmpunkt 310 beschrieben,
aufgebaut, beispielsweise mittels der elektrohydraulischen Bremse und
kann zusätzlich
durch ein Antiblockiersystem des Fahrzeugs geregelt sein.
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Nach Programmpunkt 320 wird
das Programm verlassen.
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Wurde bei Programmpunkt 315 festgestellt, dass
die Motorschleppregelung aktiv ist, so wird bei Programmpunkt 1G5 zusätzlich zu
der Beschreibung gemäß 1 die aktivierte Motorbremse
durch die Motorschleppregelung geregelt. Der Bremsdruck wird auch
hier, wie zu Programmpunkt 305 bzw. zu Programmpunkt 310 beschrieben,
durch die gegebenenfalls vorhandene elektrohydraulische Bremse gegebenenfalls
mit Unterstützung
des Antiblockiersystems des Fahrzeugs geregelt.
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In einer weiteren nicht dargestellten
alternativen Ausführungsform,
bei der das Fahrzeug nicht über
eine Motorschleppregelung verfügt
und der Fahrer unter Aktivierung des Antiblockiersystemes bremst,
kann es auch vorgesehen sein, trotz der Bremsbetätigung die Unterbrechung der Übertragung
des Motorbremsmomentes nicht aufzuheben und die Motorbremse nicht
wieder zu aktivieren, sondern den durch Unterbrechung der Übertragung
des Motorbremsmomentes eingestellten Fahrzustand des freien Rollens
des Fahrzeugs im Leerlauf bei gegebenenfalls ausgeschaltetem Verbrennungsmotor aufrechtzuerhalten
und den Bremsvorgang lediglich mittels des Antiblockiersystems zu
vollziehen.
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In den beschriebenen Ausführungsbeispielen
wird die Unterbrechung der Übertragung
des Motorbremsmomentes in Abhängigkeit
einer Fahrsituation oder eines Betriebszustandes der Antriebseinheit
aufgehoben und die Motorbremse wieder aktiviert. Die Abhängigkeit
der Fahrsituation ist dabei beispielhaft durch das Befahren einer
Fahrbahn mit Gefälle
beschrieben. Die Abhängigkeit
vom Betriebszustand der Antriebseinheit ist beispielhaft anhand
der zweiten vorgegebenen Zeit, der Betätigung des Bremspedals oder
der Fahrgeschwindigkeit beschrieben.
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Ist das Fahrzeug mit einem Freilaufgetriebe ausgestattet,
so ist auch eine elektromechanische Beeinflussung des Freilaufgetriebes
dahingehend realisierbar, dass es in bestimmten Fahrsituationen, wie
beispielsweise bei Fahrbahnen mit Gefälle, oder Betriebszuständen der
Antriebseinheit, wie beispielsweise Betätigen der Fahrzeugbremse, Ablauf
der zweiten vorgegeben Zeit seit Unterbrechung der Übertragung
des Motorbremsmomentes oder Fahrzeuggeschwindigkeit die Unterbrechung
der Übertragung
des Motorbremsmomentes aufhebt und die Motorbremse wieder aktiviert.
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Weiterhin kann es vorgesehen sein,
dass der Fahrer des Fahrzeugs an einer Eingabeeinheit des Fahrzeugs,
beispielsweise an einem Getriebewählhebel, an einem Schalter,
an einem Multifunktionshebel, oder dergleichen, das beschriebene
erfindungsgemäße Verfahren
aktiviert, um in der beschriebenen Weise die Phase des Schubbetriebs
zu verlängern und
den Kraftstoffverbrauch und den Schadstoffausstoß zu minimieren. Die Aktivierung
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
das eine Art Freilauffunktion mit möglichst langen Phasen freien
Rollens des Fahrzeugs ermöglicht,
kann auch an einer Anzeigevorrichtung des Fahrzeugs, beispielsweise
einem Display eines Kombiinstruments des Fahrzeugs, dargestellt
werden.
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Im folgenden wird nun beispielhaft
beschrieben, wie gemäß der Erfindung
der Übergang
zwischen einem Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung, also beispielsweise
dem Schubbetrieb, und einem Freilaufbetrieb, bei dem sich das Fahrzeug
mit geöffneter
Kupplung bewegt, realisiert wird, um unerwünschte Beschleunigungen oder
Verzögerungen bei
einem solchen Übergang
zu vermeiden.
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Ziel ist es dabei, eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit,
beispielsweise ein Drehmoment oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit,
während
des Übergangs
im Wesentlichen auf einem konstanten Wert zu halten. Im Falle des
Drehmoments kann es sich beispielsweise um ein Raddrehmoment eines oder
mehrerer Antriebsräder
des Fahrzeugs handeln.
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Im folgenden soll beispielhaft angenommen werden,
dass bei dem Übergang
die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einem konstanten Wert gehalten werden
soll.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung nach 4 kann
dabei eine erste Vorrichtung 40 zur Steuerung der Antriebseinheit
vorgesehen sein, die beispielsweise in eine Motorsteuerung des Fahrzeugs
integriert sein kann. Die erste Vorrichtung 40 umfasst
dabei eine Regeleinheit 1. Die Regeleinheit 1 ist
mit einer Sollgeschwindigkeitserfassungseinheit 5 und mit
einer Istgeschwindigkeitserfassungseinheit 10 verbunden.
Die Istgeschwindigkeitserfassungseinheit 10 kann beispielsweise
als Geschwindigkeitssensor ausgebildet sein und misst in dem Fachmann
bekannter Weise die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit, d.h. die Istgeschwindigkeit.
Die Sollgeschwindigkeitserfassungseinheit 5 erfasst zu
einem Zeitpunkt vor Beginn des Übergangs und
nach der Detektion, wonach ein solcher Übergang erfolgen soll, also
zum Beispiel nach Detektion des Schubbetriebes oder nach Detektion
einer Bedingung für
das Wiederübertragen
des Motorbremsmomentes, die gerade vorliegende Istgeschwindigkeit
und wählt
sie als Sollgeschwindigkeit.
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Istgeschwindigkeit und Sollgeschwindigkeit werden
der Regeleinheit 1 zugeführt. Die Regeleinheit 1 ist
außerdem
mit einer Aktivierungseinheit 15, beispielsweise einem
vom Fahrer betätigbaren
Bedienelement, verbunden, über
das die Regelung aktiviert oder deaktiviert werden kann.
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Ferner ist die Regeleinheit 1 mit
einer Kupplungsvorgabeeinheit 20 und mit einer Fahrzeugbremsvorgabeeinheit 25 verbunden.
In Abhängigkeit einer
Regeldifferenz zwischen der Istgeschwindigkeit und der Sollgeschwindigkeit
bildet die Kupplungsvorgabeeinheit 20 eine Vorgabe für einen
Kupplungseingriff und steuert eine Kopplungssteuerung kann 30 zur
Umsetzung des Kupplungseingriffs an. In Abhängigkeit der Regeldifferenz
zwischen der Istgeschwindigkeit und der Sollgeschwindigkeit bildet
außerdem die
Fahrzeugbremsvorgabeeinheit 25 eine Vorgabe für einen
Fahrzeugbremseingriff unter steuert eine Fahrzeugbremsensteuerung 35 zur
Umsetzung des Fahrzeugbremseingriffs an. Die Fahr zeugbremsensteuerung 35 setzt
die Vorgabe für
den Fahrzeugbremseingriff durch Ansteuerung einer oder mehrerer Fahrzeugbremsen
um. Diese Fahrzeugbremsen können üblicherweise
auch vom Fahrer durch Betätigung
des Bremspedals aktiviert werden und sind von der Motorbremse zu
unterscheiden.
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Die Funktionsweise der Regeleinheit 1 ist
anhand des Ablaufplans nach 6 beispielhaft
beschrieben. Der Ablaufplan 6 beschreibt
dabei den Übergang
vom Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung zum Freilaufbetrieb und
stellt eine mögliche
Realisierung des Programmpunktes 130 gemäß dem Ablaufplan
nach 1 für die Unterbrechung der Übertragung
des Motorbremsmoments im Schubbetrieb durch Öffnen der Kupplung dar. Vorausgesetzt
ist, dass die Regeleinheit 1 über die Aktivierungseinheit 15 aktiviert
ist. Dann wird mit Erreichen des Programmpunktes 130 gemäß Ablaufplan nach 1 der Ablaufplan nach 6 gestartet.
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Bei einem Programmpunkt 405 veranlasst die
Regeleinheit 1 die Kupplungsvorgabeeinheit 20 zu
einen Kupplungseingriff, wonach die Kupplung des Fahrzeugs um einen
vorgegebenen Inkrementwert geöffnet
wird. Die Kupplungsvorgabeeinheit 20 steuert die Kupplungssteuerung 30 derart
an, dass dieser vorgegebene Inkrementwert zur Öffnung der Kupplung umgesetzt
wird. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 410 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 410 prüft die Regeleinheit 1,
ob die Istgeschwindigkeit größer als
die Sollgeschwindigkeit ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 405 verzweigt,
andernfalls wird zum Programmpunkt 405 zurück verzweigt.
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Bei Programmpunkt 415 veranlasst
die Regeleinheit 1 die Fahrzeugbremsvorgabeeinheit 25 zu einen
Fahrzeugbremseingriff, bei dem über
die Fahrzeugbremsensteuerung 35 die Fahrzeugbremse bzw.
die Fahrzeugbremsen zu einer Inkrementierung eines Fahrzeugbremsenmoments
um einen zweiten vorgegebenen Inkrementwert angesteuert wird. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 420 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 420 prüft die Regeleinheit 1,
ob die Kupplung des Fahrzeugs bereits vollständig geöffnet ist. Dies kann bspw.
mit Hilfe eines Sensors zur Erfassung der Position der Kupplung oder
durch ein entsprechendes Signal von der Kupplungssteuerung 30 der
Regeleinheit 1 mitgeteilt werden. Ist die Kupplung des
Fahrzeugs bereits vollständig
geöffnet,
so wird zu einem Programmpunkt 425 verzweigt, andernfalls
wird zu einem Programmpunkt 430 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 430 prüft die Regeleinheit 1,
ob die Istgeschwindigkeit kleiner oder gleich der Sollgeschwindigkeit
ist. Ist dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 405 verzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 415 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 425 veranlasst
die Regeleinheit 1 die Fahrzeugbremsensteuerung 35 über die
Fahrzeugbremsvorgabeeinheit 25 zur kontinuierlichen Rücknahme
des Fahrzeugbremsmoments. Die kontinuierliche Rücknahme des Fahrzeugbremsmoments
kann dabei derart vorgegeben sein, dass eine unerwünscht ruckartige
Beschleunigung vermieden wird. Die kontinuierliche Rücknahme
des Fahrzeugbremsmoments kann dabei bspw. über eine auf einem Prüfstand und/oder
bei Fahrversuchen in Abhängigkeit
der Fahrsituation oder dem Betriebszustand der Antriebseinheit applizierte
zeitliche Rampenfunktion umgesetzt werden. Dabei können mehrere
solcher applizierten zeitlichen Rampenfunktionen in der Regeleinheit 1 oder
in einem der Regeleinheit 1 zugeordneten Speicher in Zuordnung
zu einer jeweiligen Fahrsituation bzw. den Zuordnung zu einem jeweiligen
Betriebszustand der Antriebseinheit abgelegt sein. Für die Auswahl
einer geeigneten zeitlichen Rampenfunktion nach Abschluss des Übergangs
bei Programmpunkt 425 kann die aktuelle Fahrsituation bspw.
anhand der Steigung des Gefälles
und der Betriebszustand der Antriebseinheit bspw. auf der Grundlage
von Betriebskenngrößen wie
Motordrehzahl und Getriebeübersetzung,
sowie bspw. Motortemperatur, Saugrohrdruck und Umweltbedingungen,
wie bspw. Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck, in dem Fachmann
bekannter Weise berücksichtigt
werden. Anschließend
wird das Programm verlassen.
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Gemäß 7 ist ein Ablaufplan dargestellt, der
die Funktionsweise der Regeleinheit 1 für den Fall eines Übergangs
vom Freilaufbetrieb in den Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung
beschreibt. Dieser Übergang
erfolgt bei Programmpunkt 165 des Ablaufplans nach 1 für den Fall, dass das Fahrpedal
nicht betätigt
ist, also ein Schubbetrieb vorliegt. Der Ablaufp1an nach 7 beschreibt konkret den Vorgang
beim Schließen
der Kupplung. Der Verbrennungsmotor kann dabei bspw. wie zuvor beschrieben gestartet
werden. Alternativ kann der Verbrennungsmotor auch mittels eines
Direktstarts bspw. eines direkteinspritzenden Benzinmotors ohne
Anlasser innerhalb von zwei bis drei Verbrennungsvorgängen gestartet
werden kann. Ein solcher Direktstart erlaubt einen effizienten und
komfortablen Start/Stop-Betrieb, bei dem der Verbrennungsmotor aus
dem Fahrzeugstillstand zum Beispiel beim Ampelstop gestartet werden.
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Vorausgesetzt für den Ablauf des Programms
nach 7 ist wiederum
eine Aktivierung der Regeleinheit 1 über die Aktivierungsmittel 15.
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Nach dem Start des Programms veranlasst die
Regeleinheit 1 bei einem Programmpunkt 505 über die
Fahrzeugbremsvorgabeeinheit 25 die Fahrzeugbremsensteuerung 35 zur
kontinuierlichen Erhöhung
des Fahrzeugbremsmomentes auf einen bspw. in der Regeleinheit 1 gespeicherten
vorgegebenen Fahrzeugbremsmomentenwert bspw. ebenfalls gemäß einer
vorgegebenen zeitlichen Rampenfunktion. Die kontinuierliche Erhöhung des
Fahrzeugbremsmoments kann dabei derart vorgegeben sein, dass eine
unerwünscht
ruckartige Verzögerung
des Fahrzeugs beim Einkuppeln vermieden wird. Die kontinuierliche
Erhöhung
des Fahrzeugbremsmoments kann dabei bspw. über eine auf einem Prüfstand und/oder bei
Fahrversuchen in Abhängigkeit
der Fahrsituation oder dem Betriebszustand der Antriebseinheit applizierte
zeitliche Rampenfunktion umgesetzt werden. Dabei können mehrere
solcher applizierten zeitlichen Rampenfunktionen in der Regeleinheit 1 oder
in einem der Regeleinheit 1 zugeordneten Speicher in Zuordnung
zu einer jeweiligen Fahrsituation bzw. den Zuordnung zu einem jeweiligen
Betriebszustand der Antriebseinheit abgelegt sein. Für die Auswahl
einer geeigneten zeitlichen Rampenfunktion unmittelbar vor Beginn
des Übergangs
bei Programmpunkt 505 kann die aktuelle Fahrsituation bspw.
anhand der Steigung des Gefälles
und der Betriebszustand der Antriebseinheit bspw. auf der Grundlage
von Betriebskenngrößen wie
Motordrehzahl und Getriebeübersetzung,
sowie bspw. Motortemperatur, Saugrohrdruck und Umweltbedingungen,
wie bspw. Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck, in dem Fachmann
bekannter Weise berücksichtigt
werden. Auf diese Weise wird eine unerwünschte, insbesondere ruckartige
Verzögerung
des Fahrzeugs beim Einkuppeln, vermieden. Der vorgegebene Fahrzeugbremsmomentwert
kann bspw. so gewählt
werden, dass er etwa dein Motorbremsmoment unmittelbar nach Ende
des Übergangs
in den Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung entspricht. Dabei
kann der vorgegebene Fahrzeugbremsmomentenwert bspw. ebenfalls im
Rahmen Fahrversuchen derart appliziert werden, dass er etwa einem
Mittelwert der bei diesen Fahrversuchen sich unmittelbar nach Ende
des Übergangs
in den Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung einstellenden Motorbremsmomente
entspricht. Der vorgege bene Fahrzeugbremsmomentenwert erschütterte ebenfalls
in der Regeleinheit 1 oder in einem der Regeleinheit 1 zugeordneten
Speicher abgelegt sein. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 510 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 510 veranlasst
die Regeleinheit 1 die Kupplungssteuerung 30 über die Kupplungsvorgabeeinheit 20,
die Kupplung des Fahrzeugs um einen ersten vorgegebenen Dekrementwert
zu schließen.
Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 515 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 515 prüft die Regeleinheit 1,
ob die Istgeschwindigkeit kleiner als die Sollgeschwindigkeit ist.
Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 520 verzweigt,
andernfalls wird zum Programmpunkt 510 zurück verzweigt.
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Bei Programmpunkt 520 veranlasst
die Regeleinheit 1 die Fahrzeugbremsensteuerung 35 über die
Fahrzeugbremsvorgabeeinheit 25 zur Dekrementierung des
Fahrzeugbremsmomentes um einen zweiten vorgegebenen Dekrementwert.
Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 525 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 525 prüft die Regeleinheit 1,
ob die Kupplung des Fahrzeugs vollständig geschlossen ist. Dies
kann ebenfalls mit Hilfe des bereits beschriebenen Kupplungssensors
oder eines Informationssignals der Kupplungssteuerung 30 erfolgen.
Ist die Kupplung des Fahrzeugs vollständig geschlossen, so wird zu
einem Programmpunkt 530 verzweigt, andernfalls wird zu
einen Programmpunkt 540 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 540 prüft die Regeleinheit 1,
ob die Istgeschwindigkeit größer oder
gleich der Sollgeschwindigkeit ist. Ist dies der Fall, so wird zu
Programmpunkt 510 zurück
verzweigt, andernfalls wird zu Programmpunkt 520 zurück verzweigt.
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Bei Programmpunkt 530 prüft die Regeleinheit 1,
ob noch ein Fahrzeugbremsmoment vorliegt. Dies kann bspw. von der
Fahrzeugessteuerung 35 der Regeleinheit 1 mitgeteilt
werden. Peter noch ein Fahrzeugbremsmoment vor, so wird zu einem
Programmpunkt 535 verzweigt, andernfalls wird das Programm
verlassen.
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Bei Programmpunkt 535 veranlasst
die Regeleinheit 1 die Fahrzeugebremsensteuerung 35 über die
Fahrzeugbremsvorgabeeinheit 25 des Fahrzeugbremsmoments
kontinuierlich bspw. mittels der bereits beschriebenen zeitlichen
Rampenfunktion zurückzunehmen,
um eine ruckartige Beschleunigung des Fahrzeugs zu vermeiden. Anschließend wird
das Programm verlassen.
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Die beschriebenen Inkrementwerte
und Dekrementwerte sollten so gewählt sein, dass Ihre Umsetzung
nicht zu einer für
den Fahrer spürbaren
ruckartigen Verzögerung
oder Beschleunigung des Fahrzeugs führt. Die beschriebenen Inkrementwerte
und Dekrementwerte kann dabei ebenfalls in der Regeleinheit 1 oder
einem zugeordneten Speicher abgelegt sein.
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Mit Hilfe der Regeleinheit 1 wird
somit eine Koordination des Bremseneingriffs und des Kupplungseingriffs
realisiert, die für
den Übergang
einen im wesentlichen konstanten Wert für die Fahrzeuggeschwindigkeit
gewährleistet.
Entsprechend kann die Regeleinheit 1 den Bremseneingriff
und den Kupplungseingriff derart koordinieren, dass allgemein für den Übergang
ein im wesentlichen konstanten Wert für eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit,
beispielsweise ein Raddrehmoment realisiert werden kann.
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Alternativ kann es vorgesehen sein,
dass statt der ersten Vorrichtung 40 eine zweite Vorrichtung 45 verwendet
wird. Die zweite Vorrichtung 45 kann ebenfalls in einer
Motorsteuerung des Fahrzeugs implementiert sein. Die zweite Vorrichtung 45 ist
in 5 in Form eines Blockschaltbilds
dargestellt und umfasst eine Steuervorrichtung 50. Die
Steuervorrichtung 50 ist mit der Aktivierungseinheit 15 verbunden.
Ferner ist an die Steuervorrichtung 50 eine Fahrzeugmassenermittlungseinheit 55,
eine Steigungsermittlungseinheit 60, eine Getriebesteuerung 65 und
eine Motordrehzahlermittlungseinheit 70 angeschlossen.
Die Fahrzeugmassenermittlungseinheit 55 ermittelt die Fahrzeugsmasse
in dem Fachmann bekannter Weise bspw. auf der Grundlage der fahrdynamischen
Gleichung. Alternativ kann ein Wert für die Fahrzeugmasse in der
Fahrzeugmassenermittlungseinheit 55 gespeichert sein. Die
Steigungsermittlungseinheit 60 ermittelt die Steigung der
aktuell befahrenen Fahrbahn bspw. auf der Grundlage der von einem
in 5 nicht dargestellten
Geschwindigkeitssensor ermittelten Geschwindigkeit des Fahrzeugs
und einer daraus abgeleiteten Geschwindigkeitsänderung bzw. Beschleunigung.
Die Getriebesteuerung 65 gibt dann an die Steuerungsvorrichtung 50 einen
Wert für
die aktuelle Getriebeübersetzung, insbesondere
für einen
eingelegten Gang oder eine eingelegte Fahrstufe, ab. Die Motordrehzahlermittlungseinheit 70 kann
bspw. in dem Fachmann bekannter Weise als Drehzahlsensor ausgebildet
sein und die Drehzahl des Verbrennungsmotors messen.
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Die Steuerungsvorrichtung 50 ist
mit der Kupplungssteuerung 30 und der Fahrzeugbremsensteuerung 35 verbunden.
In der Steuervorrichtung 50 ist ein Kennfeld abgespeichert,
das in Abhängigkeit der
ermittelten Motordrehzahl, der ermittelten Fahrzeugmasse, des ermittelten
Gefälles
der Fahrbahn und der aktuellen Getriebeübersetzung, einen ersten zeitlichen
Verlauf für
den Kupplungseingriff an die Kupplungssteuerung 30 und
einen zweiten zeitlichen Verlauf für den Fahrzeugbremseingriff
an die Fahrzeugbremsensteuerung 35 abgibt. Die Kupplungssteuerung 30 betätigt dabei
die Kupplung des Fahrzeugs gemäß dem ersten
zeitlichen Verlauf. Die Fahrzeugebremsensteuerung 35 betätigt entsprechend
die Fahrzeugbremse oder die Fahrzeugbremsen gemäß dem zweiten zeitlichen Verlauf.
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Das Kennfeld in der Steuervorrichtung 50 kann
beispielsweise mit Hilfe von Fahrversuchen derart appliziert sein,
dass in Abhängigkeit
der Motordrehzahl, der Fahrzeugmasse, des Gefälles der Fahrbahn und der aktuellen
Getriebeübersetzung
der Kupplungseingriff und der Bremseneingriff mit Hilfe des ersten
zeitlichen Verlaufs und des zweiten zeitlichen Verlaufs derart koordiniert
werden, dass für
den Übergang
ein im wesentlichen konstanter Wert für eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit,
beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder ein Raddrehmoment,
realisiert werden kann. Dabei muss den Übergang vom Fahrbetrieb mit
geschlossener Kupplung in den Freilaufbetrieb das Motorbremsmoment
des Schubbetriebes in dem Maße durch Öffnen der
Kupplung abgebaut werden, wie das Fahrzeugbremsmoment durch den
Fahrzeugbremseingriff erhöht
wird. Somit ergibt sich für
die Zeit des Übergangs
ein im wesentlichen konstantes Gesamtbremsmoment des Fahrzeugs.
Dabei ist wichtig festzustellen, dass das Fahrzeugbremsmoment nicht
das Motorbremsmoment und das Motorbremsmoment nicht das Fahrzeugbremsmoment umfasst.
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Ein erstes Beispiel des ersten zeitlichen
Verlaufs und den zweiten zeitlichen Verlauf ist in 8 dargestellt. In 8 ist der Kupplungseingriff K und der
Bremseneingriff B über
der Zeit t aufgetragen. Die Zeit des Übergangs vom Fahrbetrieb mit
geschlossener Kupplung zum Freilaufbetrieb reicht von einem ersten
Zeitpunkt t0 bis zu einem zweiten Zeitpunkt t1. Vom ersten Zeitpunkt
t0 bis zum 2. Zeitpunkt t1 fällt
der Kupplungseingriff von einem ersten Wert K1 bis zu einem zweiten
Wert K0 ab. Der erste Wert K1 entspricht dabei einer vollständig geschlossenen
Kupplung und der zweite Wert K0 entspricht der vollständig geöffneten
Kupplung. Der erste zeitliche Verlauf für den Kupplungseingriff ist
gemäß dem bei
nach 8 der Einfachheit
halber linear und mit dem Bezugszeichen 75 gekennzeichnet.
Vom ersten Zeitpunkt t0 bis zum 2. Zeitpunkt t1 steigt der Bremseneingriff
von einem ersten Wert B0 bis zu einem zweiten Wert B 1 an. Der erste
Wert B0 entspricht dabei bspw. einem Fahrzeugbremsmoment Null, wohingegen
der zweite Wert B1 ein Fahrzeugbremsmoment darstellt, das im wesentlichen
dem Motorbremsmoment zum ersten Zeitpunkt t0 und damit unmittelbar
vor dem Übergang
entspricht. Auch der zweite zeitliche Verlauf für den Bremseeingriff ist gemäß 8 linear und mit dem Bezugszeichen 80 gekennzeichnet.
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Ein zweites Beispiel für den ersten
zeitlichen Verlauf und den zweiten zeitlichen Verlauf ist in 9 dargestellt. In 9 ist wiederum der Kupplungseingriff
K und der Bremseingriff B über
der Zeit t aufgetragen. Die Zeit des Übergangs vom Freilaufbetrieb zum
Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung reicht dabei von einem dritten
Zeitpunkt t2 bis zu einem vierten Zeitpunkt t3. Vom 3.
Zeitpunkt t2 bis zum vierten Zeitpunkt t3 steigt der Kupplungseingriff
von einem dritten Wert K2 bis zu einem vierten Wert K3 in diesem
Beispiel linear an, gemäß eines
für den Übergang
vom Freilaufbetrieb zum Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung ersten
zeitlichen Verlaufs 85. Der dritte Wert K2 entspricht dabei
einer vollständig geöffneten
Kupplung und der vierte Wert K3 entspricht einer vollständig geschlossenen
Kupplung. Vom 3. Zeitpunkt t2 bis zum vierten Zeitpunkt
t3 sinkt der Bremseingriff von einem dritten Wert B3 bis zu einem
vierten Wert B2 in diesem Beispiel linear ab. Der dritte Wert B3
entspricht dabei einem Fahrzeugbremsmoment, das vor dem Übergang
von Freilaufbetrieb in den Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung
eingestellt wurde und etwa dein durch den Übergang mit Erreichen der vollständig geschlossenen Kupplung
einzustellenden Motorbremsmoment entsprechen sollte. Der vierte
Wert B2 entspricht beispielsweise dem Fahrzeugbremsmoment Null.
Der für
den Übergang
vom Freilaufbetrieb in den Fahrbetrieb mitgeschlossener Kupplung
verwendete zweite zeitliche Verlauf ist in 9 mit dem Bezugszeichen 90 gekennzeichnet.
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Der zweite Wert B1 und der vierte
Wert B2 für
den Bremseingriff bzw. das einzustellende Fahrzeugbremsmoment können als
Bestandteile bzw. Endpunkte des zweiten zeitlichen Verlaufs in Abhängigkeit
der beschriebenen Eingangsgrößen des Kennfeldes
mit Hilfe des Kennfeldes modelliert werden.
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Der erste zeitliche Verlauf und der
zweite zeitliche Verlauf werden jeweils unmittelbar vor dem jeweiligen Übergang
in Abhängigkeit
der aktuellen Eingangsgrößen des
Kennfeldes ermittelt und über die
von Kupplungssteuerung 30 und die Fahrzeugbremsensteuerung 35 umgesetzt.
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Gemäß 10 ist ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf
der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Raddrehmoments dargestellt.
Mit v1 ist ein erster Verlauf für
die Fahrzeuggeschwindigkeit dargestellt, bei dem zu einem fünften Zeitpunkt
t4 ein Übergang von
einem Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung zu einem Freilaufbetrieb
eingeleitet wird. Der Übergang
dauert vom fünften
Zeitpunkt t4 bis zu einem sechsten Zeitpunkt t5. Während des Übergangs kommt
es gemäß 10 beim ersten Verlauf v1
für die
Fahrzeuggeschwindigkeit zu mehreren Verzögerungs- und Beschleunigungsvorgängen. Anschließend nimmt
die Fahrzeuggeschwindigkeit im Freilaufbetrieb zu. Weiterhin ist
in 10 ein zweiter Verlauf
v2 für
die Fahrzeuggeschwindigkeit, gestrichelt dargestellt. Beim zweiten
Verlauf v2 wird während des Übergangs
vom fünften
Zeitpunkt t4 bis zum sechsten Zeitpunkt t5 das erfindungsgemäße Verfahren
angewandt und die Ausgangsgröße der Antriebseinheit
im wesentlichen konstant gehalten. Deshalb ist beim zweiten Verlauf
v2 während
des Übergangs die
Fahrzeuggeschwindigkeit im wesentlichen konstant bzw. steigt leicht
kontinuierlich an, jedoch ohne die abwechselnden Verzögerungen
und Beschleunigungen gemäß dein ersten
Verlauf v1. Nach dem sechsten Zeitpunkt t5 steigt der zweite Verlauf
v2 dann weniger stark und damit komfortabler an als der erste Verlauf
v1. In 10 ist auch ein
dritter Verlauf v3 der Fahrzeuggeschwindigkeit dargestellt, der
sich ergibt, wenn nicht vom Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung
in den Freilaufbetrieb umgeschaltet wird, sodass das Motorbremsmoment
auch nach dem sechsten Zeitpunkt t5 wirkt. Der dritte Verlauf v3 weist
zwar keine abwechselnden Verzögerungen
und Beschleunigungen zwischen dem fünften Zeitpunkt t4 und dem
sechsten Zeitpunkt t5 auf und steigt nach dein sechsten Zeitpunkt
t5 weniger stark an, als die beiden anderen Verläufe. Dafür wird aber beim dritten Verlauf
v3 im Schubbetrieb, also im Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung
nicht die Kraftstoffeinsparung und die Reduktion der Abgasemissionen
erreicht wie beim ersten Verlauf v1 oder beim zweiten Verlauf v2.
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Weiterhin ist gemäß 10 ein erster Verlauf r1 für das Raddrehmoment über der
Zeit dargestellt, der sich ergibt, wenn ein Übergang vom Fahrbetrieb mit
geschlossener Kupplung in den Freilaufbetrieb stattfindet. Dabei
ergeben sich zwischen dem fünften
Zeitpunkt t4 und dem sechsten Zeitpunkt t5 Schwankungen, die vom
Fahrer als unangenehm empfunden werden. Gemäß einem zweiten Verlauf r2
des Raddrehmoments wird für
den Übergang
vom Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung in den Freilaufbetrieb
das erfindungsgemäße Verfahren
angewandt und deshalb während
der Zeit des Übergangs das
Raddrehmoment im wesentlichen konstant gehalten. Erst nach dem sechsten
Zeitpunkt t5 wird das Raddrehmoments gemäß den zweiten Verlauf r2 kontinuierlich
und für
den Fahrer komfortabel abgesenkt war, beispielsweise gemäß der beschriebenen zeitlichen
Rampenfunktion.
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Dabei ist dem Diagramm nach 10 vorausgesetzt, dass etwa
zum fünften
Zeitpunkt t4 ein Gefälle
erkannt wird. Deshalb ist bis zum fünften Zeitpunkt t4 die Fahrzeuggeschwindigkeit
und das Raddrehmoment jeweils im wesentlichen konstant. Da etwa
zum fünften
Zeitpunkt t4 das Gefälle
erkannt wird, wird zum fünften
Zeitpunkt t4 der Übergang
vom Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung in den Freilaufbetrieb
eingeleitet und zum sechsten Zeitpunkt t5 abgeschlossen, wobei die
Fahrzeuggeschwindigkeit nach dem sechsten Zeitpunkt t5 aufgrund
des Kennfeldes sowohl im Freilaufbetrieb gemäß dem ersten Verlauf v1 und
den zweiten Verlauf v2 als auch im Fahrbetrieb mit geschlossener
Kupplung gemäß dem dritten
Verlauf v3 aufgrund des Gefälles
ansteigt. Der Anstieg fällt
dabei für
den ersten Verlauf v1 am stärksten
aus, weil dort einfach zum fünften
Zeitpunkt t4 bereits ausgekuppelt wurde, ohne den Anstieg der Geschwindigkeit
durch die Fahrzeugbremse abzumildern. Gemäß dem zweiten Verlauf v2 ist
der Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit nach dem sechsten Zeitpunkt
t5 jedoch abgemildert auf Grund des Fahrzeugbremseingriffs und daher
für den
Fahrer komfortabler.
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Aufgrund des erkannten Gefälles fällt nach dem
sechsten Zeitpunkt t5 der zweite Verlauf r2 des Raddrehmoments ab,
jedoch weniger stark als der erste Verlauf r1 bereits während der
Zeit des Übergangs,
was ebenfalls an den beschriebenen Fahrzeugbremseingriff liegt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wurde an einem
Beispiel beschrieben, bei dem sowohl ein Übergang vom Fahrbetrieb mit
geschlossener Kupplung in den Freilaufbetrieb als auch vom Freilaufbetrieb
in den Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung vorliegt. Alternativ
lässt sich
das erfindungsgemäße Verfahren
in entsprechender Weise anwenden, wenn nur ein Übergang vom Fahrbetrieb mit
geschlossener Kupplung in den Freilaufbetrieb oder nur ein Übergang
vom Freilaufbetrieb in den Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung
vorliegt.
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Im Falle von Lastkraftwagen, bei
denen so genannte Retarder verwendet werden, kann ein solcher Retarder
auch den Fahrzeugbremseingriff übernehmen.
Auf diese Weise wird der Bremsenverschleiß verringert.
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Zukünftig werden vermehrt so genannte
vorausschauende Assistenzsysteme im Fahrzeug zum Einsatz kommen.
Diese ermitteln aus der aktuellen Verkehrsumgebung, beispielsweise
durch Auswertung eines Abstandssensors, den Abstand zum vorausfahrenden
Fahrzeug bzw. einem vorausliegenden Verkehrshindernis, und aus digitalen
Karten von Navigationssystemen eine virtuelle Straße, in der
alle relevanten Informationen entlang des zukünftigen Fahrweges abgelegt
sind. Auf diese Weise lässt
sich ermitteln, wann das Fahrzeug eine Gefällstrecke erreicht.
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Bei Verzögerungen des Fahrzeugs ist
der Einsatz des Freilaufbetriebs mit Abschalten des Verbrennungsmotors
ein wichtiges Ziel einer Fahrstrategie zur Verbrauchsoptimierung.
Dabei rollt das Fahrzeug mit geöffneter
Kupplung und abgestelltem Verbrennungsmotor mitreduzierter Reibung.
Bei Gefällstrecken
ergeben sich so Kraftstoffeinsparpotenziale von 15 bis 40 Prozent.
Ein solches Abschalten des Verbrennungsmotors hat den zusätzlichen
Vorteil, dass ein ggf. vorhandener Katalysator ein Abschalten des
Verbrennungsmotors erheblich weniger auskühlt, als während des üblichen Schubbetriebes. Dies
führt zu
weniger Schadstoffen bei einem nachfolgenden Motorstart.
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Der Übergang vom Fahrbetrieb mit
geschlossener Kupplung in den Freilaufbetrieb bzw. vom Freilaufbetrieb
in den Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung kann unabhängig von
der Fahrsituation, beispielsweise vom Detektieren eines Gefälles bzw.
einer durch die Fahrsituation gegebenen Bedingung zum Beenden des
Freilaufbetriebes auch abhängig
vom Betriebszustand der Antriebseinheit erfolgen, um unerwünschte Beschleunigungen oder Verzögerungen
des Fahrzeugs zu vermeiden. Dabei kann beispielsweise der Übergang
vom Freilaufbetrieb in den Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung dann
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
erfolgen, wenn festgestellt wird, dass die Bremswirkung des Bremskraftverstärkers bei
einer Fahrt auf einer Fahrbahn mit Gefälle zu schwach ist, um das Fahrzeug
ausreichend zu bremsen. Umgekehrt kann der Übergang vom Fahrbetrieb mit
geschlossener Kupplung in den Freilaufbetrieb bspw. dann gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens
durchgeführt werden,
wenn ein Fahrerwunsch zum Übergang
in den Leerlaufbetriebszustand detektiert wird.
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Freilaufbetrieb ist in den beschriebenen
Ausführungsbeispielen
der Betrieb des Fahrzeugs mit vollständig geöffneter Kupplung. Dabei kann
wie in diesem Beispiel beschrieben während des Freilaufbetriebes
auch der Verbrennungsmotor ausgeschaltet werden.