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Title:
METHOD FOR CONTROLLING AN AUTOMATED FRICTION CLUTCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/072636
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling an automated friction clutch arranged in a drive train between an internal combustion engine and a gearbox, wherein the friction clutch is operated by a clutch actuator controlled by means of a controller, wherein a real clutch torque that can be transmitted by means of the friction clutch and that can be adapted to the transmission behavior of the friction clutch is implemented by means of a control variable of the clutch actuator associated with a target torque of the clutch torque to be transmitted, and the friction clutch is operated in a closed state while the target torque is specified, which corresponds to an engine torque that is provided by the internal combustion engine and that is applied with a safety margin. In order to be able to adapt the clutch torque at reduced fuel consumption in short time intervals, the adaptation of the clutch torque is performed without regular adaptations in a high-consumption slip state of the friction clutch according to a clutch torque estimated from operating data of the internal combustion engine.

Inventors:
GOEPPERT GEORG (DE)
Application Number:
PCT/DE2010/001391
Publication Date:
June 23, 2011
Filing Date:
November 29, 2010
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH (DE)
GOEPPERT GEORG (DE)
International Classes:
F16D48/06
Foreign References:
DE4042757B42008-09-18
DE102007033698A12008-02-21
DE19540921A11997-05-07
EP1580463A22005-09-28
US6001044A1999-12-14
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Steuerung einer in einem Antriebsstrang zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordneten, automatisierten Reibungskupplung, die von einem mittels eines Steuergeräts gesteuerten Kupplungsaktor betätigt wird, wobei ein tatsächlich über die Reibungskupplung übertragbares und an ein Übertragungsverhalten der Reibungskupplung adaptierbares Kupplungsmoment mittels einer einem zu übertragenden Sollmoment des Kupplungsmoments zugeordneten Stellgröße des Kupplungsaktors umgesetzt wird und die Reibungskupplung in einem geschlossenen Zustand unter Vorgabe des Sollmoments betrieben wird, das einem von der Brennkraftmaschine erzeugten, mit einem Sicherheitszuschlag beaufschlagten Motormoment entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Adaption des Sollmoments in Abhängigkeit von einem aus Betriebsdaten der Brennkraftmaschine abgeschätzten Kupplungsmoment erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einem gegenüber dem tatsächlich über die Reibungskupplung übertragenen Kupplungsmoment höher abgeschätzten Kupplungsmoment eine Schlupfregelung der Reibungskupplung aktiviert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Schlupf der Reibungskupplung und dem aktuell an der Reibungskupplung anliegenden Motormoment das Sollmoment ermittelt und adaptiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem gegenüber dem tatsächlich über die Reibungskupplung übertragenen Kupplungsmoment niedriger abgeschätzten Kupplungsmoment das Sollmoment mittels einer Änderung der Stellgröße so weit erhöht wird, bis an der Reibungskupplung minimaler Schlupf erkannt wird und das auf diese Weise eingestellte Kupplungsmoment als Sollmoment adaptiert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitszuschlag so bemessen wird, dass das über die Reibungskupplung übertragbare Kupplungsmoment kleiner als ein maximales dynamisches Motormoment ist.

Description:
Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer in einem Antriebsstrang zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordneten, automatisierten Reibungskupplung, die von einem mittels eines Steuergeräts gesteuerten Kupplungsaktor betätigt wird, wobei ein real über die Reibungskupplung übertragbares und an ein Übertragungsverhalten der Reibungskupplung adaptierbares Kupplungsmoment mittels einer einem zu übertragenden Sollmoment des Kupplungsmoments zugeordneten Stellgröße des Kupplungsaktors umgesetzt wird und die Reibungskupplung in einem geschlossenen Zustand unter Vorgabe des Sollmoments betrieben wird, das einem von der Brennkraftmaschine gelieferten, mit einem Sicherheitszuschlag beaufschlagten Motormoment entspricht.

Kraftfahrzeuge mit einem Antriebsstrang mit einer zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe wirksam angeordneten automatisierten Reibungskupplung sind bekannt. Dabei kann das Getriebe beispielsweise ein handgeschaltetes oder automatisiert betätigtes Stirnradgetriebe oder ein mit zwei Reibungskupplungen versehenes Doppelkupplungsgetriebe sein.

Die automatisierte Reibungskupplung führt dabei von einem Steuergerät angestoßene Kupplungsvorgänge selbstständig durch, wobei das Steuergerät den Kupplungsaktor mit einer dem einzustellenden, über die Reibungskupplung zu übertragenden Kupplungsmoment entsprechenden Stellgröße beaufschlagt. Die Stellgröße wird als Sollmoment in der Steuereinheit aufgrund von Eingaben ermittelt, die dem Steuergerät als Sensordaten, die von anderen Steuergeräten, beispielsweise einem Getriebesteuergerät oder dem Fahrer direkt eingespeist werden, zur Verfügung stehen. Dem Sollmoment werden dabei Stellgrößen über eine Kennlinie, ein Kennfeld oder rechnerisch zugeordnet. Um die Sollmomente an das real über die Reibungskupplung übertragbare Kupplungsmoment, das sich kurzfristig und langfristig verändern kann und unter anderem von dem Reibwert der Reibbeläge, der Betriebstemperatur der Reibungskupplung und dergleichen abhängig ist, zu adaptieren, werden beispielsweise regelmäßig der Tastpunkt und das reale Kupplungsmoment ermittelt, so dass gegebenenfalls die Kennlinie des Sollmoments über die Stellgröße, die beispielsweise ein Axialweg der Reibungskupplung, eine Drehzahl oder ein Drehwinkel eines Elektromotors des Kupplungsaktors oder eine Beschaltungsgröße eines Elektromotors sein und mittels einer entsprechenden Sensorik wie Wegsensor oder Drehwinkelsensor plausibilisiert werden kann, an das reale Kupplungsmoment adaptiert wird.

Während des Betriebs der Reibungskupplung im geschlossenen Zustand ohne Schlupf ist eine Adaption nicht möglich, da in diesem Betriebszustand das übertragene Kupplungsmoment nicht beobachtbar ist, das heißt, mittels entsprechender Sensorik nicht erfassbar ist. Es wird daher in regelmäßigen Zeitabständen, beispielsweise abhängig von der Fahrsituation zwischen Gangwechseln, das Sollmoment, das im Normalbetrieb bei geschlossener Reibungskupplung so vorgegeben wird, dass das Motormoment und ein einen Schlupf vermeidender Sicherheitszuschlag eingehalten wird, soweit erniedrigt, dass Schlupf an der Reibungskupplung auftritt. Aus den Motormomentdaten und der Differenzdrehzahl zwischen der Kurbelwelle und der Getriebeeingangswelle ermitteltem Schlupf kann dabei das über die Reibungskupplung übertragene Kupplungsmoment ermittelt und als Sollmoment adaptiert werden.

Auf diese Weise periodisch eingeleitete Schlupfphasen der Reibungskupplung zur Adaption des Sollmoments verursachen einen zusätzlichen Verschleiß an der Reibungskupplung, insbesondere an den Reibbelägen der Kupplungsscheibe und führen zu einem Mehrverbrauch an Kraftstoff. Bei einer Erhöhung der Zeitintervalle zwischen zwei Adaptionsvorgängen wird ein verschlechterter Kupplungsvorgang beobachtet, der insbesondere in Verbindung mit einem automatisiert betätigten Getriebe zu unkomfortablen Schaltungen führt.

Es ergibt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten

Reibungskupplung vorzuschlagen, bei dem bei verringertem Kraftstoffverbrauch eine ausreichende genaue Adaption des Sollmoments an das tatsächlich übertragene Kupplungsmoment ohne regelmäßige Einleitung von Schlupfphasen erfolgt.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung einer in einem Antriebsstrang zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordneten, automatisierten Reibungskupplung, die von einem mittels eines Steuergeräts gesteuerten Kupplungsaktor betätigt wird, gelöst, wobei ein real über die Reibungskupplung übertragbares und an ein Übertragungsverhalten der Reibungskupplung adaptierbares Kupplungsmoment mittels einer einem zu übertragenden Sollmoment des Kupplungsmoments zugeordneten Stellgröße des Kupplungsaktors umgesetzt wird, die Reibungskupplung in einem geschlossenen Zustand unter Vorgabe des Sollmoments betrieben wird, das einem von der Brennkraftmaschine gelieferten, mit einem Sicherheitszuschlag beaufschlagten Motormoment entspricht, und eine Adaption des Sollmoments in Abhängigkeit von einem aus Betriebsdaten der Brennkraftmaschine abgeschätzten Kupplungsmoment erfolgt.

Im Sinne der Erfindung wird dabei das beispielsweise von einem Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine über CAN-Bus dem Steuergerät zur Verfügung gestellte Motormoment zur Abschätzung des über die Reibungskupplung übertragenen Kupplungsmoments herangezogen und unter Zuschlag des Sicherheitszuschlags als Sollmoment adaptiert. Dabei kann der Sicherheitszuschlag soweit minimiert werden, dass die Reibungskupplung bei einem mittleren Motormoment keinen oder nur geringen Schlupf zeigt und zumindest ein Teil der Drehmomentspitzen des dynamischen Motormoments gekappt wird. Eine derartige Betriebsweise der Reibungskupplung ist energetisch günstiger als ein regelmäßig aktivierter Schlupfbetrieb mit größeren Schlupfdrehzahlen und erlaubt ein schnelleres Öffnen der Reibungskupplung, beispielsweise zur Einleitung einer Schaltung.

Wird das Kupplungsmoment richtig abgeschätzt, das heißt, entspricht das übertragene Kupplungsmoment dem Sollmoment und stellt daher der Kupplungsaktor das richtige Sollmoment über die Stellgröße ein, befindet sich die Reibungskupplung in einem stabilen Betriebszustand mit geringem Schlupf, beispielsweise mit einer Differenzdrehzahl bis zu 50 Umdrehungen pro Minute. Dabei kann der Schlupf so eingestellt beziehungsweise geregelt werden, dass lediglich die Drehmomentspitzen des dynamischen Motormoments, das aus der über die Umdrehung der Kurbelwelle ungleich ablaufenden Drehmomententwicklung infolge der Befeuerung der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine gebildet wird, nicht über die Reibungskupplung übertragen werden, wobei diese Drehmomentspitzen bereits zuvor mittels eines zwischen Kurbelwelle und Reibungskupplung angeordneten Drehschwingungsdämpfers wie Zweimassenschwungrad vorgedämpft sein können. Die Abschätzung des Kupplungsmoments kann dabei regelmäßig in kurzen Zeitabständen erfolgen, die lediglich durch die Taktrate der Erneuerung der Daten des Motormoments und die Rechnerleistung des Steuergeräts begrenzt sein kann. Dabei können zur Bildung einer robusten Abschätzung mehrere aufeinander folgende Motormomente beispielsweise mittels der Bildung eines gleitenden Mittelwerts gemittelt werden. Bei einer Fehleinschätzung des abgeschätzten und als aktuelles Sollmoment übernommenen Kupplungsmoments treten zwei zu unterscheidende Abschätzfehler auf:

Wird das abgeschätzte Kupplungsmoment gegenüber dem tatsächlich über die Reibungskupplung übertragenen Kupplungsmoment höher abgeschätzt, wird ein gegenüber dem tatsächlich übertragenen Kupplungsmoment zu hohes Sollmoment gebildet. Dieses hohe Sollmoment korrigiert die Stellgröße in Öffnungsrichtung der Reibungskupplung, so dass ein über den erlaubten geringen Schlupf erhöhter Schlupf auftritt und dadurch die Schlupfregelung der Reibungskupplung aktiviert wird. Die Schlupfregelung minimiert diesen Schlupf durch Nachregelung der Stellgröße und adaptiert das Sollmoment bei Erreichen der Schwelle für den vorgegebenen geringen oder verschwindenden Schlupf.

Wird das abgeschätzte Kupplungsmoment gegenüber dem tatsächlich über die Reibungskupplung übertragenen Kupplungsmoment niedriger abgeschätzt, wird das Sollmoment gegenüber der Stellgröße zu niedrig adaptiert, so dass eine größere Stellgröße resultiert, die zu einer zusätzlichen Verspannung der Reibungskupplung führt. Durch die höhere Verspannung der Reibbeläge wird der vorgegebene Schlupf abgebaut, so dass kein Schlupf mehr zu beobachten ist. Nachfolgend wird daher die Stellgröße so verändert, dass die Reibungskupplung bis zur Beobachtung zumindest des vorgegebenen Schlupfs geöffnet wird. Bei Erreichen dieses Schlupfs wird anschließend das neue Sollmoment adaptiert.

Auf diese Weise werden über das vorgegebene Maß des Schlupfs hinausgehende

Schlupfzustände nicht regelmäßig sondern nur bei einer Diskrepanz zwischen dem Motormoment und dem angelegten Sollmoment herbeigeführt, so dass die Anzahl der Schlupfphasen deutlich verringert und der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann. Durch die hohe Taktrate einer Abschätzung des Kupplungsmoments kann eine sehr hohe Regelgüte erzielt werden, wobei das abgeschätzte Kupplungsmoment jeweils bei Bedarf zwischen den beiden Extremsituationen eines zu hoch oder zu niedrig abgeschätzten Kupplungsmoments eingabelnd geregelt wird und die Anzahl der Regelvorgänge, bei denen jeweils nur das zu hoch abgeschätzte Kupplungsmoment in eine Schlupfphase mit Aktivierung der Schlupfregelung führt, gegenüber einer regelmäßigen Adaption in vorgegebenen Zeitintervallen weitaus geringer ist.