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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Antrieb, bei dem aus einem von einem Benutzer oder einem Steuer- und/oder Regelsystem geforderten positiven Antriebsmoment (Vortriebsmoment) ein Wert für ein von dem Antrieb bereitzustellendes inneres Drehmoment ermittelt und der Antrieb entsprechend angesteuert wird, und bei dem der Antrieb ein negatives Antriebsmoment (Bremsmoment) bereitstellen kann.
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Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung eines Kraftfahrzeugs, eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Kraftfahrzeug.
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Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist vom Markt her von Nutzfahrzeugen, beispielsweise Lastkraftwagen, bekannt, die von einer Brennkraftmaschine angetrieben werden. Bei dem bekannten Verfahren kann der Benutzer des Kraftfahrzeugs durch Betätigen eines Fahrpedals einen bestimmten Leistungswunsch äußern. Dieser Leistungswunsch entspricht bei einer bestimmten Drehzahl wiederum einem bestimmten Antriebsmoment am Ausgang eines Getriebes der Brennkraftmaschine, welche das Nutzfahrzeug antreibt. Auf der Basis der Getriebeübersetzung wird aus dem gewünschten Getriebeausgangsmoment ein so genanntes Kupplungsmoment berechnet, welches am Eingang des Getriebes vorliegen muss. Unter Berücksichtigung der inneren Reibung der Brennkraftmaschine und der von Nebenaggregaten, wie beispielsweise Kraftstoffpumpe, Klimaanlage, und so weiter, abgegriffenen Leistung, wird schließlich das indizierte oder innere Drehmoment ermittelt, welches durch die Verbrennung von Kraftstoff erzeugt werden muss, um das vom Benutzer gewünschte Antriebsmoment bereitstellen zu können. Dieses innere Drehmoment ist, abhängig vom Brennkraftmaschinentyp und vom Betriebszustand, im Wesentlichen proportional zur eingespritzten Kraftstoffmenge.
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Um die direkt auf die Antriebsräder wirkende Betriebsbremse (beispielsweise Scheibenbremsen) zu schonen, ist bei Nutzfahrzeugen üblicherweise eine zusätzliche ”Motorbremse” vorhanden. Mittels dieser Motorbremse kann von der Brennkraftmaschine beispielsweise bei längeren Bergabfahrten ein negatives Antriebsmoment erzeugt werden. Üblicherweise wird eine derartige Motorbremse vom Fahrer durch einen Zweistufenschalter betätigt, welcher die Motorbremse entweder aus- oder einschaltet. Möglich ist die Betätigung aber auch automatisch durch ein Geschwindigkeitsregelsystem, mit dem eine konstante Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs ohne Zutun des Fahrers eingehalten werden soll.
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Die
DE 101 35 077 A1 beschreibt ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die
DE 199 22 740 A1 beschreibt ein System zum Steuern des Motorbremsmoments im Schubbetrieb.
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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Arbeitsbelastung des Fahrers des Kraftfahrzeugs reduziert und die Fahrsicherheit erhöht wird.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteile der Erfindung
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der Einsatz der ”Motorbremse” momentenbasiert erfolgt: Es wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren also nur noch festgestellt, welches Antriebsmoment der Fahrer des Kraftfahrzeugs bzw. das Steuer- und/oder Regelsystem wünscht, hieraus das entsprechende positive oder negative innere Drehmoment ermittelt, und der Antrieb entsprechend angesteuert, beispielsweise durch Einspritzung von Kraftstoff zur Erzeugung eines positiven Antriebsmoments, oder durch Aktivierung einer Motorbremse zur Erzeugung eines negativen Antriebsmoments.
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Dies erleichtert die Einbindung der Motorbremse in bestehende Softwarestrukturen und ermöglicht deren Einsatz unter Berücksichtigung von zahlreichen Funktionen, welche das Antriebsmoment beziehungsweise das innere Drehmoment beeinflussen. Die Motorbremse kann daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr gezielt eingesetzt werden, und ein automatisierter Einsatz wird deutlich vereinfacht. Beispielsweise kann die Motorbremse auch über ein fahrzeuginternes CAN-System (Controller Area Network) angesteuert werden. Dies verringert die Arbeitsbelastung des Fahrers des Kraftfahrzeugs. Ferner kann die Motorbremse beispielsweise auch von einer Fahrstabilitätsfunktion gezielt eingesetzt oder auch kurzzeitig abgeschaltet oder in der Wirkung zumindest reduziert werden, was eine Erhöhung der Fahrsicherheit ermöglicht.
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Die Einbindung der Ermittlung des negativen inneren Drehmoments ist dabei sehr einfach auch in bestehende Programmstrukturen möglich, da ein bereits existierender Berechnungspfad für die Ermittlung eines vom Antrieb bereitzustellenden positiven inneren Drehmoments und die entsprechende Ansteuerung beispielsweise der Kraftstoffeinspritzung unverändert bleiben können.
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Außerdem ist vorgesehen, dass ein Wert für ein maximales negatives inneres Drehmoment ermittelt wird, und dass der Wert für das ermittelte negative innere Drehmoment mit dem Wert für das maximale negative innere Drehmoment ins Verhältnis gesetzt wird. Dies erleichtert die softwaretechnische Verarbeitung. Auch werden ”Totbereiche” vermieden.
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In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass der Wert für das maximale negative innere Drehmoment von den aktuellen Betriebsbedingungen des Antriebs und/oder des Kraftfahrzeugs abhängt. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass die maximale Leistung der Motorbremse beispielsweise von der Betriebstemperatur, der Einsatzdauer, und anderen Einflussfaktoren abhängen kann.
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Die Motorbremse kann so sehr präzise eingesetzt werden, was vor allem die Fahrsicherheit verbessert.
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Vorgeschlagen wird auch, dass der ermittelte Wert für das negative innere Drehmoment an eine Verarbeitungseinheit übermittelt wird, die hiervon abhangig einen Wert für ein Ansteuersignal fur ein Stellglied erzeugt. Auf diese Weise werden die Ermittlung des Werts für das negative innere Drehmoment und seine Verarbeitung voneinander entkoppelt. Dies gestattet bei unterschiedlichen Fahrzeugen beispielsweise die Verwendung einer gleichen Software für die Ermittlung des Werts für das innere negative Drehmoment, jedoch eine fahrzeugspezifische Verarbeitungseinheit. Hierdurch werden die Einsatzkosten des erfindungsgemaßen Verfahrens reduziert.
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Dabei wird besonders bevorzugt, wenn der Wert für das maximale negative innere Drehmoment in der Verarbeitungseinheit ermittelt wird. Somit kann für einen bestimmten Typ einer Motorbremse eine bestimmte Verarbeitungseinheit verwendet werden, ohne dass die Software für die Ermittlung des Werts fur das bereitzustellende negative innere Drehmoment geändert werden muss.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn an die Verarbeitungseinheit eine Information übermittelt wird, von welcher Einrichtung ein negatives Antriebsmoment gefordert wird. Auf diese Weise kann beim Einsatz der Motorbremse unterschieden werden, ob die Anforderung beispielsweise aufgrund eines Fahrerwunsches erfolgen soll (dann kann die Motorbremse mit nachgeordneter Priorität eingesetzt werden), oder ob ein Eingriff einer Fahrdynamikregelung den Einsatz der Motorbremse erfordert (dann hat der Einsatz der Motorbremse eine hohe Priorität).
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Sinnvoll ist es auch, wenn der Wert für das ermittelte negative innere Drehmoment nur (also ausschließlich) an die Verarbeitungseinheit übermittelt wird. Hierdurch wird verhindert, dass beispielsweise eine Antiruckelfunktion von dem ermittelten negativen inneren Drehmoment beeinträchtigt wird.
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Konkrete Ausgestaltungen von Motorbremsen, welche technisch zuverlässig arbeiten und vergleichsweise einfach funktionieren, umfassen die Bereitstellung des negativen inneren Drehmoments bei einer Brennkraftmaschine mit Hilfe einer Dekompressionsventilbremse, einer Drosselklappenbremse, und/oder eines Hydraulik-Retarders.
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Besonders prägnant sind die erfindungsgemaßen Vorteile dann, wenn das negative innere Drehmoment stufenlos bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann für jede Fahrsituation und für jeden Fahrerwunsch exakt das erforderliche negative Antriebsmoment erzeugt werden. Vor allem aber im Zusammenspiel mit einer Geschwindigkeitsregelanlage kann bei dieser Weiterbildung die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ohne Zutun des Fahrers sehr konstant gehalten werden, was dem Fahrkomfort zugute kommt.
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Ebenfalls für den Fahrkomfort wichtig ist es, dass der Übergang von einem negativen inneren Drehmoment zu einem positiven inneren Drehmoment, und gegebenenfalls auch umgekehrt, allmählich erfolgt. Aber auch die Belastung des Antriebsstrangs (Brennkraftmaschine – Kupplung – Getriebe – Rader) wird hierdurch verringert, und so dessen Lebensdauer erhoht. Diese Funktion kann auch davon abhängen, von welcher Einrichtung das negative oder das positive Antriebsmoment gefordert wird.
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Grundsätzlich ist denkbar, dass gleichzeitig ein negatives und ein positives Antriebsmoment gefordert wird. Dies ist zum Beispiel dann möglich, wenn der Benutzer einerseits einen manuellen Motorbremsschalter betätigt, andererseits aber Gas gibt, oder wenn der Motorbremsschalter oder das Fahrpedal defekt ist. Für diesen Fall werden drei mögliche Vorgehensweisen vorgeschlagen, welche gegebenenfalls auch vom Benutzer beispielsweise vor Antritt der Fahrt ausgewählt werden konnen. Eine erste Moglichkeit besteht darin, dass dann, wenn gleichzeitig ein negatives und ein positives Antriebsmoment gefordert wird, ein gefordertes positives Antriebsmoment nicht berücksichtigt wird. Eine alternative Möglichkeit besteht darin, dass das positive geforderte Antriebsmoment berücksichtigt wird, wenn unmittelbar zuvor ebenfalls ein positives Antriebsmoment gefordert worden war, und dass das negative geforderte Antriebsmoment berücksichtigt wird, wenn unmittelbar zuvor ebenfalls ein negatives Antriebsmoment gefordert worden war. Schließlich ist auch noch möglich, dass ein gefordertes negatives Antriebsmoment grundsätzlich nicht berucksichtigt wird, wenn gleichzeitig ein positives Antriebsmoment gefordert wird.
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Besonders günstig ist das erfindungsgemaße Verfahren dann, wenn es im Zusammenhang mit einer automatischen Geschwindigkeitsregelung verwendet wird. Dabei müssen Vorgehensweisen festgelegt werden, wie im Hinblick auf das negative Antriebsmoment bei eingeschalteter Geschwindigkeitsregelung verfahren wird.
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So wird beispielsweise vorgeschlagen, dass dann, wenn durch eine manuelle Betätigungseinrichtung (im allgemeinen ein Motorbremsschalter) ein negatives Antriebsmoment gefordert wird, der Wert für das geforderte Antriebsmoment aus dem Minimum jener Werte gebildet wird, welche für das Antriebsmoment aus der Stellung eines Fahrpedals und dem Steuersignal einer Geschwindigkeitsregelung ermittelt wurden. Bei nicht betätigtem Fahrpedal kann also die Geschwindigkeitsregelung durch eine manuelle Betätigung des Motorbremsschalters übersteuert werden.
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Möglich ist auch, dass dann, wenn durch eine manuelle Betätigungseinrichtung ein negatives Antriebsmoment nicht gefordert wird und ein Fahrpedal betätigt ist, der Wert für das geforderte Antriebsmoment aus dem Maximum jener Werte gebildet wird, welche fur das Antriebsmoment aus der Stellung des Fahrpedals und dem Steuersignal einer Geschwindigkeitsregelung ermittelt wurden. Bei nicht betätigter manueller Betätigungseinrichtung wird also vorgeschlagen, entsprechend dem auch bisher bei üblichen Geschwindigkeitsregelanlagen bekannten Prinzip zu verfahren: Dieses ermöglicht dem Fahrer, trotz eingestellter Geschwindigkeitsregelung beispielsweise für einen Überholvorgang durch eine Fahrpedalbetatigung zusätzliches Drehmoment anzufordern, ohne dass hierfür die Geschwindigkeitsregelung ausgeschaltet werden muss.
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Dann, wenn durch eine manuelle Betätigungseinrichtung ein negatives Antriebsmoment nicht gefordert wird und ein Fahrpedal nicht betätigt ist, kann der Wert für das geforderte Antriebsmoment dem Wert entsprechen, welcher fur das Antriebsmoment aus dem Steuersignal einer Geschwindigkeitsregelung ermittelt wurde. Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Verfahrens wird also dann, wenn weder die manuelle Betätigungseinrichtung noch das Fahrpedal betätigt werden, die Geschwindigkeit ausschließlich durch die Geschwindigkeitsregelung eingestellt wird, wobei der gesamte mögliche positive und negative Wertebereich für das Antriebsmoment moglich ist. Insbesondere im Zusammenhang mit einer stufenlosen Einstellbarkeit des Bremsmoments wird so ein optimaler Fahrkomfort ermöglicht.
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Zeichnung
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Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einer Einrichtung zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments (Motorbremseinrichtung);
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2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Berechnungspfads, mit dem ein Wert fur ein gefordertes inneres Drehmoment der Brennkraftmaschine von 1 aus einem geforderten Antriebsmoment ermittelt wird;
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3 eine schematische Darstellung mit einem Zeigerdiagramm, mit dem die Verarbeitung eines negativen und eines positiven geforderten Antriebsmoments erlautert wird; und
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4 ein Diagramm, in dem eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von 1 über der Zeit in zwei unterschiedlichen Fahrsituationen aufgetragen ist.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 tragt ein Kraftfahrzeug insgesamt das Bezugszeichen 10. Es ist nur schematisch strichpunktiert dargestellt. Es handelt sich bei ihm um ein Nutzfahrzeug, nämlich einen Lastkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 10 wird von einer Brennkraftmaschine 12 angetrieben. Diese kann als Diesel- oder Benzin-Brennkraftmaschine ausgeführt sein. Es sei an dieser Stelle aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die meisten nachfolgend beschriebenen Verfahren im Grundsatz auch beispielsweise bei Elektroantrieben anwendbar sind.
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Die nur schematisch gezeigte Brennkraftmaschine 12 umfasst mehrere Zylinder, von denen in 1 nur einer dargestellt ist, welcher einen Brennraum 14 umfasst. In diesen gelangt Kraftstoff über eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 16. Die fur die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes erforderliche Frischluft strömt in den Brennraum 14 über einen Zuströmkanal 18 und ein Einlassventil 20. Die heißen Verbrennungsabgase werden aus dem Brennraum 14 über ein Auslassventil 22 und einen Auslasskanal 24 abgeleitet.
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Die Brennkraftmaschine 12 verfügt über einen Turbolader. Dieser besteht unter anderem aus einer im Auslasskanal 24 angeordneten Turbine 26, welche einen Verdichter 28 antreibt, der im Zuströmkanal 18 angeordnet ist. Ferner ist im Auslasskanal 24 noch eine Drosselklappe 30 vorhanden.
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Der Betrieb der Brennkraftmaschine 12 und des Kraftfahrzeugs 10 wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 32 gesteuert beziehungsweise geregelt.
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Diese erhalt Signale von einem Fahrpedal 34, von einer manuellen Betätigungseinrichtung 36 für eine Motorbremse (Motorbremsschalter), und einer einem Steuer- und Regelsystem, welches als Fahrgeschwindigkeitsregelung 38 ausgebildet ist. Die Steuer- und Regeleinrichtung 32 steuert unter anderem Steller 40 und 42 an, mit denen die Betätigungswinkel (Öffnungs- und Schließwinkel) des Einlassventils 20 und des Auslassventils 22 beeinflusst werden konnen. Ferner werden die Drosselklappe 30 und die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 16 von ihr angesteuert.
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Die Turbine 26 weist eine variable Turbinengeometrie auf. Diese kann über einen Steller 44 verstellt werden, welcher ebenfalls von der Steuer- und Regeleinrichtung 32 angesteuert wird. Zusammen mit dem Steller 42 ergibt sich eine sogenannte ”Dekompressionsventilbremse”, deren Bremswirkung durch eine Verstellung des Ladedrucks stufenlos eingestellt werden kann. Hierzu sei angemerkt, dass fur die Dekompressionsventilbremse eine Verstellung des Ventilsteuerwinkels und des Einlassventils 20 nicht erforderlich ist. Denkbar ist jedoch, dass das Einlassventil 20 während eines Ansaugtaktes geschlossen bleibt und nur am unteren Totpunkt kurz öffnet. Der hierdurch erzeugte Unterdruck würde dann zusätzlich bremsen.
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Die Drosselklappe 30 sowie der Steller 44 einschließlich der Turbine 26 mit variabler Turbinengeometrie und der Steller 42 gehoren insgesamt zu einer Motorbremse 46. Diese dient zur Unterstutzung und/oder Entlastung der normalen Betriebsbremse (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs 10, die beispielsweise über Bremsscheiben auf die Rader des Kraftfahrzeugs 10 wirkt. Insbesondere bei Lastkraftwagen konnte es beispielsweise bei langerer Talfahrt zu einer Uberhitzung dieser normalen Betriebsbremse kommen, wenn nicht zusatzlich mittels der Motorbremse ein Bremsmoment auf die Antriebsräder wirkt. Moglich ist eine Motorbremse auch in Form eines sogenannten ”Hydraulik-Retarders”.
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Um die Ansteuerung der Motorbremse 46 verstehen zu konnen, werden nun unter Bezugnahme auf 2 verschiedene Begriffe erläutert, die in diesem Zusammenhang eine Rolle spielen:
Durch die Verbrennung des von den Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 16 in die Brennräume 14 eingespritzten Kraftstoffs wird ein so genanntes ”inneres Drehmoment” trq_in (Block 47) erzeugt. Diesem inneren Drehmoment, welches üblicherweise in etwa proportional zur eingespritzten Kraftstoffmenge ist, steht ein Widerstandsmoment entgegen, welches durch die innere Reibung der beweglichen Teile der Brennkraftmaschine 12 erzeugt wird. Jene Teile, die eine derartige innere Reibung erzeugen, sind in 2 unter dem Bezugszeichen 48 zusammengefasst. Es ergibt sich nun ein ”Motorausgangsmoment” trq_eng (Block 49).
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Von der Brennkraftmaschine 12 werden jedoch noch verschiedene Nebenaggregate des Kraftfahrzeugs 10 angetrieben. Hierzu gehören beispielsweise Kraftstoffpumpen, Unterdruckpumpen, Lüfter, Klimaanlagen, Hydraulikpumpen, und so weiter. Diese Nebenaggregate, welche in 2 unter dem Bezugszeichen 50 zusammengefasst sind, ”verbrauchen” ebenfalls einen Teil des inneren Drehmoments trq_in, was zum so genannten ”Kupplungsmoment” trq_clu (Block 51) führt. Bei dem Kraftfahrzeug 10 werden die Antriebsrader 45 über ein manuell oder automatisch schaltbares Getriebe 52 angetrieben. Entsprechend der gewahlten Getriebeubersetzung ergibt sich am Ausgang des Getriebes 52 ein ”Getriebeausgangsmoment” trq_gear (Block 53). Dieses wird nachfolgend der Einfachheit halber auch als ”Antriebsmoment” bezeichnet.
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Der Einfluss der Reibung 48, der Nebenaggregate 50, und des Getriebes 52 auf den Zusammenhang zwischen dem inneren Moment trq_in und dem Antriebsmoment trq_gear ist dabei nicht konstant, sondern hängt von Betriebsbedingungen ab, die in 2 unter dem Bezugszeichen 54 zusammengefasst sind. Zu diesen Betriebsbedingungen gehört beispielsweise eine Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 12. So ist das von der Brennkraftmaschine 12 bereitstellbare maximale Antriebsmoment trq_gear bei kalter Brennkraftmaschine 12 niedriger als bei warmer Brennkraftmaschine, da bei kalter Brennkraftmaschine 12 mehr Energie zur Überwindung der inneren Reibung 48 aufgewendet werden muss als bei warmer Brennkraftmaschine 12. Auch werden nicht ständig alle Nebenaggregate 50 von der Brennkraftmaschine 12 angetrieben, und die Übersetzung des Getriebes 52 ist je nach gewählter Gangstellung unterschiedlich.
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Durch eine Einspritzung von Kraftstoff mittels der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 16 und eine Verbrennung in den Brennräumen 14 kann ein positives inneres Drehmoment +trq_in erzeugt werden. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Motorbremse 46 kann ein negatives inneres Drehmoment –trq_in erzeugt werden (dieses wirkt also als Bremsmoment). Ein Wert für das geforderte innere Drehmoment trq_in wird auf der Basis von Signalen ermittelt, die vom Fahrpedal 34, vom Motorbremsschalter 36 und, sofern eingeschaltet, von der Fahrgeschwindigkeitsregelung 38 bereitgestellt werden. Aus diesen Signalen wird zunachst ein Wert für das geforderte Antriebsmoment trq_gear (Block 53) ermittelt.
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Unter Berücksichtigung der aktuellen Übersetzung des Getriebes 52 wird hieraus ein Wert fur das Kupplungsmoment trq_clu (Block 51), unter Berücksichtigung der aktuell anzutreibenden Nebenaggregate 50 ein Wert für das Motor-Ausgangsmoment trq_eng (Block 49), und schließlich unter Berucksichtigung der inneren Reibung 48 ein Wert für das jenes innere Drehmoment trq_in (Block 47) ermittelt, welches erforderlich ist, um das gewunschte Antriebsmoment trq_gear bereitstellen zu können. Der beschriebene Pfad zur Bestimmung des geforderten inneren Drehmoments trq_in aus dem geforderten Antriebsmoment trq_gear wird auch als ”Momentenpfad” bezeichnet. Er ist in 2 insgesamt mit dem Bezugszeichen 56 bezeichnet.
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Die Verwendung des geforderten inneren Drehmoments trq_in im Zusammenhang mit der in dem Kraftfahrzeug 10 vorhandenen Motorbremse 46 wird nun anhand der Darstellung in 3 näher erläutert:
Zunächst wird der aktuell mögliche Wertebereich fur das Antriebsmoment trq_gear ermittelt. Dieser hängt aus den bereits oben erläuterten Gründen von den aktuellen Betriebsbedingungen 54 der Brennkraftmaschine 12 und des Kraftfahrzeugs 10 ab. Der Wert für das aktuell von der Brennkraftmaschine 12 betragsmaßig maximal bereitstellbare positive Antriebsmoment trq_gear wird in einem Block 58 erzeugt und ist in 3 mit +A bezeichnet. Auch der Wert für das aktuell von der Brennkraftmaschine 12 bereitstellbare betragsmäßig maximale negative Antriebsmoment trq_gear hängt von den Betriebsbedingungen 54 ab. Er wird jedoch in einer Verarbeitungseinheit NTC (Negative Torque Controller) ermittelt, die in 3 das Bezugszeichen 60 trägt, und ist in 3 mit –C bezeichnet. Ebenfalls von den Betriebsbedingungen 54 abhängig ist ein Wert –B für das Antriebsmoment trq_gear, welcher dann vorliegt, wenn von den Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 16 kein Kraftstoff in die Brennräume 14 eingespritzt wird (dies entspricht einem inneren Drehmoment trq_in von Null). Es versteht sich, dass bei kalter Brennkraftmaschine der Wert -B betragsmäßig großer ist als bei warmer Brennkraftmaschine. Der Wert –B wird ebenfalls im Block 58 berechnet.
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Bei dem Kraftfahrzeug 10 steht also für das geforderte Antriebsmoment trq_gear nicht nur, wie bisher, der Wertebereich von –B bis +A zur Verfugung, sondern zusätzlich auch ein negativer Wertebereich, welcher von –B bis –C reicht, und der einem Bremsmoment der Motorbremse 46 entspricht. Der erstgenannte Wertebereich trägt in 3 das Bezugszeichen 62, der letztgenannte das Bezugszeichen 64.
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Es wird nun der Fall angenommen, dass die Fahrgeschwindigkeitsregelung 38 eingeschaltet ist, so dass das Kraftfahrzeug 10 mit einer bestimmten konstanten Geschwindigkeit Vsoll (vergleiche 4) fahren soll. Es wird zunächst auch angenommen, dass der Motorbremsschalter 36 nicht betätigt ist, ein negatives Antriebsmoment im Bereich –B bis –C also nicht explizit gefordert ist. Schließlich wird noch angenommen, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 das Fahrpedal 34 nicht betatigt. Die entsprechenden Signale werden in einem Block 65 ausgewertet.
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Fährt das Kraftfahrzeug 10 in der Ebene oder bergauf, muss von der Brennkraftmaschine 12 ein positives Antriebsmoment geleistet werden, um den Luft- und Rollwiderstand zu uberwinden. Ein Wert für das entsprechende geforderte positive Antriebsmoment trq_gear ist in 3 durch die mit durchgezogenen Linien gezeichnete Stellung eines Pfeils 66 dargestellt. Das geforderte Antriebsmoment trq_gear variiert dabei betragsmäßig genau so, dass die Fahrgeschwindigkeit Vsoll eingehalten wird. Wenn das geforderte Antriebsmoment trq_gear im Wertebereich 62 liegt, wird über den Momentenpfad 56 ein Wert für das entsprechende innere Drehmoment trq_in ermittelt und auf in 3 nicht näher dargestellte Art und Weise in einer entsprechenden Verarbeitungseinheit 67 ein entsprechendes Ansteuersignal für die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 16 generiert.
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Befindet sich das Kraftfahrzeug 10 jedoch auf einer Talfahrt, muss zum Einhalten einer konstanten Sollgeschwindigkeit Vsoll ein entsprechend geringeres Antriebsmoment trq_gear geleistet werden. Dabei kann es vorkommen, dass das Kraftfahrzeug 10 auch dann, wenn von den Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 16 kein Kraftstoff mehr in die Brennräume 14 eingespritzt wird, dennoch beschleunigen würde. Um in einem solchen Fall die Betriebsbremse zu schonen, wird automatisch die Motorbremse 46 aktiviert. Die Aktivierung wird dann durchgeführt, wenn der Wert für das geforderte Antriebsmoment trq_gear im Wertebereich 64 liegt (gestrichelt dargestellter Pfeil 66 in 3). In diesem Fall wird ebenfalls über den Momentenpfad 56 das entsprechende negative innere Drehmoment trq_in ermittelt und an die Verarbeitungseinheit 60 weitergeleitet. Diese steuert die Motorbremse 46 dann so an, dass das gewunschte Bremsmoment – sofern möglich – erzeugt wird.
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Nun wird der Fall untersucht, bei dem der Motorbremsschalter 36 betätigt ist, also ein negatives Antriebsmoment trq_gear ausdrucklich gefordert wird, die Fahrgeschwindigkeitsregelung 38 aktiviert ist, und der Fahrer zumindest zeitweise das Fahrpedal 34 betatigt. Die entsprechenden Signale werden ebenfalls im Block 65 ausgewertet. In diesem Fall wird der Wert fur das geforderte Antriebsmoment trq_gear aus dem Minimum jener Werte gebildet, welche für das geforderte Antriebsmoment trq_gear aus der Stellung des Fahrpedals 34 und dem Steuersignal der Fahrgeschwindigkeitsregelung 38 ermittelt wurden. Dies bedeutet, dass dann, wenn das Fahrpedal nicht betätigt wird, die Motorbremse 46 aktiviert wird, oder, anders ausgedrückt: Bei nicht betatigtem Fahrpedal 34 kann die Fahrgeschwindigkeitsregelung 38 durch eine manuelle Betätigung des Motorbremsschalters 36 übersteuert und das Fahrzeug 10 gebremst werden. Insbesondere in diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass der Motorbremsschalter 36 als Dreistufenschalter ausgebildet ist, welcher die folgenden drei Schaltstellungen aufweist: Aus, 50% Motorbremsleistung, 100% Motorbremsleistung. Alternativ kann auch ein einfacher Zweistufenschalter mit zusatzlichem Vorwahlschalter vorhanden sein.
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Eine weitere Kombinationsmöglichkeit ist, dass der Motorbremsschalter 36 nicht betätigt ist, das Fahrpedal 34 jedoch betätigt ist oder Priorität gegenüber der Fahrgeschwindigkeitsregelung 38 besitzt. In diesem Fall wird der Wert für das geforderte Antriebsmoment trq_gear aus dem Maximum jener Werte gebildet, welche für das Antriebsmoment trq_gear aus der Stellung des Fahrpedals 34 und dem Steuersignal der Fahrgeschwindigkeitsregelung 38 ermittelt wurden. Dabei wird jedoch auch dann, wenn ein Antriebsmoment trq_gear gefordert wird, dessen Wert im Wertebereich 64 liegt, die Motorbremse 46 von der Verarbeitungseinheit 60 nicht aktiviert. Der Grund liegt darin, dass ein betatigtes Fahrpedal 34 entsprechend dem Pfad 70 die Berechnungen im Momentenpfad 56 dahingehend beeinflusst, dass ein negatives inneres Drehmoment (Bremsmoment) zu Null gesetzt wird.
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Man erkennt, dass durch eine Betätigung des Motorbremsschalters 36 die Priorität zwischen Fahrpedal 34 und Fahrgeschwindigkeitsregelung 38 sowie die Art der Auswertung der entsprechenden Signale verandert werden kann. Grundsätzlich ist aber auch denkbar, dass diese Zusammenhange von sonstigen Funktionen beeinflusst werden konnen.
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Wie bereits oben erläutert wurde, wird die Motorbremse 46 technisch durch eine stufenlos einstellbare Dekompressionsventilbremse und eine Drosselklappenbremse realisiert. Bei der Dekompressionsventilbremse wird die während des Kompressionstaktes im Brennraum 14 verdichtete Luft am Ende des Kompressionstaktes durch ein entsprechendes Öffnen des Auslassventils in den Auslasskanal 24 abgelassen. Hierdurch fehlt die an sich nach dem überschreiten des oberen Totpunktes auf den Kolben (in 1 nicht dargestellt) wirkende Gasfederenergie, was zu einer erhohten Motorbremsleistung fuhrt. Je nach dem Winkel der Kurbelwelle (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 12, bei dem das Auslassventil 22 geöffnet wird, und je nach dem Ladedruck, welcher durch den Steller 44 der Turbine 26 eingestellt wird, kann die Motorbremsleistung stufenlos eingestellt werden.
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Zusätzlich kann die Motorbremsleistung noch durch eine Verstellung der Drosselklappe 30 stufenlos variiert werden. Durch die Moglichkeit der stufenlosen Einstellung der Motorbremsleistung und durch die Aktivierung der Motorbremse 46 auf der Basis des Momentenpfads 56 kann die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bei eingeschalteter Fahrgeschwindigkeitsregelung 38 sehr genau und konstant gehalten werden. Dies ist in 4 durch die durchgezogene Kurve 70 dargestellt. Ist dagegen nur eine Motorbremse vorhanden, welche ein- und ausgeschaltet werden kann, oder welche zwei Bremswirkungsstufen kennt (beispielsweise 50% und 100%), ergibt sich eine Zweipunktregelung der Fahrgeschwindigkeit entsprechend der gestrichelten Linie 72 in 4.
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Dadurch, dass der Einsatz der Motorbremse 46 auf im Prinzip auch bisher gebräuchlichen Momentenberechnungen basiert, kann die Motorbremse 46 auch durch andere Funktionen aktiviert werden. Hierzu gehört beispielsweise eine Fahrdynamikregelung, ein ABS, eine Hochstgeschwindigkeitsbegrenzung, und so weiter. Um die Aktivierung der Motorbremse 46 an den jeweiligen Anforderungsgrund optimal anpassen zu können, wird daher an die Verarbeitungseinheit 60 nicht nur ein Wert für das geforderte innere Drehmoment trq_in sondern auch eine Information übermittelt, von welcher Einrichtung das negative Antriebsmoment trq_gear angefordert wird.
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Im ubrigen sei auch darauf hingewiesen, dass der Übergang von einem positiven zu einem negativen geforderten inneren Drehmoment trq_in allmählich erfolgt, auch wenn die Änderung des geforderten Antriebsmoments trq_gear hochdynamisch ist. Hierzu sind entsprechende Zeitbeziehungsweise Filterglieder vorgesehen. Ferner sei angemerkt, dass die oben beschriebenen Verfahren und Vorgehensweisen in Form eines Computerprogramms auf einem Speicher 74 der Steuer- und Regeleinrichtung 32 abgelegt sind.
