DE10024847A1 - Verfahren zur Anpassung des Momentenaufbaus eines Antriebsmotors an die Dynamik eines durch ihn angetriebenen Automatgetriebes - Google Patents

Verfahren zur Anpassung des Momentenaufbaus eines Antriebsmotors an die Dynamik eines durch ihn angetriebenen Automatgetriebes

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Abstract

Das Verfahren zur Anpassung der Dynamik des Momentenaufbaus eines Kraffahrzeug-Motors an die Dynamik eines durch ihn angetriebenen Automatgetriebes besteht darin, dass die Motordynamik als Funktion eines Sportlichkeitsmodus beschränkt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung der Dynamik des Momentenaufbaus eines Kraftfahrzeug-Motors an die Dynamik eines durch ihn angetriebenen Automatgetriebes, das als stufenloses Getriebe oder Stufen­ automatgetriebe ausgebildet sein kann, mittels einer Vorkonditionierung des hydraulischen Systems im Automatgetriebe dahingehend, dass die hydraulischen Drücke in einem Be­ reich gehalten werden, von dem aus ein Anstieg der Drücke auf eventuell nötige höhere Drücke in ausreichend kurzer Zeit möglich ist und mittels einer Reduktion der Motordynamik durch einen vom Getriebe ausgehenden externen Eingriff.
Bei modernen Kraftfahrzeug-Motoren wird die Dynamik des Momentenaufbaus immer höher. Insbesondere bei modernen Dieselmotoren für Personenkraftwagen kann sich bereits 60 ms nach Betätigung des Fahrpedals das dadurch erzeugte Moment an der Kurbelwelle aufbauen.
Dieser Motordynamik kann die Dynamik eines von diesem angetriebenen Automatgetriebes mit dem Aufbau von Drücken an Kupplungen im Falle eines Stufenautomatgetriebes oder mit dem Aufbau von Drücken an den Verstellelementen für den Variator bei CVT-Getrieben nicht folgen. Je nach Be­ triebspunkt, von dem aus sich das Hydrauliksystem des Ge­ triebes bewegen muß, kann der erforderliche Anpressdruck an den Kupplungen im Falle von Stufenautomatgetrieben oder Reibelementen im Fall von stufenlosen Getrieben nicht mit der nötigen Dynamik aufgebaut werden, um das sehr schnell ansteigende Motormoment abzudecken.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, sind zwei Verfahren möglich:
  • 1. Eine Vorkonditionierung des hydraulischen Systems im Automatgetriebe für ein eventuell schnell ansteigendes Motormoment, d. h. dass die hydraulischen Drücke im hydraulischen System des Automatgetriebes in einem Be­ reich gehalten werden, von dem aus ein Anstieg auf eventuell nötige höhere Drücke in ausreichend kurzer Zeit bewerkstelligt werden kann.
    Dieses Verfahren weist jedoch noch den Nachteil auf, dass bei niedrigen Motormomenten ein Verbrauchsnachteil besteht gegenüber einem Druckniveau, welches auf dem aktuellen Motormoment und nicht auf einem eventuell möglichen Motormoment basiert.
  • 2. Reduktion der Motordynamik über einen externen Ein­ griff, d. h. dass das Getriebe z. B. über den CAN-Bus ein Signal an den Motor leitet, dass nur eine gewisse getriebeabhängige Motordynamik zulässig ist.
    Dieses Verfahren weist noch den Nachteil auf, dass in die Dynamik des Motors eingegriffen wird, der eigent­ lich einen möglichst dynamischen und somit sportlichen Eindruck vermitteln soll und auf Anforderungen des Fahrers möglichst schnell zu reagieren hat.
Im Falle eines stufenlosen Getriebes wird der Variator üblicherweise hydraulisch angesteuert, wobei die axiale Verschiebung der Kegelscheiben eine Volumenänderung bedeu­ tet, die, da die Verstellung kraft- bzw. druckgesteuert abläuft, von dem hydraulischen System über entsprechende Volumenstromänderungen in die jeweiligen Kegelscheibenpaare kompensiert werden muß. Die über die elektrohydraulische Ansteuerung einzustellende Volumenstromänderung hängt dabei direkt von der aktuellen Verstellgeschwindigkeit der Kegel­ scheibenpaare ab. Da die Ansteuerhydraulik in der Regel über eine von der Motordrehzahl abhängige Pumpe mit konstruktiv vorgegebenem Maximalvolumenstrom versorgt wird, entsteht zwangsläufig auch eine konstruktiv feststehende Grenze für die realisierbare Verstelldynamik des Variators. Der Variator kann nur so schnell verstellt werden, wie es der zur Verfügung stehende Ölvolumenstrom im Zusammenspiel mit anderen Steuer- und Regelkreisen bzw. Verbrauchern zu­ läßt.
Bei der konstruktiven Auslegung der Versorgungspumpe spielen neben der Sicherstellung der notwendigen Ölvolumenströme auch Aspekte wie Geräusch und Wirkungsgrad eine Rolle, die sich beide mit steigender Pumpengröße negativ aus­ wirken. Auf die einstellbaren Verstellgeschwindigkeiten des Variators bezogen, bedeutet dies, dass es immer Betriebszu­ stände geben wird, bei denen theoretisch höhere Verstell­ gradienten möglich wären als die aktuelle Verfügbarkeit des Ölvolumenstroms es momentan zuläßt.
Einen weiteren Aspekt bilden die bauartbedingten Ein­ schränkungen (Bauteilfestigkeiten, Grenzwerte für Ansteuer­ drücke) am Variator, die zu jedem Zeitpunkt berücksichtigt werden müssen.
Aus der DE-A 199 08 251 der Anmelderin ist ein Verfah­ ren bekannt, das mittels eines physikalisch-mathematischen Modells in jedem Betriebszustand kontinuierlich die aktuellen Grenzwerte für die maximal möglichen Verstellgradienten berechnet. Hierbei werden die besonderen Randbedingungen der Ölversorgung sowie bauartbedingte geometrische Verhältnisse am Variator berücksichtigt.
Eine dafür geeignete Regelkreisstruktur ist in der DE-A 196 06 311 der Anmelderin beschrieben, wobei eine physikalisch-mathematische auf einem Modell basierende Linearisierung der Regelstrecke mittels eines Korrekturgliedes mit einem linearen PID-Regler kombiniert wird, dessen Stellgröße direkt als Vorgabe für den einzustellenden Ver­ stellgradienten interpretiert wird.
Ein Verfahren zur Steuerung des Momentes eines Kraft­ fahrzeug-Motors, der mit einem automatischen Getriebe ver­ bunden ist, das von ihm angetrieben wird, ist in der DE-A 40 37 092 beschrieben. Dem Motor ist dabei eine Steu­ erelektronik zugeordnet, die aufgrund von Drehzahl-, Last- und ggf. Temperatursignalen den Zündwinkel der Zündanlage und/oder die Einspritzimpulsbreite der Kraftstoffeinspritzanlage steuert. Eine dem Automatgetriebe zugeordnete Getriebeelektronik steuert ihrerseits aufgrund von Drehzahl und Lastanforderungssignalen Schaltvorgänge des automati­ schen Getriebes. Zur Verbesserung der Steuerung der gesamten Antriebseinheit, hier mit dem Ziel der Erreichung ruckfreier Schaltvorgänge, sind Rechnersysteme der Getriebe­ steuerelektronik und der Elektronik des Motors über Schnittstellen stetig miteinander kommunizierend verbunden, wobei der Steuerelektronik des Motors aus der Getriebeelek­ tronik in einem zyklischen Zeittakt eine prozentuale Dreh­ momentanforderung zugeleitet wird, aufgrund welcher die Steuereinrichtung das Drehmoment des Motors selbsttätig beeinflußt.
Hierzu wird ein dezentrales Mikroprozessorsystem ver­ wendet, bei dem über serielle oder parallele Schnittstellen die einzelnen Mikroprozessoren der Steuerelektronik des Motors und der Getriebeelektronik Daten austauschen. Über die Schnittstellen werden ständig die aktuellen Daten der Getriebeelektronik und entsprechende Anforderungen an die Steuerelektronik für den Motor weitergegeben, der sich da­ durch seinerseits an die Getriebeelektronik anpassen kann. Dadurch kann die Getriebeelektronik der Steuerelektronik des Motors jederzeit in dem zyklischen Zeittakt eine ge­ wünschte Drehmomentreduzierung oder Drehmomenterhöhung an­ hand von Prozentwerten übermitteln.
Ein anderes Verfahren zur Erhöhung des Fahrkomforts von Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Lastwechselvorgängen, durch Beeinflussung der Dynamik des Fahrerwunschmomentes mit einem zugehörigen Regelkreis ist in der älteren Pa­ tentanmeldung 198 45 167.9 der Anmelderin beschrieben. Hierbei werden einem ersten Mikroprozessor Signale bezüg­ lich der Gaspedalstellung und der Drehzahl des Motors zuge­ führt entsprechend dem aktuellen Fahrzustand, wobei das von diesem Mikroprozessor stammende Ausgangssignal zusammen mit einem manuell einstellbaren Drehmomentanforderungssignal einem zweiten Mikroprozessor zugeführt wird, dessen Aus­ gangssignal einen Filter durchläuft; die Filterzeit bewirkt eine Lastwechsel- und Ruckeldämpfung zwischen Fahrerwunsch und innermotorischer Umsetzung, wonach das Ausgangssignal des Filters zusammen mit weiteren Steuersignalen einem dritten Mikroprozessor zugeführt wird, dessen Ausgangs­ signal zusammen mit einem von der Getriebeelektronik stam­ menden Drehmomentbegrenzungssignal einem vierten Mikropro­ zessor zugeführt wird, welcher nach Verarbeitung dieser Signale Steuersignale für den Drosselklappenwinkel, den Zündwinkel und die Einspritzimpulsbreite erzeugt. Die Dyna­ mik des Fahrerwunschmomentes wird durch die elektronische Getriebesteuerung dadurch beeinflußt, dass von ihr stammen­ de Signale einem zweiten Filter zugeführt werden, dessen Ausgangssignale der Motorsteuerung zugeführt und von dieser verarbeitet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfah­ ren zur Anpassung der Dynamik des Momentenaufbaus eines Kraftfahrzeug-Motors an die Dynamik eines durch ihn ange­ triebenen Automatgetriebes zu schaffen, mit dem die Nach­ teile der eingangs erwähnten beiden Verfahren, nämlich der Vorkonditionierung des hydraulischen Systems und der Reduktion der Motordynamik über den externen Eingriff, vermieden werden.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs näher ge­ nannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit dem im Patentanspruch angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß ist die Bestimmung eines Sportlichkeitsmodus vorgesehen, aus dem ein Sportlichkeitsfaktor abgeleitet wird, wonach der Anteil der Vorkonditionierung des hydraulischen Systems und der Anteil der Reduktion der Motordynamik als Funktion dieses Sportlichkeitsfaktors der­ art eingestellt werden, dass bei einem niedrigen Sportlichkeitsfaktor der Anteil der Vorkonditionierung minimal ist und der Anteil der Reduktion der Motordynamik maximal ist und dass bei einem hohem Sportlichkeitsfaktor der Anteil der Vorkonditionierung maximal und der Anteil der Reduktion der Motordynamik minimal ist, wobei bei Übergang vom nied­ rigen Sportlichkeitsfaktor zum hohen Sportlichkeitsfaktor der Anteil der Vorkonditionierung kontinuierlich zunimmt und der Anteil der Reduktion der Motordynamik kontinuier­ lich abnimmt.
Der Sportlichkeitsmodus kann dabei aus der Fahrstrate­ gie, z. B. über die Fahrererkennung, aus dem Fahrprogramm oder aus einer manuellen Vorgabe des Fahrers bestimmt wer­ den.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei in der einzigen Figur eine graphische Darstellung der Verteilung der Anteile der Vorkonditionierung und der Reduktion der Motordynamik in Abhängigkeit vom Sportlichkeitsfaktor dargestellt ist.
Auf der Abszisse in dieser graphischen Darstellung ist der Sportlichkeitsmodus in Form des ermittelten Sportlich­ keitsfaktors abgetragen und auf der Ordinate der Anteil der beiden eingangs als 1. Verfahren und 2. Verfahren beschrie­ benen Lösungen 1 und 2. Wie man sieht, wird im Extrempunkt A, d. h. bei niedrigem Sportlichkeitsfaktor, die Lösung 2 voll genutzt, d. h. eine Reduktion der Motordynamik über einen externen Eingriff, der vom Getriebe stammt, welches z. B. über den CAN-Bus eine Nachricht an den Motor schickt, und wobei nur eine gewisse Motordynamik zulässig ist. Das Automatgetriebe wird dabei von den Drücken her in einem günstigen Wirkungsgradbereich betrieben. Dafür wird die Motordynamik, soweit es die Dynamik des Automatgetriebes erfordert, maximal beschränkt.
Mit steigendem Sportlichkeitsfaktor wird nun immer mehr auf die Lösung 1 übergegangen, d. h. die Vorkonditionierung des hydraulischen Systems für ein schnell ansteigendes Motormoment. Die Dynamik des Motors wird dadurch immer weniger eingeschränkt, dafür muß das Automatgetriebe immer stärker vorkonditioniert werden. Im Extrempunkt B wird nur noch die erste Lösung, d. h. das Vorkonditionier­ verfahren, angewandt. Die Dynamik des Motors wird im Extrempunkt B nicht mehr eingeschränkt, dafür muß jedoch das Automatgetriebe maximal, soweit es die Dynamik des Motors erfordert, vorkonditioniert werden.
Bezugszeichen
1
Anteil der Vorkonditionierung
2
Anteil der Reduktion der Motordynamik

Claims (1)

  1. Verfahren zur Anpassung der Dynamik des Momentenaufbaus eines Kraftfahrzeug-Motors an die Dynamik eines durch ihn angetriebenen Automatgetriebes mittels einer Vorkondi­ tionierung des hydraulischen Systems im Automatgetriebe dahingehend, dass die hydraulischen Drücke in einem Bereich gehalten werden, von dem aus ein Anstieg der Drücke auf eventuell nötige höhere Drücke in ausreichend kurzer Zeit möglich ist und mittels einer Reduktion der Motordynamik durch einen vom Getriebe ausgehenden externen Eingriff, dadurch gekennzeichnet, dass vorab ein Sportlichkeitsmodus bestimmt wird, aus dem dadurch be­ schränkt wird, dass aus dem Sportlichkeitsmodus ein Sport­ lichkeitsfaktor abgeleitet wird und dass der Anteil der Vorkonditionierung des hydraulischen Systems und der Anteil der Reduktion der Motordynamik als Funktion dieses Sport­ lichkeitsfaktors derart eingestellt werden, dass bei einem niedrigen Sportlichkeitsfaktor der Anteil der Vorkonditio­ nierung minimal ist und der Anteil der Reduktion des Motor­ momentes maximal ist und dass bei einem hohen Sportlich­ keitsfaktor der Anteil der Vorkonditionierung maximal ist und der Anteil der Reduktion der Motordynamik minimal ist, wobei beim Übergang vom niedrigen Sportlichkeitsfaktor zum hohen Sportlichkeitsfaktor der Anteil der Vorkonditionie­ rung kontinuierlich zunimmt und der Anteil der Reduktion der Motordynamik kontinuierlich abnimmt.
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