DE102004021149A1

DE102004021149A1 - Verfahren zum Verhindern abrupter Drehmomentänderungen beim Übergang zwischen Schub- und Zugbetrieb

Info

Publication number: DE102004021149A1
Application number: DE200410021149
Authority: DE
Inventors: Frank Weiss; Hong Dr. Zhang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2024-04-30
Also published as: DE102004021149B4

Abstract

Bei diesem Verfahren wird die Differenz zwischen den Drehzahlen der Brennkraftmaschine und des Getriebes erfasst und das Drehmoment in Abhängigkeit von dieser Drehzahldifferenz so beeinflusst, dass ein möglichst schneller und komfortabler Übergang zwischen Schub- und Zugbetrieb erzielt wird. Insbesondere wird das Drehmoment bei Erreichen eines Übergangsbereiches in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz geregelt, bis die Drehzahldifferenz Null erreicht hat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern abrupter Drehmomentänderungen beim Übergang zwischen Schub- und Zugbetrieb einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einem automatisch schaltbaren Getriebe.
Der Übergang insbesondere vom Schubbetrieb zum Zugbetrieb einer Brennkraftmaschine soll sowohl schnell wie auch komfortabel sein. Dabei ist es wichtig, den Übergangsbereich, der den Übergangspunkt zwischen Schub- und Zugbetrieb enthält, zu kennen und mit einem geringen Drehmomentgradienten zu durchfahren. Hierdurch wird eine Drehzahlschwingung verhindert, die anderenfalls bei einem schnellen „Kippen" der Brennkraftmaschine auftreten würde.
Bei Verfahren des Standes der Technik ist i. a. der Übergangsbereich nicht bekannt. Wenn daher durch die Pedalstellung ein Umschalten zwischen Schub- und Zugbetrieb angezeigt wird, wird ein relativ großer Übergangsbereich gewählt, um sicher zu sein, dass der eigentliche Übergangspunkt mit dem kleinen Drehmomentgradienten durchfahren wird. Es muss daher eine relativ langsame Beschleunigung in Kauf genommen werden.

Aus der DE 39 18 254 A1 ist bereits ein Verfahren zum Verhindern abrupter Drehmomentänderungen beim Übergang zwischen Schub- und Zugbetrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem der Drehmomentverlauf im Übergangsbereich mittels des Schlupfes der Kupplung zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe beeinflusst wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verhindern abrupter Drehmomentänderungen beim Übergang zwischen Schub- und Zugbetrieb einer Brennkraftma schine eines Kraftfahrzeuges mit einem automatisch schaltbaren Getriebe anzugeben, das einen schnellen und komfortablen Übergang zwischen Schub- und Zugbetrieb erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 definierte Erfindung gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine und die Drehzahl des automatisch schaltbaren Getriebes erfasst und das Drehmoment der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Differenz zwischen diesen Drehzahlen (Drehzahldifferenz) im Sinne einer Verkürzung des Übergangsbereiches gesteuert.

Mit Hilfe dieser Drehzahldifferenz lässt sich der Schub- und Zugbetrieb sehr leicht und exakt unterscheiden. Wenn die Drehzahl des Getriebes größer als die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist, befindet sich die Brennkraftmaschine im Schubbetrieb. Wenn dagegen die Drehzahl der Brennkraftmaschine größer als die Drehzahl des Getriebes ist, befindet sich die Brennkraftmaschine im Zugbetrieb. Die Drehzahldifferenz wird bekanntlich durch den Schlupf im Drehmomentwandler des automatisch schaltbaren Getriebes verursacht.

Zweckmäßigerweise werden der Beginn und das Ende des Übergangsbereiches in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz bestimmt. Im einfachsten Fall wird dann das Drehmoment der Brennkraftmaschine im gesamten Übergangsbereich mit einem einem Kennfeld entnommenen kleinen Drehmomentgradienten geändert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine bei Erreichen des Übergangsbereiches in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz in einem geschlossenen Regelkreis geregelt wird, bis die Drehzahldifferenz den Wert Null oder näherungsweise den Wert Null erreicht hat.

Aufgrund dieser Drehmomentregelung kann das Drehmoment zunächst sehr schnell erhöht werden, worauf es dann schnell auf den Wert Null reduziert wird. Der Übergangspunkt kann daher mit einem minimalen Drehmoment durchfahren werden. Anschließend wird das Drehmoment zweckmäßigerweise mit einem kleinen Drehmomentgradienten erhöht, bis die Drehzahldifferenz einen Wert für den normalen Zug- oder Schubbetrieb erreicht hat, worauf dann wieder ein größerer Drehmomentgradient eingestellt werden kann.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auf relativ einfache Weise der Übergangsbereich, in dem ein geringerer Drehmomentgradient zum Zwecke eines sanften „Motorkippens" zwischen Schub- und Zugbetrieb verwendet wird, erheblich verkürzt werden. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren für den Übergang vom Schubbetrieb auf den Zugbetrieb; grundsätzlich ist das Verfahren jedoch auch für den Übergang von Zugbetrieb auf Schubbetrieb anwendbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
1 ein Diagramm, in dem das Drehmoment und die Drehzahldifferenz über der Zeit während des Übergangs von Schubbetrieb auf Zugbetrieb dargestellt ist, und zwar für ein Verfahren des Standes der Technik;
2 ein der 1 entsprechendes Diagramm für ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ein Flussdiagramm für das Verfahren entsprechend dem Diagramm der 2.
Das Diagramm der 1 zeigt den Verlauf des Drehmomentes und der Drehzahldifferenz beim Übergang vom Schubbetrieb zum Zugbetrieb einer Brennkraftmaschine mit einem automatisch schaltbaren Getriebe (nicht gezeigt) bei einem herkömmlichen Verfahren zum Verhindern einer abrupten Drehmomentänderung im Übergangspunkt P.
Im Schubbetrieb ist die Drehzahl der Brennkraftmaschine kleiner als die Drehzahl des Getriebes (genauer gesagt die Drehzahl am Ausgang des Drehmomentwandlers), so dass die Drehzahldifferenz negativ ist, was durch die horizontale gestrichtelte Linie in dem Diagramm der 1 angedeutet ist. Wenn nun der Fahrer auf das Gaspedal tritt, wird das Drehmoment der Brennkraftmaschine zunächst mit einem relativ großen Drehmomentgradienten erhöht. Um jedoch den Übergangspunkt P mit einem relativ kleinen Drehmomentgradienten zu durchfahren, erfolgt die Drehmomenterhöhung in einem Übergangsbereich B mit einem relativ kleinen Drehmomentgradienten, der einem Kennfeld (nicht gezeigt) entnommen werden kann.
Da jedoch der Übergangspunkt P nicht bekannt ist, muss ein relativ großer Übergangsbereich B gewählt werden, um sicher zu sein, dass der Übergangspunkt P mit dem kleinen Drehmomentgradienten durchfahren wird.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie bereits eingangs erläutert, zusätzlich zu der Drehzahl der Brennkraftmaschine die Drehzahl des automatisch schaltbaren Getriebes (genauer gesagt, die Drehzahl am Ausgang des Drehmomentwandlers) mittels eines üblicherweise bereits vorhandenen Drehzahlsensors (nicht gezeigt) erfasst. In Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz lässt sich dann ein deutlich kürzerer Übergangsbereich B erzielen, in dem das Drehmoment so beeinflusst wird, dass der Übergangspunkt P mit einem minimalen Drehzahlgradienten durchfahren wird.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun anhand des Diagramms der 2 und des Flussdiagrammes der 3 näher erläutert.
Es sei angenommen, dass sich die Brennkraftmaschine im Schubbetrieb befindet. Wenn nun der Fahrer das Gaspedal durchtritt, um „Gas zu geben" (Schritt 1), wird das Drehmoment der Brennkraftmaschine mit einem aus einem Kennfeld K1 (nicht gezeigt) entnommenen großen (maximalen) Drehmomentgradienten geändert, s. in 2 den mit K1 bezeichneten Kurvenabschnitt und in 3 den Schritt 2. Da Kennfelder für das Drehmoment üblicherweise Kurvenscharen enthalten und da ferner das erfindungsgemäße Verfahren in erster Linie für extreme Änderungen der Gaspedalstellung gedacht ist, ist für das erfindungsgemäße Verfahren den entsprechenden Kennfeldern normalerweise der maximale Drehmomentgradient zu entnehmen.
Hat die Drehzahldifferenz eine Schwelle S1 erreicht (Schritt 3), so wird nun das Drehmoment in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz in einem geschlossenen Regelkreis so geregelt, dass die Drehzahldifferenz möglichst rasch auf Null oder näherungsweise Null verringert wird (Schritt 4). Für diesen Regelvorgang kann beispielsweise ein PI-Regler (nicht gezeigt) verwendet werden, der in das elektronische Betriebssteuergerät der Brennkraftmaschine integriert ist. Hierbei wird das Drehmoment zunächst sehr rasch erhöht, worauf es dann bis auf den Wert Null oder nahezu den Wert Null herunter geregelt wird, wie dies im Diagramm der 2 durch den Regelbereich R veranschaulicht wird. Der Übergangspunkt P wird daher mit einem minimalen Drehmomentgradienten durchfahren.
Das Ende des Regelvorganges ist erreicht, wenn die Drehzahldifferenz eine Schwelle S2 erreicht hat, welche zweckmäßigerweise etwas kleiner als Null ist (Schritt 5). Ab diesem Zeitpunkt wird das Drehmoment mit einem kleinen (maximalen) Drehmomentgradienten erhöht, der einem Kennfeld K2 entnommen werden kann, s. den mit K2 bezeichneten Abschnitt der Drehmomen tenkurve in 2 und den Schritt 6 in 3. Wenn dann die Drehzahldifferenz eine Schwelle S3 erreicht hat (Schritt 7), wird das Drehmoment mit einem großen (maximalen) Drehmomentgradienten für den normalen Zugbetrieb erhöht, welcher einem Kennfeld K3 entnommen wird. Dieser Vorgang wird durch den mit K3 bezeichneten Kurvenabschnitt in 2 und den Schritt 8 in 3 veranschaulicht.
Wenn im Schritt 7 die Drehzahldifferenz die Schwelle S3 nicht überschreitet, so wird in einem Schritt 9 festgestellt, ob die Drehzahldifferenz wieder unter die Schwelle S1 abgefallen ist. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn der Fahrer vor Beendigung des Umschaltvorganges den Fuß wieder vom Gaspedal genommen hat. Je nach dem Ergebnis der Abfrage des Schrittes 9 geht das Programm dann zurück zu Schritt 6 oder Schritt 2. Auf diese Weise kann das Programm auf ein entsprechendes Verhalten des Fahrers in zufriedenstellender Weise reagieren.
Anhand der 2 und 3 wurde ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Übergang vom Schubbetrieb auf Zugbetrieb erläutert. Es versteht sich, dass das Verfahren sinngemäß auch für den Übergang von Zugbetrieb auf Schubbetrieb angewendet werden kann.

Claims

Verfahren zum Verhindern abrupter Drehmomentänderungen beim Übergang zwischen Schub- und Zugbetrieb einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einem automatisch schaltbaren Getriebe, bei welchem Verfahren in einem Übergangsbereich (B), der den Übergangspunkt (P) zwischen Schub- und Zugbetrieb enthält, das Drehmoment der Brennkraftmaschine so beeinflusst wird, dass der Übergangspunkt mit einem kleinen Drehmomentgradienten durchfahren wird, wobei die Drehzahl der Brennkraftmaschine und die Drehzahl des Getriebes erfasst und das Drehmoment der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Differenz zwischen diesen Drehzahlen (Drehzahldifferenz) im Sinne einer Verkürzung des Übergangsbereiches (B) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn und das Ende des Übergangsbereiches (B) in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine im gesamten Übergangsbereich (B) mit einem einem Kennfeld entnommenen kleinen Drehmomentgradienten geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine bei Erreichen des Übergangsbereiches (B) in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz in einem geschlossenen Regelkreis geregelt wird, bis die Drehzahldifferenz Null oder näherungsweise Null erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Regeln des Drehmomentes ein PI-Regler verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine nach Auslösen einer Änderung von Schub- oder Zugbetrieb, jedoch vor Erreichen des Übergangsbereiches (B) mit einem einem Kennfeld (K1) entnommenen großen Drehmomentgradienten geändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine ab dem Zeitpunkt, zu dem die Drehzahldifferenz Null oder nahezu Null erreicht hat, mit einem einem Kennfeld (K2) entnommenen kleinen Drehmomentgradienten geändert wird, bis die Drehzahldifferenz einen Wert für den normalen Zug- oder Schubbetrieb erreicht hat.