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Die
Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines
Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Aus
der
DE 197 43 058
A1 ist eine Steuerungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
mit einer Antriebsmaschine in Form eines Motors und einem automatischen
Getriebe in Form eines stufenlosen Umschlingungsgetriebes bekannt.
Das Getriebe weist ein Hydrauliksystem auf, mittels welchem beispielsweise
eine Übersetzung des
Getriebes verändert
werden kann. Das Hydrauliksystem wird von einer von der Antriebsmaschine angetriebenen
Getriebeölpumpe
mit Hydraulikfluid versorgt. Die Steuerungseinrichtung steuert das
Getriebe an und kann außerdem über eine
Verbindung zu einem Motorsteuergerät eine Drehzahl der Antriebsmaschine
einstellen. Bei einer starken Verzögerung des Kraftfahrzeugs wird
die Drehzahl der Antriebsmaschine so eingestellt, dass sie einer
Drehzahl am Eingang des Getriebes entspricht. Dies führt zu einer
erhöhten
Drehzahl der Antriebsmaschine und damit zu einer erhöhten Versorgung
des Hydrauliksystems mit Hydraulikfluid.
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Demgegenüber ist
es die Aufgabe der Erfindung, eine Steuerungseinrichtung vorzuschlagen, welche
die Gefahr einer Schädigung
des Getriebes durch zu hohe Temperaturen gering hält. Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch eine Steuerungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung
ist dazu vorgesehen, eine Temperatur des Getriebes mittels eines
Temperatursensors zu erfassen und in Abhängigkeit der Temperatur eine
Mindestdrehzahl der Antriebsmaschine einzustellen. Die Mindestdrehzahl
wird insbesondere eingestellt, wenn die Temperatur einen Temperaturgrenzwert überschreitet.
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Da
die Getriebeölpumpe
von der Antriebsmaschine angetrieben wird, steigt die geförderte Menge
an Hydraulikfluid in Form von Getriebeöl mit steigender Drehzahl der
Antriebsmaschine an. Durch die Einstellung einer Mindestdrehzahl
wird das Hydrauliksystem mit einer Mindestmenge an Hydraulikfluid
versorgt, so dass eine ausreichende Menge an Hydraulikfluid durch
einen mit dem Hydrauliksystem in Verbindung stehenden Getriebekühler geschickt und
so eine ausreichende Kühlung
des Getriebes gewährleistet
werden kann. Die Mindestdrehzahl kann immer einen festen, einstellbaren
Wert haben oder sich während
des Betriebs des Kraftfahrzeugs ändern.
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Die
Erfindung hat insbesondere im Leerlauf der Antriebsmaschine, also
bei geringen Drehzahlen der Antriebsmaschine Vorteile, da die Getriebeölpumpe hierbei
nur eine vergleichsweise geringe Menge an Hydraulikfluid fördert und
so, wenn überhaupt,
nur eine geringe Menge Hydraulikfluid durch den Getriebekühler geschickt
werden kann.
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Die
Einstellung der Mindestdrehzahl kann so erfolgen, dass eine sogenannte
Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine verändert, insbesondere angehoben
wird. Die Steuerungseinrichtung der Antriebsmaschine sorgt immer
dafür,
dass die Leerlaufdrehzahl nicht unterschritten wird, auch wenn ein
Fahrzeugführer
die Antriebsmaschine beispielsweise mittels eines Fahrpedals nicht
ansteuert. Es ist aber auch möglich,
dass die Mindestdrehzahl so bestimmt wird, dass sie, auch wenn sich
die Antriebsmaschine nicht im Leerlauf befindet, höher als
die aktuelle Drehzahl der Antriebsmaschine ist. In diesem Fall würde die Steuerungseinrichtung
die Drehzahl der Antriebsmaschine über die Anforderung des Fahrzeugführers hinaus
erhöhen.
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Das
Getriebe ist insbesondere als ein stufenloses Getriebe in Form eines
Umschlingungsgetriebes oder eines Reibradgetriebes ausgeführt. Die
Erfindung ist aber ebenfalls auf andere hydraulisch betätigte Getriebe,
wie beispielsweise Getriebe in Planetenbauweise anwendbar. Das Hydrauliksystem wird
von der Steuerungseinrichtung beispielsweise mittels Elektromagnetventilen
angesteuert. Mittels des Hydrauliksystems kann die Übersetzung
des Getriebes verändert
werden, eventuell vorhandene Kupplungen im Getriebe geschlossen
oder geöffnet werden.
Außerdem
sorgt das Hydrauliksystem für
die Schmierung und Kühlung
des Getriebes.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist die Mindestdrehzahl von der Temperatur
des Getriebes abhängig,
insbesondere steigt die Mindestdrehzahl mit steigender Temperatur
an. Der Wert der Mindestdrehzahl kann beispielsweise in Form von
Kennlinien in Abhängigkeit
der Temperatur in der Steuerungseinrichtung gespeichert sein. Die
genannte Kennlinie kann abschnittsweise konstante Werte oder einen kontinuierlichen
Verlauf aufweisen. Damit kann die Mindestdrehzahl und somit die
Kühlung
des Getriebes an den tatsächlichen
Kühlungsbedarf
angepasst werden.
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Das
Problem der zu geringen Kühlung
wird noch dadurch verschärft,
dass bei steigenden Temperaturen eine Leckage im Hydrauliksystem
ansteigt. Damit steht bei steigenden Temperaturen eine immer geringe
Menge an Hydraulikfluid zur Kühlung
zur Verfügung.
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Weitere
Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung
hervor. Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem automatischen Getriebe
in Form eines stufenlosen Umschlingungsgetriebes,
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2 einen
Zustandsgraph, welcher das Verfahren zur Aktivierung und Deaktivierung
der Einstellung einer Mindestdrehzahl einer Antriebsmaschine beschreibt
und
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3 ein
Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung einer Mindestdrehzahl
einer Antriebsmaschine.
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Ein
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verfügt über eine Antriebsmaschine 11 in
Form eines Verbrennungsmotors. Die Antriebsmiaschine 11 ist über eine
Motorausgangswelle 12 mit einem Pumpenrad 13 eines
hydrodynamischen Drehmomentwandlers 14 verbunden. Ein Turbinenrad 15 des Drehmomentwandlers 14 ist
mit einer Getriebeeingangswelle 16 eines automatischen
Getriebes 17 in Form eines stufenlosen Umschlingungsgetriebes verbunden.
Der Drehmomentwandler 14 verfügt über eine Überbrückungskupplung 18,
mittels welcher das Pumpenrad 13 mit dem Turbinenrad 15 und
damit die Motorausgangswelle 12 mit der Getriebeeingangswelle 16 verbunden
werden kann. Die Getriebeeingangswelle 16 ist mit einem
Fest-Kegelrad 19 eines primären Doppelkegelrads 20 verbunden.
Das primäre
Doppelkegelrad 20 weist ein Los-Kegelrad 21 auf, welches
gegenüber
dem Fest-Kegelrad 19 axial zur Getriebeeingangswelle 16 verschieblich
angeordnet ist.
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Das
primäre
Doppelkegelrad 20 und ein sekundäres Doppelkegelrad 22 werden
von einem Umschlingungsmittel 23 in Form eines Schubgliederbands
umspannt. Das sekundäre
Doppelkegelrad 22 weist ebenfalls ein Fest-Kegelrad 24 und
ein dazu verschieblich angeordnetes Los-Kegelrad 25 auf. Durch
eine entsprechende Verschiebung der Los-Kegelräder 21 und 25 kann
die Position des Umschlingungsmittels 23 innerhalb der
Doppelkegelräder 20 und 22 verändert und
damit die Übersetzung
zwischen dem primären
Doppelkegelrad 20 und dem sekundären Doppelkegelrad 22 verändert werden.
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Das
Fest-Kegelrad 24 verfügt über einen Grundkörper 26,
der als eine Hohlwelle ausgeführt ist. Über diesen
Grundkörper 26 ist
das Fest-Kegelrad 24 mit einem Wendesatz 27 in
Form eines Planetengetriebes verbunden. Mittels des Wendesatzes 27 kann
eine Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle 16 und
einer Getriebeausgangswelle 32 hergestellt werden. Außerdem ermöglicht der
Wendesatz 27 eine Drehrichtungsumkehr der Getriebeausgangswelle,
so dass ein Rückwärtsfahren
des Kraftfahrzeugs möglich
ist.
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Die
Getriebeausgangswelle 32 ist durch den Grundkörper 26 durchgeführt. Über eine
Zahnradstufe 35 ist die Getriebeausgangswelle 32 mit
einem Differenzialgetriebe 36 verbunden, welches auf bekannte
weise über
Seitenwellen 37 das Drehmoment und die Drehzahl der Antriebsmaschine 11 auf
nicht dargestellte angetriebene Fahrzeugräder überträgt.
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Die
Antriebsmaschine 11, das Automatikgetriebe 20 und
die Überbrückungskupplung 18 werden von
einer Steuerungseinrichtung 38 angesteuert. Die Steuerungseinrichtung 38 kann
durch Ansteuerung von Stellgliedern der Antriebsmaschine 11,
beispielsweise einem Drosselklappensteller, die Drehzahl der Antriebsmaschine 11 einstellen.
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Die
Steuerungseinrichtung 38 steht in Signalverbindung mit
einem Wählhebel 39,
mittels welchem der Fahrzeugführer
Fahrstufen des Automatikgetriebes 20 auswählen kann.
Mit dem Wählhebel 39 sind
zumindest die Fahrstufe „D" für Vorwärtsfahrt, „R" für Rückwärtsfahrt
und „N" für Neutral
einstellbar. In der Fahrstufe „N" ist die Antriebsverbindung
zwischen der Getriebeeingangswelle 16 und der Getriebeausgangswelle 32 unterbrochen.
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Die
Steuerungseinrichtung 38 steht außerdem mit einem Fahrpedal 40 in
Signalverbindung, welches vom Fahrzeugführer betätigbar ist. Über Drehzahlsensoren 42, 43, 44, 45 und 46 kann
die Steuerungseinrichtung 38 Drehzahlen der Motorausgangswelle 12,
des Fest-Kegelrads 19, des Fest-Kegelrads 24, der Getriebeausgangswelle 32 und
der Seitenwelle 37 erfassen. Aus den Drehzahlen können weitere
Größen berechnet
werden. Aus den Drehzahlen können
weitere Größen berechnet
werden. Beispielsweise kann aus den Drehzahlen der Fest-Kegelräder 19 und 24 die Übersetzung
des Automatikgetriebes 17 oder aus der Drehzahl der Seitenwelle 37 die
Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs berechnet werden.
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Das
Getriebe 17 und die Überbrückungskupplung 18 werden
hydraulisch angesteuert. Dazu wird eine Getriebeölpumpe 47 von der
Motorausgangswelle 12 angetrieben. Die Getriebeölpumpe 47 versorgt
eine hydraulische Steuerung 48 mit Hydraulikfluid in Form
von Getriebeöl.
Die hydraulische Steuerung 48 ist mit der Überbrückungskupplung 18 über eine
Hydraulikleitung 49 und mit dem Wendesatz über eine
Hydraulikleitung 50 verbunden. An der hydraulischen Steuerung 48 ist
ein Temperatursensor 55 angeordnet, mittels welchem die
Steuerungseinrichtung 38 die Temperatur der hydraulischen
Steuerung 48 und damit auch die Temperatur des Hydraulikfluids
bestimmen kann. Die Doppelkegelräder 20 und 22 verfügen über Druckkammern 51 und 53,
welche über
Hydraulikleitungen 52 und 54 mit der hydraulischen
Steuerung 48 verbunden sind. Durch Zu- und Abführung von
Hydraulikfluid in die Druckkammern 51 und 53 können die
Los-Kegelräder 21 und 25 verschoben
und damit die Übersetzung
des Getriebes 17 verändert
werden. Außerdem wird
durch Einstellung eines Drucks in den Druckkammern 51 und 53 eine
Kraft auf das Umschlingungsmittel 23 aufgebaut, welche
das Umschlingungsmittel 23 gegen ein Durchrutschen sichert.
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Die
Zu- und Abführung
von Hydraulikfluid über
die Hydraulikleitungen 49, 50, 52 und 54 wird von
nicht dargestellten Elektromagnetventilen in der hydraulischen Steuerung 48 gesteuert.
Die Elektromagnetventile stehen dazu mit der Steuerungseinrichtung 38 in
Signalverbindung.
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Die
Getriebeölpumpe 47,
die hydraulische Steuerung 48, die Hydraulikleitungen 49, 50, 52 und 54,
die Druckkammern 51 und 53 sowie die nicht dargestellten
Hydraulikelemente zur Betätigung
der Überbrückungskupplung 18 und
des Wendesatzes 27 stellen zusammen ein Hydrauliksystem
des Getriebes 17 dar.
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Das
Hydrauliksystem kann außerdem
noch weitere, nicht dargestellte Komponenten umfassen.
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Die
hydraulische Steuerung 48 steht über Hydraulikleitungen 56 und 57 mit
einem Getriebekühler 58 in
Verbindung. Der Getriebekühler 58 ist
außerhalb
des Getriebes 17 angeordnet und wird von einer Kühlflüssigkeit
der Antriebsmaschine 11 umspült. Die hydraulische Steuerung 48 ist
so ausgeführt,
dass zuerst alle Komponenten des Hydrauliksystems, insbesondere
die Druckkammern 51 und 53 mit Hydraulikfluid
versorgt werden und nur die dann übrig bleibende Menge Hydraulikfluid
durch den Getriebekühler 58 geleitet
wird. Falls die Menge an Hydraulikfluid knapp wird, steht als erstes
kein Hydraulikfluid für den
Getriebekühler 58 zur
Verfügung
und die Temperatur des Getriebes 17 kann stark ansteigen.
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In 2 ist
ein Zustandsgraph dargestellt, welcher das Verfahren zur Aktivierung
und Deaktivierung der Einstellung einer Mindestdrehzahl der Antriebsmaschine 11 beschreibt.
Die Steuerungseinrichtung 38 ist dazu vorgesehen, dieses
Verfahren auszuführen.
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Das
Verfahren startet im Zustand nMotInc_off, in welchem keine Mindestdrehzahl
der Antriebsmaschine 11 eingestellt wird. Es wird zyklisch,
beispielsweise alle 20 ms, geprüft,
ob eine Temperatur (T_Getr) der Getriebes 17 größer als
ein Temperaturgrenzwert (T1) ist und ob mittels des Wählhebels 39 die
Fahrstufe „N" eingestellt ist (st_WH==N),
in welcher die Antriebsverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle 16 und
der Getriebeausgangswelle 32 unterbrochen ist. Sind die
beiden genannten Bedingung erfüllt,
so wechselt der Status auf nMotInc_on, in welchem eine Mindestdrehzahl
der Antriebsmaschine 11 eingestellt wird.
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Ergänzend zu
der genannten Bedingung kann auch noch geprüft werden, ob eine Verzögerung des
Kraftfahrzeug größer als
ein Verzögerungsgrenzwert
ist, ob eine Abweichung zwischen einer Vorgabe der Änderung
der Übersetzung
des Getriebes und der tatsächlichen Änderung
größer als
ein erster Grenzwert ist oder ob einer Abweichung zwischen der Vorgabe
und einer Änderungs-Kenngröße, welche
eine maximal mögliche Änderung
der Übersetzung
des Getriebes 17 kennzeichnet, größer als ein zweiter Grenzwert
ist.
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Der
Zustand wechselt wieder nach nMotInc_off, wenn die Temperatur (T_Getr)
der Getriebes 17 kleiner als ein zweiter Temperaturgrenzwert
(T2) ist oder mittels des Wählhebels 39 nicht mehr
die Fahrstufe „N" eingestellt ist
(st_WH≠N).
Der zweite Temperaturgrenzwert (T2) ist dabei kleiner als der erste
Temperaturgrenzwert (T1).
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Außerdem kann
der Statuswechsel in beide Richtungen noch von weiteren Betriebs-
oder Statusgrößen des
Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs,
der aktuellen Übersetzung
oder der Drehzahl der Antriebsmaschine 11 abhängen.
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Im
Status nMotInc_an wird gemäß 3 eine
Mindestdrehzahl der Antriebsmaschine 11 ermittelt, welcher
anschließend
von der Steuerungseinrichtung 38 eingestellt wird. Ein
Block 71 repräsentiert
die Temperatur (T_Getr) des Getriebes 17. Der Block 72 repräsentiert
eine Kennlinie, mittels welcher aus der Temperatur (T_Getr) ein
Wert für
die Mindestdrehzahl bestimmt wird. Die aus der Kennlinie ausgelesene
Mindestdrehzahl wird im Block 73 für die weitere Bearbeitung zur
Verfügung
gestellt.
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Der
erste Temperaturgrenzwert (T1) hat beispielsweise einen Wert von
110° C und
die Kennlinie im Block 71 kann beispielsweise als eine
Gerade ausgeführt
sein, welche zwischen 110° C
und 150° C von
900 auf 1200 U/min ansteigt. Damit würde bei einer Temperatur (T_Getr)
des Getriebes 17 von 150° C
eine Mindestdrehzahl von 1200 U/min aus der Kennlinie ausgelesen
und von der Steuerungseinrichtung 38 eingestellt. Der zweite
Temperaturgrenzwert (T2) kann beispielsweise einen Wert von 100° C haben.
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Neben
dem beschriebenen Verfahren zur Bestimmung der Mindestdrehzahl kann
auch im Status nMotInc_an eine feste, nicht veränderliche Mindestdrehzahl vorgegeben
werden.
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Der
Antriebsstrang kann auch über
mehrere Steuerungseinrichtungen verfügen, welche Teilaufgaben der
beschriebenen Steuerungseinrichtung wahrnehmen. Beispielsweise können für die Antriebsmaschine
und das Getriebe getrennte Steuerungseinrichtungen vorgesehen sein.
In diesem Fall könnte
die Steuerungseinrichtung des Getriebes eine Mindestdrehzahl berechnen
und diese an die Steuerungseinrichtung der Antriebsmaschine senden,
welche die Einhaltung der Mindestdrehzahl dann sicherstellt.