DE102005001507A1 - Verfahren zum Anpassen einer Betriebsweise eines automatischen Wechselgetriebes - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen einer Betriebsweise eines automatischen Wechselgetriebes für ein Fahrzeug mit einem Motor (1), dessen Drehmoment von einer Kupplung (2) auf ein automatisches Wechselgetriebe (3) übertragen wird, wobei in Abhängigkeit von einer Fahrzeugbeschlenigung und einer verfügbaren Motorleistung eine Zieldrehzahl des Wechselgetriebes (3) und ein zugehöriger Getriebegang (x, x-1, x-2) so gewählt wird, dass bei gleich bleibender Fahrzeugbeschleunigung nach dem Einsetzen des gewählten Getriebeganges für einen vorbestimmten Zeitraum kein weiterer Wechsel des Getriebeganges erforderlich ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen einer Betriebsweise eines automatischen Wechselgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.
- Es ist bekannt, dass selbsttätig schaltende Stufenwechselgetriebe für Fahrzeuge zum Beispiel in Abhängigkeit von einem Lastzustand wie der Stellung des Gaspedals selbsttätig im Bereich der zur Verfügung stehenden Gänge schalten. Es ist ferner bekannt, dass bestimmte Gänge eines Stufenwechselgetriebes durch den Fahrer mittels einer Tastenbetätigung von der Schaltfolge ausgeschlossen werden können. Bei einer Bergabfahrt kann zum Beispiel der höchste Gang gesperrt werden, so dass das Getriebe nur noch in einer reduzierten Anzahl von Gängen schaltet. Eine derartige manuelle Begrenzung der automatischen Schaltungen des Getriebes hat sich bei Getrieben mit wenigen Gängen bewährt. Bei automatischen Wechselgetrieben mit einer Vielzahl von Gängen können analog dazu obere Gänge und untere Gänge von der automatischen Schaltfolge ausgeschlossen werden, indem zum Beispiel manuell ein Schalter betätigt wird. Da automatische Wechselgetriebe mit zum Beispiel 12 oder 16 Gängen vorwiegend im Nutzfahrzeugbereich zum Einsatz kommen, ist eine derartige Begrenzung der zulässigen Gänge zum Beispiel bei Fahrten mit einer Teilbeladung von Vorteil.
- Ferner ist es Stand der Technik, im gesamten Übersetzungsbereich des Getriebes einige Gänge von der automatischen Schaltfolge auszuschließen, wenn dies mit einer Kraftstoffersparnis verbunden ist. Dazu können eine Vielzahl von Parametern berücksichtigt werden, wie zum Beispiel Lastanforderung, Motordrehzahl, Motorleistung, Temperatur des Getriebeöls, Luftdruck usw. Um eine solche Steuerung der Schaltfolge wirksam durchführen zu können, sind in einem Getriebesteuerungsgerät eine Vielzahl von Kennkurven zu berücksichtigen und eine aufwändige Abstimmung der Parameterwerte untereinander erforderlich.
- In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass auch bei solchen Getriebesteuerungssystemen eine vergleichsweise hohe Schalthäufigkeit festzustellen ist. Wird zum Beispiel beim raschen Durchtreten des Gaspedals (Kick-Down) eine hohe Beschleunigung des Fahrzeugs angefordert, so wird mittels des Kick-Down-Schalters eine Rückschaltung des Wechselgetriebes eingeleitet. Damit wird eine höhere Motordrehzahl bzw. Motorleistung und dadurch ein höheres Beschleunigungsvermögen des Fahrzeugs bereitgestellt.
- Es ist dabei jedoch möglich, dass ein Getriebegang eingelegt wird, bei welchem sich nach kurzer Zeit die maximal zulässige Drehzahl einstellt, so dass in den nächsthöheren Gang geschaltet werden muss. So kann es zum Beispiel vorkommen, dass vom 10. Gang direkt in den 8. Gang geschaltet wird, der 8. Gang nur sehr kurz geschaltet bleibt, und unmittelbar darauf in den 9. Gang geschaltet wird. Der 8. Gang kann wegen des vergleichsweise hohen übertragbaren Motordrehmomentes momentan zwar der "richtige" Gang sein. Wird jedoch nach ein bis zwei Sekunden die maximal zulässige Drehzahl erreicht, so muss in einen höheren Gang geschaltet werden, auch wenn dies mit einem reduzierten Abtriebsdrehmoment verbunden ist und die Sollbeschleunigung nicht erreicht wird. Das kurzzeitig häufige Schalten führt insgesamt zu Zugkraftunterbrechungen, bei denen eine geringere Gesamtbeschleunigung des Fahrzeugs erreicht wird, als wenn vom 10. Gang direkt in den 9. Gang geschaltet worden wäre. Zudem wurde erkannt, dass es je nach Fahrsituation sogar sinnvoll sein kann, den Gang überhaupt nicht zu wechseln, so dass überhaupt keine Zugkraftunterbrechung entsteht.
- Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anpassen einer Betriebsweise eines automatischen Wechselgetriebes für ein Fahrzeug zu schaffen, so dass in Abhängigkeit von der Fahrsituation eine reduzierte Schalthäufigkeit bei geringem mechanischen und steuerungstechnischen Aufwand möglich ist.
- Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
- Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das beschriebene Problem gelöst werden kann, wenn bei der Steuerung von Übersetzungsänderungsvorgängen nicht nur der momentan günstige Gang eines Wechselgetriebes als Zielgang in Erwägung gezogen wird, sondern wenn bei Bestimmung dieses Zielgangs auch der an sich zu erwartende darauf folgende Gangschaltvorgang mit berücksichtigt wird.
- Demnach geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Anpassen einer Betriebsweise eines automatischen Wechselgetriebes für ein Fahrzeug mit einem Motor, dessen Drehmoment von einer Kupplung auf das Wechselgetriebe übertragen wird. Verfahrensgemäß ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von einer Fahrzeugbeschleunigung und einer verfügbaren Motorleistung eine Zieldrehzahl des Getriebes und ein zugehöriger Getriebegang so gewählt wird, dass bei gleichbleibender Fahrzeugbeschleunigung nach dem Einsetzen des gewählten Getriebeganges für einen vorbestimmbaren Zeitraum kein weiterer Wechsel des Getriebeganges erforderlich ist.
- Ein solcher vorbestimmbarer Zeitraum kann beispielsweise 1 bis 2 Sekunden betragen, jedoch werden auch größere Zeiträume von der Erfindung mit erfasst. Aus der Fahrzeugbeschleunigung wird somit eine Zieldrehzahl bestimmt, aus welcher sich ein derartig geeigneter Getriebegang ableiten lässt.
- Zudem kann bevorzugt vorgesehen sein, dass bei einer hohen Fahrzeugbeschleunigung eine niedrige Zieldrehzahl gewählt wird. Dies ist vorteilhaft, da sich somit ein häufiges Rückschalten und Wiederhochschalten vermeiden lässt.
- Ferner kann bevorzugt vorgesehen sein, dass bei einer niedrigen Fahrzeugbeschleunigung eine hohe Zieldrehzahl gewählt wird. Dies ist von Vorteil, da bei einer niedrigen Fahrzeugbeschleunigung nicht zu erwarten ist, dass unmittelbar nach dem Einlegen des Ganges die maximale Drehzahlgrenze bei dem gewählten Gang erreicht wird, so dass ein Hochschalten zwingend erforderlich wird. Bei einer niedrigen Beschleunigung kann somit der gerade noch verwendbare Gang eingelegt werden.
- Außerdem kann bevorzugt vorgesehen sein, dass eine maximal mögliche Fahrzeugbeschleunigung bei maximalem Drehmoment ermittelt wird, wobei daraus die Zieldrehzahl mit dem zugehörigen Getriebegang gewählt wird. Dies ist vorteilhaft, wenn das Fahrzeug mit einer Fahrzeugbeschleunigung betrieben wird, welche noch nicht der maximal möglichen Fahrzeugbeschleunigung entspricht.
- Ferner kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Zieldrehzahl in Abhängigkeit von der Fahrzeugmasse und/oder dem Fahrwiderstand und/oder der Getriebeübersetzung und/oder einem Programmschalter und/oder der Getriebeöltemperatur gewählt wird. Dies ist vorteilhaft, da sich somit eine feiner abgestufte Anpassung des Wechselgetriebes an äußere Umgebungsbedingungen erzielen lässt.
- Die Erfindung lässt sich anhand eines Ausführungsbeispiels und einer der Beschreibung beigefügten Zeichnung erläutern. In dieser zeigt
-
1 eine schematische Darstellung einer elektronischen Getriebesteuerung und -
2 ein Diagramm mit schematischer Darstellung von Getriebeausgangskennlinien. - In
1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs mit einer elektronischen Getriebesteuerung4 dargestellt. Von einem Motor1 , üblicherweise eine Brennkraftmaschine, wird ein Drehmoment an eine Kupplung2 übertragen, welche dieses Drehmoment an ein automatisches Wechselgetriebe3 weiterleitet. Das Wechselgetriebe3 hat die Aufgabe, das Motordrehmoment zu wandeln und auf ein nachgeschaltetes Achsgetriebe zu übertragen, den Leerlauf des Motors bei stehendem Fahrzeug zu ermöglichen und eine Umkehr des Drehsinns für die Rückwärtsfahrt zu ermöglichen. Der dem Wechselgetriebe3 antriebstechnisch folgende Aufbau mit einer Getriebeabtriebswelle, dem Achsgetriebe, Achsantriebswellen und Fahrzeugrädern ist dem Fachmann bekannt und hier nicht weiter dargestellt. - Bei dem automatisch schaltenden Getriebe
3 werden das darin beispielsweise enthaltene Planetengetriebe sowie die Lamellenkupplungen und Getriebebremsen mittels Schaltventilen5 geschaltet. Die Magnetventile5 werden von der elektronischen Getriebesteuerung4 angesteuert, welche Schalt- und Sensorsignale empfängt. Dazu gehören zum Beispiel die Wählhebelstellung6 , aus welcher die gewünschte Fahrtrichtung und eine eventuell begrenzte Zahl von verfügbaren Gängen ermittelt wird. Ein weiteres Signal7 für die elektronische Getriebesteuerung wird von der Stellung eines Programmschalters abgeleitet, mit welchem zum Beispiel ein Sportprogramm oder ein Winterprogramm oder eine manuelle Schaltung vorgegeben wird. Ferner wird von der Getriebesteuerung die Position8 eines Kick-Down-Schalters berücksichtigt, mit welcher eine hohe vom Fahrer gewünschte Fahrzeugbeschleunigung signalisiert wird. Eine weitere Eingangsgröße ist die Getriebeöltemperatur 9. Übersteigt sie einen bestimmten kritischen Wert, so kann zum Beispiel erst bei einer höheren Motordrehzahl geschaltet werden, wodurch sich die umgepumpte Ölmenge erhöht. - Ein Beispiel für eine Schaltfolge, welche von der elektronischen Getriebesteuerung
4 gesteuert wird, ist aus2 ersichtlich. In2 sind Getriebeausgangskennlinien dargestellt, welche in einem Koordinatensystem mit der Abszisse als Getriebeausgangsdrehzahl nG und der Ordinate als Getriebeausgangsdrehmoment MG aufgetragen sind. In2 sind drei Kennlinien eingetragen, welche mit x, x – 1 und x – 2 bezeichnet sind. Sie stellen jeweils das erreichbare Drehmoment in Abhängigkeit von der Drehzahl bei einem gewählten Gang x, x – 1 und x – 2 dar. Der Gang x sei in2 der Gang mit der höchsten Schaltstufe. Der Gang x – 1 sei ein Getriebegang, welcher um eine Stufe oder mehrere Stufen tiefer als der Gang x liegt. Analog dazu sei der Gang x – 2 ein Getriebegang, welcher um eine Stufe oder um mehrere Stufen tiefer als der Getriebegang x – 1 liegt. - Bei dem hier dargestellten relativ niedrigen Gang x – 2 wird in einem anfänglichen Drehzahlbereich des Getriebes ein hohes Drehmoment erreicht, welches mit zunehmender Drehzahl abnimmt. Die Kennlinie für den Gang x – 1 verläuft prinzipiell analog zur Kennlinie des Gangs x – 2, wobei hingegen ein niedrigeres Drehmoment erreichbar ist, während der verfügbare Drehzahlbereich jedoch größer ist als beim Gang x – 2. Der Gang x – 1 kann noch bei höheren Drehzahlen als der Gang x – 2 betrieben werden.
- Der Gang x repräsentiert den in
2 dargestellten höchsten Gang, wobei mit diesem Gang ein relativ niedriges Drehmoment erreicht wird. Im Unterschied zu den Gängen x – 1 und x – 2 ist beim Gang x jedoch eine sehr hohe Drehzahl erreichbar. Wird das Getriebe im Gang x mit einer zum Punkt A zugehörigen Drehzahl betrieben, und wird der Getriebesteuerung angezeigt, dass eine Beschleunigung gefordert ist, so wird vom Betriebspunkt A zum Betriebspunkt B in den Gang x – 2 geschaltet. Im Gang x – 2 sind ein höheres Drehmoment und eine höhere Beschleunigung erreichbar, wobei eine sinnvolle Zunahme der Drehzahlen wegen des abfallenden Kurvenverlaufs jedoch stark begrenzt ist. Im Punkt C wird im Gang x – 2 die maximal zulässige Drehzahl erreicht, so dass spätestens im Punkt C in einen höheren Gang, in diesem Fall x – 1, geschaltet werden muss. In2 ist dies mit der Verbindungslinie von C zu D dargestellt, wobei D ein Punkt auf der Kennlinie ist, welche zum Gang x – 1 gehört. Somit wird von einem Betriebspunkt A zum Betriebspunkt D via die Betriebspunkte B und C geschaltet. - Der Gang x – 2 ist bei einer hohen angeforderten Beschleunigung eventuell nur ein oder zwei Sekunden im Eingriff, so dass in der Rückschau betrachtet der Gang x – 2 nicht eingelegt werden müsste. Erfindungsgemäß wird daher bei einer hohen Beschleunigung nicht in den theoretisch möglichen und momentan „richtigen" Gang x – 2 geschaltet, sondern in den höher gelegenen Gang x – 1. Damit wird der Umweg über die Betriebspunkte B und C eingespart, so dass ein Schalten direkt vom Betriebspunkt A zum Betriebspunkt D durchgeführt wird. Damit gibt es eine zeitlich nur kurze Zugkraftunterbrechung, da nur einmal geschaltet wird.
- Aus
2 ist ersichtlich, dass vom Betriebspunkt D aus mit zunehmender Drehzahl in einem begrenzten Bereich eine Zunahme des Drehmomentes erfolgt, so dass in erster Näherung auch eine Zunahme der Fahrzeugbeschleunigung erfolgt. Bei einer hohen angeforderten Fahrzeugbeschleunigung wird somit vom Betriebspunkt A zu einem Betriebspunkt D geschaltet, welcher eine niedrigere Drehzahl besitzt. - Das Getriebe wird hingegen erfindungsgemäß anders gesteuert, wenn nur eine geringe Beschleunigung angefordert wird. Bei einer niedrigen Beschleunigung ist nicht zu erwarten, dass unmittelbar nach dem Schalten in einen tieferen Gang dessen maximale Drehzahl erreicht wird und ein Hochschalten in einen höheren Gang erfolgen muss. Bei niedriger Beschleunigung wird somit ein Gang gewählt, welcher bei einer hohen Drehzahl betrieben wird.
- Die Auswahl der Getriebegänge in Abhängigkeit von der Fahrzeugbeschleunigung, wie oben beschrieben, kann jedoch in bestimmten Situationen zu unbefriedigenden Ergebnissen führen. Ist die Beschleunigung Null oder ist diese sogar negativ (zum Beispiel beim Bremsen), so besteht zunächst kein Anlass, in einen höheren oder niedrigeren Gang zu schalten. Verschiebt sich bei einem eingelegten Gang x der Betriebspunkt A zum Beispiel zum Betriebspunkt E, so ist es möglich, dass sich beim anschließenden leichten Beschleunigen die Drehzahl vom Betriebspunkt E zum Betriebspunkt A erhöht, bevor ein Rückschalten erfolgt. Dies liegt darin begründet, dass im Betriebspunkt E noch nicht das volle Moment erreicht ist. Erfindungsgemäß kann in einer solchen Situation eine maximal mögliche Fahrzeugbeschleunigung bei maximalem Drehmoment ermittelt werden, wobei sich daraus die Zieldrehzahl mit dem zugehörigen Getriebegang ableiten lässt.
- Eine Verfeinerung der Anpassungsschaltung lässt sich durch Berücksichtigung weiterer Parameter erreichen. Dazu gehört zum Beispiel die Fahrzeugmasse. Bei einem nicht beladenen oder nur teilbeladenen Fahrzeug kann eine andere Zieldrehzahl vorgegeben werden als bei einem voll beladenen Fahrzeug. Ebenso kann der Fahrwiderstand von der Steuerung berücksichtigt werden. Zum Fahrwiderstand lassen sich Rollwiderstand, Steigungswiderstand und Luftwiderstand anführen. Je nach Höhe dieser Widerstände kann die Zieldrehzahl unter weiterer Berücksichtigung der Fahrzeugbeschleunigung angepasst werden.
-
- 1
- Motor
- 2
- Kupplung
- 3
- Wechselgetriebe
- 4
- elektrische Getriebesteuerung
- 5
- Magnetventile
- 6
- Wählhebelstellung
- 7
- Programmschaltersignal
- 8
- Kick-Down-Schalter-Signal
- 9
- Getriebeöltemperatur
- MG
- Getriebeausgangsdrehmoment
- nG
- Getriebeausgangsdrehzahl
- x
- Gangstufe
Claims (5)
- Verfahren zum Anpassen einer Betriebsweise eines automatischen Wechselgetriebes für ein Fahrzeug mit einem Motor (
1 ), dessen Drehmoment von einer Kupplung (2 ) auf ein automatisches Wechselgetriebe (3 ) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer Fahrzeugbeschleunigung und einer verfügbaren Motorleistung eine Zieldrehzahl des Wechselgetriebes (3 ) und ein zugehöriger Getriebegang (x, x – 1, x – 2) so gewählt wird, dass bei gleichbleibender Fahrzeugbeschleunigung nach dem Einsetzen des gewählten Getriebeganges für einen vorbestimmbaren Zeitraum kein weiterer Wechsel des Getriebeganges erforderlich ist. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer hohen Fahrzeugbeschleunigung eine niedrige Zieldrehzahl gewählt wird.
- Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer niedrigen Fahrzeugbeschleunigung eine hohe Zieldrehzahl gewählt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximal mögliche Fahrzeugbeschleunigung bei maximalem Drehmoment ermittelt wird, wobei daraus die Zieldrehzahl mit zugehörigem Getriebegang gewählt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieldrehzahl in Abhängigkeit von der Fahrzeugmasse und/oder dem Fahrwiderstand und/oder der Getriebeübersetzung und/oder einem Programmschalter und/oder der Getriebeöltemperatur gewählt wird.
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