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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteuerung
eines Getriebes in einem Fahrzeug mit Motorleerlaufabschaltung,
insbesondere bei einem Fahrzeug umfassend ein CVT-Getriebe gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Bei
einem Fahrzeug mit Hybridantrieb bzw. Start-Stop-Automatik ist es
Stand der Technik, den Motor bei stehendem Fahrzeug bzw. unmittelbar
vor Fahrzeugstillstand auszuschalten, um den Kraftstoffverbrauch
des Verbrennungsmotors zu senken (Motorleerlaufabschaltung, Idle
Stop), wie beispielsweise im Rahmen der
EP 1016779 A2 beschrieben.
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Eine
Problematik dabei ist, dass bei Getrieben mit hydraulischer Steuerung
bei abgeschaltetem Motor keine Druckversorgung mehr vorhanden ist. Aus
diesem Grunde muss zum Wiederanfahren der Motor neu gestartet und
die Druckversorgung wiederaufgebaut werden, um die einzelnen Getriebekomponenten
definiert ansteuern zu können.
Dabei wird ab einer ausreichenden Motor- bzw. Pumpendrehzahl die
hydraulische Steuerung mit Öl
versorgt und anschließend
werden die einzelnen Druckregelkreise eingeregelt.
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Dies
erfolgt nach dem Stand der Technik über eine Überwachung des Systemdruckverlaufs. Üblicherweise
beschreibt beim Starten des Motors der Systemdruck einen parabelförmigen Verlauf,
bis die Druckreglerversorgung gewährleistet ist. Der Systemdruckanstieg
endet daraufhin in einer mehr oder weniger ausgeprägten Druckspitze.
Im weiteren Verlauf schwingen sich die verschiedenen Hydraulikkreise
mit einer gedämpften
Schwingung auf ihre Sollwerte ein.
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Ab
Erreichen einer Motordrehzahlschwelle und einer Systemdruckschwelle
wird nach dem Stand der Technik gewartet, bis der Systemdruckgradient
negativ wird (Druckspitzenerkennung). Anschließend wird der Sollwert des
Systemdrucks eingestellt, woraufhin eine Mittelwertbildung des Systemdruckgradienten
aus den aktuell letzten Werten erfolgt. Unterschreitet der auf diese
Weise ermittelte Mittelwert einen weiteren Schwellwert gilt das
Hydrauliksystem als eingeschwungen und betriebsbereit; für den Fall
eines CVT-Getriebes gilt die Einstellung der Variatorscheibendrücke zur
Sicherstellung der Anpressung als erfolgt.
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Bei
einem CVT-Fahrzeuggetriebe, umfassend einen Scheibenvariator muss
sichergestellt werden, dass vor dem Schließen der Anfahrkupplung des
Fahrzeugs die zur Übertragung
des Drehmoments minimal erforderliche Scheibenanpressung vorhanden
ist. Wenn die realen Scheibendrücke
den zur Übertragung
des Drehmoments minimal erforderlichen Scheibenanpressdruck unterschreiten,
kann es in nachteiliger Weise zu einem Rutschen zwischen dem Umschlingungsmittel
und den Variatorscheiben kommen.
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Aus
diesem Grunde darf an der Anfahrkupplung des Fahrzeugs erst dann
Drehmoment übertragen
werden, wenn die Sicherstellung der Scheibenanpressung abgeschlossen
ist, was nach dem Stand der Technik in nachteiliger Weise eine gewisse Zeit
in Anspruch nimmt.
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Des
weiteren kann bei einem Fahrzeuggetriebe mit einer Reibkupplung
als Anfahrelement der Wegfall der Ölversorgung zu einem Leerlaufen
der Kupplung führen,
so dass, um das Fahrzeug wieder anzufahren, die Kupplung ggf. wieder
befüllt
werden muss bevor sie Drehmoment übertragen kann. Der Vorgang
der erforderlichen Kupplungsbefüllung nimmt
eine zusätzliche
Zeit in Anspruch.
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In
der Regel wird bei Fahrzeugen mit Motorleerlaufabschaltung der Motor
infolge einer Betätigung
des Fahrpedals gestartet. Um dem Anfahrwunsch des Fahrers zu entsprechen,
muss das Schließen
der Anfahrkupplung so schnell wie möglich nach der Betätigung des
Fahrpedals erfolgen.
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Bei
Fahrzeugsystemen, die ein Getriebe mit hydraulischer Steuerung beinhalten,
wird üblicherweise
eine zusätzliche,
elektrisch (von einem Motor) angetriebene Ölpumpe zur Druckversorgung
verwendet, was in nachteiliger Weise in einer Kostenerhöhung resultiert.
Eine derartige Konstruktion ist beispielsweise im Rahmen der
EP 1116619 A2 und
der
DE 102 48 454
A1 beschrieben. Dadurch soll bei Leerlaufabschaltung die Ölversorgung
aufrechterhalten werden; zudem sollen die Verzögerungszeiten beim Anfahren
auf ein Minimum reduziert werden. Eine weitere zusätzliche Ölversorgungspumpe
zur Sicherstellung der Ölversorgung
während
der Motor im Idle Stop Betrieb ausgeschaltet ist, ist in der
EP 1336773 A2 beschrieben.
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Aus
der
DE 699 19 925
T2 ist eine Steuerungsvorrichtung mit Schaltkupplungsdrucksteuerung
zur Startwiederholung eines Fahrzeugmotors bekannt, umfassend eine
Fluidabflussmengenerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Fluidsabflussmenge
von einem Fluidkanal der Anfahrkupplung des Getriebes und eine Fluidzuführsteuereinrichtung zum Ändern eines
Fluidzuführverfahrens
für den
Eingriff der Anfahrkupplung entsprechend der Fluidabflussmenge.
Des weiteren umfasst die bekannte Vorrichtung eine Fluiddruckschnellerhöhungseinrichtung
zum schnellen Erhöhen
des Drucks während
einer bestimmten Zeit, wenn das Fluid zugeführt wird, wobei die bestimmte
Zeit entsprechend der Fluidabflussmenge aus dem Fluidkanal der Anfahrkupplung
bestimmt wird und wobei die vorbestimmte Zeit verlängert wird,
wenn die Fluidabflussmenge erhöht wird.
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Aus
der
DE 699 26 269
T2 ist eine weitere Steuerungsvorrichtung mit Schaltkupplungsdrucksteuerung
zur Startwiederholung eines Fahrzeugmotors bekannt, umfassend eine
Fluiddruckschnellerhöhungseinrichtung
für die
Anfahrkupplung, durch die eine Schnelldruckerhöhungssteuerung zum schnellen
Erhöhen
des Drucks des Fluids der Anfahrkupplung auf einen Steuersolldruck
durchgeführt
wird. Die bekannte Steuerungsvorrichtung umfasst des weiteren eine
Drehzahlerfassungseinrichtung zum Erfassen der Drehzahl einer mit
dem Verbrennungsmotor antriebsseitig verbundene Fluidpumpe im Getriebe, wobei
die Schnelldruckerhöhungssteuerung
in Abhängigkeit
von der Drehzahl erfolgt.
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Aus
der
EP 1498643 A2 ist
ein hydraulisches Getriebesteuersystem und ein Verfahren zum Betreiben
des Getriebesteuersystems bekannt, bei dem der Anpressdruck des
Variators während
des Idle Stop Betriebs und insbesondere bei einem Neustart des Motors
erhöht
wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Ansteuerung eines Getriebes in einem Fahrzeug mit Motorleerlaufabschaltung,
insbesondere bei einem Fahrzeug umfassend ein CVT-Getriebe anzugeben,
zu dessen Durchführung
keine elektrisch angetriebene Zusatzpumpe benötigt wird, welches im Vergleich
zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren eine Beschleunigung
des Anfahrvorgangs des Fahrzeugs bewirkt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere
erfindungsgemäße Ausgestaltungen
und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Demnach
wird ein Verfahren zur Ansteuerung eines Getriebes in einem Fahrzeug
mit Motorleerlaufabschaltung, insbesondere bei einem Fahrzeug umfassend
ein CVT-Getriebe vorgeschlagen, im Rahmen dessen die Ansteuerung
der Getriebekomponenten parallel zur Befüllung der Hydraulik durchzuführen bzw.
derart zu beeinflussen, dass sich ein zeitlicher Vorteil ergibt.
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Gemäß der Erfindung
wird die Befüllung
der Anfahrkupplung parallel zur Ölversorgung
der Hydraulik (Hydraulikbefüllung)
bzw. parallel zur Einregelphase der Druckregelkreise begonnen. Da
bei einem Fahrzeug umfassend ein CVT-Getriebe die Anpressung des
Scheibenvariators zu diesem Zeitpunkt noch nicht abgesichert ist,
darf die Kupplung durch den Befüllvorgang
nicht kraftschlüssig
werden. Dies wird durch eine Adaption der Kupplungsbefüllung sichergestellt,
wobei der Status der Adaption als Basisbedingung für den parallel
ablaufenden Befüllvorgang
dient.
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Gemäß einer
Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird vorgeschlagen zusätzlich
oder alternativ zum parellelen Ablauf der Hydraulikbefüllung bzw.
der Einregelung der Druckregelkreise und der Befüllung der Anfahrkupplung bei
einem Fahrzeug umfassend ein CVT-Getriebe die Druckversorgung des
Variators zur Absicherung der Variatoranpressung parallel zum Ablauf
der Hydraulikbefüllung bzw.
zur Einregelung der Druckregelkreise durchzuführen.
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Im
Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, zusätzlich oder
alternativ zum parallelen Ablauf der Hydraulikbefüllung bzw.
der Einregelung der Druckregelkreise und der Befüllung der Anfahrkupplung und/oder – bei einem
Fahrzeug umfassend ein CVT-Getriebe – der Druckversorgung des Variators
zur Absicherung der Variatoranpressung, die Absicherung der Variatoranpressung
zu beschleunigen, indem die Druckversorgung des Primärkreises
vor dem Anfahrvorgang verhindert wird, wobei dies nur dann zulässig ist,
wenn sich der Variator in der Anfahrübersetzung befindet, die Temperatur einen
applizierbaren Schwellenwert überschreitet und
die Dauer der Leerlaufabschaltung eine Zeitschwelle einer maximalen
Dauer der Leerlaufabschaltung unterschreitet.
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In
diesem Fall stützt
sich die Primärscheibe an
einem mechanischen Anschlag ab, wodurch die Absicherung der Variatoranpressung
allein durch die Druckbeaufschlagung der Sekundärscheibe gegeben ist. Die Druckversorgung
der Primärscheibe
wird gemäß der Erfindung
zu einem späteren
Zeitpunkt während
des Anfahrvorgangs freigegeben. Ein weiterer Vorteil dieser Vorgehensweise
ist die Tatsache, dass sich durch die Verhinderung der Druckbeaufschlagung
der Primärscheibe
die Befüllphase
der Hydraulik verkürzt,
da die Primärscheibe
während
dieser Phase nicht befüllt
werden muss.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1:
Ein Diagramm, welches die Verläufe der
Motordrehzahl, des Variatordruckes und der Fahrzeuggeschwindigkeit
beim Neustart des Verbrennungsmotors bei einem Fahrzeug mit einem CVT-Getriebe
bis zum Anfahren nach dem Stand der Technik als Funktion der Zeit
darstellt;
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2:
Ein Diagramm, welches die Verläufe der
Motordrehzahl, des Variatordruckes und der Fahrzeuggeschwindigkeit
beim Neustart des Verbrennungsmotors bei einem Fahrzeug mit einem CVT-Getriebe
bis zum Anfahren gemäß einer
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung als Funktion der Zeit darstellt;
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3 (umfassend Teilfiguren 3a, 3b und 3c):
Flussdiagramme, welche das erfindungsgemäße Verfahren gemäß 2 veranschaulichen;
und
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4:
Ein Diagramm, welches die Verläufe der
Motordrehzahl, des Variatordruckes und der Fahrzeuggeschwindigkeit
beim Neustart des Verbrennungsmotors bei einem Fahrzeug mit einem CVT-Getriebe
bis zum Anfahren gemäß einer
Weiterbildung der vorliegenden Erfindung als Funktion der Zeit darstellt.
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In 1 sind
die Verläufe
der Motordrehzahl, des Variator- bzw. Systemdruckes und der Fahrzeuggeschwindigkeit
beim Neustart des Verbrennungsmotors bis zum Anfahren nach dem Stand
der Technik dargestellt.
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Bei
Getrieben mit hydraulischer Steuerung muss zum Wiederanfahren nach
dem Neustart des Motors zum Zeitpunkt t_0 die Druckversorgung wiederaufgebaut
werden, um die einzelnen Getriebekomponenten definiert ansteuern
zu können.
Hierbei wird ab einer ausreichenden Motor- bzw. Pumpendrehzahl die
hydraulische Steuerung mit Öl
versorgt (Hydraulikbefüllung)
und anschließend
werden die einzelnen Druckregelkreise eingeregelt. Diese Phase ist
in der Figur als Phase A bezeichnet; der Verlauf der Motordrehzahl
ist durch die Kurve E, der Verlauf des Variatordruckes durch die
Kurve F und der Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Kurve
G wiedergegeben.
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In
der anschließenden
Phase B wird der Anpressdruck des Variators sichergestellt, damit
vor dem Schließen
der Anfahrkupplung des Fahrzeugs die zur Übertragung des Drehmoments
minimal erforderliche Scheibenanpressung vorhanden ist. Hierbei wird
gewartet, bis der Systemdruckgradient negativ wird, was zum Zeitpunkt
t_5 erfolgt. Anschließend wird
zum Zeitpunkt t_1 der Sollwert des Systemdrucks eingestellt, woraufhin
eine Mittelwertbildung des Systemdruckgradienten aus den aktuell
letzten n Werten erfolgt. Unterschreitet der auf diese Weise ermittelte
Mittelwert einen weiteren Schwellwert gilt das Hydrauliksystem als
eingeschwungen und betriebsbereit und die Variatorscheibendrücke sind
zur Sicherstellung der Anpressung eingestellt.
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An
der Anfahrkupplung des Fahrzeugs darf erst dann Drehmoment übertragen
werden, wenn die Sicherstellung der Scheibenanpressung abgeschlossen
ist, was eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt; bei einem Fahrzeuggetriebe
mit einer Reibkupplung als Anfahrelement wird die Befüllung der
Anfahrkupplung (falls erforderlich) zum Zeitpunkt t_2 in Phase C nach
der Sicherstellung der minimal erforderlichen Scheibenanpressung
des Variators durchgeführt.
In der anschließenden
Phase D wird zum Zeitpunkt t_3 das Schließen der Anfahrkupplung durchgeführt, wobei
das Fahrzeug beschleunigt.
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Durch
die sequentielle Durchführung
der Hydraulikbefüllung,
der Einregelung der einzelnen Druckregelkreise, der Sicherstellung
des Anpressdrucks des Variators und der Befüllung der Anfahrkupplung wird
der Anfahrvorgang in nachteiliger Weise verzögert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die
Absicherung der Variatoranpressung zu beschleunigen, indem die Druckversorgung
des Primärkreises
des Variators vor dem Anfahrvorgang verhindert wird.
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Dies
ist erfindungsgemäß nur dann
zulässig, wenn
sich der Variator in der Anfahrübersetzung
befindet, die Temperatur einen applizierbaren Schwellenwert überschreitet
und die Dauer der Leerlaufabschaltung eine Zeitschwelle einer maximalen
Dauer der Leerlaufabschaltung unterschreitet. Bei der letzen Bedingung
wird davon ausgegangen, dass nach dem Ablauf einer maximalen Dauer
der Leerlaufabschaltung die Primärscheibe
leckagebedingt nicht mehr ausreichend befüllt ist, so dass beim Wiederbefüllen mit
Druckeinbrüchen
gerechnet werden muss.
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Wenn
die Druckversorgung des Primärkreises
des Variators vor dem Anfahrvorgang verhindert wird, stützt sich
die Primärscheibe
an einem mechanischen Anschlag ab, wodurch die Absicherung der Variatoranpressung
allein durch die Druckbeaufschlagung der Sekundärscheibe gegeben ist. Die Druckversorgung
der Primärscheibe
wird gemäß der Erfindung
zu einem späteren
Zeitpunkt während
des Anfahrvorgangs freigegeben. Ein weiterer Vorteil dieser Vorgehensweise
ist die Tatsache, dass sich bei einem parallelen Ablauf der Befüllung der
Hydraulik und der Absicherung der Variatoranpressung durch die Verhinderung
der Druckbeaufschlagung der Primärscheibe
die Befüllphase
der Hydraulik verkürzt, da
die Primärscheibe
während
dieser Phase nicht befüllt
werden muss.
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Die
Beschleunigung der Sicherstellung der Variatoranpressung (Phase
B) wird anhand 2 veranschaulicht, in der die
Verläufe
der Motordrehzahl (Kurve E), des Systemdruckes (Kurve F) und der Fahrzeuggeschwindigkeit
(Kurve G) beim Neustart des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt t_0
bis zum Anfahren eingezeichnet sind. Des weiteren ist in 2 der
Systemdruckverlauf ohne die Verhinderung der Druckversorgung des
Primärkreises
des Variators als Kurve F' und
der entsprechende Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit als Kurve
G' eingezeichnet.
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Wie
aus der Figur ersichtlich, resultiert die Verhinderung der Druckversorgung
des Primärkreises
des Variators in einer Verkürzung
der Dauer der Absicherung der Variatoranpressung und somit in einem
früheren
Zeitpunkt t_2 der Befüllung
der Anfahrkupplung (Phase C) und in einem früheren Anfahrzeitpunkt t_6;
der Anfahrzeitpunkt ohne diese Maßnahme ist mit t_3 bezeichnet.
Bei dem in 2 gezeigten Beispiel wird die
Sicherstellung der Variatoranpressung gemäß der Erfindung parallel zur
Hydraulikbefüllung
bzw. zur Einregelung der Regelkreise durchgeführt.
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3 stellt Flussdiagramme des erfindungsgemäßen Verfahrens
gemäß 2 dar.
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Zu
Beginn des Verfahrens wird gemäß 3a geprüft, ob die
Motordrehzahl n_Mot bzw. die Pumpendrehzahl eine definierte Schwelle überschreitet
und solange gewartet, bis diese Bedingung erfüllt ist, wobei, wenn dies der
Fall ist abgefragt wird, ob eine Anforderung vorliegt, die Druckversorgung des
Primärkreises
des Variators vor dem Anfahrvorgang zu verhindern. Wenn diese Anforderung
vorliegt, wird als Sollwert für
den Druck des Primärkreises
des Variators der Wert Null gesetzt.
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Anschließend wird
geprüft,
ob der Systemdruck p_Sys einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet
und solange gewartet, bis diese Bedingung erfüllt ist. Anschließend wird
gewartet, bis der Systemdruckgradient dp_Sys/dt negativ wird (Erkennung
der Druckspitze beim Systemdruckverlauf). Wenn der Primärkreis drucklos
ist, wird der Sollwert des Systemdrucks nur für den Sekundärkreis eingestellt;
liegt keine Anforderung vor die Druckversorgung des Primärkreises
des Variators vor dem Anfahrvorgang zu verhindern, so werden die
Sollwerte für
beide Scheibendrücke
eingestellt.
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Anschließend wird
gewartet, bis der Mittelwert des Systemdruckgradienten aus den aktuell letzten
n Werten n·|dp_Sys/dt| einen Schwellenwert unterschreitet,
wobei ab diesem Schwellenwert das Hydrauliksystem als eingeschwungen
und betriebsbereit gilt und die Variatorscheibendrücke zur
Sicherstellung der Anpressung eingestellt sind.
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Anschließend beginnt
die Phase der Kupplungsbefüllung
gemäß 3b,
wobei nach abgeschlossener Kupplungsbefüllung der Anfahrvorgang startet.
Hierbei wird gemäß 3c abgefragt,
ob der Primärkreis
des Variators befüllt
werden soll und so lange gewartet bis dies erfolgt ist.
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In 4 sind
die Verläufe
der Motordrehzahl (Kurve E), des Systemdruckes (Kurve F) und der Fahrzeuggeschwindigkeit
(Kurve G) beim Neustart des Verbrennungsmotors bis zum Anfahren
bei einem parallelen Ablauf der Druckversorgung des Sekundärkreises
des Variators, der Befüllung
der Hydraulik und der Befüllung
der Anfahrkupplung dargestellt.
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Hierbei
wird die Befüllung
der Anfahrkupplung (Phase C) parallel zur Hydraulikbefüllung bzw. parallel
zur Einregelphase der Druckregelkreise (Phase A) durchgeführt. Bei
dem gezeigten Beispiel wird zusätzlich
zum parallelen Ablauf der Phasen A und C die Druckversorgung des
Sekundärkreises des Variators
(Phase B) während
der Befüllung
der Hydraulik bzw. parallel zur Einregelphase der Druckregelkreise
und somit parallel zur Befüllung
der Anfahrkupplung durchgeführt,
wobei zur Beschleunigung des Anfahrvorgangs die Druckversorgung
des Primärkreises
des Variators, wie bereits erläutert, verhindert
wird.
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Bis
zum Abschluss der Druckbeaufschlagung der Sekundärscheibe des Variators darf
die Anfahrkupplung durch den Befüllvorgang
nicht kraftschlüssig
werden, wobei dies durch eine Adaption der Kupplungsbefüllung sichergestellt
wird; der Status der Adaption dient als Basisbedingung für den parallel
ablaufenden Befüllvorgang.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
wird der Anfahrvorgang signifikant beschleunigt. Dies wird gemäß 4 anhand
des Vergleichs des Anfahrzeitpunktes t_4 mit dem entsprechenden
Anfahrzeitpunkt t_3 nach dem Stand der Technik bzw. nach 1 verdeutlicht.
Die Kurve G' entspricht
hierbei dem Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit bei einem sequentiellen
Ablauf nach dem Stand der Technik.
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- A
- Phase
der Versorgung der hydraulischen Steuerung mit Öl und der Einregelung der Druckregelkreise
des Getriebes
- B
- Phase
der Sicherstellung des Anpressdrucks des Variators
- C
- Phase
der Befüllung
der Anfahrkupplung
- D
- Phase
des Schließens
der Anfahrkupplung
- E
- Verlauf
der Motordrehzahl als Funktion der Zeit
- F
- Verlauf
des Systemdrucks als Funktion der Zeit
- G
- Verlauf
der Fahrzeuggeschwindigkeit als Funktion der Zeit
- t_0
- Zeitpunkt
des Beginns des Aufbaus der Druckversorgung
- t_1
- Zeitpunkt
der Einstellung des Sollwert des Systemdrucks
- t_2
- Zeitpunkt
der Durchführung
der Befüllung
der Anfahrkupplung
- t_3
- Anfahrzeitpunkt
- t_4
- Anfahrzeitpunkt
bei parallel zur Hydraulikbefüllung
bzw. zur Einregelung der Regelkreise und zur Sicherstellung der
Variatoranpressung unter Verhinderung der Druckversorgung des Primärkreises
des Variators ablaufender Befüllung
der Anfahrkupplung
- t_5
- Zeitpunkt
des Auftretens der Druckspitze im Systemdruckverlauf
- t_6
- Anfahrzeitpunkt
bei parallel zur Hydraulikbefüllung
bzw. zur Einregelung der Regelkreise ablaufender Sicherstellung
der Variatoranpressung unter Verhinderung der Druckversorgung des
Primärkreises
des Variators