DE10255180B4 - Method for controlling the startup of a supercharged engine - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Steuerung des Anfahrens eines aufgeladenen Motors, insbesondere eines kleinvolumigen hoch aufgeladenen Motors, dem ein Automatikgetriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Starten des Motors und nach dem Durchschalten des Getriebes in den ersten Gang bei Leerlaufdrehzahl sowie bei Beaufschlagung des Motors in Richtung Volllast der Innendruck des Wandlers auf einen Wert abgesenkt wird, bei dem im Wandler gezielt Kavitation auftritt, sodass in diesem Zustand die Kennung des Wandlers zu einem niedrigeren Pumpenaufnahmemoment verschoben ist und dass bei Erreichen der Drehzahl, bei der ein ausreichender Ladedruck vom Turbolader aufgebaut wird, um nahezu die Drehzahl für die Volllast zu erreichen, der Innendruck des Wandlers wieder auf den normalen Wert erhöht wird.A method for controlling the startup of a supercharged engine, in particular a small-volume high-loading engine, which is associated with an automatic transmission with a hydrodynamic torque converter, characterized in that after starting the engine and after switching the transmission in the first gear at idle speed and when applied of the engine in the direction of full load, the internal pressure of the converter is lowered to a value at which targeted cavitation occurs in the converter, so that in this state, the identifier of the converter is shifted to a lower pump receiving torque and that upon reaching the speed at which a sufficient charge pressure from Turbocharger is built to almost reach the speed for full load, the internal pressure of the converter is raised back to the normal value.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Anfahrens eines aufgeladenen Motors, insbesondere eines kleinvolumigen hoch aufgeladenen Motors, dem ein automatisches Getriebe mit einem hydrodynamischen Wandler zugeordnet ist.The present invention relates to a method for controlling the starting of a supercharged engine, in particular a small-volume high-loading engine, which is associated with an automatic transmission with a hydrodynamic converter.
Hydrodynamische Wandler sind seit der Einführung automatischer Getriebe das Bindeglied zwischen einer Antriebsmaschine und dem eigentlichen Getriebe. Ein Wandler ermöglicht durch den Schlupf ein komfortables ruckfreies Anfahren und dämpft gleichzeitig Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors. Zum anderen stellt die prinzipbedingte Momentüberhöhung ein großes Anfahrmoment zur Verfügung.Since the introduction of automatic transmissions, hydrodynamic transducers have been the link between an engine and the actual transmission. Due to the slippage, a converter enables a comfortable smooth starting and at the same time dampens rotational irregularities of the internal combustion engine. On the other hand, the torque increase due to the principle provides a large starting torque.
Ein hydrodynamischer Wandler besteht nach dem Stand der Technik aus einem Pumpenrad, einem Turbinenrad, dem Reaktionsglied in Form eines Leitrades und dem zur Drehmomentübertragung notwendigen Fluid, üblicherweise ein Öl.A hydrodynamic converter according to the prior art consists of an impeller, a turbine wheel, the reaction member in the form of a stator and the fluid necessary for torque transmission, usually an oil.
Das Pumpenrad, welches durch den Motor angetrieben wird, versetzt das Öl im Wandler in eine kreisförmige Strömung. Diese Ölströmung trifft auf das Turbinenrad und wird dort in der Strömungsrichtung umgelenkt. Im Nabenbereich verlässt das Öl die Turbine und gelangt auf das Leitrad, wo es erneut umgelenkt und somit in der passenden Anströmrichtung dem Pumpenrad zugeführt wird. Durch die Umkehr entsteht am Leitrad ein Moment, dessen Reaktionsmoment das Turbinenmoment erhöht, wobei das Verhältnis Turbinenmoment zu Pumpenmoment als Momentenerhöhung bezeichnet wird.The impeller, which is driven by the motor, puts the oil in the converter in a circular flow. This oil flow hits the turbine wheel and is deflected there in the direction of flow. In the hub area, the oil leaves the turbine and reaches the stator, where it is deflected again and thus fed to the impeller in the appropriate direction of flow. The reversal creates a moment at the stator whose reaction torque increases the turbine torque, whereby the ratio of turbine torque to pump torque is referred to as torque increase.
Je größer der Drehzahlunterschied zwischen Pumpe und Turbine ist, desto größer ist die Momentenüberhöhung, welche bei stehender Turbine die maximale Größe hat. Mit zunehmender Turbinendrehzahl sinkt die Momentenüberhöhung ab.The larger the speed difference between pump and turbine, the greater is the torque increase, which has the maximum size when the turbine is stationary. As the turbine speed increases, the torque increase decreases.
Erreicht die Turbinendrehzahl 75 bis 85 der Pumpendrehzahl, so wird die Momentenerhöhung zu 1, d. h. das Turbinenmoment ist gleich dem Pumpenmoment.If the turbine speed reaches 75 to 85 of the pump speed, the torque increase becomes 1, d. H. the turbine torque is equal to the pump torque.
Das Leitrad, das sich über den Freilauf und die Leitradwelle am Getriebegehäuse abstützt, läuft in diesem Zustand frei in der Strömung mit und der Freilauf wird überrollt. Von diesem Punkt an arbeitet der Wandler als reine Strömungskupplung. Während der Wandlung steht das Leitrad still und wird über den Freilauf am Gehäuse abgestützt.The stator, which is supported on the transmission housing via the freewheel and the stator shaft, runs freely in this state in the flow and the freewheel is overrun. From this point on, the converter works as a pure fluid coupling. During the conversion, the stator is stationary and is supported by the freewheel on the housing.
Hydrodynamische Wandler können ein- oder mehrstufig ausgebildet sein. Die Anzahl der Stufen wird durch die Anzahl der Turbinenräder definiert, denen ein Leitrad zugeordnet ist. Das Leitrad wird hierbei über einen Freilauf in einer Drehrichtung gesperrt und in der anderen Drehrichtung frei überrollt, wobei die Leitraddurchströmung zentrifugal oder zentripetal erfolgen kann.Hydrodynamic converters can be designed in one or more stages. The number of stages is defined by the number of turbine wheels to which a stator is assigned. The stator is in this case blocked via a freewheel in one direction and freely overrun in the other direction, the Leitraddurchströmung can be centrifugal or centripetal.
Des weiteren sind Konstruktionen bekannt, bei denen der Anstellwinkel der Leitradschaufel verändert werden kann, um somit die Wandlerkennung dem Betriebspunkt anzupassen. In Automatgetrieben werden häufig aus Kosten- und Bauraumgründen einstufige Wandler mit zentripetal durchströmten nicht verstellbarem Leitrad eingesetzt.Furthermore, constructions are known in which the angle of the Leitradschaufel can be changed so as to adapt the Wandlerkennung the operating point. In automatic transmissions are often used for cost and space reasons single-stage converter with centripetal flowed through non-adjustable stator.
Eine derartige Ausgestaltung kann im Betrieb noch Nachteile aufweisen. Ein automatisches Getriebe mit hydrodynamischen Wandler zeigt je nach Kennung ein mehr oder minder starkes Kriechmoment bei niedrigen Geschwindigkeiten sowie im Stillstand. Zudem wird bei Stillstand dem Motor ein Moment abverlangt, welches zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs führt. Außerdem wirkt bei aufgeladenen Motoren das Getriebeaufnahmemoment dem schnellen Motorhochlauf entgegen, was zu einem trägen Motormomentenaufbau führt. Diesem Zustand kann dadurch Rechnung getragen werden, dass weiche Wandler, d. h. Wandler mit weichen Kennungen, eingesetzt werden, welche den Motorhochlauf etwas begünstigen, jedoch auch einen verschlechterten Betriebswirkungsgrad und eine höhere Verlustleistung zeigen.Such a configuration may still have disadvantages in operation. An automatic gearbox with hydrodynamic converter shows depending on the identifier a more or less strong creep torque at low speeds and at standstill. In addition, the engine is required a moment at standstill, which leads to an increase in fuel consumption. In addition, in supercharged engines, the transmission absorption torque counteracts the rapid engine run-up, resulting in a sluggish engine torque build-up. This condition can be accommodated by using soft transducers, i. H. Converters are used with soft identifiers, which somewhat favor the engine run-up, but also show a deteriorated operating efficiency and a higher power loss.
Es sind auch Verfahren zur Regelung der Wandlerüberbrückungskupplung eines Automatgetriebes beim Anfahrvorgang eines Fahrzeugs bekannt, die ein elektronisches Getriebesteuergerät mit Berechnungseinheit und einen elektrischen Drucksteller verwenden. Die Wandlerüberbrückungskupplung wird als offen bzw. deaktiviert bezeichnet, wenn kein Moment über die Wandlerüberbrückungskupplung übertragen wird; im aktivierten Zustand dagegen wird der Kolben der Wandlerüberbrückungskupplung mit Druck beaufschlagt, wobei über die resultierende Kolbenkraft eine oder mehrere Reiblamellen angepresst und ein entsprechendes Übertragungsmoment erzeugt wird. Die Regelung der Wandlerüberbrückungskupplung ist jedoch bei bestimmten Fahrsituationen problematisch, zu denen der Anfahrvorgang eines Fahrzeugs mit einem Automatikgetriebe gehört, bei dem ein weicher hydrodynamischer Wandler eingesetzt wird.Methods are also known for controlling the lockup clutch of an automatic transmission during the starting process of a vehicle, which use an electronic transmission control unit with calculation unit and an electric pressure actuator. The lockup clutch is said to be open or deactivated when no torque is being transmitted through the lockup clutch; In contrast, in the activated state, the piston of the torque converter lock-up clutch is pressurized, wherein one or more friction disks are pressed against the resulting piston force and a corresponding transmission torque is generated. However, the control of the lockup clutch is problematic in certain driving situations, including the starting of a vehicle with an automatic transmission, in which a soft hydrodynamic converter is used.
Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wurde bereits in der
Wird ein Verbrennungsmotor mit Abgas aufgeladen, so ist die dem Motor durch die Aufladung zugeführte Luftmasse unmittelbar von der Drehzahl der Abgasturbine abhängig. Der Drehzahlhochlauf der Abgasturbine erfolgt stets mit einem gewissen Zeitversatz zur Leistungsanforderung des Fahrers, wobei dieser den unerwünscht langsamen Aufbau des Abtriebsmomentes des Fahrzeugs als „Turboloch” spürt.If an internal combustion engine is charged with exhaust gas, then the air mass supplied to the engine by the supercharging is directly dependent on the rotational speed of the exhaust gas turbine. The speed up of the exhaust gas turbine always takes place with a certain time offset to the power requirement of the driver, which feels the undesirable slow build up of the output torque of the vehicle as a "turbo lag".
In Verbindung mit Wandler-Automatgetrieben lässt sich die Anfahrschwäche eines Kraftfahrzeugs mit aufgeladenen Motor über die Charakteristik des Drehmomentwandlers positiv beeinflussen. Dies erfolgt dadurch, dass über die im Wandler vorgesehene Überbrückungskupplung die hydraulische Leistungsübertragung mechanisch überbrückt werden kann, um die Schlupfverluste im Betrieb mit höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten zu reduzieren. Die hydrodynamische Drehmomentübertragung bewirkt einen ruckfreien Anfahrvorgang mit hohem Komfort. Nachteilig für die Anfahrdynamik ist jedoch, dass die Motordrehzahl gegen das Aufnahmemoment des Drehmomentwandlers hoch laufen muss. Dazu addieren sich die ebenfalls vorhandenen weiteren Schleppmomente des Antriebsstrangs als Verluste. Da das Aufnahmemoment eines Wandlers mit hoher Momentenverstärkung (weiche Wandlerkennung) geringer ist als das bei einem Wandler mit niedriger Momentenverstärkung (harte Wandlerkennung) lässt sich die Anfahrschwäche zum Teil kompensieren, jedoch auf Kosten eines schlechteren Führungsverhaltens der Motordrehzahl aufgrund der weichen Kennung.In conjunction with converter automatic transmissions, the starting weakness of a motor vehicle with a supercharged engine can be positively influenced by the characteristic of the torque converter. This takes place in that the hydraulic power transmission can be mechanically bridged via the bridging clutch provided in the converter, in order to reduce the slip losses during operation at higher vehicle speeds. The hydrodynamic torque transmission ensures a smooth start-up process with high comfort. However, a disadvantage for the starting dynamics is that the engine speed must run high against the torque converter's torque. Added to this are the other drag torques that are also present in the powertrain as losses. Since the pick-up torque of a high torque gain transducer (soft transducer recognition) is lower than that of a low torque gain transducer (hard transducer recognition), the starting weakness can be partially compensated, but at the expense of poorer engine speed performance due to the soft identification.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde bereits in der
Die Auslegung eines Wandlers als Anfahrelement hängt im wesentlichen von dem geplanten Verwendungszweck ab. Maßgebliche Größen hierbei sind die Anfahrwandlung, das Pumpenaufnahmemoment und die Drehzahldrückung. Die Auswahl des geeigneten Wandlers wird über ein Wandlerzusammenarbeitsdiagramm, d. h. eine Darstellung der Wandlerparabeln und des statischen Volllast-Motormoments über der Drehzahl durchgeführt. Hierbei ist darauf zu achten, dass das Wandlerkennfeld nicht zu weit von den Bestwerten des Motor-Verbrauchskennfelds entfernt liegt.The design of a transducer as a starting element depends essentially on the intended use. Significant variables here are the Anfahrwandlung, the pump pick-up torque and the speed of rotation. The selection of the appropriate transducer is made via a transducer cooperation diagram, i. H. a representation of the converter parabolas and the static full-load engine torque over the speed performed. It is important to ensure that the converter map is not too far away from the best values of the engine consumption map.
Bei kleinvolumigen hochaufgeladenen Motoren funktioniert diese Auswahl jedoch nicht mehr, da das Hochlaufverhalten dieser Motoren auf der Saugkurve derart lange basiert, bis genügend Abgasvolumen und daraus resultierender Ladedruck ansteht und sich das Moment der statischen Motorkennlinie annähert bzw. diese erreicht, d. h. dass der Motor von einer dem maximalen Motormoment entsprechenden Wandlerkennung am Hochlaufen behindert, bzw. festgehalten wird. Aus diesem Grund müssen für derartige kleinvolumige hochaufgeladene Motoren und insbesondere für deren Anfahren Wandler mit geringerem Pumpenaufnahmemoment eingesetzt werden. Diese Wandler sind jedoch im Hauptfahrbereich zu weich, sodass sich große Differenzdrehzahlen ergeben, wodurch der Kraftstoffverbrauch ansteigt, die Verlustleistung größer wird und die Belastung der Wandlerüberbrückungskupplung ebenfalls ansteigt.However, in low-voluminous supercharged engines, this selection no longer works because the run-up behavior of these engines is based on the suction curve until sufficient exhaust gas volume and resulting boost pressure are present and the torque approaches or approaches the static engine characteristic. H. that the motor is hindered or held fast by a converter recognition corresponding to the maximum engine torque. For this reason, converters with a lower pump absorption torque must be used for such small-volume high-loading engines and in particular for their start-up. However, these converters are too soft in the main driving range, resulting in large differential speeds, whereby the fuel consumption increases, the power loss is greater and the load of the lockup clutch also increases.
Die
In der
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum dynamischen Anfahren auch für kleinvolumige hoch aufgeladene Motoren mit einem harten Wandler zu ermöglichen.Object of the present invention is to provide a method for dynamic starting even for small-volume high-turbocharged engines with a hard converter.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen.Based on a method of the type mentioned in more detail, the solution of this problem is carried out with the features specified in the characterizing part of the patent claim.
Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass nach dem Starten des Motors und nach dem Durchschalten des Getriebes in den ersten Gang bei Leerlaufdrehzahl sowie bei Beaufschlagung des Motors in Richtung Volllast der Innendruck des Wandlers auf einen Wert abgesenkt wird, bei dem im Wandler gezielt Kavitation auftritt, sodass in diesem Zustand die Kennung des Wandles zu einem niedrigeren Pumpenaufnahmemoment verschoben ist und dass bei Erreichen der Drehzahl für die Volllast der Innendruck des Wandlers wieder auf den normalen Wert erhöht wird.According to the invention, it is thus provided that, after starting the engine and after switching the transmission into the first gear at idle speed and when the motor is loaded in the direction of full load, the internal pressure of the converter is lowered to a value at which cavitation specifically occurs in the converter, thus In this state, the identifier of the Wandles is shifted to a lower pumping torque and that upon reaching the speed for the full load, the internal pressure of the converter is increased again to the normal value.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfüllt also die Funktion einer Anfahrhilfe mit härterer Wandlerkennung, mit dem Vorteil, dass das Anfahrverhalten und die Beschleunigung verbessert wird, dass die NBS-Funktion kostengünstig darstellbar ist, dass geringere Verlustleistungen im Wandler sowohl bei dessen Stillstand als auch beim Anfahren auftreten, dass der Wärmeeintrag in das Getriebe verringert ist, dass der Kraftstoffverbrauch verringert wird, dass die Lamellenbelastung in der Wandlerkupplung verringert wird und dass die Anzahl von Wandlerkennungen verringert wird, wodurch auch der Logistikaufwand und schließlich die Kosten verringert werden können.Thus, the method according to the invention fulfills the function of a traction aid with harder converter recognition, with the advantage that the starting behavior and the acceleration is improved, that the NBS function can be represented cost-effectively, that lower power losses occur in the converter both at its standstill and during startup, that the heat input into the transmission is reduced, that the fuel consumption is reduced, that the lamella load in the converter clutch is reduced and that the number of converter detections is reduced, whereby the logistics costs and finally the costs can be reduced.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der das erfindungsgemäße Verfahren schematisch dargestellt ist. Es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawing, in which the inventive method is shown schematically. Show it:
Aus
Das gleiche Prinzip kann auch bei Fahrzeugstillstand angewendet werden, um die Motordrückung und somit die Verlust gering zu halten, bzw. eine aufwendige mechanische Darstellung der Funktion „neutral bei Stillstand” zu ersetzen.The same principle can also be applied when the vehicle is at a standstill in order to keep the engine droop and thus the loss low, or to replace a complex mechanical representation of the function "neutral at standstill".
-
- nn
- Drehzahlrotation speed
- pp
- Innendruckinternal pressure
- p_Zulaufp_Zulauf
- ölführende Leitungoil-carrying pipe
- p_Ablaufp_Ablauf
- ölführende Leitungoil-carrying pipe
- n-Tun-Tu
- TurbinendrehzahlTurbine speed
- LL
- Leitradstator
- PP
- Pumpenradimpeller
- TT
- Turbinenradturbine
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication | ||
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