DE19512783A1 - Vorrichtung zur Beeinflussung der Getriebeöltemperatur in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Be­ einflussung der Getriebeöltemperatur in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3.

Eine derartige Vorrichtung geht beispielsweise aus der DE 34 03 435 A1 hervor. Die bekannte Vorrichtung befaßt sich mit einer Einrichtung zur Temperatursteuerung des Getriebeöls eines Getriebes für Kraftfahrzeuge. Bei einem manuellen oder automatischen Getriebe ist beispielsweise das Getriebeöl in einem dicht abgeschlossenen Gehäuse enthalten, das die Zahnradanordnung des Getriebes umgibt. Ein oder mehrere sich drehende Zahnräder tauchen teil­ weise in das Getriebeöl ein. Durch die Drehbewegung der eingetauchten Zahnräder wird das Getriebeöl auf die zu schmierende Zahnradanordnung geschleudert.

Um bei einem derartigen Getriebe das Getriebeöl möglichst schnell auf die gewünschte Betriebstemperatur zu erwär­ men, ist bei der aus der DE 34 03 435 A1 bekannten Vor­ richtung eine Heizeinrichtung vorgesehen, über die das Getriebeöl in einem ersten Betriebszustand zirkuliert, bis die Getriebeöltemperatur einen vorgegebenen Sollwert erreicht hat. Daraufhin wird in einem zweiten Betriebszu­ stand die Zirkulation über die Heizeinrichtung beendet und die übliche Zirkulation über eine Kühleinrichtung be­ gonnen. Der Wechsel zwischen dem ersten und zweiten Be­ triebszustand wird mittels eines temperaturabhängigen Schaltventils vorgenommen. Dies hat zur Folge, daß ein Kühlen bzw. ein Erwärmen des Getriebeöls erst dann vorge­ nommen wird, wenn der vorgegebene Sollwert der Getrie­ beöltemperatur bereits über- bzw. unterschritten ist. Bei einer derartigen Temperatursteuerung treten starke Schwankungen der Getriebeöltemperatur um den vorgegebenen Sollwert auf. Darüber hinaus ist die Heizeinrichtung nach dem Ausführungsbeispiel der bekannten Vorrichtung ein von heißem Abgas durchströmter Wärmetauscher, dessen Tempera­ tur weder bekannt noch beeinflußbar ist. Somit ergibt sich bei der Erwärmung des Getriebeöls ein nicht vorher­ sehbarer willkürlicher Temperaturverlauf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Beein­ flussung der Geriebeöltemperatur eingangs genannter Art derart zu verbessern, daß anstelle einer Steuerung eine Regelung der Getriebeöltemperatur, insbesondere in Abhän­ gigkeit von Fahrzeugparametern, die sich auf die Getrie­ beöltemperatur auswirken, vorgenommen wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 3 gelöst.

Gemäß Patentanspruch 1 wird zunächst der erste Be­ triebszustand, bei dem das Getriebeöl über die Heizein­ richtung geleitet wird, in einer definierten Warmlauf­ phase eingestellt. Diese Warmlaufphase kann sich bei­ spielsweise sowohl auf die Brennkraftmaschine, insbeson­ dere nach einem Kaltstart, als auch auf das Getriebe, insbesondere auf das Erreichen einer minimalen Getrie­ beöltemperatur, beziehen. Während der definierten Warm­ laufphase können unterschiedliche Fahrzeugparameter be­ rücksichtigt werden. Nach der Warmlaufphase wird erfin­ dungsgemäß mittels eines dritten Betriebszustands in Form eines Mischbetriebes zwischen dem ersten und zweiten Be­ triebszustand die Getriebeöltemperatur auf einen vorgege­ benen Sollwert geregelt. Vorzugsweise wird hierfür ein kontinuierlich regelbares Ventil verwendet, insbesondere ein Thermostatventil mit elektrisch beheizbarem Dehn­ stoffelement, bei dem nicht nur wie beim bekannten Schaltventil ausschließlich der erste Betriebszustand in Form eines maximalen Heizens oder der zweite Betriebs zu­ stand in Form eines maximalen Kühlens, sondern auch ein dritter Betriebszustand in Form eines Mischbetriebes mög­ lich ist. Durch diesen dritten Betriebszustand ist eine feinfühlige Regelung auf einen vorgegebenen Sollwert der Getriebeöltemperatur mit nur geringem Einschwingverhalten möglich.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 2.

Hierbei wird die Regelung der Getriebeöltemperatur auf einen vorgegebenen Sollwert in Abhängigkeit von minde­ stens einem Fahrzeugparameter vorgenommen, durch den eine auf das Getrieböl temperaturerhöhende Wirkung vor­ hergesehen werden kann.

Erfindungsgemäß wird demnach eine Vorsteuerung der Ge­ triebeöltemperatur derart vorgenommen, daß bei einem Er­ eignis, das sich nach einer bestimmten Totzeit auf das Getriebeöl temperaturerhöhend auswirkt, wie z. B. eine Rückschaltung unter Vollast, frühzeitig der dritte Be­ triebszustand in Richtung des zweiten Betriebszustandes, d. h. zum Kühlen des Getriebeöls, verschoben wird. Hier­ durch wird zum einen die Totzeit und zum anderen ein starkes Überschwingen der Getriebeöltemperatur bezogen auf den vorgegebenen Sollwert verhindert.

Gemäß Patentanspruch 3 wird erfindungsgemäß ebenfalls der erste Betriebszustand in einer Warmlaufphase eingestellt. Zur Definition der Warmlaufphase sei auf die Ausführungen zum Patentanspruch 1 verwiesen. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß die Heizeinrichtung ein Wärmetauscher, der vom Kühlmittel der Brennkraftmaschine durchflossen wird.

Bei dieser Erfindung wird vorzugsweise davon ausgegangen, daß die Vorrichtung zur Beeinflussung der Getriebeöltem­ peratur ein elektronisches Steuergerät aufweist, durch das die Beeinflussung der Getriebeöltemperatur vorgenom­ men wird. Ein derartiges elektronisches Steuergerät ist beispielsweise das ohnehin vorhandene Steuergerät zur Brennkraftmaschinensteuerung und/oder zur Automatikgetriebesteuerung. Insbesondere im elektroni­ schen Steuergerät zur Brennkraftmaschinensteuerung steht üblicherweise die Temperatur des Kühlmittels der Brenn­ kraftmaschine als Information zur Verfügung. Da erfin­ dungsgemäß die Heizeinrichtung zur Erwärmung des Getrie­ beöls ein Wärmetauscher ist, der vom Kühlmittel der Brennkraftmaschine durchflossen wird, und die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine üblicherweise als Information zur Verfügung steht, ist der Verlauf der Ge­ triebeöltemperatur bei der Erwärmung des Getriebeöls vor­ hersehbar. Da zudem üblicherweise die Kühlmitteltempe­ ratur der Brennkraftmaschine ebenfalls beeinflußbar ist, kann die Getrieböltemperatur nicht nur mittels der Be­ triebszustände des Ventils sondern auch durch die Kühl­ mitteltemperatur der Brennkraftmaschine geregelt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist der Ge­ genstand des Patentanspruchs 4.

Erfindungsgemäß wird der Durchfluß des Kühlmittels durch den Wärmetauscher in Abhängigkeit von mindestens einem Fahrzeugparameter gesteuert.

Beispielsweise wird der Durchfluß des Kühlmittels in Ab­ hängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine, von der Kühlmitteltemperatur oder vom Ablaufeiner vorge­ gebenen Zeitspanne gesteuert. Eine vorgegebene Zeitspanne kann beispielsweise als Dauer der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen einer vorgegebenen Kühlmitteltemperatur definiert werden. Es ist beispiels­ weise auch möglich, den Durchfluß des Kühlmittels durch den Wärmetauscher vollständig zu unterbinden, wenn die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine kleiner als die Getriebeöltemperatur ist.

Durch die erfindungsgemäße Weiterbildung werden Stör­ größen bei der Regelung der Getriebeöltemperatur vermin­ dert.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung selbstverständlich auch eine Kombination der unabhängigen Ansprüche 1 und 3 umfaßt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit einem elektronischen Steuergerät, einem elektrisch regelbaren Thermostatventil und einer Heizein­ richtung, die vom Kühlmittel der Brennkraftma­ schine durchflossen wird, und

Fig. 2 einen Vergleich zwischen den Verläufen der Ge­ triebeöltemperatur, die sich im ersten Fall aus der bekannten Temperatursteuerung und im zwei­ ten Fall aus der erfindungsgemäßen Temperatur­ regelung ergeben.

In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 über erste Ein- und Ausgänge mit einem Kühler 2 und über zweite Ein- und Ausgänge mit einer Heizeinrichtung 3 verbunden. Die Heiz­ einrichtung 3 ist ein Wärmetauscher, der vom Kühlmittel der Brennkraftmaschine 1 über die zweiten Ein- und Aus­ gänge durchflossen wird. Der Wärmetauscher 3 steht in wärmeleitendem Kontakt mit einer Getriebölleitung, die von einem elektrisch regelbaren Thermostatventil 6 zum Eingang E des Getriebes 4 und zum Eingang einer Kühlein­ richtung 5 führt. Weiterhin ist der Ausgang A des Getrie­ bes 4 über eine Getriebölleitung mit dem Eingang des elektrisch regelbaren Thermostatventils 6 verbunden. Eine weitere Getriebeölleitung ist zwischen dem Kühler 5 und dem elektrisch regelbaren Thermostatventil 6 angeordnet. Das elektrisch regelbare Thermostatventil 6 weist ein temperaturabhängiges Dehnstoffelement auf, das über eine elektrische Leitung, die mit einem elektronischen Steuer­ gerät 7 verbunden ist, beheizbar ist. Zur Funktionsweise des elektrisch regelbaren Thermostatventils 6 sei bei­ spielsweise auf die DE 43 24 178 A1 verwiesen, bei der ein derartiges Thermostatventil zur Regelung der Kühlmit­ teltemperatur einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird.

In einer Leitung zwischen der Brennkraftmaschine 1 und der Heizeinrichtung 3 ist ein Absperrventil 8 vorgesehen, durch das der Durchfluß des Kühlmittels der Brennkraftma­ schine 1 zur Heizeinrichtung 3 unterbrochen werden kann. Das Absperrventil 8 ist über eine Steuerleitung mit dem elektronischen Steuergerät 7 verbunden. Das elektronische Steuergerät 7 weist mehrere Eingänge auf, durch die bei­ spielsweise folgende Signale als Information an das elek­ tronische Steuergerät 7 weitergeleitet werden: die Ge­ triebeöltemperatur T_g, die Kühlmitteltemperatur T_k, ein Drehzahlwert n, z. B. die Abtriebsdrehzahl, die Brenn­ kraftmaschinendrehzahl oder die Differenz zwischen der Abtriebsdrehzahl und der Brennkraftmaschinendrehzahl, ein Lastsignal L der Brennkraftmaschine, der momentan einge­ legte Gang G, das momentan aktivierte Schaltprogramm P für einen automatischen Gangwechsel im Getriebe 4, das Einschaltsignal der Wandlerüberbrückungskupplung WK und/oder der ermittelte Fahrertyp F im Falle eines adap­ tiven Automatikgetriebes. Dies ist lediglich eine mögli­ che Auswahl von Fahrzeugparametern, die zur Ansteuerung des elektrisch regelbaren Thermostatventils 6 und/oder zur Ansteuerung des Absperrventils 8 herangezogen werden können. Das elektronische Steuergerät 7 ist beispiels­ weise das ohnehin vorhandene elektronische Steuergerät zur Steuerung der Brennkraftmaschine 1 oder zur Steuerung des Getriebes 4 im Falle eines Automatikgetriebes.

In Fig. 1 ist der erste Betriebszustand des elektrisch regelbaren Thermostatventils 6 dargestellt. Das Getrie­ beöl wird vom Ausgang A des Getriebes 4 über das Thermo­ statventil 6 vollständig durch den Wärmetauscher 3 zum Eingang E des Getriebes 4 in einer Art "Kurzschluß" rückgeführt. Hierbei sind vorzugsweise die Getriebeöllei­ tungen sehr kurz. In einer Warmlaufphase, die beispiels­ weise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 be­ ginnt und bei Erreichen eines vorgegebenen Sollwertes für die Getriebeöltemperatur T_g endet, wird dieser erste Betriebszustand des elektrisch regelbaren Thermostatven­ tils 6 zur schnellstmöglichen Erwärmung des Getriebeöls beibehalten. Sollte zu Beginn der Warmlaufphase bei­ spielsweise die Kühlmitteltemperatur T_k kleiner als die Getriebeöltemperatur T_g sein, wird das Absperrventil 8 vom elektronischen Steuergerät 7 angesteuert, um den Durchfluß des Kühlmittels durch den Wärmetauscher 3 zu­ mindest solange zu unterbinden, bis die Kühlmitteltempe­ ratur T_k gleich der Getriebeöltemperatur T_g ist. Da sich die Kühlmitteltemperatur T_k viel schneller erwärmt als die Getriebeöltemperatur T_g wird die Warmlaufphase der Getriebeöltemperatur nur für geringe Zeit verzögert. Eine Warmlaufphase kann beispielsweise auch im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine 1 definiert werden, da während ei­ nes längeren Leerlaufbetriebs die Möglichkeit besteht, daß die Getriebeöltemperatur T_g unter den vorgegebenen Sollwert sinkt. Auch in diesem Fall ist der erste Be­ triebszustand des elektrisch regelbaren Thermostatventils 6 vorteilhaft.

Ist der vorgegebene Sollwert der Getriebeöltemperatur T_g erreicht, wird mittels des elektronischen Steuergeräts 7 das elektrisch regelbare Thermostatventil 6 in seinen dritten Betriebszustand in Form eines Mischbetriebes zwi­ schen dem ersten und zweiten Betriebszustand übergeführt, um den vorgegebenen Sollwert zu halten bzw. auf den vor­ gegebenen Sollwert zu regeln, falls Störgrößen zu einer Abweichung der Getriebeöltemperatur T_g von diesem vorge­ gebenen Sollwert T_gsoll führen.

Zur Regelung des Thermostatventils 6 wird die elektrische Leitung um das Dehnstoffelement vom elektronischen Steu­ ergerät 7 bestromt. Um den zweiten Betriebszustand des Thermostatventils 6 einzustellen, würde das elektronische Steuergerät 7 die elektrischen Leitungen solange bestro­ men, bis die dargestellte rechte Öffnung des Thermostat­ ventils 6 geschlossen und die geschlossen dargestellte linke Öffnung des Thermostatventils 6 vollständig geöff­ net ist. Der dritte Betriebszustand in Form eines Misch­ betriebes bedeutet eine elektrische Bestromung derart, daß das Getriebeöl sowohl durch die rechte als auch durch die linke Öffnung des Thermostatventils fließen kann. Hierdurch ist eine feinfühlige Regelung der Getriebeöltemperatur T_g auf den vorgegebenen Sollwert T_gsoll möglich.

Eine weitere Verbesserung der Regelung ergibt sich durch die Berücksichtigung der Fahrzeugparameter n, L, G, P, WK und/oder F durch das elektronische Steuergerät 7. Durch die Beobachtung dieser Fahrzeugparameter kann eine tempe­ raturerhöhende Wirkung vorhergesehen werden, die sich üb­ licherweise erst nach einer Totzeit t₀ (vgl. Fig. 2) tatsächlich auf die Getriebeöltemperatur T_g auswirkt. Zur Regelung der Getriebeöltemperatur T_g auf den vorgegebenen Sollwert T_gsoll wird demnach nicht erst eine Abweichung vom Sollwert abgewartet, sondern z. B. bei einer zu er­ wartenden Temperaturerhöhung eine Kühlung des Getriebeöls bereits vorgesteuert. Eine temperaturerhöhende Wirkung kann beispielsweise dann vorhergesehen werden, wenn sich der Drehzahlwert n, z. B. als Abtriebsdrehzahl, schlagar­ tig erhöht, wenn das Lastsignal L Vollast anzeigt, wenn der momentan eingelegte Gang G auf eine Rückschaltung schließen läßt, wenn das Programm P von "wirtschaftlich" auf "sportlich" wechselt und/oder wenn der Fahrstil des Fahrers sich in Richtung "sportlich" verändert sowie wenn das Signal Wandlerüberbrückungskupplung WK eine Öffnung der Wandlerüberbrückungskupplung anzeigt. Darüber hinaus können zu jedem dieser Fahrzeugparameter charakteristi­ sche Totzeiten t₀ empirisch ermittelt und abgespeichert werden, die zur Regelung der Getriebeöltemperatur T_g be­ rücksichtigt werden können.

In Fig. 2 sind die Verläufe der Getriebeöltemperatur T_g nach dem Stand der Technik und nach der Erfindung im Ver­ gleich über der Zeit t dargestellt. Zum Zeitpunkt t₁ soll sich ein Fahrzeugparameter derart ändern, daß sich eine temperaturerhöhende Wirkung nach einer Totzeit t₀ ergeben würde. Zum Zeitpunkt t₂ wird die Änderung dieses Fahr­ zeugparameters wieder rückgängig gemachte. Beispielsweise wird zum Zeitpunkt t₁ durch das Lastsignal L der Vollast­ betrieb der Brennkraftmaschine 1 an das elektronische Steuergerät 7 mitgeteilt. Bei einer Temperatursteuerung nach dem Stand der Technik würde sich nach einer Totzeit t₀ zunächst die Getriebeöltemperatur T_g erhöhen, darauf­ hin erst würde der zweite Betriebszustand eingestellt werden, worauf die Getriebeöltemperatur T_g nicht sofort reagieren würde, so daß ein erheblicher Überschwinger der Getriebeöltemperatur T_g bezogen auf den vorgegebenen Sollwert T_gsoll auftreten würde (dünne Linie). Gemäß der Erfindung würde zum Zeitpunkt t₁ die temperaturerhöhende Wirkung bereits vorhergesehen werden, wodurch das elek­ tronische Steuergerät 7 sofort eine Bestromung der elek­ trischen Leitung in Richtung zweiten Betriebszustand vor­ nehmen würde. Während der Totzeit t₀ wird somit zumindest teilweise bereits eine Kühlung eingeleitet, so daß sich zur Regelung auf den vorgegebenen Sollwert T_gsoll ledig­ lich ein Einschwingvorgang mit sehr geringer Amplitude ergibt (breite Linie).

Dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel verdeutlicht die Möglichkeit zur Optimierung einer Temperaturregelung des Getriebeöls in Kraftfahrzeugen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Beeinflussung der Getriebeöltem­ peratur in Kraftfahrzeugen mit einer Kühl­ einrichtung zur Kühlung des Getriebeöls, mit einer Heizeinrichtung zur Erwärmung des Getriebeöls und mit einem Ventil, das das Getriebeöl in einem er­ sten Betriebszustand über die Heizeinrichtung und in einem zweiten Betriebszustand über die Kühlein­ richtung leitet, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Betriebszustand in einer Warmlaufphase ein­ gestellt wird und nach der Warmlaufphase mittels eines dritten Betriebszustands in Form eines Mischbetriebes zwischen dem ersten und zweiten Be­ triebszustand die Getriebeöltemperatur (T_g) auf einen vorgegebenen Sollwert (T_gsoll) geregelt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net daß die Regelung der Getriebeöltemperatur (T_g) auf einen vorgegebenen Sollwert (T_gsoll) in Abhängigkeit von mindestens einem Fahrzeugparame­ ter (n, L, G, P, WK, F) vorgenommen wird, durch den eine auf das Getriebeöl temperaturerhöhende Wirkung vorhergesehen werden kann.

3. Vorrichtung zur Beeinflussung der Getriebeöltem­ peratur in Kraftfahrzeugen mit einer Kühl­ einrichtung zur Kühlung des Getriebeöls, mit einer Heizeinrichtung zur Erwärmung des Getriebeöls und mit einem Ventil, das das Getriebeöl in einem er­ sten Betriebszustand über die Heizeinrichtung und in einem zweiten Betriebszustand über die Kühlein­ richtung leitet, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Betriebszustand in einer Warmlaufphase ein­ gestellt wird und die Heizeinrichtung ein Wärme­ tauscher (3) ist, der vom Kühlmittel der Brennkraftmaschine (1) durchflossen wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Durchfluß des Kühlmittels durch den Wärmetauscher (3) in Abhängigkeit von mindestens einem Fahrzeugparameter (T_k) gesteuert wird.