DE19637413A1 - Betriebsverfahren für eine geregelte Wandlerkupplung eines KFZ-Automatikgetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine geregelte Wandlerkupp­ lung eines Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes, wobei betriebspunktabhängig ein Soll-Schlupf eingestellt wird. Zum bekannten Stand der Technik wird bei­ spielshalber auf die DE 44 32 946 A1 oder die DE 42 04 401 A1 verwiesen.

Grundsätzlich ist mit einer geregelten Wandlerkupplung ein größtmöglicher Schaltkomfort und eine optimale Entkoppelung des Kfz-Antriebsstranges von den Drehungleichförmigkeiten der das Fahrzeug antreibenden Brennkraft­ maschine unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Maximalbelastung des mit der Wandlerkupplung zusammenhängenden Automatikgetriebes erziel­ bar. Der in den jeweiligen Schaltpunkten eingestellte Soll-Schlupf ist dabei abhängig vom jeweiligen Betriebspunkt, d. h. insbesondere von der Ge­ schwindigkeit des Kraftfahrzeuges sowie dem jeweiligen Lastpunkt. Dieser Soll-Schlupf kann dabei in Form fester Schaltkennlinien in einem elektroni­ schen Getriebe-Steuergerät abgelegt sein. Bei der Spezifizierung der Daten dieses elektronischen Getriebe-Steuergerätes ist aber nicht nur das ge­ wünschte Resultat, nämlich ein optimaler Schaltvorgang zu berücksichtigen, sondern auch die spezifische Bauteilebelastung. Aufgrund des Soll-Schlupfes wird in der geregelten Wandlerkupplung nämlich Wärme erzeugt, wobei diese Wärmemenge im wesentlichen der durch den Schlupf in der Wandlerkupplung erzeugten bzw. vernichteten Verlustleistung entspricht. Diese Verlustleistung ergibt sich dabei multiplikativ aus dem Schlupf, wel­ cher wiederum der Drehzahl-Differenz von Antriebswelle und Abtriebswelle entspricht, und dem während des Kuppelvorganges übertragenem Drehmo­ ment.

Bauartbedingt bzw. bauteilspezifisch ist somit im Dauerbetrieb nur ein ge­ wisser Verlustleistungsbetrag zulässig, damit die noch erlaubte Temperatur des Reibbelages der Wandlerkupplung nicht überschritten wird. Miteingeht hierbei selbstverständlich auch die mögliche Wärmeabfuhr über die einzel­ nen Bauteile der Wandlerkupplung an die Umgebung. Heute ist der Zu­ schaltbereich einer geregelten Wandlerkupplung daher so ausgelegt, daß in keinem Punkt die zulässige Dauerbelastung überschritten wird, d. h. daß in keinem Betriebspunkt eine höhere Verlustleistung als die im Dauerbetrieb zulässige anfällt. Hierdurch ist man jedoch bei der Auslegung der sog. Schaltkennlinien, in denen wie erläutert der Soll-Schlupf abgelegt ist, stark eingeschränkt, da Betriebspunkte, welche aus Verbrauchs- oder Komfort­ gründen eigentlich wünschenswert wären, nicht angefahren werden können, obwohl ein kurzzeitiger Aufenthalt in diesen Betriebspunkt-Bereichen mög­ lich wäre, solange es sich eben nicht um einen Dauerbetrieb handelt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen, daß ein kurzzeitiger Betrieb einer geregelten Wandlerkupplung auch bei hö­ herer Verlustleistung als der zulässigen Dauer-Verlustleistung möglich ist, und ein dementsprechendes Betriebsverfahren für eine geregelte Wandler­ kupplung aufzuzeigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die sich in der Wandler­ kupplung infolge des Schlupfes ergebende und im wesentlichen in Wärme umgewandelte Verlustleistung kontinuierlich in einem physikalischen Wär­ mespeichermodell, in welchem weiterhin eine Wärmeabfuhr berücksichtigt ist, aufintegriert wird, und daß bei Überschreiten eines Grenzwertes für den sich hieraus ergebenden Summen-Verlustleistungswert die geregelte Wandlerkupplung mit verringerter Verlustleistung betrieben wird. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird über ein physikalisches Modell bevorzugt im elektro­ nischen Getriebesteuergerät die Wärmebelastung am Wandlerkupplungs-Reibbelag nachgebildet. Hierzu wird die aktuelle Verlustleistung als Produkt des übertragenen Momentes und des aktuellen Soll-Schlupfes berechnet und in einem sog. Wärmespeicher aufintegriert. Physikalisch bildet dieser Wärmespeicher das Speichervermögen der Wandlerkupplungs-Bauteile ab. Diesem Wärmespeicher wird jedoch nicht nur Wärme in Form der Verlustlei­ stung zugeführt, sondern es wird auch Wärme abgeführt, und zwar über die Wandlerkupplungs-Bauteile an die Umgebung. Subtraktiv ist im Wärmespei­ cher somit die Wärmeabfuhr zu berücksichtigen, und zwar bevorzugt in Form einer Simulation. Unter Berücksichtigung der zugeführten Verlustlei­ stung sowie der Wärmeabfuhr enthält der Wärmespeicher somit einen Wert, der der kumulativen Belastung entspricht und der einen beispielsweise ex­ perimentell zu ermittelnden Grenzwert nicht überschreiten sollte. Würde die­ ser Grenzwert nämlich überschritten, so wäre der Reibbelag der Wand­ lerkupplung thermisch überbelastet und somit zumindest teilweise zerstört worden. Um dies zu verhindern, wird bei Überschreiten des Grenzwertes durch den sich im Wärmespeicher ergebenden Summen-Verlustleistungs­ wert nun die Wandlerkupplung zumindest für einen gewissen Zeitraum mit verringerter Verlustleistung betrieben, so daß weniger Wärme in das physi­ kalische Wärmespeichermodell eingebracht wird. Im Sinne einer Herabset­ zung der Verlustleistung wird insbesondere der Soll-Schlupf verringert, wo­ bei als maximal wirksame Schutzfunktion bei Überschreiten dieses Grenz­ wertes die geregelte Wandlerkupplung vollständig abgeschaltet wird.

Weiterhin wird jedoch Wärme aus diesem physikalischen Wärmespeicher­ modell abgeführt, so daß der im Wärmespeicher abgelegte Summen-Ver­ lustleistungswert aufgrund des Betriebes mit nunmehr verringerter Verlustlei­ stung verringert wird. Hier kann nun ein zweiter gegenüber dem erstgenann­ ten Grenzwert deutlich tiefer liegender Grenzwert vorgesehen sein, mit Un­ terschreiten dessen die geregelte Wandlerkupplung wieder mit dem üblichen Soll-Schlupf und somit mit der üblichen Verlustleistung betrieben werden kann. War die Wandlerkupplung nach Überschreiten des zuerst genannten Grenzwertes zunächst abgeschaltet, so kann nach Unterschreiten des zweitgenannten tieferliegenden Grenzwertes die geregelte Wandler­ kupplung wieder zugeschaltet werden.

Grundsätzlich kann das physikalische Wärmespeichermodell möglichst reali­ tätsnah ausgebildet werden, d. h. es können die tatsächlich vorhandenen Wärmekapazitäten berücksichtigt werden und auch die tatsächliche realisti­ sche Wärmeabfuhr über die einzelnen Wandlerkupplungs-Bauteile, jedoch ist es deutlich einfacher, die Wärmeabfuhr im physikalischen Wärmespei­ chermodell im wesentlichen der bauteilspezifischen zulässigen Dauer-Ver­ lustleistung gleichzusetzen. Entspricht nämlich der Wert für die Wärmeab­ fuhr dem Wert für die zulässige Dauerverlustleistung, so bleibt der sich im Wärmespeichermodell ergebende Summen-Verlustleistungswert bei Betrieb im Dauerverlustleistungspunkt konstant. Liegt der aktuelle Verlustleistungs­ wert demgegenüber höher, so wird der Wärmespeicher langsam gefüllt, liegt der aktuelle Verlustleistungswert, der dem Wärmespeicher zugeführt wird, niedriger als im Dauerverlustleistungspunkt, so entleert sich der Wärme­ speicher langsam, ggf. bis auf den Wert Null.

Das physikalische Wärmespeichermodell kann jedoch realitätsnäher gestal­ tet werden, indem bei der Wärmeabfuhr die aktuelle Temperatur der Wand­ lerkupplung oder des Automatikgetriebes oder des Getriebeöles berücksich­ tigt wird. Dies aus der Erkenntnis heraus, daß bei einer kalten Umgebung eine stärkere Wärmeabfuhr möglich ist, als bei einer heißen Umgebung. An­ stelle der genannten Temperaturwerte können selbstverständlich auch an­ dere repräsentative Temperaturwerte gewählt werden, um die jeweils höhere mögliche Wärmeabfuhr bei niedrigen beispielsweise Öltemperaturen und die geringere Wärmeabfuhr bei höheren Öltemperaturen zu berücksichtigen.

Mit dem beschriebenen Betriebsverfahren bzw. mit der entsprechenden in einem elektronischen Getriebesteuergerät abgelegten Funktion ist es mög­ lich, kurzzeitig gegenüber dem heutigen Stand deutlich höhere Verlustlei­ stungsbereiche anzufahren und damit die geregelte Wandlerkupplung ent­ weder mit größerem Schlupf und/oder auch bei höheren zu übertragenden Drehmomenten zu betreiben. Damit kann die geregelte Wandlerkupplung bezüglich Verbrauch und Komfort weiter optimiert werden, ohne daß Ände­ rungen an den Bauteilen durchzuführen sind. Eine Beschädigung der Wandlerkupplung durch thermische Überlastung ist sicher ausgeschlossen, da bei längerem Betrieb in Bereichen mit hoher Verlustleistung auf eine Be­ triebsweise mit verringerter Verlustleistung umgeschaltet wird bzw. die Wandlerkupplung dann zumindest für eine gewisse Zeitspanne vollständig geöffnet bzw. geschlossen, d. h. ohne Schlupf betrieben wird.

Claims (3)

1. Betriebsverfahren für eine geregelte Wandlerkupplung eines Kraft­ fahrzeug-Automatikgetriebes, wobei betriebspunktabhängig ein Soll-Schlupf eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in der Wandlerkupplung infolge des Schlupfes ergebende und im wesentlichen in Wärme umgewan­ delte Verlustleistung kontinuierlich in einem physikalischen Wärme­ speichermodell, in welchem weiterhin eine Wärmeabfuhr berücksich­ tigt ist, aufintegriert wird, und daß bei Überschreiten eines Grenzwer­ tes für den sich hieraus ergebenden Summen-Verlustleistungswert die geregelte Wandlerkupplung mit verringerter Verlustleistung be­ trieben wird.

2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeabfuhr im physikalischen Wärmespeichermodell der bauteilspezifischen zulässigen Dauer-Verlustleistung entspricht.

3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wärmeabfuhr des physikali­ schen Wärmespeichermodells die aktuelle Temperatur der Wandler­ kupplung oder des Automatikgetriebes oder des Getriebeöles be­ rücksichtigt wird.