DE19905576A1 - Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes eines von einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator angetriebenen Kraftfahrzeuges - Google Patents
Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes eines von einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator angetriebenen KraftfahrzeugesInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes eines von einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator angetriebenen Kraftfahrzeuges vorgeschlagen. In einer elektronischen Getriebesteuereinrichtung ist zur schnelleren Erwärmung des Abgaskatalysators ein Warmlauf-Schaltprogramm (F4) mit Schaltkennlinien für einen Gangwechsel bei höheren Motordrehzahlen (n_mot) als bei Betriebstemperatur des Abgaskatalysators abgelegt, welches aktiviert wird, wenn mittels eines Temperatursensors eine Warmlaufphase der Brennkraftmaschine erkannt wird. Das Warmlauf-Schaltprogramm (F4) bleibt solange aktiviert, bis eine Größe (WL_PR), welche einer den Abgaskatalysator durchströmenden Abgasmenge äquivalent ist, einen für die Betriebstemperatur des Abgaskatalysators vordefinierten Grenzwert (WL_PRE) erreicht.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung
eines Automatgetriebes eines von einer Brennkraftmaschine
mit Abgaskatalysator angetriebenen Kraftfahrzeuges, wobei
zur schnelleren Erwärmung des Abgaskatalysators ein Warm
lauf-Schaltprogramm vorgesehen ist, nach der im Oberbegriff
des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Moderne Kraftfahrzeuge weisen zur Minimierung von
Schadstoffemissionen einen der Brennkraftmaschine nachge
schalteten Abgaskatalysator auf, welcher seine volle Wir
kung im aufgeheizten Zustand entfaltet. Um eine optimale
Abgasreinigung zu gewährleisten, muß der Katalysator somit
bei einem Kaltstart eines Kraftfahrzeuges möglichst schnell
aufgeheizt werden, was bei Automatgetrieben mittels Vorgabe
geeigneter Schaltpunkte mit höheren Motordrehzahlen getrie
beseitig unterstützt wird.
Hierzu sind aus der Praxis Warmlaufprogramme mit
Schaltungen bei höheren Motordrehzahlen bekannt, deren Ak
tivierungsdauer stets Probleme bereitet. Falls nämlich ein
derartiges Warmlaufprogramm zu kurz ist, erreicht der Ab
gaskatalysator nicht seine erforderliche Betriebstemperatur
und die Schadstoffemissionen des Fahrzeuges sind uner
wünscht hoch. Wenn das Warmlaufprogramm zu lange andauert,
wird unnötig lange in einem Fahrmodus mit hohem Treibstoff
verbrauch und eingeschränktem Fahrkomfort gefahren.
Aus der DE 39 28 814 C2 ist eine Steuereinrichtung für
ein selbsttätig schaltendes Getriebe eines Kraftfahrzeuges
mit einem Abgaskatalysator bekannt, wobei Gangstufen des
Getriebes über wenigstens ein verbrauchsoptimiertes und ein
leistungsoptimiertes Schaltprogramm manuell durch den Fah
rer oder automatisch angewählt werden können. Wenn mittels
eines Temperatursensors eine Kaltstartbedingung des Kraft
fahrzeuges erfaßt wird, wird für einen festgelegten Zeit
raum oder solange die Kaltstartbedingung vorliegt ein Warm
laufprogramm aktiviert, das nur Fahrbedingungen unter höhe
ren Abgasmassen- und Energieströmen als in dem verbrauchs
optimierten Schaltprogramm zuläßt.
Dieses Verfahren dient einem raschen Erreichen der für
eine ausreichend hohe Schadstoff-Konversionsrate erforder
lichen Temperatur des Abgaskatalysators. Jedoch läßt die
Vorgabe einer bestimmten Laufzeit des Warmlaufprogrammes
unberücksichtigt, daß sich der Katalysator je nach Fahrwei
se schneller oder langsamer erwärmt.
Um die Dauer des Warmlaufprogrammes nach den tatsäch
lichen Bedingungen auszurichten, wird neben dem Ablauf der
festgelegten Zeit als Beendigungskriterium für das Warm
laufprogramm das Erreichen einer bestimmten Temperatur des
Motors, des Getriebes oder des Ablaufkatalysators vorgese
hen. Da die Erwärmung des Motors, des Getriebes und des
Katalysators in der Praxis jedoch meist auseinanderfällt,
ist dieses Verfahren mit Berücksichtigung der aktuellen
Motor- oder Getriebetemperatur mit erheblichen Fehlern be
haftet.
Realitätsnahere Werte ließen sich nur durch eine vor
geschlagene Erfassung der aktuellen Temperatur des Kataly
sators erzielen. Dies bedingt jedoch eine aufwendige, kost
spielige und empfindliche Sensorik.
Aus der DE 41 14 033 C2 ist ein weiteres Verfahren zur
Steuerung des Gangwechsels in einem Kraftfahrzeug mit elek
tronisch gesteuertem Automatgetriebe bekannt, bei dem wäh
rend der Warmlaufphase des Motors abgespeicherte Schalt
kennlinien derart modifiziert werden, daß der Gangwechsel
bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. bei höherer Dreh
zahl der Brennkraftmaschine erfolgt als nach der Warmlauf
phase.
Die Dauer des Warmlaufprogrammes hängt bei diesem Ver
fahren von einem Verhältnis zwischen der mittels eines Tem
peratursensors gemessenen Motorkühlwasser-Temperatur und
einer vorgegebenen Dauerbetriebstemperatur ab, wobei die
Warmlaufphase als beendet angenommen wird, wenn die aktuel
le Motorkühlwasser-Temperatur die Dauerbetriebstemperatur
erreicht hat.
Da auch hier die für die Erwärmung des Abgaskatalysa
tors unzuverlässigen Temperaturwerte des Motorkühlwassers
als Abbruchkriterium für das Warmlaufprogramm herangezogen
werden, können die realen Bedingungen nicht ausreichend
berücksichtigt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes eines
von einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator angetrie
benen Kraftfahrzeuges bereit zu stellen, mit dem ein Warm
lauf-Schaltprogramm zur schnelleren Erwärmung des Abgaska
talysators mit höheren Schaltpunkten für Gangschaltungen
nur solange aktiviert bleibt, bis der Abgaskatalysator sei
ne optimale Betriebstemperatur erreicht hat, so daß wieder
möglichst früh zu geräusch- und verbrauchsarmen Schaltpunk
ten zurückgekehrt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren
gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1
gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht von der Erkenntnis
aus, daß der Abgaskatalysator in Abhängigkeit der durch ihn
geströmten Abgasmenge erwärmt wird, wobei die Abgasmenge
eine Funktion der Motordrehzahl und des Motormoments ist.
Die Abgasmengen lassen sich empirisch für alle mögli
chen Betriebszustände mit großer Zuverlässigkeit einfach
ermitteln und in einem Rechner der Elektronischen Getriebe
steuereinrichtung ablegen. Da der gemessene Temperaturwert
der Motortemperatur bei Start der Brennkraftmaschine am
besten mit der Temperatur des Abgaskatalysators überein
stimmt, bedient sich das erfindungsgemäße Verfahren in vor
teilhafter Weise zuverlässiger Daten, welche den tatsächli
chen Bedingungen in hohem Maße entsprechen.
Damit ermöglicht das Verfahren, daß der Abgaskatalysa
tor schneller auf seine normale Betriebstemperatur erwärmt
wird, womit rasch eine gewünschte Minderung der Schadstoff
emissionen gegeben ist. Zusätzlich wird aber die Dauer des
Warmlauf-Schaltprogrammes so bestimmt, daß die drehzahler
höhende Wirkung des Warmlauf-Schaltprogrammes möglichst
kurz gehalten wird, wodurch früh in ein Schaltprogramm mit
niedrigeren Schaltpunkten umgeschaltet werden kann, das
einen erwünschten Fahrmodus mit niedrigem Kraftstoffver
brauch und hohem Komfort durch niedrige Geräusche ermög
licht.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfol
gend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Aus
führungsbeispiel.
Die einzige Figur zeigt ein vereinfachtes Flußdiagramm
eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das anhand der Figur beschriebene Verfahren zur Steue
rung eines nicht näher dargestellten Automatgetriebes für
ein von einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator ange
triebenes Kraftfahrzeug wird mit einer Elektronischen Ge
triebesteuereinrichtung (EGS) durchgeführt, welche stetig
Signale über einen CAN-(Controller Area Network)-Datenbus
mit einer Digitalen Motorelektronik (DME) der Brennkraftma
schine austauscht.
In einem Mikroprozessor der Elektronischen Getriebe
steuereinrichtung ist zur schnelleren Erwärmung des Abgas
katalysators nach einem in einer ersten Funktion F1 erkann
ten Start der Brennkraftmaschine bzw. des Motors ein Warm
lauf-Schaltprogramm F4 mit Schaltkennlinien für einen Gang
wechsel bei höheren Motordrehzahlen n_mot als bei Betriebs
temperatur des Abgaskatalysators abgelegt.
Bevor das Warmlauf-Schaltprogramm F4 gestartet wird,
wird zunächst in einer Funktion F2 ein von einer Motortem
peratur C_mot abhängiger Zählerwert WL_PR ermittelt, der in
einer nachfolgenden Prüffunktion F3 mit einer vorgegebenen
Schwelle WL_PRE verglichen wird.
Der von der Motortemperatur C_mot abhängige Zählerwert
WL_PR stellt zudem eine Größe dar, welche einer den Abgas
katalysator durchströmenden Abgasmenge äquivalent ist.
Bei Start der Brennkraftmaschine wird in der Funkti
on F2 ein Startwert des Zählerwertes WL_PR aus einer in der
elektronischen Getriebesteuereinrichtung abgelegten, nicht
näher dargestellten Kennlinie gewählt, wobei die anfängli
chen Zählerwerte WL_PR der Kennlinie mittels der Motortem
peratur C_mot, die mit einem Temperatursensor aus einer
Motorkühlwasser-Temperatur und einer Außentemperatur ermit
telt wird, und eines empirisch ermittelten Motorfaktor F_T
gemäß der Beziehung
WL_PR(t = 0) = C_mot*F_T
bestimmt werden.
In der nachfolgenden Funktion F3 wird geprüft, ob die
ser Startwert WL_PR größer oder gleich dem Schwell
wert WL_PRE ist, der einen applizierbaren Wert darstellt,
welcher der Abgasmenge entspricht, die den Abgaskatalysator
bis zum Erreichen von dessen Betriebstemperatur durchströmt
haben muß.
Wenn der in einer RAM-Zelle der Elektronischen Getrie
besteuereinrichtung abgelegte Startwert WL_PR(t = 0) oder ein
späterer Zählerwert WL_PR kleiner ist als der Warmlauf-Pro
gramm-Endwert WL_PRE ist, wird das Warmlauf-Schaltprogramm
in der Funktion F4 aktiviert, andernfalls wird in einer
Funktion F6 zu einem Normal-Schaltprogramm verzweigt.
Alternativ zu dieser Lösung, bei der der Start
wert W_PR(t = 0) variabel und der Endwert WL_PRE fest ist,
kann auch vorgesehen sein, daß bei Start der Brennkraftma
schine die Größe WL_PR(t = 0) mit Null belegt wird und der
ein Abbruchkriterium darstellende Grenzwert WL_PRE in Ab
hängigkeit von der anfänglichen Motortemperatur C_mot be
stimmt wird.
Das Warmlauf-Schaltprogramm F4 bleibt in jedem Fall
solange aktiv, bis der Zählerwert WL_PR den für die Be
triebstemperatur des Abgaskatalysators vordefinierten
Grenzwert WL_PRE erreicht.
Dazu wird der Zählerwert WL_PR in einer Funktion F5 in
Zeiteinheiten ZE von einer Sekunde aktualisiert, wobei nur
eine geringe Rechnerkapazität erforderlich ist.
Der aktuelle Zählerwert WL_PR(t) wird aus der Mo
tordrehzahl n_mot und einem Motormoment M_mot gemäß folgen
der Beziehung ermittelt:
WL_PR (t) = WL_PR(t-1ZE) + (n_mot/1000+F_n)*(M_mot/1000+F_M)
Darin ist WL_PR(t) der die Abgasmenge wiedergebende,
aktuelle Zählerwert, WL_PR(t-1ZE) der alte, eine Zeitein
heit ZE zuvor errechnete Zählerwert, n_mot die Motordreh
zahl, F_n ein Korrekturwert der Motordrehzahl, M_mot das
Motormoment und F_M ein Korrekturwert des Motormomentes.
Der Korrekturwert der Motordrehzahl F_n und der Kor
rekturwert des Motormomentes F_M sind empirische, in einem
nichtflüchtigen Speicher der Elektronischen Getriebesteuer
einrichtung abgelegte Werte. Diese ergeben sich aus der
Erwärmung des Abgaskatalysators bei bestimmten Motordreh
zahlen n_mot und Motormomenten M_mot unter unterschiedli
chen Betriebsbedingungen.
Bei ausreichender Erprobung der Erwärmung des Abgaska
talysators in Abhängigkeit von der Abgasmenge läßt sich das
vorgestellte Verfahren somit für alle möglichen Betriebssi
tuationen optimieren.
C_mot Motortemperatur
F_M Korrekturwert des Motormomentes
F_n Korrekturwert der Motordrehzahl
F_T temperaturbezogener Motorfaktor
M_mot Motormoment
n_mot Motordrehzahl
t Zeit
WL_PR Zählerwert
WL_PRE Zählerwert, Endwert
ZE Zeiteinheit
F_M Korrekturwert des Motormomentes
F_n Korrekturwert der Motordrehzahl
F_T temperaturbezogener Motorfaktor
M_mot Motormoment
n_mot Motordrehzahl
t Zeit
WL_PR Zählerwert
WL_PRE Zählerwert, Endwert
ZE Zeiteinheit
Claims (8)
1. Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes ei
nes von einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator ange
triebenen Kraftfahrzeuges, wobei in einer Elektronischen
Getriebesteuereinrichtung zur schnelleren Erwärmung des
Abgaskatalysators ein Warmlauf-Schaltprogramm mit Schalt
kennlinien für einen Gangwechsel bei höheren Motordrehzah
len als bei Betriebstemperatur des Abgaskatalysators abge
legt ist, welches aktiviert wird, wenn mittels eines Tempe
ratursensors eine Warmlaufphase der Brennkraftmaschine er
kannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
das Warmlauf-Schaltprogramm (F4) solange aktiviert bleibt,
bis eine Größe (WL_PR), welche einer den Abgaskatalysator
durchströmenden Abgasmenge äquivalent ist, einen für die
Betriebstemperatur des Abgaskatalysators vordefinierten
Grenzwert (WL_PRE) erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Größe (WL_PR), welche der den
Abgaskatalysator durchströmenden Abgasmenge äquivalent ist,
aus der Motordrehzahl (n_mot) und einem Motormoment (M_mot)
ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Größe (WL_PR), welche
der den Abgaskatalysator durchströmenden Abgasmenge äquiva
lent ist, gemäß der Beziehung
WL_PR(t) = WL_PR(t-1ZE) + (n_mot/1000 + F_n)*(M_mot/1000 + F_M)
bestimmt wird, mit einem die Abgasmenge wiedergebenden, auf eine Zeit (t) bezogenen Zählerwert (WL_PR), einer Zeitein heit (ZE), der Motordrehzahl (n_mot), einem Korrekturwert der Motordrehzahl (F_n), dem Motormoment (M_mot) und einem Korrekturwert des Motormomentes (F_M).
WL_PR(t) = WL_PR(t-1ZE) + (n_mot/1000 + F_n)*(M_mot/1000 + F_M)
bestimmt wird, mit einem die Abgasmenge wiedergebenden, auf eine Zeit (t) bezogenen Zählerwert (WL_PR), einer Zeitein heit (ZE), der Motordrehzahl (n_mot), einem Korrekturwert der Motordrehzahl (F_n), dem Motormoment (M_mot) und einem Korrekturwert des Motormomentes (F_M).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Korrekturwert der Motordreh
zahl (F_n) und der Korrekturwert des Motormomentes (F_M)
empirisch ermittelte Werte darstellen, welche für bestimmte
Motordrehzahlen (n_mot) und Motormomente (M_mot) in einem
nichtflüchtigen Speicher der Elektronischen Getriebesteuer
einrichtung abgelegt sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Warmlaufphase der
Brennkraftmaschine mittels einer bei Start der Brennkraft
maschine gemessenen Motortemperatur (C_mot) erkannt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß bei Start der Brenn
kraftmaschine als Startwert der Größe (WL_PR), welche der
den Abgaskatalysator durchströmenden Abgasmenge äquivalent
ist, ein in einer Kennlinie abgelegter, von der Motortempe
ratur (C_mot) und einem empirisch ermittelten Motorfak
tor (F_T) abhängiger Zählerwert gemäß der Beziehung
WL_PR(t = 0) = C_mot*F_T
verwendet wird.
WL_PR(t = 0) = C_mot*F_T
verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß bei Start der Brenn
kraftmaschine die Größe (WL_PR), welche der den Abgaskata
lysator durchströmenden Abgasmenge äquivalent ist, mit Null
belegt wird und der ein Abbruchkriterium darstellende
Grenzwert (WL_PRE) in Abhängigkeit von der Motortempera
tur (C_mot) gewählt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Größe (WL_PR), wel
che der den Abgaskatalysator durchströmenden Abgasmenge
äquivalent ist, in Zeiteinheiten (ZE) von einer Sekunde
aktualisiert wird.
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