DE19950663A1 - Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes für ein Kraftfahrzeug in einem Notfahrbetrieb - Google Patents

Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes für ein Kraftfahrzeug in einem Notfahrbetrieb

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes mit einem Drehmomentwandler für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eines Stufenautomatgetriebes, in einem Notfahrbetrieb vorgeschlagen, wobei das Automatgetriebe eine Elektronische Getriebesteuereinrichtung aufweist, welche stetig Signale mit einer Digitalen Motorelektronik eines Verbrennungsmotors austauscht. In dem Notfahrbetrieb wird von einem getriebeunabhängigen Programmodul der Digitalen Motorelektronik ein zulässiges maximales Motormoment für den Notfahrbetrieb (M_mot_max_not) in Abhängigkeit einer Motordrehzahl (n_mot) derart vorgegeben, daß es in einem Bereich der Motordrehzahl (n_mot) zwischen Null und wenigstens annähernd einem Grenzwert (n_mot_GW), bei dem eine Turbinendrehzahl (n_T) des Drehmomentwandlers oder eine äquivalente Größe größer Null erkannt wird, auf einen minimalen konstanten Wert begrenzt wird. Bei einer Motordrehzahl (n_mot) über dem Grenzwert (n_mot_GW) wird es in Abhängigkeit einer Zunahme der Turbinendrehzahl (n_T) angehoben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eines Stufenautomatgetriebes, in einem Notfahrbetrieb nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Die Nutzung der Intelligenz in der Elektronik findet bei Kraftfahrzeugen mit modernen Automatgetrieben ihren Ausdruck im Einsatz einer Elektronischen Getriebesteuerung (EGS), mit der bekanntlich kundenrelevante Kriterien wie z. B. der Fahrkomfort und Fahrbarkeit als auch sicherheits­ relevante Kriterien in hohem Maße erfüllt werden.
Seit bei der Steuerung des Motors zunehmend von den Möglichkeiten der elektronischen Datenverarbeitung Gebrauch gemacht wird, sind aus der Praxis auch Beispiele einer Mo­ torbeeinflussung durch die Getriebesteuerung bekannt, wobei die Elektronische Getriebesteuerung stetig mit einem Rech­ ner einer Digitalen Motorelektronik (DME) über einen CAN- (Controller Area Network)-Datenbus kommuniziert.
Aus Förster, H.J., "Automatische Fahrzeuggetriebe", Springer-Verlag, 1991, Seiten 402 ff, sind Verfahren einer Getriebesteuerung mit Motorbeeinflussung bekannt, welche einer Verbesserung des Schaltvorganges, nämlich der Glät­ tung eines Überganges von einem Gang zum anderen und der Reduzierung der Reibwärme durch Absenkung des Verlustwärme verursachenden Motormomentes während einer Schaltung, die­ nen.
Problematisch ist bei Automatgetrieben mit derartigen Verfahren stets ein Ausfall der Elektronischen Getriebe­ steuerung oder eine Störung des CAN-Datenbusses.
In der Praxis sind hierfür Notfahrprogramme vorgese­ hen, mit denen angestrebt wird, daß ein Fahrzeug in einem Notfahrbetrieb in einem möglichst weiten Fahrbereich be­ trieben werden kann und ein ausreichender Getriebeschutz selbst unter extremen Betriebsbedingungen, wie sie durch ein Fehlverhalten des Fahrers herbeigeführt werden können, gewährleistet ist.
Um ein Automatgetriebe mit konventioneller Ansteuerung jedoch auch unter extremen Bedingungen im Notfahrbetrieb ausreichend vor einer Beschädigung zu schützen, muß es so groß dimensioniert sein, daß seine Haltbarkeit unter allen denkbaren Betriebsbedingungen sichergestellt ist. Dies be­ dingt nachteilhafterweise einen großen Bauraumbedarf des Getriebes und hohe Kosten.
Zudem muß je nach angewandtem Notlaufkonzept eine starke Kühlung des Getriebes für einen Notfahrzustand vor­ gesehen sein, da der Wärmeanfall im Notfahrbetrieb des Ge­ triebes über das Kühlsystem des Fahrzeuges abgeführt werden muß und das Getriebe bei einem kompletten Ausfall der Elek­ tronischen Getriebesteuerung keine eigenen Möglichkeiten hat, auf den Wärmehaushalt positiv einzuwirken.
Ein in der Praxis angewandtes Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes im Notlauf sieht vor, daß im Not­ fahrbetrieb von der Digitalen Motorelektronik ein zulässi­ ges konstantes maximales Motormoment für den Notfahrbetrieb vorgegeben wird.
Durch eine einfache Beschränkung des Betriebsbereichs kann so erreicht werden, daß eine mechanische oder thermi­ sche Überbeanspruchung des Automatgetriebes sowie eine thermische Alterung des Getriebeöls verhindert wird.
Mit einer für extremste Fahrsituationen ausgelegten konstanten Begrenzung des Motormoments über den gesamten Betriebsbereich wird jedoch ein Eingriff vorgenommen, durch den die Fahrbarkeit bzw. die Verfügbarkeit des Fahrzeuges herabgesetzt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes mit ei­ nem Drehmomentwandler für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eines Stufenautomatgetriebes, in einem Notfahrbetrieb zur Verfügung zu stellen, mit dem thermische und mechanische Schäden an dem Automatgetriebe während des Notfahrbetriebs vermieden werden, das nur einen geringen Bauraumbedarf für das Getriebe erfordert und das einen möglichst großen Fahr­ bereich des Fahrzeuges zuläßt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in vorteil­ hafter Weise die Erkenntnis genutzt, daß die Begrenzung des zulässigen maximalen Motormomentes im Notfahrbetrieb bei steigender Motordrehzahl ab einem Grenzwert kontinuierlich zurückgenommen werden kann, wenn die Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers entsprechend steigt, da die Wandlerver­ stärkung ab dem Loslaufen der Turbine und einer damit ein­ setzenden Fahrzeugbewegung mit steigender Turbinendrehzahl kontinuierlich abnimmt.
Auf diese Weise ist es möglich, bei entsprechend hoher Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers das gesamte getrie­ betypspezifisch zulässige Motormoment auch im Notfahrbe­ trieb, wie z. B. bei Ausfall der Elektronischen Getriebe­ steuereinrichtung, vorzugeben.
Mit der Vorgabe des minimalen konstanten Wertes für das zulässige maximale Motormoment in einem Bereich der Motordrehzahl, in dem die Turbine des Drehmomentwandlers steht, wird das maximal zulässige Getriebeeingangsmoment durch einen autarken Motoreingriff seitens der Digitalen Motorelektronik bei Stillstand des Fahrzeuges permanent abgesichert.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit auf einfa­ che und kostengünstige Weise einen zuverlässigen, autarken Getriebeschutz gegen Überhitzung und mechanische Beschädi­ gung bei einer Störung der elektronischen Getriebesteuerung oder des CAN-Busses sowohl bei Stillstand wie bei Bewegung des Fahrzeuges, ohne die Betriebsbereitschaft des Fahrzeu­ ges deutlich einzuschränken.
Um den Getriebeschutz auch unter extremen Bedingungen zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn der minimale konstante Wert des zulässigen maximalen Motormomentes im Notfahrbetrieb für einen Fahrbetrieb bei einem Gang mit geringster Übertragungsfähigkeit und einer maximalen Wand­ lerverstärkung, vorzugsweise für einen von einem Fahrer herbeigeführten Stallspeed-Betrieb in einer Schaltposition für Rückwärtsfahrt, ausgelegt ist.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen und aus dem nach­ folgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Die einzige Figur zeigt ein Diagramm mit einem Motor­ moment M_mot in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl n_mot, worin ein stark schematisierter Verlauf eines zulässigen maximalen Motormomentes M_mot_max_zul für den Notfahrbe­ trieb dargestellt ist.
Das anhand der Figur beschriebene Verfahren zur Steue­ rung eines Automatgetriebes für ein Kraftfahrzeug in einem Notfahrbetrieb wird bei einem Stufenautomatgetriebe mit einem Drehmomentwandler durchgeführt. Dieses wird im Nor­ malbetrieb von einer Elektronischen Getriebesteuereinrich­ tung (EGS) angesteuert, die stetig Signale über einen CAN- (Controller Area Network)-Datenbus mit einer Digitalen Mo­ torelektronik DME eines Verbrennungsmotors austauscht.
Wenn ein Ausfall oder eine Störung der Elektronischen Getriebesteuereinrichtung oder des CAN-Datenbusses ein­ tritt, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel von der Digitalen Motorelektronik aufgrund des Fehlens eines Signa­ les der Elektronischen Getriebesteuereinrichtung, welches ein maximales Motormoment vorgibt, der Notfahrbetrieb er­ kannt und ein von der Elektronischen Getriebesteuereinrich­ tung unabhängiges Programmodul gestartet, mit dem ein be­ grenztes maximal zulässiges Motormoment M_mot_max_not für den Notfahrbetrieb ausgegeben wird.
Da im oben genannten Notfall keine Anzeige einer Schaltposition, eines eingelegten Ganges oder einer aktuel­ len Wandlerverstärkung an die Digitale Motorelektronik übertragen wird, beschränkt sich der Getriebeschutz auf die Begrenzung des maximal zulässigen Motormomentes M_mot_max_not.
Bei der Vorgabe der von der Motordrehzahl n_mot abhän­ gigen Werte wird stets vom schlimmsten anzunehmenden Be­ triebszustand, nämlich einem Betrieb bei einem Gang mit geringster Übertragungsfähigkeit und einer maximalen Wand­ lerverstärkung, ausgegangen.
Im vorliegenden Fall ist dies ein von einem Fahrer mißbräuchlich herbeigeführter Stallspeed-Betrieb in einer Schaltposition für Rückwärtsfahrt. Der Stallspeed-Bereich, bei dem sich das Fahrzeug durch Bremsbetätigung im Still­ stand befindet, ist prinzipiell ein Betriebsbereich sehr hohen Wärmeeintrags, so daß ein längerer Aufenthalt in oder nahe einem Stallspeed-Bereich thermisch kritisch ist.
Um das Getriebe für diesen kritischsten Betriebszu­ stand zu schützen, wird für den Stallspeed-Bereich ein mi­ nimaler konstanter Wert für das maximal zulässige Motormo­ ment M_mot_max_not im Notfahrbetrieb festgesetzt, welcher dem Wandleraufnahmemoment entspricht und hier 200 Nm be­ trägt. Diese Begrenzung wird in einem Bereich der Mo­ tordrehzahl n_mot zwischen Null und einem Grenzwert n_mot_GW, bei dem eine Turbinendrehzahl n_T des Drehmoment­ wandlers größer Null erkannt wird, beibehalten.
Wenn die Motordrehzahl n_mot den Grenzwert n_mot_GW überschreitet, wird das maximal zulässige Motormoment M_mot_max_not im Notfahrbetrieb in Abhängigkeit einer Zu­ nahme der Turbinendrehzahl n_T angehoben.
Der Grenzwert n_mot_GW der Motordrehzahl, bei dem die Turbine des Drehmomentwandlers losläuft, beträgt hier 2500 U/min. Da sich mit dem Loslaufen der Turbine des Drehmo­ mentwandlers auch das Fahrzeug bewegen muß, kann in einer anderen Ausführung alternativ auch eine Fahrzeuggeschwin­ digkeit v_Fzg, welcher größer als Null ist, als Kriterium für das Anheben des erlaubten maximalen Motormomentes M_mot_max_not dienen.
Mit der dargestellten Lösung wird das Motormoment M_mot lediglich in dem kritischen Stallspeed-Bereich auf einen konstanten Wert reduziert. Oberhalb der entsprechen­ den Stallspeed-Motordrehzahl wird eine kontinuierliche Er­ höhung des maximalen Motormoments M_mot_max_not im Notfahr­ betrieb bis zu einer auch für den Normalbetrieb geltenden getriebespezifischen Begrenzung von hier 450 Nm bei 6000 U/min zugelassen und damit eine maximal mögliche Verfügbar­ keit des Fahrzeugs erzielt.
Das vorgestellte Verfahren eignet sich besonders als autarker Getriebeschutz bei Fahrzeugen mit einem Diesel- oder Ottomotor, einer mit einem elektronischen Gaspedal verbundenen Digitalen Motorelektronik und einem elektrohy­ draulisch gesteuerten Stufenautomatgetriebe. Selbstver­ ständlich ist sein Einsatz jedoch auch bei anderen Arten von Automatgetrieben möglich.
Bezugszeichen
M_mot Motormoment
M_mot_max_not zulässiges, maximales Motormoment im Notfahrbetrieb
n_mot Motordrehzahl
n_mot_GW Grenzwert der Motordrehzahl
n_T Turbinendrehzahl
v_Fzg Fahrzeuggeschwindigkeit

Claims (7)

1. Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes mit einem Drehmomentwandler für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eines Stufenautomatgetriebes, in einem Notfahrbetrieb, wo­ bei das Automatgetriebe eine Elektronische Getriebesteuer­ einrichtung aufweist, welche stetig Signale mit einer Digi­ talen Motorelektronik eines Verbrennungsmotors austauscht, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Not­ fahrbetrieb von einem getriebeunabhängigen Programmodul der Digitalen Motorelektronik ein zulässiges maximales Motormo­ ment für den Notfahrbetrieb (M_mot_max_not) in Abhängigkeit einer Motordrehzahl (n_mot) derart vorgegeben wird, daß es in einem Bereich der Motordrehzahl (n_mot) zwischen Null und wenigstens annähernd einem Grenzwert (n_mot_GW), bei dem eine Turbinendrehzahl (n_T) des Drehmomentwandlers oder eine äquivalente Größe größer Null erkannt wird, auf einen minimalen konstanten Wert begrenzt wird und bei einer Mo­ tordrehzahl (n_mot) über dem Grenzwert (n_mot_GW) in Abhän­ gigkeit einer Zunahme der Turbinendrehzahl (n_T) angehoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als eine der Turbinendrehzahl (n_T) des Drehmomentwandlers äquivalente Größe eine Fahrzeugge­ schwindigkeit (v_Fzg) überwacht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der minimale konstante Wert des zulässigen, maximalen Motormomentes im Notfahrbetrieb (M_mot_max_not) für einen Fahrbetrieb bei einem Gang mit geringster Übertragungsfähigkeit und einer maximalen Wand­ lerverstärkung ausgelegt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fahrbetrieb, für den der minima­ le, konstante Wert des zulässigen, maximalen Motormomentes für den Notfahrbetrieb (M_mot_max_not) ausgelegt ist, einen von einem Fahrer herbeigeführten Stallspeed-Betrieb in ei­ ner Schaltposition für Rückwärtsfahrt darstellt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der minimale konstante Wert des zulässigen, maximalen Motormomentes für den Not­ fahrbetrieb (M_mot_max_not) wenigstens annähernd 200 Nm beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert (n_mot_GW) der Motordrehzahl, bei dessen Überschreiten das zulässige maximale Motormoment für den Notfahrbetrieb (M_mot_max_not) angehoben wird, wenigstens annähernd 2500 U/min beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zulässige maximale Motormoment für den Notfahrbetrieb (M_mot_max_not) vorgege­ ben wird, wenn von der Digitalen Motorelektronik der Not­ fahrbetrieb aufgrund des Fehlens einer Ausgabe eines maxi­ malen Motormomentes seitens der Elektronischen Getriebe­ steuereinrichtung erkannt wird.
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