DE19961796C1 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs

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Abstract

Ein Verfahren dient zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einem Automatikgetriebe und einer Brennkraftmaschine, in einem Start/Stopp-Betrieb. Der Systemdruck in dem Automatikgetriebe wird während der Stopp-Phase der Brennkraftmaschine auf einem Niveau gehalten, welches ausreicht, Kupplungs- und Bremselemente des Automatikgetriebes in eine Position zu bringen und/oder wenigstens annähernd in dieser Position zu halten, welche für den Start des Kraftfahrzeugs nach der Stopp-Phase erforderlich ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges nach der im Oberbegriff von An­ spruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des oben genannten Verfahrens.
Aus der gattungsgemäßen DE 41 34 268 A1 ist eine An­ triebsanordnung mit einem automatischen Getriebe be­ kannt. Zur Ölversorgung der Kupplungen des Getriebes und gegebenenfalls auch von weiteren Aggregaten oder Stellgliedern ist ein Öldruckspeicher vorgesehen, wel­ cher auch nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine die Ölversorgung sicherstellt.
Außerdem ist es allgemein bekannt beim Betreiben von Kraftfahrzeugen aus Gründen der Kraftstoffersparnis und der damit verbundenen Schadstoff-Entlastung der Umwelt das Kraftfahrzeug in einem sogenannten Start/Stopp-Betrieb zu betreiben. Dies bedeutet, daß der Verbrennungsmotor immer dann, wenn dieser nicht zur Erzeugung von für den Vortrieb erforderlicher Energie genutzt wird, sofort abgeschaltet wird. Wenn dagegen wieder Vortriebsenergie erforderlich ist, wel­ che beispielsweise durch ein "Gasgeben" des Fahrzeug­ nutzers signalisiert werden kann, wird die Brennkraft­ maschine umgehend wieder in Betrieb genommen.
Bei Fahrzeugen, welche mit einem Automat- bzw. Automa­ tikgetriebe ausgestattet sind, entsteht hierbei das Problem, daß es eine gewisse Zeit dauert bis in dem Automatikgetriebe ein für die Anfahrbereitschaft des Kraftfahrzeugs erforderlicher Systemdruck aufgebaut ist. Denn erst wenn dieser Systemdruck in dem Automa­ tikgetriebe vorliegt, können die Kupplungs- und Brems­ elemente des Automatikgetriebes ihre für den weiteren Betrieb des Automatikgetriebes erforderliche Position einnehmen und so letztendlich den Kraftschluß zwischen der Brennkraftmaschine und den Rädern bzw. der Straße auf der das Kraftfahrzeug sich bewegen soll, herstel­ len.
Da bei einem Start/Stopp-System im Vergleich zum an­ sonsten üblichen Normalbetrieb das Automatikgetriebe nicht in Anfahrbereitschaft bleibt und sich der in dem Getriebeöl vorliegende Systemdruck des Automatikge­ triebes aufgrund von inneren Leckagen zurückbildet, wodurch sich Bremsen und Kupplungen lösen und somit kein Drehmoment mehr übertragen können, ist es hier erforderlich, nach dem Start der Brennkraftmaschine eine gewisse Zeit abzuwarten, bis das Getriebe bzw. der in dem Automatikgetriebe vorliegende Systemdruck auf einem Niveau ist, welcher für einen Start bzw. eine Weiterfahrt ausreicht.
Diese zeitliche Verzögerung vor dem Erreichen des ge­ wünschten Kraftschlusses führt zu einer sehr schlech­ ten Akzeptanz der Kombination aus Start/Stopp-Betrieb und Automatikgetriebe bei den Fahrzeugnutzern, da zwi­ schen dem Fahrerwunsch "Weiterfahrt" und dessen Aus­ führung eine gewisse Totzeit verstreicht, welche man so von herkömmlichen Antriebssystemen nicht gewohnt ist und welche die Akzeptanz eines derartigen Systems massiv beeinträchtigt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Automatikgetriebe und einer Brennkraftmaschine, in einem Start/Stopp-Betrieb zu schaffen, bei welchem die Totzeit zwischen dem Ende der Stopp-Phase der Brenn­ kraftmaschine und dem Zeitpunkt der Betriebsbereit­ schaft des Automatikgetriebes deutlich reduziert wer­ den kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Verfahrens­ merkmale gelöst.
Damit kann erreicht werden, daß die Kupplungs- und Bremselemente wenigstens annähernd in ihrer Position gehalten werden, was es erlaubt, den Aufbau des Drucks in dem Getriebe auf das für die Kraftübertragung er­ forderliche Niveau innerhalb einer sehr kurzen Zeit zu realisieren. Dabei wird lediglich der Druck in dem Automatikgetriebe aufrechterhalten und so ein Verrüc­ ken der Brems- und Kupplungselemente aus ihren jewei­ ligen Positionen aufgrund von inneren Leckagen in dem Automatikgetriebe vermieden. Es hat sich gezeigt, daß sich diese Totzeit auf einen Zeitraum von deutlich unter einer Sekunde reduzieren läßt.
Dabei werden die Kupplungs- und Bremselemente des Au­ tomatikgetriebes dabei vor dem Beginn der Stopp-Phase die für den Start des Kraftfahrzeugs nach der Stopp- Phase erforderlichen Positionen gebracht. Durch den während der Stopp-Phase aufrecht zu erhaltenden Sy­ stemdruck müssen die Kupplungs- und Bremselemente des Automatikgetriebes dann lediglich wenigstens annähernd in ihrer zu Beginn der Stopp-Phase eingenommenen Posi­ tion gehalten werden.
Damit ergibt sich der Vorteil, daß es ohne großen Auf­ wand möglich ist, ein hierfür erforderliches Druckni­ veau in dem Automatikgetriebe bereitzustellen, da hier keinerlei Bewegungen der Kupplungs- und Bremselemente erfolgen müssen, sondern daß es lediglich darum geht, innere Leckagen zu vermeiden und so die Kupplungs- und Bremselemente wenigstens annähernd in ihrer Position zu halten.
Außerdem müssen hierbei die auf die Kupplungs- und Bremselemente des Automatikgetriebes wirkenden Kräfte nicht übermäßig hoch sein, da es nicht darum geht, die Elemente im Kraftschluß zu halten, sondern daß sie lediglich annähernd in ihrer Position gehalten werden sollen. Im Falle eines Wiederstarts der Brennkraftma­ schine wirkt sich der dort aufgebaute Druck dann über die in dem Automatikgetriebe verbleibende, zu diesem Zeitpunkt jedoch noch unter einem geringeren Druck stehende Hydraulikflüssigkeit bzw. Getriebeöl, wenig­ stens annähernd sofort auf die Kupplungs- und Brems­ elemente des Automatikgetriebes aus und drückt diese sehr schnell in ihre Positionen, welche für die Erzeugung des für den Vortrieb erforderlichen Kraftschlus­ ses erforderlich sind.
Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und mögliche Vorrichtungen zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen und den anhand der Zeichnungen nachfolgend prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren; und
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren.
In Fig. 1 ist ein prinzipmäßig angedeuteter Antriebs­ strang 1 eines nicht weiter dargestellten Kraftfahr­ zeuges erkennbar. Dabei wird die von einer Brennkraft­ maschine 2 erzeugte Leistung über ein Automatikgetrie­ be 3 und ein Differential 4 zu zwei symbolisch darge­ stellten Rädern 5 geleitet, um für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs eingesetzt zu werden.
Zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Automatikge­ triebe 3 ist eine Elektromaschine 6, insbesondere ein Starter/Generator 6 angeordnet. Dieser Starter/Gene­ rator 6 ist über eine Kupplung 7 mit der Brennkraftma­ schine 2 verbunden und kann somit bei Bedarf von der Brennkraftmaschine 2 abgekuppelt werden.
Wird dieser Antriebsstrang 1 nun in einem mit einem Start/Stopp-Betrieb genutzten Kraftfahrzeug einge­ setzt, so kann über die Kupplung 7 die Brennkraftma­ schine 2 während der Stopp-Phase von der Elektroma­ schine 6 abgekoppelt werden. Die Elektromaschine 6 wird dabei während der gesamten Stopp-Phase weiterhin angetrieben, was beispielsweise mit Energie aus einer dargestellten elektrische Energiespeichereinheit er­ folgen kann. Damit wird von der Elektromaschine 6 je­ doch das Automatikgetriebe 3 weiterhin angetrieben, wodurch man in der Lage ist, in dem Automatikgetriebe 3 die Drücke und die Temperatur aufrecht zu erhalten, welche erforderlich sind um das Automatikgetriebe 3 in Betriebsbereitschaft zu halten.
Dabei sind prinzipiell zwei Betriebsstrategien denk­ bar, wobei in einer ersten Betriebsstrategie zu Beginn der Stopp-Phase bzw. der Schlußphase der noch laufen­ den Brennkraftmaschine 2 bereits ein für den Wieder­ start erforderlicher Gang durch die entsprechende Kom­ bination von greifenden und nicht greifenden Kupp­ lungs- bzw. Bremselementen in dem Automatikgetriebe 3 eingelegt wird. Durch die über die Elektromaschine 6, welche dann von der Brennkraftmaschine 2 über die Kupplung 7 abgekoppelt ist, aufrechtzuerhaltende Be­ triebsbereitschaft des Automatikgetriebes 3, müssen dann lediglich diese Elemente in der zu Beginn der Stopp-Phase eingenommenen Position gehalten werden. Dadurch, daß neben dem Automatikgetriebe 3 selbstver­ ständlich auch dessen integrierte Getriebeölpumpe mit angetrieben wird, ist man in der Lage, während der gesamten Stopp-Phase durch den Antrieb des Automatik­ getriebes 3 mittels der Elektromaschine 6 die inneren Leckagen und Druckverluste in dem Automatikgetriebe 3 zu kompensieren und dieses somit durchgehend in Be­ triebsbereitschaft zu halten.
In einer zweiten möglichen Betriebsstrategie wäre es auch denkbar, daß während der Stopp-Phase der für die Wiederanfahrt erforderliche Gang in dem Automatikge­ triebe 3 eingelegt wird. Aufgrund des über eine Elek­ tromaschine 6 in seiner Gesamtheit angetriebenen Auto­ matikgetriebes 3 wäre dies prinzipiell möglich, da sämtliche für den Schaltvorgang, also das Greifen bzw. Lösen der entsprechenden Kupplungs- und Bremselemente, erforderlichen Drücke in dem Automatikgetriebe 3 vor­ liegen.
Fig. 2 zeigt nun eine alternative Ausführungsform ei­ ner Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dabei ist ebenfalls der Antriebsstrang 1 des nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs mit der Brennkraftmaschi­ ne 2, dem Automatikgetriebe 3, dem Differential 4 und den angedeuteten Rädern 5 dargestellt. Lediglich auf die Elektromaschine 6 und die Kupplung 7 kann bei die­ ser Ausführungsform der Vorrichtung verzichtet werden.
Selbstverständlich verfügt die Brennkraftmaschine 2 dennoch über einen Starter und/oder einen Generator, dieser ist in diesem Fall für die genannte Vorrichtung jedoch nicht von Bedeutung und deshalb in Fig. 2 nicht dargestellt.
In der Vorrichtung gemäß Fig. 2 wird im Falle der Stopp-Phase des Kraftfahrzeugs bzw. der Brennkraftma­ schine 2 der Systemdruck in dem Automatikgetriebe 3 über eine Hilfsfördereinrichtung 8, beispielsweise eine zusätzliche, elektrische Getriebeölpumpe 8, aufrechterhalten. Beim Einsatz der Vorrichtung gemäß Fig. 2 ist es sinnvoll den für das Wiederanfahren des Kraftfahrzeugs nach der Stopp-Phase der Brennkraftma­ schine 2 erforderlichen Gang in dem Automatikgetriebe 3 bereits vor Beginn der Stopp-Phase einzulegen. In dem Automatikgetriebe 3 wird dann lediglich über die zusätzliche Getriebeölpumpe 8 ein Druckniveau auf­ rechterhalten, welches sicherstellt, daß die Kupp­ lungs- und Bremselemente in dem Automatikgetriebe 3 wenigstens annähernd in ihrer zu Beginn der Stopp- Phase eingenommenen Position verbleiben. Damit läßt sich zwar keine Kraftübertragung durch das Automatik­ getriebe 3 sicherstellen, durch die Tatsache, daß sämtliche Betriebsräume jedoch mit Getriebeöl gefüllt sind, und daß sämtliche Elemente des Automatikgetrie­ bes 3 wenigstens annähernd in ihrer erforderlichen Position gehalten werden, läßt sich eine Totzeit bis zum endgültigen Kraftschluß in dem Getriebe bei dem Beginn der Start-Phase jedoch minimieren und somit auf eine Zeit von deutlich unter einer Sekunde reduzieren. Die eingesetzte zusätzliche, elektrische Getriebeöl­ pumpe 8 kann dabei sehr klein ausgebildet werden, so daß der Aufbau zur Durchführung des Verfahrens gemäß Fig. 2 einen deutlich kleineren Energiebedarf verur­ sacht, als der Aufbau nach Fig. 1.
Da die Start/Stopp-Systeme ihre größte Bedeutung über­ wiegend im Stadtverkehr und bei noch kaltem Antriebs­ strang 1 des Kraftfahrzeugs haben, kann bei beiden Ausführungsformen der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens die durch die jeweilige Elektromaschine 6, 8 und/oder durch die in dem Automatikgetriebe 3 auf­ tretende Reibung erzeugte Wärme direkt dem Getriebeöl des Automatikgetriebes 3 zugeführt werden, so daß es zu einem schnellen Aufheizen des Antriebsstrang 1 auf seine ideale Betriebstemperatur kommt. Der Wirkungs­ grad des gesamtem Antriebsstrangs 1 während den Start- bzw. Laufphasen kann damit weiter erhöht und dadurch der Kraftstoffverbrauch entsprechend gesenkt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einem Automatikgetriebe und einer Brennkraftmaschine, in einem Start/Stopp-Betrieb, wobei der Systemdruck in dem Automatikgetriebe während der Stopp-Phase der Brennkraftmaschine auf einem Niveau gehalten wird, welches ausreicht, Kupplungs- und Bremselemente des Automatikgetrie­ bes in eine Position zu bringen und/oder wenig­ stens annähernd in einer Position zu halten, wel­ che für den Start des Kraftfahrzeugs nach der Stopp-Phase erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungs- und Bremselemente des Automatikge­ triebes (3) vor der Stopp-Phase der Brennkraftma­ schine (2) in die für den Start des Kraftfahrzeugs nach der Stopp-Phase erforderliche Position ge­ bracht werden, und daß die Kupplungs- und Brems­ elemente des Automatikgetriebes (3) durch das Ni­ veau des Systemdrucks wenigstens annähernd in ih­ rer zu Beginn der Stopp-Phase eingenommenen Posi­ tion gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Automatikgetriebe (3) wahrend der Stopp-Phase von der Brennkraftmaschine (2) abgekuppelt und von einer Elektromaschine (6) weiterhin angetrieben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektromaschine (6) für den Antrieb des Auto­ matikgetriebes (3) in der Stopp-Phase eine von der Brennkraftmaschine (2) abkuppelbare, mit dem Auto­ matikgetriebe (3) verbundene Starter/Generator- Maschine der Brennkraftmaschine (2) genutzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemdruck in dem Automatikgetriebe (3) mit­ tels einer Hilfsfördereinrichtung (8) auf dem er­ forderlichen Niveau gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsfördereinrichtung (8) eine elektrisch betriebene Getriebeölpumpe genutzt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsstrang (1) zwischen dem Automatikge­ triebe (3) und der Brennkraftmaschine (2) eine Elektromaschine (6) aufweist, wobei zwischen der Elektromaschine (6) und der Brennkraftmaschine (2) eine Kupplung (7) angeordnet ist.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Automatikgetriebe (3) eine Hilfsfördereinrich­ tung (8) zur Aufrechterhaltung des Systemdrucks in dem Automatikgetriebe (3) aufweist.
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