DE3212091C2

DE3212091C2 - Verfahren zum Betrieb eines Antriebsaggregates für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE3212091C2
Application number: DE3212091A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Oetting; Paulus Dipl Ing Heidemeyer; Frank Dipl Ing Zimmermann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1982-04-01
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2002-04-02
Also published as: DE3212091A1; US4543855A; FR2524401B1; FR2524401A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsaggregates für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei bekannten automatischen, stufenlos veränderbaren Getrieben ist ein z. B. durch eine Kurvenscheibe gebildetes Steuergerät zur Verstellung des die Getriebeübersetzung bestimmenden Stell gliedes fest mit dem Gaspedal des Fahrzeugs bzw. einer Drossel klappe (bei Ottomotoren) verbunden, wobei jeder Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung eine bestimmte Motordrehzahl und ein be stimmter Wert der Getriebeübersetzung zugeordnet ist.

Um einen möglichst günstigen Verbrauch zu erreichen, wird dabei schon bei kleinen Gaspedalwinkeln die Übersetzung (n_ein/n_aus) schnell auf den kleinstmöglichen Wert eingestellt und dort ge halten. Da aber häufig die Getriebe so ausgebildet sind, daß bei der niedrigsten einstellbaren Übersetzung, die einer Über setzung ins Schnelle (overdrive) entspricht, nicht die maximale Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht werden kann, sind ab einem definierten Gaspedal- bzw. Drosselklappenwinkel in der Nähe der Vollaststellung den Gaspedalstellungen wieder größer werdende Übersetzungen und größere Motordrehzahlen zugeordnet. Bei voll durchgetretenem Gaspedal ist dann eine Übersetzung eingestellt, mit der bei maximal zulässiger Motordrehzahl die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs und die maximale Motor leistung erreicht wird.

Diese Ausbildung der Getriebesteuerung hat jedoch zur Folge, daß beim vollen oder nahezu vollen Durchtreten des Gaspedals aus einem Fahrzustand mit niedrigerer Last heraus nie die ver brauchsgünstigste niedrigste, sondern immer nur die der Gas pedalstellung entsprechende höhere Übersetzung mit entsprechend höheren zugeordneten Drehzahlen eingestellt wird.

Aus der DE-PS 7 61 444 ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt geworden, welches für ein aus einem automatischen stufenlosen Getriebe und einer Brennkraftmaschine gebildeten Antriebs aggregat zunächst eine volle Öffnung der Drosselklappe vor sieht, um dann eine Getriebeverstellung vorzunehmen. Das dort gezeigte Antriebsaggregat wird also nach dem Prinzip einer Fol gesteuerung betrieben. Dabei führt die zunächst voller Öffnung der Drosselklappe zu einem erhöhtem Kraftstoffverbrauch.

Die DE - 29 34 270 - A1 offenbart eine Betriebsweise, gemäß der für jedes vom Fahrer des Kraftfahrzeuges gewähltes Leistungs niveau der Brennkraftmaschine das Übersetzungsverhältnis zur Brennkraftmaschine selbständig so geregelt wird, daß man opti male Betriebsbedingungen bei minimalem Brennstoffverbrauch er hält. Es wird dort allerdings nicht beschrieben auf welche Wei se man bei stufenlosen automatischen Antriebsaggregaten zur maximalen Fahrgeschwindigkeit gelangt.

In der DE - 27 52 322 - A1 wird vorgeschlagen, die maximale Fahrgeschwindigkeit durch Umschaltung von einem verbrauchsopti malen Betrieb in einem Betrieb mit maximaler Beschleunigung und maximaler Geschwindigkeit umzustellen. Auch hier ist also das Erreichen der maximalen Fahrgeschwindigkeit mit einem erhöhten Kraftstoffverbrauch verbunden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzubilden, das für Antriebsaggregate mit einer Brennkraftmaschine und einem auto matischen stufenlosen Getriebe ein verbrauchsgünstigerer Be trieb und ein besseres Fahrverhalten des Fahrzeugs ermöglicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6. Erfindungsgemäß wird also während eines Anfahrvorganges schon unterhalb der Vollgas stellung in Zwischenstellungen eines Leistungsstellgliedes der Brennkraftmaschine eine verbrauchsoptimale Getriebeübersetzung eingestellt. Für die Vollgasstellung eines der Brennkraft maschine zugeordneten Gaspedals wird zunächst die Drehzahl der Brennkraftmaschine und anschließend zur Erzielung der maximalen Fahrgeschwindigkeit die Getriebeübersetzung erhöht.

Die Lösungsvariante gemäß Patentanspruch 6 sieht eine Untertei lung des Verstellweges des Gaspedals in drei Bereiche auf. Er findungsgemäß wird innerhalb des ersten Bereiches die Drossel klappe lediglich bis zu einem vorgegebenen Drosselklappenwinkel geöffnet. Innerhalb eines zweiten Bereiches wird die Getriebe übersetzung bis zur Erzielung der maximalen Fahrgeschwindigkeit erhöht, während der Öffnungsgrad des Leistungsstellgliedes kon stant gehalten wird. Innerhalb eines dritten Bereiches, der an den zweiten Bereich anschließt und bis zur Vollgasstellung er reicht, wird für die jeweils eingestellten Gaspedalstellungen bei konstant gehaltener Übersetzung eine Öffnung des Leistungs stellgliedes bis zum maximalen Öffnungsgrad vorgenommen.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungsvariante gemäß Patentanspruch 1 ergeben sich in den Unteransprüchen, die im Zusammenhang mit der Zeichnungsbeschreibung näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein Schaltbild eines Fahrzeug antriebs mit dem erfindungs gemäßen, automatischen stufen losen Getriebe,

Fig. 2 bis 4 in Motorleistungsdiagrammen, in denen über der Motordrehzahl das Drehmoment aufgetragen ist und in denen der Drosselklappen winkel und die Leistung als Parameter eingetragen sind, verschiedene Möglichkeiten für die Ansteuerung des automati schen stufenlosen Getriebes und

Fig. 5 für eine bestimmte Steuerung den Verlauf der Getriebeübersetzung und des Drosselklappenwinkels über dem Gaspedalwinkel.

In der Fig. 1 ist ein üblicherweise aus einer Brennkraft maschine bestehender Antriebsmotor eines Personenkraftfahr zeuges mit 1 und ein automatisches, stufenlos veränderbares Getriebe mit 2 bezeichnet, das eingangsseitig mit dem Antriebs motor 1 und ausgangsseitig über ein Achsgetriebe 3 mit den angetriebenen Rädern 4 des Fahrzeugs verbunden ist. 5 stellt eine beispielsweise durch einen Vergaser gebildete Kraftstoff zuführeinrichtung für die Brennkraftmaschine 1 und 6 eine in dem Saugrohr der Brennkraftmaschine angeordnete Drosselklappe dar, wie sie bei Otto-Motoren üblich ist.

8 bezeichnet ein Stellgerät zur Verstellung der Getriebeüber setzung des stufenlos veränderbaren Getriebes 2, dem ein Steu ergerät 9 zur Beaufschlagung zugeordnet ist. Dieses Steuergerät 9 erhält Signale über die Motordrehzahl von einem Drehzahlgeber 7 sowie über die Gaspedalstellung von einem dem Gaspedal 10 zu geordneten Stellungsgeber 11 und ermittelt daraus entsprechend einem in dem Steuergerät eingegebenen Programm die dem jeweili gen Betriebszustand des Fahrzeuges angepaßte Übersetzung des stufenlosen Getriebes 2 sowie ggf. die Stellung der Drossel klappe 6, der ein Stellmotor 12 zur Betätigung zugeordnet ist.

Erfindungsgemäß soll nun die Verstellung des automatischen stu fenlosen Getriebes in der Weise erfolgen, daß praktisch über den nahezu vollständigen Drosselklappenweg die kleinste Ge triebeübersetzung ü_min eingestellt wird. Ausgehend von dem Ruhezustand 0 wird beim Anfahrvorgang also mit etwa konstanter Betätigung des Gaspedals, wie in der Fig. 2 ersichtlich ist, bei etwa konstant gehaltener Motordrehzahl die Übersetzung bis zum minimalen Wert erniedrigt (Punkt I). Bei konstant gehalte ner minimaler Getriebeübersetzung kann dann durch Erhöhung der Motordrehzahl n_mot die Fahrgeschwindigkeit vergrößert werden bis zum Punkt II, in dem in der minimalen Getriebeübersetzung bei voll geöffneter Drosselklappe die bei dieser Übersetzung maximal erreichbare Motordrehzahl erzielt wird. Diese Fahrge schwindigkeit entspricht jedoch noch nicht der von der Leistung her maximal möglichen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Diese Höchstgeschwindigkeit kann aber oft nur bei einer niedrigeren Übersetzung als der minimalen Getriebeübersetzung erreicht wer den, da die minimale Übersetzung eine Übersetzung ins Schnelle (overdrive) darstellt, in der wegen der verringerten Motordreh zahl nicht die volle Leistung erzielbar ist.

Um diese Höchstgeschwindigkeit zu erreichen, ist das Steuer gerät 9 nun so ausgebildet, daß bei Erreichen des Punktes II, d. h. bei Erreichen der höchsten in der minimalen Getriebeüber setzung möglichen Motordrehzahl, automatisch die Getriebeüber setzung auf höhere Werte eingestellt wird. Eine mögliche Aus führung sieht dabei so aus, daß bei Erreichen der in der niedrigsten Getriebeübersetzung maximal erzielbaren Motordreh zahl (Punkt II) die Getriebeübersetzung unter Einhaltung einer konstanten Fahrzeugbeschleunigung bis zur Erreichung eines die maximale Fahrgeschwindigkeit ergebenden Übersetzungswertes erhöht wird. Die Verstellung erfolgt also so, daß die am Fahr zeug gemessene Beschleunigung konstant bleibt, bis die maximale Fahrgeschwindigkeit erreicht ist (Punkt IV). In dem Bereich zwischen den Punkten II und IV ist allerdings bei dieser Variante kein stationärer Zustand möglich.

Anders verhält es sich dagegen bei einer Ausführung, bei der dem Gaspedal ein an die Vollgasstellung anschließender Leerweg zugeordnet ist, in dem bei voller Drosselklappenöffnung eine kontinuierlich größer werdende Getriebeübersetzung bis zu dem im Endanschlag die Höchstgeschwindigkeit ergebenden Überset zungswert einstellbar ist. Hier wird also bei Vollgas die Höchstgeschwindigkeit im maximalen Getriebegang (Punkt II) er reicht und anschließend läßt sich durch entsprechende Betäti gung des Gaspedals im nach der Vollgasstellung anschließenden Leerweg jeder beliebige Betriebspunkt auf der Kurve zwischen den beiden Punkten II und IV stationär einstellen. Der Endan schlag dieses Leerweges entspricht dann einer Kick-down-Stel lung (Übergasbereich) des Gaspedals, in der auch in der zuvor beschriebenen Variante aus jeder beliebigen Betriebsstellung heraus sofort die der Höchstgeschwindigkeit zugeordnete Getrie beübersetzung eingestellt werden kann, in der bei maximaler Mo tordrehzahl die höchste Motorleistung erzielbar ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Steuerungen besteht nun dar in, daß bei jeder Vollgasstellung des Gaspedals, nicht dagegen bei der über die Vollgasstellung hinausgehenden Kick-down-Stel lung, immer die kleinste Getriebeübersetzung eingestellt wird, in der ein sehr verbrauchsgünstiger Betrieb des Fahrzeugs mög lich ist. Der Beginn des Übergasbereichs wird sinnvollerweise durch eine Betätigungskraftschwelle, d. h. einen sprungartigen Anstieg der Pedal-Betätigungskraft, angezeigt, die damit der Fahrerinformation und der leichteren Einhaltung einer kraft stoffsparenden Betriebsweise dient.

In der Fig. 3 ist eine andere Steuerungsvariante gezeigt, bei der nach Erreichen des Punktes II, also bei Erreichen der in dem höchsten Getriebegang erzielbaren maximalen Motordrehzahl unter gleichzeitiger Schließung der Drosselklappe die Überset zung automatisch zunächst um einen festen Betrag erhöht wird, so daß der Punkt III erreicht wird. Anschließend kann durch weiteres Gasgeben die Drosselklappe wieder bis zur vollen Öff nung betätigt werden, wobei die Getriebeübersetzung gleichzei tig bis zu dem der maximalen Fahrgeschwindigkeit entsprechenden Wert erhöht wird. Auch hier ist also sichergestellt, daß in der Vollgasstellung des Gaspedals immer erst die minimale Getriebe übersetzung eingestellt wird, und daß erst nach Erreichen der minimalen, in dieser Übersetzung erzielbaren Motordrehzahl (Punkt II) eine Erhöhung der Übersetzung bei Schließung der Drosselklappe automatisch eingeleitet wird, sofern dies vom Fahrer abgerufen wird. Infolge der anschließenden Drosselklap penöffnung von III nach IV wird dem Fahrzeugführer wieder die Möglichkeit gegeben, jeden Punkt auf der Linie zwischen den Punkten III und IV durch entsprechende feinfühlige Betätigung des Gaspedals in der Nähe der Vollgasstellung zu erreichen, da dort wieder jeder Gaspedalstellung eine bestimmte Drosselklap penstellung und eine vorgegebene Übersetzung zugeordnet sind.

In der Fig. 4 schließlich ist eine von den bisherigen Steue rungen abweichende Steuerungsmöglichkeit angedeutet, bei der die maximale Getriebeübersetzung nicht über den vollen Gaspe dalweg einstellbar ist. Hier erfolgt die Steuerung vielmehr so, daß, wie auch aus der Fig. 5 näher ersichtlich ist, etwa bis zur Hälfte des gesamten Gaspedalweges die Getriebeübersetzung auf ihrem niedrigsten Wert gehalten wird, während gleichzeitig die Drosselklappe linear bis z. B. 90% ihres maximalen Öff nungswinkels geöffnet wird. Dieser Punkt, der in der Fig. 4 mit II′ angegeben ist, ist durch einen an dem Gaspedal vorge sehenen Druckpunkt definiert, bei Überschreitung dessen auf weiteren 30% des Gaspedalweges der Drosselklappenwinkel kon stant gehalten wird, während gleichzeitig die Getriebeüberset zung bis zu der maximalen Fahrgeschwindigkeit entsprechenden Übersetzung ü_vmin reduziert wird. Auf den letzten 20% des Gas pedalweges erfolgt dann eine lineare Öffnung der Drosselklappe bis zu ihrem maximalen Öffnungsgrad, während die Übersetzung dann konstant gehalten wird. Auf diese Weise kann jeder Punkt des Kurvenzuges I-II′-III′-IV eingestellt und stationär gehal ten werden. Darüber hinaus ergibt sich durch den Druckpunkt an dem Gaspedal für den Fahrzeugführer ein eindeutiger Hinweis darauf, daß er bei Überschreitung dieses Druckpunktes bewußt eine von dem verbrauchsgünstigen Übersetzungswert abweichende Übersetzung einstellt. Im übrigen entspricht der Endanschlag bei voller Gaspedalbetätigung dann einem Kick-down-Punkt, in dem also die Übersetzung ü_vmin von jedem beliebigen, vorherigen stationären Betriebspunkt aus eingestellt wird.

Claims

1. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsaggregates für Fahrzeu ge, welches ein automatisches stufenloses Getriebe (2) und eine Brennkraftmaschine (1) umfaßt und ein Steuergerät (9) aufweist, durch das ein erstes Stellglied (Stellmotor 12) in Abhängigkeit von der Stellung eines Gaspedals (10) zur Ver stellung eines Leistungsstellgliedes (Drosselklappe 6) der Brennkraftmaschine und ein zweites Stellglied (Stellgerät 8) in zusätzlicher Abhängigkeit auch von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) zur Verstellung der Getriebeüber setzung beaufschlagbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
für jeweils eingestellte Gaspedalstellungen unterhalb der Vollgasstellung
während eines durch die Betätigung des Gaspedals (10) ausgelösten Anfahrvorgangs bei annähernd konstant gehaltener Drehzahl der Brennkraft maschine (1) n_Mot die Übersetzung bis zu einem für die eingestellte Gaspedalstellung ver brauchsoptimalen Wert erniedrigt und anschlie ßend bei konstant gehaltener, verbrauchs optimaler Getriebeübersetzung die Drehzahl n_Mot erhöht wird,
und daß für die Vollgasstellung des Gaspedals die Erhöhung der Drehzahl n_Mot bei konstant ge haltener, verbrauchsoptimaler Getriebeüber setzung und voll geöffneter Drosselklappe solange erfolgt, bis die bei der verbrauchs optimalen Übersetzung maximal erreichbaren Motordrehzahl erzielt wird, und anschließend zur Erzielung der maximalen Fahrgeschwindigkeit die Getriebeübersetzung erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der in der verbrauchsoptimalen Getriebeübersetzung maximal erzielbaren Drehzahl n_Mot die Getriebeübersetzung unter Einhaltung einer konstanten Fahrzeugbeschleunigung bis zu einem die Erreichung der maximalen Fahrgeschwindigkeit bewirkenden Wert erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines nach der Vollgasstellung anschließenden Leer weges des Gaspedalweges bei voller Drosselklappenöffnung ei ne kontinuierlich kleiner werdende Getriebeübersetzung bis zu einem im Endanschlag des Leerweges die Höchstgeschwindig keit ergebenden Wert eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß bei einem mit einer Übergasstellung (Kick down-Stellung) versehenen Gaspedal (10) mit angemessener, den Fahrkomfort berücksichtigenden Schaltgeschwindigkeit der Übersetzungsänderung des Getriebes baldmöglichst eine der maximalen Motorleistung entsprechende Getriebeübersetzung bzw. Drehzahl n_Mot zugeordnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leerweg oder der Übergasstellung des Gaspedals (10) eine sprungartige Betätigungskrafterhöhung zugeordnet wird.

6. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsaggregates für Fahrzeu ge, welches ein automatisches, stufenloses Getriebe (2) und eine Brennkraftmaschine (1) umfaßt und ein Steuergerät (9) aufweist, durch das ein erstes Stellglied (Stellgerät 8) in Abhängigkeit von der Stellung eines Gaspedals (10) zur Ver stellung eines Leistungsstellgliedes (Drosselklappe 6) der Brennkraftmaschine (1) und ein zweites Stellglied (Stellgerät 8) in zusätzlicher Abhängigkeit auch von der Drehzahl n_Mot der Brennkraftmaschine (1) zur Verstellung der Getriebeübersetzung beaufschlagbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
für jeweils innerhalb eines ersten Bereiches des Gaspedal weges eingestellte Gaspedalstellungen
während eines durch die Betätigung des Gaspedals ausgelösten Anfahrvorgangs bei annähernd konstant gehaltener Motordrehzahl die Übersetzung bis zu einem für die eingestellte Gaspedalstellung ver brauchsoptimalen Wert erniedrigt und anschlie ßend bei konstant gehaltener, verbrauchsoptima ler Getriebeübersetzung das Leistungsstellglied (Drosselklappe 6) in Öffnungsrichtung betätigt wird,
und daß für jeweils innerhalb eines - an den ersten Bereich anschließenden - zweiten Bereiches des Gaspedalweges einge stellte Gaspedalstellungen
die Getriebeübersetzung bis zur Erzielung der maximalen Fahrgeschwindigkeit erhöht wird, wäh rend der Öffnungsgrad des Leistungsstellgliedes (Drosselklappe 6) konstant gehalten wird,
und daß für jeweils innerhalb eines - an den zweiten Bereich anschließenden und bis zur Vollgasstellung reichenden - dritten Bereiches eingestellte Gaspedalstellungen bei konstant gehaltener Übersetzung eine Öffnung des Leistungsstellgliedes (Drosselklappe 6) bis zum maximalen Öffnungsgrad erfolgt.