DE4039968A1 - Motor-getriebe-steuersystem fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Motor-getriebe-steuersystem fuer ein kraftfahrzeug

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Description

Die Erfindung betrifft ein Motor-Getriebe-Steuersystem für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Verbrennungsmotor, aus einem servobetätigtem Stellglied zur Beeinflussung der Luftzufuhr des Verbrennungsmotors, aus einer Steuerschaltung zur Ansteuerung des servobetätigten Stellgliedes, aus mindestens einem Drehzahlsensor, aus einem automatischen Getriebe, aus Antriebsrädern, welche über das automatische Getriebe angetrieben werden, aus einem an ein Fahrpedal gekoppelten Meßwertgeber zur Vorgabe einer Stellgröße für das servobetätigte Stellglied an die Steuerschaltung.
Bekannt sind Motor-Getriebe-Steuersysteme, bei denen zur Verminderung des Schaltrucks bei einem Gangwechsel der Zündzeitpunkt kurzzeitig zurückgenommen wird. Nachteilig an einem solchen Motor-Getriebe-Steuersystem ist, daß eine Kompensation des Schaltrucks nur bei einem Hochschaltvorgang möglich ist.
Des weiteren sind Motor-Getriebe-Steuersysteme bekannt, welche bei einem Gangwechsel den auftretenden Schaltruck durch die Ansteuerung eines servobetätigten Stellglieds zur Beeinflussung der Luftzufuhr kompensieren. Ein solches System kann zwar sowohl bei Hoch- wie bei Rückschaltvorgängen die Motordrehzahl an die Drehzahl der Antriebsräder anpassen, es bietet aber, wie auch das erstgenannte Steuersystem den Nachteil, daß es nur bei einem Kraftfahrzeug mit einem elektronisch gesteuerten Automatikgetriebe anwendbar ist, da die Steuerung durch ein Schaltsignal des automatischen Getriebes ausgelöst wird.
Bei einem hydraulisch gesteuerten Automatikgetriebe als einem rein mechanischen System ist der Schaltzeitpunkt nicht bekannt. Da ein solches Getriebe während des Schaltvorgangs kein Schaltsignal abgibt, ist eine Kompensation des Schaltrucks bei bisherigen Motor-Getriebe-Steuersystemen mit einem hydraulischen Automatikgetriebe nicht möglich.
Die Erfindung hat daher die Aufgabe, auf einfache und kostengünstige Weise ein Motor-Getriebe-Steuersystem zu schaffen, das bei einem hydraulischen Automatikgetriebe Schaltvorgänge erkennen kann, und die Kompensation des Schaltrucks sowohl bei Hoch- wie auch bei Rückschaltvorgängen eines solchen automatischen Getriebes erlaubt.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Motor-Getriebe-Steuersystem, welches mit einem hydraulischen Automatikgetriebe ausgestattet ist, dadurch gelöst, daß der Steuerschaltung Drehzahlsignale von mindestens einem Drehzahlsensor zugeführt werden, daß die Steuerschaltung aus den Änderungen der Drehzahlsignale Schaltvorgänge des hydraulischen Automatikgetriebes erkennt und daß bei einem erkannten Schaltvorgang die Steuerschaltung das servobetätigte Stellglied im Augenblick des Schaltvorgangs dergestalt ansteuert, daß ein mit dem Schaltvorgang auftretender Schaltruck weitestgehend kompensiert wird.
Gegenüber bekannten Einrichtungen kann bei dem erfindungsgemäßen Motor-Getriebe-Steuersystem auch bei einem Fahrzeug, das mit einem rein mechanisch gesteuertem Automatikgetriebe ausgestattet ist, der Fahrkomfort durch die Kompensation von Schaltrucken erhöht werden.
Als besonders vorteilhaft erweist sich, daß das erfindungsgemäße Motor-Getriebe-Steuersystem neben dem Fahrkomfort auch die Lebensdauer des hydraulisch gesteuerten Automatikgetriebes erhöht, da die erfindungsgemäße Einrichtung das von den Kupplungen des Automatikgetriebes zu schaltende Moment minimiert.
Da das beschriebene Steuersystem zudem die Schaltruckkompensation durchführt, ohne auf die Einstellung des Zündzeitpunktes zuzugreifen, kann eine, die Veränderung des Zündzeitpunktes begleitende erhöhte Schadstoffemission durch den Motor vermieden werden.
Vorteilhaft ist auch, daß ein solches Motor-Getriebe-Steuersystem auf besonders einfache und kostengünstige Weise geschaffen werden kann, da es aus Komponenten aufgebaut ist, mit denen ein modernes Kraftfahrzeug ohnehin vollständig oder wenigstens zum größten Teil ausgestattet ist. Im günstigsten Fall genügt sogar eine geringfügige softwaremäßige Ergänzung des Steuergeräts zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Motor-Getriebe-Steuersystems. Die zur Erkennung eines Schaltvorgangs dienenden Vorrichtungen sind im wesentlichen in das Steuergerät integriert bzw. sogar mit diesen identisch. Dieses bietet den Vorteil, daß Daten und/oder Kennfelder, die in Speichermittel des Steuergerätes abgelegt sind und bisher allein zur Ansteuerung des servobetätigten Stellgliedes benutzt wurden, nun auch zum Zweck der Erkennung eines Schaltvorgangs und/oder der eingestellten Getriebestufe ausgewertet werden können.
Die Detektion der eingestellten Getriebestufe bzw. eines Schaltvorgangs erfolgt durch die Erfassung und Auswertung von Drehzahlsignalen. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Signale mehrerer Drehzahlsensoren zur Auswertung herangezogen werden können, insbesondere die Motordrehzahl und die Drehzahl der Antriebsräder. Zur Vermeidung des Schaltrucks müssen beide Drehzahlen auf möglichst sanfte Weise durch Beeinflussung der Motordrehzahl einander angeglichen werden. Dies geschieht am einfachsten durch die Regelung der Motordrehzahl unter Berücksichtigung von zumindest diesen beiden Größen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, einen Sensor zur Erfassung der Position des servobetätigten Stellglieds vorzusehen. Ein solcher Sensor erlaubt es, die Ansteuerung des servobetätigten Stellglieds durch die Steuerschaltung zu einer genauer arbeitenden Regelung auszubauen. Gleichzeitig kann auf einfache und besonders genaue Weise die tatsächliche momentane Position des servobetätigten Stellglieds von der Steuerschaltung erfaßt werden. Die genaue Kenntnis der Position des Stellglieds ist wichtig, da ein hydraulisch gesteuertes Automatikgetriebe häufig eine Stellvorrichtung besitzt, durch welche von außen das Schaltprogramm, z. B. in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor gesteuert werden kann. Die eingelegte Gangstufe hängt damit nicht nur von der Motordrehzahl, sondern auch von der Position des servobetätigten Stellglieds ab. Daher müssen beide Größen bei der Gangerkennung berücksichtigt werden.
Zur Detektion eines Schaltvorganges wird die Änderung der Größe Motordrehzahl herangezogen. So kann aus einem plötzlichen starken Abfall der Motordrehzahl auf ein Hochschalten und dementsprechend aus einem starken Anstieg der Motordrehzahl auf ein Herunterschalten des hydraulischen Automatikgetriebes geschlossen werden. Der Drehzahlgradient wird hierbei entweder durch ein Differenzierglied aus dem Motordrehzahlsignal gewonnen oder von einem zur Steuerschaltung gehörenden Microprozessor berechnet. Aus der Größe des Motordrehzahlgradienten und der eingelegten Gangstufe bestimmt die Steuerschaltung während eines Schaltvorgangs das zur Kompensation des Schaltrucks erforderliche Ansteuersignal für das servobetätigte Stellglied.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Motor-Getriebe-Steuersystems ist in der einzigen Zeichnung dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt grobschematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Motor-Getriebe-Steuersystems. Ein Verbrennungsmotor (1) treibt über ein hydraulisches Automatikgetriebe (3) die Antriebsräder (4) eines Kraftfahrzeuges an. Der Verbrennungsmotor (1) erhält seinen Kraftstoff über ein servobetätigtes, die Luftzufuhr beeinflussendes Stellglied (2), welches über eine Steuerschaltung (5) angesteuert wird. An dem servobetätigten Stellglied (2) ist ein Positionssensor (2a) angebracht, der die Position des Stellglieds (2) an die Steuerschaltung (5) zurückmeldet. Das servobetätigte Stellglied (2) bildet also zusammen mit dem Positionssensor (2a) und der Steuerschaltung (5) einen geschlossenen Regelkreis. Diesem Regelkreis (2, 2a, 5) wird im normalen Fahrbetrieb von einem mit dem Fahrpedal (7) verbundenen Meßwertgeber (7a) eine Stellgröße für das servobetätigte Stellglied (2) vorgegeben.
Die Ansteuerung des servobetätigten Stellgliedes (2) durch die Steuerschaltung (5) hängt im allgemeinen nicht linear von der Position des Fahrpedals (7) ab. Stattdessen wird die Position des servobetätigten Stellglieds (2) in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs, wie z. B. der Temperatur des Verbrennungsmotors (1), der eingestellten Gangstufe des hydraulischen Automatikgetriebes (3), der Position des Fahrpedals (7), sowie deren Änderungsgeschwindigkeit usw. geregelt. Hierbei ist die Position des servobetätigten Stellglieds (2) in Abhängigkeit von den genannten Betriebsdaten als Datensätze und/oder Kennfelder in Speichermitteln (5a) innerhalb der Steuerschaltung (5) abgelegt.
Auf diese Datensätze und/oder Kennfelder greift das Motor-Getriebe-Steuersystem zu, um z. B. die eingelegte Gangstufe aus der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (1) und der Drehzahl der Antriebsräder (4) zu bestimmen.
Die eingelegte Gangstufe hängt unter anderem von der Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor (1), also mithin von der Position des Fahrpedals (7) ab. Wird dem Verbrennungsmotor (1) nämlich eine hohe Leistung abverlangt, beispielsweise bei einem Beschleunigungsvorgang, so ist es günstig, wenn das hydraulische Automatikgetriebe (3) in einen niedrigen Gang schaltet, damit der Verbrennungsmotor (1) bei hoher Drehzahl ein möglichst hohes Drehmoment abgeben kann. Daher besitzt das hydraulische Automatikgetriebe (3) eine Stellvorrichtung (8), die in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor (1) das Schaltprogramm des hydraulischen Automatikgetriebes (3) steuert. Hierzu kann, wie im Ausführungsbeispiel angedeutet, ein Verbindungselement (9) zwischen dem servobetätigten Stellglied (2) und der Stellvorrichtung (8) des hydraulischen Automatikgetriebes (3) vorgesehen sein. Eine alternative (in der Figur nicht dargestellte) Möglichkeit zur Beeinflussung des hydraulischen Automatikgetriebes (3) besteht darin, die Stellvorrichtung (8) über einen Aktuator zu betätigen, welcher über die Steuerschaltung (5) angesteuert wird.
Eine wesentliche Neuerung des Motor-Getriebe-Steuersystems ist die Ansteuerung des servobetätigten Stellglieds (2) bei Schaltvorgängen zur Kompensation des Schaltrucks. Die vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor (10) gelieferten Signale werden innerhalb der Steuerschaltung (5) entweder durch ein Differenzierglied oder nach Wandlung in Digitalsignale numerisch differenziert. Aus einer plötzlichen Änderung des Drehzahlsignals des Verbrennungsmotors (1) kann unter Beachtung anderer Parameter, wie z. B. der Position des servobetätigten Stellglieds (2), auf einen Schaltvorgangs des hydraulischen Automatikgetriebes (3) geschlossen werden. Durch die geänderte Übersetzung ist nach Änderung dar Gangstufe die Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) nicht mehr an die Drehzahl der Antriebsräder angepaßt. Bei einem Hochschaltvorgang wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu Anfang noch zu hoch sein und durch das Greifen des Getriebes (3) plötzlich abgebremst. Hierdurch kommt es zu einem Schaltruck, welcher den Fahrkomfort erheblich beeinträchtigen kann. Entsprechendes geschieht bei einem Rückschaltvorgang.
Aus einem plötzlichen Absinken der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) kann also auf einen Hochschaltvorgang geschlossen werden. Ebenso deutet ein plötzliches Ansteigen der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (1) auf einen Rückschaltvorgang des automatischen Getriebes (3) hin. Aus dem differenzierten Drehzahlsignal der Verbrennungskraftmaschine (1) detektiert die Steuerschaltung (5) einen Schaltvorgang und die Art des Schaltvorganges.
Die Anpassung der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) an die Drehzahl der Antriebsräder (4) erfolgt durch die kurzzeitige Ansteuerung des servobetätigten Stellgliedes (2) während des Schaltvorgangs. So wird beispielsweise bei einem Rückschaltvorgang die zu niedrige Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine durch Steuerung des servobetätigten Stellgliedes (2) in Öffnungsrichtung an die Drehzahl der Antriebsräder (4) angepaßt. Dieses entspricht in etwa dem bekannten "Schalten mit Zwischengas".
Beim Hochschalten erfolgt die Kompensation entsprechend durch eine Bewegung des servobetätigten Stellglieds (2) in Schließrichtung.
Die Größe der zur Kompensation des Schaltrucks nötigen Steuersignale berechnet die Steuerschaltung (5) entweder aus den verschiedenen Eingangsgrößen Motordrehzahl, Drehzahl der Antriebsräder (4), Position des servobetätigten Stellglieds (2) usw. oder liest diese aus einem entsprechenden Kennfeld.
Der Stellvorgang des servobetätigten Stellglieds (2) dauert nur wenige Hundertstel Sekunden, so daß es möglich ist, während eines Schaltvorgangs durch gezielte Regelung der Luftzufuhr des Verbrennungsmotors (1) das Auftreten von Schaltrucken weitestgehend zu vermeiden.
Bezugszeichen
 1 Verbrennungsmotor
 2 servobetätigtes Stellglied
 2a Positionssensor
 3 hydraulisches Automatikgetriebe
 4 Antriebsräder
 5 Steuerschaltung
 5a Speichermittel
 6 (Rad-)Drehzahlsensoren
 7 Fahrpedal
 7a Meßwertgeber
 8 Stellvorrichtung
 9 Verbindungselement
10 (Motor-)Drehzahlsensor

Claims (11)

1. Motor-Getriebe-Steuersystem für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Verbrennungsmotor (1), aus einem servobetätigten Stellglied (2) zur Beeinflussung der Luftzufuhr des Verbrennungsmotors (1), aus einer Steuerschaltung (5) zur Ansteuerung des servobetätigten Stellglieds (2), aus mindestens einem Drehzahlsensor (6, 10), aus einem automatischen Getriebe (3), aus Antriebsrädern (4), welche über das automatische Getriebe (3) angetrieben werden, aus einem an ein Fahrpedal (7) gekoppelten Meßwertgeber (7a) zur Vorgabe einer Stellgröße für das servobetätigte Stellglied (2) an die Steuerschaltung (5), dadurch gekennzeichnet, daß das automatische Getriebe als ein hydraulisch gesteuertes automatisches Getriebe (3) ausgebildet ist, daß der Steuerschaltung (5) Drehzahlsignale von mindestens einem Drehzahlsensor (6, 10) zugeführt werden, daß die Steuerschaltung (5) aus Änderungen der Drehzahlsignale Schaltvorgänge des hydraulisch gesteuerten Automatikgetriebes (3) erkennt und daß bei einem erkannten Schaltvorgang die Steuerschaltung (5) das servobetätigte Stellglied (2) im Augenblick des Schaltvorgangs dergestalt ansteuert, daß ein mit dem Schaltvorgang auftretender Schaltruck weitestgehend kompensiert wird.
2. Motor-Getriebe-Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektion des Schaltvorgangs durch die Steuerschaltung (5) erfolgt.
3. Motor-Getriebe-Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerschaltung (5) Speichermittel (5a) gehören und die in den Speichermitteln (5a) abgelegten Daten und/oder Kennfelder zur Gangerkennung ausgewertet werden.
4. Motor-Getriebe-Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehzahlsensor ein Sensor (10) vorgesehen ist, der die Motordrehzahl detektiert.
5. Motor-Getriebe-Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehzahlsensor (6) vorgesehen ist, der die Drehzahl mindestens eines Antriebsrades detektiert.
6. Motor-Getriebe-Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das servobetätigte Stellglied (2) mit einem Positionssensor (2a) verbunden ist, der die Position des servobetätigten Stellgliedes (2) detektiert und der Steuerschaltung (5) anzeigt.
7. Motor-Getriebe-Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung eines Schaltvorganges, die Steuerschaltung (5), aus den von den Drehzahlsensoren (6, 10) abgegebenen Signalen den Drehzahlgradienten bestimmt.
8. Motor-Getriebe-Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenzierschaltung den Drehzahlgradienten bestimmt.
9. Motor-Getriebe-Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikroprozessor den Drehzahlgradienten berechnet.
10. Motor-Getriebe-Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (5) sowohl Hoch- als auch Rückschaltvorgänge erkennt.
11. Motor-Getriebe-Steuersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (5) den bei Schaltvorgängen auftretenden Schaltruck sowohl bei Hoch- als auch bei Rückschaltvorgängen kompensiert.
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