DE4114033C2 - Verfahren zur Steuerung des Gangwechsels in einem Kraftfahrzeug mit elektronisch gesteuertem Automatikgetriebe - Google Patents

Verfahren zur Steuerung des Gangwechsels in einem Kraftfahrzeug mit elektronisch gesteuertem Automatikgetriebe

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1.
Aus der US 4,572,029 ist ein Verfahren zur Beeinflussung des Gangwech­ sels eines elektronisch gesteuerten Automatikgetriebes während der Warmlaufphase bekannt. Dieses elektronisch gesteuerte Automatikgetriebe Weist ein Steuergerät auf, das einen Gangwechsel vorwiegend entsprechend abgespeicherter Schaltkennlinien abhängig von dem Öffnungswinkel der Drosselklappe der Brennkraftmaschine sowie von der Fahrzeuggeschwin­ digkeit steuert und das über eine mittels eines Temperatursensors gemes­ sene Temperatur die Warmlaufphase des Kraftfahrzeugs erkennt. Bei die­ sem bekannten Verfahren wird zur Steuerung des Gangwechsels während und nach der Warmlaufphase auf die gleichen Schaltkennlinien zugegriffen. Während der Warmlaufphase erfolgt der Gangwechsel bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit als bei der nach der Warmlaufphase bei demsel­ ben Grad des Drosselklappenöffnungswinkels. Durch dieses bekannte Ver­ fahren wird ohne Berücksichtigung der Auswirkungen auf den Schaltkomfort während des Warmlaufs eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs ange­ strebt.
Aus der DE 36 32 960 C2 ist beispielsweise bekannt, in Abhängigkeit von verschiedenen Fahrzeugparametern, u. a. auch bei ungenügender Be­ triebstemperatur, ein Schaltprogramm eines Automatikgetriebes zur Erhö­ hung der Motordrehzahl in Richtung einer Rückschaltung zu verändern. Hierbei werden jedoch nicht Anforderungen an die Kraftfahrzeugantriebs­ steuerung während der Warmlaufphase berücksichtigt sondern lediglich die Sicherstellung der Funktionsfähigkeit aller Hilfs- und Zusatzfunktionen in einem Kraftfahrzeug durch die Gewährleistung einer ausreichenden Motor­ leistung.
Durch ein aus der EP 0 415 024 A1 bekanntes Verfahren sollen abgasrelevante Systeme des Kraftfahrzeuges, insbesondere die Brennkraftma­ schine und/oder der Katalysator, möglichst schnell auf Dauerbe­ triebstemperatur erwärmt werden, um die Abgasemissionen zu reduzieren. Diese abgasrelevanten Systeme erwärmen sich je schneller, desto höher die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist. Daher werden in dem aus der EP 0 415 024 A1 bekannten Verfahren nach dem Kaltstart bzw. während des Warmlaufs eines Kraftfahrzeuges mit elektronisch gesteuertem Automatikge­ triebe zur Gangwechselsteuerung speziell für den Warmlauf abgespeicherte Schaltkennlinien verwendet. Ein Steuergerät des elektronisch gesteuerten Automatikgetriebes steuert mittels der Schaltkennlinien die Gangwechsel abhängig von dem Öffnungswinkel der Drosselklappe der Brennkraftmaschine und der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. der Drehzahl der Brennkraftmaschine. In diesem aus der EP 0 415 024 A1 bekannten Verfahren werden während des Warmlaufs die Gangwechsel vom Steuergerät über die speziell für den Warmlauf abgespeicherten Schaltkennlinien bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine ausgelöst als über die bei Dauerbetriebstemperatur ver­ wendeten Schaltkennlinien.
- Im folgenden wird unter der (mittels eines/des Temperatursensors gemesse­ nen) Temperatur die Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder des Katalysators verstanden. -
Das aus der EP 0 415 024 A1 bekannte Verfahren weist folgende Probleme auf:
  • - Die speziell für den Warmlauf abgespeicherten Schaltkennlinien benötigen kostenintensiven Speicherplatz im Steuergerät.
  • - Die speziell für den Warmlauf abgespeicherten Schaltkennlinien schließen während des Warmlaufs die bei elektronisch gesteuerten Automatikge­ trieben üblicherweise anwählbaren Sonder-Schaltkennlinien aus, wie z. B. das Winterprogramm zur Antriebsschlupfverhinderung bei Glatteis.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, während des Warmlaufs Gangwechsel derart zu steuern, daß einerseits höhere Drehzahlen als bei einer Gangwech­ selsteuerung nach der Warmlaufphase erreicht werden ohne zusätzliche, spei­ cherplatzintensive Schaltkennlinien zu verwenden, und daß andererseits von einer optimalen Gangwechselsteuerung, insbesondere bezüglich Schaltkomfort und geringem Verbrauch, möglichst wenig abgewichen wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Mittels eines Steuergerätes für elektronisch gesteuerte Automatikgetriebe soll vordergründig eine optimale Gangwechselsteuerung realisiert werden, die spezielle Anforderungen, insbesondere an den Schaltkomfort oder den gerin­ gen Verbrauch, erfüllt. Zur Erfüllung dieser Anforderungen werden Schalt­ kennlinien entwickelt und im Steuergerät abgespeichert, die abhängig von dem Öffnungswinkel der Drosselklappe der Brennkraftmaschine und der Fahr­ zeuggeschwindigkeit bzw. der Drehzahl der Brennkraftmaschine den Gangwechsel entsprechend der Anforderungen optimal steuern. Im folgenden werden diese Schaltkennlinien optimale Schaltkennlinien genannt. (Diese optimalen Schaltkennlinien können z. B. verbrauchsoptimierende Schaltkennlinien oder Schaltkennlinien für ein Winterprogramm sein.)
Die Reduzierung der Abgasemissionen durch die schnelle Erwärmung der abgasrelevanten Systeme über die Erzeugung erhöhter Drehzahlen der Brenn­ kraftmaschine während des Warmlaufs stellt eine Anforderung dar, die z. B. der eines hohen Schaltkomforts und eines geringen Verbrauchs widerspricht.
Erfindungsgemäß werden demnach die optimalen Schaltkennlinien auch wäh­ rend des Warmlaufs zur Gangwechselsteuerung verwendet. Sie werden wäh­ rend des Warmlaufs jedoch unterhalb eines flexiblen Grenzwertes des Dros­ selklappenöffnungswinkels dahingehend modifiziert, daß bei einem Gang­ wechsel entsprechend der modifizierten Schaltkennlinien höhere Drehzahlen der Brennkraftmaschine erreicht werden, als bei einem Gangwechsel entspre­ chend der optimalen Schaltkennlinien. Der flexible Grenzwert des Drossel­ klappenöffnungswinkels hängt von der mittels des Temperatursensors gemes­ senen Temperatur derart ab, daß nur bei starken Abweichungen der Tempera­ tur von der Dauerbetriebstemperatur die Gangwechselsteuerung stärker von der durch die optimalen Schaltkennlinien vorgegebenen Gangwechselsteue­ rung abweicht. Die mittels des Temperatursensors gemessene Temperatur kann entweder vom Steuergerät des Automatikgetriebes selbst oder von einem anderen Steuergerät, z. B. dem Steuergerät zur elektronischen Motor­ steuerung, gemessen werden, wobei im zweiten Fall das andere Steuergerät diese Temperatur dem Steuergerät des Automatikgetriebes mitteilt.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird während des Warmlaufs eines Kraftfahrzeugs ein guter Kompromiß zwischen Schaltkomfort, geringem Ver­ brauch und Reduzierung von Abgasemissionen erreicht. Darüber hinaus werden keine speicherplatzintensiven, speziell für den Warmlauf entwickelten Schaltkennlinien verwendet.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruchs 2.
Die optimalen Schaltkennlinien werden zur Erhöhung der Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine während des Warmlaufs unterhalb des flexiblen Grenzwertes des Drosselklappenöffnungswinkels derart geändert, daß ein Gangwechsel unabhängig von dem Drosselklappenöffnungswinkel gesteuert wird. Dies bedeutet, daß für die Ausführung eines Gangwechsels eine bestimmte Fahr­ zeuggeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Brennkraftmaschine erreicht werden muß, die höher als die sich aus den optimalen Schaltkennlinien ergebende liegt. Vorzugsweise wird für eine derartige Gangwechselsteuerung der Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit (bzw. der Drehzahl der Brennkraftmaschine) gewählt, die sich aus dem Schnittpunkt der optimalen Schaltkennlinien mit dem flexiblen Grenzwert des Drosselklappenöffnungswinkels ergibt.
Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung werden zur erfindungsgemäßen Gangwechselsteuerung während der Warmlaufphase ausschließlich Daten verwendet, die auch für die Gangwechselsteuerung nach der Warmlaufphase zur Verfügung stehen. Somit kann zusätzlich Speicherplatz eingespart werden, da keine eigenen Daten für den Warmlauf notwendig sind.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruchs 3.
Der flexible Grenzwert des Drosselklappenöffnungswinkels, unterhalb dessen die optimalen Schaltkennlinien modifiziert werden, hängt von der mittels des Temperatursensors gemessenen Temperatur ab. Vorzugsweise liegt dieser Grenzwert je niedriger, desto mehr sich die mittels des Temperatursensors gemessene Temperatur an die Dauerbetriebstemperatur annähert. Diese mit­ tels des Temperatursensors gemessene Temperatur kann entweder nur beim Start oder auch während der gesamten Betriebszeit der Brennkraftmaschine dem Steuergerät des Automatikgetriebes zur Verfügung gestellt werden.
Mit dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung reagiert man flexibel auf die Höhe der Starttemperatur bei einem Kaltstart bzw. auf den Gradienten des Temperaturverlaufes bei einem Warmlauf.
Die einzige Figur zeigt Beispiele für die mögliche Veränderung von Hoch­ schaltkennlinien während eines Warmlaufs abhängig von der Starttemperatur bzw. dem Temperaturverlauf der Brennkraftmaschine.
In der Figur sind als durchgezogene Unien vier optimale Hochschaltkennlinien für ein 5-Gang-Automatikgetriebe dargestellt. Auf der Abszisse ist einerseits die Fahrzeuggeschwindigkeit v in km/h und andererseits die Drehzahl der Brennkraftmaschine n in U/min aufgetragen.
Auf der Ordinate ist der auf die vollständige Öffnung der Drosselklappe bezogene Drosselklappenöffnungswinkel DKÖ in Prozent (%) aufgetragen. Bei DKÖ=0% ist die Drosselklappe geschlossen, bei DKÖ=100% ist die Drosselklappe vollständig geöffnet. Der Drosselklappenöffnungswinkel DKÖ steigt in Pfeilrichtung der Ordinate, d. h. DKÖ₀ < DKÖ₁ < DKÖ₂.
Auf einer zweiten Ordinatenachse ist das Verhältnis TM der mittels eines Temperatursensors gemessenen Temperatur der Brennkraftmaschine zur Dauerbetriebstemperatur in Prozent (%) aufgetragen. Dieses Temperaturverhältnis TM bzw. die mittels des Temperatursensors gemessene Temperatur kann entweder bei jedem Start oder während der gesamten Betriebszeit der Brennkraftmaschine dem Steuergerät des Automatikgetriebes zur Auswertung zur Verfügung stehen. Bei TM=100% beispielsweise hat die mittels des Temperatursensors gemessene Temperatur an der Brennkraftmaschine die Dauerbetriebstemperatur erreicht. Das Temperaturverhältnis TM nimmt in Pfeilrichtung der zweiten Ordinatenachse zu, d. h. TM1 < TM2.
Auf einer dritten Ordinatenachse ist eine vorzugsweise von dem Temperaturverhältnis TM abhängige Warmlaufzeit tWL aufgetra­ gen. Die Dauer der Warmlaufzeit tWL hängt von dem beim Start festgelegten Grenzwert (z. B. DKÖ₁, DKÖ₂) des Drosselklappen­ öffnungswinkels ab.
- Unter dem Begriff Grenzwert wird im folgenden der flexible, von der mittels des Temperatursensors gemessenen Temperatur abhängige Grenzwert des Drosselklappenöffnungswinkels verstanden, unterhalb dessen die optimalen Schaltkennlinien während des Warmlaufs modifiziert werden. -
Die Werte DKÖ₁ und DKÖ₂ sind Beispiele für einen solchen Grenzwert.
- Unter dem Begriff Drehzahl ist stets die Drehzahl der Brennkraftmaschine n zu verstehen. -
Wird ein Temperaturverhältnis TM=TM1 ermittelt, so gilt für dieses Tempera­ turverhältnis TM1 der Grenzwert DKÖ₁. Für dieses Temperaturverhältnis TM1 wird erfindungsgemäß ein Gangwechsel entsprechend der optimalen Schaltkennlinien (durchgezogene Linien) durchgeführt, solange der Drosselklappenöffnungswinkel DKÖ größer als der Grenzwert DKÖ₁ ist. Bei einem Drosselklappenöffnungswinkel DKÖ=DKÖi wird ein Gangwechsel z. B. von dem 4. In den 5. Gang bei der Fahrzeuggeschwindigkeit v=v1(4/5) ausgeführt. Ist der Drosselklappenöffnungswinkel DKÖ kleiner als der Grenzwert DKÖ₁, weicht die Gangwechselsteuerung von den optimalen Schaltkennlinien (durchgezogene Linien) ab und verhält sich entsprechend der gestrichelten Linien. Dies bedeutet z. B. bei einem Drosselklappenöffnungswinkel von DKÖ=DKÖ₁ (wobei DKÖi<DKÖ₁), daß der Gangwechsel z. B. von dem 4. in den 5. Gang nicht bei der Fahrzeuggeschwindigkeit v=vi(4/5), sondern erst bei v=v1(4/5), d. h. bei einer höheren Drehzahl n als bei v=vi(4/5) durchgeführt wird.
Wird ein Temperaturverhältnis TM=TM2 ermittelt, gilt für dieses Temperatur­ verhältnis der Grenzwert DKÖ₂. Die mittels des Temperatursensors gemes­ sene Temperatur der Brennkraftmaschine ist bei dem Temperaturverhältnis TM2 von der Dauerbetriebstemperatur TM=¹⁰⁰% weiter entfernt als bei dem Temperaturverhältnis TM1. Daher ist bei dem Temperaturverhältnis TM2 eine schnellere Erwärmung der Brennkraftmaschine durch eine weitere Anhebung der Drehzahl n notwendig als bei dem Temperaturverhältnis TM1. Für das Temperaturverhältnis TM2 wird erfindungsgemäß während eines Warmlaufes ein Gangwechsel entsprechend der optimalen Schaltkennlinien (durchgezogene Linien) durchgeführt, solange der Drosselklappenöffnungs­ winkei DKÖ größer als der Grenzwert DKÖ₂ ist. Bei einem Drosselklappenöff­ nungswinkel DKÖ=DKÖ₂ wird ein Gangwechsel z. B. von dem 4. in den 5. Gang bei der Fahrzeuggeschwindigkeit v=v2(4/5) ausgeführt, wobei v2(4/5) größer als v1(4/5) bzw. die Drehzahl n bei v2(4/5) größer als bei v1(4/5) ist. Ist der Drosselklappenöffnungswinkel DKÖ kleiner als der Grenzwert DKÖ₂, weicht die Gangwechselsteuerung von den optimalen Schaltkennlinien (durchgezogene Linien) ab und verhält sich entsprechend der strichpunktier­ ten Linien. Dies bedeutet bei einem Drosselklappenöffnungswinkel von z. B. DKÖ=DKÖ₁ (wobei DKÖi<DKÖ₂), daß der Gangwechsel z. B. von dem 4. in den 5. Gang nicht bei der Fahrzeuggeschwindigkeit v=vi(4/5), sondern erst bei v=v2(4/5), d. h. bei einer höheren Drehzahl n als bei v=vi(4/5) und v=v1(4/5), durchgeführt wird.
Wird ein Temperaturverhältnis TM=¹⁰⁰% festgestellt, ergibt sich der Grenzwert DKÖ₀=0%. Da hier die Dauerbetriebstemperatur erreicht ist, die Warmlaufphase also abgeschlossen ist, werden beim Drosselklappenöffnungswinkel DKÖ=DKÖ₀ die optimalen Schaltkennlinien nicht mehr verändert.
- Zwischen den einander zugeordneten Werten TM2 und DKÖ₂, TM1 und DKÖ₁ sowie TM=100% und DKÖ₀ besteht nicht zwingend ein linearer Zusammen­ hang. -
- Die Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit v0,, v₁, v₂, vi für jeden Gangwechsel sind den Werten der Drehzahlen n₀, n₁, n₂, ni für jeden Gangwechsel zuge­ ordnet. -
Steht die Information über das Temperaturverhältnis TM nur beim Start der Brennkraftmaschine zur Verfügung, wird abhängig von dem beim Start vorlie­ genden Temperaturverhältnis TM entsprechend oben beschriebener Zuordnung ein Grenzwert (z. B. DKÖ₁, DKÖ₂) bestimmt. Da jedoch keine weitere Information über den Verlauf der Temperatur während des Warmlaufs vorliegt, wird der beim Start festgelegte Grenzwert (z. B. DKÖ₁, DKÖ₂) während des gesamten Warmlaufs nicht verändert und für eine begrenzte, wiederum von dem Temperaturverhältnis TM abhängige Warmlaufzeit tWL beibehalten. Beispielsweise wird dem Temperaturverhältnis TM1 ein Grenzwert DKÖ₁ und eine Warmlaufzeit tWL1 zugeordnet. Die Warmlaufzeit tWL wird umso länger, je kleiner das Temperaturverhältnis TM ist, wobei nicht zwingend ein linearer Zusammenhang zwischen tWL und TM bestehen muß.
Steht die Information über das Temperaturverhältnis TM während der gesamten Betriebszeit der Brennkraftmaschine zur Verfügung, ist keine Zelt­ steuerung, d. h. keine Warmlaufzeit tWL, notwendig. In diesem Fall können mit steigendem Temperaturverhältnis TM (z. B. TM2, TM1) die Grenzwerte (z. B. DKÖ₂, DKÖ₁) solange verringert werden, bis bei dem Temperaturverhältnis TM=100% der Warmlauf abgeschlossen ist.
In der Figur wird verdeutlicht, daß erstens für den Warmlauf keine speziell abgespeicherten Schaltkennlinien nötig sind, um die Gangwechsel bei erhöh­ ten Drehzahlen zu steuern, und daß zweitens die Abweichung der Gangwechselsteuerung von den optimalen Schaltkennlinien während des Warmlaufs so klein wie möglich gehalten wird.

Claims (3)

1. Verfahren zur Steuerung des Gangwechsels in einem Kraftfahrzeug mit elektronisch gesteuertem Automatikgetriebe, dessen Steuergerät einen Gangwechsel vorwiegend entsprechend abgespeicherter Schaltkennlinien abhängig von dem Öffnungswinkel der Drosselklappe der Brennkraftma­ schine sowie von der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. der Drehzahl der Brennkraftmaschine steuert und über eine mittels eines Temperatursen­ sors gemessene Temperatur den Kaltstart bzw. die Warmlaufphase des Kraftfahrzeugs erkennt, bei dem
zur Steuerung eines Gangwechsels während und nach der Warmlaufpha­ se auf die gleichen Schaltkennlinien zugegriffen wird,
diese Schaltkennlinien während der Warmlaufphase derart modifiziert werden, daß der Gangwechsel bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁, v₂) bzw. bei höherer Drehzahl der Brennkraftmaschine (n₁, n₂) erfolgt als bei der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. bei der Drehzahl der Brennkraft­ maschine nach der Warmlaufphase,
die Modifizierung der Schaltkennlinien während der Warmlaufphase un­ terhalb eines Grenzwertes (DKÖ₁, DKÖ₂) des Drosselklappenöffnungs­ winkels vorgenommen wird und
der Grenzwert (DKÖ₁, DKÖ₂) des Drosselklappenöffnungswinkels abhän­ gig von dem Verhältnis (TM) der mittels des Temperatursensors gemesse­ nen Temperatur zur Dauerbetriebstemperatur variierbar ist.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Warmlaufphase die Steuerung des Gangwechsels unterhalb des Grenzwertes (DKÖ₁, DKÖ₂) des Drosselklappenöffnungswinkels unab­ hängig vom Drosselklappenöffnungswinkel erfolgt.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert (DKÖ₁, DKÖ₂) des Drosselklappenöffnungswinkels mit steigendem Wert des Verhältnisses (TM) der mittels des Temperatursen­ sors gemessenen Temperatur zur Dauerbetriebstemperatur abnimmt.
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