DE4333589A1 - Vorrichtung zur Reduzierung des Brennkraftmaschinenmoments bei Hochschaltvorgängen - Google Patents

Vorrichtung zur Reduzierung des Brennkraftmaschinenmoments bei Hochschaltvorgängen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung des Brennkraftmaschinenmoments bei Hochschaltvorgängen zwischen dem Beginn und dem Ende eines Schaltvorganges bei einem Automatikgetriebe in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der noch nicht veröffentlichten P 43 27 906 DE bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist ein Steuergerät vorgese­ hen, das den Beginn eines Schaltvorganges sowie kontinu­ ierlich die aktuelle Brennkraftmaschinendrehzahl als Be­ triebsgröße erfaßt. Das Steuergerät berechnet darüber hinaus die am Ende des Schaltvorganges zu erwartende Brennkraftmaschinendrehzahl voraus. Daraufhin wird der Betrag der Reduzierung des Brennkraftmaschinenmoments zwischen dem Beginn und dem Ende eines Schaltvorganges im Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges derart geregelt, daß ein vorgegebener Brennkraftmaschinendrehzahlverlauf erreicht wird. Die Reduzierung des Brennkraftmaschinenmo­ ments wird also entsprechend eines Soll-Wertverlaufes der Brennkraftmaschinendrehzahl, die eine durch einen Gang­ wechsel beeinflußte Betriebsgröße ist, geregelt. Durch diese Regelung der Reduzierung des Brennkraftmaschinenmo­ ments entsprechend eines optimalen Brennkraftmaschinen­ drehzahlverlaufes soll gegenüber den Steuerungen der Re­ duzierung des Brennkraftmaschinenmoments der Kupplungs­ verschleiß vermindert und der Schaltkomfort erhöht wer­ den. Die Einhaltung eines Soll-Brennkraftmaschinendreh­ zahlverlaufes, die für ein bestimmtes Fahrzeug bzw. ein bestimmtes Getriebe abgestimmt wurde, gewährleistet nicht zwingend für alle Kraftfahrzeuge und Getriebe denselben Schaltkomfort, da getriebeausgangsseitig, z. B. durch me­ chanische Toleranzen, Unterschiede im Verhalten der zu bremsenden bzw. zu beschleunigenden rotierenden Massen auftreten können.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Redu­ zierung des Brennkraftmaschinenmoments bei Schaltvorgän­ gen eingangs genannter Art, insbesondere bei Hochschalt­ vorgängen, derart zu verbessern, daß trotz zulässiger Bauteiltoleranzen für jedes Kraftfahrzeug und jedes Ge­ triebe derselbe Schaltkomfort gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird der Betrag der Reduzierung des Brennkraftmaschinenmoments während eines Schaltvorganges entsprechend eines Soll-Wertverlaufes einer der Längsbe­ schleunigung des Kraftfahrzeuges entsprechenden Größe ge­ regelt. Dabei kann die der Längsbeschleunigung des Kraft­ fahrzeuges entsprechende Größe auch die Längsbeschleuni­ gung selbst sein. Zur Erfassung des Ist-Wertes der der Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeuges entsprechenden Größe zur Regelung auf einen Soll-Wert kann beispiels­ weise ein Sensor zur Erfassung der Längsbeschleunigung selbst oder ein Sensor zur Erfassung des Drehmoments an der Getriebeausgangswelle, das proportional zur Längsbe­ schleunigung ist, verwendet werden. Die Längsbeschleuni­ gung bzw. die der Längsbeschleunigung entsprechende Größe kann jedoch auch aus anderen Betriebsgrößen berechnet werden, wie z. B. aus der Fahrzeuggeschwindigkeit oder den Raddrehzahlen. Der Soll-Wertverlauf der Längsbe­ schleunigung bzw. der der Längsbeschleunigung entspre­ chenden Größe kann beispielsweise in Form eines Kenn­ feldes für jeden möglichen Gangwechsel im Steuergerät ab­ gespeichert sein. Es ist beispielsweise auch möglich, nur eine Kennlinie für diesen Soll-Wertverlauf vorzugeben, die durch einen Algorithmus gangabhängig modifiziert wird. Erfindungswesentlich ist die Regelung der Reduzie­ rung des Brennkraftmaschinenmoments derart, daß während des Schaltvorganges letztendlich ein gewünschter Längsbe­ schleunigungsverlauf eingehalten wird.
Die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeuges ist eine Be­ triebsgröße, auf die das Empfinden des Fahrers am meisten und unmittelbar anspricht. Wird demnach der Soll-Wertver­ lauf der Längsbeschleunigung bzw. der der Längsbeschleu­ nigung entsprechenden Größe auf einen optimalen Komfort abgestimmt, wird dieser Schaltkomfort unabhängig von Bau­ teiltoleranzen oder Regelabweichungen zwischen dem Motor und dem Getriebeausgang beibehalten. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß nur die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeuges ohne Zwischenschaltung weiterer Komponen­ ten unmittelbar auf den Fahrer einwirkt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist der Ge­ genstand des Patentanspruchs 2.
Die Längsbeschleunigung bzw. die der Längsbeschleunigung entsprechende Größe sinkt, insbesondere durch das Abbrem­ sen der rotierenden Massen des vorher eingelegten Ganges, kurzzeitig auf einen ersten Minimal-Wert ab, der im we­ sentlichen dem Wert der Längsbeschleunigung am Ende des Schaltvorganges im neu eingelegten Gang entspricht. Da dieses kurzzeitige Absinken auf den ersten Minimal-Wert der Längsbeschleunigung bzw. der der Längsbeschleunigung entsprechenden Größe aufgrund physikalischer und mechani­ scher Bedingungen nicht verhindert werden kann, beginnt die Regelung bzw. der Soll-Wertverlauf vorzugsweise erst bei Erreichen dieses ersten Minimal-Wertes. Die Regelung bzw. der Soll-Wertverlauf endet vorzugsweise mit dem Ende des Schaltvorganges. Mit dieser erfindungsgemäßen Weiter­ bildung findet eine Regelung nur dann statt, wenn durch die langsamere Regelung gegenüber einer Steuerung keine Echtzeitprobleme auftreten.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 3.
Der Schaltkomfort zwischen dem Beginn des Schaltvorganges und dem Erreichen des ersten Minimal-Wertes wird durch die Steilheit des Verlaufes der Längsbeschleunigung bzw. der der Längsbeschleunigung entsprechenden Größe be­ stimmt. Würde das Brennkraftmaschinenmoment zwischen dem Beginn des Schaltvorganges und dem Erreichen des ersten Minimal-Wertes konstant gehalten werden, würde dieser Verlauf eine sehr steile Flanke aufweisen, d. h. die Längsbeschleunigung würde sich in sehr kurzer Zeit auf diesen ersten Minimal-Wert absenken. Um diesen Verlauf abzuflachen, wird erfindungsgemäß das Brennkraftmaschi­ nenmoment bereits vor dem Erreichen des ersten Minimal- Wertes kurz reduziert, insbesondere um einen vorgegebenen Wert, wird jedoch bis zum Erreichen des ersten Minimal-′ Wertes wieder erhöht, um zum einen keinen Fahrleistungs­ einbruch zu bewirken und zum anderen einen schnelle Re­ gelung nach dem Erreichen des ersten Minimal-Wertes zu gewährleisten. Bei dieser Reduzierung des Brennkraftmaschinenmoments vor dem Erreichen des ersten Minimal-Wertes wird eine schnelle Steuerung einer lang­ samen Regelung vorgezogen. Der Beginn der Reduzierung um den vorgegebenen Wert und der Zeitpunkt, ab dem das Brennkraftmaschinenmoment wieder - vorzugsweise auf den Ausgangswert - erhöht wird, wird empirisch derart abge­ stimmt, daß ein Kompromiß zwischen einem Verlust der Fahrleistung und einer Optimierung des Schaltkomforts er­ reicht wird. Der Beginn und das Ende dieser ersten Redu­ zierung des Brennkraftmaschinenmoments um einen vor­ gegebenen Wert und der vorgegebene Wert werden vorzugs­ weise im Steuergerät abgespeichert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 4.
Der vorgegebene Wert zur ersten Reduzierung des Brenn­ kraftmaschinenmoments nach dem Beginn eines Schaltvorgan­ ges wird für jeden möglichen Gangwechsel in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem zu Beginn des Schaltvor­ ganges vorliegenden Wert und dem am Ende des Schaltvor­ ganges vorliegenden Wert der Längsbeschleunigung bzw. der der Längsbeschleunigung entsprechenden Größe bestimmt. Davon abhängig kann auch der Beginn und das Ende dieser ersten Reduzierung um den vorgegebenen Wert bestimmt wer­ den.
Mit dieser Weiterbildung der Erfindung ist ein optimaler Zusammenhang zwischen der Reduzierung des Brennkraftma­ schinenmoments und dem Differenzwert zwischen dem zu Be­ ginn des Schaltvorganges vorliegenden Wert der Längsbe­ schleunigung bzw. der der Längsbeschleunigung entspre­ chenden Größe und dem ersten Minimal-Wert geschaffen. Dieser optimale Zusammenhang führt im wesentlichen bei jedem Schaltvorgang zur gleichen Steilheit des Verlaufes der Längsbeschleunigung bzw. der der Längsbeschleunigung entsprechenden Größe, wobei der vorgegebene Wert zum Er­ reichen der optimalen Steilheit nur für einen Gangwechsel abgestimmt werden muß. Der erste Minimal-Wert ist durch den am Ende des Schaltvorganges zu erwartenden Wert der Längsbeschleunigung vorgegeben, wobei dieser am Ende des Schaltvorganges vorliegende Wert der Längsbeschleunigung durch den abgespeicherten Soll-Wertverlauf der Längsbe­ schleunigung für jeden Gangwechsel vorbestimmbar ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt. Sie zeigt eine erfindungsgemäße Rege­ lung der Reduzierung des Brennkraftmaschinenmoments ent­ sprechend eines Soll-Wertverlaufes der Längsbeschleuni­ gung des Kraftfahrzeuges bei einer Hochschaltung.
In der Zeichnung sind drei zeitabhängige Diagramme darge­ stellt. Auf der Abszisse ist die Zeit t aufgetragen, auf der ersten Ordinate die Brennkraftmaschinendrehzahl n, auf der zweiten Ordinate die Längsbeschleunigung bzw. die der Längsbeschleunigung entsprechende Größe a, im folgen­ den nur Längsbeschleunigung a genannt, und auf der drit­ ten Ordinate das Brennkraftmaschinenmoment M.
Im ersten Diagramm ist der Brennkraftmaschinendrehzahl­ verlauf n bei einer Hochschaltung dargestellt, der bei der Synchrondrehzahl des vorher eingelegten Ganges, dem Drehzahlwert n1, beginnt und bei der Synchrondrehzahl des neu einzulegenden Ganges, dem Drehzahlwert n2, endet. Zum Zeitpunkt t0 wird ein Schaltbefehl zu Beginn des Schalt­ vorganges ausgegeben, wodurch sich das Getriebe für den Gangwechsel vorbereitet. Nach einer Totzeit vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t2 beginnt bei einem Hochschaltvor­ gang die Drehzahl n abzufallen. Zu diesem Zeitpunkt t2 erreicht der Kurvenverlauf der Längsbeschleunigung a den ersten Minimal-Wert a2.
Im zweiten Diagramm ist mit der dünnen durchgezogenen Li­ nie der Verlauf der Längsbeschleunigung a nach dem Stand der Technik und mit der dicken durchgezogenen Linie der Soll-Wertverlauf der Längsbeschleunigung a gemäß der Er­ findung dargestellt.
Im dritten Diagramm ist mit der dünnen durchgezogenen Li­ nie der Verlauf des Brennkraftmaschinenmoments M nach dem Stand der Technik und mit der dicken durchgezogenen Linie der Verlauf des Brennkraftmaschinenmoments M nach der er­ findungsgemäßen Regelung bzw. Steuerung dargestellt.
Zum Zeitpunkt t0 zu Beginn des Schaltvorganges weist die Längsbeschleunigung a einen Wert a1 auf. Dieser Wert a1 bleibt nach dem Stand der Technik, bei dem das Brennkraftmaschinenmoment M zumindest bis zum Zeitpunkt t2 konstant gehalten wird, zunächst beibehalten und sinkt, in sehr kurzer Zeit bis zum Zeitpunkt t2 auf den Minimal- Wert a2 mit sehr großer Steilheit ab. Dieses schnelle Ab­ sinken der Längsbeschleunigung wird gezwungenermaßen durch die abzubremsenden rotierenden Massen verursacht. Sind die rotierenden Massen des alten Ganges abgebremst und die Kupplungen des neuen Ganges noch nicht geschlos­ sen, steigt nach dem Zeitpunkt t2 die Längsbeschleunigung a nach dem Stand der Technik mindestens bis zum Wert a1 wieder an. Kurz nach dem Zeitpunkt t2 wird nach dem Stand der Technik das Brennkraftmaschinenmoment M um einen vor­ gegebenen Wert gesteuert reduziert, um die Längsbeschleu­ nigung a zumindest nicht wesentlich über den Wert a1 an­ steigen zu lassen. Die abrupten Änderungen der Längsbe­ schleunigung a vor und nach dem Zeitpunkt t2 wirken sich als Komfortverschlechterung aus.
Da das Absinken der Längsbeschleunigung a auf den Mini­ mal-Wert a2 nicht verhindert werden kann, wird erfin­ dungsgemäß der Verlauf der Längsbeschleunigung a derart vorgegeben, daß keine steilen Flanken auftreten. Dies wird erfindungsgemäß zum einen nach dem Zeitpunkt t2 durch die Regelung des Brennkraftmaschinenmoments M ent­ sprechend der Einhaltung eines komfortoptimierten Soll- Wertverlaufes der Längsbeschleunigung a, zum anderen vor dem Zeitpunkt t2 durch die kurzfristige Reduzierung des Brennkraftmaschinenmoments M um den vorgegebenen Wert dM erreicht. Die Reduzierung um den vorgegebenen Wert dM ist zum Zeitpunkt t1 abgeschlossen. Anschließend wird das Brennkraftmaschinenmoment M bis zum Zeitpunkt t2, insbe­ sondere auf seinen Ausgangswert, wieder erhöht. Der Ver­ lauf des Brennkraftmaschinenmoments M zwischen dem Zeit­ punkt t0 und dem Zeitpunkt t2, insbesondere der Beginn der Reduzierung des Brennkraftmaschinenmoments M, das Ende der Reduzierung und der Betrag des vorgegebenen Wer­ tes dM, hängt zum einen von dem gewünschten Verlauf der Längsbeschleunigung a zwischen den Zeitpunkten t0 und t2 und zum anderen von der Differenz zwischen dem Wert a1 und dem Wert a2 ab.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, daß die Regelung der Reduzierung des Brennkraftmaschinenmoments vorzugsweise durch die Zündwinkelverstellung der Brennkraftmaschine vorgenommen wird, da diese Regelung die schnellstmögliche ist. Es ist jedoch auch möglich, das Brennkraftmaschinen­ moment z. B. durch die Verstellung der Drosselklappe oder durch die Verringerung der Einspritzmenge zu reduzieren.
Durch die erfindungsgemäße Reduzierung des Brennkraftma­ schinenmoments in Abhängigkeit von einem gewünschten kom­ fortoptimierten Soll-Wertverlauf der Längsbeschleunigung ist ein optimaler Schaltvorgang unabhängig von Bauteilto­ leranzen erreichbar.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Reduzierung des Brennkraftmaschi­ nenmoments bei Hochschaltvorgängen zwischen dem Beginn und dem Ende eines Schaltvorganges bei ei­ nem Automatikgetriebe in Kraftfahrzeugen mit einem Steuergerät, das die Reduzierung des Brennkraftma­ schinenmoments entsprechend eines Soll-Wertver­ laufes einer durch einen Gangwechsel beeinflußten Betriebsgröße regelt, dadurch gekennzeichnet daß diese Betriebsgröße eine der Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeuges entsprechende Größe (a) ist.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Soll-Wertverlauf der der Längsbeschleunigung entsprechenden Größe (a) bei einem Zeitpunkt (t2) beginnt, zu dem die der Längsbeschleunigung entsprechende Größe (a) kurz­ zeitig auf einen ersten Minimal-Wert (a2) abgesun­ ken ist.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennkraftmaschinenmoment (M) zwischen dem Zeitpunkt (t0) zu Beginn des Schaltvorganges und dem Zeitpunkt (t2), bei dem die der Längsbeschleunigung entsprechende Größe (a) auf den ersten Minimal-Wert (a2) abgesunken ist, zuerst um einen vorgegebenen Wert (dM) redu­ ziert und anschließend wieder erhöht wird.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vorgegebene Wert (dM) zur Redu­ zierung des Brennkraftmaschinenmoments zwischen dem Zeitpunkt (t0) zu Beginn des Schaltvorganges und dem Zeitpunkt (t2), bei dem die der Längsbe­ schleunigung entsprechende Größe (a) auf den er­ sten Minimal-Wert (a2) abgesunken ist, in Abhän­ gigkeit von der Differenz zwischen dem zu Beginn (t0) des Schaltvorganges vorliegenden Wert (a1) und dem am Ende (t3) des Schaltvorganges vorlie­ genden Wert (a2) der der Längsbeschleunigung ent­ sprechenden Größe (a) bestimmt wird.
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