DE4446077C5 - Verfahren zur Steuerung eines automatischen Getriebes zur Kriechverminderung bei Kraftfahrzeugen - Google Patents

Verfahren zur Steuerung eines automatischen Getriebes zur Kriechverminderung bei Kraftfahrzeugen Download PDF

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Abstract

Verfahren zur elektronischen Steuerung eines automatischen Getriebes zur Kriechverminderung bei Kraftfahrzeugen mit einem Drehmomentwandler, wenn aufgrund mindestens eines Fahrzeugparameters der Wunsch des Fahrers zum Stillstand des Kraftfahrzeugs erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems ein dem Bremsdruck proportionaler Wert erfasst wird, und die Kriechverminderung (KV) in Abhängigkeit von dem erfassten Wert (pB) gesteuert wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines automatischen Getriebes zur Kriechverminderung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Das Verfahren bezieht sich insbesondere auf automatische Getriebe, die über einen Drehmomentwandler mit der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges verbunden sind. Der Drehmomentwandler weist eine motorseitige Pumpe und eine getriebeseitige Turbine auf. Die Pumpe ist mit der Brennkraftmaschine derart gekoppelt, daß ihre Drehzahl der Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht. Bei Stillstand des Kraftfahrzeuges treibt somit die Pumpe mit einer der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine entsprechenden Drehzahl die getriebeseitige Turbine derart an, daß ohne Betätigung des Bremssystems ein sog. Kriechen des Kraftfahrzeuges auftreten würde.
  • Beispielsweise ist aus der DE 41 18 474 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem eine Kriechverminderung bzw. Kriechverhinderung eingeschaltet wird, wenn aufgrund mindestens eines Fahrzeugparameters, z. B. bei Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems während eines Leerlaufzustands der Brennkraftmaschine bei einem im wesentlichen angehaltenen Fahrzeug, der Wunsch des Fahrers zum Stillstand des Kraftfahrzeuges erkannt wird. Üblicherweise wird die Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems über einen Schalter, vorzugsweise den Bremslichtschalter, erkannt. Hierbei besteht jedoch keine Sicherheit darüber, daß bei aktivierter Kriechverminderung tatsächlich auch ein Bremsdruck ausgeübt wird und das Kraftfahrzeug bei Stillstand auf einer Steigung nicht zurückrollt.
  • Die Kriechverminderung bzw. Kriechverhinderung wird beispielsweise durch Hochschaltvorgänge ausgehend von einem momentan vorgewählten Gang oder durch Reduzierung des Druckes in der für den momentan vorgewählten Gang zuständigen Kupplung realisiert.
  • Bei dem aus der DE 41 18 474 A1 bekannten Verfahren wird die Kriechverhinderung nach einem erstmaligen Einschalten unabhängig von der Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems gesteuert, um einem unkomfortablen häufigen Ein- und Ausschalten der Kriechverhinderung entgegenzuwirken. Wird bei diesem Verfahren mit aktivierter Kriechverhinderung ohne Betätigung des Bremssystems beispielsweise das Gaspedal bzw. die Drosselklappe betätigt, erfolgt unmittelbar ein Anfahrvorgang, der zwangsweise zu einem unkomfortablen Anfahrstoß führt und bei ungewollter Gaspedalbetätigung einen sicherheitskritischen Fahrzustand darstellt.
  • Weiterhin ist aus der DE 36 11 256 C2 eine Vorrichtung zum Regeln der Anfahrkupplung eines automatischen Getriebes bekannt, bei der während einer Kriechverminderung der Druck in der Anfahrkupplung derart vermindert wird, dass eine vorbestimmte Schlupfrate erreicht wird.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren eingangs genannter Art derart zu verbessern, daß ohne Sicherheits- und Komforteinbuße eine reaktionsschnelle Steuerung der Kriechverminderung geschaffen wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Nach Patentanspruch 1 wird erfindungsgemäß bei der Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems ein dem Bremsdruck proportionaler Wert erfaßt und die Kriechverminderung in Abhängigkeit von diesem erfaßten Wert gesteuert. Im Unterschied zu den bekannten Verfahren wird zur Steuerung der Kriechverminderung nicht nur festgestellt, ob, sondern auch, wie stark das Fahrzeug-Bremssystem betätigt wird. Somit kann ein pendelndes Ein- und Ausschalten der Kriechverminderung verhindert werden, wenn das Fahrzeug-Bremssystem nur mit geringem Druck intermittierend betätigt wird, woraus geschlossen werden kann, daß gerade ein Kriechen des Kraftfahrzeuges, z. B. im Stau, gewünscht wird. Wird jedoch ein nicht unerheblicher Bremsdruck, vorzugsweise innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters, erfaßt, wird der Wunsch des Fahrers zum tatsächlichen Stillstand des Kraftfahrzeuges erkannt und diesem, Wunsch durch Einschalten der Kriechverminderung entgegengekommen.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 2.
  • Demgemäß wird die Kriechverminderung eingeschaltet, wenn der dem Bremsdruck proportionale erfaßte Wert größer als eine erste vorgegebene Schwelle ist. Eine derartige Schwellwertüberwachung ist eine besonders einfache Art und Weise zur Steuerung der Kriechverminderung.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 3.
  • Demgemäß wird die Kriechverminderung ausgeschaltet, wenn der erfaßte Wert kleiner als eine zweite vorgegebene Schwelle ist.
  • Die zweite vorgegebene Schwelle kann auch gleich der ersten vorgegebenen Schwelle sein. Durch diese Weiterbildung der Erfindung wird das Ausschalten der Kriechverminderung bereits während des Lösens der Bremse vorgenommen, so daß bis zur Betätigung des Fahrpedals die Kriechverminderung bereits ausgeschaltet ist und somit ein komfortables aber reaktionsschnelles Anfahren ermöglicht wird.
  • Nach Patentanspruch 4 wird erfindungsgemäß während der Kriechverminderung der Druck der Kupplung für den momentan vorgewählten Gang derart gesteuert, daß die Drehzahl der Turbine des Drehmomentwandlers in etwa einen vorgegebenen Drehzahlwert einhält.
  • Dieser vorgegebene Drehzahlwert kann beispielsweise abhängig von einem Betriebsparameter, vorzugsweise der Getriebeöltemperatur, als Absolutwert oder als Relativwert vorgegeben werden. Als Relativwert kann beispielsweise ein Differenzdrehzahlwert, vorzugsweise der Differenz zwischen Turbinen- und Brennkraftmaschinendrehzahl, bestimmt werden.
  • Zur Optimierung der Verbrauchsreduzierung wäre ein vollständiges öffnen der für den momentan vorgewählten Gang zuständigen Kupplung vorteilhaft, da in diesem Fall keine Momentenübertragung zum Getriebeabtrieb erfolgt und für den Motor somit keine zusätzliche Last existiert (Kriechverhinderung). Wird jedoch die Kupplung vollständig geöffnet, müßte zu Beginn des Schließvorgangs beim Ausschalten der Kriechverhinderung das Kupplungslüftspiel überwunden werden, um dann erst die Kupplungslamellen zum Anliegen zu bringen. Da dieser Vorgang schnell ablaufen muß, um ein reaktionsschnelles Anfahren des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, würde beim Anlegen der Lamellen ein komfortverschlechternder Stoß auftreten.
  • Daher wird erfindungsgemäß mittels einer Kupplungsdrucksteuerung die für den momentan vorgewählten Gang zuständige Kupplung nur so weit geöffnet, daß das Lüftspiel überwunden bleibt und die Lamellen schleifen (Kriechverminderung). Es soll nur ein minimales Moment übertragen werden. Einem derartigen gewünschten Kupplungszustand kann eine entsprechende Kupplungsdrehzahl der antriebsseitigen Kupplungselemente zugeordnet werden. Die Drehzahl der antriebsseitigen Kupplungselemente ist gleich der Drehzahl der Turbine oder zumindest proportional dazu. Daher wird der Kupplungsdruck in Abhängigkeit von der Turbinendrehzahl gesteuert bzw. geregelt.
  • Durch diese erfindungsgemäße Steuerung des Kupplungsdrucks während der Kriechverminderung ist zum einen ein reaktionsschnelles komfortables Anfahren möglich und zum anderen die Kriechverminderung mittels des ohnehin vorhandenen Sensors zur Erfassung der Turbinendrehzahl in automatischen Getrieben einfach realisierbar.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
  • Es zeigt:
  • 1 eine Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge bestehend aus einer Brennkraftmaschine, einem Drehmomentwandler und einem automatischen Getriebe und
  • 2 eine erfindungsgemäße Steuerung des Ein- und Ausschaltens der Kriechverminderung.
  • In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einem automatischen Getriebe 2 über einen Drehmomentwandler 3 verbunden. Die Pumpe P des Drehmomentwandlers 3 wird durch die Brennkraftmaschine 1 angetrieben. Bei eingeschalteter Brennkraftmaschine wird durch die Pumpe P Ölstrom über das Leitrad L des Drehmomentwandlers 3 auf die Schaufeln der Turbine T gefördert. Die Turbine T des Drehmomentwandlers 3 ist mit dem Eingangsstrang des Getriebes 2 drehfest verbunden. Mit Block 4 werden ergänzend weitere Kupplungen und Radsätze des Getriebes 2 dargestellt.
  • Zum Einlegen eines momentan vorgewählten Ganges wird eine diesem Gang zugeordnete Kupplung, hier beispielsweise die Kupplung 5, geschlossen, um das über den Eingangsstrang wirkende Drehmoment auf den Abtriebsstrang des Getriebes 2 zu übertragen. Bei Stillstand des Kraftfahrzeuges ist die Drehzahl des Abtriebsstanges nA gleich 0. Läuft jedoch bei Stillstand des Kraftfahrzeuges die Brennkraftmaschine mit Leerlaufdrehzahl (nM = nLL) erfolgt über die Pumpe P des Drehmomentwandlers 3 eine Drehmomentübertragung auf die Turbine T, die jedoch bei abgebremstem Kraftfahrzeug und geschlossener Kupplung 5 nicht für den Antrieb des Kraftfahrzeuges ausgenützt werden kann. Diese Verlustleistung der Brennkraftmaschine 1 führt zu unnötigem Kraftstoffverbrauch. Bei bekannten Verfahren wird zur Lösung dieses Problems während des Stillstands des Kraftfahrzeuges, d. h. nA = 0, die Kupplung 5 vollständig geöffnet, so daß auf den Abtriebsstrang des Getriebes 2 kein Moment übertragen wird. Diese Lösung führt zwar zur Optimierung der Kraftstoffverbrauchsreduzierung, verschlechtert jedoch durch die Notwendigkeit eines schnellen Schließens der Kupplung 5 nach der Kriechverminderung den Komfort bei einem Anfahrvorgang.
  • Zur Verbesserung der genannten Nachteile werden zwei Lösungen vorgeschlagen:
    Zum einen wird die für den momentan vorgewählten Gang zuständige Kupplung 5 während der Kriechverminderung nur derart geöffnet, daß lediglich ein minimales Drehmoment übertragen wird, die Lamellen der Kupplung 5 jedoch noch schleifen. Der Betriebszustand der Kupplung 5 wird mittels Steuerung des Kupplungsdrucks eingestellt. Dem optimalen Druck für die optimale Kupplungsstellung während einer Kriechverminderung ist eine vorgegebene Soll-Turbinendrehzahl nT = nTsoll (vgl. auch 2) zugeordnet. Der Druck der für den momentan vorgewählten Gang zuständigen Kupplung wird derart gesteuert, daß die vorgegebene Soll-Turbinendrehzahl nTsoll eingehalten wird. Für die elektronische Steuerung automatischer Getriebe ist üblicherweise ohnehin ein Sensor zur Erfassung der Turbinendrehzahl nT vorhanden. Somit kann ein eigener Sensor zur Erfassung des durch die Kupplung 5 übertragenden Drehmoments oder zur Erfassung der Drehzahl der antriebsseitigen Kupplungselemente eingespart werden, der andernfalls für eine direkte Regelung des Kupplungsdrucks bzw. der Kupplungsdrehzahl während der Kriechverminderung notwendig wäre.
  • Zum anderen wird gemäß der Erfindung zusätzlich bei Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems (hier nicht dargestellt) ein dem Bremsdruck proportionaler Wert pB (vgl. 2) erfaßt. Hierzu kann beispielsweise entweder der auf die Räder des Kraftfahrzeugs einwirkende tatsächliche Bremsdruck selbst oder der Verstellweg des Bremspedals gemessen werden. Dieser dem Bremsdruck proportionale Wert pB wird mit einer vorgegebenen Schwelle pS verglichen. Überschreitet der dem Bremsdruck proportionale Wert pB diese Schwelle pS – vorzugsweise für einen vorgegebenen Zeitraum – wird die Kriechverminderung KV eingeschaltet. Wird danach diese Schwelle pS oder eine zweite definierte Schwelle wieder unterschritten, wird die Kriechverminderung KV wieder ausgeschaltet. Dieses Ausschalten der Kriechverminderung KV bereits während des Lösens der Bremse hat den Vorteil, daß die während der Kriechverminderung schleifende Kupplung 5 bis zur Betätigung des Gaspedals bereits wieder geschlossen werden kann, so daß ein komfortables und reaktionsschnelles Anfahren nach der Kriechverminderung ermöglicht wird. Die zweite vorgegebene Schwelle zum Ausschalten der Kriechverminderung kann vorzugsweise kleiner oder gleich der ersten vorgegebenen Schwelle pS zum Einschalten der Kriechverminderung sein. Die erste und/oder zweite vorgegebene Schwelle für den dem Bremsdruck proportionalen Wert pB ist vorzugsweise derart ausgelegt, daß das dieser Schwelle pS entsprechende Bremsmoment größer als das Kriechantriebsmoment ist.
  • Die Steuerung der Kriechverminderung in Abhängigkeit von der Bremsbetätigung ist notwendig, um insbesondere ein Rückwärtsrollen beispielsweise bei Stillstand des Fahrzeugs vorwärts am Hang zu verhindern.
  • In 2 ist ein Ablaufdiagramm für das Ein- und Ausschalten der Kriechverminderung KV dargestellt, das folgende vier Betriebzustände berücksichtigt:
    • 1. Die Kriechverminderung ist ausgeschaltet; KV = 0
    • 2. Die Kriechverminderung ist eingeschaltet; KV = 1
    • 3. Die Kriechverminderung wird eingeschaltet; KV -> 1
    • 4. Die Kriechverminderung wird ausgeschaltet; KV -> 0
  • Die Einstellungen der Betriebszustände bezogen auf die Kriechverminderung KV können in Abhängigkeit von folgenden verschiedenen Bedingungen vorgenommen werden:
    Ausgehend von einer ausgeschalteten Kriechverminderung (KV = 0), wenn beispielsweise das Kraftfahrzeug noch nicht zum Stillstand gekommen ist, wird die Kriechverminderung KV dann eingeschaltet (KV -> 1), wenn
    • – eine Fahrposition eingestellt ist (N = 0), d. h. nicht Position ”N” (Neutral), sondern z. B. Position ”D” (Drive),
    • – der erfaßte Bremsdruck pB größer als eine vorgegebene Schwelle pS ist,
    • – die Brennkraftmaschinendrehzahl nM gleich der Leerlaufdrehzahl nLL ist,
    • – die Abtriebsdrehzahl nA, die proportional zur Fahrgeschwindigkeit ist, gleich 0 ist und
    • – ein Leistungsanforderungsorgan, wie z. B. das Fahrpedal oder die Drosselklappe DK nicht betätigt ist (DK = 0).
  • Zum Einschalten der Kriechverminderung kann weiter vorgesehen werden, daß diese Bedingungen (B = 1) für eine vorgegebene Zeit erfüllt sein müssen. Das Einschal ten der Kriechverminderung (KV -> 1) wird vorzugsweise durch Absenken des Drucks für die dem momentan vorgewählten Gang zugeordnete Kupplung 5 über eine vorgegebene Rampe oder über eine Drehzahlregelung vorgenommen. Hierbei wird als Sollvorgabe für die Einstellung des Kupplungsdrucks das Erreichen der Soll-Turbinendrehzahl nTsoll vorgegeben. Ist diese Soll-Turbinendrehzahl nTsoll erreicht, findet über die Steuerung des Kupplungsdrucks eine Drehzahlregelung derart statt, daß während der eingeschalteten Kriechverminderung (KV = 1) diese vorgegebene Soll-Turbinendrehzahl nTsoll konstant gehalten wird. Ist während der eingeschalteten Kriechverminderung eine der Bedingungen, die zum Einschalten der Kriechverminderung geführt haben, nicht mehr erfüllt, wird die Kriechverminderung wieder ausgeschaltet. Ist beispielsweise keine Fahrstufe (N = 1) sondern die Neutralstellung ”N” eingelegt, wird ein sofortiges Ausschalten der Kriechverminderung (KV = 0) ohne Rampe vorgenommen, da der Kraftschluß zum Abtrieb ohnehin unterbrochen ist. Die bei den Automatikgetrieben üblicherweise vorgesehene Parkposition ”P” ist dabei der Neutralstellung ”N” funktionell gleichzusetzen.
  • Ist eine der anderen Bedingungen nicht erfüllt (B = 0 und N = 0), wird vorzugsweise die Kriechverminderung ebenfalls über eine vorgegebene Rampe ausgeschaltet (KV -> 0), um bei eingelegter Fahrstufe unkomfortable Stöße zu verhindern. Beim Ausschalten der Kriechverminderung kann ein Endwert des Kupplungsdruckes in Abhängigkeit von den aktuellen Fahrzeugparametern, wie z. B. der Stellung der Drosselklappe DK oder der Brennkraftmaschinendrehzahl nM, vorgegeben werden. Wird beispielsweise während des Einschaltvorgangs der Kriechverminderung (KV -> 1) die Neutralposition ”N” (N = 1) gewählt, wird ebenso ein sofortiges Ausschalten der Kriechverminderung (KV = 0) durchgeführt. Wird dagegen während des Einschaltvorgangs (KV -> 1) eine der anderen Bedingungen, die zum Einschalten der Kriechverminderung führten, nicht erfüllt (B = 0 und N = 0), wird vorzugsweise in den Ausschaltvorgang der Kriechverminderung (KV -> 0) über eine vorgegebene Rampe übergegangen.
  • Bezogen auf die Erfindung ist bei diesem Ausführungsbeispiel besonders wichtig, ein Einschalten der Kriechverminderung KV nur dann vorzunehmen, wenn der Bremsdruck pB größer als die vorgegebene Schwelle pS ist, daß die Kriechverminderung ausgeschaltet wird, wenn der Bremsdruck pB kleiner als die vorgegebene Schwelle pS ist und daß bei eingeschalteter Kriechverminderung eine Drehzahlregelung auf eine vorgegebene Soll-Turbinendrehzahl nTsoll vorgenommen wird. Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß anstelle des direkten Bremsdruckes pB auch ein dem Bremsdruck proportionaler Wert genommen werden kann und daß sich die Schwelle zum Einschalten der Kriechverminderung von der Schwelle zum Ausschalten der Kriechverminderung unterscheiden kann.
  • Durch dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel wird ein automatisches Getriebe mit einer Kriechverminderung bei Stillstand des Kraftfahrzeuges geschaffen, das ein reaktionsschnelles und komfortables Anfahren nach einer Kriechverminderung ermöglicht.

Claims (4)

  1. Verfahren zur elektronischen Steuerung eines automatischen Getriebes zur Kriechverminderung bei Kraftfahrzeugen mit einem Drehmomentwandler, wenn aufgrund mindestens eines Fahrzeugparameters der Wunsch des Fahrers zum Stillstand des Kraftfahrzeugs erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems ein dem Bremsdruck proportionaler Wert erfasst wird, und die Kriechverminderung (KV) in Abhängigkeit von dem erfassten Wert (pB) gesteuert wird.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriechverminderung (KV) eingeschaltet wird, wenn der erfasste Wert (pB) größer als eine erste vorgegebene Schwelle (pS) ist.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriechverminderung (KV) ausgeschaltet wird, wenn der erfasste Wert (pB) kleiner als eine zweite vorgegebene Schwelle (pS) ist.
  4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Kriechverminderung (KV) der Druck der Kupplung (5) für den momentan vorgewählten Gang derart gesteuert wird, dass die Drehzahl (nT) der Turbine (T) des Drehmomentwandlers (3) in etwa einen vorgegebenen Drehzahlwert (nTsoll) einhält.
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