EP1525414A1 - Verfahren zum betreiben eines automatikgetriebes eines turbolader-aufgeladenen verbrennungsmotors - Google Patents
Verfahren zum betreiben eines automatikgetriebes eines turbolader-aufgeladenen verbrennungsmotorsInfo
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- EP1525414A1 EP1525414A1 EP03766159A EP03766159A EP1525414A1 EP 1525414 A1 EP1525414 A1 EP 1525414A1 EP 03766159 A EP03766159 A EP 03766159A EP 03766159 A EP03766159 A EP 03766159A EP 1525414 A1 EP1525414 A1 EP 1525414A1
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H61/02—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used
- F16H61/0202—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric
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- B60Y2400/43—Engines
- B60Y2400/435—Supercharger or turbochargers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F16H—GEARING
- F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
- F16H59/14—Inputs being a function of torque or torque demand
- F16H59/26—Inputs being a function of torque or torque demand dependent on pressure
- F16H59/32—Supercharger pressure in internal combustion engines
Definitions
- the invention relates to a method for operating an automatic transmission of a turbocharged supercharged internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
- Combustion engines charged by means of a turbocharger always have a weak start-up behavior compared to naturally aspirated engines, since the turbocharger first has to deliver sufficient boost pressure before full torque is available. This applies particularly in connection with an automatic converter transmission.
- the power delivery also has an inhomogeneous effect.
- Engine speed increases. This causes the engine to crank up under a load that rises rapidly with engine speed, thus avoiding high engine speeds.
- an internal combustion engine charged by means of a turbocharger has practically no boost pressure in the range of the idling speed and therefore only little available power.
- the internal combustion engine would have to be turned up quickly so that there was sufficient exhaust gas to operate the turbocharger.
- a quick turn up is inhibited by the characteristics of the torque converter.
- the object of the invention is therefore to create a method according to the preamble of claim 1 in order to improve the starting behavior of an internal combustion engine charged by means of a turbocharger.
- the torque converter usually serves as a starting element, the functional clutches being too weak as a starting element and therefore unsuitable , Because, when starting the motor vehicle, the corresponding functional clutch initially slips specifically for a short, predetermined period in which a sufficient boost pressure is built up by the turbocharger, the internal combustion engine can run up almost freely, so that corresponding exhaust gas for driving the turbocharger is produced.
- the functional clutch Due to the short period of time, which is preferably in the range of approximately 100 to 250 ms and in which the functional clutch is allowed to slip, the functional clutch is closed again when the full engine torque and the full converter gain are available. The actual starting process then takes place via the torque converter.
- the slip phase is kept very short and is in a range in which high torque is not yet available, the power input on the functional clutch remains low. This can be handled by a normal function coupling. It is estimated that the power input into the functional clutch is at most half of a full-load upshift.
- 1 and 2 each schematically show a diagram with a typical image for a starting behavior with and without support.
- the pedal for starting the motor vehicle is depressed, this is represented by curve A, which is subjected to an abrupt change with and without assistance when pedaling in order to better illustrate the difference between the starting processes.
- the engine speed which is shown with the support of curve B and without the support of curve B ', initially has idling speed and increases with a slight delay after the pedal has been actuated.
- the functional clutch is caused to grind in order to support the starting process.
- the turbine speed of the functional clutch is represented by curve C, which is zero when idling.
- the rising edge of curve C extends over a predetermined period of time (here, for example, about 100 ms).
- the turbine speed of the functional clutch then drops again to zero.
- the integral over curve C represents the power input in the functional coupling, i.e. the heat to be absorbed.
- the starting support results in an improved starting performance and an improved spontaneity of the drive train with an acceleration peak G at the start of starting due to the brief slippage of the functional clutch.
- This also results in improved driving performance data, the achievement of a predetermined final speed of zero being improved, as can be seen from a comparison of the curves F and F '.
- a more homogeneous power delivery is achieved.
- the starting behavior corresponds in this respect, although the converter is used for starting, in the behavior of a combination of the positive properties of a converter and a wet, oil-cooled clutch which is otherwise used as an alternative in automatic transmissions.
- the converter characteristic is adapted to the respective dynamic operating point.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines einen Drehmomentwandler und wenigstens eine Funktionskupplung aufweisenden Automatikgetriebes eines einen Verbrennungsmotors mit ansteigender Drehmomentenkennlinie im unteren Drehzahlbereich, insbesondere eines mit einem Turbolader aufgeladenen Verbrennungsmotor, aufweisenden Kraftfahrzeugs, bei dem der Anfahrvorgang über den Drehmomentwandler vorgenommen wird, wobei man beim Anfahren des Kraftfahrzeugs die hierbei verwendete Funktionskupplung zunächst während eines kurzen, vorbestimmten Zeitraums, bis ein im Vergleich zum Leerlauf erhöhtes Anfahrmoment aufgebaut ist, schlupfen lässt.
Description
Verfahren zum Betreiben eines Automatikgetriebes eines Turbolader-aufgeladenen Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Automatikgetriebes eines Turbolader-aufgeladenen Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mittels Turbolader aufgeladene Verbrennungsmotoren haben im Vergleich zu gleichstarken Saugmotoren immer ein schwaches Anfahrverhalten, da der Turbolader erst einen genügenden Ladedruck liefern muß, bevor das volle Drehmoment zur Verfügung steht. Dies gilt insbesondere in Verbindung mit einem Wandler-Automatikgetriebe. Auch wirkt hierbei die Leistungsentfaltung inhomogen.
Der Grund für dieses Anfahrverhalten liegt in der Charakteristik des Drehmomentwandlers begründet, die in einem Betriebspunkt quadratisch mit der
Motordrehzahl ansteigt. Dies führt zu einem Hochdrehen des Verbrennungsmotors unter einer Last, die mit der Motordrehzahl schnell ansteigt und somit hohe Motordrehzahlen vermeidet.
Ein mittels Turbolader aufgeladener Verbrennungsmotor hat jedoch im Bereich der Leerlaufdrehzahl praktisch keinen Ladedruck und somit nur wenig sofort zur Verfügung stehende Leistung. Um schnell Ladedruck und somit Drehmoment aufbauen zu können, müßte der Verbrennungsmotor schnell hochgedreht werden, damit hinreichend Abgas vorhanden ist, um den Turbolader zu betreiben. Ein schnelles Hochdrehen wird aber durch die Charakteristik des Drehmomentwandlers gehemmt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, um das Anfahrverhalten eines mittels Turbolader aufgeladenen Verbrennungsmotors zu verbessern.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Bei einem einen Drehmomentwandler und wenigstens eine Funktionskupplung, womit beispielsweise der Gang eingelegt (N ■=£> D Schaltung) oder eine Gangschaltung durchgeführt wird, umfassenden Automatikgetriebe dient der Drehmomentwandler üblicherweise als Anfahrelement, wobei die Funktionskupplungen als Anfahrelement zu schwach ausgelegt und damit ungeeignet sind. Dadurch, daß man aber beim Anfahren des Kraftfahrzeugs die entsprechende Funktionskupplung zunächst gezielt während eines kurzen, vorbestimmten Zeitraums, in dem ein genügender Ladedruck von dem Turbolader aufgebaut wird, schlupfen läßt, kann der Verbrennungsmotor nahezu frei hochlaufen, so daß entsprechend Abgas zum Antreiben des Turboladers erzeugt wird. Aufgrund des geringen Zeitraums, der vorzugsweise im Bereich von etwa 100 bis 250 ms liegt und in dem man die Funktionskupplung schlupfen läßt, ist die Funktionskupplung schon wieder geschlossen, wenn das volle Motormoment und die volle Wandlerverstärkung zur Verfügung stehen. Der eigentliche Anfahrvorgang
findet anschließend über den Drehmomentwandler statt.
Weil die Schlupfphase sehr kurz gehalten wird und in einem Bereich liegt, in dem noch kein hohes Drehmoment zur Verfügung steht, bleibt der Leistungseintrag an der Funktionskupplung gering. Dies kann somit von einer normalen Funktionskupplung verkraftet werden. Es wird geschätzt, daß der Leistungseintrag in die Funktionskupplung allenfalls die Hälfte einer Vollasthochschaltung beträgt.
Fig. 1 und 2 zeigen jeweils schematisch ein Diagramm mit einem typischen Bild für ein Anfahrverhalten mit und ohne Unterstützung.
Hierin ist jeweils auf der Abszisse die Zeit in [s] und auf der Ordinate in willkürlichen Einheiten die Pedalbetätigung, die Fahrzeugbeschleunigung, die Motordrehzahl, die Turbinendrehzahl der Funktionskupplung, die Fahrzeuggeschwindigkeit und das Motordrehmoment dargestellt.
Zu einer bestimmten Zeit wird das Pedal zum Anfahren des Kraftfahrzeugs getreten, dies ist durch die Kurve A dargestellt, die zur besseren Verdeutlichung des Unterschieds zwischen den Anfahrvorgängen mit und ohne Unterstützung beim Treten einer abrupten Änderung unterworfen wird. Die Motordrehzahl, die mit Unterstützung durch die Kurve B und ohne Unterstützung durch die Kurve B' dargestellt ist, hat zunächst Leerlaufdrehzahl und steigt mit einer geringen Zeitverzögerung nach der Betätigung des Pedals an. Gleichzeitig wird beim Anstieg der Motordrehzahl bewirkt, daß die Funktionskupplung zu schleifen beginnt, um die Unterstützung des Anfahrvorgangs zu bewirken. Die Turbinendrehzahl der Funktionskupplung ist durch die Kurve C dargestellt, diese ist im Leerlauf null. Die Anstiegsflanke der Kurve C erstreckt sich über einen vorbestimmten Zeitraum (hier beispielsweise etwa 100 ms). Danach fällt die Turbinendrehzahl der Funktionskupplung wieder auf null ab. Das Integral über die Kurve C stellt den Leistungseintrag in die Funktionskupplung, d.h. die hiervon aufzunehmende Wärme, dar.
Durch das Schleifenlassen der Funktionskupplung erhöht sich die Motordrehzahl entsprechend der Kurve B schneller als ohne Unterstützung.
Dadurch wird auch das Motordrehmoment (Kurve D mit und Kurve D' ohne Unterstützung) und damit die Beschleunigung (Kurve E mit und Kurve E' ohne Unterstützung) entsprechend erhöht, so daß auch die Fahrzeuggeschwindigkeit (Kurve F mit und Kurve F' ohne Unterstützung) entsprechend im Bereich, in dem die Funktionskupplung schlupft, gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit ohne Unterstützung gemäß Kurve F' ansteigt.
Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ergibt sich somit durch die Anfahrunterstützung infolge des kurzzeitigen Schlupfes der Funktionskupplung eine verbesserte Anfahrleistung und eine verbesserte Spontaneität des Triebstrangs mit einem Beschleunigungspeak G bei Beginn des Anfahrens. Ferner ergeben sich hierdurch verbesserte Fahrleistungsdaten, das Erreichen einer vorbestimmten Endgeschwindigkeit von null wird verbessert, wie sich aus einem Vergleich der Kurven F und F' ergibt. Außerdem wird eine homogenere Leistungsentfaltung erzielt. Das Anfahrverhalten entspricht insofern, obwohl der Wandler zum Anfahren verwendet wird, im Verhalten einer Kombination der positiven Eigenschaften eines Wandlers und einer sonst alternativ bei Automatikgetrieben verwendeten nassen, ölgekühlten Kupplung. Diese Vorteile sind im übrigen unabhängig davon, ob eine Wandlerkupplung später beim Anfahren verwendet wird oder nicht.
Auch bei Verbrennungsmotoren ohne Turboaufladung, die eine ansteigende Drehmomentenkennlinie aufweisen, ergeben sich die entsprechenden, beschriebenen Vorteile, allerdings sind diese weniger ausgeprägt als bei einem Verbrennungsmotor mit Turboaufladung.
Durch ein Schlupfenlassen der Funktionskupplung insbesondere beim Anfahren des Kraftfahrzeugs wird die Wandlercharakteristik an den jeweiligen dynamischen Betriebspunkt angepaßt.
Claims
1. Verfahren zum Betreiben eines einen Drehmomentwandler und wenigstens eine Funktionskupplung aufweisenden Automatikgetriebes eines einen Verbrennungsmotors mit ansteigender Drehmomentenkennlinie im unteren Drehzahlbereich, insbesondere eines mit einem Turbolader aufgeladenen Verbrennungsmotor, aufweisenden Kraftfahrzeugs, bei dem der Anfahrvorgang über den Drehmomentwandler vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Anfahren des Kraftfahrzeugs die hierbei verwendete Funktionskupplung zunächst während eines kurzen, vorbestimmten Zeitraums, bis ein im Vergleich zum Leerlauf erhöhtes Anfahrmoment aufgebaut ist, schlupfen läßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Zeitraum auf eine Zeit zwischen etwa 100 und etwa 1000 ms, insbesondere zwischen etwa 100 und etwa 250 ms, eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Funktionskupplung solange schlupfen läßt, bis ein genügender Ladedruck durch den Turbolader aufgebaut ist.
4. Verfahren zum Betreiben eines einen Drehmomentwandler und wenigstens eine Funktionskupplung aufweisenden Automatikgetriebes eines einen Verbrennungsmotors mit ansteigender Drehmomentenkennlinie im unteren Drehzahlbereich, insbesondere eines mit einem Turbolader aufgeladenen Verbrennungsmotor, aufweisenden Kraftfahrzeugs, bei dem der Anfahrvorgang über den Drehmomentwandler vorgenommen wird, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Funktionskupplung derart gesteuert wird, daß hiermit die Wandlercharakteristik an den jeweiligen dynamischen Betriebspunkt angepaßt wird.
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