DE2842389C2 - Vorrichtung zur Einstellung des Drehmomentes einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

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Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschinen, denen ein automatisches Stufengetriebe nachgeschaltet ist, ist es bekannt, den sich beim Umschalten des Stufengetriebes einstellenden Schaltruck dadurch zu vermindern, daß das Drehmoment der Brennkraftmaschine während des Umschaltvorganges reduziert wird.

In der GB-PS 9 29 621 ist beispielsweise eine Vorrichtung beschrieben, bei der durch Umschaltsignale für das Hochschalten monostabile Kippstufen betätigt werden, die eine zeitweilige Schließung der Drosselklappe bewirken.

Aus der DE-PS 10 80 415 ist es bekannt, eine Steuervorrichtung für das automatische Getriebe, die die Form einer Schaltwalze hat, vorzusehen, wobei mit der Steuervorrichtung mechanisch ein Schalter verbunden ist, der bei bestimmten Stellungen der Schaltwalze über ein Relais und einen Elektromagneten ein auf die Drosselklappe des Motors oder die Zündanlage einwirkendes Gestänge bewegt

In der DE-OS 14 80177 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der durch den Schaltbefehl elektromechanisch eine Sperrklinke betätigt wird, die eine Verriegelung der Kraftstoffzufuhr für die Dauer des Schaltvorganges bis zur Herstellung des Synchronlaufes der Getriebeteiie bewirkt.

Aus der DE-AS 16 26 427 ist es bekannt, die Drehzahl der Brennkraftmaschine beim Umschalten des Stufengetriebes durch Verstellung der Zündung zu vermindern. Hierzu ist eine zu Beginn des Schaltens wirksam werdende Verzögerungsvorrichtung für die Erzeugung der Zündimpulse vorgesehen, die eine Spätzündung bewirkt.

In der FR-PS 15 24 354 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der ein Zeitglied während des Umschaltens des Stufengetriebes für eine vorgegebene Zeit den Einspritzvorgang unterbricht.

In ähnlicher Weise ist es aus der DE-AS 21 09 620 bekannt, zusammen mit der Betätigung des den Gangwechsel bewirkenden Magnetventils, jedoch gegenüber diesem verzögert, eine Schaltung zur Unterbrechung der Einspritzung in Betrieb zu setzen.

Aus der DE-AS 21 63 979 ist es weiterhin bekannt, beim Hochschalten des automatischen Stufengetriebes das Hochschaltsignal zu differenzieren und mit dem differenzierten Hochschaltsignal auf eine Rechenschaltung derart einzuwirken, daß die Breite der Einspritzimpulse während des Umschaltvorganges verringert wird.

Schließlich ist noch vorgeschlagen worden (DE-OS 28 05 544) beim Umschalten eines automatischen Stufengetriebes für die Ansteuerung der Reibelemente Übergangsfunktionen festzulegen, deren Steigung und Polarität in Abhängigkeit von der jeweils vorliegenden Schaltart: Last-, Zug-, Hoch-, Rück-Schaltung in geeigneter Weise einstellbar ist.

Die bekannten Vorrichtungen zur Reduktion des Motordrehmomentes beim Umschaltvorgang haben den gemeinsamen Nachteil, daß die Stellgröße für die Kraftstoffzumessung bzw. die Zündanlage der Brennkraftmaschine bei Auftreten eines Schaltbefehls ruckartig verändert wird und damit das Drehmoment der Brennkraftmaschine ruckartig vermindert wird. Dies hat zur Folge, daß das angestrebte Ziel, nämlich den Schaltruck zu vermindern, nur unvollkommen erreicht wird. Außerdem tritt die gewünschte Verschleißminderung an den Reibelementen des automatischen Stufengetriebes nicht im angestrebten Umfange ein.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Auftreten eines Schaltbefehls ruckartige Drehmomentveränderungen und damit den Schaltruck zu vermin-

dem, wodurch ein möglichst geringer Verschleiß der Reibelemente des automatischen Stufengetriebes angestrebt wird.

Diese Aufgabe wird bei einer gatr.uigsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Durch die in den Unteransprüchen 2 bis 8 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

So kann eine weitere Verminderung des Schaltrucks dadurch erreicht werden, daß das Motordrehmoment noch bei eingelegtem altem Gang reduziert und der alte Gang erst dann gelöst wird, wenn das Motordrehmoment schon auf einen Bruchteil seines ursprünglichen Betrages abgesunken ist. Besonders vorteilhaft ist es dabei, die Dauer der Verminderung des Motordrehmom^ntes von der Motordrehzahl und/oder der Last der Brennkraftmaschine abhängig zu machen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind sowohl Übergangsfunktionen mit positiver wie auch solche mit negativer Steigung in einem Speicher abgespeichert und werden in Abhängigkeit von der jeweils vorliegenden Schaltart, d. h. differenziert nach Hoch- und Rückschaltung sowie Last- und Zugschaltung als Stellgröße für die Reduzierung des Motordrehmomentes verwendet.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der ω Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den zeitlichen Verlauf des Abtriebsmomentes eines automatischen Stufengetriebes in einem Kraftfahrzeug nach dem Stand der Technik sowie den η zeitlichen Verlauf des Abtriebsmomentes bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 2 den Stromlaufplan einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

F i g. 3 den Stromlaufplan einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Beim Umschalten eines automatischen Stufengetriebes in einem Kraftfahrzeug findet zwischen dem alten 4-, und dem neuen Gang ein Momentensprung am Abtrieb statt. Dies ist schematisch in Fig. la für den Fall einer Rückschaltung dargestellt. Der erste Verlauf 10 bezeichnet den zeitlichen Verlauf des Abtriebsmomentes M_ab über der Zeit /. Zum Zeitpunkt U wird der alte >n Gang gelöst und das Abtriebsmoment M_ab sinkt auf den Wert Null. Zum Zeitpunkt f₂ wird der neue (niedrigere) Gang eingelegt und das Abtriebsmoment M_ab springt auf einen Wert, der größer ist, als der Wert im alten Gang. Dieser theoretische erste Verlauf 10 wird jedoch r, in der Praxis nicht eingehalten, es ergibt sich vielmehr aufgrund von Schwingungen im Abtrieb ein zweiter Verlauf 11, der nach dem Einlegen des neuen Ganges durch ein starkes Überschwingen gekennzeichnet ist. Dieses Überschwingen macht sich jedoch als störender eo Ruck im Fahrzeug bemerkbar und mindert den Fahrkomfort für die Insassen. Zur Verminderung dieses Rucks ist es bekannt, das Motordrehmoment wahrend des Umschaltens für eine bestimmte Zeit dadurch zu vermindern, daß die Kraitstoffzufuhr für eine bestimmte *ί Zeit unterbrochen oder die Zündung in Richtung Spätzündung verstellt wird. Die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr kann dabei durch Schließen der Drosselklappe, durch Austasten der Kraftstoffeinspritzung oder durch Verminderung der Breite der Einspritzimpulse vorgenommen werden. Kennzeichen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß die zur Verminderung des Drehmomentes in einer der obengenannten Weisen erforderliche Stellgröße entlang einer vorbestimmten Kennlinie geführt wird, um einen plötzlichen Einbruch des Motordrehmomentes bzw. einen plötzlichen Wiederaufbau zu verhindern. Dies wirkt sich in der Fig. Ib dargestallten Weise auf das Abtriebsmoment M_ab aus. In besonders vorteilhafter Weise wird dabei das Motordrehmoment bereits zu einer Zeit vermindert, zu der der alte Gang noch eingelegt ist, im dargestellten Beispiel zum Zeitpunkt to-Wie aus dem dritten Verlauf 12 ersichtlich, nimmt das Abifiebsmoment M_ab während der Zeit Γ01 ab, bis zum Zeitpunkt U der alte Gang gelöst wird und das Abtriebsmoment auf Null absinkt. Zum Zeitpunkt r₂ greift der Freilauf des automatischen Getriebes und das Abtriebsmoment springt auf einen endlichen Betrag, der dem abgesenkten Motordrehmoment unter Berücksichtigung des neuen Übersetzungsverhältnisses entspricht. Zum Zeitpunkt f₃ wird dann das Motordrehmoment wieder entsprechend einer vorgegebenen Übergangsfunktion aufgebaut, bis es zum Zeitpunkt f« seinen Endwert en eicht.

Der Stromlaufplan einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in F i g. 2 dargestellt. Eine Gangwahlstufe 20 ist über einen Schalter 21 mit einer Rückschalterkennungsstufe 21 und einer Hochschalterkennungsstufe 23 verbunden. Die Rückschalterkennungsstufe 22 wirkt auf den Setzeingang eines ersten Zeitgliedes 24 ein, die Hochschalterkennungsstufe 23 auf deren Rücksetzeingang. Das erste Zeitglied 24 ist über Klemmen 240, 241 mit Signalen entsprechend der Motordrehzahl πμ und dem Lastzustand öl der Brennkraftmaschine in der Weise beschaltbar, daß die Standzeit des ersten Zeitgliedes 24 einstellbar ist. Der Ausgang der Rückschalterkennungsstufe 22 ist weiterhin mit dem ersten Eingang 250 eines Rampengenerators 25 verbunden.

Der zweite Eingang 250 des Rampengenerators 25 steht mit einem zweiten Zeitglied 26 in Verbindung, das eingangsseilig an seinem Setzeingang vom ersten Zeitglied 24 und an seinem Rücksetzeingang von der Hochschalterkennungsstufe 23 ansteuerbar ist. Im Rampengenerator 25 ist wenigstens eine Übergangsfunktion mit fallender Charakteristik 253 und eine solche mit steigender Charakteristik 254 abgespeichert. Außerdem ist der Rainpengenerator 25 über eine Datenleitung mit der Gangwahlstufe 20 verbunden. Der Ausgang 252 des Rampengenerators 25 schließlich führt die Stellgröße zur Verminderung des Drehmomentes der Brennkraftmaschine und ist mit einer Kraftstoffzumessungsvorrichtung 27 und/oder einer Zündeinrichtung 28 der Brennkraftmaschine verbunden. Weiterhin sind der Ausgang der Gangwahlstufe 20 und der des ersten Zeitgliedes 24 auf die Eingänge eines UND-Gatters 29 geführt, dessen Ausgang mit einem Magnetventil 30 in Wirkungsverbindung steht.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit für den Betrieb bei Rückschaltvorgängen ausgelegt. Es ist jedoch selbstverständlich möglich, durch entsprechende Vertauschung von Baugruppen die gleiche Wirkungsweise für Hochschaltvorgänge zu erzielen. Die Gangwahlstufe 20 liefert einen Schaltbefehl, der über einen Schalter 21 auf die lirkennungsstu-

fen 22, 23 gelangt. Mit dem Schalter 21 kann bewirkt werden, daß eine Verminderung des Motordrehmomentes nur bei einer bestimmten Betriebsweise, beispielsweise einem sogenannten »Komfortprogramm« vorgenommen wird. In den Erkennungsstufen 22, 23 wird festgestellt, ob es sich bei dem Umschaltsignal um ein Hoch- oder ein Rückschaltsignal handelt. Liegt ein Rückschaltsignal vor, wird das erste Zeitglied 24 gestartet und der erste Eingang 250 des Rampengenerators 25 beaufschlagt. Dies bewirkt, daß die Kraftstoffzumessungsvorrichtung 27 und/oder die Zündeinrichtung 28 mit einer Übergangskennlinie 253 mit negativer Steigung beaufschlagt wird, entsprechend wird das Motordrehmoment verringert. Nach Ablauf der Standzeit des ersten Zeitgliedes 24 wird das UND-Gatter 29 uurchgeschaiiei und das Magnetventil 30 zum Lösen des alten Ganges angesteuert. Die Standzeit des ersten Zeitgliedes 24 entspricht der Zeit T₀I in Fig. Ib. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Motordrehmoment verringert wird, noch bevor der alte Gang gelöst wird. Durch das Ausgangssignal des ersten Zeitgliedes 24 wird gleichzeitig das zweite Zeitglied 26 angestoßen, so daß nach einer vorbestimmten Zeit am zweiten Eingang 251 des Rampengenerators 25 ein Steuersignal erscheint und bewirkt, daß der Ausgang 252 von der Übergangsfunktion 253 mit negativer Steigung auf eine Übergangsfunktion 254 mit positiver Steigung umgeschaltet wird. Dies entspricht einer Wiedererhöhung des Motordrehmomentes. Die Summe der Standzeiten der Zeitglieder 24, 26 entspricht demnach der Zeit Γ03 aus Fig. Ib. Erkennt die Hochschalterkennungsstufe 23 jedoch, daß es sich bei dem Gangschaltsignal um ein solches für einen Hochschaltvorgang handelt, werden die Zeitglieder 24, 26 sofort zurückgesetzt und es findet keine Veränderung des Motordrehmomentes statt. Vermittels der Datenleitung von der Gangwahlstufe 20 zum Rampengenerator 25 kann schließlich noch differenziert werden, ob es sich um eine Zug- oder um eine Schubschaltung handelt. Je nach Vorliegen einer der beiden Schaltarten kann dann nämlich das Vorzeichen der Steigung der Übergangsfunktionen 253, 254 umgeschaltet werden. Es ist in Abänderung der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung jedoch auch ohne weiteres möglich, eine Differenzierung nach Hoch-, Zug-. Last-, Schubschaltung vorzunehmen. In diesem Falle entfällt die Hochschalterkennungsstufe 23 und die Zeitglieder 24, 26 werden sowohl bei Hoch- wie bei Rückschaltung angesteuert.

Das Prinzipschaltbild einer vereinfachten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Ein Motordrehzahlgeber 40 ist über ein Differenzierglied 41 und einen Komparator 42 mit einem ersten Eingang eines UND-Gatters 43 verbunden, dessen zweiter Eingang an dem Ausgang eines vierten Zeitgliedes 45 angeschlossen ist. Der Ausgang des UND-Gatters 43 ist mit dem Setzeingang eines dritten Zeitgliedes 44 verbunden. Das dritte Zeitglied 44 weist Steuereingänge zur Einstellung der Standzeit des Zeitgliedes auf, deren einer mit dem Ausgang des Motordrehzahl-Gebers 40 verbunden ist und deren anderer auf eine Klemme 450 geführt ist, an die eine der Motorlast <x proportionale Spannung anlegbar ist. Dem Setzeingang des vierten Zeitgliedes 45 ist das Hochschaltsignal HS zugeführt, das Rückschaltsignal RS ist auf die Rücksetzeingänge des dritten Zeitgliedes 44 und des vierten Zeitgiiedes 45 geiegt. Der Ausgang des dritten Zeitgliedes 44 ist auf ein Verzögerungsglied 46 geführt, dessen Ausgang mit der Kraftstoffzumessungsvorrichtung 27 und/oder der Zündeinrichtung 28 verbunden ist.

Das in F i g. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist für den Hochschaltvorgang ausgelegt, kann jedoch, wie bereits zum Ausführungsbeispiel nach Fi g. 2 dargelegt, durch entsprechende Vertauschung der Bauelemente auch für den Rückschaltvorgang ausgelegt werden. Die Verminderung des Motordrehmomentes setzt dann ein, wenn nach Auftreten eines Hochschaltbefehles HS die Standzeit des vierten Zeitgliedes 45 abgelaufen ist und gleichzeitig über das Differenzierglied 4t und den Komparator 42 erkannt wurde, daß die Motordrehzahl abnimmt. In diesem Falle wird das dritte Zeitglied 44 angestoßen und während dessen Standzeit die Kraftstoffzumessungsvorrichtung 27 und/oder die Zündeinrichtung 28 beeinflußt und zwar nicht schlagartig sondern aufgrund des zwischengeschalteten Verzögerungsgliedes 46 entlang einer durch das Verzögerungsglied 46 bestimmten Zeitfunktion. Liegt ein Rückschaltbefehl RS vor, werden das dritte Zeitglied 44 und das vierte Zeitglied 45 sofort zurückgesetzt und es findet keine Beeinflussung des Motordrehmoments statt. Wie bereits oben im einzelnen dargelegt, ist auch bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Standzeit des dritten Zeitgiiedes 44 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl πμ und der Motorlast λ einstellbar. Die Standzeit des dritten Zeitgliedes 44 kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Motordrehzahl Πμ in der Weise beeinflußt werden, daß bis zu einer bestimmten Motordrehzahl von beispielsweise 3000 min-' die Standzeit zu Null gemacht wird und von diesem Drehzahlwert ab die Standzeit linear ansteigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Einstellung des Drehmomentes einer Brennkraftmaschine während des Umschaltens eines der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Stufengetriebes durch Vorgabe einer Steuergröße für die Verstellung des Zündzeitpunktes und/oder für die Kraftstoffzumessung der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße zur kontinuierlichen Verminderung des Drehmoments in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Zeitfunktion geführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zum Umschalten des Stufengetriebes direkt auf einen ersten Eingang ,5 (250) eines Rampengenerators (25) zur Erzeugung der Steuergröße und über ein erstes Zei.glied (24) auf ein das Lösen der Getriebeteile des auszurückenden Ganges bewirkendes Magnetventil (30) geführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Standzeit des ersten Zeitgliedes (24) in Abhängigkeit von der Motordrehzahl (hm) und/oder der Motorlast (λ) einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ersten Zeitgliedes (24) über ein zweites Zeitglied (26) mit einem zweiten Eingang (251) des Rampengenerators (25) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Rampengenerator (25) wenigstens eine Übergangsfunktion mit steigender und wenigstens eine solche mit fallender Charakteristik (253, 254) abgespeichert sind, die durch Ansteuerung des ersten bzw. zweiten Eingangs (250,251) wechselweise auf den Ausgang (252) des Rampengenerators (25) schaltbar sind, wobei die Polarität der Charakteristik in Abhängigkeit von der Schaltart über eine Gangwahlstufe (20) wählbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zum Umschalten des Stufengetriebes ein drittes Zeitglied (44) ansteuert, dem ein Verzögerungsglied (46) nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang die Steuergröße abnehmbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Standzeit des dritten Zeitgliedes

(44) in Abhängigkeit von der Motordrehzahl (πμ) und/oder der Motorlast (λ) einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Motordrehzahl-Signal (πμ) über ein Differenzierglied (41) und einen Komparator (42) auf den ersten Eingang eines UND-Gatters (43) gelegt ist, dessen zweiter Eingang an den Ausgang eines eingangsseitig mit dem Umschaltsignal beaufschlagten vierten Zeitgliedes

(45) angeschlossen ist und daß der Ausgang des UND-Gatters (43) mit dem Eingang des dritten Zeitgliedes (44) verbunden ist.