DE19905576A1

DE19905576A1 - Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes eines von einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator angetriebenen Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE19905576A1
Application number: DE19905576A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Vollmar
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-02-11
Filing date: 1999-02-11
Publication date: 2000-10-05
Also published as: WO2000047917A1; US6584393B1; KR20010102021A; EP1151216A1; JP2002536611A; DE50000218D1; EP1151216B1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes eines von einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator angetriebenen Kraftfahrzeuges vorgeschlagen. In einer elektronischen Getriebesteuereinrichtung ist zur schnelleren Erwärmung des Abgaskatalysators ein Warmlauf-Schaltprogramm (F4) mit Schaltkennlinien für einen Gangwechsel bei höheren Motordrehzahlen (n_mot) als bei Betriebstemperatur des Abgaskatalysators abgelegt, welches aktiviert wird, wenn mittels eines Temperatursensors eine Warmlaufphase der Brennkraftmaschine erkannt wird. Das Warmlauf-Schaltprogramm (F4) bleibt solange aktiviert, bis eine Größe (WL_PR), welche einer den Abgaskatalysator durchströmenden Abgasmenge äquivalent ist, einen für die Betriebstemperatur des Abgaskatalysators vordefinierten Grenzwert (WL_PRE) erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes eines von einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator angetriebenen Kraftfahrzeuges, wobei zur schnelleren Erwärmung des Abgaskatalysators ein Warm lauf-Schaltprogramm vorgesehen ist, nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

Moderne Kraftfahrzeuge weisen zur Minimierung von Schadstoffemissionen einen der Brennkraftmaschine nachge schalteten Abgaskatalysator auf, welcher seine volle Wir kung im aufgeheizten Zustand entfaltet. Um eine optimale Abgasreinigung zu gewährleisten, muß der Katalysator somit bei einem Kaltstart eines Kraftfahrzeuges möglichst schnell aufgeheizt werden, was bei Automatgetrieben mittels Vorgabe geeigneter Schaltpunkte mit höheren Motordrehzahlen getrie beseitig unterstützt wird.

Hierzu sind aus der Praxis Warmlaufprogramme mit Schaltungen bei höheren Motordrehzahlen bekannt, deren Ak tivierungsdauer stets Probleme bereitet. Falls nämlich ein derartiges Warmlaufprogramm zu kurz ist, erreicht der Ab gaskatalysator nicht seine erforderliche Betriebstemperatur und die Schadstoffemissionen des Fahrzeuges sind uner wünscht hoch. Wenn das Warmlaufprogramm zu lange andauert, wird unnötig lange in einem Fahrmodus mit hohem Treibstoff verbrauch und eingeschränktem Fahrkomfort gefahren.

Aus der DE 39 28 814 C2 ist eine Steuereinrichtung für ein selbsttätig schaltendes Getriebe eines Kraftfahrzeuges mit einem Abgaskatalysator bekannt, wobei Gangstufen des Getriebes über wenigstens ein verbrauchsoptimiertes und ein leistungsoptimiertes Schaltprogramm manuell durch den Fah rer oder automatisch angewählt werden können. Wenn mittels eines Temperatursensors eine Kaltstartbedingung des Kraft fahrzeuges erfaßt wird, wird für einen festgelegten Zeit raum oder solange die Kaltstartbedingung vorliegt ein Warm laufprogramm aktiviert, das nur Fahrbedingungen unter höhe ren Abgasmassen- und Energieströmen als in dem verbrauchs optimierten Schaltprogramm zuläßt.

Dieses Verfahren dient einem raschen Erreichen der für eine ausreichend hohe Schadstoff-Konversionsrate erforder lichen Temperatur des Abgaskatalysators. Jedoch läßt die Vorgabe einer bestimmten Laufzeit des Warmlaufprogrammes unberücksichtigt, daß sich der Katalysator je nach Fahrwei se schneller oder langsamer erwärmt.

Um die Dauer des Warmlaufprogrammes nach den tatsäch lichen Bedingungen auszurichten, wird neben dem Ablauf der festgelegten Zeit als Beendigungskriterium für das Warm laufprogramm das Erreichen einer bestimmten Temperatur des Motors, des Getriebes oder des Ablaufkatalysators vorgese hen. Da die Erwärmung des Motors, des Getriebes und des Katalysators in der Praxis jedoch meist auseinanderfällt, ist dieses Verfahren mit Berücksichtigung der aktuellen Motor- oder Getriebetemperatur mit erheblichen Fehlern be haftet.

Realitätsnahere Werte ließen sich nur durch eine vor geschlagene Erfassung der aktuellen Temperatur des Kataly sators erzielen. Dies bedingt jedoch eine aufwendige, kost spielige und empfindliche Sensorik.

Aus der DE 41 14 033 C2 ist ein weiteres Verfahren zur Steuerung des Gangwechsels in einem Kraftfahrzeug mit elek tronisch gesteuertem Automatgetriebe bekannt, bei dem wäh rend der Warmlaufphase des Motors abgespeicherte Schalt kennlinien derart modifiziert werden, daß der Gangwechsel bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. bei höherer Dreh zahl der Brennkraftmaschine erfolgt als nach der Warmlauf phase.

Die Dauer des Warmlaufprogrammes hängt bei diesem Ver fahren von einem Verhältnis zwischen der mittels eines Tem peratursensors gemessenen Motorkühlwasser-Temperatur und einer vorgegebenen Dauerbetriebstemperatur ab, wobei die Warmlaufphase als beendet angenommen wird, wenn die aktuel le Motorkühlwasser-Temperatur die Dauerbetriebstemperatur erreicht hat.

Da auch hier die für die Erwärmung des Abgaskatalysa tors unzuverlässigen Temperaturwerte des Motorkühlwassers als Abbruchkriterium für das Warmlaufprogramm herangezogen werden, können die realen Bedingungen nicht ausreichend berücksichtigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes eines von einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator angetrie benen Kraftfahrzeuges bereit zu stellen, mit dem ein Warm lauf-Schaltprogramm zur schnelleren Erwärmung des Abgaska talysators mit höheren Schaltpunkten für Gangschaltungen nur solange aktiviert bleibt, bis der Abgaskatalysator sei ne optimale Betriebstemperatur erreicht hat, so daß wieder möglichst früh zu geräusch- und verbrauchsarmen Schaltpunk ten zurückgekehrt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht von der Erkenntnis aus, daß der Abgaskatalysator in Abhängigkeit der durch ihn geströmten Abgasmenge erwärmt wird, wobei die Abgasmenge eine Funktion der Motordrehzahl und des Motormoments ist. Die Abgasmengen lassen sich empirisch für alle mögli chen Betriebszustände mit großer Zuverlässigkeit einfach ermitteln und in einem Rechner der Elektronischen Getriebe steuereinrichtung ablegen. Da der gemessene Temperaturwert der Motortemperatur bei Start der Brennkraftmaschine am besten mit der Temperatur des Abgaskatalysators überein stimmt, bedient sich das erfindungsgemäße Verfahren in vor teilhafter Weise zuverlässiger Daten, welche den tatsächli chen Bedingungen in hohem Maße entsprechen.

Damit ermöglicht das Verfahren, daß der Abgaskatalysa tor schneller auf seine normale Betriebstemperatur erwärmt wird, womit rasch eine gewünschte Minderung der Schadstoff emissionen gegeben ist. Zusätzlich wird aber die Dauer des Warmlauf-Schaltprogrammes so bestimmt, daß die drehzahler höhende Wirkung des Warmlauf-Schaltprogrammes möglichst kurz gehalten wird, wodurch früh in ein Schaltprogramm mit niedrigeren Schaltpunkten umgeschaltet werden kann, das einen erwünschten Fahrmodus mit niedrigem Kraftstoffver brauch und hohem Komfort durch niedrige Geräusche ermög licht.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfol gend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Aus führungsbeispiel.

Die einzige Figur zeigt ein vereinfachtes Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das anhand der Figur beschriebene Verfahren zur Steue rung eines nicht näher dargestellten Automatgetriebes für ein von einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator ange triebenes Kraftfahrzeug wird mit einer Elektronischen Ge triebesteuereinrichtung (EGS) durchgeführt, welche stetig Signale über einen CAN-(Controller Area Network)-Datenbus mit einer Digitalen Motorelektronik (DME) der Brennkraftma schine austauscht.

In einem Mikroprozessor der Elektronischen Getriebe steuereinrichtung ist zur schnelleren Erwärmung des Abgas katalysators nach einem in einer ersten Funktion F1 erkann ten Start der Brennkraftmaschine bzw. des Motors ein Warm lauf-Schaltprogramm F4 mit Schaltkennlinien für einen Gang wechsel bei höheren Motordrehzahlen n_mot als bei Betriebs temperatur des Abgaskatalysators abgelegt.

Bevor das Warmlauf-Schaltprogramm F4 gestartet wird, wird zunächst in einer Funktion F2 ein von einer Motortem peratur C_mot abhängiger Zählerwert WL_PR ermittelt, der in einer nachfolgenden Prüffunktion F3 mit einer vorgegebenen Schwelle WL_PRE verglichen wird.

Der von der Motortemperatur C_mot abhängige Zählerwert WL_PR stellt zudem eine Größe dar, welche einer den Abgas katalysator durchströmenden Abgasmenge äquivalent ist.

Bei Start der Brennkraftmaschine wird in der Funkti on F2 ein Startwert des Zählerwertes WL_PR aus einer in der elektronischen Getriebesteuereinrichtung abgelegten, nicht näher dargestellten Kennlinie gewählt, wobei die anfängli chen Zählerwerte WL_PR der Kennlinie mittels der Motortem peratur C_mot, die mit einem Temperatursensor aus einer Motorkühlwasser-Temperatur und einer Außentemperatur ermit telt wird, und eines empirisch ermittelten Motorfaktor F_T gemäß der Beziehung

WL_PR(t = 0) = C_mot*F_T

bestimmt werden.

In der nachfolgenden Funktion F3 wird geprüft, ob die ser Startwert WL_PR größer oder gleich dem Schwell wert WL_PRE ist, der einen applizierbaren Wert darstellt, welcher der Abgasmenge entspricht, die den Abgaskatalysator bis zum Erreichen von dessen Betriebstemperatur durchströmt haben muß.

Wenn der in einer RAM-Zelle der Elektronischen Getrie besteuereinrichtung abgelegte Startwert WL_PR(t = 0) oder ein späterer Zählerwert WL_PR kleiner ist als der Warmlauf-Pro gramm-Endwert WL_PRE ist, wird das Warmlauf-Schaltprogramm in der Funktion F4 aktiviert, andernfalls wird in einer Funktion F6 zu einem Normal-Schaltprogramm verzweigt.

Alternativ zu dieser Lösung, bei der der Start wert W_PR(t = 0) variabel und der Endwert WL_PRE fest ist, kann auch vorgesehen sein, daß bei Start der Brennkraftma schine die Größe WL_PR(t = 0) mit Null belegt wird und der ein Abbruchkriterium darstellende Grenzwert WL_PRE in Ab hängigkeit von der anfänglichen Motortemperatur C_mot be stimmt wird.

Das Warmlauf-Schaltprogramm F4 bleibt in jedem Fall solange aktiv, bis der Zählerwert WL_PR den für die Be triebstemperatur des Abgaskatalysators vordefinierten Grenzwert WL_PRE erreicht.

Dazu wird der Zählerwert WL_PR in einer Funktion F5 in Zeiteinheiten ZE von einer Sekunde aktualisiert, wobei nur eine geringe Rechnerkapazität erforderlich ist.

Der aktuelle Zählerwert WL_PR(t) wird aus der Mo tordrehzahl n_mot und einem Motormoment M_mot gemäß folgen der Beziehung ermittelt:

WL_PR (t) = WL_PR(t-1ZE) + (n_mot/1000+F_n)*(M_mot/1000+F_M)

Darin ist WL_PR(t) der die Abgasmenge wiedergebende, aktuelle Zählerwert, WL_PR(t-1ZE) der alte, eine Zeitein heit ZE zuvor errechnete Zählerwert, n_mot die Motordreh zahl, F_n ein Korrekturwert der Motordrehzahl, M_mot das Motormoment und F_M ein Korrekturwert des Motormomentes.

Der Korrekturwert der Motordrehzahl F_n und der Kor rekturwert des Motormomentes F_M sind empirische, in einem nichtflüchtigen Speicher der Elektronischen Getriebesteuer einrichtung abgelegte Werte. Diese ergeben sich aus der Erwärmung des Abgaskatalysators bei bestimmten Motordreh zahlen n_mot und Motormomenten M_mot unter unterschiedli chen Betriebsbedingungen.

Bei ausreichender Erprobung der Erwärmung des Abgaska talysators in Abhängigkeit von der Abgasmenge läßt sich das vorgestellte Verfahren somit für alle möglichen Betriebssi tuationen optimieren.

Bezugszeichen

C_mot Motortemperatur
F_M Korrekturwert des Motormomentes
F_n Korrekturwert der Motordrehzahl
F_T temperaturbezogener Motorfaktor
M_mot Motormoment
n_mot Motordrehzahl
t Zeit
WL_PR Zählerwert
WL_PRE Zählerwert, Endwert
ZE Zeiteinheit

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes ei nes von einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator ange triebenen Kraftfahrzeuges, wobei in einer Elektronischen Getriebesteuereinrichtung zur schnelleren Erwärmung des Abgaskatalysators ein Warmlauf-Schaltprogramm mit Schalt kennlinien für einen Gangwechsel bei höheren Motordrehzah len als bei Betriebstemperatur des Abgaskatalysators abge legt ist, welches aktiviert wird, wenn mittels eines Tempe ratursensors eine Warmlaufphase der Brennkraftmaschine er kannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmlauf-Schaltprogramm (F4) solange aktiviert bleibt, bis eine Größe (WL_PR), welche einer den Abgaskatalysator durchströmenden Abgasmenge äquivalent ist, einen für die Betriebstemperatur des Abgaskatalysators vordefinierten Grenzwert (WL_PRE) erreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Größe (WL_PR), welche der den Abgaskatalysator durchströmenden Abgasmenge äquivalent ist, aus der Motordrehzahl (n_mot) und einem Motormoment (M_mot) ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Größe (WL_PR), welche der den Abgaskatalysator durchströmenden Abgasmenge äquiva lent ist, gemäß der Beziehung
WL_PR(t) = WL_PR(t-1ZE) + (n_mot/1000 + F_n)*(M_mot/1000 + F_M)

bestimmt wird, mit einem die Abgasmenge wiedergebenden, auf eine Zeit (t) bezogenen Zählerwert (WL_PR), einer Zeitein heit (ZE), der Motordrehzahl (n_mot), einem Korrekturwert der Motordrehzahl (F_n), dem Motormoment (M_mot) und einem Korrekturwert des Motormomentes (F_M).

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Korrekturwert der Motordreh zahl (F_n) und der Korrekturwert des Motormomentes (F_M) empirisch ermittelte Werte darstellen, welche für bestimmte Motordrehzahlen (n_mot) und Motormomente (M_mot) in einem nichtflüchtigen Speicher der Elektronischen Getriebesteuer einrichtung abgelegt sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmlaufphase der Brennkraftmaschine mittels einer bei Start der Brennkraft maschine gemessenen Motortemperatur (C_mot) erkannt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Start der Brenn kraftmaschine als Startwert der Größe (WL_PR), welche der den Abgaskatalysator durchströmenden Abgasmenge äquivalent ist, ein in einer Kennlinie abgelegter, von der Motortempe ratur (C_mot) und einem empirisch ermittelten Motorfak tor (F_T) abhängiger Zählerwert gemäß der Beziehung
WL_PR(t = 0) = C_mot*F_T
verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Start der Brenn kraftmaschine die Größe (WL_PR), welche der den Abgaskata lysator durchströmenden Abgasmenge äquivalent ist, mit Null belegt wird und der ein Abbruchkriterium darstellende Grenzwert (WL_PRE) in Abhängigkeit von der Motortempera tur (C_mot) gewählt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe (WL_PR), wel che der den Abgaskatalysator durchströmenden Abgasmenge äquivalent ist, in Zeiteinheiten (ZE) von einer Sekunde aktualisiert wird.