DE19961796C1 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren dient zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einem Automatikgetriebe und einer Brennkraftmaschine, in einem Start/Stopp-Betrieb. Der Systemdruck in dem Automatikgetriebe wird während der Stopp-Phase der Brennkraftmaschine auf einem Niveau gehalten, welches ausreicht, Kupplungs- und Bremselemente des Automatikgetriebes in eine Position zu bringen und/oder wenigstens annähernd in dieser Position zu halten, welche für den Start des Kraftfahrzeugs nach der Stopp-Phase erforderlich ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben
eines Kraftfahrzeuges nach der im Oberbegriff von An
spruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die
Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des oben
genannten Verfahrens.
Aus der gattungsgemäßen DE 41 34 268 A1 ist eine An
triebsanordnung mit einem automatischen Getriebe be
kannt. Zur Ölversorgung der Kupplungen des Getriebes
und gegebenenfalls auch von weiteren Aggregaten oder
Stellgliedern ist ein Öldruckspeicher vorgesehen, wel
cher auch nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine
die Ölversorgung sicherstellt.
Außerdem ist es allgemein bekannt beim Betreiben von
Kraftfahrzeugen aus Gründen der Kraftstoffersparnis
und der damit verbundenen Schadstoff-Entlastung der
Umwelt das Kraftfahrzeug in einem sogenannten
Start/Stopp-Betrieb zu betreiben. Dies bedeutet, daß
der Verbrennungsmotor immer dann, wenn dieser nicht
zur Erzeugung von für den Vortrieb erforderlicher
Energie genutzt wird, sofort abgeschaltet wird. Wenn
dagegen wieder Vortriebsenergie erforderlich ist, wel
che beispielsweise durch ein "Gasgeben" des Fahrzeug
nutzers signalisiert werden kann, wird die Brennkraft
maschine umgehend wieder in Betrieb genommen.
Bei Fahrzeugen, welche mit einem Automat- bzw. Automa
tikgetriebe ausgestattet sind, entsteht hierbei das
Problem, daß es eine gewisse Zeit dauert bis in dem
Automatikgetriebe ein für die Anfahrbereitschaft des
Kraftfahrzeugs erforderlicher Systemdruck aufgebaut
ist. Denn erst wenn dieser Systemdruck in dem Automa
tikgetriebe vorliegt, können die Kupplungs- und Brems
elemente des Automatikgetriebes ihre für den weiteren
Betrieb des Automatikgetriebes erforderliche Position
einnehmen und so letztendlich den Kraftschluß zwischen
der Brennkraftmaschine und den Rädern bzw. der Straße
auf der das Kraftfahrzeug sich bewegen soll, herstel
len.
Da bei einem Start/Stopp-System im Vergleich zum an
sonsten üblichen Normalbetrieb das Automatikgetriebe
nicht in Anfahrbereitschaft bleibt und sich der in dem
Getriebeöl vorliegende Systemdruck des Automatikge
triebes aufgrund von inneren Leckagen zurückbildet,
wodurch sich Bremsen und Kupplungen lösen und somit
kein Drehmoment mehr übertragen können, ist es hier
erforderlich, nach dem Start der Brennkraftmaschine
eine gewisse Zeit abzuwarten, bis das Getriebe bzw.
der in dem Automatikgetriebe vorliegende Systemdruck
auf einem Niveau ist, welcher für einen Start bzw.
eine Weiterfahrt ausreicht.
Diese zeitliche Verzögerung vor dem Erreichen des ge
wünschten Kraftschlusses führt zu einer sehr schlech
ten Akzeptanz der Kombination aus Start/Stopp-Betrieb
und Automatikgetriebe bei den Fahrzeugnutzern, da zwi
schen dem Fahrerwunsch "Weiterfahrt" und dessen Aus
führung eine gewisse Totzeit verstreicht, welche man
so von herkömmlichen Antriebssystemen nicht gewohnt
ist und welche die Akzeptanz eines derartigen Systems
massiv beeinträchtigt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum
Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem
Automatikgetriebe und einer Brennkraftmaschine, in
einem Start/Stopp-Betrieb zu schaffen, bei welchem die
Totzeit zwischen dem Ende der Stopp-Phase der Brenn
kraftmaschine und dem Zeitpunkt der Betriebsbereit
schaft des Automatikgetriebes deutlich reduziert wer
den kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn
zeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Verfahrens
merkmale gelöst.
Damit kann erreicht werden, daß die Kupplungs- und
Bremselemente wenigstens annähernd in ihrer Position
gehalten werden, was es erlaubt, den Aufbau des Drucks
in dem Getriebe auf das für die Kraftübertragung er
forderliche Niveau innerhalb einer sehr kurzen Zeit zu
realisieren. Dabei wird lediglich der Druck in dem
Automatikgetriebe aufrechterhalten und so ein Verrüc
ken der Brems- und Kupplungselemente aus ihren jewei
ligen Positionen aufgrund von inneren Leckagen in dem
Automatikgetriebe vermieden. Es hat sich gezeigt, daß
sich diese Totzeit auf einen Zeitraum von deutlich
unter einer Sekunde reduzieren läßt.
Dabei werden die Kupplungs- und Bremselemente des Au
tomatikgetriebes dabei vor dem Beginn der Stopp-Phase
die für den Start des Kraftfahrzeugs nach der Stopp-
Phase erforderlichen Positionen gebracht. Durch den
während der Stopp-Phase aufrecht zu erhaltenden Sy
stemdruck müssen die Kupplungs- und Bremselemente des
Automatikgetriebes dann lediglich wenigstens annähernd
in ihrer zu Beginn der Stopp-Phase eingenommenen Posi
tion gehalten werden.
Damit ergibt sich der Vorteil, daß es ohne großen Auf
wand möglich ist, ein hierfür erforderliches Druckni
veau in dem Automatikgetriebe bereitzustellen, da hier
keinerlei Bewegungen der Kupplungs- und Bremselemente
erfolgen müssen, sondern daß es lediglich darum geht,
innere Leckagen zu vermeiden und so die Kupplungs- und
Bremselemente wenigstens annähernd in ihrer Position
zu halten.
Außerdem müssen hierbei die auf die Kupplungs- und
Bremselemente des Automatikgetriebes wirkenden Kräfte
nicht übermäßig hoch sein, da es nicht darum geht, die
Elemente im Kraftschluß zu halten, sondern daß sie
lediglich annähernd in ihrer Position gehalten werden
sollen. Im Falle eines Wiederstarts der Brennkraftma
schine wirkt sich der dort aufgebaute Druck dann über
die in dem Automatikgetriebe verbleibende, zu diesem
Zeitpunkt jedoch noch unter einem geringeren Druck
stehende Hydraulikflüssigkeit bzw. Getriebeöl, wenig
stens annähernd sofort auf die Kupplungs- und Brems
elemente des Automatikgetriebes aus und drückt diese
sehr schnell in ihre Positionen, welche für die Erzeugung
des für den Vortrieb erforderlichen Kraftschlus
ses erforderlich sind.
Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und
mögliche Vorrichtungen zur Durchführung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteran
sprüchen und den anhand der Zeichnungen nachfolgend
prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung
zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Ver
fahren; und
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung
zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Ver
fahren.
In Fig. 1 ist ein prinzipmäßig angedeuteter Antriebs
strang 1 eines nicht weiter dargestellten Kraftfahr
zeuges erkennbar. Dabei wird die von einer Brennkraft
maschine 2 erzeugte Leistung über ein Automatikgetrie
be 3 und ein Differential 4 zu zwei symbolisch darge
stellten Rädern 5 geleitet, um für den Vortrieb des
Kraftfahrzeugs eingesetzt zu werden.
Zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Automatikge
triebe 3 ist eine Elektromaschine 6, insbesondere ein
Starter/Generator 6 angeordnet. Dieser Starter/Gene
rator 6 ist über eine Kupplung 7 mit der Brennkraftma
schine 2 verbunden und kann somit bei Bedarf von der
Brennkraftmaschine 2 abgekuppelt werden.
Wird dieser Antriebsstrang 1 nun in einem mit einem
Start/Stopp-Betrieb genutzten Kraftfahrzeug einge
setzt, so kann über die Kupplung 7 die Brennkraftma
schine 2 während der Stopp-Phase von der Elektroma
schine 6 abgekoppelt werden. Die Elektromaschine 6
wird dabei während der gesamten Stopp-Phase weiterhin
angetrieben, was beispielsweise mit Energie aus einer
dargestellten elektrische Energiespeichereinheit er
folgen kann. Damit wird von der Elektromaschine 6 je
doch das Automatikgetriebe 3 weiterhin angetrieben,
wodurch man in der Lage ist, in dem Automatikgetriebe
3 die Drücke und die Temperatur aufrecht zu erhalten,
welche erforderlich sind um das Automatikgetriebe 3 in
Betriebsbereitschaft zu halten.
Dabei sind prinzipiell zwei Betriebsstrategien denk
bar, wobei in einer ersten Betriebsstrategie zu Beginn
der Stopp-Phase bzw. der Schlußphase der noch laufen
den Brennkraftmaschine 2 bereits ein für den Wieder
start erforderlicher Gang durch die entsprechende Kom
bination von greifenden und nicht greifenden Kupp
lungs- bzw. Bremselementen in dem Automatikgetriebe 3
eingelegt wird. Durch die über die Elektromaschine 6,
welche dann von der Brennkraftmaschine 2 über die
Kupplung 7 abgekoppelt ist, aufrechtzuerhaltende Be
triebsbereitschaft des Automatikgetriebes 3, müssen
dann lediglich diese Elemente in der zu Beginn der
Stopp-Phase eingenommenen Position gehalten werden.
Dadurch, daß neben dem Automatikgetriebe 3 selbstver
ständlich auch dessen integrierte Getriebeölpumpe mit
angetrieben wird, ist man in der Lage, während der
gesamten Stopp-Phase durch den Antrieb des Automatik
getriebes 3 mittels der Elektromaschine 6 die inneren
Leckagen und Druckverluste in dem Automatikgetriebe 3
zu kompensieren und dieses somit durchgehend in Be
triebsbereitschaft zu halten.
In einer zweiten möglichen Betriebsstrategie wäre es
auch denkbar, daß während der Stopp-Phase der für die
Wiederanfahrt erforderliche Gang in dem Automatikge
triebe 3 eingelegt wird. Aufgrund des über eine Elek
tromaschine 6 in seiner Gesamtheit angetriebenen Auto
matikgetriebes 3 wäre dies prinzipiell möglich, da
sämtliche für den Schaltvorgang, also das Greifen bzw.
Lösen der entsprechenden Kupplungs- und Bremselemente,
erforderlichen Drücke in dem Automatikgetriebe 3 vor
liegen.
Fig. 2 zeigt nun eine alternative Ausführungsform ei
ner Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dabei
ist ebenfalls der Antriebsstrang 1 des nicht weiter
dargestellten Kraftfahrzeugs mit der Brennkraftmaschi
ne 2, dem Automatikgetriebe 3, dem Differential 4 und
den angedeuteten Rädern 5 dargestellt. Lediglich auf
die Elektromaschine 6 und die Kupplung 7 kann bei die
ser Ausführungsform der Vorrichtung verzichtet werden.
Selbstverständlich verfügt die Brennkraftmaschine 2
dennoch über einen Starter und/oder einen Generator,
dieser ist in diesem Fall für die genannte Vorrichtung
jedoch nicht von Bedeutung und deshalb in Fig. 2 nicht
dargestellt.
In der Vorrichtung gemäß Fig. 2 wird im Falle der
Stopp-Phase des Kraftfahrzeugs bzw. der Brennkraftma
schine 2 der Systemdruck in dem Automatikgetriebe 3
über eine Hilfsfördereinrichtung 8, beispielsweise
eine zusätzliche, elektrische Getriebeölpumpe 8, aufrechterhalten.
Beim Einsatz der Vorrichtung gemäß Fig.
2 ist es sinnvoll den für das Wiederanfahren des
Kraftfahrzeugs nach der Stopp-Phase der Brennkraftma
schine 2 erforderlichen Gang in dem Automatikgetriebe
3 bereits vor Beginn der Stopp-Phase einzulegen. In
dem Automatikgetriebe 3 wird dann lediglich über die
zusätzliche Getriebeölpumpe 8 ein Druckniveau auf
rechterhalten, welches sicherstellt, daß die Kupp
lungs- und Bremselemente in dem Automatikgetriebe 3
wenigstens annähernd in ihrer zu Beginn der Stopp-
Phase eingenommenen Position verbleiben. Damit läßt
sich zwar keine Kraftübertragung durch das Automatik
getriebe 3 sicherstellen, durch die Tatsache, daß
sämtliche Betriebsräume jedoch mit Getriebeöl gefüllt
sind, und daß sämtliche Elemente des Automatikgetrie
bes 3 wenigstens annähernd in ihrer erforderlichen
Position gehalten werden, läßt sich eine Totzeit bis
zum endgültigen Kraftschluß in dem Getriebe bei dem
Beginn der Start-Phase jedoch minimieren und somit auf
eine Zeit von deutlich unter einer Sekunde reduzieren.
Die eingesetzte zusätzliche, elektrische Getriebeöl
pumpe 8 kann dabei sehr klein ausgebildet werden, so
daß der Aufbau zur Durchführung des Verfahrens gemäß
Fig. 2 einen deutlich kleineren Energiebedarf verur
sacht, als der Aufbau nach Fig. 1.
Da die Start/Stopp-Systeme ihre größte Bedeutung über
wiegend im Stadtverkehr und bei noch kaltem Antriebs
strang 1 des Kraftfahrzeugs haben, kann bei beiden
Ausführungsformen der Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens die durch die jeweilige Elektromaschine 6,
8 und/oder durch die in dem Automatikgetriebe 3 auf
tretende Reibung erzeugte Wärme direkt dem Getriebeöl
des Automatikgetriebes 3 zugeführt werden, so daß es
zu einem schnellen Aufheizen des Antriebsstrang 1 auf
seine ideale Betriebstemperatur kommt. Der Wirkungs
grad des gesamtem Antriebsstrangs 1 während den Start-
bzw. Laufphasen kann damit weiter erhöht und dadurch
der Kraftstoffverbrauch entsprechend gesenkt werden.
Claims (7)
1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges, mit
wenigstens einem Automatikgetriebe und einer
Brennkraftmaschine, in einem Start/Stopp-Betrieb,
wobei der Systemdruck in dem Automatikgetriebe
während der Stopp-Phase der Brennkraftmaschine auf
einem Niveau gehalten wird, welches ausreicht,
Kupplungs- und Bremselemente des Automatikgetrie
bes in eine Position zu bringen und/oder wenig
stens annähernd in einer Position zu halten, wel
che für den Start des Kraftfahrzeugs nach der
Stopp-Phase erforderlich ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kupplungs- und Bremselemente des Automatikge
triebes (3) vor der Stopp-Phase der Brennkraftma
schine (2) in die für den Start des Kraftfahrzeugs
nach der Stopp-Phase erforderliche Position ge
bracht werden, und daß die Kupplungs- und Brems
elemente des Automatikgetriebes (3) durch das Ni
veau des Systemdrucks wenigstens annähernd in ih
rer zu Beginn der Stopp-Phase eingenommenen Posi
tion gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Automatikgetriebe (3) wahrend der Stopp-Phase
von der Brennkraftmaschine (2) abgekuppelt und von
einer Elektromaschine (6) weiterhin angetrieben
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Elektromaschine (6) für den Antrieb des Auto
matikgetriebes (3) in der Stopp-Phase eine von der
Brennkraftmaschine (2) abkuppelbare, mit dem Auto
matikgetriebe (3) verbundene Starter/Generator-
Maschine der Brennkraftmaschine (2) genutzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Systemdruck in dem Automatikgetriebe (3) mit
tels einer Hilfsfördereinrichtung (8) auf dem er
forderlichen Niveau gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Hilfsfördereinrichtung (8) eine elektrisch
betriebene Getriebeölpumpe genutzt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Antriebsstrang (1) zwischen dem Automatikge
triebe (3) und der Brennkraftmaschine (2) eine
Elektromaschine (6) aufweist, wobei zwischen der
Elektromaschine (6) und der Brennkraftmaschine (2)
eine Kupplung (7) angeordnet ist.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Automatikgetriebe (3) eine Hilfsfördereinrich
tung (8) zur Aufrechterhaltung des Systemdrucks in
dem Automatikgetriebe (3) aufweist.
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