DE2726115A1

DE2726115A1 - Elektronische steuerschaltung fuer ein automatisches schaltgetriebe

Info

Publication number: DE2726115A1
Application number: DE19772726115
Authority: DE
Inventors: Georges Dubuisson; Yves Schneider
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-06-10
Filing date: 1977-06-10
Publication date: 1978-12-21
Also published as: US4269281A; JPS545167A

Description

Dipl. Ing. Peter Otto 7O33 Herrenberg (Kuppingen)

Patentanwalt EifelstraBe 7

Telefon (O 70 32) 319 99

1254/ot/hn
10.4.1077

Robert Bosch GmbH, Stuttgart Elektronische Steuerschaltung für ein automatisches Schaltgetriebe Zusammenfassung

Es wird eine elektronische Steuerschaltung für ein automatisches Schaltgetriebe vorgeschlagen, die dazu dient, den Gangwechsel bei solchen Schaltgetrieben schnell und sicher durchzuführen, wobei eine Vielzahl von Informationen über den jeweiligen Betriebszustand der dem Kraftfahrzeug zugeordneten Brennkraftmaschine einbezogen und verarbeitet werden kann. Die elektronische Steuerschaltung umfaßt eine Eingangslogikschaltung, eine Ausgangslogikschaltung sowie einen Speicher, in dem für die jeweilige Brennkraftmaschine spezifische Daten zur willkürlichen Abfrage eingespeichert sind und der daher bevorzugt als programmierbarer Lesespeicher (PROM=programmable read only memory) ausgebildet ist. Die zu diesen Schaltungselementen gehörende Rechner schaltung verfügt über eine Vielzahl von Zählschal-

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tungen sowie eine Adressenlogik und eine Vergleichsschaltung, die so ausgebildet sind, daß die in Binärzahlen dargestellten jeweiligen Betriebszustande der Brennkraftmaschine miteinander verglichen und unter Einbeziehung der im Speicher gespeicherten Daten so ausgewertet werden, daß der Ausgangsschaltlogik die entsprechenden Steuerbefehle für einen Gangwechsel zugeführt werden können.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektronischen Steuerschaltung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon automatisch arbeitende Schaltgetriebe bekannt, bei denen aufgrund äußerer zugeführter Daten, nämlich insbesondere Drehzahl und Belastungszustand dann, wenn solche Schaltgetriebe im wesentlichen auf mechanisch-hydraulischer Basis arbeiten, Vergleichsdaten kontinuierlich ermittelt und ein Gangwechsel dann eingeleitet v/ird, wenn die jeweiligen Belastungs- und Drehzahlsignale das Verbleiben in dem eingelegten Gang nicht mehr erlauben. In diesem Fall erfolgt dann der Gangwechsel, der aber auch durch von außen zugeführte Signale eingeleitet werden kann, vorausgesetzt, daß sich in diesem Fall die Brennkraftmaschine nach dem Gangwechsel nicht in einem verbotenen Bereich befindet. Mit anderen Worten sind die bekannten automatischen Schaltgetriebe so ausgelegt, daß ein von außen erzwungener Gangwechsel nur dann durchgeführt wird, wenn dieser als sinnvoll erkannt wird und die Brennkraftmaschine dadurch weder in zu hohe, unzulässige Drehzahlbereiche noch in Drehzahlbereiche gelangt, bei denen kein wirksames Drehmoment mehr entwickelt werden kann. Allgemein sind automatische Schaltgetriebe bemüht, die zugeordnete Brennkraftmaschine in einem solchen Drehzahlbereich zu halten, in welchem die Brennkraftmaschine in der Lage ist, ihr maximales Drehmoment abzugeben. Nachteilig ist bei automati sehen Schalt-

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getrieben auf mechanisch-hydraulischer Basis, daß sich ein solches System nicht immer mit ausreichender Feinfühligkeit steuern laßt und aufwendig und kompliziert aufgebaut ist. Durch mechanische Abnutzung und Änderung von Kennlinienverläufen kann es zu einer Verstellung von Schaltpunkten bei längerem Betrieb kommen. Wartung und Reparatur sind nicht selten sehr kompliziert und mit erheblichem Kostenaufwand verbunden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße elektronische Steuerschaltung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß im wesentlichen der gesamte Steuerungsbereich auf verhältnismäßig kleinem Raum untergebracht werden kann und die Steuerung des automatischen Schaltgetriebes mit hoher Präzision und unter Einbeziehung einer Vielzahl von möglichen gespeicherten oder aus den jeweiligen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ermittelten Daten erfolgen kann, so daß besonders feinfühlig geschaltet und die Arbeit des automatischen Schaltgetriebes sehr genau den jeweiligen Betriebszuständen angepaßt werden kann.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß die als digitaler Einzweckrechner ausgebildete elektronische Steuerschaltung nach der Erfindung eine spätere Verbindung mit anderen Einzweckrechnern für sonstige Anwendungsmöglichkeiten in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise für Einspritzung, Zündung und dgl. ermöglicht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen elektronischen Steuerschaltung möglich.

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Zeichnung Q

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuerschaltung

mit den wesentlichsten, erforderlichen Schaltungselementen,

Fig. 2: den Verlauf der Umschaltkurven bei einem als Beispiel gewählten automatischen Dreiganggetriebe in der Form Lastfrequenz f als Funktion Drehzahlfrequenz f ,

Fig. 3: anhand eines Kurvenverlaufs den Stand eines

die Drehzahlfrequenz oder Abtriebsfrequenz als Binärzahl anoeV^nHpn Zählers,

Fig. 4: in schematischer Darstellung den Verlauf einer aus Geradenstücken gebildeten Umschaltkurve,

Fig. 5: den Verlauf der Sollwertkurve für die Hauptdruckregelung

des automatischen Getriebes und

Fig. 6: schließlich den zeitlichen Verlauf von Zählerständen von bei

der erfindungsgemäßen Steuerschaltung verwendeten Zähleinrichtungen während eines Rechenzyklus.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße elektronische Steuerschaltung zur Steuerung eines automatischen Dreiganggetriebes anhand der Figuren im einzelnen erläutert, was bedeutet, daß auch die einzelnen Diagrammdarstellungen, Kurvenverläufe und insbesondere Umschaltkurven auf ein solches Dreiganggetriebe abgestimmt sind, desgleichen die im zugeordneten Speicher gespeicherten Daten. Die Erfindung betrifft im besonderen einen digitalen Einzweckrechner, der im Rahmen einer allgemeinen Zentralelektronik beim Betrieb von

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Kraftfahrzeugen arbeiten kann und dem eingangsseitig die zu verarbeitenden Signale in digitaler Form zugeführt werden. Dort wo eine solche digitale Form nicht von vornherein vorliegt, können Wandler verwendet werden, die eine entsprechende Umwandlung elektrisch-analoger oder mechanischer Eingangswerte vornehmen. Der im folgenden beschriebene Einzweckrechner läßt sich ohne Schwierigkeiten integrieren, d. h. in besonders kompakter Form als digitale Schaltung aufbauen und kann in einem späteren Entwicklungsschritt mit anderen Einzweckrechnern verbunden werden, die beispielsweise dem Zündungsbereich oder dem Kraftstoffaufbereitungsbereich des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. Sämtliche Einzweckrechner können dann gemeinsame Schaltungselemente, beispielsweise Speicher und dgl. verwenden, wobei der Zugriff zu diesen gemeinsamen Schaltungselementen nach einem Zeitmultiplexverfahren möglich ist. Die vorliegende Steuerschaltung ist selbstverständlich auch an Getriebe mit mehr oder woniger Rangstufen anpaßbar.
Bei der folgenden Erläuterung werden zum besseren Verständnis die einzelnen Schaltungskomponenten sofort sowohl in ihrer jeweiligen Zuordnung zueinander als auch in ihrer Wirkungsweise erörtert.

In der Schaltung der Fig. 1 ist der Einzweckrechner mit 1 bezeichnet; er verfügt über fünf Eingangsklemmen El bis E5. Der Eingangsklemme El werden von einem Gangwählschalter WS, der von der Bedienungsperson des Kraftfahrzeugs willkürlich betätigt werden kann, Signale zugeführt und zu einer nachgeschalteten Eingangslogikschaltung L weitergeleitet, die der Gangwählschalter entsprechend dem Pflichtenheft abgibt und insbesondere eine andere Gangwahl auch dann bewirken, wenn die elektronische Steuerschaltung 1 eine Änderung des eingelegten Ganges nicht für notwendig hält, diese Änderung aber aufgrund der anderen, ihr zugeführten Daten erlaubt.

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Der Eingangsklemme E2 wird die von der Bedienungsperson ebenfalls willkürlich erzeugte Steuerinformation für ein Abwärtsschalten zur Er zielung erhöhter Beschleunigungswerte zugeführt, d.h. die sog. "Kick- Down" -Information KD. Auch diese Kick-Down-Information wird von der Eingangslogikschaltung Ll verarbeitet und aufgenommen. Schließlich gelangt zur Eingangsklemme E3 noch ein Leerlauf signal LL vom Drosselklappenschalter der Brennkraftmaschine, so daß die Steuerschaltung 1 einen Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine feststellen kann. Den Eingangsklemmen E4 und E5 werden schließlich die jeweilige Drehzahl oder Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine und ihren jeweiligen Lastzustand betreffende Signale zugeführt, nämlich ein Drehzahlfrequenzsignal f und ein Lastfrequenz signal f . Das Dr ehzahlfrequenz signal G L

f kann beispielsweise unmittelbar aus einer Zündimpulsfolge, gegebe-G

nenfalls nach Untersetzung um den Faktor 2 in einer Unter setzer schal tung Ul, gewonnen werden. Bei dem dargestellten Ausf iihrungsbei spiel bewegt sich das Drehzahlfrequenzsignal f zwischen den Werten 110 Hz und 3, 5.kHz, also 110 Hz < f <T 3, 5 kHz, während das Lastfre-

quenzsignal sich zwischen den Werten 25 kHz und 150 kHz bewegt, d.h.

25 kHz < f < ] 50 kHz. Erzeugen läßt sich die Lastfrequenz f bei-L L

spielsweise über eine geeignete Wandler schaltung, der eingangsseitig die Position der Drosselklappe der Brennkraftmaschine bzw. die Stellung des Gaspedals zugeführt wird und die ausgangsseitig das genannte Lastfrequenz signal abgibt. Solche eine mechanische Verschiebung in eine proportionale Ausgangsfrequenz umwandelnde, bevorzugt elektronische Bausteine, sind für sich gesehen bekannt und brauchen daher im einzelnen nicht näher erläutert zu werden. Beide zugeführte Frequenzen f und f werden in zwei nachgeschalteten Zählern Z und Z GL GL

in diesen Frequenzen entsprechende Binärzahlen Y und Y umgewan-

G L

delt. Die Steuerschaltung ermittelt dann unter Einbeziehung der Gc- schwindigkeits- bzw. Abtriebsdrehzahl-Binärzahl Y eine Schaltbinär-

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zahl Y , wozu brennkraftmaschinenspezifische bzw. das jeweilige auto-K

matische Schaltgetriebe betreffende ergänzende Daten aus dem Speicher entnommen werden. Je nach Lage dieser durch Rechnung, wie weiter unten noch erläutert wird, ermittelten Schaltbinärzahl Y bezüglich der

Lastbinärzahl Y wird dann durch Vermittlung entsprechender Schalt-L

befehle hinauf- oder heruntergeschaltet oder der Gang wird nicht gewechselt. Über die jeweils notwendige Maßnahme entscheidet eine Ausgangslogikschaltung AL. Die elektronische Steuerschaltung 1 verfügt über einen nicht dargestellten Taktgenerator, dessen von ihm erzeugte Grundtaktfrequenz bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf f = 600 kHz festgelegt ist.

Zum besseren Verständnis wird zunächst anhand der in Fig. 2 dargestellten Umschaltkurven die vorgeschriebene Arbeitsweise der Steuerschaltung kurz erläutert. Die Fig. 2 zeigt für das vorgegebene Dreiganggetriebe die Schaltkennlinien im Last/Abtriebsdrehzahl-Diagramm, hier realisiert durch die Lastfrequenz f und die Drehzahlfrequenz f

L G

Die Kennzeichnung 1-2 einer Umschaltkurve im Diagramm bedeutet beispielsweise, daß dann, wenn der jeweilige, von der Brennkraftmaschine tatsächlich eingenommene Arbeitspunkt aus Lastfrequenz und Drehzahlfrequenz diese Kennlinie unterschreitet, vom ersten in den zweiten Gang hochgeschaltet wird. Das Zurückschalten beispielsweise vom 3. auf den 2. Gang geschieht dann sinngemäß beim Überschreiten der Schaltkennlinie >-2. Ein unnötiges Hin- und Herschalten wird, wie ersichtlich, durch die verhältnismäßig breite Schalthysterese verhindert. Die durchgezogenen Umschaltkurven stellen geforderte Kennlinienwerte dar, während die gestrichelten Kurven bei einem Ausführungsbeispiel, wie weiter unten noch erläutert wird, realisiert werden können.

Zur Verdeutlichung des Diagramms der Fig. 2 sei angenommen, daß

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sich die Brennkraftmaschine bei einer Abtriebsdrehzahl von f in

G 1

einem durch die Lastfrequenz f bestimmten Lastzustand befindet. Die

L1

zu der Drehzahlfrequenz f gehörende Schaltfrequenz f , (entspre-

Gl Kl

chend Schaltbinärzahl Y...) ergibt sich aus der Position der Schaltkenn-

K1

linie und ist im Diagramm der Fig. 2 ebenfalls angegeben. Nimmt man an, daß sich das Automatikgetriebe bis zur Ermittlung dieser Schaltfrequenz f im 3. Gang befunden hat, dann wird die Steuerschaltung K1

keinen Gangwechsel veranlassen; erhöht sich jedoch die Lastfrequenz von f bis zum neuen Lastwert f (Arbeitspunkt P2), dann wird L1 LiI

die Umschaltkennlinie 3-2 überschritten und die Steuerschaltung veranlaßt das Abwärtsschalten in den zweiten Gang. Hat sich demgegenüber das zugeordnete Getriebe bei dem durch f und f ₁ bestimmten Ar-

Gl L ι

beitspunkt Pl im 2. Gang befunden, dann wird die Steuerschaltung ebenfalls nichts veranlassen, es sei denn, die Belastung erniedrigt sich

auf den Wert f , wodurch die Umschaltkurve 2-3 unterschritten wird. L 3

Bei diesem neuen Arbeitspunkt P3 wird dann vom 2. in den 3. Gang hochgeschaltet. Es versteht sich, daß allgemein beim Betrieb eines solchen automatischen Getriebes die Arbeitspunktänderung nicht streng in Ordinatenrichtung verlaufen kann, da sich gemeinhin mit einer Belastungsänderung auch eine Drehzahländerung ergibt. Die oberhalb einer Lastfrequenz von etwa f =150 kHz dargestellten senkrechten Kurven -

abschnitte geben die KD-Drehzahl schwellen (Kick -Down-Drehzahlschwellen) an.

Zur Erzeugung der ein Maß für die Belastung der Brennkraftmaschine darstellenden Lastbinärzahl Y werden die mit der Lastfrequenz f

L L

dem als erbit-Zähler Z zugeführten Impulse während einer kon-

stanten Torzeit T gezählt. Diese Torzeit läßt sich dadurch bestimmen, daß bei der maximalen Zählfrequenz von f . 4 = 150 kHz der Zähler

Z gerade vollgnzählt sein soll, daher ergibt sich T = 255/15OkHz = L L

1,7 ms. Zur Erzeugung der Torzeit ist ein Zeitgeber ZG₀vorgesehen,

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der jeweils bei Beginn eines Zählvorgangs (entspricht dem Bereich I = Messung der Fig. 6, worauf weiter unten noch eingegangen wird) einen geeigneten Torimpuls mit der Dauer 1,7 ms erzeugt und die dem Zähler Z vorgeschaltete Torschaltung Tl für diesen Zeitraum öffnet. Die

Torschaltung Tl kann ein Und-Gatter sein, dessen Torimpulseingang E6 die Torzeit und dessen Taktimpulseingang E7 die Zählimpulse f

zugeführt werden. Es ergibt sich dann nach Ablauf der Torzeit und des Meßzeitbereichs I in Fig. 6b) der Zählerstand Y des Zählers Z_T als Maß für die Belastung der Brennkraftmaschine.

Entsprechend den weiter vorn gemachten Angaben ist die Drehzahlfrequenz f so niedrig, daß eine Direktzählung nicht in Frage kommt, daher wird die Anzahl von Impulsen einer Frequenz f gezählt, die während einer Halbperiode des f -Mäanders ankommen. Mit anderen Wor-

ten, es werden zwei aufeinanderfolgende Nulldurchgänge der Abtriebsdrehzahlfrequenz f zur Bildung eines Torimpulses verwendet, während welchen Zeitraums über eine vorgeschaltete Gatterschaltung T2 dem Geschwindigkeits- oder Drehzahlzähler Z Impulse einer Frequenz

Cj

f zugeführt werden. Allerdings wäre bei konstanter Frequenz f die ζ ζ

im Zähler Z entstehende Binärzahl Y proportional zur Perioden-G G

dauer T_ = 1/f. Zur notwendigen Kehrwertbildung zählt daher der G 'G

Zähler Z von seinem maximalen Zählerstand, beim Ausfüh rungsbei-G

spiel von der Binärzahl 255 ausgehend abwärts mit einer Frequenz f , die abhängig von der Zeit bzw. in Abhängigkeit zum jeweiligen Zählerstand Y so verändert wird, daß eine im Kurvenverl auf der Fig. 3 dargestellte hyperbelartige Kennlinie entsteht, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch vier Geradenstücke nachgebildet ist. Man erzielt so eine ausreichende Genauigkeit bei verhältnismäßig geringem Aufwand. Die Zählfrequenzen sind nämlich ganzzahlige Teile dor schon erwähnten Grundtaktfrequenz, f = (00 kHz; auch die Decodierung ist

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einfach. Man erhält dann folgende Werte, die auch im Diagramm der Fig. 3 eingetragen sind:

^YG	bis	128	f_z/kHz
225	bis	64	600
127	bis	32	300
63	bis	0	75
31		9, 375

Die hyperbelartige Kennlinie der Fig. 3 gibt den Zahlerstand Y des

Zählers Z jeweils in Abhängigkeit der Abtriebsfrequenz f an. Die G G

durch eine solche Nachbildung realisierten Umschaltkurven sind, wie schon erwähnt, in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet; die Abweichungen liegen innerhalb der geforderten Genauigkeit und sind zulässig.

Zur Erzeugung des hyperbelartigen Kennlinienverlaufs nach Fig. 3 dient der Block H, dem der jeweilige Zählerstand Y . des Zählers Z über

Gi G

die Leitung L zugeführt wird und der die von ihm erzeugte Ausgangszählfrequenz f jeweils bei Unterschreiten der angegebenen Zählerstände entsprechend ändert. Der Zählvorgang im Zähler Z endet mit Ablauf der durch eine Halbperiode der Geschwindigkeitsfrequetiz f

bestimmten Torzeit.

Die Steuerschaltung der Fig. 1 umfaßt neben den Zählern Z und Z

G L

noch die folgenden Schaltungselemente. Einen Schaltungsvergleichsblock D, in welchem bei jedem Rechenzyklus der Wert der erreichten Drehzahlbinärzahl Y mit drei Schwellwerten S , S , S verglichen wird. G OJZ

Der Schwellwert S entspricht der Sperrgeschwindigkt-i t fur den Rückwärtsgang ((: km/h), die Schwel! werte S und S₁ cntsprc: !it-η den S[XTr-

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. .977

geschwindigkeiten für das Rückschalten in den ersten bzw. zweiten Gang. Die Vergleichsschwellwerte S und S und S werden der Vergleichslogikschaltung D vorzugsweise parallel in Form von Binärzahlen von einem vorgeschalteten Registerschaltungsblock R zugeführt, der seine Informationen dem schon erwähnten Speicher S entnimmt. Aufgrund der Vergleiche erzeugt die Vergleichslogikschaltung D Impulse I , I und I , die zur Eingangslogikschaltung Ll zurückgeführt werden und ein möglicherweise unzulässiges Wählschalter signal am Eingang El der Logikschaltung Ll sperren. Die Sperrung erfolgt jeweils beim Überschreiten einer der genannten Schwellwerte S , S und S , woraufhin der entsprechende Impuls I , I , I erzeugt wird.

Der schon erwähnte Regi ster schaltungsblock R besteht beim dargestellte

ten Ausführungsbeispiel aus acht Registern, die zu Beginn jedes Rechenzyklus mit folgenden Konstanten geladen werden:

S = 320 Hz

S = 3, 68 kHz

S ? 6, 08 kHz

S = Motorgrenzdrehzahl S = 6500 min R. Iv

Y = Anfangswert der Schaltkurven (Fig. 2), Y = 23 kHz

T_ = Verzögerungszeit für Aufwärtsschalten "Kick-Up";

einstellbar; Größenordnung 500 ms

Verzögerungszeit für die ten Hauptdrucks (200 ms)

T = Verzögerungszeit für die Einregelung des geforder-

T = Verzögerungszeit für das Halten des geforderten

Hauptdrucks (800 ms)

Die Blöcke Z , Z , Z und Z sind jeweils 8-bit-Zähler; Z ist ein IAKP I

Intervalldecoder, Z ein Adressenzähler, Z dient zur Erzeugung der für das Umschalten erforderlichen Schaltbinärzahl Y und der Zähler

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- ι,

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Z dient zur Erzeugung des Hauptdrucksollwerts.

Die Hauptdruckregelung erfolgt dadurch, daß der Hauptdruck über ein Magnetventil MV gesteuert wird, dessen Strom geregelt werden soll. Der Sollwert für diese Stromregelung wird als parallele 8-bit-Binärzahl Y erzeugt. Der Hauptdruck ist als Funktion der Belastung der Brennkraftmaschine zu ändern, und zwar entsprechend der in Fig. 5 dargestellten nichtlinearen Kennlinie, die der Ansteuerung des Magnetventils MV dient. Auf die Erzeugung der den Hauptdrucksollwert bestimmenden Binärzahl Y im Zähler Z aus der Lastbinärzahl Y wird

P P Lj

■weiter unten noch eingegangen.

Nachdem in einem ersten Teil des Arbeitszyklus entsprechend Fig. 6, nämlich im Meßzeitbereich I die Eingangsfrequenzen f und f in die

G L

Binärzahlen Y und Y umgewandelt worden sind, wird anschließend G L

im Rechnungszeitbereich II die Umschaltkurve erzeugt, d. h. es wird die entsprechende Schaltbinärzahl Y gebildet. Der Darstellung der

Fig. 4 läßt sich eine der Schaltkurven in schemati scher Form entnehmen (ohne Kick-Down-Schwelle). Die dort dargestellte Kurve im Koordinatenkreuz der Binärzahlen Y und Y kann durch sechs Parameter

L G

gekennzeichnet werden, und zwar^Y.· n. (i = 0, 1, 2), wobei der Anfangswert Y unveränderlich ist. Eine solche Schaltkurve besteht aus Intervallen ^Y_n> ^^i» "^^? τχ\\Χ. den zu jedem Intervall gehörenden

Steigungswerten η , η und η . Zur Erzeugung der Schaltbinärzahl Y 0 1 c K

werden, wie Fig. 6d) zeigt, im Zähler Z während einer zur Ge-

schwindigkeitsbinärzahl Y proportionalen Zeit mit einer veränderlichen

Frequenz ankommende Impulse gezählt. Die Dauer des Zählvorgangs

im Zähler Z wird dadurch ermittelt, daß der Zähler Z oder ein K G

seinen jeweiligen Zählerstand übernehmender Zähler mit einer gegebe-

4 nen Frequenz, die beim Ausführungsbeispiel als f = f_n/2 = 37, 5 kHz

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1>

beträgt, bis auf Null abwärts gezählt wird, siehe Fig. 6a). Es ergibt sich so eine zur Abtriebsdrehzahl-Binärzahl Y proportionale Zeit, die

die Zähldauer im Zähler Z bestimmt. Die dem Zähler Z zur Erzeu-

K K

gung der Schaltbinärzahl Y zugeführte veränderliche Frequenz f wird

K K

vom Frequenzgenerator E erzeugt. Die Frequenz ist in jedem Intervall ΔΥ. proportional zur Kurvensteigerung n. . Zur Bestimmung der Intervalle wird dabei der als Intervalldecoder arbeitende Zähler Z verwendet. Dieser Zähler wird zu Beginn der ersten Rechnungsphase II entsprechend Fig. 6c) mit einem aus dem Speicher S entnommenen Anfangswert/Sf. geladen und zählt dann mit der Taktfrequenz f , wie auch

der Zähler Z , abwärts. Erreicht der Zähler Z seinen Nullzustand, G I

dann wird aus dem Speicher S ein neuer IntervallwertÄY. abgerufen. Immer dann, wenn der Intervalldecoder-Zähler Z den Zählerstand 0 erreicht, ändert der Frequenzgenerator E die dem Zähler Z zugeführ-

K.

te Zählfrequenz f , so daß dieser Zähler Z in jedem Intervall mit

K der entsprechenden Frequenz 16 · n. · f_n/2 aufwärts zählt, wie Fig. 6d) zeigt. Zu Ende des Zählvorgangs (Y = 0) ergibt sich im Zähler

Z die Schaltbinärzahl Y-,, die, wie weiter vorn schon erwähnt, mit K K

der Lastbinärzahl Y zur Entscheidung über die Gangwahl verglichen werden muß.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß, beispielsweise zur Nullerkennung, zur erneuten Ladung von Zählern, zur Bestimmung der Zeitpunkte des Zählbeginns usw. noch zusätzliche Schaltungskomponenten vorhanden sind, die jedoch aus Gründen der Übersicht in der Blockschaltbilddarstellung der Fig. 1 nicht angegeben sind und die für einen Fachmann bei Erläuterung der Wirkungsweise der einzelnen Baugruppen an sich auch ohne Schwierigkeiten realisiert werden können. So kann beispielsweise zur Erkennung des Nullzustands des Intervalldecoder-Zählers Z_ diesem ein mit sämtlichen Ausgängen verbundenes Oder-Gatter zugeordnet sein, welches seinen Ausgangs schaltzustand beim Zäh-

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.,.4. „77

lerstand O ändert und die Übernahme des nächsten Anfangswertes aus dem Speicher S veranlaßt.

In ähnlicher Weise bewirkt das Erreichen des Zählerstands O beim Geschwindigkeits- oder Drehzahlzähler Z das gleichzeitige Abwärtszählen

der Zähler Z und Z von ihren erreichten Zählerständen Y und Y

Lj K -Li IS.

mit der hier verwendeten Zählfrequenz f. entsprechend der zweiten Rechnung szeitphase III der Fig. 6. Sobald der Zähler Z den Zählerstand Y=O erreicht hat, wird geprüft, ob der Zähler Z bereits den Zäh-

J-I K.

lerstand 0 erreicht hat oder nicht. Es wird dann von der Ausgangslogikschaltung A die Entscheidung über die Gangwahl getroffen. -Li

Getrennt hierzu kann während der zweiten Rechnungsphase III der Fig. 6 mit Hilfe des Zählers Z die Sollwertkurve für den Hauptdruck Y als Funktion der Lastbinärzahl Y erzeugt werden. Der nichtlineare

Lj

Kurvenverlauf der Fig. 5 für die Sollwertkurve läßt sich ebenfalls aus geradlinigen Kurvenstücken zusammensetzen, wie dies auch bei der in Fig. 4 gezeigten Umschaltkurve vorgenommen worden ist. Dementsprechend kann der Hauptdrucksollwert Y auch nach der gleichen Arbeitsmethode erzeugt werden, nach welcher auch die Schaltbinärzahl Y ge-

wonnen worden ist. Als Intervalldecoder-Zähler wird wiederum der Zähler Z verwendet; die jeweiligen, sich ändernden Zählfrequenzen werden von dem Zählgenerator E entsprechend den aus dem Speicher S abgerufenen Steigungen erzeugt und während zugeordneter Intervallabschnitte dem Zähler Z zugeführt. Es ergibt sich dann im Zähler Z eine den Hauptdruck-Sollwert bestimmende Binärzahl Y₁₃. die dadurch in eine proportionale Frequenz f umgewandelt wird, daß in dem MuI-tiplizierer M die Zahl Y /2 mit der Grundtaktfrequenz f multipliziert wird. Der Multiplizierer kann als sog. rate multiplier ausgebildet sein; die von ihm erzeugte Hauptdruck-Sollfrequenz f ist geeignet, über die

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Ausgangslogik AL die Hauptdruckregel stufe HR für das Magnetventil MV unmittelbar anzusteuern.

Die Adressierungslogik A, die außer von der Eingangslogik Ll vom Intervalldecoder-Zahler Z wie schon erwähnt und vom Adressenzähler

Z angesteuert werden kann, fordert vom Speicher die zu der jeweili- A.

gen Adresse gehörenden Werte an. Der Speicher enthält die Koordinaten der Knickstellen und die Steigungen der Kurvenabschnitte im Schaltkennliniendiagramm nach Fig. 2 sowie die durch ein Polynom nachgebildete nichtlineare Kennlinie für den Druckreglermagneten nach Fig. 5, außerdem die weiter vorn schon erwähnten Konstanten.

Bei dem über die Eingang slogik schaltung Ll erzeugten Kick-Down-Signal KD erfolgt die Gangwahl nur abtriebsdrehzahlabhängig, d. h. nur unter Beachtung des Zählerstandes Y des Zählers Z_. Die verschiede-

G Cj

nen Schaltwerte befinden sich im Speicher S. Das Kick-Down-Signal KD steuert über die Leitung LG2 die Adressierungslogik A an, wie schon erwähnt, außerdem zwei Umschalter Ul und UZ, da Lastinformationen und auch der Zählerstand Y des Zählers Z nicht mehr beachtet wer-

K K

den. Zur Verarbeitung des KD-Signals wird der schon erwähnte und als Intervalldecoder eingesetzte Zähler Z verwendet. Entsprechend Fig. 6c) wird der Zähler Z bei Kick-Down mit dem entsprechenden, aus dem Speicher S entnehmbaren Anfangswert Y„_. geladen. Anschließend wird

K. L)

der Zählerstand Y mit dem Zählerstand Y des Drehzahlzählers

KD G

Z verglichen. Zur Durchführung des Vergleichs zählen, wie früher schon bei einer normalen Gangwahlentscheidung die Zähler Z und Z

K L

nunmehr die Zähler Z und Z mit einer gegebenen Taktfrequenz, bei-

G I

spielsweise der Frequenz f abwärts. Bei Zählerstand Y = 0 wird geprüft, ob der Zähler Z bereits auf 0 steht oder nicht. Nach diesem Vergleich wird die gewonnene Information so behandelt wie bei einem

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- Ib-

normalen Schaltvorgang, hierauf wird weiter unten noch genauer eingegangen. Im Falle eines Kick-Down-Signals fällt dann die zweite Rech-

III

nungsphase/weg, für den Hauptdruck ist der höchste Wert vorgeschrieben, dieser wird dann auch nicht nach der nichtlinearen Kennlinie der Fig. 5 eingestellt.

Wird das Gaspedal zurückgenommen, dann wird von der Steuerschaltung eine Abnahme der Last (f ) erkannt, da nunmehr der bei einem vorher-

J-J

gehenden Arbeitszyklus erreichte Zählerstand Y' , . größer als der

l_j(n- L)

Zählerstand Y . . ist, wobei mit η der augenblickliche, mit (n-1) der L(n)

vorhergehende Rechenzyklus gekennzeichnet ist. Jeweils zur Übernahme des aus einem vorhergehenden Arbeitszyklus stammenden Zählerstands

Y des Lastzählers Z bei Einleiten eines neuen Arbeitszyklus ist ein L L

weiterer Zähler Z , vorgesehen. Beiden Lastzählern Z und Z* ist

L LL

eine Vergleichslogik K nachgeschaltet, die der Ausgangslogikschaltung AL dann ein entsprechendes Ausgangs signal vermittelt, wenn eine Abnahme der Last erkannt wird. Es beginnt dann beim Unterschreiten einer Hoch schal tkennlinie eine Verzögerungszeit abzulaufen, die beispielsweise 500 ms betragen kann. Nach dieser Zeit wird die Stellung des Drosselklappenschalters geprüft. Ist der Drosselklappenschalter geschlossen (eine entsprechende Information gelangt über den Eingang E3 zur Eingangslogikschaltung Ll) dann wird trotz geringerer Last das Hochschalten untersagt, damit die Motorbremswirkung ausgenutzt werden kann. Liegt kein Schiebe betriebssignal vor, dann wird die Rechnung normal fortgesetzt. Die erwähnte Verzögerungszeit kann durch einen geeigneten Zähler in der Ausgangslogikschaltung AL erzeugt werden.

Die Ausgangslogikschaltung entscheidet über die Gangwahl und steuert auch den Hauptdruckregler HR. Sie liefert zwei logische Signale B und B_, die beim augenblicklich eingelegten Gang die aktuelle Umschaltkurve

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angeben und als Rückmeldung der Adressierungslogik A zugeführt sind. Die Angabe der jeweils betroffenen Um schaltkurve kann beispielsweise durch die folgende Legende vorgenommen werden:

^Bi	^B2	Umschaltkurve
O	O	3 —
O	1	(VI
1	O	1 -
1	1	2 —
* 2
-> 1
(Vl
-* 3

Als Information wird der Ausgangslogikschaltung AL am Ende jedes Rechenzyklus ein Impuls I zur Abfrage zugeführt, welches Signal S an dem Eingang 0/1 der Ausgangslogikschaltung AL ansteht. Die logische Entscheidung über die Gangwahl wird dann von der Ausgangslogikschaltung entsprechend der folgenden Tabelle getroffen, die die vorhergehende Tabelle bezüglich der aktuellen Umschaltkurve einbezieht. Dabei bedeutet S = O, daß die augenblicklich in Frage kommende Umschaltkurve unterschritten und S=I, daß diese Umschaltkurve überschritten ist.

Eingelegter Gang

^Bi	^B2	S	Logische Entscl
0	0	0	Keine Änderung
0	0	1	Zurückschalten
0	1	0	Keine Änderung
0	1	1	Zurückschalten
1	0	0	Hochschalten
1	0	1	Keine Änderung
1	1	0	Hochschalten
1	1	1	Keine Änderung

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Die Gangwechsel werden durch entsprechende Ansteuerung der Magnetventile MVl und MV2 von der Ausgangslogikschaltung AL vorgenommen, wobei zur Ansteuerung ein 2-bit-Vorwärts/Rückwärtszähler innerhalb der Ausgangslogikschaltung AL vorgesehen ist, der bei einem Hochschaltbcfehl zurückzählt und bei einem Rückschaltbefehl vorwärts zählt.

Die Umschaltung der Magnetventile MVl und MV2 erfolgt erst nach einer bestimmten Zeit T , die von einem geeigneten Zeitgeber innerhalb der Ausgangslogikschaltung AL vorgegeben werden kann und beispielsweise 200 ms beträgt. Während dieser Zeit wird der Hauptdruck eingeregelt. Anschließend wird dann während einer weiteren Zeitdauer T , die beispielsweise ca. 800 ms betragen kann, der Hauptdruck in Abhängigkeit von der Last entsprechend der schon erwähnten Kennlinie nach Fig. 5 geregelt, bevor der Hauptdruck wieder seinen Höchstwert für den einge Schwüngen en Zustand annimmt.

Die vorliegende erfindungsgemäße Steuerschaltung umfaßt ergänzende Sicherheitseinrichtungen; so soll die Motordrehzahl einen bestimmten, als Information im Speicher S enthaltenen Grenzwert S nicht über sehr eiten. Zu diesem Zweck zählt ein ebenfalls im Ausgangslogik schaltung steil vorhandener und in der Darstellung der Fig. 1 nicht gesondert angegebener Zähler Z während der Durchlaufzeit eines eine bestimmte

R.

Winkelbreite aufweisenden Segments des Zündungsgebers mit einer konstanten Frequenz vom als Anfangswert gesetzten Grenzwert S ausge-

hend abwärts. Als Winkel segment kann beispielsweise das 60 -Segment des Zündungsgebers verwendet werden. Erreicht dieser Zähler innerhalb der vom Winkelsegment bestimmten Torzeit nicht den Wert 0, dann ist die Motordrehzahl zu hoch und die Stromversorgung für die Magnetventile MVl und MV2 wird abgeschaltet.

Eine Rückschaltsicherung verhindert das Einlegen des 2. oder 1. Ganges

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über den Wählschalter bei unzulässig hoher Abtriebsdrehzahl. Die entsprechenden Grenzwerte S und S des Speichers S werden von der Vergleichsschaltung D bei jedem Rechenzyklus mit der Geschwindigkeits-

Binärzahl Y verglichen.
G

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Claims

Ansprüche

\.JElektronische Steuerschaltung für ein automatisches Schaltgetriebe, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, mit einem Eingangsschaltungsteil, dem die Steuerbefehle des Gangwählschalters, der Steuerbefehl für Abwärtsschalten unter erhöhter Beschleunigung (Kick-Down) sowie Informationen über jeweilige Drehzahl, Lastzustand oder Schiebebetrieb des Kraftfahrzeugs zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführten Drehzahl- und Lastsignale (f , f ) als Binärzah-

len (Y_, Y_t ) darstellende und aus in einem Speicher (S) vorhandenen G L

Lastschaltkennlinien unter Einbeziehung der die Drehzahl betreffenden

Binärzahl (Y„) eine Lastschalt-Binärzahl (Y_T.) erzeugende Zählschal-G K

tungen (Z , Z , Z) sowie eine Vergleichsschaltung vorgesehen GLK

sind, die die Lastschalt-Binärzahl (Y ) mit der die effektive BeIa-

stung angebenden Binärzahl (Y₁) vergleicht und daß der Vergleichsschaltung eine Ausgangslogikschaltung (.A L) zur Erzeugung eines Gangwechselbefehls nachgeordnet ist.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorgabe einer konstanten Torzeit, während welcher der Lastzähler

(Z ) die ihm zugeführte, lastproportionale Zählfrequenz (f ) zählt, -L* J_j

ein Zeitzähler (Z ) vorgesehen ist.
G

3. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwandlung der drehzahl- bzw. geschwindigkeitsproportionalen

Frequenz (f ) in eine entsprechende Abtriebsdrehzahl-Binärzahl G

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(Y ) der zugeordnete Drehzahlzähler (Z ) während einer von einer G Ο

Halbperiode der Drehzahlfrequenz (f J bestimmten Zähldauer mit einer Zählfrequenz (f ) zählt, die zur Zeit bzw. zum jeweils erreichten Zählerstand veränderbar ist, wobei von einem maximalen Zählerstand abwärts gezählt wird.

4. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangslogik schaltung (Ll) vorgesehen ist, der Gangwähl schalter signale, Kick-Down-Signale und Leerlauf signale sowie ein Drehzahl signal zugeführt sind und der eine Vergleichslogikschaltung (D) zugeordnet ist, die Sperrsignalimpulse (I , I , I) nach Vergleich der jeweiligen Drehzahl-Binärzahl (Y,-.) des Drehzahlzählers (Z ) mit vorgegebenen Werten aus einem Speicher (S) erzeugt und der Eingangslogikschaltung (Ll) zuführt.

5. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bi s 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Lastschalt-Binärzahl (Y.,) erzeugende Last-

K.

schaltzähler (Z ) eingangsseitig mit dem Ausgang eines Zählfrequenz generators (E) verbunden ist, der ihm während einer sich aus der Geschwindigkeits-Binärzahl (Y_) bestimmten Zeitdauer eine Zählfre-

quenz zuführt, die sich in Intervallen entsprechend der jeweiligen Umschaltkurve ändert.

6. Steuerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Zählfrequenz (f..) für den Lastschaltzähler (Z ) ein

K K

als Intervalldecoder arbeitender Zähler (Z ) vorgesehen ist, der mit vorgegebener Frequenz (f ) von jeweiligen, aus dem Speicher (S) entsprechend der zutreffenden Umschaltkurve abgerufenen Anfangswert (Y_T) abwärts zählt, wobei jeweils bei Erreichen des Interval!- decoder-Zählerstands 0 die vom Zählgenerator (E) erzeugte Zahl-

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frequenz (f..) entsprechend der für das jeweilige Intervall zuständigen K.

Steigung (n.) veränderbar ist.

7. Steuerschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Adressierungslogik (A) vorgesehen ist, die vom Speicher (S) jeweils die Koordinaten der Knickstel lcn und die Steigungen der Kurvenabschnitte der Schaltkennlinien sowie der nichtlinearen Kennlinie für die Ansteuerung des Druckreglermagneten anfordert und die vom Intervalldecoder-Zähler (Z ), von einem Adressenzähler (Z ) und von der Eingangslogikschaltung (L ) ansteuerbar ist.

8. Steuerschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Hauptdrucksollwerts in Form einer Binärzahl (Y₁-,) ein Zähler (Z ) vorgesehen ist, dem vom Zählfrequenzgcnerator (E) ebenfalls eine sich entsprechend der vom jeweiligen Lastzustandswert (Y ) nichtlinear abhängigen Kennlinie ändernde Zählfrequenz zuführbar ist.

9. Steuerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zähler (Z ) zur Erzeugung des Sollwertkurvenverlaufs für die Hauptdruckerzeugung eine Multiplizier schal tang (M) nachgeschaltet ist zur Bildung einer der Hauptdruckregelschaltung (HR) zuführbaren, dem jeweiligen Zählerstand (Y₁-,) proportionalen Hauptdrucksollwertfrequenz

10.Steuerschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß den den jeweiligen Lastzustand in Form einer Lastbinärzahl (Y ) abbildenden Zähler (Z ) und dem die sich

J-J J-I

ans der Drehzahl der Brennkraftmaschine und gespeicherten Daten

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ergebende Lastschaltbinärzahl (Y₁...) abbildenden Zähler (Z ) die glei-

K K

ehe Abwärtszählfrequenz (f.) zuführbar ist und daß nach Erreichen des Zählerstandes (Y = 0) im Lastzähler (Z ) der Ausgangslogik-

-Ll X-J

schaltung (AL) ein den Schaltzustand des Lastschaltzählers (Z ) be-

treffendes Signal (S) zugeführt ist zur wahlweisen Ansteuerung von den Gangwechsel bewirkenden Magnetventilen (MVl, MV2) unter Einbeziehung der durch den augenblicklich eingelegten Gang aktuellen Umschal tkurve.

12.Steuer Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ansteuerung der Adressierungslogik (A)' mittels eines Kick-Down-Signal s durch die Eingangslogikschaltung (L ) dem Intervalldecoder-Zähler (Z ) ein entsprechender Anfangswert (Y„^) aus dem Speicher (S) zuführbar ist zum Vergleich mit KlJ

dem jeweiligen Geschwindigkeitszählerstand (Y_) zur aussschließlich

abtriebsdr eh zahlabhängig en Gang wahl.

13.Steuer Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur parallelen Übernahme des bei einem vorherigen Rechenzyklus erreichten Lastzustands (Lastbinärzahl Y.)

dem Lastzähler (Z ) ein weiterer Lastzähler (Z' ) zugeordnet ist

i-j -L»

und daß beiden Zählern (Z , Z ,) eine Vergleichsschaltung (K)

L L

nachgeschaltet ist.

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