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TECHNISCHER
BEREICH DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heraufschalten
eines Automatik- oder Halbautomatikgetriebes in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Heraufschalten eines
Automatik- oder Halbautomatikgetriebes in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff
von Anspruch 8.
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STAND DER
TECHNIK
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Nutzfahrzeuge,
solche wie Lastwagen und Busse, sind im Normalfall mit einer Motorbremsfunktion
zur Schonung der Radbremsen des Fahrzeugs beim Bremsen ausgerüstet. In
diesem Zusammenhang ist es vorbekannt, eine Motorbremswirkung in
einer Verbrennungskraftmaschine mittels Anordnen einer Drosselvorrichtung,
zum Beispiel in der Gestalt eines Ventils, in der Abgasanlage des
Fahrzeugs vorzusehen. Auf diese Weise kann ein bestimmter Teil der
Arbeit während
des Auspuffhubs des Kolbens zur Erhöhung der Bremswirkung verwendet
werden.
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Eine
weitere Art einer Motorbremse ist eine so genannte Verdichtungsbremse,
welche mittels Drosselung eines oder mehrerer Auslassventile des
Motors so arbeitet, dass die Luft, welche während des Verdichtungstakts
des Motors in dem Verbrennungsraum komprimiert worden ist, teilweise
in das Abgassystem ausgelassen wird. Dies bedeutet, dass ein Teil
der bei dem Verdichtungshub ausgeführten Kompressionsarbeit nicht
während
des Auspuffhubs des Motors erneut verwendet wird, was für eine Bremswirkung
auf die Kurbelwelle genutzt wird.
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Bei
einer bekannten Verdichtungsbremse werden die Auslassventile in
einer solchen Weise gesteuert, dass die Nockenwelle des Motors mit
einem Profil versehen ist, welches mit zumindest einer zusätzlichen
Erhebung bzw. Nocke geformt ist, um eine Öffnung des Auslassventils zur
Erzeugung einer Bremswirkung zu erreichen. Die Ventile sind mit
einem kleinen Spiel ausgebildet, dessen Größe so ausgewählt ist
(zusammen mit den Abmessungen der zusätzlichen Nocken), dass die
zusätzliche
Nocke die Ventile während
eines normalen Motorbetriebs nicht beeinflusst. Zu diesem Zweck
weist die zusätzliche
Nocke eine Erhebungshöhe bzw.
Hubhöhe
auf, welche im Vergleich mit der regulären Ausstoß- bzw. Auspuffnocke sehr klein
ist. Um die zusätzliche
Nocke bei einer Motorbremsung betriebsbereit zu machen, das heißt, damit
die Auslassventile bei Motorbremsung geöffnet werden können, ist
jeder Kipphebelarm mit einer Vorrichtung in der Gestalt eines verlagerbaren
Kolbens ausgebildet, der durch Öl
in eine hervorstehende Position verlagerbar ist. Dieses bewirkt, dass
das Ventilspiel aufgehoben wird, und dass dann die Erhebungshöhe der zusätzlichen
Nocke ausreichend ist, um die Auslassventile zu öffnen.
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Abgesehen
von einer Verwendung als Motorbremsvorrichtung zur Bremsung des
Fahrzeugs als solches, das heißt,
als eine Ergänzung
zu den Radbremsen der Maschine, gibt es auch einen Bedarf zur Nutzung einer
Motorbremsvorrichtung, zum Beispiel eine solche wie eine Verdichtungsbremse,
während
eines Schaltens des Getriebes des Fahrzeugs. Es ist hierbei ersichtlich,
dass Nutzfahrzeuge wie Lastwagen und Busse immer häufiger mit
automatischen oder halbautomatischen Getrieben ausgerüstet werden.
Solche Getriebe können
mit herkömmlichen
manuellen Getrieben verglichen werden, mit dem Unterschied, dass
das Schalten von Gängen
mittels Steuervorrichtungen anstelle durch die Hand des Fahrers
ausgeführt
wird. Die beigefügte 1 stellt
die prinzipiellen Phasen im Zusammenhang mit einem Hochschalten
(das heißt
in einen höheren Gang)
in solch einem Getriebe dar. 1 zeigt
einen Vergleich zwischen Motordrehmoment und Motordrehzahl über Zeit
bei einem gegebenen Motortyp.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, zeigt Phase „a" eine normale Fahrbedingung
bevor ein Schalten eines Gangs eingeleitet wird. Phase „b" stellt die Abnahme
des Motordrehmoments dar, sobald die Entscheidung getroffen worden
ist, ein Hochschalten auszuführen.
Phase „c" zeigt das Lösen einer
Klauenkupplung zur Entkopplung des Getriebes vom Motor. Phase „d" zeigt eine Verringerung
der Motordrehzahl, um die Motordrehzahl an die zu wählende Getriebeübersetzung
anzupassen. Sobald die Motordrehzahl ausreichend verringert ist,
kann der neue Gang eingelegt werden. Somit stellt Phase „e" den Eingriff der
neuen Klauenkupplung dar. Phase „f" zeigt die Wiederherstellung des Drehmoments,
und Phase „g" zeigt eine normale
Fahrsituation, nachdem das Schalten des Gangs stattgefunden hat.
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Zur
Reduzierung des Verlusts von Fahrenergie des Fahrzeugs während eines
Hochschaltens ist es vorteilhaft, wenn die Motordrehzahl so schnell
wie möglich
an die neue Getriebeübersetzung
angepasst werden kann. Aus dem Dokument SE-C-502154 ist es bekannt,
eine Abgasbremse bei einem Hochschalten selektiv zu gebrauchen,
wenn bestimmte Betriebsparameter erreicht sind, um somit eine schnelle
Abnahme der Motordrehzahl während
des Gangschaltungsvorgangs zu erhalten. Auf diese Weise sinkt der
Verschleiß in dem
Abgasbremssystem angeblich, da die Verwendung der Abgasbremse nur
in einem kleinen Teil der Gesamtanzahl von Hochschaltvorgängen ausgeführt wird.
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Aus
der schwedischen Patentanmeldung mit der Nummer 9804439-9 ist eine
Anordnung zur Motorbremsung in Zusammenhang mit einer Verbrennungskraftmaschine
vorbekannt. Diese Anordnung ist zur Motorbremsung mittels Verringerung
der Motordrehzahl beim Schalten von Gängen ausgelegt, und weist zu
diesem Zweck eine spezielle Vorrichtung auf, welche auf ein Signal
anspricht, das als eine Antwort auf eine Notwendigkeit ein Gangschalten
zu erreichen und um eine Aufhebung eines Ventilspiels in einem Kipphebel
zu erreichen erzeugt wird.
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Beim
Schalten von Gängen
bei einem Motor besteht allgemein ein Wunsch, dass die Zeit der
Antriebsleistungsunterbrechung, PCOT (= Power Cut-Off) des Motors,
so kurz als möglich
gemacht wird. Gemäß dem Stand
der Technik wird beim Gangschalten zuerst ein Signal erzeugt, welches
angibt, dass das Gangschalten bevorsteht. Nach Einleitung des Gangschaltens
und Zurücknahme
des Motordrehmoments werden die Umdrehungen pro Minute (rpm = U/min)
des Motors bzw. wird seine Drehzahl sukzessiv abnehmen, hauptsächlich auf
Grund von Reibungskräften
in den beweglichen Teilen des Motors. Schließlich wird eine niedrigere
Drehzahl erreicht worden sein, bei welcher das Schalten eines Gangs
vervollständigt
werden kann. Um zusätzlich die
Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung während eines Gangschaltens einer
Maschine zu verkürzen,
kann auch eine Bremsung stattfinden wie oben erwähnt ist.
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Ein
weiterer Wunsch bzw. Bedarf im Zusammenhang mit Schalten von Gängen besteht
darin, dass der Gangschaltungsvorgang immer stattfinden sollte,
während
optimale Parameter des Motors und des übrigen Fahrzeugs beibehalten
werden. Eine Ausführung
eines Schaltens eines Gangs kann von einer Anzahl von Parametern
beeinflusst werden, solche wie die Steigung der Straße, die
Luft und der Rollwiderstand des Fahrzeugs etc., und es gibt natürlich Forderungen,
soweit als möglich,
nach Vermeidung unvollständigen
Schaltens von Gängen
und anderen Hauptfunktionen. Wenn zum Beispiel die Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung zu
lang ist, kann es schwierig sein, überhaupt ein Schalten von Gängen auszuführen, was
den Motor bewirkt anzuhalten. Eine weitere Schwierigkeit, die auftreten
kann, besteht darin, dass unterschiedliche Motorkombinationen und
unterschiedliche Fahrzeuge leichte Variationen bezüglich Leistung
und Funktion, einschließlich der
Motorbremsfunktion, aufweisen können.
Dies bedeutet, dass zum Beispiel ein Gangschalten bei etwas anderen
unterschiedlichen Bedingungen bei unterschiedlichen Fahrzeugen ausgeführt werden
kann. Somit gibt es einen Bedarf solche individuellen Variationen,
die das Gangschalten beeinflussen können, auszugleichen.
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EP 925990 offenbart eine
Anordnung mit einer Steuereinheit (
54), welche zur Steuerung
einer Motorbremse ausgelegt ist. Insbesondere ist diese Anordnung
zur Bestimmung des Motordrehzahlgradienten (dES/dt) des in Frage
kommenden Motors vorgesehen. Zur Optimierung eines Gangschaltens
wird ein „Abschaltpunkt" festgelegt, der
zum Beispiel auf einer „Motorbremsenreaktionszeit" (T
REACTION)
basiert und auch auf dem Motordrehzahlgradienten basiert. Durch
Vergleichen eines gemessenen Motordrehzahlgradienten mit einem Referenzwert
wird ein Vergleich zwischen der aktuellen Reaktionszeit für die Motorbremse
und der erwarteten Reaktionszeit ausgeführt. Wenn der Motordrehzahlgradient
größer als
ein erster Referenzwert (REF1) oder kleiner als ein zweiter Referenzwert
(REF2) ist, wird der Wert der erwarteten Reaktionszeit aktualisiert.
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Mit
anderen Worten lehrt die
EP 925990 wie
eine erwartete Reaktionszeit (T
REACTION)
festgelegt wird und wie ein „Abschaltpunkt" für die Motorbremse
festgelegt wird, welcher auf der Reaktionszeit basiert. Wenn sich
der Drehzahlgradient von vorher festgelegten Referenzwerten unterscheidet,
wird die Reaktionszeit aktualisiert.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Motorbremsung
während
eines Gangschaltens in einem automatischen oder halbautomatischen
Getriebe vorzusehen, welches zu einem verlässlichen Gangschaltungsvorgang
beiträgt.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der vorliegenden
Erfindung mittels des Verfahrens nach Anspruch 1 gelöst.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der vorliegenden
Erfindung auch mittels der Vorrichtung nach Anspruch 8 gelöst.
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Mittels
der Erfindung werden bestimmte Vorteile erreicht. Hauptsächlich kann
vermerkt werden, dass die Erfindung die Anpassung eines Parameters,
der sich auf die abgeleitete Drehzahl des Motors während eines
Gangschaltungsvorgangs bezieht, dergestalt ermöglicht, dass das Schalten des
Gangs ausgeführt
werden kann, während
der Motor mit optimaler Leistung betrieben wird.
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Mittels
dieser Anpassung wird auch ein Ausgleich für individuelle Variationen
von unterschiedlichen Motoren und Motorkombinationen so ermöglicht,
dass eine äquivalente
Motorbremsfunktion auch in dem Fall erreicht werden kann, in welchem
kleinere Variationen zwischen verschiedenen Motoren vorhanden sind.
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Die
Erfindung ist auch für
den Ausgleich von den Auswirkungen zum Beispiel eines Motorölwechsels geeignet,
was individuelle Variationen zwischen unterschiedlichen Motoranordnungen
bewirken kann. Dieser Vorteil der Erfindung ist insbesondere von
Bedeutung, da die Zeiten für
einen Ölwechsel
bei unterschiedlichen Fahrzeugen nicht vorausgesagt werden können.
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Vorteilhafte
Ausführungen
der Erfindung sind den beigefügten
abhängigen
Patentansprüchen
zu entnehmen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird im Folgenden mit Bezugnahme auf ein Beispiel einer
bevorzugten Ausführung
und auf die beigefügten
Zeichnungen ausführlicher
erläutert.
Hierbei zeigt:
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1 eine
grafische Darstellung der prinzipiellen Phasen bei einem Hochschalten
in einem Getriebe;
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2 schematisch
eine Vorrichtung zur Aufhebung eines Maschinenspiels in einer Motorbremsvorrichtung
des Typs der Verdichtungsbremse;
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3a schematisch
die Funktion eines Motors bei einem Gangschalten, wobei sich die
Motordrehzahl gemäß einem
ersten Vorgang ändert;
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3b schematisch
die Funktion eines Motors bei einem Gangschalten, wobei sich die
Motordrehzahl gemäß einem
zweiten Vorgang ändert;
und
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4 ein
Flussdiagramm, welches die Funktion der Erfindung bei einem Motorbremsen
im Zusammenhang mit ei nem Gangschalten erläutert.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNG
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Wie
vorher erwähnt
zeigt 1 die prinzipiellen Phasen während eines Hochschaltens (das
heißt
in einen höheren
Gang) in der Ausführung
von Getrieben, welche ein Gangschalten ausführen, wobei eine Antriebsleistungsunterbrechung
auftritt, wie es bei Nutzfahrzeugen üblich ist. 1 zeigt
einen Vergleich zwischen Motordrehmoment und Motordrehzahl über Zeit.
Phase „a" zeigt eine normale
Fahrsituation, bevor ein Gangschalten ausgelöst wird. Da Phase „a" vor dem Hochschalten
auftritt, wird die Motordrehzahl normalerweise während dieser Phase zunehmen.
Phase „b" zeigt die Zurücknahme
des Drehmoments, sobald entschieden worden ist, dass ein Hochschalten
stattfinden soll. Ein Zurücknehmen
des Drehmoments erfordert eine Anpassung der Drehzahlen der Abtriebswelle
von dem Motor und der Eingangs- bzw. Antriebswelle des Getriebes,
und kann in einer Vielzahl von Arten in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen
des Fahrzeugs beeinflusst werden, in dem das Getriebe angeordnet
ist. Phase „c" zeigt das Lösen einer
(nicht dargestellten) Klauenkupplung zur Freigabe des Antriebszugs
des Motors. In dieser Phase wird die Kraftstoffzufuhr zum Motor
begrenzt, um zu verhindern, dass die Motordrehzahl zunimmt. Phase „d" zeigt die Abnahme
der Motordrehzahl zur Anpassung der Motordrehzahl an die Getriebeübersetzung,
die ausgewählt
werden soll. Es ist hauptsächlich
die Zeit, welche benötigt
wird, um die gewünschte
bzw. Soll-Motordrehzahl zu erreichen, welche festlegt, wie schnell
ein Hochschalten ausgeführt
werden kann. Sobald die Motordrehzahl ausreichend reduziert worden
ist, kann der neue Gang in Eingriff kommen. So zeigt Phase „e" das Eingreifen der
neuen Klauenkupplung. Phase „f" zeigt die erneute
Einkupplung des Drehmoments, und „g" zeigt schließlich einen normalen Fahrzustand,
nachdem das Gangschalten stattgefunden hat.
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Zum
Erreichen der notwendigen Abnahme der Motordrehzahl während Phase „d" (siehe 1)
wird ein spezielles Steuerventil vorzugsweise benutzt, wie aus dem
Folgenden ersichtlich wird. Auf diese Weise wird eine schnelle Ausführung eines
Gangschaltens ermöglicht.
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Die
Erfindung ist insbesondere dazu vorgesehen, im Zusammenhang mit
Getrieben gebraucht zu werden, die nicht synchronisiert sind. Zusätzlich ist
die Erfindung zur Verwendung im Zusammenhang mit einem Ventilmechanismus 1 vorgesehen,
wie aus 2 ersichtlich ist. Dieser Ventilmechanismus
ist eine modifizierte Version der Vorrichtung zur Aufhebung eines
Ventilspiels aus der US-A-5 193 497, deren Inhalt in dieser Anmeldung
als eine Bezugnahme eingeschlossen ist. Die Funktion dieses Ventilmechanismus
ist auch aus der schwedischen Patentanmeldung 8904439-9 vorbekannt.
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2 zeigt
somit einen Ventilmechanismus 1 für eine Verbrennungskraftmaschine,
wobei der Ventilmechanismus 1 zum Gebrauch im Zusammenhang
mit einer Motorbremse geeignet ist. Der Mechanismus 1 weist
eine Nockenwelle 2 auf, welche über eine zylindrische Rolle 3 eine
Drehbewegung auf einen Kipphebel 4 überträgt. Der Kipphebel 4 ist
auf einer hohlen Kipphebelwelle 5 angeordnet, welche zu
einer Montage auf einem nicht dargestellten Zylinderkopf in einer
geeigneten Weise vorgesehen ist, zum Beispiel mittels Bolzen. Die
Drehbewegung wird von der Nockenwelle 2 in einer herkömmlichen
Weise über
eine Transmission von der Kurbelwelle des Motors (nicht dargestellt)
weitergeleitet.
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Die
Bewegung, welche von der Nockenwelle 2 auf den Kipphebel 9 übertragen
wird, wird in der Hauptsache von einer ersten Erhebung bzw. Nocke 2a gesteuert,
welche aus einer Auspuffnocke zur Öffnung des Auslassventils zu
einem geeigneten Zeitpunkt besteht. Weiterhin ist die Nockenwelle 2 mit
zumindest einer, gemäß der Ausführung mit
zwei, zusätzlichen
Nocke 2b, 2c versehen, von denen eine erste zusätzliche
Nocke 2b aus einer Ladenocke besteht, welche bei Aktivierung
einer Motorbremsfunktion die Aufgabe hat, das Auslassventil am Ende
des Ansaughubs bzw. -takts des Motors zu öffnen, und es zu Beginn des
Verdichtungshubs offen zu halten. Die zweite zusätzliche Nocke 2c ist
eine Dekompressionsnocke, welche längs der Nockenwelle 2 so
angeordnet ist, dass sie das Auslassventil am Ende des Verdichtungshubs öffnet. Die
Erhebungshöhe beziehungsweise
Hub der zusätzlichen
Nocken 2b, 2c ist sehr klein im Vergleich zur
Erhebungshöhe
der ersten normalen Nocke 2a.
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Im
Prinzip kann die Nockenwelle 2 so angeordnet sein, dass
sie in jeder Richtung drehbar ist. Die zwei zusätzlichen Nocken 2b, 2c sind
gemäß der ausgewählten Drehrichtung
geformt und dimensioniert.
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Die
Bewegung des Kipphebels 4 wird über Übertragungsvorrichtung 6 und
ein halbkugelförmiges Steuerelement 7 auf
ein Joch 8 übertragen,
welches entlang einer Führungsschiene
S auf dem Zylinderkopf verlagerbar ist. In der dargestellten Ausführung wirkt
das Joch 8 auf zwei Ventilrohre 9. Jedes Ventilrohr
ist in einer üblichen
Weise von einer Ventilfeder 10 umgeben. Abgesehen von diesen
beiden Ventilfedern 10 ist eine Feder 11 unter
dem Joch 8 angeordnet. Der Zweck dieser Feder besteht darin,
das Joch in einer solchen Stellung beizubehalten, dass das Spiel,
welches immer in einem Ventilmechanismus dieser Art vorkommt, zwischen
den Ventilrohren 9 und der unteren Seite des Jochs 8 auftritt.
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Der
oben beschriebene Ventilmechanismus kann mit unter Druck stehendem Öl versorgt
werden, welches in den Hohlraum der Kipphebelwelle 5 mittels
einer geeigneten Steuerventilvorrichtung gespeist wird. Eine solche
Vorrichtung ist als solche aus der schwedischen Patentanmeldung
9804439-9 vorbekannt und wird aus diesem Grund unten nicht detailliert
erläutert.
Es kann jedoch erwähnt
werden, dass die bekannte Steuerventilvorrichtung zur Lieferung
von Öl
bei einem geeigneten Druck zu der Kipphebelwelle mittels Steuerung
durch ein Steuersystem (nicht gezeigt) ausgelegt ist, welches seinerseits
zum Beispiel eine Motorsteuereinheit und eine Übertragungssteuereinheit aufweisen
kann. Die Steuerung mittels des Steuersystems ist dann zur Auslösung einer
Aktivierung der Steuerventilvorrichtung ausgebildet, wenn das Schalten
von Gängen stattfindet.
Während
einer solchen Auslösung
des Gangschaltens wird unter Druck stehendes Öl in die Kipphebelwelle 5 und
weiter längs
eines Kanals 13 in jeden Kipphebel 4 eingespeist.
Das Öl
beeinflusst dann die Übertragungsvorrichtung 6,
welche am Ende des Kipphebels über
den Ventilrohren 9 angeordnet ist. Die Übertragungsvorrichtung 6 besteht
in geeigneter Weise aus einem Kolben 14, welcher in zwei
Stellungen aktiv ist und zwischen diesen verlagerbar ist, welche
eine eingezogene Stellung und eine ausgerückte Stellung sind. Bei normalen
Betriebsbedingungen wird Öl
in die Kipphebelwelle 5 bei ungefähr 1 bar eingespeist. Bei solchen Druckbedingungen
wird der Kolben 14 in seiner eingezogenen Stellung mittels
der Feder 11 gehalten, welche auf das Joch 8 einwirkt.
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Wenn
eine zusätzliche
Bremswirkung benötigt
wird, steuert das oben genannte Steuersystem die Steuerventilvorrichtung
zur Einspeisung von Öl
in den Kipphebel 5 unter einem höheren Druck, zum Beispiel bei
2 bar. Auf diese Weise wird eine Bremswirkung erreicht, da der Kolben 14 seine
ausgefahrene Stellung einnimmt, bei welcher ein Ventilspiel aufgehoben
ist. So wird, wie als solches vorbekannt ist, ein steuerbares Ventil
verwendet, um eine Motorbremswirkung zu erhalten, wenn ein Gangschalten
ausgelöst
wird.
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Zur
Angabe, dass ein Gangschalten stattfinden soll, kann das Steuersystem
eine Vielzahl von verschiedenen Parametern (separat oder in Kombination)
benutzen, zum Beispiel Signale, die sich auf die Drehzahl und das
Drehmoment des Motors, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die
Ist-Positionen der Pedale des Fahrzeugs beziehen. Die Erfindung
ist jedoch nicht auf eine Ausführung
mit diesen Signalen allein beschränkt, sondern sie kann ebenso
mit anderen Signalen verwendet werden, welche eine Angabe darüber machen,
dass ein Gangschalten notwendig ist, und dass eine Motorbremsung
somit wichtig ist. Nachdem ein Gangschalten durchgeführt worden
ist, wird der Kolben 14 in dem Kipphebel wieder ein Ventilspiel
zulassen, welches dem entspricht, dass eine Motorbremsung nicht
länger
erreicht wird. Auf diese Art und Weise wird die Motorbremsung beendet
und das Motordrehmoment kann wieder eingekuppelt bzw. in Eingriff
gebracht werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun im Detail beschrieben. Oben wurde
erwähnt,
dass es einen Bedarf nicht nur für
ein Gangschalten in kürzest
möglicher
Zeit gibt, sondern dass ein solches Gangschalten auch stattfinden
sollte, während
dessen eine optimale Leistung des Motors, des Getriebes und des übrigen Fahrzeugs
beibehalten wird. Diese Probleme werden nun mit Bezugnahme auf 3a erläutert, welche
ein schematisches Diagramm ist, das den Zusammenhang zwischen Zeit
t (die x-Achse) und der Drehzahl n (die y-Achse) einer Maschine
bzw. eines Mo tors darstellt. Aus den schematischen Kurven in der
Figur kann ersehen werden, dass das Gangschalten eines Motors durch
einen Übergang
von einer ersten Fahrbedingung, die mit dem Bezugszeichen 15 versehen
ist, auf eine zweite Fahrbedingung 16 initiiert wird, wobei
die erste Fahrbedingung 15 eine normale Betriebsbedingung
ist, welche im Wesentlichen der Phase „a" nach 1 entspricht,
wobei der Motor mit einer bestimmten Drehzahl n1 gefahren
werden kann.
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Wenn
ein Gangschalten ausgelöst
wird, was mit dem Bezugszeichen 17 angegeben ist, wird
die Drehzahl n des Motors fortschreitend abnehmen. Die Drehzahl
wird dann auf einen niedrigere Drehzahl n2 abfallen, welche
als eine gewünschte
bzw. Soll-Drehzahl betrachtet werden kann, bei der das in Frage
stehende Gangschalten ausführbar
ist. Der Wert der Soll-Drehzahl
n2 seinerseits hängt von verschiedenen äußeren Verhältnissen
ab, solche wie zum Beispiel die Steigung der Straße, der
Rollwiderstand und die Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung.
Wenn keine Motorbremsfunktion, zum Beispiel der Art einer Verdichtungsbremse,
benutzt wird, wird die Absinkrate der Drehzahl n hauptsächlich durch
den Einfluss der Reibungskräfte
bestimmt, welche gegen die beweglichen Teile des Motors arbeiten.
Wenn keine aktive Motorbremse verwendet wird, wird die Änderung
von der ersten Drehzahl n1 auf die zweite
n2 somit in einem bestimmten Zeitabschnitt
stattfinden, der in 3 als t1 bezeichnet ist.
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Wenn
jedoch eine zusätzliche
Motorbremse (zum Beispiel eine Verdichtungsbremse) verwendet wird, wird
die Drehzahl n des Motors bedeutend schneller von der ersten Drehzahl
n1 auf die zweite Drehzahl n2 abfallen
als es ohne Motorbremse der Fall ist. Dieser relativ schnelle Vorgang
ist in 3a mit dem Bezugszeichen 18 angegeben.
In größerem Detail
wird das Motor bremsen dann zu einem Zeitpunkt beendet, bevor die Soll-Drehzahl n2 erreicht ist, wie mit dem Bezugszeichen 19 angegeben
ist, da die Wirkung des Motorbremsens für einen kurzen Augenblick bestehen
bleibt, nachdem es abgeschaltet worden ist. Schließlich wird
die zweite Drehzahl n2 in einem bestimmten
Zeitabschnitt t2 erreicht, welcher bedeutend
kürzer
ist als der korrespondierende Zeitabschnitt (t1),
in welchem keine Motorbremsung benutzt wird.
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Abgesehen
von dem Wunsch nach einer kurzen Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung
PCOT beim Betrieb des Motors ist es auch wünschenswert, so wenige auftretende
Fehlfunktionen wie möglich
in Verbindung mit einem Gangschalten zu haben. Zum Beispiel kann
eine zu lange Unterbrechungszeit unnötigen Zeitverbrauch nach einem
ansonsten schnellen Gangschalten bis zu dem Zeitpunkt bewirken,
wenn ein Motordrehmoment wieder in Eingriff gebracht wird. Eine
sehr lange Unterbrechungszeit kann auch in einigen Fällen ein
gewünschtes
Gangschalten unmöglich
machen.
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Vor
einem Schalten eines Gangs wird ein Wert einer erwarteten Drehzahlableitung
ESGe (erwarteter Motordrehzahlgradient)
für die
Verringerung der Drehzahl während
des Gangschaltens benutzt. Ein Wert, der diese erwartete Drehzahlableitung
ESGe betrifft, wird dann in einer (nicht
dargestellten) Steuereinheit gespeichert, welche entsprechend zu
dem oben Erläuterten
in der Steuerung eines bestimmten Gangschaltungsvorgangs verwendet
wird. Der Erfindung liegt ein Basisprinzip zugrunde, dass die Messung
der Ist-Drehzahlableitung ESGm (gemessener
Motordrehzahlgradient) des Motors während des Gangschaltungsvorgang
ausgeführt
wird und – wenn
die letztere gemessene Ableitung zu viel von der erwarteten Ableitung
abweicht – eine Aktualisierung
des gespeicherten Werts hinsichtlich der erwarteten Ab leitung bewirkt.
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Bei
dem Vorgang nach 3a fällt die Drehzahl n des Motors
von der ersten Drehzahl n1 auf die zweite Drehzahl
n2 in einer im Wesentlichen linearen Weise
ab, das heißt
wie aus dem Bezugszeichen 18 ersichtlich ist. In 3b ist
der Zusammenhang zwischen Zeit t (die x-Achse) und der Drehzahl
n (die y-Achse)
eines Motors in einem wechselnden Vorgang dargestellt, welcher im
Wesentlichen dem in 3a gezeigten entspricht, aber
in welchem die Drehzahl n des Motors nicht linear von der ersten
Drehzahl n1 auf die zweite Drehzahl n2 abfällt,
sondern stattdessen während
des Gangschaltungsvorgangs verändert
wird. Dieses ist mit dem Bezugszeichen 18' in 3b gezeigt.
Daraus ist es ersichtlich, dass der Übergang zwischen einer ersten
Fahrbedingung 15 und einer zweiten Fahrbedingung 16 auf
einer Anzahl von Wegen stattfinden kann. Die Messung gemäß der Erfindung
der Drehzahlableitung des Motors weist als ihre Hauptaufgabe eine
Schätzung
der durchschnittlichen Drehzahlgradienten (das heißt die durchschnittliche
Drehzahlabnahme der Motordrehzahl) zwischen einem Start- und einem
Endpunkt auf. Der Startpunkt entspricht dann der Auslösung eines
Gangschaltungsvorgangs, und der Endpunkt entspricht dem, dass der
Motor seine Soll-Drehzahl erreicht hat, und das Gangschalten vervollständigt werden
kann.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird nun ausführlich
mit Bezugnahme auf 4 beschrieben, welche ein vereinfachtes
Flussdiagramm ist, das darstellt, wie die Erfindung beim Schalten
eines Gangs verwendet wird. Das Gangschalten wird auf eine Weise
ausgelöst,
welche vorher erwähnt
worden ist, nämlich
durch ein Signal von einer Steuereinheit, welche ein Steuerventil
aktiviert, zum Beispiel von der Ausführung, die oben beschrieben
worden ist. Wie im Block 20 in 4 angegeben ist,
wird der Gangschaltungsvorgang dann mit einer Steuerfunktion ausgelöst, um sicherzustellen,
dass der in Frage kommende Motor die korrekte Temperatur aufweist
und ansonsten auch in einem Zustand ist, der ein Gangschalten unter
Verwendung der zusätzlichen
Motorbremse gestattet. Es wird hier angenommen, dass vorgesehen
ist, dass der Gangschaltungsvorgang mit einer erwarteten Abfallrate
für die
Drehzahl des Motors stattfindet, das heißt eine erwartete Drehzahlableitung
ESGe. Ein Wert gemäß dieser Drehzahlableitung
wird dann in der Steuereinheit gespeichert. Wenn die Funktion des
Motors als gut erachtet wird, wird das Gangschalten ausgelöst. Die
Auswahl eines Gangschaltungsvorgangs (zum Beispiel zwischen den
Gängen
ein Schalten ausgeführt
werden soll) kann mittels einer Festlegung der Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung
(PCOT) bestimmt werden. Die PCOT wird festgelegt, indem die erwartete
Drehzahlableitung ESGe als ein Startpunkt
verwendet wird. In Abhängigkeit
von der Länge
der Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung wird festgelegt, zwischen
welchen Gängen
ein versuchter Gangschaltungsvorgang ausgeführt werden sollte. Alternativ
können
weitere Faktoren, solche wie zum Beispiel der aktuelle Gang des
Getriebes, das Gewicht des Fahrzeugs, die Eigenschaften des Motors,
die Steigung der Straße
und die Stellung des Gaspedals, den Gangschaltungsvorgang beeinflussen.
Zum Beispiel kann das Gangschalten während eines Hochschaltens bei
relativ hoher Drehzahl auf einer steilen Steigung in Abhängigkeit
von der Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung mit einer oder zwei
Gangstufen ausgeführt
werden.
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Während des
Gangschaltungsvorgangs wird ein Messen der aktuellen bzw. Ist-Drehzahlableitung ESG
m (Block
21) vorgenommen. Dieses
Messen, das einer Berechnung von
entspricht,
resultiert in einem aktuellen Wert, der ei ne gemessene Drehzahlableitung
ESG
m betrifft, das heißt die „gesamte" Ableitung während der in Frage kommenden
Antriebsleistungsunterbrechung. Von diesem Wert kann auch gesagt
werden, dass er einem durchschnittlichen Drehzahlgradienten zwischen
einem Startpunkt und einem Endpunkt entspricht, wobei der Startpunkt
seinerseits einer Auslösung
des Gangschaltungsvorgangs entspricht und der Endpunkt im richtigen
Zeitpunkt dem entspricht, dass der Motor die Solldrehzahl erreicht
hat und das Gangschalten vervollständigt werden kann. Wenn zum
Beispiel die gemessene Drehzahlableitung ESG
m relativ
gering ist, kann daraus zu sehen sein, dass eine reduzierte Motorbremswirkung
vorhanden ist. Dieses beeinflusst die Möglichkeiten einer problemlosen
Ausführung
besagten ablaufenden Gangschaltung.
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Diesem
folgend (Block 22) findet ein Vergleichen zwischen der
gemessenen Drehzahlableitung ESGm und der
erwarteten Drehzahlableitung ESGe statt.
Wenn der absolute Wert der Differenz zwischen der gemessenen Drehzahlableitung
ESGm und der Drehzahlableitung ESGe einen vorher festgelegten Schwellwert x überschreitet,
wird eine Anpassung oder eine Aktualisierung des Wertes der erwarteten
Drehzahlableitung ESGe gemäß der Erfindung
vorgenommen. Dieses findet seinerseits dadurch statt, indem in der
gespeicherten Einheit ein neuer Wert gespeichert wird, der die erwartete
Drehzahlableitung ESGe betrifft (Block 23).
Der Wert der gemessenen Drehzahlableitung ESGm kann
dann entweder durch die vorherigen erwarteten Drehzahlableitung
ESGe direkt ersetzt werden, oder der letztere
Parameter kann stufenweise oder sukzessive so geändert werden (über einen
bestimmten Zeitabschnitt), dass er schließlich einen Wert erreicht,
der zu der gemessenen Drehzahlableitung ESGm korrespondiert.
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Der
oben erwähnte
Schwellwert x wird auf eine geeignete Höhe gesetzt, und liegt zum Beispiel
in der Größenordnung
von 10 des Wertes der erwarteten Drehzahlableitung ESGe.
Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf diesen Wert eingeschränkt.
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Wenn
eine sukzessive Änderung
des Wertes der erwarteten Drehzahlableitung ESGe stattfindet,
kann diese in der Form einer stufenweisen Erhöhung von dem Wert der vorher
erwarteten Drehzahlableitung ESGe bis zu
dem Wert der gemessenen Drehzahlableitung ESGm während eines
bestimmten Zeitabschnitts erfolgen. Als eine Alternative zu einer
stufenweisen Erhöhung
kann auch zum Beispiel eine exponenzielle Erhöhung bis zu dem Wert erfolgen,
der zu der gemessenen Drehzahlableitung ESGm korrespondiert.
Zum Beispiel kann die Anpassung dergestalt erfolgen, dass ein neuer „angepasster" Wert aus der Summe
von 90% des vorherigen Werts und von 10% des gemessenen Wertes besteht.
Als eine weitere Alternative kann die Erhöhung gemäß einem Übergangsprozess stattfinden,
in welchem der vorherige Wert der erwarteten Drehzahlableitung ESGe zuerst rechtzeitig auf einen Wert ansteigt,
welcher sogar die gemessene Drehzahlableitung ESGm übersteigt, aber
welcher sich während
eines bestimmten Zeitabschnitts einem Wert „anpasst", der zu der gemessenen Drehzahlableitung
ESGm korrespondiert. Die Anpassung kann
auch zum Beispiel auf einem Durchschnittswert einer Anzahl von gemessenen
Drehzahlableitungen basieren (zum Beispiel während der letzten fünf Gangschaltungsvorgänge), welche
die Basis eines neuen erwarteten Werts ESGe bilden.
Unabhängig
davon, welcher Änderungs-
oder Übergangsvorgang
benutzt wird, wird der vorherige Wert der erwarteten Drehzahlableitung
ESGe schließlich durch einen Wert ersetzt
worden sein, der zu vorher gemessenen Werten korrespondiert, welche
die Drehzahlableitung betreffen.
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Wenn
der Wert der erwarteten Drehzahlableitung ESGe durch
einen neuen angepassten Wert gemäß dem Obigen
ersetzt worden ist, wird der Vorgang bzw. das Verfahren beendet.
Vor dem nächsten
Gangschalten wird ein neuer Wert hinsichtlich der erwarteten Drehzahlableitung
ESGe verwendet werden, wenn das Gangschalten
ausgelöst
wird. Dieser neue Wert wird dann auf das angepasst, was während des
vorherigen Gangschaltens stattgefunden hat. Da das System auf diese
Art und Weise frühere
Ereignisse im Zusammenhang mit Gangschalten in Betracht zieht, kann
das Risiko von möglichen
Fehlern und Unregelmäßigkeiten (zum
Beispiel zu frühes
oder zu spätes
Gangschalten, schlechte Fahrbedingungen, unvollständiges Gangschalten,
usw.) im Zusammenhang mit Gangschalten schrittweise verringert und
vielleicht sogar aufgehoben werden.
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In
normalen Fällen
wird das oben beschriebene Verfahren (siehe auch 4)
während
ungefähr
5 bis 15 Minuten Fahrens mit einer Anzahl von Gangschaltungen wiederholt
worden sein, bevor die Anpassung zu einem gut funktionierenden Wert
der erwarteten Drehzahlableitung ESGe geführt hat.
Dieser wird dann an die in Frage kommende Motoranordnung korrekt
angepasst. Der erhaltene Wert kann in einer Speichereinheit gespeichert
werden und einen Anfangswert beim nächsten Fahren des Fahrzeugs
bilden, aber dieses ist nicht immer notwendig.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführung beschränkt, sondern
kann innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche variiert werden. Zum Beispiel
kann die Erfindung in verschiedenen Fahrzeugtypen verwendet werden,
zum Beispiel in Lastwagen und Personenwagen. Zusätzlich kann die Erfindung in
verschiedenen Ausführungen
von Motorbremsvorrichtungen benutzt werden, das heißt in anderen
Vorrichtungen als in der oben beschriebenen Verdichtungsbremsvorrichtung.
In größerem Detail kann
die Erfindung in solchen Motorbremsvorrichtungen verwendet werden,
in welchen eine Messung der Drehzahlableitung des Motors (Motordrehzahlgradient)
erhalten werden kann. Zum Beispiel kann die Erfindung in Anwendungen
benutzt werden, in denen elektrische oder hydraulische Hauptaktuatoren
verwendet werden. Die Erfindung kann auch in so genannten ISG-Anordnungen zur Anwendung
kommen, das heißt
Anordnungen mit einem integrierten Anlasser und Generator, welcher
zur Erzielung einer Bremswirkung benutzt werden kann.