Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorgabe der aktuellen Übersetzung eines kontinuierlich ver¬ stellbaren Getriebes (CVT=Continuously Variable Transmission) , insbesondere eines Personenkraftwa¬ gens, bei dem Betriebspunkte eines Schaltkennfelds angenommen werden können, die auf einer Kennlinie optimierten Verbrauchs eines Mot rkennfelds eines Motors des Fahrzeugs liegen und bei dem auch Be¬ triebspunkte des Schaltkennfelds angenommen werden können, die auf einer Kennlinie optimierter Lei¬ stung des Motorkennfeldε liegen, wobei der Verlauf der Kennlinien des Schaltkennfelds aus der jeweils gewählten Kennlinie des Motorkennfelds resultiert.

Am Markt befinden sich Getriebe mit kontinuierli¬ cher Ubersetzungsverstellung, die unter Verwendung hydraulischer Steuerungen arbeiten. Derartige Steuerungen sind sehr aufwendig.

Ferner sind elektronisch gesteuerte kontinuierlich verstellbare Getriebe bekannt, bei denen nach Fah¬ rerwunsch oder automatisch auf unterschiedlichen Kennlinien eines Motorkennfelds des Motors eines Fahrzeugs gefahren werden kann. Bekannt ist es, diesen Betrieb auf der Kennlinie optimalen Ver¬ brauchs (Wirkungsgrads) oder auf der Kennlinie op¬ timaler Leistung vorzunehmen. Von diesen jeweiligen Kennlinien des Motorkennfelds sind Schaltkennlinien von Schaltkennfeldern abgeleitet, die den bekannten Econo y- beziehungsweise Sport-Betrieb des Getrie¬ bes zulassen. Nachteilig ist, daß im Econo y-Mode ein relativ schlechtes Beschleunigungsverhalten be¬ zogen auf eine bestimmte Drosselklappenänderung des Motors vorliegt und daß im Sport-Mode bei einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit ein hohes und somit unökono isches Drehzahlniveau vorgegeben ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Haupt¬ anspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß eine dynamische Einstellung der Über¬ setzung des kontinuierlich verstellbaren Getriebes erfolgt, so daß insbesondere ein günstiges, niedri¬ ges Drehzahlniveau im Economy-Mode mit gutem Be¬ schleunigungsvermögen kombiniert wird. Für die Ab¬ leitung des Schaltkennfelds der dynamischen Steue¬ rung werden erfindungsgemäß spezielle Kennlinien im Motorkennfeld derart ausgewählt, daß man -ausgehend von der Kennlinie optimierten oder optimalen Ver¬ brauchs bei einer Fahrt mit konstanter Geschwindig-

keit- durch eine Änderung der Leistungsanforderung einen sich entsprechend der Änderungsgeschwindig- keit der Leistungsanforderung ergebenden Leistungs- überschuß und damit verbesserte Beschleunigungs¬ werte erhält. Der Übergang von einem Betriebspunkt mit optimiertem Verbrauch zu einem Betriebspunkt optimierter beziehungsweise gewünschter Leistung erfolgt nicht sprunghaft, sondern kontinuierlich. Sprünge im Kennfeld werden also vermieden. Zur Re¬ alisierung eines Beschleunigungswunsches des Fah¬ rers des Fahrzeugs wird die relevante Kennlinie in Richtung auf die leistungsopti ierte Kennlinie ent¬ sprechend weit verschoben. Liegt der Wunsch einer geringeren Beschleunigung vor, so wird die Kennli¬ nie in Richtung der verbrauchsopti ierten Kennlinie bewegt. Aus diesen Vorgaben resultiert das erfin¬ dungsgemäße Schaltkennfeld. Dort können also Be¬ triebspunkte angenommen werden, die auf einer zwi¬ schen der Kennlinie des optimierten Verbrauchs und der Kennlinie der optimierten Leistung verlaufen¬ den, dynamischen Kennlinie des Motorkennfelds lie¬ gen, wobei -wie erwähnt- die Lage der dynamischen Kennlinie von der Größe der Änderungsge¬ schwindigkeit der Leistungsanforderung abhängt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese¬ hen, daß die Leistungsanforderung der Stellung der Drosselklappe des Motors und somit die Änderungsge¬ schwindigkeit der Leistungsanforderung der Ände¬ rungsgeschwindigkeit der Drosselklappe entspricht.

Das erfindungsgemäße Schaltkennfeld entspricht im Hinblick auf seine Begrenzungslinien zum einen dem Schaltkennfeld des Economy-Modes und zum anderen

de Schaltkennfeld des Sport-Modes. Dies führt dazu, daß eine Begrenzungslinie des Schaltkenn- feldes einer einem optimierten Verbrauch zugeordne¬ ten Kennlinie entspricht und daß eine weitere Be¬ grenzungslinie des Schaltkennfeldes einer optimier¬ ten Leistung zugeordneten Kennlinie entspricht.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein Motorkennfeld mit einer Kennlinie op¬ timierten Verbrauchs (Wirkungsgrads) ;

Figur 2 ein aus dem Motorkennfeld der Figur 1 ab¬ geleitetes Schaltkennfeld;

Figur 3 ein Motorkennfeld für optimierte Lei¬ stung;

Figur 4 ein aus dem Motorkennfeld der Figur 3 ab¬ geleitetes Schaltkennfeld;

Figur 5 ein Motorkennfeld gemäß dem dynamischen Verfahren der Erfindung;

Figur 6 ein Schaltkennfeld der dynamischen Steue¬ rung, hergeleitet aus dem Motorkennfeld der Figur 5,

Figur 7 ein Blockschaltbild und

Figur 8 ein Struktogramm.

Beschreibung eines Ausfύhrungsbeispiels

Die Kennlinien der Figuren 1 bis 4 zeigen den Aus¬ gangspunkt für das erfindungsgemaße Verfahren zur Vorgabe der aktuellen Übersetzung eines kontinuier¬ lich verstellbaren Getriebes (CVT) eines Fahrzeugs. An ihnen soll zunächst ein Economy-Mode und auch ein Sport-Mode verdeutlicht werden, so wie er be¬ reits im Stand der Technik bekannt ist. Anhand des Bekannten wird dann die Erfindung besonders an¬ schaulich. Sie wird in den Figuren 5 und 6 verdeut¬ licht.

Die Figur 1 zeigt ein Motorkennfeld. Dargestellt sind Kennlinien a, die das Motormoment M- _mot in Ab¬ hängigkeit vom Drosselklappenwinkel DK zeigen. Fer¬ ner sind Leistungshyperbeln b eingetragen, wie sie sich bei unbeschleunigter Geradeausfahrt in der Ebene einstellen. Mit c ist eine Kennlinie opti¬ mierten Verbrauchs, also optimierten Wirkungsgrads eingetragen. Demnach zeigt die Figur 1 ein Motor¬ kennfeld optimierten Verbrauchs.

Aus dem Motorkennfeld optimierten Verbrauchs ist das Schaltkennfeld der Figur 2 abgeleitet. Die ho¬ rizontalen Linien d sind Linien gleichen Drossel¬ klappenwinkels. Die ansteigenden Linien e sind Li¬ nien gleicher Längsbeschleunigung des Fahrzeugs. Auf der Abszisse des Diagramms der Figur 2 ist die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs in km/h angege¬ ben, so daß die beiden gestrichelten Linien f je-

weils eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit darstel¬ len.

Das Motorkennfeld der Figur 3 entspricht der Dar¬ stellung der Figur 1, wobei jedoch nicht ein Kenn¬ feld optimierten Verbrauchs, sondern optimierter Leistung vorliegt. Dementsprechend ergibt sich ge¬ genüber der Darstellung, der Figur 1 ein anderer Verlauf der Kennlinie c. Aus dem Motorkennfeld op¬ timierter Leistung der Figur 3 ist das Schaltkenn¬ feld der Figur 4 abgeleitet. Bei der Figur 4 han¬ delt es sich somit um ein Schaltkennfeld optimier¬ ter Leistung.

Das Schaltkennfeld der Figur 2 ist also ein Schalt¬ kennfeld im Economy-Mode, während das Schaltkenn¬ feld der Figur 4 eine Schaltkennfeld im Sport-Mode ist.

Aus dem Vorstehenden wird deutlich, daß bei der Herleitung der Schaltkennfelder des Economy-Modes beziehungsweise Sport-Modes jeweils vorausgesetzt wurde, daß -unabhängig vom Fahrzustand- nur Be¬ triebspunkte auf der verbrauchsoptimierten bezie¬ hungsweise der leistungsoptimierten Kennlinie er¬ reicht werden können. Die Erfindung geht nicht die¬ sen Weg. Bei ihr können auch Betriebspunkte die verbrauchsoptimiert oder aber leistungsoptimiert sind angefahren werden, zusätzlich jedoch auch wei¬ tere Betriebspunkte, die sich zwischen diesen bei¬ den Zuständen befinden.

Zur Verdeutlichung wird auf die Figur 5 eingegan¬ gen. Diese zeigt ein Diagramm, das der Figur 1 be¬ ziehungsweise der Figur 3 entspricht. Neben der

Kennlinie optimierten Verbrauchs (in Figur 5 als c ¹ bezeichnet) ist dort auch die Kennlinie optimierter Leistung dargestellt (sie ist mit c' 'bezeichnet) . Die Kennlinien c' und c ¹¹ entsprechen also den Kennlinien der Figuren 1 beziehungsweise 3. Der Fi¬ gur 5 ist entnehmbar, daß sich zwischen der Kennli¬ nie c ¹ des optimierten Verbrauchs und der Kennlinie c ¹ ' der optimierten Leistung eine .weitere Kennlinie c ¹¹¹ befindet. Es handelt sich hierbei um eine dy¬ namische Kennlinie des Motorkennfelds, die zwischen der Kennlinie c' und c' ¹ ihre Lage in Abhängigkeit eines dynamischen Betriebsparameters ^' einstellt. Bei diesem Betriebspara eter handelt es sich um eine Änderung der Leistungsanforderung an den Motor, vorzugsweise eine Änderungsgeschwindigkeit der Lei¬ stungsanforderung, insbesondere eine Änderungsge¬ schwindigkeit der Drosselklappe des Motors. Ausge¬ hend von der sich aufgrund der Änderungsgeschwin¬ digkeit der Leistungsanforderung einstellenden Kennlinie c ¹ ' ¹ des Motorkennfelds wird -gemäß Figur 6- ein zugehöriges Schaltkennfeld ausgebildet. Das Auswahlkriterium des Schaltkennfelds ist somit die Änderungsgeschwindigkeit der Drosselklappe des Mo¬ tors. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß bei langsamen Änderungen der Drosselklappe der Economy- Mode aktiv bleibt. Dies entspricht dem Diagramm der Figur 2. Bei schnellen Änderungen der Stellung der Drosselklappe • wird das Kennfeld der dynamischen Steuerung gemäß Figur 6 herangezogen. Bei mittleren Änderungsgeschwindigkeiten sind beliebig viele Zwi¬ schenstufen zwischen der Darstellung der Figur 2 und der Figur 6 möglich. Wieweit sich der Betriebs¬ punkt jeweils von der Kennlinie optimierten Wir¬ kungsgrades (optimierten Verbrauchs) entfernt, wird

also von der Änderungsgeschwindigkeit der Drossel¬ klappe abhängig gemacht. Mit der erfindungsge äßen Steuerung kann man somit auf einen separaten Sport- Mode verzichten.

Der erfinderische Gedanke ist selbstverständlich nicht auf die beiden Extreme (Kennlinie optimierten Verbrauchs und optimierter Leistung) beschränkt. Selbstverständlich ist es auch möglich, für die dy¬ namische erfindungsgemaße Steuerung andere statio¬ näre Motorkennlinien als Ausgangskennlinien heran¬ zuziehen oder mit heranzuziehen.

Zusätzlich kann die erfindungsgemaße Steuerung der¬ art erweitert werden, daß bei hohen Änderungsge¬ schwindigkeiten der Drosselklappe zunächst eine stationäre Kennlinie optimierter Leistung gemäß dem Schaltkennfeld der Figur 4 eingestellt wird und daß dann, nach einer geeigneten Zeitspanne oder nach Überschreiten eines bestimmten Anteils (zum Bei¬ spiel 80%) der stationären Endgeschwindigkeit be¬ ziehungsweise Unterschreiten einer verbleibenden Beschleunigung, der langsame Übergang auf die ver¬ brauchsoptimierte Kennlinie erfolgt. Für ein sportliches Fahren sind damit alle Voraussetzungen gegeben.

Anhand eines Beispiels sei die Erfindung näher be¬ schrieben. In der Figur 2 ist ein Betriebspunkt A eingezeichnet. Er entspricht einer Drosselklappen¬ stellung von'40% sowie einer Geschwindigkeit v von 85 km/h. Es sei angenommen, daß der Fahrer des Fahrzeugs ein Beschleunigungsmanöver durchführt. Er öffnet die Drosselklappe auf die Stellung 80%. Hierdurch verändert die Getriebesteuerung die Über-

setzung des kontinuierlich verstellbaren Getriebes derart, daß sich eine Motordrehzahl von circa 2050 U/min einstellt. Damit ist ein Übergang vom Be¬ triebspunkt A zum Betriebspunkt B erfolgt. Mit die¬ ser konstanten Drehzahl beschleunigt nunmehr das Fahrzeug bis auf eine Endgeschwindigkeit von circa 143 km/h (Betriebspunkt C) . Die genannten Betriebs¬ punkte A,B und C sind ebenfalls in der Figur 1 eingetragen. Sie liegen auf der verbrauchsoptimier¬ ten Kennlinie, wobei die im Betriebspunkt B zur Verfügung stehende Leistung größer ist als die für die Konεtantfahrt mit der Startgeschwindigkeit (Be¬ triebspunkt A) bereitgestellte Leistung. Der Über¬ schuß wird für die Beschleunigung verwendet, bis sich bei circa 143 km/h ein neuer Gleichgewichtszu¬ stand einstellt.

Demgegenüber sei nunmehr anhand der Figur 6 die er¬ findungsgemäße dynamische Steuerung mit denselben Ausgangswerten erläutert. Begonnen wird im Be¬ triebspunkt A, bei dem eine Startgeschwindigkeit von etwa 85 km/h vorliegt. Infolge der Drosselklap- penänderung auf 80% wird eine Motordrehzahl von circa 4.800 U/min eingestellt (Betriebspunkt D) . Bei dieser nunmehr beibehaltenden Drosselklappen¬ stellung wird mit einer deutlich größeren Beschleu¬ nigung gegenüber dem Vorgang gemäß Figur 2 der (identische) Betriebspunkt C angefahren. Im zum Schaltkennfeld der Figur 6 dazugehörigen Motorkenn¬ feld der Figur 5 ist erkennbar, daß sich infolge der dynamischen Steuerung der entsprechende Be¬ triebspunkt weit von der verbrauchsoptimierten Kennlinie c" in Richtung der Kennlinie c' opti¬ mierter Leistung verschiebt. Ist der Beschleuni-

gungsvorgang abgeschlossen, so wird erfindungsgemäß wieder ein stationärer Zustand erreicht, bei dem verbrauchsoptimal gefahren wird.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß wegen der Möglichkeit, je nach Anforderung eine entsprechende Kennlinie aus dem Motorkennfeld der Figur 5 auszu¬ wählen, aufgrund der beiden Grenzkennlinien (opti¬ mierter Verbrauch sowie optimierte Leistung) einer¬ seits die mit 1 gekennzeichnete Linie in der Figur 2 identisch mit der ebenfalls mit 1 gekenn¬ zeichneten Linie in der Figur 6 ist und anderer¬ seits auch Identität zwischen denen mit 2 gekenn¬ zeichneten Kennlinien in den Figuren 4 und 6 be¬ steht.

Anhand des Blockschaltbilds der Figur 7 und des Struktogramms der Figur 8 wird das am meisten bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung verdeutlicht. Die Figur 7 zeigt einen Sensor 3, der die Änderungsgeschwindigkeit der Drosselklappe des Motors eines Fahrzeugs erfaßt und über eine elektrische Verbindung 4 einer Getriebesteuerung 5 zuführt. Die Getriebesteuerung 5 steht über einen Datenbus 6 im Datenaustausch mit der Motorsteuerung 7/dem Motor des Fahrzeugs. Über eine Verbindung 8 ist der Ausgang der Getriebesteuerung mit einem kontinuierlich verstellbaren Getriebe 9 verbunden, wodurch das jeweils aktuelle Übersetzungsverhältnis eingestellt wird. Im Ausgangszustand 10 der Figur 8 sei angenommen, daß eine stationäre Geradeausfahrt des Fahrzeugs vorliegt, so daß der Betriebspunkt auf der Linie optimalen Verbrauchs liegt. Im Ver¬ fahrensschritt 11 wird der Drosselklappenwinkel

verändert; es soll ein Beschleunigungsvorgang er¬ folgen. Je nach dem, wie groß die Änderungsge¬ schwindigkeit dieser Leistungsanforderung ist, er¬ folgt zur Erzielung eines möglichst hohen Beschleu- nigungswertes zunächst der Betrieb auf der Kennli¬ nie optimaler Leistung. Um Sprünge im Kennfeld zu vermeiden, wird -in Schritt 12- dann -analog zu ei¬ nem geringeren Beschleunigungswunsch- das Verschie¬ ben der Kennlinie in Richtung der verbrauchsoptima¬ len Linie vorgenommen. Ist die der aktuellen Dros- εelklappenstellung entsprechende Maximalgeschwin- digkeit angenommen, so wird der Betrieb gemäß Schritt 13 wieder auf der Kennlinie optimalen Wirkungsgrades durchgeführt.

Erfindungsgemäß wird also in den Kennlinienfeldern ein kontinuierlicher Übergang herbeigeführt; es er¬ folgt kein Sprung, so wie es im Stand der Technik vorgesehen ist. Kennzeichnend für das erfindungsge¬ maße Kennfeld ist, daß beim Gasgeben zunächst eine höhere Motordrehzahl gegenüber einer Betriebsweise im Economy-Mode eingestellt wird. Mit zunehmender Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird dann die Motor¬ drehzahl derart reduziert, daß der Motor bei der aus der aktuellen Drosselklappenstellung resultie¬ renden Maximalgeschwindigkeit wieder auf einer Kennlinie optimierten Verbrauchs (Wirkungsgrads) betrieben wird.