DE10145204B4

DE10145204B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10145204B4
Application number: DE10145204A
Authority: DE
Inventors: Brian Michael O'Neil; Bradley Dean Riedle; Dennis Allen Light; Michael John Cullen; Ralph Wayne Cunningham
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: GB2367100A; US6468183B1; DE10145204A1; GB2367100B; GB0122131D0

Abstract

Verfahren zur Steuerung des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor (10) besitzt, der mit einem Getriebe (15) verbunden ist, welches mindestens einen Gang aufweist, bei dem eine Freilaufkupplung vorhanden ist, wobei das Getriebe (15) eine Eingangsdrehzahl und eine Ausgangsdrehzahl aufweist, mit folgenden Schritten: Bestimmung einer synchronen Getriebeeingangsdrehzahl auf der Grundlage des Getriebezustandes und eines für die Getriebeausgangsdrehzahl charakteristischen Parameters; und Angabe, ob der aktuelle Gang des Getriebes (15) der zumindest eine Gang ist, bei dem die Freilaufkupplung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktion auf die genannte Angabe, daß der zumindest eine Gang mit der Freilaufkupplung eingelegt ist, zumindest ein Betriebsparameter des Verbrennungsmotors (10) angepaßt wird derart, daß die Getriebeeingangsdrehzahl ungeachtet der Freilaufkupplung bei oder knapp unterhalb der genannten synchronen Getriebeeingangsdrehzahl gehalten wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung jeweils zur Steuerung des Antriebstrangs eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und Anspruch 7.
Es sind Getriebe bekannt, die Freilaufkupplungen oder Einwegekupplungen aufweisen. Bei einigen Anwendungsformen werden diese Kupplungen dazu verwendet, bestimmte Schaltvorgänge des Fahrzeuges zu ermöglichen, wie z. B. sogenannte nicht-synchrone Gangwechsel. In einigen Fällen ist die Eingangsdrehzahl des Getriebes bei Fahrzuständen, in denen die Kupplung frei läuft, geringer als die Synchrondrehzahl des gewählten Ganges. Um solche Situationen zu verhindern, wird ein Elektromotor, der durch eine Drehmomentsynthese/-Verteilungseinheit mit dem Getriebe verbunden ist, dazu verwendet, die Getriebe-Eingangsdrehzahl bei bzw. nahe bei der Synchrondrehzahl zu halten. Die Drehmomentsynthese/-Verteilungseinheit ist eine zusätzliche Einheit, die Planetenradsätze und mehrere Kupplungen aufweist. Ein solches System wird in der US 6.019.699 A beschrieben.
Die Erfinder haben einen Nachteil des obigen Ansatzes erkannt. Insbesondere verwendet ein solches Verfahren einen Elektromotor, welcher bei der Mehrzahl von Fahrzeugen aus Massenproduktion nicht verfügbar ist. Der zusätzliche Einbau eines solchen Motors kann zu beträchtlichen Zusatzkosten für den Kunden führen. Des weiteren verwendet das obige Verfahren auch eine zusätzliche Drehmomentsynthese/-Verteilungseinheit.
Diese zusätzliche Vorrichtung trägt weiter zur Erhöhung der Kosten des Fahrzeuges bei.
Weiterhin ist aus der DE 195 44 516 C2 eine Steuereinrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, die das Drehmoment absenkt, bis beim Schaltvorgang der neue Gang wieder synchron läuft, um bei einem Schaltvorgang von einem Gang in einen anderen Gang den Schaltkomfort zu erhöhen. Das Kraftfahrzeuggetriebe ist hierbei jedoch ohne Freilaufkupplung ausgebildet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zur Steuerung des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs der eingangs genannten Art zu schaffen, die die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbilden. Insbesondere soll mit einfachen Mitteln ohne die zusätzlichen Kosten für Einbauten wie Elektromotoren ein verbesserter Fahrkomfort derartiger Antriebsstränge mit Freilaufkupplung insbesondere ohne den bekannten Einrückdrehmomentschock erzielt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das Verfahren umfaßt also die Bestimmung einer synchronen Getriebeeingangsdrehzahl auf der Grundlage des Getriebezustandes und der Ausgangsdrehzahl des Getriebes, welche im Ergebnis angibt, ob der aktuell eingelegte Gang ein Gang ist, bei dem eine Freilaufkupplung vorhanden ist, und als Reaktion auf diese Angabe das Anpassen eines Motorbetriebsparameters, um die Getriebeeingangsdrehzahl bei oder unterhalb der genannten synchronen Getriebeeingangsdrehzahl zu halten.
Durch Anpassen des Motorbetriebs derart, dass die Getriebeeingangsdrehzahl ungeachtet der Freilaufkupplung bei oder knapp unterhalb der genannten synchronen Getriebeeingangsdrehzahl gehalten wird, ist es möglich, ohne zusätzliche Kosten für einen Elektromotor und ohne die Hinzufügung einer Drehmomentsynthese/-Verteilungseinheit den Einrückdrehmomentschock zu verhindern.
Die Vorteile der Erfindung liegen damit insbesondere in verbessertem Fahrkomfort und reduzierten Kosten.
Es ist anzumerken, daß verschiedene Parameter dazu verwendet werden können, um die Ausgangsdrehzahl des Getriebes anzuzeigen, wie z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit oder Abtriebswellendrehzahl. Darüber hinaus können verschiedene weitere Motorbetriebsparameter herangezogen werden, wie z. B. Motorluftdurchsatz, Motordrehmoment, Zündzeitpunkt, Luft-/Kraftstoffverhältnis des Motors und verschiedene weitere.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor-, in der mit Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:
1–2 Blockdiagramme einer Ausführungsform, bei der die Erfindung auf vorteilhafte Weise genutzt wird;
3–18 Ablaufdiagramme für verschiedene Betriebsvorgänge, die durch einen Teil der in 1 dargestellten Ausführungsform ausgeführt werden;
19 eine grafische Darstellung der erfindungsgemäßen Betriebsweise und
20–23 Blockdiagramme von Drehmomentwandlern, die erfindungsgemäß verwendet werden können.
Unter Bezugnahme auf 1 wird der Innenverbrennungsmotor 10, der hier unter besonderer Bezugnahme auf 2 näher beschrieben wird, als über die Kurbelwelle 13 mit dem Drehmomentwandler 11 verbunden dargestellt, Der Drehmomentwandler 11 ist über die Getriebe-Eingangswelle 17 auch mit dem Getriebe 15 verbunden. Der Drehmomentwandler 11 besitzt eine (in den 20–23 beschriebene) Wandlerüberbrückungskupplung, die eingekuppelt, ausgekuppelt oder teilweise eingekuppelt sein kann. Wenn die Kupplung entweder ausgekuppelt oder teilweise eingekuppelt ist, wird der Drehmomentwandler als freigegeben bezeichnet. Das Getriebe 15 weist ein elektronisch gesteuertes Getriebe mit einer Mehrzahl wählbarer diskreter Übersetzungsverhältnisse auf. Das Getriebe 15 weist auch mehrere andere Zahnräder auf, wie zum Beispiel eine (nicht dargestellte) Achsantriebs-Untersetzung. Das Getriebe 15 ist über die Achse 21 auch mit dem Reifen 19 verbunden. Der Reifen 19 bildet die Schnittstelle zwischen dem (nicht dargestellten) Fahrzeug und der Straße 23. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Getriebe 15 folgende vom Fahrer wählbare Optionen auf: Parkstellung (P), Rückwärtsgang (R), Leerlaufstellung (N), Fahrstellung (D) und niedrige Fahrstufe (L). Der Fahrer wählt diese Stellungen über einen Getriebe-Wählhebel. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Hebel als PRNDL-Hebel bekannt, der den verschiedenen Optionen entspricht. Insbesondere in der Park- oder Leerlaufstellung überträgt das Getriebe 15 vom Getriebeeingang zum Getriebeausgang kein Drehmoment. In der Fahrstellung kann ein Getriebesteuergerät das Getriebe so steuern, daß beliebige Vorwärtsgang-Untersetzungsverhältnisse gewählt werden. Im Rückwärtsgang wird ein einzelnes Rückwärtsgangrad gewählt. In der niedrigen Fahrstufe kann durch das elektronische Steuergerät nur ein niedriger Satz von Vorwärtsgang-Untersetzungsverhältnissen gewählt werden. Der Fachmann auf diesem Gebiet erkennt auf der Grundlage dieser Offenbarung verschiedene weitere Getriebe-Wählhebeltypen mit verschiedenen Optionssätzen, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden können. So kann es zum Beispiel die Optionen niedrige Fahrstufe 1 und niedrige Fahrstufe 2 geben. Der Getriebe-Wählhebel kann auch an der Lenksäule oder zwischen dem Fahrer- und dem Beifahrersitz angeordnet sein.
Der Innenverbrennungsmotor 10 weist eine Mehrzahl von Zylindern auf, von denen ein Zylinder in 2 dargestellt wird. Das elektronische Motorsteuergerät 12 steuert den Motor 10. Der Motor 10 weist einen Verbrennungsraum 30 und Zylinderwände 32 mit dem darin angeordneten und mit der Kurbelwelle 13 verbundenen Kolben 36 auf. Der Verbrennungsraum 30 steht über das Einlaßventil 52 bzw. Auslaßventil 54 mit dem Ansaugkrümmer 44 und dem Auspuffkrümmer 48 in Verbindung. Die Lambdasonde 16 ist oberhalb eines Katalysators 20 mit dem Auspuffkrümmer 48 des Motors 10 verbunden.
Der Ansaugkrümmer 44 steht über die Drosselklappenplatte 66 mit dem Drosselklappengehäuse 64 in Verbindung. Die Drosselklappenplatte 66 wird durch den Elektromotor 67 gesteuert, der ein Signal vom EGS-Treiber 69 empfängt. Der EGS-Treiber 69 empfängt ein Steuersignal (DC) vom Steuergerät 12. Der Ansaugkrümmer 44 wird auch mit einer Kraftstoff-Einspritzdüse 68 dargestellt, die damit verbunden ist und entsprechend der Pulsbreite des Signals (fpw) vom Steuergerät 12 Kraftstoff zuführt. Der Kraftstoff-Einspritzdüse 68 wird Kraftstoff über ein an sich bekanntes (nicht dargestelltes) Kraftstoffsystem zugeführt, welches einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe sowie eine (nicht dargestellte) Kraftstoff-Verteilerleitung umfaßt.
Der Motor 10 weist des weiteren eine an sich bekannte verteilerlose Zündanlage 88 auf, die mittels der Zündkerze 92 als Reaktion auf das Steuergerät 12 im Verbrennungsraum 30 einen Zündfunken erzeugt. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist das Steuergerät 12 ein an sich bekannter Mikrocomputer, welcher eine Mikroprozessoreinheit 102, Signaleingänge und Signalausgänge 104, einen elektronischen Speicherchip 106, bei dem es sich in diesem besonderen Beispiel um einen elektronisch programmierbaren Speicher handelt, einen Direktzugriffsspeicher 108 sowie einen an sich bekannten Datenbus aufweist.
Das Steuergerät 12 empfängt neben den weiter oben besprochenen Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren, darunter Messungen des induzierten Luftmassenstroms (MAF) von dem mit dem Drosselklappengehäuse 64 verbundenen Luftmassensensor 110, Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem mit dem Kühlmantel 114 verbundenen Temperatursensor 112, eine Messung der Drosselklappenstellung (TP) von dem mit der Drosselklappenplatte 66 verbundenen Drosselklappenstellungssensor 117; eine Messung der Turbinendrehzahl (Wt) vom Turbinendrehzahlsensor 119, wobei die Turbinendrehzahl die Drehzahl der Welle 17 mißt, und ein Profilzündungsaufnehmersignal (PIP) von dem mit der Kurbelwelle 13 verbundenen Hallsensor 118 zur Anzeige einer Motordrehzahl (N).
Unter Bezugnahme auf 2 wird das Gaspedal 130 weiter als mit dem Fuß des Fahrers 132 in Verbindung stehend dargestellt. Die Gaspedalstellung (PP) wird durch den Pedalstellungssensor 134 gemessen und an das Steuergerät 12 gesendet.
Bei einer alternativen Ausführungsform, bei der keine elektronisch gesteuerte Drosselklappe vorgesehen ist, kann ein (nicht dargestelltes) Luftumleitventil eingebaut werden, wodurch eine geregelte Luftmenge um die Drosselklappenumlenkplatte herum geleitet werden kann. Bei dieser alternativen Ausführungsform empfängt das (nicht dargestellte) Luftumleitventil vom Steuergerät 12 ein (nicht dargestelltes) Steuersignal.
Die 2–17 beschreiben verschiedene vom Steuergerät 12 ausgeführte Routinen. Die Routinen laufen vorzugsweise in der Reihenfolge ab, in der sie numeriert sind, sofern sie nicht von einer früheren Routine aufgerufen werden. Der Fachmann auf diesem Gebiet erkennt jedoch auf der Grundlage dieser Offenbarung deutlich, daß verschiedene Merkmale der Figuren und verschiedene Berechnungen in den unterschiedlichsten Reihenfolgen neu angeordnet werden können, ohne den Anwendungsbereich der Erfindung zu verlassen.
Unter Bezugnahme auf 3 wird nunmehr eine Routine zur Bestimmung des Soll-Motordrehmoments für die Anwendung im Rahmen des Motorsteuerungssystems beschrieben. Im Verfahrensschritt 310 wird zunächst aufgrund der Pedalstellung und der Fahrzeuggeschwindigkeit ein vom Fahrer angefordertes Raddrehmoment oder abgegebenes Wellendrehmoment berechnet. Insbesondere wird das vom Fahrer angeforderte Drehmoment (tqo_arb_req) als zweidimensionale Nachschlagetabelle als Funktion der Pedalstellung (PP) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (vspd) berechnet. Bei Schritt 312 wird als nächstes ein Grenzdrehmoment (tqo_arb_lim) bestimmt. Dieses abgegebene Grenzdrehmoment kann aus verschiedenen Quellen stammen, zum Beispiel der Fahrzeug-Geschwindigkeitsbegrenzung, der Antischlupfregelung oder einer Fahrzeugstabilitätsregelung. Wenn das Getriebesteuergerät das abgegebene Grenzausgangsdrehmoment zuführt, kann dieses Drehmoment das zulässige Höchstdrehmoment darstellen, welches durch das Getriebe übertragen werden kann. Danach berechnet bei Schritt 314 die Routine eine Fahrer-Motordrehmomentanforderung für Handschaltgetriebe und Automatikgetriebe in Leerlaufstellung, Parkstellung oder vom Fahrer gewählten Gängen (tqe_dd_req). Zu beachten ist, daß tqe_dd_req ein anderer Parameter ist als der bei Schritt 310 berechnete, wenn tqe_arb_req für Automatikgetriebe berechnet wird und wenn sich das Getriebe in einer anderen als der Leerlauf- oder Parkstellung befindet. Als nächstes wandelt bei Schritt 316 die Routine die Fahrer-Raddrehmomentanforderung und das Grenzdrehmoment unter Verwendung des Gesamtübersetzungsverhältnisses G1 (welches das Übersetzungsverhältnis, das Drehmomentwandler-Drehmomentverhältnis, den Getriebewirkungsgrad umfaßt) und des Drehmomentverlustparameters LOSS, die vorzugsweise die Reibung darstellen, in eine Motordrehmomentanforderung um. Danach wählt die Routine bei Schritt 318 den Maximalwert von tqe_dd_req aus. Auf diese Weise korrigiert die Routine die entsprechende Motordrehmomentanforderung unter Berücksichtigung der Frage, ob das Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe oder einem Handschaltgetriebe ausgerüstet ist. Außerdem erlaubt die Routine den Betrieb von Automatikgetrieben in einem Modus, wie der Leerlauf- oder Parkstellung, wenn der Motor nicht für den Antrieb mit den Rädern verbunden ist.
Unter Bezugnahme auf die 4 wird nunmehr eine Routine beschrieben, die eine Soll-Fahrzeug-Geschwindigkeitskurve berechnet und die Drehmomentanforderung in der Weise filtert und begrenzt, daß sich daraus verschiedene Vorteile ergeben, wie später beschrieben wird. Zunächst berechnet bei Schritt 410 eine Routine die Fahrzeug-Geschwindigkeitskurve aufgrund der Stellung des Wählhebels (PRNDL), der Fahrzeuggeschwindigkeit (vspd) und des Bremspedals (BOO).
Insbesondere berechnet die Routine die Fahrzeughöchstgeschwindigkeit während einer Schubabschaltung (tq_vs_des_mx). Wie weiter unten noch beschrieben wird, dient diese Fahrzeug-Geschwindigkeitskurve der Bestimmung, ob ein negatives Motordrehmoment benötigt wird. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird auf der Grundlage dieser Offenbarung erkennen, daß zur Erreichung einer Soll-Fahrzeugverhaltenskurve verschiedene andere Parameter wie Beschleunigung oder Verzögerung angewandt werden können. Alternativ könnten Timer verwendet werden, um zu ermitteln, ob ein gewählter Betriebszustand bis zu einem eingestellten Zeitpunkt erreicht ist.
Unter Bezugnahme auf 4 fährt die Routine mit dem Schritt 412 fort, wo ermittelt wird, ob sich die Drosselklappe in geschlossener Stellung befindet. Dies geschieht zum Beispiel durch Kontrolle der Zustandsvariablen APP. Die Zustandsvariable APP ist auf minus 1 eingestellt, wenn zum Beispiel PP unter einem vorherbestimmten Wert liegt, der anzeigt, daß der Fahrer das Pedal nicht betätigt, oder wenn der Pedalwinkel fast vollständig freigegeben ist. Mit anderen Worten bestimmt bei dieser Implementierung die Routine, ob der Fahrer das Pedal vollständig freigegeben hat, was dem Fachmann auf diesem Gebiet als geschlossene Drosselklappe bekannt ist. Wenn die Antwort bei Schritt 412 Ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 414 fort, wo das Soll-Motordrehmoment dem Wert nach begrenzt wird. Bei Schritt 416 wird anschließend das angeforderte Drehmoment auf einen Mindestwert von Null begrenzt. Der Parameter tqe_daspot bezeichnet den Mindestanteil des angeforderten Drehmoments. Die Gleichung bei Schritt 414 bewirkt eine Funktion zweiter Ordnung, die im Hinblick auf das Fahrgefühl vorzuziehen ist. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird auf der Grundlage dieser Offenbarung erkennen, daß verschiedene Filterverfahren angewandt werden könnten, zum Beispiel ein Tiefpaßfilter erster Ordnung oder ein Wertbegrenzungsfilter.
Lautet die Antwort bei Schritt 412 Nein, fährt die Routine in 4 mit Schritt 430 fort. Mit anderen Worten berechnet die Routine, wenn der Fahrer nicht einen Zustand mit geschlossener Drosselklappe, das heißt in einer Teillast- oder Vollaststellung, gewählt hat, das wertbegrenzte Drehmoment als einen Teil der Differenz zwischen dem aktuellen Fahrerbedarf und dem zulässigen Mindestdrehmoment (tqe_desmaf), die, wie weiter unten beschrieben, teilweise von der Aussetzerlinie her bestimmt wird. Als nächstes erfolgt bei Schritt 432 eine Bestimmung im Hinblick darauf, ob das temporärere gefilterte Drehmoment (tqe_daspot_tmp) höher ist als das gefilterte Solldrehmoment (tqe_daspot). Je nach dem Ergebnis von Schritt 432 wird ein temporärer Multiplikator eingestellt. Dieser temporäre Multiplikator justiert insbesondere eine Filterzeitkonstante für die Filterung des Motordrehmoments. Die Filterkonstante wird, je nachdem, ob das Soll-Motordrehmoment zunimmt oder abnimmt, auf verschiedene Werte eingestellt. Bei Schritt 434 wird der Multiplikator für eine Drehmomentzunahme eingestellt. Bei Schritt 436 wird der Multiplikator für eine Reduzierung des Soll-Drehmoments eingestellt. Die Schritte 438, 440 und 432 beschreiben die Details des Filtervorgangs für das Soll-Motordrehmoment. Die Zeitkonstante (tcdasf) wird bei Schritt 438 berechnet. Anschließend wird die Filterkonstante als Funktion der Erfassungszeit und des Parameters (tcdasf) berechnet. Schließlich wird bei Schritt 442 das gefilterte Soll-Motordrehmoment mit einem Tiefpaßfilter (LPF) berechnet. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird auf der Grundlage dieser Offenbarung erkennen, daß anstelle eines Tiefpaßfilters verschiedene Filtertypen verwendet werden können, zum Beispiel Wertbegrenzungsfilter oder Voreilungs-/Nacheilungsfilter.
Unter Bezugnahme auf 5 wird nunmehr eine Routine beschrieben, die die Bestimmung des Soll-Motordrehmoments aus 4 fortsetzt. Zunächst wird mit Schritt 510 bestimmt, ob das angeforderte Motordrehmoment aus Schritt 318 (tqe_arb_req) kleiner ist als das gefilterte Soll-Motordrehmoment (tqe_daspot). Wenn die Antwort bei Schritt 510 Nein lautet, fährt die Routine mit Schritt 512 fort, wo eine Zustandsvariable (tq_dd_limit) auf Null gesetzt wird. Andernfalls wird das Soll-Motordrehmoment bei Schritt 514 auf den gleichen Wert eingestellt wie das gefilterte Motordrehmoment. Als nächstes wird mit Schritt 516 die Zustandsvariable (tq_dd_limit) auf minus Eins gesetzt. Auf diese Weise findet das gefilterte Motordrehmoment ungeachtet des Pedalwinkels als Mindestanteil auf das vom Fahrer angeforderte Motordrehmoment Anwendung.
Unter Bezugnahme auf 6 wird nunmehr eine Routine beschrieben, um zu bestimmen, ob der Fahrer die Stellung der geschlossenen Drosselklappe gewählt hat, wobei in diesem Fall die Motor- und Fahrzeugsteuerungsvorgänge für geschlossene Drosselklappe ausgeführt werden. Zunächst wird bei Schritt 610 eine Zustandsvariable initialisiert (tq_dd_mode = Null).
Dieser Schritt wird nur bei eingeschalteter Zündung oder unter Teillastbedingungen ausgeführt. Diese Zustandsvariable wird im Zustandsautomaten für geschlossene Drosselklappe verwendet, um zu bestimmen, welcher Zustand ausgeführt wird. Wie weiter unten noch beschrieben wird, ist der Zustandsautomat vom Fall Null bis zum Fall 6 operativ. Die Zustandsvariable tq_dd_mode bestimmt, welcher Fall ausgeführt wird.
Bei Schritt 612 erfolgt über die Zustandsvariable APP eine Bestimmung daraufhin, ob ein Schubabschaltungszustand vorliegt. Mit anderen Worten findet eine Bestimmung daraufhin statt, ob die gemessene Gaspedalstellung kleiner ist als ein vorherbestimmter Wert, der anzeigt, daß das Pedal vollständig freigegeben ist. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird auf der Grundlage dieser Offenbarung verschiedene Möglichkeiten erkennen, um festzustellen, ob ein Zustand mit geschlossener Drosselklappe oder ein Schubabschaltungszustand vorliegt. So könnten beispielsweise Bestimmungen aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit oder Beschleunigung, aufgrund des Motordrehmoments oder verschiedene andere Verfahren Anwendung finden.
Unter Bezugnahme auf 6 bestimmt die Routine, wenn die Antwort bei Schritt 612 Nein lautet, ob der Zustand Teillast oder Vollast ist, und führt die in 14 beschriebene Routine aus. Wenn die Antwort bei Schritt 612 Ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 614 fort, wo festgestellt wird, ob die Zustandsvariable trg_n_t_flg WAHR ist. Mit anderen Worten bestimmt die Routine, ob sich der Motor im Modus Motordrehzahlregelung mit geschlossenem Regelkreis befindet. Es gibt verschiedene Stellen, an denen sich der Motor im Modus Motordrehzahlregelung mit geschlossenem Regelkreis befindet, zum Beispiel bei manuellem Einzug, wenn das Getriebe eine zum künftigen Übersetzungsverhältnis passende Motordrehzahl anfordert, wenn die aktuelle Fahrstufe keine Motorbremsung bewirkt, wie dies weiter unten beschrieben wird, oder während eines Einkupplungsvorgangs von der Leerlaufstellung zur Fahrstellung. Während eines Einkupplungsvorgangs von der Leerlaufstellung zur Fahrstellung oder bei manuellem Einzug (wobei der Fahrer die gewählte PRNDL-Stellung verändert), kann das Getriebe den eigentlichen Fahrstufenwechsel hinauszögern, bis die Motordrehzahl eine Soll-Motordrehzahl erreicht hat. Bei diesen Beispielen kann die Soll-Motordrehzahl so gewählt werden, daß sie gleich der Synchrondrehzahl im künftigen Übersetzungsverhältnis ist. Auf diese Weise wird der Getriebeverschleiß minimiert, da das Übersetzungsverhältnis bei der Motordrehzahl hergestellt werden kann, die in der Nähe der Motordrehzahl liegt, welche nach Beendigung des Fahrstufenwechsels erreicht wird. Bei einem anderen Beispiel wird aufgrund der Tatsache, daß die aktuelle Fahrstufe keine Motorbremsung bewirkt, das Soll-Motordrehmoment in der Weise berechnet, daß die Getriebe-Eingangsdrehzahl gleich der gemessenen Getriebe-Ausgangsdrehzahl, oder etwas darunter, multipliziert mit dem aktuellen Übersetzungsverhältnis des Getriebes, ist. Auf diese Weise tritt keine Verzögerung ein, und der Lastwechselschlag wird minimiert, wenn wieder ein positives abgegebenes Antriebsstrangdrehmoment angelegt wird. Anders ausgedrückt kann die Soll-Motordrehzahl auf die Synchrondrehzahl (oder knapp darunter) eingestellt werden, wobei die Synchrondrehzahl von dem Getriebezustand (dem gewählten Übersetzungsverhältnis) und der Getriebeausgangsdrehzahl abhängt. Ein derartiges Verfahren kann Anwendung finden, wenn das aktuell gewählte Übersetzungsverhältnis keine Motorbremsung beinhaltet. Bei dieser Drehzahlregelung, wie sie weiter unten beschrieben wird, wird ein Solldrehmoment in der Weise ausgewählt, daß sich der Drehzahlfehler dem Nullwert annähert. Wie beschrieben, kann die Drehmomentregelung mittels verschiedener Motorbetriebsparameter, wie Luft-/Kraftstoff-Verhältnis, Zündzeitpunktverstellung, Drosselklappenwinkel oder mittels einer anderen verfügbaren Drehmomentmeßgröße bewerkstelligt werden.
Wenn die Antwort bei Schritt 614 Nein lautet, wird der Zustandsautomat aufgerufen und der Fall ausgeführt, der dem derzeitigen Zustand der Zustandsvariable tq_dd_mode des Schritts 616 entspricht. Andernfalls fährt die Routine mit Schritt 618 fort, wo die Zustandsvariable auf 7 gesetzt wird. Dann wird das Soll-Motordrehmoment mittels eines PI-Reglers, der dem Fachmann auf diesem Gebiet als Proportional-Integral-Regler bekannt ist, aufgrund eines Motordrehzahlfehlers berechnet, der aus der Differenz zur Soll-Motordrehzahl (Ndes minus N) errechnet wird.
Unter Bezugnahme auf 7 wird nunmehr der Fall Null des Zustandsautomaten beschrieben. Im allgemeinen wird der Fall Null für die Initialisierung des Zustandsautomaten aufgerufen. Zunächst wird mit Schritt 710 bestimmt, ob das angeforderte korrigierte Drehmoment höher ist als ein kleines positives kalibrierbares Motordrehmoment (TQE_SML_POS). Lautet die Antwort bei Schritt 710 Ja, so wird die Zustandsautomatenvariable bei Schritt 712 auf 1 gesetzt. Andernfalls wird die Zustandsautomatenvariable bei Schritt 714 auf 2 gesetzt.
Unter Bezugnahme auf 8 wird nunmehr der Fall 1 des Zustandsautomaten beschrieben. Wie oben beschrieben, wird der Fall 1 aufgerufen, wenn die Zustandsvariable tqe_dd_mode mit Schritt 616 gleich 1 ist. Bei Schritt 810 erfolgt eine Bestimmung daraufhin, ob das Soll-Motordrehmoment kleiner als das kalibrierbare kleine positive Drehmoment (TQE_SML_POS) oder diesem gleichwertig ist. Wenn die Antwort bei Schritt 810 Ja lautet, wird bei Schritt 812 die Zustandsvariable tqe_dd_mode auf 2 gesetzt.
Unter Bezugnahme auf 9 wird nunmehr der Fall 2 des Zustandsautomaten beschrieben. Zunächst erfolgt bei Schritt 910 eine Bestimmung dahingehend, ob die aktuelle Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit (vspd) höher ist als die Summe der zulässigen Höchstgeschwindigkeit während des Schubabschaltungszustands (tq_vs_des_mx) zuzüglich des zulässigen Überdrehzahlfehlers (vsdeltogoneg). Der zulässige Überdrehzahlfehler kann ein Einzelwert sein oder kann mit den Motorbetriebsparametern variieren. Je nach dem gewählten Übersetzungsverhältnis und der gewählten Fahrzeuggeschwindigkeit kann es zum Beispiel wünschenswert sein, unterschiedliche Schwellenwerte für den zulässigen Überdrehzahlfehler zu haben. Ein derartiger Ansatz kann zahlreiche Schaltvorgänge bzw. hektisches Hin- und Herschalten vermindern. Wenn die Antwort bei Schritt 910 Ja lautet, wird die Zustandsautomatenvariable (tq_dd_mode) auf einen Wert gleich 3 gesetzt. Mit anderen Worten führt, wenn die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit höher als der Soll-Fahrzeug-Geschwindigkeitsverlauf, zuzüglich des Toleranzwerts, ist, der Zustandsautomat dann im nächsten Aufruf von Schritt 616 den Fall 3 aus, welcher einen Drehmomentdurchgang vom positiven abgegebenen Antriebsstrangdrehmoment auf das negative abgegebene Antriebsstrangdrehmoment, wie weiter unten mit besonderer Bezugnahme auf 10 näher beschrieben, ausführt. Wie oben beschrieben, wird der Fachmann auf diesem Gebiet auf der Grundlage dieser Offenbarung erkennen, daß verschiedene andere Fahrzeugparameter verwendet werden können, um die Soll-Fahrzeug-Geschwindigkeitskurve zu berechnen und zu ermitteln, ob die Ist-Fahrzeugverhaltenskurve unter der Soll-Fahrzeugverhaltenskurve liegt.
Wenn die Antwort bei Schritt 910 Nein lautet, fährt die Routine mit Schritt 914 fort, wo bestimmt wird, ob der Drehmomentwandler überbrückt ist. Lautet die Antwort bei Schritt 914 Nein, so fährt die Routine mit Schritt 918 fort. Bei Schritt 918 wird ein positives abgegebenes Drehmoment erzeugt, welches eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis unter Verwendung der Drehmomentwandler-Eingangs- und/oder -Ausgangsdrehzahlen umfaßt. In diesem besonderen Fall wird eine Soll-Motordrehzahl so berechnet, daß sie höher ist als die gemessene Drehmomentwandler-Ausgangs- oder Turbinendrehzahl. Diese Soll-Motordrehzahl wird mit einem Proportional-Integral(PI)-Regler mit geschlossenem Regelkreis zur Berechnung einer Soll-Motordrehmomentanforderung verwendet. Auf diese Weise bewirkt die Regelung die Aufrechterhaltung eines positiven Ausgangsdrehmoments. Der Parameter (TQ_N_SML_POS) ist ein kalibrierbarer Parameter zur Schaffung eines Sicherheitsfaktors, der unbeabsichtigte Nulldrehmomentdurchgänge aufgrund externer Faktoren, wie der Straßensteigung, minimiert. Mit anderen Worten besteht der Zweck des Reglers darin, eine Motordrehzahl aufrechtzuerhalten, die höher ist als die Drehmomentwandler-Ausgangsdrehzahl. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird aufgrund dieser Offenbarung erkennen, daß zusätzliche Rückführvorgänge einbezogen werden können, wobei eine solche Rückführung von Sensoren, wie einem Drehmomentsensor, einem Luftmassensensor oder anderen, bei der Drehmoment- oder Drehzahlregelung verwendeten Sensoren, ausgehen könnte.
Alternativ wird bei überbrücktem Drehmomentwandler das korrigierte Soll-Motordrehmoment auf das kleine positive Drehmoment (TQE_SML_POS) eingestellt. In diesem Fall wird der Antriebsstrang so gesteuert, daß er ein positives Ausgangsdrehmoment abgibt und unbeabsichtigte Übergänge durch den Drehmomentnullpunkt minimiert werden. Da der Drehmomentwandler überbrückt ist, findet eine Regelung mit offenem Regelkreis statt, bei der keine Rückführung von den Drehmomentwandler-Eingangs- und -Ausgangsdrehzahlen aufgrund eines Drehmomentmodells Anwendung findet. Für die Drehmomentregelung können jedoch auch andere Rückführungsvariablen verwendet werden, wie zum Beispiel ein Drehmomentsensor oder ein Luftmassenstromsensor. Insbesondere kann das vom Antriebsstrang übertragene Drehmoment (Motorausgangsdrehmoment, Übertragungsdrehmoment oder Raddrehmoment) aufgrund solcher Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel Luftmasse, Krümmerdruck, Motordrehzahl, Zündzeitpunktverstellung, Kühlmitteltemperatur und anderer Betriebsbedingungen, geschätzt werden.
Durch eine solche Regelung zur Aufrechterhaltung der positiven abgegebenen Antriebsstrangausgangsleistung werden unbeabsichtigte Nulldrehmomentdurchgänge minimiert, und es kann ein verbessertes Fahrzeugfahrgefühl erreicht werden.
Unter Bezugnahme auf 10 wird nunmehr der Fall 3 des Zustandsautomaten beschrieben. Zunächst wird bei Schritt 1010 bestimmt, ob das korrigierte angeforderte Motordrehmoment kleiner ist als ein kleines negatives Ausgangsdrehmoment (TQE_SML_NEG) oder ob das kleine negative Drehmoment ein vorherbestimmter kalibrierbarer Parameter ist. Lautet die Antwort bei Schritt 1010 Ja, so wird die Zustandsautomatenvariable tq_dd_mode bei Schritt 1012 auf 4 gesetzt. Andernfalls wird das angeforderte Motordrehmoment bei Schritt 1014 langsam dekrementiert, so daß es den Nulldrehmomentpunkt allmählich passiert. Auf diese Weise geht die Routine, sobald das negative Motordrehmoment vorhanden ist, auf Fall 4 über, und bis zum Erreichen des negativen Motordrehmoments bewirkt die Routine einen allmählichen Rückgang von dem kleinen positiven Drehmoment auf das kleine negative Drehmoment, so daß ein Lastwechselschlag am Nulldrehmomentpunkt minimiert wird.
Unter Bezugnahme auf 11 wird nunmehr der Fall 4 des Zustandsautomaten beschrieben. Zunächst wird bei Schritt 1110 bestimmt, ob ein großes negatives Motordrehmoment benötigt wird, indem festgestellt wird, ob die Zustandsvariable (rdy_very_neg) WAHR ist. Typischerweise wird die Zustandsvariable von der Getriebesteuerung auf WAHR gesetzt, um anzuzeigen, daß der Drehmomentwandler überbrückt ist. Mit anderen Worten können verschiedene Drehmomentwandler-Typen nicht überbrückt werden, wenn der Antriebsstrang große negative Drehmomente überträgt. Somit kann die Erfindung große negative Motordrehmomente verhindern, bis der Drehmomentwandler überbrückt wird, wenn ein solcher Drehmomentwandler Verwendung findet. Wenn die Antwort bei Schritt 1110 Ja lautet, wird die Zustandsautomatenvariable (tq_dd_mode) bei Schritt 1112 auf 5 gesetzt. Andernfalls wird bei Schritt 1114 bestimmt, ob der Drehmomentwandler überbrückt ist. Wenn der Drehmomentwandler überbrückt ist, wird das erforderliche Motordrehmoment auf einen kleinen negativen Wert (TQE_SML_NEG) eingestellt, bei dem es sich um einen vorherbestimmten kalibrierbaren Wert handelt. Bei Schritt 1116 wird das negative Motordrehmoment im offenen Regelkreis ohne Rückführung von den Drehmomentwandler-Eingangs- und -Ausgangsdrehzahlen erzeugt. Andernfalls findet bei Schritt 1118 eine Motordrehzahlregelung mit geschlossenem Regelkreis statt, wobei die Soll-Motordrehzahl mit einem Wert berechnet wird, der etwas kleiner ist als die Drehmomentwandler-Ausgangsdrehzahl. Bei Schritt 1118 wird die Rückführung von den Drehmomentwandler-Eingangs- und -Ausgangsdrehzahlen somit zur Minimierung unbeabsichtigter Nulldrehmomentübergänge benutzt.
Unter Bezugnahme auf 12 wird nunmehr der Fall 5 des Zustandsautomaten beschrieben. Bei Schritt 1210 wird bestimmt, ob die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (vspd) höher ist als der höchstzulässige Wert der Fahrzeuggeschwindigkeitskurve (tq_vs_des_mx). Wenn die Antwort bei Schritt 1210 Ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1212 fort, bei dem die Zustandsautomatenvariable (tq_dd_mode) auf 6 gesetzt wird.
Unter Bezugnahme auf 13 wird nunmehr der Fall 6 des Zustandsautomaten beschrieben. Bei Schritt 1310 wird zunächst bestimmt, ob die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit (vspd) geringer ist als es der Soll-Fahrzeug-Geschwindigkeitskurve zuzüglich eines vorherbestimmten kalibrierbaren Wertes (TQ_VS_DESHYS) entspricht. Wenn die Antwort bei Schritt 1310 Ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1312 fort, bei dem die Zustandsautomatenvariable (tq_dd_mode) auf 5 gesetzt wird. Andernfalls fährt die Routine mit Schritt 1314 fort, bei dem zur Erzeugung des Soll-Verzögerungswerts und der Soll-Fahrzeug-Geschwindigkeitskurve die Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit mit geschlossenem Regelkreis stattfindet. Insbesondere wird ein dem Fachmann auf diesem Gebiet als Proportional-Integral-Regler bekannter PI-Regler mit der zulässigen Soll-Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit und der Ist-Geschwindigkeit zur Berechnung des Soll-Motordrehmoments verwendet. Auf diese Weise ergibt die Motordrehmomentregelung eine Soll-Fahrzeugverhaltenskurve.
Wenn der Zustandsautomat aufgerufen und keiner der Fälle ausgeführt wird, ist der Ersatzfall der Fall Null.
Unter Bezugnahme auf die 14 wird nunmehr eine Routine für die Begrenzung des Soll-Motordrehmomentwerts bei steigender Soll-Antriebsstrangausgangsleistung beschrieben. Bei Schritt 1410 wird bestimmt, ob das Soll-Motordrehmoment höher ist als das aktuell angeforderte Motordrehmoment. Mit anderen Worten wird bestimmt, ob die Soll-Motorleistungsabgabe zunimmt. Lautet die Antwort bei Schritt 1410 Ja, so wird bei Schritt 1412 bestimmt, ob das aktuell angeforderte Motordrehmoment kleiner als oder ebenso groß wie ein kleiner negativer Drehmomentwert (TQE_SML_NEG) ist. Lautet die Antwort bei Schritt 1412 Ja, so fährt die Routine mit Schritt 1414 fort, wo das Soll-Motordrehmoment dem Wert nach auf einen ersten, von der Funktion G1 bestimmten Wert begrenzt wird. Mit anderen Worten wird, wenn das Soll-Motordrehmoment zunimmt, jedoch negativ und kleiner ist als ein vorherbestimmtes negatives Motordrehmoment, so der Soll-Motordrehmoment-Anstieg auf einen ersten vorherbestimmten Wert begrenzt, wobei der vorherbestimmte Wert von dem gewählten Getrieberad oder dem aktuellen Übersetzungsverhältnis abhängt. Wenn die Antwort bei Schritt 1412 Nein lautet, fährt die Routine mit Schritt 1416 fort, wo bestimmt wird, ob das aktuell angeforderte Motordrehmoment kleiner ist als ein kleiner positiver kalibrierbarer Wert (TQE_SML_POS). Mit anderen Worten wird bestimmt, ob das aktuell angeforderte Motordrehmoment in der Nähe des Nulldrehmomentpunkts liegt. Lautet die Antwort bei Schritt 1416 Ja, fährt die Routine mit Schritt 1418 fort, wo der Soll-Motordrehmoment-Anstiegswert aufgrund der Funktion G2 begrenzt wird. Im allgemeinen ist der höchstzulässige Drehmoment-Anstiegswert in diesem Bereich (in der Nähe des Nulldrehmomentpunkts) geringer als der zulässige Motordrehmoment-Anstiegswert außerhalb dieses Bereichs. Lautet die Antwort bei Schritt 1416 Nein, fährt die Routine mit Schritt 1420 fort, wo der Motordrehmoment-Anstiegswert aufgrund der Funktion G3 auf einen dritten vorherbestimmten Wert begrenzt wird. Anders ausgedrückt ist dieser zulässige Drehmoment-Anstiegswert höher als der Wert bei den vom Nulldrehmomentbereich entfernten Bereichen.
Auf diese Weise liefert die Erfindung je nach dem aktuellen Motordrehmomentwert drei verschiedene Motordrehmoment-Anstiegsgrenzwerte. Insbesondere wenn das Soll-Motordrehmoment zunimmt und einen großen negativen Wert aufweist, wird es dem Wert nach auf einen ersten Wert begrenzt. Wenn da Soll-Motordrehmoment auf einen Wert in der Nähe des Nulldrehmomentpunkts ansteigt, wird es dem Wert nach auf einen zweiten, im allgemeinen kleineren Wert begrenzt. Wenn schließlich das Soll-Motordrehmoment zunimmt und einen großen positiven Wert aufweist, wird es dem Wert nach auf einen dritten Wert begrenzt. Außerdem kann jede Kombination der drei oben genannten Wertbegrenzungen verwendet werden. So kann das Motordrehmoment beispielsweise nur beim Übergang durch den Nulldrehmomentpunkt begrenzt sein, oder das Motordrehmoment kann nur beim Übergang durch den Nulldrehmomentpunkt und beim Anstieg über das Nulldrehmoment hinaus begrenzt sein, das Motordrehmoment kann nur beim Übergang durch den Nulldrehmomentpunkt und bei Zunahme unter dem Nulldrehmoment begrenzt sein. Darüber hinaus können Begrenzungswerte als Funktion des aktuellen oder gewählten Übersetzungsverhältnisses eingestellt werden, da je nach der tatsächlich benutzten Fahrstufe oder aufgrund der gewählten Fahrstufe, wie sie am Wählhebel (PRNDL) zu erkennen ist, andere Begrenzungswerte angemessen sein können. Der Begrenzungswert kann, wie hier beschrieben, auch für eine Verminderung des Drehmoments beim Durchgang durch den Nulldrehmomentbereich verwendet werden.
Von Schritt 1414 geht die Routine zu Schritt 1422, wo bestimmt wird, ob das aktuell angeforderte Motordrehmoment höher ist als das im Wert begrenzte Motordrehmoment. Lautet die Antwort Ja, so wird das Soll-Motordrehmoment auf den gleichen Wert wie das wertbegrenzte Drehmoment eingestellt, und eine Begrenzungswert-Zustandsvariable (tq_dd_limit) wird im Schritt 1424 auf 1 gesetzt. Andernfalls wird die Zustandsvariable bei dem Schritt 1426 auf Null gesetzt. Von Schritt 1418 geht die Routine zu Schritt 1428, wo die gleiche Bestimmung wie bei Schritt 1422 erfolgt. Lautet die Antwort bei Schritt 1428 Ja, wird das Soll-Motordrehmoment auf den gleichen Wert wie das wertbegrenzte Motordrehmoment eingestellt, und die Zustandsvariable (tq_dd_limit) wird bei Schritt 1430 auf 2 gesetzt. Andernfalls wird die Zustandsvariable bei Schritt 1432 auf Null gesetzt. Vom Schritt 1420 aus erfolgt die gleiche Bestimmung wie bei den Schritten 1422 und 1428 bei Schritt 1434. Lautet die Antwort bei Schritt 1434 Ja, wird das Soll-Motordrehmoment auf den gleichen Wert wie der Begrenzungswert eingestellt, und die Zustandsvariable wird bei Schritt 1436 auf 3 gesetzt. Andernfalls wird die Zustandsvariable bei Schritt 1438 auf Null gesetzt.
Unter Bezugnahme auf 15 wird nunmehr eine Routine für die Abwägung zwischen verschiedenen Drehmomentgrenzen und der wertbegrenzten Soll-Drehmomentanforderung beschrieben. Bei den Schritten 1510, 1512 und 1514 wird die wertbegrenzte Soll-Motordrehzahlanforderung mit den verschiedenen maximalen Drehzahlgrenzen verglichen, die verhindern, daß die Motordrehzahl über einen vorherbestimmten Wert (tqe_rpm_lim) ansteigt und die Anforderung eines Drehmoments verhindern, welches höher ist als das durch das Getriebe übertragene zulässige Höchstdrehmoment (tqe_max-tran).
Unter Bezugnahme auf die 16A wird eine Routine zur Steuerung der Motordrehzahl bei Aufrechterhaltung eines Mindest-Luftdurchsatzbedarfs beschrieben. Insbesondere liefert die nachstehende Routine ein Verfahren, welches bei einem schnellen Rückgang des erforderlichen Motordrehmoments das Abwürgen des Motors verhindert.
Bei Schritt 1610 wird zunächst die Anti-Abwürg-Drehmomentlinie (tqe_antistal) berechnet, die dem indizierten Mindestdrehmoment entspricht, welches als Funktion der Motordrehzahl abzüglich der Soll-Leerlaufdrehzahl und der Drehmomentregelgröße (tq_source) zulässig ist. Der Parameter tq_source ist die dominierende Determinante der Drehmomentreduzierung, d. h. sie entscheiden, ob das Drehmoment durch Fahrzeug-Geschwindigkeitsbegrenzung, Antischlupfregelung oder Schaltmodulation begrenzt wird. Je nachdem, welcher Grenzwert die Regelung bewerkstelligt, kann somit eine aggressivere Haltung in bezug darauf eingenommen werden, wie nahe der Motor an der Anti-Abwürg-Drehmomentlinie betrieben wird.
Als nächstes wird bei Schritt 1612 die korrigierte Soll-Motordrehmomentanforderung mit der Anti-Abwürg-Drehmomentlinie verglichen, und der größte dieser Parameter wird gewählt. Danach werden bei Schritt 1614 das äquivalente indizierte Motordrehmoment bei dem zulässigen Mindestluftdurchsatz und der Kennfeld-Zündzeitpunkt aufgerufen, bei dem Zündaussetzer auftreten. Dieser Wert wird als Funktion der Motordrehzahl bestimmt. Danach wird bei den Schritten 1616 und 1618 die Transformation der erforderlichen Motor-Leerlaufluftdurchsatzmenge bestimmt. Zunächst wird ein Multiplikator (idle_am_mul) als Funktion der Differenz zwischen der Soll-Motordrehzahl und der Ist-Motordrehzahl sowie der Differenz zwischen der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Mindest-Fahrzeuggeschwindigkeit, bei der die Leerlaufdrehzahlregelung wirksam wird (minmph), bestimmt. 16c zeigt ein Tabellenbeispiel, woraus hervorgeht, daß der zulässige Mindestluftdurchsatz mit zurückgehender Fahrzeug-Geschwindigkeitsdifferenz oder Motordrehzahldifferenz allmählich so angeglichen wird, daß er schließlich dem unter Leerlaufbedingungen benötigten Luftdurchsatz entspricht.
Bei Schritt 1618 wird anschließend der Multiplikator so verwendet, daß der für die Aufrechterhaltung der Soll-Motordrehzahl unter Leerlaufbedingungen benötigte Luftdurchsatz eingestellt wird. Bei Schritt 1619 wird dann dieser angepaßte Luftdurchsatz mittels Division durch die Zylinderzahl (numcyl_0), die Motordrehzahl (N) und die Luftmenge, die den Zylinder bei Standardtemperatur und -druck (sarchg) ausfüllt, in einen Lastwert umgewandelt. Als nächstes wird bei Schritt 1620 diese Soll-Last mit Hilfe des Umwandlungsfaktors (TQ_2_LOAD) in ein Drehmoment umgewandelt. Schließlich werden bei Schritt 1622 der infolge von Aussetzern zurückzuführende Drehmoment-Maximalwert und das auf den Mindestluftdurchsatz auf den Mindestluftdurchsatz zurückzuführende Drehmoment, bei dem die Motorleerlaufdrehzahlregelung gewährleistet ist, ausgewählt.
Unter Bezugnahme auf 16A wird dieses ausgewählte Drehmoment dann bei Schritt 1624 in eine Luftdurchsatzanforderung umgewandelt. Bei Schritt 1626 wird diese ausgewählte Drehmomentanforderung durch Subtraktion der Drehmomentverluste (tqe_los) anschließend von einem indizierten Drehmoment in eine Motorbremsmomentanforderung umgewandelt. Schließlich wird bei Schritt 1634 die Motordrehmomentanforderung zur Planung des benötigten Luftdurchsatzes für die elektronische Drosselklappensteuerung mit dem Maximalwert des bei Schritt 1626 bestimmten Parameters und der aktuellen Motorbremsanforderung ausgewählt.
Auf diese Weise kann der Motorluftdurchsatz, wenn Motor- und Fahrzeugbetriebsbedingungen von einem Leerlaufdrehzahlregelbereich entfernt sind, erfindungsgemäß auf einen Wert unterhalb des zur Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl benötigten Motorluftdurchsatzes reduziert werden. Dadurch sind große negative Motorbremsmomente zur Aufrechterhaltung der Fahrzeugverhaltenskurve unter den verschiedensten Fahrzeugbetriebsbedingungen möglich. Während sich jedoch die Fahrzeugbetriebsbedingungen einem Motorleerlaufdrehzahlbereich nähern, wird der Luftdurchsatz auf ein erforderliches Motorleerlauf-Drehzahlregelungsniveau erhöht. Auf diese Weise ist es trotz der auf das Krümmervolumen zurückzuführenden Motorluftdurchsatzverzögerungen möglich, sowohl eine robuste Leerlaufdrehzahlregelung beizubehalten als auch eine hohe negative Motorbremsleistung bereitzustellen.
Unter Bezugnahme auf 17 wird nunmehr eine Routine zur Berechnung einer Soll-Fahrzeugverhaltenskurve beschrieben, welche bei Schritt 410 aus 4a aufgerufen wird. Zunächst wird festgestellt, ob die Zustandsvariable (APP) kleiner als Null ist. Mit anderen Worten wird bei Schritt 1710 bestimmt, ob eine geschlossene Drosselklappe (Schubabschaltungszustand) vorliegt. Lautet die Antwort bei Schritt 1710 Ja, so wird die Soll-Beschleunigung mit geschlossener Drosselklappe (ct_accl_des) als Funktion der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und der gewählten Wahlhebelstellung (PRNDL) berechnet. Danach wird bei Schritt 1714 bestimmt, ob das Bremspedal freigegeben ist. Lautet die Antwort bei Schritt 1714 Ja, so wird bei Schritt 1716 bestimmt, ob die Dauer der Bremspedalbetätigung (boo_duration) länger als Null ist, was auf ein erfolgtes erstes Durchlaufen der Routine seit Betätigung der Bremse hinweist. Lautet die Antwort bei Schritt 1716 Ja, wird mit Schritt 1718 der Fahrzeug-Geschwindigkeitsfreigabewert (vs_on_release) auf den gleichen Wert wie den aktuellen Fahrzeug-Geschwindigkeitswert eingestellt, und die letzte Bremsbetätigungsdauer wird auf den gleichen Wert wie den aktuellen Bremsbetätigungsdauerwert eingestellt. Als nächstes wird bei Schritt 1720 bestimmt, ob die erste Bremsbetätigungsdauer (boo_duration_1st) länger ist als eine vorherbestimmte Dauer (tq_boo_long) und ob die Zustandsvariable (tq_frz_vsboo) wahr ist. Die Zustandsvariable (tq_frz_vsboo) ist eine Auswahl-Zustandsvariable, welche die Verwendung der Bremsdauer bei der Bestimmung der zulässigen Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeitskurve erlaubt. Der Parameter (tq_boo_long) bezeichnet die Bremsdauer, nach der die zulässige Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeitskurve konstant gehalten wird. Mit anderen Worten wird sich, wenn der Fahrer die Bremse nur antippt, die zulässige Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit nach Freigabe der Bremse weiter in Richtung auf Null bewegen. Wenn der Fahrer das Bremspedal jedoch für länger als einen vorherbestimmten Wert betätigt, bleibt die zulässige Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit bei der Fahrzeuggeschwindigkeit nach Freigabe der Bremse. Dadurch erhält der Fahrer die Möglichkeit, unter Verwendung der Bremse auf einem langen Gefälle eine Sollgeschwindigkeit einzustellen.
Unter Bezugnahme auf 17 wird die zulässige Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit bei Schritt 1722 auf den Parameter vs_on_release eingestellt, wenn die Antwort bei Schritt 1720 Ja lautet. Lautet die Antwort bei Schritt 1720 Nein, so wird bei Schritt 1724 die zulässige Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit auf die vorher eingestellte zulässige Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit zuzüglich einer Sollbeschleunigung, multipliziert mit der Erfassungszeit, eingestellt. Der Schritt 1724 bezeichnet den Punkt, an dem sich die zulässige Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit allmählich in Richtung Null bewegt.
Wenn die Antwort bei Schritt 1710 Nein lautet, werden sowohl die Bremsbetätigungsdauer wie auch die erste Bremsbetätigungsdauer auf Null eingestellt, und die Soll-Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit wird bei Schritt 1720 auf die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt. Wenn die Antwort bei Schritt 1714 Nein lautet, wird die Soll-Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit auf die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt, und die Bremsbetätigungsdauer wird bei Schritt 1722 um die Erfassungszeit inkrementiert.
Auf diese Weise wird die Soll-Fahrzeugverhaltenskurve aufgrund der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und der Stellung des Wählhebels (PRNDL) bestimmt. Die Soll-Fahrzeugverhaltenskurve wird außerdem aufgrund der Betätigung des Bremspedals angepaßt. Insbesondere wird die Betätigungsdauer des Bremspedals für die Anpassung der Soll-Fahrzeugverhaltenskurve benutzt. So wird in einigen Fällen die Soll-Fahrzeug-Geschwindigkeitskurve bei betätigtem Pedal verringert und bei Freigabe des Bremspedals auf den Wert der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt. Dadurch kann eine verbesserte Fahrleistung erreicht werden, da alle für den vom Fahrer gewünschten Fahrzustand charakteristischen Parameter berücksichtigt werden.
Unter Bezugnahme auf 17B wird nunmehr ein Beispiel für die Betriebsweise bei freigegebenem Gaspedal (d. h. bei Betrieb mit geschlossener Drosselklappe) beschrieben. Die obere Grafik zeigt das Bremsbetätigungssignal und die untere Grafik zeigt die zulässige Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeitskurve. Zum Zeitpunkt t1 wird die Bremse betätigt und bei t2 losgelassen. Während die Bremse betätigt wird, wird die zulässige Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit auf die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt, und somit läuft kein Regelvorgang ab. Da die Zeitdifferenz Δt1 kleiner ist als die vorherbestimmte Bremsdauer, geht die Erhöhung der zulässigen Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit dann weiter, bis die Bremse bei t3 wieder betätigt wird. Die Bremse wird dann bei t4 losgelassen. Da die Zeitdifferenz Δt2 größer ist als die vorherbestimmte Bremsdauer, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit beim Loslassen bei t4 erfaßt und als zulässige Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit gehalten.
Unter Bezugnahme auf 18 wird eine Routine beschrieben, mit der in einigen Fällen ermittelt wird, ob der Drehmomentwandler überbrückt werden sollte. Die Routine bestimmt insbesondere, ob der Drehmomentwandler während eines Vorgangs mit geschlossener Drosselklappe überbrückt werden kann. Bei Schritt 1810 wird zunächst bestimmt, ob der Zustandsautomat im Fall 4 steht und ob der Drehmomentwandler zur Zeit freigegeben ist. Lautet die Antwort bei Schritt 1810 Ja, kann der Drehmomentwandler bei Schritt 1820 überbrückt werden. Mit anderen Worten kann der Drehmomentwandler überbrückt werden, wenn das Motordrehmoment unterhalb eines kleinen, vorherbestimmten negativen Drehmomentwerts liegt. Oder noch anders ausgedrückt kann der Drehmomentwandler also überbrückt werden, nachdem das Fahrzeug den Nulldrehmomentpunkt durchlaufen hat. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn eine Freigabe des Drehmomentwandlers erwünscht ist, wenn der Fahrer das Gaspedal wieder betätigt und eine positive Antriebsstrangausgangsleistung anfordert. Insbesondere in dieser Situation kann der Drehmomentwandler freigegeben werden und somit schnell eine Antriebsstrangausgangsleistung liefern, wodurch sich der Fahrzeugleistungseindruck verbessert.
Unter Bezugnahme auf 19 wird nunmehr eine Grafik dargestellt, die die typische erfindungsgemäße Betriebsweise zeigt. In der Grafik ist das Motorbremsmoment gegen die Zeit für einen Schubabschaltungsvorgang aufgetragen. Die gestrichelte Linie veranschaulicht den Soll-Motordrehmomentwert, der zum Beispiel von dem durch den Fahrer betätigten Element aus bestimmt wird. Die durchgehende Linie bezeichnet das tatsächlich erzeugte Motordrehmoment. Zum Zeitpunkt T1 läßt der Fahrer das Pedal los, und die Schubabschaltungssituation beginnt. Nach der Erfindung, wie sie hier beschrieben wird, reduzieren die Algorithmen zunächst das Motordrehmoment um einen vorherbestimmten Wert. Dann wird das Motordrehmoment allmählich um einen vorherbestimmten Wert verringert, der durch eine ausgewählte Schubabschaltungs-Drehmomentminderungskurve bestimmt wird. Das Motordrehmoment wird reduziert, bis es einen kleinen positiven Wert (TQE_SML_POS) erreicht.
Dieses kleine positive Drehmoment wird dadurch gehalten, daß die Drehmomentwandler-Eingangsdrehzahl höher als die Drehmomentwandler-Ausgangsdrehzahl gehalten wird. Zum Zeitpunkt T2 erfolgt dann eine Entscheidung zur Erzeugung eines negativen Motordrehmoments aufgrund des tendenziellen Fahrzeugverhaltens. Zum Zeitpunkt T2 wird insbesondere die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die zulässige Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit zuzüglich eines vorherbestimmten kalibrierbaren Werts. Ab dem Zeitpunkt T2 wird das Motordrehmoment allmählich mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit über den Nulldrehmomentpunkt hinaus verringert. In diesem Bereich kann die Drehmomentlinie unter Verwendung der Drehmomentwandler-Eingangs- und -Ausgangsdrehzahlen auch verwendet werden, um den Nulldrehmomentpunkt zu erkennen und das Motordrehmomentmodell lernend zu aktualisieren. Zum Zeitpunkt T3 wird dann ein kleines negatives Drehmoment dadurch gehalten, daß die Drehmomentwandler-Ausgangsdrehzahl höher gehalten wird als die Drehmomentwandler-Eingangsdrehzahl. Dieses kleine negative Drehmoment wird für eine kurze Zeit gehalten, bis bei Zeitpunkt T4 entschieden wird, den Drehmomentwandler zu überbrücken, um hohe negative Drehmomente bereitzustellen. Zum Zeitpunkt T4 wird der Drehmomentwandler überbrückt. Dann wird das negative Drehmomentniveau so gewählt, daß die Soll-Fahrzeug-Geschwindigkeitskurve aufrechterhalten wird. Das negative Drehmomentniveau wird so gewählt, daß die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit im allgemeinen unter der zulässigen Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit liegt.
Unter Bezugnahme auf die 20 und 21 wird nunmehr der Zwei-Kreis-Drehmomentwandler 11a dargestellt. 20 zeigt den Zwei-Kreis-Drehmomentwandler mit ausgekuppelter Kupplung, während 21 den Zwei-Kreis-Drehmomentwandler mit eingekuppelter Kupplung zeigt. Der Zwei-Kreis-Drehmomentwandler 11a wird so dargestellt, daß er eine Eingangswelle 13a, die mit der Motorkurbelwelle 13 verbunden ist, und eine Ausgangswelle 17a, die mit einer Getriebe-Eingangswelle 17 verbunden ist, aufweist. Der Zwei-Kreis-Drehmomentwandler 11a weist eine Wandlerkupplung 200a auf. Der Zwei-Kreis-Drehmomentwandler 11a wird ausgekuppelt, indem die Betätigungsseite der Kupplung mit Druck beaufschlagt wird. Der Druck wird durch die Laufradseite des Wandlers abgelassen. Die ausströmende Flüssigkeit wird einem Kühler zugeführt. Insbesondere muß der Kupplungsbetätigungsdruck gegen die Pumpwirkung des Laufrads arbeiten. Zur Betätigung der Wandlerkupplung wird der Flüssigkeitsstrom umgekehrt.
Unter Bezugnahme auf die 22 und 23 wird nunmehr ein Drei-Kreis-Drehmomentwandler 11b dargestellt. 22 zeigt den Drei-Kreis-Drehmomentwandler mit ausgekuppelter Kupplung, während 23 den Drei-Kreis-Drehmomentwandler mit eingekuppelter Kupplung zeigt. Der Drei-Kreis-Drehmomentwandler 11b wird so dargestellt, daß er eine Eingangswelle 13b, die mit der Motorkurbelwelle 13 verbunden ist, und eine Ausgangswelle 17b, die mit einer Getriebe-Eingangswelle 17 verbunden ist, aufweist. Der Drei-Kreis-Drehmomentwandler 11b weist eine Wandlerkupplung 200b auf. In 22 wird Flüssigkeit sowohl der Laufradseite als auch dem Wandlerkupplungs-Steuerkreis zugeführt; dadurch wird ein Einkuppeln der Kupplung verhindert. Der Zweck der Öffnung 202b auf der Wandlereinlaßseite besteht darin, die Höhe des Drucks auf der Wandlerseite der Kupplung zu reduzieren. Der hydraulische Druck in der vorderen Kammer wird höher als der Druck in der hinteren Kammer, wodurch die Wandlerkupplung von der Wandlerabdeckung ferngehalten und die Überbrückung freigegeben wird. Nach 23 kann während des Überbrückungsmodus Flüssigkeit durch den Kupplungssteuerkreis zum Austritt strömen, so daß der Wandlerkupplungskolben anziehen kann. Der hydraulische Druck auf der Wandlerseite der Kupplung bewirkt, daß die Wandlerkupplung fest an die Wandlerabdeckung angepreßt wird. Es kommt zur Überbrückung, und Leistung wird ohne Flüssigkeitsschlupf direkt auf das Getriebe 15 übertragen. Der Wandler wird ohne Öffnung direkt mit Öl versorgt. Die Wandlerausgangsleistung wird durch die Öffnung 204b begrenzt, um sicherzustellen, daß sich der Druck auf der Wandlerseite der Überbrückungskupplung aufbaut.
Die Erfinder haben festgestellt, daß sich der Drehmomentwandler 11a bei der Übertragung eines hohen negativen Drehmoments (das Laufrad rotiert wesentlicher langsamer als die Turbine) schwerer überbrücken läßt als der Drehmomentwandler 11b. Eine mögliche Erklärung dafür ist, daß, wenn das Laufrad langsamer rotiert als die Turbine, die Turbine eher Öl in das Laufrad preßt als umgekehrt. Dann ist es schwierig, auf der Turbinenseite einen Druck aufzubauen, um die Kupplung anzupressen.
Der Fachmann auf diesem Gebiet wird jedoch auf der Grundlage dieser Offenbarung erkennen, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf Zwei-Kreis-Drehmomentwandler begrenzt ist. Insbesondere ist dieses Merkmal der Erfindung auf jeden Drehmomentwandler anwendbar, der bei der Übertragung hoher negativer Drehmomentwerte schwer zu überbrücken wäre, Diese Schwierigkeit kann beispielsweise darauf zurückzuführen sein, daß kein hydraulischer Druck aufgebaut oder daß kein hydraulischer Druck abgelassen werden kann. Typischerweise verfügt dieser Drehmomentwandlertyp nicht über genügend hydraulischen Druck, um bei der Übertragung eines vorherbestimmten negativen Drehmoments überbrückt werden zu können. Dieses vorherbestimmte negative Drehmoment kann mit Hilfe der Drehmomentwandler-Eingangs- und -Ausgangsdrehzahlen bestimmt werden. Ist die Ausgangsdrehzahl zum Beispiel um einen vorherbestimmten Wert höher als die Eingangsdrehzahl, verfügt der Drehmomentwandler nicht über einen für eine Überbrückung ausreichenden hydraulischen Druck.
Die Erfinder haben außerdem erkannt, daß es möglich ist, einen ”Lastwechselschlag” dadurch zu minimieren, daß, beim Durchgang durch den Nulldrehmomentpunkt (oder den Getriebe-Spielbereich) ein freigegebener Drehmomentwandler nicht überbrückt wird. Gleichzeitig kann eine maximale Verfügbarkeit des negativen Antriebsstrang-Drehmoments durch den überbrückten Drehmomentwandler dadurch gewährleistet werden, daß der Drehmomentwandler nach dem Durchgang durch den Spielbereich überbrückt wird.

Claims

Verfahren zur Steuerung des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor (10) besitzt, der mit einem Getriebe (15) verbunden ist, welches mindestens einen Gang aufweist, bei dem eine Freilaufkupplung vorhanden ist, wobei das Getriebe (15) eine Eingangsdrehzahl und eine Ausgangsdrehzahl aufweist, mit folgenden Schritten: Bestimmung einer synchronen Getriebeeingangsdrehzahl auf der Grundlage des Getriebezustandes und eines für die Getriebeausgangsdrehzahl charakteristischen Parameters; und Angabe, ob der aktuelle Gang des Getriebes (15) der zumindest eine Gang ist, bei dem die Freilaufkupplung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktion auf die genannte Angabe, daß der zumindest eine Gang mit der Freilaufkupplung eingelegt ist, zumindest ein Betriebsparameter des Verbrennungsmotors (10) angepaßt wird derart, daß die Getriebeeingangsdrehzahl ungeachtet der Freilaufkupplung bei oder knapp unterhalb der genannten synchronen Getriebeeingangsdrehzahl gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Motorbetriebsparameter ein Motorausgangsdrehmoment ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Motorbetriebsparameter ein Motorluftdurchsatz ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Motorbetriebsparameter eine Drosselklappenstellung des Motors ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Motorbetriebsparametet ein Zündzeitpunkt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Motorbetriebsparameter ein Luft-/Kraftstoffverhältnis ist.
Vorrichtung zur Steuerung des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verbrennungsmotor (10), der mit einem Getriebe (15) verbunden ist, welches mindestens einen Gang aufweist, bei dem eine Freilaufkupplung vorhanden ist, wobei das Getriebe (15) eine Eingangsdrehzahl und eine Ausgangsdrehzahl aufweist, sowie mit einem Steuergerat (12), das auf der Grundlage eines Getriebezustandes und eines für die genannte Getriebeausgangsdrehzahl charakteristischen Parameters eine synchrone Getriebeeingangsdrehzahl ermittelt, und bestimmt, ob der aktuelle Gang des Getriebes (15) der zumindest eine Gang ist, bei dem die Freilaufkupplung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (12) bei Bestimmung, daß der zumindest eine Gang eingelegt ist, bei dem die Freilaufkupplung vorhanden ist, zumindest einen Betriebsparameter des Verbrennungsmotors (10) anpaßt derart, daß die Getriebeeingangsdrehzahl bei oder knapp unterhalb der genannten synchronen Getriebeeingangsdrehzahl gehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Motorbetriebsparameter ein Motorausgangsdrehmoment ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Motorbetriebsparameter ein Motorluftdurchsatz ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Motorbetriebsparameter eine Drosselklappenstellung des Motors ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Motorbetriebsparameter ein Zündzeitpunkt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Motorbetriebsparameter ein Luft-/Kraftstoffverhältnis ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Getriebezustand ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes ist.