DE10158886A1

DE10158886A1 - Verfahren zur Regelung einer Kupplung

Info

Publication number: DE10158886A1
Application number: DE10158886A
Authority: DE
Inventors: Thomas Rossmann; Dieter Neumann; Anton Fritzer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2021-12-01
Also published as: DE10158886B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Kupplung, insbesondere einer Wandlerüberbrückungskupplung für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler. In einem Modell wird ein dynamischer Übergangsvorgang der Wandlerüberbrückungskupplung von einem Wandlungsbereich in einen Kupplungsbereich mit den Eingangsgrößen Motor- und Turbinendrehzahl berechnet. Es werden die Eingangsgrößen 1, 2 durch Dynamikfilter 9, 10 gefiltert und die erhaltenen Werte mit den ungefilterten Eingangsgrößen gewichtet addiert. Die Gewichtung basiert auf drehzahlabhängigen Interpolationsfaktoren 6, 7, welche aus bestimmten Kennfeldern ausgelesen werden. Auf diese Weise ist es möglich einen dynamischen Übergangsvorgang derart vorteilhaft zu modellieren, dass die Regelqualität merklich gesteigert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Kupplung, insbesondere einer Wandlerüberbrückungskupplung für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Modell, welches einen dynamischen Übergangsvorgang der Wandlerüberbrückungskupplung von einem Wandlungsbereich in einen Kupplungsbereich mit den Eingangsgrößen Motor- und Turbinendrehzahl berechnet.
In einem hydrodynamischen Drehmomentwandler wird ein Drehmoment vom Pumpenrad auf das Turbinenrad übertragen. Die Drehmomentwandlung µ zwischen Pumpen- und Turbinenrad ist um so stärker, je größer der Schlupf, d. h. je kleiner das Drehzahlverhältnis ν zwischen Turbinen- und Pumpenrad, wird.
Mit abnehmendem Schlupf, d. h. die Drehzahlen von Pumpe und Turbine nähern sich an, wird die Drehmomentwandlung reduziert. Der Wandler kommt dann von seiner Wandlungsphase in die Kupplungsphase, in der keine Drehmomentsteigerung mehr stattfindet. In der Wandlungsphase steht das Leitrad, in der Kupplungsphase löst es sich über einen Freilauf und läuft leer mit.
Die Wandlerüberbrückungskupplung soll den verlustbehafteten hydrodynamischen Wandler überbrücken, also ausschalten, wenn es der Fahrbetrieb irgendwie erlaubt. Sie ist demnach zwischen Motor und Wandler eingefügt: Ein Kolben, verbunden mit dem Turbinenrad, ist als tellerförmiger Träger eines Reibbelags ausgeführt. Per Öldruck wird er je nach Bedarf gegen einen Gehäusedeckel gepresst, der seinerseits mit dem Pumpenrad in Verbindung steht. Auf diese Weise entsteht ein starrer und somit schlupffreier Durchtrieb. Damit die Wandlerüberbrückungskupplung erkennt, wann sie den hydrodynamischen Wandler überbrücken soll werden bisher die Momente des Pumpenrades und des Turbinenrades aus stationären Wandlerkennfeldern mittels den Eingangsgrößen Motor- und Turbinendrehzahl berechnet. Während in dem Wandlungsbereich die Momente des Pumpen- und Turbinenrades gut den aus stationären Kennlinien errechneten Momenten folgen, führen im Kupplungsbereich Drehbeschleunigungen an Motor oder Turbine zu Abweichungen zwischen den tatsächlichen und errechneten Momenten. Besonders im Übergangsbereich lässt sich der dynamische Übergangsvorgang mit den stationären Kennlinien nicht ausreichend beschreiben.
Die Auswirkungen dieser Regelabweichungen sind Einschränkungen der Regelmöglichkeit und eine damit verbundene merkliche Abnahme der Regelqualität.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, die Momente der Wandlerdynamik, auch während eines dynamischen Übergangsvorganges, genau zu beschreiben, um eine hohe Regelqualität zu erzielen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisendes, gattungsgemäßes Verfahren zur Regelung einer Kupplung gelöst.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Arbeitsbereich des hydrodynamischen Wandlers in drei Bereiche eingeteilt. Diese Bereiche sind der Wandlungsbereich, der Kupplungsbereich und ein dynamischer Übergangsbereich, in dem von dem Wandlungsbereich in den Kupplungsbereich übergegangen wird. Von besonderer Bedeutung ist die Berücksichtigung des Reaktionsgliedes im hydrodynamischen Wandler. Während das Leitrad im Wandlungsbereich steht, dreht es sich im Kupplungsbereich. Drehbeschleunigungen in dem Kupplungsbereich führen im allgemeinen zu deutlich höheren Drehbeschleunigungen des Reaktionsgliedes. Besonders groß ist dieser Effekt in dem Übergangsbereich während eines dynamischen Übergangsvorganges. Das Moment für die Bestimmung des Momentes des Reaktionsgliedes kann nur an dem Pumpen- oder Turbinenrad abgegriffen werden. Über ein Dynamikfilter wird ein derartiger dynamischer Übergangsvorgang modelliert. Die Filterkoeffizienten für den Dynamikfilter sind vom Drehzahlverhältnis abhängig und beschreiben im besonderen den Übergang von dem Wandler- in den Kupplungsbereich.

Die statischen Momente des Pumpen- und Turbinenrades werden in den Dynamikfiltern gefiltert und mittels eines drehzahlabhängigen Interpolationsfaktors gewichtet. Die sich daraus ergebenden gewichteten und gefilterten, sowie die ungefilterten und gewichteten Werte der statischen Drehmomente werden jeweils zusammen addiert. Über eine Momentenbegrenzung werden die Ergebnisse der Addition kontrolliert und anschließend als korrigierte dynamische Drehmomente ausgelesen.

Die Strömungsrichtung des Öls im hydrodynamischen Wandler von dem Drehzahlverhältnis von Pumpenrad- und Turbinenraddrehzahl abhängig. Die gewichtete Addition führt nun dazu, dass das Moment zur Beschleunigung des Reaktionsgliedes eher von dem Moment des Pumpenrades oder dem Moment des Turbinenrades bestimmt wird. Ebenso kann durch die gewichtete Addition die Größe des dynamischen Effektes abgestimmt werden. Weiterhin lässt sich auch ein Allpaßverhalten beschreiben, beispielsweise wenn das Moment des Pumpenrades bei der Beschleunigung des Motors sinkt, es aber stationär betrachtet ansteigt.

Zur weitern Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist. Es zeigt die Figur einen Programmschaltplan.
Die statischen Drehmomente des Pumpenrades M_Pumpe 1 und Turbinenrades M_Turbine 2 werden aus nicht dargestellten statischen Kennfeldern berechnet.
In einem dem Pumpenrad zugehörenden Filter M_pumpe_filter 9 wird das statische Drehmoment des Pumpenrades M_Pumpe 1 gefiltert. Die Filterung des Drehmomentes M_Pumpe 1 ist abhängig von einem Filterkoeffizienten, welcher in einem auf den Wandler abgestimmten Kennfeld 8 ermittelt wird. Eingangsgröße für dieses Kennfeld 8 ist das Drehzahlverhältnis von Pumpenrad und Turbinenrad nue 3. Ergibt sich beispielsweise der Filterkoeffizient Eins, wird das Drehmoment des Pumpenrades M_Pumpe 1 ungefiltert den Filter durchlaufen. Bei Filterkoeffizienten größer oder kleiner Eins wird das Drehmoment des Pumpenrades M_Pumpe 1 verändert und beeinflusst die weitere Berechnung des Momentenverlaufs.
Das gefilterte Drehmoment wird mit einem, auf das Pumpenrad abgestimmten, Interpolationsfaktor 6 multipliziert. Auch dieser Interpolationsfaktor ist von dem Drehzahlverhältnis von Pumpenrad und Turbinenrad nue 3 abhängig. Der Interpolationsfaktor 6 bestimmt folglich die Gewichtung des gefilterten Wertes.
Das Produkt aus diesem gefilterten Wert und dem Interpolationsfaktor 6 wird mit einem gewichteten ungefilterten Drehmoment des Pumpenrades M_Pumpe 1 zusammen addiert. Der gewichtete ungefilterte Drehmoment des Pumpenrades M_Pumpe 1 setzt sich aus dem ungefilterten Drehmoment des Pumpenrades M_Pumpe 1 und einer Summe zusammen, welche sich aus der Substraktion des Interpolationsfaktors 6 von Eins ergibt.
Als Ergebnis dieser gewichteten Addition ergibt sich ein dynamisches Drehmoment des Pumpenrades M_Pumpe_dyn 4. Dieses wird durch eine Momentenbegrenzung M_limits kontrolliert, bevor es als das dynamische Drehmoment des Pumpenrades M_Pumpe_dyn 4 ausgelesen wird.
Durch die drehzahlabhängige gewichtete Addition erreicht man, dass das statische Drehmoment des Pumpenrades M_Pumpe 1 in ein dynamisches Drehmoment des Pumpenrades M_Pumpe_dyn 4 korrigiert wird und dadurch der dynamische Verlauf der Momentenänderung des Pumpenrades darstellbar wird.
Analog zur beschriebenen Verarbeitung des statischen Drehmoments des Pumpenrades M_Pumpe 1 wird auch das statische Drehmoment des Turbinenrades M_turbine 2 mit einem entsprechenden Filter 10 und dem auf den Wandler abgestimmten Filterkoeffizienten 8 gefiltert. Der gewichtete gefilterte Wert wird mit dem gewichteten ungefilterten Wert des Drehmomentes des Turbinenrades M_turbine 2 addiert. Die Gewichtung des ungefilterten Wertes erfolgt ebenfalls wie bei dem Drehmoment des Pumpenrades M_Pumpe 1 mittels eines auf die Turbine abgestimmten Interpolationsfaktors 7. Das Ergebnis der gewichteten Addition wird wieder über eine Momentenbegrenzung M_limits 11 kontrolliert und anschließend als dynamisches Drehmoment des Turbinenrades M_turbine_dyn 5 ausgelesen. Bezugszeichen 1 M_Pumpe: Moment Pumpenrad
2 M_Turbine: Moment Turbinenrad
3 nue: Drehzahlverhältnis
4 M_pumpe_dyn: Dynamisch korrigiertes Moment Pumpenrad
5 M_turbine_dyn: Dynamisch korrigiertes Moment Turbinenrad
6 Interpolationsfaktor Pumpenrad
7 Interpolationsfaktor Turbinenrad
8 Kennfeld Filterkoeffizient Wandler
9 Filter Pumpenrad
10 Filter Turbinenrad
11 M_limits: Momentenbegrenzung

Claims

1. Verfahren zur Regelung einer Kupplung, insbesondere einer Wandlerüberbrückungskupplung für einen Wandler, zur Modellierung eines dynamischen Übergangsvorgang von einem Wandlungsbereich in einen Kupplungsbereich mit den Eingangsgrößen Motor- und Turbinendrehzahl bzw. der sich daraus ergebenden Motor- und Turbinenmomenten (1, 2), welche für die Berechnung von einem Moment eines Reaktionsglied verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Übergang der Wandlerüberbrückungskupplung mit wenigstens einem Dynamikfilter (9, 10) moduliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Eingangsgrößen Motor- und Turbinendrehzahl mit wenigstens einem Dynamikfilter (9, 10) gefiltert werden und die gefilterten Werte mit den ungefilterten Werten derselben Eingangsgrößen gewichtet addiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung der gefilterten und ungefilterten Eingangsgrößen mittels Interpolationsfaktoren (6, 7) durchführbar ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dynamikfilter (9, 10) als PT1-Filter ausgebildet ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Dynamikfilter (9, 10) Filterkoeffizienten verwendet werden, welche von dem Drehzahlverhältnis (3) der Eingangsgrößen abhängig sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkoeffizienten den dynamischen Übergangsvorgang beschreiben.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend des Drehzahlverhältnisses (3) der Eingangsgrößen ein Moment zur Beschleunigung des Reaktionsgliedes berechnet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Moment zur Beschleunigung des Reaktionsgliedes entsprechend der gewichteten Addition vorwiegend von dem Pumpen- oder dem Turbinenmoment (1, 2) abhängt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswirkung des dynamischen Übergangsvorgangs mittels der gewichteten Addition der Eingangsgrößen abstimmbar ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Allpassverhalten des dynamischen Übergangsvorgang beschreiben läßt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Reaktionsgliedes für eine Modellgleichung des Wandlers einsetzbar ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Modellgleichung die dynamischen Momente (4, 5) unmittelbar für das Pumpenrad und das Turbinenrad bestimmbar sind.