DE102005008349A1

DE102005008349A1 - Kühlungssteuerung für Getriebe und Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE102005008349A1
Application number: DE200510008349
Authority: DE
Inventors: Bryan J. Farmington Hills Williams; Jeffrey R. Whittaker Kelly; David J. Ypsilanti Varda; Scott G. Canton Schockley
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2025-02-24
Also published as: US6959239B2; US20050187690A1; DE102005008349B4

Abstract

Steuersystem, das zum Steuern der Betätigung eines Getriebes entweder ein Normalbetriebsart- oder ein Heißbetriebsartsignal erzeugt und das einen Rechner, der eine vorhergesagte Temperatur eines Drehmomentwandlers berechnet, sowie einen Komparator, die die vorhergesagte Temperatur mit einer Schwellentemperatur vergleicht, umfasst. Ein Zeitgeber erzeugt auf der Grundlage der vorhergesagten Temperatur und der Schwellentemperatur entweder das Normalbetriebsart- oder das Heißbetriebsartsignal.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Getriebe und Drehmomentwandler und insbesondere auf eine Kühlungssteuerung für ein Getriebe und einen Drehmomentwandler.

Ein Drehmomentwandler ist eine Fluidkupplungsvorrichtung, die einen sanften Übergang der Motorkraft auf ein Getriebe bewirkt. Ein in dem Drehmomentwandler angeordnetes Leitrad vervielfacht das Drehmoment durch Verändern der Richtung des Ölflusses zwischen einer Pumpe und einer Turbine. Dieser Richtungswechsel erhöht die Fluidträgheitskraft auf die Pumpenanordnung und dadurch das Turbinendrehmoment. Da das Leitrad das Fluid umlenkt, wobei es sich in der Mitte des Fluidkupplungsstroms befindet, nimmt es eine große Wärmeenergiemenge auf, weshalb es als heißestes Element in dem Drehmomentwandler betrachtet wird.

Um eine Überhitzung zu vermeiden, müssen gewisse Schutzmaßnahmen in die Getriebesteuerung einprogrammiert sein. Im Fall eines Hochtemperaturzustands wird das Getriebe zum Schutz gegen eine Überhitzung in einer Heißbetriebsart betrieben. Drei gebräuchliche Verfahren zum Diagnostizieren der Heißbetriebsart umfassen: das herkömmliche, das geschätzte Leitrad und die Fluidwanne mit Prädiktion. Bei Anwendung des herkömmlichen Verfahrens bestimmen Leitradtemperatur-Schwellenwertkalibrierungen die Heißbetriebsart-Eintritts- und -Austrittskriterien. Das Verfahren des geschätzten Leitrads verwendet Kalibrierungen, die die Zeitspanne steuern, für die ein Getriebe ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis aufrechterhalten kann, ohne Temperaturgrenzen zu überschreiten. Das Verfahren der Fluidwanne mit Prädiktion steuert den Eintritt in die Heißbetriebsart auf der Grundlage der Änderungsgschwindigkeit der Fluidwannentemperatur.

Obwohl diese Verfahren darin wirksam sind, eine Überhitzung des Getriebes zu verhindern, besitzt jedes dennoch gewisse Nachteile. Das herkömmliche Verfahren kann nur für begrenzte Anwendungen verwendet werden, da die meisten Getriebekonfigurationen unter Prüfung bei minimalem Übersetzungsverhältnis die Leitrad- oder Kühlerstrangtemperaturschwellen überschreiten. Das Prädiktionsverfahren ist unter Bedingungen einer starken Wärmeerzeugung zu aggressiv und bei niedrigen Drehzahlen zu ungenau und schützt das Getriebe unter der Funktionalität einer Steuerung des Gangwechsels durch den Fahrer (DSC-Funktionalität) nicht angemessen. Das Verfahren der Fluidwanne mit Prädiktion muss einen eingebauten Sicherheitsfaktor haben, um der Verzögerung zwischen der Wärmeerzeugung und dem Anstieg der Fluidwannentemperatur Rechnung zu tragen. Außerdem erfordert jedes der obigen Verfahren eine große Menge an Zeit und Betriebsmitteln für die Kalibrierung.

Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein Steuersystem bereit, das zum Steuern der Betätigung eines Getriebes entweder ein Normalbetriebsart- oder ein Heißbetriebsartsignal erzeugt. Das Steuersystem umfasst einen Rechner, der eine vorhergesagte Temperatur eines Drehmomentwandlers berechnet, und einen Komparator, der die vorhergesagte Temperatur mit einer Schwellentemperatur vergleicht. Ein Zeitgeber erzeugt auf der Grundlage der vorhergesagten Temperatur und der Schwellentemperatur entweder das Normalbetriebsart- oder das Heißbetriebsartsignal.

Gemäß einem Merkmal wird das Heißbetriebsartsignal erzeugt, wenn die vorhergesagte Temperatur für eine Schwellenzeit höher als die Schwellentemperatur ist.

Gemäß einem anderen Merkmal wird das Normalbetriebsartsignal erzeugt, wenn die vorhergesagte Temperatur für eine Schwellenzeit niedriger als die Schwellentemperatur ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal betätigt eine Steuereinheit auf der Grundlage des Heißbetriebsartsignals das Getriebe so, dass der Schlupf des Drehmomentwandlers verkleinert wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal berechnet der Rechner die vorhergesagte Temperatur auf der Grundlage des Wirkungsverlustes durch den Drehmomentwandler, des Durchflusses durch den Drehmomentwandler, einer Wärmeübergangszahl für Luft und einer Wärmeübergangszahl für durch den Drehmomentwandler strömendes Öl. Der Rechner berechnet den Wirkungsverlust auf der Grundlage eines Übersetzungsverhältnisses, eines an den Drehmomentwandler abgegebenen Eingangsdrehmoments und eines von dem Drehmomentwandler abgegebenen Ausgangsdrehmoments. Der Rechner berechnet das Übersetzungsverhältnis auf der Grundlage eines Motordrehzahlsignals und eines Getriebedrehzahlsignals. Der Rechner berechnet das Eingangsdrehmoment auf der Grundlage eines Motordrehzahlsignals und eines K-Faktors. Der K-Faktor wird anhand des Übersetzungsverhältnisses aus einer Nachschlagtabelle bestimmt.

Gemäß einem weiteren Merkmal basiert das Ausgangsdrehmoment auf dem Eingangsdrehmoment und einem Drehmomentverhältnis. Das Drehmomentverhältnis wird anhand des Übersetzungsverhältnisses aus einer Nachschlagtabelle bestimmt.

Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal bestimmt der Rechner den Durchfluss anhand eines Öldruckssignals und eines Motordrehzahlsignals aus einer Nachschlagtabelle.

Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal berechnet der Rechner die Wärmeübergangszahl der Luft auf der Grundlage eines Übersetzungsverhältnisses und eines eingerückten Zustands einer Drehmomentwandlerkupplung.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:

1 einen funktionellen Blockschaltplan eines Fahrzeugs mit einem Automatic-Getriebe, das von einem Motor über einen Drehmomentwandler betätigt wird;

2 eine schematische Darstellung des Drehmomentwandlers, die ein Energiegleichgewicht zwischen dem Öl im Drehmomentwandler und einer Drehmomentwandlerschale zeigt;

3 eine schematische Darstellung des Drehmomentwandlers, die ein Energiegleichgewicht zwischen der Drehmomentwandlerschale und der Umgebung des Drehmomentwandlers zeigt;

4A und 4B einen exemplarischen K-Faktor-Graphen bzw. einen exemplarischen Drehmomentverhältnis- Graphen, die jeweils auf einem Übersetzungsverhältnis basieren;

5 einen Ablaufplan, der die Kühlungssteuerung gemäß der Erfindung zeigt; und

6 einen Logikablaufplan der Kühlungssteuerung.

In 1 ist zunächst ein Fahrzeug 10 schematisch dargestellt. Das Fahrzeug 10 besitzt einen Motor 12, einen Drehmomentwandler 14 und ein Getriebe 16. Der Motor 12 betätigt das Getriebe 16 über den Drehmomentwandler 14. Der Drehmomentwandler 14 ist eine Fluidkupplung, die es ermöglicht, dass sich der Motor 12 nahezu unabhängig vom Getriebe 16 drehen kann. Wenn sich der Motor 12 langsam oder im Leerlauf dreht, ist das durch den Drehmomentwandler 14 an das Getriebe 16 weitergeleitete Drehmoment relativ klein. Daher ist nur ein leichter Druck auf das Bremspedal erforderlich, um das Fahrzeug 10 zum Stehen zu bringen. Wenn die Motordrehzahl ansteigt, wird mehr Fluid durch den Drehmomentwandler gepumpt und dadurch ein höheres Antriebsmoment auf das Getriebe 16 übertragen.
Der Drehmomentwandler 14 umfasst eine Drehmomentwandlerkupplung (TCC, torque converter clutch) 18, die in einen eingerückten und in einen ausgerückten Zustand betätigbar ist. Im ausgerückten Zustand tritt im Drehmomentwandler 14 ein Schlupf auf, der dem Getriebe 16 eine Antriebsmomentvervielfachung ermöglicht. Im eingerückten Zustand bewirkt die TCC 18 eine Direktantriebskupplung zwischen dem Motor 12 und dem Getriebe 16, wobei keine Antriebsmomentvervielfachung eintritt.
Das Getriebe 16 ist vorzugsweise ein Automatic-Getriebe, das das Antriebsmoment vom Motor 12 über verschiedene Getriebeübersetzungen auf (nicht gezeigte) Räder überträgt. Das Getriebe 16 wird hydraulisch betätigt, um mittels der gewünschten Getriebeübersetzung zu arbeiten. Der Hydraulikfluiddruck oder Öldruck betätigt Getriebekomponenten, um ein auf einer Schaltlogik basierendes Schalten zu ermöglichen. Es ist außerdem vorgesehen, dass das Getriebe 16 eine Steuerung des Gangwechsels durch den Fahrer (DSC) umfassen kann, bei der ein Fahrer mittels einer (nicht gezeigten) Antippeingabe (tap-up or tap-down input) einen Gangwechsel außerhalb der Schaltlogik befehlen kann.
Gemäß der Kühlungssteuerung der vorliegenden Erfindung steuert eine Steuereinheit 20 den gesamten Betrieb des Fahrzeugs. Ein Motordrehzahlsensor 22 erzeugt ein Motordrehzahlsignal, das von der Steuereinheit 20 empfangen wird. Ein Getriebedrehzahlsensor 24 und ein Getriebe-Öldrucksensor 26 erzeugen ein Getriebedrehzahlsignal bzw. ein Öldrucksignal, das von der Steuereinheit 20 empfangen wird. Das Getriebedrehzahlsignal gibt die Drehzahl eine (nicht gezeigte) Getriebe-Antriebswelle an, während das Öldrucksignal den Hydraulikdruck, bei dem das Getriebe 16 betätigt wird, angibt.
Die Steuereinheit 20 betreibt das Fahrzeug 10 auf der Grundlage von Temperaturkriterien entweder in einer Normalbetriebsart oder in einer Heißbetriebsart, wie weiter unten näher besprochen wird. In der Normalbetriebsart steuert die Steuereinheit 20 die Getriebeschaltung auf der Grundlage der normalen Schaltlogik und ermöglicht DSC im Fall eines DSC enthaltenden Getriebes. In der Heißbetriebsart modifiziert die Steuereinheit 20 den Fahrzeugbetrieb, um den Drehmomentwandler und Getriebekomponenten zu kühlen. Der Fahrzeugbetrieb kann auf verschiedene Art und Weise einschließlich, jedoch nicht darauf begrenzt, des Verhinderns eines Herunterschaltens, eines Betriebs mittels einer alternativen Schaltlogik, des Herabsetzens der Motordrehzahl, des Verhinderns eines starken Herunterschaltens oder des Verhinderns des Wechselns in den 3. Gang oder in den 2. Gang im Fall eines DSC enthaltenden Getriebes modifiziert werden. Auf der Grundlage des bestimmten Getriebes 16 mit Drehmomentwandler 14 können verschiedene Heißbetriebsartstrategien umgesetzt werden.
In den 2 und 3 ist der Drehmomentwandler 14 eine Fluidkupplungsvorrichtung, die einen sanften Übergang der Motorkraft auf das Getriebe 16 bewirkt. Der Drehmomentwandler 14 umfasst eine Schale 28, die ein Volumen an Öl 30 und ein Leitrad 32 enthält. Das Leitrad 32 vervielfacht das Drehmoment durch Verändern der Richtung des Ölflusses zwischen einer Pumpe und einer Turbine (nicht gezeigt). Dieser Richtungswechsel erhöht die Fluid-Trägheitskraft auf die Pumpenanordnung und dadurch das Turbinendrehmoment. Da das Leitrad 32 die Fluidströmung umlenkt, wobei es in der Mitte der Fluidkupplung sitzt, nimmt es eine große Wärmeenergiemenge auf. Daher wird das Leitrad 32 als heißestes Element innerhalb des Drehmomentwandlers 14 betrachtet.
Zum Bestimmen der Leitradtemperatur wird ein mathematisch begründetes Wärmemodell verwendet. Um die Wärmeenergiemenge, der das Leitrad 32 ausgesetzt ist, zu quantifizieren, wird für das Wandlersteuervolumen an Öl 30 nach dem ersten thermodynamischen Gesetz wie folgt ein Energiegleichgewicht geschaffen:
wobei: p_oil die Dichte des Öls ist;
V_oil das Volumen des Öls innerhalb des Drehmomentwandlers ist; und
cp_oil die spezifische Wärme des Öls ist.
Unter Annahme einer transienten Leitung und gleichmäßiger Temperaturgradienten innerhalb des Drehmomentwandlers 14 ist die Geschwindigkeit der Leitradtemperaturänderung
gleich der Änderung der Wandlerleistung plus der Änderung der Strömungsenergie des Öls minus der Energieverluste an die Schale 28 des Drehmomentwandlers 14.
Die Energieverluste an die Schale 28 des Drehmomentwandlers (z. B. an den Stahl) werden wie folgt berechnet: Q .shell = hoilA(Tout – Tshell) (2)wobei: h_oil die Wärmeübergangszahl des Öls ist; und
A die Schalen-Mantelfläche ist.
Die Änderungen der Wärmeenergie des Öls, wenn es durch den Drehmomentwandler 14 strömt, werden wie folgt berechnet: Q .in – Q .out = m .oilcpoil(Tin – Tout) (3)wobei: m ._oil die Öl-Durchflussmenge ist.
Das Kombinieren von Gleichung 2 und Gleichung 3 mit Gleichung 1 ergibt:
Durch Umordnen von Gleichung 4 wird die folgende Differentialgleichung erhalten:
Die Ausdrücke α, β und δ lauten:
T_shell wird verwendet, um nach T_out (d. h. der Leitradtemperatur) aufzulösen und auf der Grundlage eines Energiegleichgewichts zwischen der Drehmomentwandlerschale 28 und der Umgebung bestimmt, wie in 3 gezeigt ist. Die sich aus dem Energiegleichgewicht ergebende Gleichung lautet:
wobei: m_shell die Masse der Drehmomentwandlerschale ist; und
cp_shell die spezifische Wärme der Schale (die vom Schalenmaterial abhängt) ist.
Die Verluste, die durch die Wärmekonvektion von der Schale 28 an die Umgebung bedingt sind, lassen sich wie folgt wiedergeben: Q .surr = hairA(Tshell – Tair) (10)wobei: h_oil die Wärmeübergangszahl des Öls ist;
Durch Substituieren von Gleichung 2 und Gleichung 10 in Gleichung 9 und Umordnen ergibt sich die folgende Differentialgleichung:
Die Ausdrücke γ, η und ε lauten:
Aus der Untersuchung von Gleichung 5 und Gleichung 11 wird deutlich, dass, um nach T_out aufzulösen, beide Differentialgleichungen 1. Ordnung gleichzeitig gelöst werden müssen. Die reduzierte Matrixform zum Lösen des Gleichungssystems lautet wie folgt:
Es ist schwierig, dieses System von Differentialgleichungen mittels direkter Verfahren zu lösen. Es gibt zwei getrennte Wärmeflüsse, die gleichzeitig auftreten (vom Öl 30 zur Schale 28 und von der Schale 28 zur Luft) und voneinander abhängen. Daher werden
iterativ innerhalb des Modells unter Verwendung eines Zeitschritts von einer Sekunde gelöst. Dies beseitigt für beide Gleichungen die zeitliche Abhängigkeit und ermöglicht eine weniger schwierige Annäherung an die Lösung.
Der Wirkungsverlust des Drehmomentwandlers wird ebenfalls auf der Grundlage des Übersetzungsverhältnisses (SR, speed ratio), des Eingangsdrehmoments (τ_in und des Ausgangsdrehmoments (τ_out) bestimmt. Um τ_in und τ_out zu berechnen, wird die folgende Annahme getroffen: das Drehmomentwandlerverhalten kann anhand empirisch hergeleiteter Eigenschaften wiedergegeben werden. Die Eigenschaften umfassen den Drehmomentwandler-K-Faktor und das Drehmomentverhältnis (TR, torque ratio), die beide Funktionen von SR sind, wie in den 4A und 4B gezeigt ist. Um SR, τ_in bzw. τ_out zu bestimmen, werden die folgenden Gleichungen verwendet:
wobei: N_turb die Turbinendrehzahl ist;
N_pump die Pumpendrehzahl ist; und
K_in der K-Faktor (N_pump dividiert durch
ist.
τ_in wird aus der Pumpendrehzahl (d. h. der Motordrehzahl) und dem K-Faktor berechnet. τ_out wird aus τ_in und den bekannten Drehmomentver hältnis-(TR)-Kennlinien für den Drehmomentwandler 14 berechnet. Durch Umsetzen dieser Beziehungen wird der Leistungsverlust über den Drehmomentwandler 14 bestimmt zu:
Der Fluiddurchfluss (d. h. die Öl-Durchflussmenge) durch den Drehmomentwandler 14 wird ebenfalls bestimmt. Um die Durchflussmenge des Öls durch den Drehmomentwandler 14 zu verstehen, werden jeweils der Öldruck und die Motordrehzahl betrachtet. Genauer gesagt wird die Öl-Durchflussmenge anhand des Öldrucks und der Motordrehzahl aus einer Nachschlagtabelle bestimmt. Die Nachschlagtabelle ist für den bestimmten Getriebetyp kalibriert und auf empirischen Daten begründet.
Die Wärmeübergangszahlen für die Luft (h_air) und für das Öl (h_oil) basieren auf einem Getriebe-Wärmemodell, dessen genaue Beschreibung außerhalb des Rahmens der vorliegenden Abhandlung liegt. h_oil basiert außerdem auf dem eingerückten (locked) oder ausgerückten (unlocked) Zustand der TCC. Zum Bestimmen der Wärmeübergangszahlen werden die folgenden Gleichungen verwendet:
In 5 wird die Kühlungssteuerung der Erfindung näher beschrieben. Im Schritt 100 ermittelt die Kühlungssteuerung, ob das Fahrzeug 10 in der Heißbetriebsart arbeitet. Falls das Fahrzeug 10 in der Heißbetriebsart arbeitet, fährt die Steuerung mit dem Schritt 102 fort. Falls das Fahrzeug 10 nicht in der Heißbetriebsart arbeitet, fährt die Steuerung mit dem Schritt 104 fort.
Die Steuerung setzt im Schritt 102 einen Zeitgeber auf eins (t = 1). Im Schritt 106 berechnet die Steuerung T_out. Genauer gesagt berechnet die Steuerung anfänglich ein momentanes T_shell basierend auf dem vorhergehenden T_out und berechnet das momentane T_out basierend auf dem vorhergehenden T_shell. Im Schritt 108 ermittelt die Steuerung, ob das momentane T_out kleiner als ein Heißbetriebsart-Temperaturschwellenwert (T_HM) ist. Falls T_out kleiner als T_HM ist, fährt die Steuerung mit dem Schritt 110 fort. Falls T_out nicht kleiner als T_HM ist, verbleibt das Fahrzeug in der Heißbetriebsart, wobei die Steuerung endet.
Die Steuerung ermittelt im Schritt 110, ob der Zeitgeber einen Zeitgeber-Schwellenwert für den Eintritt in die Normalbetriebsart (t_THRESHNORM) erreicht hat. Falls der Zeitgeber t_THRESHNORM nicht erreicht hat, fährt die Steuerung mit dem Schritt 112 fort. Falls der Zeitgeber t_THRESHNORM erreicht hat, fährt die Steuerung mit dem Schritt 114 fort. Im Schritt 112 erhöht die Steuerung den Zeitgeber um eine Iteration und setzt mit dem Schritt 106 fort. Im Schritt 114 ist T_out für eine ausreichend große Zeitperiode kleiner als T_HM gewesen. Daher betreibt die Steuerung das Fahrzeug in der Normalbetriebsart, wobei die Steuerung endet. In dieser Weise stellt die Steuerung sicher, dass T_out für eine Schwellenzeitperiode oberhalb von T_HM liegt, bevor sie von der Heißbetriebsart in die Normalbetriebsart umschaltet.
Im Schritt 104 setzt die Steuerung einen Zeitgeber auf eins (t = 1). Die Steuerung berechnet T_out auf der Grundlage des oben im Schritt 116 beschriebenen Modells. Im Schritt 118 ermittelt die Steuerung, ob T_out größer als T_HM ist. Falls T_out nicht größer als T_HM ist, endet die Steuerung. Falls T_out größer als T_HM ist, ermittelt die Steuerung im Schritt 120, ob der Zeitgeberwert gleich einem Schwellenwert (t_THRESHHOT) für den Eintritt in die Heißbetriebsart ist. Falls der Zeitgeberwert nicht gleich t_THRESHHOT ist, fährt die Steuerung mit dem Schritt 122 fort. Falls der Zeitgeberwert gleich t_THRESHHOT ist, fährt die Steuerung mit dem Schritt 124 fort. Im Schritt 122 inkrementiert die Steuerung den Zeitgeber um eine Iteration und fährt mit dem Schritt 116 fort. Im Schritt 124 betreibt die Steuerung das Fahrzeug in der Heißbetriebsart, wobei die Steuerung endet. In dieser Weise stellt die Steuerung sicher, dass T_out für eine Schwellenzeitperiode unterhalb von T_HM liegt, bevor sie in die Heißbetriebsart wechselt.
In 6 ist ein Datenfluss der Kühlungssteuerung gezeigt. Ein Rechner 600 berechnet das momentane T_shell anhand der früheren T_out, N_turb, N_pump und eines TCC-Zustands (TCC_STATE) (z. B. eingerückt oder ausgerückt). Der Rechner berechnet das momentane T_out anhand des momentanen T_shell. Ein Komparator 602 empfängt das momentane T_out und T_HM als Eingaben und vergleicht T_out mit T_HM. Falls T_out größer als T_HM ist, sendet der Komparator 602 ein Hochpegelsignal an einen Zeitgeber 604. Falls T_out nicht größer als T_HM ist, sendet der Komparator 602 ein Tiefpegelsignal an den Zeitgeber 604. Der Zeitgeber 604 besitzt außerdem t_THRESHHOT und t_THRESHNORM als Eingaben.
Der Zeitgeber 604 überwacht die Dauer des Hochpegelsignals und des Tiefpegelsignals. Falls beispielsweise vom Komparator 602 ununterbrochen für eine Zeit, die größer als t_THRESHHOT ist, das Hochpegelsignal eingegeben wird, gibt der Zeitgeber ein Heißbetriebsartsignal aus, um den Eintritt in die Heißbetriebsart zu initialisieren. Falls vom Komparator 602 ununterbrochen für eine Zeit, die größer als t_THRESHNORM ist, das Tiefpe gelsignal eingegeben wird, gibt der Zeitgeber ein Normalbetriebsartsignal aus, um den Eintritt in die Normalbetriebsart zu initialisieren. Falls beide Signale für eine Zeit empfangen werden, die kürzer als die jeweiligen Schwellenzeiten sind, gibt der Zeitgeber ein Signal an den Rechner 600 aus, damit dieser T_out für den nächsten Zeitschritt neu berechnet.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein Steuersystem, das zum Steuern der Betätigung eines Getriebes entweder ein Normalbetriebsart- oder ein Heißbetriebsartsignal erzeugt und das einen Rechner, der eine vorhergesagte Temperatur eines Drehmomentwandlers berechnet, sowie einen Komparator, der die vorhergesagte Temperatur mit einer Schwellentemperatur vergleicht, umfasst. Ein Zeitgeber erzeugt auf der Grundlage der vorhergesagten Temperatur und der Schwellentemperatur entweder das Normalbetriebsart- oder das Heißbetriebsartsignal.

Claims

Steuersystem, das zum Steuern der Betätigung eines Getriebes (16) entweder ein Normalbetriebsart- oder ein Heißbetriebsartsignal erzeugt, umfassend: einen Rechner (600), der eine vorhergesagte Temperatur eines Drehmomentwandlers (14) berechnet; einen Komparator (602), der die vorhergesagte Temperatur mit einer Schwellentemperatur vergleicht; und einen Zeitgeber (604), der auf der Grundlage der vorhergesagten Temperatur und der Schwellentemperatur entweder ein Normalbetriebsart- oder ein Heißbetriebsartsignal erzeugt.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heißbetriebsartsignal erzeugt wird, wenn die vorhergesagte Temperatur für eine Schwellenzeit höher als die Schwellentemperatur ist.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Normalbetriebsartsignal erzeugt wird, wenn die vorhergesagte Temperatur für eine Schwellenzeit niedriger als die Schwellentemperatur ist.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine Steuereinheit (20) umfasst, die auf der Grundlage des Heißbetriebsartsignals das Getriebe (16) so betätigt, dass der Schlupf des Drehmomentwandlers (14) verkleinert wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (600) die vorhergesagte Temperatur auf der Grundlage des Wirkungsverlustes durch den Drehmomentwandler (14), des Durchflusses durch den Drehmomentwandler (14), einer Wärmeübergangszahl (h_air) für Luft und einer Wärmeübergangszahl (h_oil) für durch den Drehmomentwandler (14) strömendes Öl (30) berechnet.
Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (600) den Wirkungsverlust auf der Grundlage eines Übersetzungsverhältnisses (SR), eines an den Drehmomentwandler (14) abgegebenen Eingangsdrehmoments (τ_in) und eines von dem Drehmomentwandler (14) abgegebenen Ausgangsdrehmoments (τ_out) berechnet.
Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (600) das Übersetzungsverhältnis (SR) auf der Grundlage eines Motordrehzahlsignals und eines Getriebedrehzahlsignals berechnet.
Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (600) das Eingangsdrehmoment (τ_in) auf der Grundlage eines Motordrehzahlsignals und eines K-Faktors (K_in) berechnet.
Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der K-Faktor (K_in) anhand des Übersetzungsverhältnisses (SR) aus einer Nachschlagtabelle bestimmt wird.
Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsdrehmoment (τ_out) auf dem Eingangsdrehmoment (τ_in) und einem Drehmomentverhältnis (TR) basiert.
Steuersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentverhältnis (TR) anhand des Übersetzungsverhältnisses (SR) aus einer Nachschlagtabelle bestimmt wird.
Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (600) den Durchfluss anhand eines Öldruckssignals und eines Motordrehzahlsignals aus einer Nachschlagtabelle bestimmt.
Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (600) die Wärmeübergangszahl (h_air) der Luft auf der Grundlage eines Übersetzungsverhältnisses (SR) und eines eingerückten Zustands einer Drehmomentwandlerkupplung (18) berechnet.
Steuersystem, das ein Getriebe (16) entweder in einer Normalbetriebsart oder in einer Heißbetriebsart betätigt, umfassend: einen Drehmomentwandler (14), der ein Antriebsmoment von einem Motor (12) an das Getriebe (16) überträgt; und eine Steuereinheit (20), die eine vorhergesagte Temperatur des Drehmomentwandlers (14) auf der Grundlage eines Wärmemodells des Drehmomentwandlers (14) berechnet, die vorhergesagte Temperatur mit einer Schwellentemperatur vergleicht und das Getriebe (16) auf der Grundlage der vorhergesagten Temperatur und der Schwellentemperatur entweder in der Normalbetriebsart oder in der Heißbetriebsart betätigt.
Steuersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (16) in der Heißbetriebsart betätigt wird, wenn die vorhergesagte Temperatur für eine Schwellenzeit höher als die Schwellentemperatur ist.
Steuersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) das Getriebe (16) in der Normalbetriebsart betätigt, wenn die vorhergesagte Temperatur für eine Schwellenzeit niedriger als die Schwellentemperatur ist.
Steuersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) das Getriebe (16) in der Heißbetriebsart so betätigt, dass der Schlupf des Drehmomentwandlers (14) verkleinert wird.
Steuersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmemodell auf dem Wirkungsverlust durch den Drehmomentwandler (14), dem Durchfluss durch den Drehmomentwandler (14), einer Wärmeübergangszahl (h_air) für Luft und einer Wärmeübergangszahl (h_oil) für durch den Drehmomentwandler (14) strömendes Öl (30) basiert.
Steuersystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner das Berechnen des Wirkungsverlustes auf der Grundlage eines Übersetzungsverhältnisses (SR), eines an den Drehmomentwandler (14) abgegebenen Eingangsdrehmoments (τ_in) und eines von dem Drehmomentwandler (14) abgegebenen Ausgangsdrehmoments (τ_out) umfasst.
Steuersystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: einen Motordrehzahlsensor (22), der ein Motordrehzahlsignal erzeugt; und einen Getriebedrehzahlsensor (24), der ein Getriebedrehzahlsignal erzeugt, wobei das Übersetzungsverhältnis (SR) auf der Grundlage des Motordrehzahlsignals und des Getriebedrehzahlsignals berechnet wird.
Steuersystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner einen Motordrehzahlsensor (22) umfasst, der ein Motordrehzahlsignal erzeugt, wobei das Eingangsdrehmoment (τ_in) auf dem Motordrehzahlsignal und einem K-Faktor (K_in) basiert.
Steuersystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der K-Faktor (K_in) anhand des Übersetzungsverhältnisses (SR) aus einer Nachschlagtabelle bestimmt wird.
Steuersystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsdrehmoment (τ_out) auf dem Eingangsdrehmoment (τ_in) und einem Drehmomentverhältnis (TR) basiert.
Steuersystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentverhältnis (TR) anhand des Übersetzungsverhältnisses (SR) aus einer Nachschlagtabelle bestimmt wird.
Steuersystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: einen Drucksensor (26), der ein Öldruckssignal erzeugt; und einen Motordrehzahlsensor (22), der ein Motordrehzahlsignal erzeugt, wobei der Durchfluss anhand des Öldruckssignals und des Motordrehzahlsignals aus einer Nachschlagtabelle bestimmt wird.
Steuersystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine Drehmomentwandlerkupplung (18) umfasst, die in einen eingerückten Zustand und in einen ausgerückten Zustand betätigbar ist, wobei die Wärmeübergangszahl (h_air) der Luft auf der Grundlage eines Übersetzungsverhältnisses (SR) und eines Zustands der Drehmomentwandlerkupplung (18) bestimmt wird.
Verfahren zum Kühlen eines Drehmomentwandlers (14) eines Getriebes (16), das in einer ersten Betriebsart und in einer zweiten Betriebsart betätigbar ist, umfassend: Berechnen einer vorhergesagten Temperatur des Drehmomentwandlers (14) auf der Grundlage eines Wärmemodells des Drehmomentwandlers (14), während das Getriebe (16) in der ersten Betriebsart arbeitet; Vergleichen der vorhergesagten Temperatur mit einer Schwellentemperatur; und Betätigen des Getriebes (16) entweder in der ersten Betriebsart oder in der zweiten Betriebsart auf der Grundlage der vorhergesagten Temperatur und der Schwellentemperatur.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (16) in der zweiten Betriebsart betätigt wird, wenn die vorhergesagte Temperatur für eine Schwellenzeit höher als die Schwellentemperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner das Umschalten der Betätigung des Getriebes (16) aus der zweiten Betriebsart in die erste Betriebsart umfasst, wenn die vor hergesagte Temperatur für eine Schwellenzeit niedriger als die Schwellentemperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (16) in der zweiten Betriebsart so betätigt wird, dass der Schlupf des Drehmomentwandlers (14) verkleinert wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmemodell auf dem Wirkungsverlust durch den Drehmomentwandler (14), dem Durchfluss durch den Drehmomentwandler (14), einer Wärmeübergangszahl (h_air) für Luft und einer Wärmeübergangszahl (h_oil) für durch den Drehmomentwandler (14) strömendes Öl (30) basiert.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner das Berechnen des Wirkungsverlustes auf der Grundlage eines Übersetzungsverhältnisses (SR), eines an den Drehmomentwandler (14) abgegebenen Eingangsdrehmoments (τ_in) und eines von dem Drehmomentwandler (14) abgegebenen Ausgangsdrehmoments (τ_out) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner das Berechnen des Übersetzungsverhältnisses (SR) auf der Grundlage einer Pumpendrehzahl (N_pump) und einer Turbinendrehzahl (N_turb) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner das Berechnen des Eingangsdrehmoments (τ_in) auf der Grundlage einer Pumpendrehzahl (N_pump) und eines K-Faktors (K_in) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der K-Faktor (K_in) anhand des Übersetzungsverhältnisses (SR) aus einer Nachschlagtabelle bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner das Berechnen des Ausgangsdrehmoments (τ_out) auf der Grundlage des Eingangsdrehmoments (τ_in) und eines Drehmomentverhältnisses (TR) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentverhältnis (TR) anhand des Übersetzungsverhältnisses (SR) aus einer Nachschlagtabelle bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss anhand des Getriebe-Öldrucks und der Motordrehzahl aus einer Nachschlagtabelle bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübergangszahl (h_air) der Luft auf der Grundlage eines Übersetzungsverhältnisses (SR) und eines Zustands einer Drehmomentwandlerkupplung (18) berechnet wird.
Fahrzeug (10), das entweder in einer Normalbetriebsart oder in einer Heißbetriebsart betreibbar ist, umfassend: ein Getriebe (16); einen Drehmomentwandler (14), der ein Antriebsmoment von einem Motor (12) an das Getriebe (16) überträgt; und eine Steuereinheit (20), die eine vorhergesagte Temperatur des Drehmomentwandlers (14) auf der Grundlage eines Wärmemodells des Drehmomentwandlers (14) berechnet, die vorhergesagte Temperatur mit einer Schwellentemperatur vergleicht und das Fahrzeug (10) in der Heißbetriebsart betreibt, wenn die vorhergesagte Temperatur für eine erste Schwellenzeitperiode höher als die Schwellentemperatur ist.
Fahrzeug nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) den Betrieb des Fahrzeugs (10) von der Heißbetriebsart in die Normalbetriebsart umschaltet, wenn die vorhergesagte Temperatur für eine zweite Schwellenzeitperiode niedriger als die Schwellentemperatur ist.
Fahrzeug nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) das Getriebe (16) in der Heißbetriebsart so betätigt, dass der Schlupf des Drehmomentwandlers (14) verkleinert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmemodell auf dem Wirkungsverlust durch den Drehmomentwandler (14), dem Durchfluss durch den Drehmomentwandler (14), einer Wärmeübergangszahl (h_air) für Luft und einer Wärmeübergangszahl (h_oil) für durch den Drehmomentwandler (14) strömendes Öl (30) basiert.
Fahrzeug nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner das Berechnen des Wirkungsverlustes auf der Grundlage eines Übersetzungsverhältnisses (SR), eines an den Drehmomentwandler (14) abgegebenen Eingangsdrehmoments (τ_in) und eines von dem Drehmomentwandler (14) abgegebenen Ausgangsdrehmoments (τ_out) umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: einen Motordrehzahlsensor (22), der ein Motordrehzahlsignal erzeugt; und einen Getriebedrehzahlsensor (24), der ein Getriebedrehzahlsignal erzeugt, wobei das Übersetzungsverhältnis (SR) auf der Grundlage des Motordrehzahlsignals und des Getriebedrehzahlsignals berechnet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner einen Motordrehzahlsensor (22) umfasst, der ein Motordrehzahlsignal erzeugt, wobei das Eingangsdrehmoment (τ_in) auf dem Motordrehzahlsignal und einem K-Faktor (K_in) basiert.
Fahrzeug nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass der K-Faktor (K_in) anhand des Übersetzungsverhältnisses (SR) aus einer Nachschlagtabelle bestimmt wird.
Fahrzeug nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsdrehmoment (τ_out) auf dem Eingangsdrehmoment (τ_in) und einem Drehmomentverhältnis (TR) basiert.
Fahrzeug nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentverhältnis (TR) anhand des Übersetzungsverhältnisses (SR) aus einer Nachschlagtabelle bestimmt wird.
Fahrzeug nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: einen Drucksensor (26), der ein Öldruckssignal erzeugt; und einen Motordrehzahlsensor (22), der ein Motordrehzahlsignal erzeugt, wobei der Durchfluss anhand des Öldruckssignals und des Motordrehzahlsignals aus einer Nachschlagtabelle bestimmt wird.
Fahrzeug nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine Drehmomentwandlerkupplung (18) umfasst, die in einen eingerückten Zustand und in einen ausgerückten Zustand betätigbar ist, wobei die Wärmeübergangszahl (h_air) der Luft auf der Grundlage eines Übersetzungsverhältnisses (SR) und eines Zustands der Drehmomentwandlerkupplung (18) bestimmt wird.