DE102005022304B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des hydraulischen Drucks in einem elektrisch verstellbaren Getriebe - Google Patents
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Abstract
Verfahren, um den hydraulischen Kupplungsdruck in einem elektrisch verstellbaren Getriebe (10), das mit mindestens einer Kupplung (62, 70) ausgestattet ist, zu regeln, umfassend
Überwachen der Größe des Schlupfs der mindestens einen Kupplung (62, 70), und
Steuern des hydraulischen Verstärkungsdrucks auf der Grundlage der Größe des Kupplungsschlupfs,
wobei das Steuern des hydraulischen Verstärkungsdrucks auf der Grundlage der Größe des Kupplungsschlupfs umfasst:
Überwachen von Bedienereingängen,
Bestimmen eines vom Bediener angewiesenen Drehmomentbefehls, Bestimmen eines erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks auf der Grundlage des vom Bediener angewiesenen Drehmomentbefehls, der überwachten Bedienereingänge, der Betriebseigenschaften des elektrisch verstellbaren Getriebes (10) und der Eigenschaften der Kupplung (62, 70), und
Bestimmen eines befohlenen Hauptverstärkungsdrucks auf der Grundlage des bestimmten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks,
wobei das Bestimmen des befohlenen Hauptverstärkungsdrucks auf der Grundlage des berechneten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks umfasst:
Überwachen der Einrückzeit von jeder Kupplung (62, 70),
Überwachen des Schlupfs von jeder Kupplung (62, 70),
Bestimmen von mindestens einem adaptiven Verstärkungsdruckterm auf der Grundlage der Einrückzeit von jeder Kupplung (62, 70) und des Schlupfs von jeder Kupplung (62, 70), und
Kompensieren des berechneten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks mit einem von dem bestimmten mindestens einen adaptiven Verstärkungsdruckterm.
Überwachen der Größe des Schlupfs der mindestens einen Kupplung (62, 70), und
Steuern des hydraulischen Verstärkungsdrucks auf der Grundlage der Größe des Kupplungsschlupfs,
wobei das Steuern des hydraulischen Verstärkungsdrucks auf der Grundlage der Größe des Kupplungsschlupfs umfasst:
Überwachen von Bedienereingängen,
Bestimmen eines vom Bediener angewiesenen Drehmomentbefehls, Bestimmen eines erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks auf der Grundlage des vom Bediener angewiesenen Drehmomentbefehls, der überwachten Bedienereingänge, der Betriebseigenschaften des elektrisch verstellbaren Getriebes (10) und der Eigenschaften der Kupplung (62, 70), und
Bestimmen eines befohlenen Hauptverstärkungsdrucks auf der Grundlage des bestimmten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks,
wobei das Bestimmen des befohlenen Hauptverstärkungsdrucks auf der Grundlage des berechneten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks umfasst:
Überwachen der Einrückzeit von jeder Kupplung (62, 70),
Überwachen des Schlupfs von jeder Kupplung (62, 70),
Bestimmen von mindestens einem adaptiven Verstärkungsdruckterm auf der Grundlage der Einrückzeit von jeder Kupplung (62, 70) und des Schlupfs von jeder Kupplung (62, 70), und
Kompensieren des berechneten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks mit einem von dem bestimmten mindestens einen adaptiven Verstärkungsdruckterm.
Description
- Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des hydraulischen Kupplungsdrucks in einem elektrisch verstellbaren Getriebe und ein elektrisch verstellbares Getriebe.
- Derartige Verfahren und Getriebe sind in
DE 38 10 013 A1 ,US 5,931,757 A undDE 198 24 480 A1 beschrieben. - Von Antriebsstrangsystemen, die in Fahrzeugen verwendet werden, wird erwartet, dass sie in einem großen Drehzahlbereich und in einem weiten Bereich von Lastbedingungen funktionieren. Eine Art von Antriebsstrangsystem umfasst ein elektrisch verstellbares Getriebe (EVT von electrically variable transmission), das durch Kombinieren von Merkmalen von sowohl seriellen als auch parallelen Hybridantriebsstrangarchitekturen stufenlos verstellbare Übersetzungsverhältnisse bereitstellt. EVTs funktionieren mit einem direkten mechanischen Pfad zwischen einem Verbrennungsmotor und einer Achsantriebseinheit und ermöglichen so einen hohen Getriebewirkungsgrad und eine Anwendung von kostengünstigeren und weniger massiven Motorbauteilen. EVTs funktionieren auch bei einem Verbrennungsmotorbetrieb, der von dem Achsantrieb mechanisch unabhängig ist, oder bei einem Motorbetrieb mit verschiedenen teils mechanischen teils elektrischen Beiträgen, wodurch stufenlos verstellbare Übersetzungsverhältnisse mit großem Drehmoment, überwiegend elektrisches Ingangsetzen, Nutzbremsung, Leerlauf ohne Motor und Mehrfachmodusbetrieb ermöglicht werden.
- Ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst Reibungselemente, die als Kupplungen bezeichnet werden und ein Drehmoment von dem Verbrennungsmotor und den Elektromotoren des EVT zu dem Achsantriebsstrang übertragen. Die Kupplungen sind typischerweise hydraulisch betrieben, und die Drehmomentkapazität basiert auf der Größe des beaufschlagten Kupplungsdrucks. Ein größerer hydraulischer Kupplungsdruck erfordert eine höhere Eingangsleistung an der hydraulischen Pumpe. Der Unterschied zwischen dem tatsächlichen hydraulischen Druck und dem hydraulischen Druck, der erforderlich ist, um die erforderliche Drehmomentkapazität zu erreichen, stellt den hydraulischen Leistungsverlust dar.
- Gemäß der Aufgabe der Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung benötigt, um auf der Grundlage der erforderlichen Kupplungskapazität, wie sie durch die Abtriebslast des Getriebes bestimmt ist, die hydraulischen Kupplungshauptdrücke des Systems eines elektrisch verstellbaren Getriebes dynamisch zu steuern und somit den hydraulischen Leistungsverlust zu reduzieren.
- Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein elektrisch verstellbares Getriebe mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs.
- Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit, um ein elektrisch verstellbares Getriebe durch dynamisches Steuern der hydraulischen Kupplungshauptdrücke des Systems auf der Grundlage der erforderlichen Kupplungskapazität, wie sie durch die Abtriebslast des Getriebes bestimmt ist, zu steuern. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren gezeigt, um den hydraulischen Kupplungsdruck in einem elektrisch verstellbaren Getriebe, das mit mindestens einer Kupplung ausgestattet ist, zu regeln. Dies umfasst ein Überwachen der Größe des Schlupfs der Kupplungen und ein Steuern des hydraulischen Verstärkungsdrucks auf der Grundlage der Größe des Kupplungsschlupfs. Das Steuern des hydraulischen Verstärkungsdrucks auf der Grundlage der Größe des Kupplungsschlupfs umfasst ein Überwachen der Bedienereingänge, ein Bestimmen eines vom Bediener angewiesenen Drehmomentbefehls, und ein Bestimmen eines erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks. Der Hauptverstärkungsdruck basiert auf dem vom Bediener angewiesenen Drehmomentbefehl, den überwachten Bedienereingängen, den Parametern des EVT und den Parametern der Kupplungen. Der befohlene Hauptverstärkungsdruck wird dann auf der Grundlage des erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks bestimmt.
- Die Erfindung umfasst ein Bestimmen des befohlenen Hauptverstärkungsdrucks auf der Grundlage des berechneten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks, was ein Überwachen einer Einrückzeit und eines Schlupfs jeder der Kupplungen, ein Bestimmen von adaptiven Verstärkungsdrucktermen auf der Grundlage der Einrückzeit und des Schlupfs der Kupplungen und ein Kompensieren des berechneten Verstärkungsdruckterms umfasst. Diese und andere Aspekte der Erfindung werden für Fachleute beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen klar.
- Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung der mechanischen Bauteile einer bevorzugten Form eines elektrisch verstellbaren Compund-Split-Getriebes mit zwei Betriebsarten, die insbesondere an die Implementierung der vorliegenden Erfindung angepasst ist, -
2A und2B ein Schema eines Hydraulikkreises, der dazu dient, den Hauptverstärkungsdruck zu regeln, und eine graphische Darstellung des Drucks für den hierin offenbarten Hybridantriebsstrang, -
3 ein erstes Flussdiagramm mit exemplarischen Schritten in einer Gruppe von Anweisungen, die durch einen computerbasierten Controller ausgeführt werden, der insbesondere mit dem Steuern des Hauptverstärkungsdrucks des bevorzugten Hydraulikkreises für den hierin offenbarten Hybridantriebsstrang in Beziehung steht, gemäß der vorliegenden Erfindung, -
4 ein zweites Flussdiagramm des Schemas zum Steuern des Hauptverstärkungsdrucks des bevorzugten Hydraulikkreises für den hierin offenbarten Hybridantriebsstrang, gemäß der vorliegenden Erfindung, und -
5 ein drittes Flussdiagramm des Schemas zum Steuern des Hauptverstärkungsdrucks des bevorzugten Hydraulikkreises für den hierin offenbarten Hybridantriebsstrang, gemäß der vorliegenden Erfindung. - In den Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur dem Zweck der Erläuterung der Erfindung und nicht dem Zweck des Beschränkens derselben dienen, zeigt
1 eine schematische Darstellung der mechanischen Bauteile einer exemplarischen Form eines elektrisch verstellbaren Compund-Split-Getriebes mit zwei Betriebsarten und eines Verbrennungsmotors, die insbesondere an die Implementierung der vorliegenden Erfindung angepasst ist. Das exemplarische System umfasst vorzugsweise ein Antriebsstrangsystem11 mit einem Verbrennungsmotor14 und einem elektrisch verstellbaren Getriebe (EVT)10 , einem Systemcontroller43 und einer Anwenderschnittstelle13 . - Das hierin im Nachfolgenden beschriebene exemplarische EVT
10 , das Details in Bezug auf Entwurf und Betrieb umfasst, ist in demUS-Patent Nr. 5,931,757 offenbart, dessen Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme vollständig miteingeschlossen ist. Weitere Details, die die Steuerung des exemplarischen EVT betreffen und bevorzugte Verfahren zum Bestimmen einer Verbrennungsmotordrehzahl und eines Verbrennungsmotordrehmoments und zum Steuern einer Verbrennungsmotordrehzahl umfassen, können inUS 2005/0080534 A1 US 2005/0080539 A1 US 2005/080538 A1 undUS 2004/0245709 A1 - Das EVT weist ein Antriebselement
12 des Antriebsstrangs14 und ein Antriebselement64 , das mit einem Triebstrang (nicht dargestellt) in Wirkverbindung steht, auf. Das EVT umfasst des weiteren ein Paar Reibungskupplungen C1 70 und C2 62, die durch einen durch den Systemcontroller43 gesteuerten Hydraulikkreis betätigt werden. Die Kupplungen C1 und C2 bewirken eine Übertragung eines Drehmoments von dem Antriebsstrang und Elektromotoren56 ,72 zu dem Triebstrang (nicht dargestellt). - Der Systemcontroller
43 ist vorzugsweise ein herkömmlicher mikroprozessorbasierter Controller, der solche üblichen Elemente wie einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Direktzugriffsspeicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), einen Taktgeber mit hoher Geschwindigkeit, Analog-Digital-(A/D-) und Digital-Analog-(D/A-) Schaltungen, und Eingangs-/Ausgangsschaltungen und -einrichtungen (I/O) und geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen, wie sie einem Fachmann bekannt sind, umfasst. In der exemplarischen Ausführungsform kann der Systemcontroller43 zum Beispiel eine Vielzahl an Steuer- und Diagnosefunktionen vorsehen, die mit dem Antriebsstrang, dem EVT und dem Fahrgestell in Beziehung stehen und zum Beispiel Verbrennungsmotordrehmoment- und -drehzahlbefehle, eine Antriebsdrehzahlsteuerung und eine Abtriebsdrehmomentsteuerung in Koordination mit einer Nutzbrems-, Antiblockierbrems- und Traktionssteuerung umfassen. Der Controller dient dazu, Daten von einer Vielfalt an Sensoren zu erhalten, und eine Vielfalt an Aktuatoren des Systems über eine Vielzahl an diskreten Leitungen zu steuern. Der Einfachheit halber ist der Controller43 allgemein mit einer bidirektionalen Schnittstelle zu dem System gezeigt. Der Anwenderschnittstellenblock (UI-Block von User Interface-Block) 13 umfasst Eingänge für den Systemcontroller 43, die unter anderem eine Drosselklappenstellung, eine Tastengangwahleinrichtung (PBSS von push button shift selector) für die Auswahl des verfügbaren Antriebsbereichs, Bremskraftanfragen und Anfragen für schnellen Leerlauf umfassen. Solche Verbrennungsmotorelektronik, Steuerungen und Größen sind Fachleuten im Allgemeinen bekannt und eine weitere detaillierte Ausführung dieser ist hierin nicht erforderlich. - Der Systemcontroller
43 empfängt von den Drehsensoren (nicht im Einzelnen dargestellt) Frequenzsignale, um sie zur Verwendung in der Steuerung des EVT10 zu einer Drehzahl Ni des Antriebselements12 und zu einer Drehzahl No des Abtriebselements64 zu verarbeiten. Der Systemcontroller43 kann eine Drehzahl Ni und eine Beschleunigung Ni_dot des Antriebselements12 sowie eine Drehzahl No und eine Beschleunigung No_dot des Abtriebselements64 zur Verwendung in der Steuerung des EVT10 bestimmen. Der Systemcontroller43 kann auch Drucksignale von Druckschaltern (nicht im Einzelnen dargestellt) erhalten und verarbeiten, um Betätigungskammerdrücke der Kupplungen C1 und C2 zu überwachen. Alternativ können Druckaufnehmer eingesetzt werden, um einen großen Druckbereich zu überwachen. Pulsweitenmodulierte (PWM) und/oder binäre Steuersignale werden durch einen Systemcontroller für das EVT10 bereitgestellt, um ein Füllen und ein Ablassen der Kupplungen C1 und C2 zu deren Betätigung und Lösen zu steuern. Zusätzlich kann der Systemcontroller43 Temperaturdaten des Getriebeflüssigkeitssumpfes37 erhalten, wie beispielsweise von einem herkömmlichen Thermoelementeingang (nicht im Einzelnen dargestellt), um eine Sumpftemperatur Ts herzuleiten und ein PWM-Signal zu liefern, das aus der Antriebsdrehzahl Ni und der Sumpftemperatur Ts zum Steuern eines Öldrucks über einen Regler39 hergeleitet werden kann. Das Füllen und das Ablassen der Kupplungen C1 und C2 wird mittels solenoidgesteuerten Trommelventilen bewirkt, die auf PWM- und binäre Steuersignale, wie sie oben erwähnt sind, ansprechen. Es werden vorzugsweise Trimmerventile (nicht dargestellt) unter Verwendung von verstellbaren Solenoiden eingesetzt, um ein präzises Einsetzen der Trommel in den Ventilkörper und eine dementsprechend präzise Steuerung des Kupplungsdrucks während der Betätigung der Kupplung zu ermöglichen. - Der Hydraulikkreis des exemplarischen EVT-Systems umfasst eine Hydraulikpumpe
88 , vorzugsweise eine Verdrängerdrehpumpe, die mit dem Druckregler39 in Flüssigkeitsverbindung steht, welcher mit den Betätigungskammern der Reibungskupplungen C1 70 und C2 62 des EVT in Flüssigkeitsverbindung steht. Der Sumpf37 umfasst eine Flüssigkeitsspeichereinrichtung, um mit der Pumpe88 Flüssigkeit zu ziehen und die Hydraulikflüssigkeit durch den Druckregler39 zu entleeren. Der Hydraulikkreis dient dazu, eine Menge an unter Druck gesetzter Flüssigkeit mit einem geregelten Kupplungsdruck Pc an die Kupplungen62 und70 des EVT zu liefern, wie es hierin im Nachfolgenden beschrieben wird. Das Niveau des Einrückens von C1 und C2 wird durch die Größe des geregelten Kupplungsdrucks Pc bestimmt, dem die Kupplungen C1 und C2 ausgesetzt sind. - Die Kupplungsschlupfdrehzahlen über den Kupplungen C1 und C2 werden von der Abtriebsdrehzahl No, dem ersten Motor/Generator
56 MA, der mit einer Drehzahl Na läuft, und dem zweiten Motor/Generator72 MB des EVT, der mit einer Drehzahl Nb läuft, hergeleitet. Im Speziellen ist der Schlupf der Kupplung C1 eine Funktion von No und Nb, während der Schlupf von C2 eine Funktion von No, Na und Nb ist. - In
2A bezeichnet das Bezugszeichen39 im Allgemeinen einen Regelkreis für den hydraulischen Druck eines Kraftfahrzeuggetriebes, der ein hydraulisch betätigtes Druckreglerventil (PRV von pressure regulator valve) 112 und ein elektrisch betätigtes Verstärkungsdruckventil (BVP von boost pressure valve) 114 umfasst. Das PRV112 liefert eine Hydraulikflüssigkeit über eine Leitung16 an einen Kühlkreis (CC) und regelt in Leitung18 einen Kupplungsdruck (Pc) für mindestens eine hydraulisch eingerückte Kupplung CL. Das BVP114 liefert dem PRV112 über eine Leitung20 einen Verstärkungsdruck Pb. Der Verstärkungsdruck Pb wird von einem Referenzdruck Pr hergeleitet, der über eine durchflussbeschränkte Leitung22 dem BVP114 geliefert wird, während die Kühlkreisflüssigkeit und der Kupplungsdruck Pc von einem Pumpenversorgungsdruck Ps in Leitung24 hergeleitet werden. Natürlich können das PRV112 und das BVP114 zu einem einzigen Ventil kombiniert werden, wenn dies gewünscht ist. - Das BVP
114 umfasst einen Ventilkörper26 , einen Anker28 , eine Solenoidspule30 und eine Ventilkammer32 , an die die Leitungen20 und22 gekoppelt sind. Die Solenoidspule30 wird über einen Leiter34 elektrisch aktiviert, um den Anker28 in dem Ventilkörper26 anzuordnen, so dass ein Teil oder die gesamte Hydraulikflüssigkeit, die über die Leitung22 in die Ventilkammer32 eintritt, durch ein Sieb38 und eine Ventilkörperöffnung40 , die axial mit dem Anker28 ausgerichtet ist, zu einer Auslassöffnung36 geleitet wird. Die Auslassöffnung36 ist über eine Leitung44 an einen Flüssigkeitsauslass (EX)42 gekoppelt. Eine Feder46 , die um einen Stab48 des Ventilkörpers26 herum angeordnet ist, spannt den Anker28 zu der Öffnung40 hin vor, während eine elektrische Aktivierung der Solenoidspule30 eine elektromagnetische Kraft erzeugt, die der Federkraft entgegenwirkt, um den Anker28 von der Öffnung40 weg zu bewegen. Die Größe des Solenoidspulenstroms bestimmt die Größe der resultierenden elektromagnetischen Kraft, und der Anker28 kann in dem Ventilkörper 26 einfach durch Steuern des Solenoidstroms in eine gewünschte Position bewegt werden. - Die lineare Position des Ankers in dem Ventilkörper
26 bestimmt den Verstärkungsdruck Pb in der Ventilkammer32 und der Leitung20 . Wenn der Anker angeordnet ist, wie es in2A gezeigt ist, und ihr nach innen gerichtetes Ende28a gegen einen Sitz50 gepresst ist, der durch die Oberflächenabschnitte des Ventilkörpers26 , die benachbart der Öffnung40 liegen, definiert ist, kann die Flüssigkeit, die über die Leitung22 in die Ventilkammer32 geliefert wird, nicht zu der Auslassöffnung36 gelangen, und Pb ist im Wesentlichen gleich dem Referenzdruck Pr. Dieser Zustand tritt auf, wenn der Solenoidspule30 kein Strom geliefert wird. Der gegenteilige Zustand tritt auf, wenn der Solenoidspule30 ein maximaler Strom geliefert wird, um den Anker28 von der Öffnung40 vollständig zurückzuziehen. In diesem Fall wird im Wesentlichen die gesamte Flüssigkeit, die über die Leitung22 an die Ventilkammer32 geliefert wird, durch die Öffnung40 entleert, und Pb ist im Wesentlichen gleich Null. Wenn die Solenoidspule30 mit mittleren Stromniveaus mit Energie beaufschlagt wird, beschränkt der Anker28 die Flüssigkeitsströmung durch die Öffnung 40 teilweise und Pb kann auf jeden Wert zwischen Null und Pr gesteuert werden. - Das PRV
112 umfasst einen Ventilkörper156 und ein Ventilelement vom Trommeltyp58 , das beabstandete Stege60 ,162 und164 aufweist. Die Flüssigkeit zwischen den Stegen60 und162 wird über die Leitungen16 und18 an den Kühlkreis CC und die Kupplung CL geliefert, und die Flüssigkeit zwischen den Stegen162 und164 wird zu dem Flüssigkeitsauslass66 geleitet. Der Pumpenversorgungsdruck Ps in der Leitung24 ist über eine durchflussbeschränkte Leitung172 mit einer Einlassöffnung68 und mit einer Vorspannkammer170 gekoppelt. Der Druck Ps in der Vorspannkammer170 wirkt auf das Ende74 des Ventilelements58 und erzeugt eine Kraft nach unten, der die Kraft nach oben einer Feder76 entgegenwirkt, die um einen Stab78 in einer Ventilkammer80 herum angeordnet ist. Die Feder76 ist so entworfen, dass bei der Abwesenheit von jeglichem Verstärkungsdruck Pb in der Leitung20 das Ventilelement 58 angeordnet ist, um den Kupplungsdruck Pc in der Leitung18 auf einen vorbestimmten Minimalwert, der hierin als Pc_min bezeichnet ist, zu regeln. Wenn die Flüssigkeitslieferung zu der Leitung24 relativ gering ist (d.h. bei niedrigen Pumpendrehzahlen), ist das Ventilelement58 im Wesentlichen angeordnet, wie es in2A gezeigt ist, wobei der Kupplungsdruck Pc durch Verändern der Flüssigkeitsströmung über die Leitung16 zu dem Kühlkreis CC geregelt wird. Wenn die Flüssigkeitslieferung zu der Leitung24 relativ hoch ist (d.h. bei hohen Pumpendrehzahlen), wird die Strömung in dem Kühlkreis (CC) beschränkt, und die sich ergebende Erhöhung des Drucks in der Vorspannkammer170 drückt das Ventilelement58 nach unten. Dies ermöglicht, dass ein Anteil der Flüssigkeit, die an die Einlassöffnung68 geliefert wird, zu dem Auslass66 geleitet wird, so dass der Kupplungsdruck Pc auf dem vorbestimmten Wert Pc_min geregelt bleibt. Der Verstärkungsdruck Pb in Leitung20 wird zu der Ventilkammer 80 geleitet, in der die Feder76 angeordnet ist, und erhöht die Federkraft wirksam, um den geregelten Kupplungsdruck Pc zu erhöhen. Diese Beziehung ist in2 graphisch dargestellt, die den Kupplungsdruck Pc als eine Funktion des Verstärkungsdrucks Pd zeigt. Wenn die Solenoidspule30 des BVP114 vollständig mit Energie beaufschlagt ist, so dass der Verstärkungsdruck Pb gleich Null ist, wird Pc auf den vorbestimmten Minimalwert Pc_min geregelt. Wenn die Energie von der Solenoidspule30 entfernt wird, so dass Pb im Wesentlichen gleich Pr ist, wird Pc auf einen Maximalwert geregelt, der im Wesentlichen gleich dem Pumpenversorgungsdruck Ps ist. Wenn die Solenoidspule30 teilweise mit Energie beaufschlagt ist, so dass Pb zwischen Null und Pr liegt, wird Pc auf einen entsprechenden Wert zwischen Pc_min und Ps geregelt, wie es in2 erläutert ist. -
2A zeigt zusätzlich einen Systemcontroller43 , der verschiedene Getriebesteuerfunktionen durchführt, die die angemessene Beaufschlagung der Solenoidspule30 des BVP114 mit Energie umfassen. Im Allgemeinen wird der erforderliche Kupplungsdruck Pc bestimmt, der wiederum verwendet wird, um den erforderlichen Verstärkungsdruck Pb unter Verwendung einer gespeicherten Beziehung wie beispielsweise die, die durch den Graph in2B gezeigt ist, zu bestimmen. Alternativ kann der Verstärkungsdruck Pb direkt bestimmt werden. In jedem Fall kann der Systemcontroller43 dann einen Solenoidspulenstrom bestimmen, der dem erforderlichen Wert von Pb entspricht, und kann die Solenoidspule30 entsprechend unter Verwendung von entweder einer PWM oder einer linearen Stromsteuerung mit Energie beaufschlagen. - Der Kupplungsdruck wird wie folgt bestimmt, um ein gewünschtes Abtriebsdrehmoment des exemplarischen EVT zu erreichen. Ein abgeschätztes dynamisches Drehmoment To_Dyn wird unter Verwendung von Matrixgleichungen wie folgt berechnet:
15 ist, No_dot die Beschleunigung der Getriebeabtriebswelle64 ist, Ta ein extern beaufschlagtes Drehmoment für den Elektromotor A 56 ist, Tb ein extern beaufschlagtes Drehmoment für den Elektromotor B 72 ist und A1 und A2 jeweils eine Matrix aus parametrischen Werten umfassen, die durch spezielle Entwurfsmerkmale der Getriebebauteile und der Trägheit bestimmt sind. A1 ist die Matrix für Modus1 , d.h. ein Betrieb im niedrigen Bereich, und A2 ist die Matrix für Modus2 , d.h. ein Betrieb im hohen Bereich. Ein vom Bediener angewiesener Drehmomentwert To_req wird durch den Controller43 als eine Funktion der Drosselklappenposition und einer Bremsanfrage (typischerweise als Prozentsatz in Bezug auf eine maximale Bremsung dargestellt), die von der UI13 eingegeben werden, und der Abtriebsdrehzahl No des Getriebes bestimmt. -
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- Der berechnete Kupplungsdruck Pc wird wie folgt bestimmt:
2B ist ein exemplarischer Graph gezeigt, der die Beziehung zwischen dem Verstärkungsdruck Pb und dem Kupplungsdruck Pc zeigt. Der hydraulische Verstärkungsdruck Pb ist geregelt, um einen Kupplungsdruck Pc zu erreichen, der eine Kupplungsbetätigung sicherstellt, die für eine schlupflose Drehmomentübertragung über die Kupplung angemessen ist, welche mit dem Abtriebsdrehmoment, das erzeugt werden soll, konsistent ist. - In
3 ,4 und5 ist ein Verfahren zum Regeln des hydraulischen Kupplungsdrucks in dem elektrisch verstellbaren Getriebe10 , das mit den Kupplungen C1 und C2 ausgestattet ist, detailliert beschrieben. Das Regeln des hydraulischen Drucks umfasst ein Überwachen der Größe des Schlupfs der Kupplungen C1 und C2, wie es hierin oben beschrieben ist, und ein Steuern eines hydraulischen Verstärkungsdrucks in dem EVT10 auf der Grundlage der Größe des Schlupfs der Kupplungen C1 und C2. - In
3 ist ein Algorithmus HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG beschrieben, der das Verfahren, um den hydraulischen Verstärkungsdruck in dem EVT10 zu steuern, umfasst. Der Algorithmus HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG wird regelmäßig als ein oder mehrere logische Algorithmen in dem exemplarischen Controller43 ausgeführt. Der Algorithmus HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG bewirkt, dass der Hauptverstärkungsdruck Pb geregelt wird und somit der Kupplungsdruck Pc gesteuert wird. Während jeder Ausführung des Algorithmus HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG überwacht der Controller43 den Betrieb, um zu bestimmen, ob ein fortgeschrittenes Schalten im Gange ist oder ob eine E-Verbrennung (E-burn) angefordert wurde (Block110 ), was die Forderung nach einem vollen Hauptverstärkungsdruck anzeigt. Ein Schalten in dem exemplarischen Getriebe wird vorzugsweise synchron bei einer Drehzahl mit einem Schlupf gleich Null über den beiden Kupplungen C1 und C2 erreicht. Der volle Druck während eines fortgeschrittenen Schaltens ist daher wünschenswert, um eine angemessene Kapazität und einen Kupplungsschlupf von Null über den weggehenden und den herankommenden Kupplungen während eines Schaltens sicherzustellen. Die E-Verbrennung bezieht sich auf einen Rußfilterregenerationsvorgang. Der Auspuff des Dieselmotors umfasst ein Partikelfilter, das durch Abbrennen der festsitzenden Feststoffe (vorwiegend kohlenstoffhaltiger Ruß) über ein Anheben der Abgastemperatur steuerbar regeneriert werden kann. Solch einer Anhebung der Temperatur kann durch ein Belasten des Dieselmotors nachgeholfen werden. Ein Befehl für einen vollen Hauptverstärkungsdruck führt zu der maximalen Dieselmotorlast relativ zu den Anforderungen des Hydraulikkreises und trägt somit zu dem Ziel bei, die Abgastemperatur anzuheben, um die Filterregeneration zu bewirken. Wenn ein fortgeschrittenes Schalten im Gange ist oder eine E-Verbrennung angewiesen wurde, setzt der Controller43 den befohlenen Hauptverstärkungsdruck Pb durch einen Befehl für das BPV114 , sich in eine vollständig geschlossene Stellung zu begeben, auf FULL (Block113 ). Der Verstärkungsdruck Pb geht zu dem Referenzdruck Pr über, wobei das PRV112 in eine geschlossene Position gezwungen wird und der Kupplungsdruck Pc auf den Systemdruck Ps gesteuert wird. Andere Terme, die hierin nachfolgend beschrieben werden, werden wie folgt gesetzt: ein Softwareflag TRIGGER wird auf FALSCH gesetzt, ein Flag Pb_FULL wird auf WAHR gesetzt und eine Arbeitsvariable W_ADAPTIVE wird auf NULL gesetzt (Block113 ). - Das Softwareflag TRIGGER zeigt, wenn es auf WAHR gesetzt ist, dem Controller
43 in nachfolgenden Ausführungen des Algorithmus HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG an, dass der Controller43 befohlen hat, den Hauptverstärkungsdruck Pb auf FULL zu setzen, und dass ein adaptiver Term A_ADAPTIVE abgewandelt werden muss. Der adaptive Term A_ADAPTIVE ist der gespeicherte adaptive Hauptverstärkungsdruck. Nur wenn der Term W_ADAPTIVE größer als A_ADAPTIVE ist, wird eine einseitige Variable abgewandelt, wie es hierin im Nachfolgenden beschrieben wird. Wenn das Softwareflag Pb_FULL auf WAHR gesetzt ist, löst es aus, dass der Controller den Hauptverstärkungsdruck Pb als FULL-Druck befiehlt. - Wenn kein fortgeschrittenes Schalten im Gange ist und keine E-Verbrennung angefordert wurde, bestimmt der Controller
43 , ob sich das EVT in einem neutralen Bereich befindet (Block115 ). Wenn sich das EVT in einem neutralen Bereich befindet, setzt der Controller den befohlenen Hauptverstärkungsdruck Pb durch Befehlen des BPV114 in eine vollständig geöffnete Position auf NULL (Block116 ). Wenn der Controller43 das BPV114 in eine vollständig offene Position befielt, erlaubt das BPV 114 eine Strömung zu dem Auslass, der Verstärkungsdruck Pb fällt auf NULL und der Kupplungsdruck Pc wird auf einen minimalen Druck Pc_min gesteuert. Andere Terme, die hierin im Nachfolgenden beschrieben werden, werden wie folgt gesetzt: das TRIGGER-Flag wird auf FALSCH gesetzt, das Pb_FULL-Flag wird auf FALSCH gesetzt und W_ADAPTIVE wird auf NULL gesetzt (Block116 ). - Wenn der Controller
43 bestimmt, dass das EVT nicht in einem neutralen Bereich liegt (Block115 ), berechnet der Controller43 auf der Grundlage der befohlenen Motordrehmomente Ta und Tb der Elektromotoren des EVT, des durch den Bediener angeforderten Drehmoments To_req, der Antriebsdrehzahl Ni und der Beschleunigung Ni_dot, der Abtriebsdrehzahl No und der Beschleunigung No_dot, der Parameter des Getriebezugs und der Parameter der Kupplungen C1 und C2 einen erforderlichen Hauptverstärkungsdruck Pb (Block118 ). - Ein weiterer Term CAL_Pb_PLUS wird durch Addieren des erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks CAL_Pb und eines Offsetwerts CAL_Pb_OFFSET berechnet (Block
120 ). Der Offsetwert CAL_Pb_OFFSET ist ein vorkalibrierter Wert, der auf der Grundlage der Systemparameter und der Betriebseigenschaften eine Sicherheitsspanne umfasst, um einen Kupplungsschlupf so lange zu verhindern, bis das adaptive Lernen gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schlupf angemessen anspricht. Der Term CAL_Pb_PLUS wird in einem zweiten Algorithmus eingesetzt, der als Algorithmus ADAPTIVE HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG bezeichnet wird (Block122 , siehe auch4 ). Der Controller bestimmt den befohlenen Hauptverstärkungsdruck Pb auf der Grundlage des Ergebnisses der Ausführung des Algorithmus ADAPTIVE HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG (Block124 ). Der befohlene Hauptverstärkungsdruck Pb wird durch Befehlen des BPV114 in eine teilweise offene Position auf den geeigneten Wert gesetzt. Wenn der Controller43 das BPV114 in eine teilweise offene Position befiehlt, erlaubt das BPV114 eine teilweise Strömung zu dem Auslass, und der Verstärkungsdruck Pb fällt und der Kupplungsdruck Pc wird auf einen Druckpegel gesteuert. - Der Algorithmus ADAPTIVE HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG in
4 wird jetzt detailliert beschrieben. Der Controller43 überwacht die Einrückzeit der Kupplungen C1 und C2 und bestimmt, ob die Einrückzeit von einer der Kupplungen C1 oder C2 eine vorbestimmte Kalibrierungszeit übersteigt (Block130 ). Wenn die Einrückzeit der Kupplungen C1 oder C2 die vorbestimmte Kalibrierungszeit nicht übersteigt, wird das Softwareflag TRIGGER auf FALSCH gesetzt, Pb_FULL wird auf FALSCH gesetzt und W_ADAPTIVE wird auf NULL gesetzt (Block132 ). Der befohlene Hauptverstärkungsdruck Pb wird gleich der Summe aus CAL_Pb_PLUS und dem Maximalwert der Terme A_ADAPTIVE und W_ADAPTIVE gesetzt (Block 144). Der Algorithmus ADAPTIVE HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG springt dann zu dem Algorithmus HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG zurück (Block150 ). - Wenn die Einrückzeit von entweder der Kupplung C1 oder der Kupplung C2 eine vorbestimmte Kalibrierungszeit übersteigt (Block
130 ), bestimmt der Algorithmus durch Ausführen eines weiteren Algorithmus VOLLE HAUPTVERSTÄRKUNGSHYSTERESE (Block134 ), der hierin im Folgenden beschrieben wird, ob der Schlupf von entweder der Kupplung C1 oder der Kupplung C2 einen Hysteresewert übersteigt. - In
5 umfasst der Algorithmus VOLLE HAUPTVERSTÄRKUNGSHYSTERESE (Block134 ) ein Überwachen eines Kupplungsschlupfs, wie es hierin oben beschrieben ist. Der Zweck dieses Algorithmus ist, eine Hysterese in die Berechnung des Algorithmus ADAPTIVE HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG, der in4 gezeigt ist, einzuführen. Wenn der Kupplungsschlupf größer oder gleich einem kalibrierten Maximalwert SLIP_LIM_HI ist (siehe Block160 ), wird das Flag Pb_FULL auf WAHR gesetzt (Block168 ), um später den vollen Hauptdruck zu bewirken. Wenn der Kupplungsschlupf kleiner oder gleich einem kalibrierten Minimalwert SLIP_LIM_LO ist (siehe Block163 ), wird das Flag Pb_FULL auf FALSCH gesetzt (Block165 ), um später die Druckanpassung zu bewirken. Wenn der Kupplungsschlupf zwischen SLIP_LIM_LO und SLIP_LIM_HI liegt, behält das Flag Pb_FULL unverändert seinem vorigen Wert bei (Block 166), um später den fortgeführten vollen Hauptdruck oder die Druckanpassung zu bewirken. - In
4 wird, wenn das Flag Pb_FULL WAHR ist (Block136 ), was anzeigt, dass der Kupplungsschlupf über der oberen Grenze lag und nicht unter die untere Grenze zurückgegangen ist, Block148 betreten, in dem der befohlene Hauptverstärkungsdruck Pb auf FULL gesetzt wird, in dem das Flag TRIGGER auf WAHR gesetzt wird und in dem W_ADAPTIVE auf den Maximalwert von entweder NULL oder FULL minus CAL_Pb_PLUS gesetzt wird (Block148 ). Der Algorithmus ADAPTIVE HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG springt dann zu dem Algorithmus HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG zurück (Block148 ). - Wenn das Flag Pb_FULL nicht WAHR ist (Block
136 ), wird als nächstes bestimmt, ob das TRIGGER-Flag WAHR ist (Block138 ). Pb_FULL ist nur FALSCH, nachdem der Kupplungsschlupf unter die untere Grenze fällt (5 , Blöcke163 und165 ). Wenn das TRIGGER-Flag FALSCH ist, hat kein Kupplungsschlupf stattgefunden. Deshalb wird der befohlene Hauptverstärkungsdruck Pb durch Umgehen jeglicher Druckanpassung gleich der Summe aus CAL_Pb_PLUS und dem Maximalwert der Terme A_ADAPTIVE und W_ADAPTIVE gesetzt (Block144 ). Der Algorithmus ADAPTIVE HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG springt dann zu dem Algorithmus HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG zurück (Block150 ). - Wenn das TRIGGER-Flag WAHR ist, was einen Kupplungsschlupf anzeigt, wird als nächstes bestimmt, ob der Kupplungsschlupf kleiner oder gleich dem vorkalibrierten Wert SLIP_LIM_LO plus einem OFFSET2-Wert ist (Block
140 ). Wenn der Kupplungsschlupf kleiner oder gleich dem vorkalibrierten Wert SLIP_LIM_LO plus einem OFFSET2-Wert ist, wird W_ADAPTIVE gleich dem Maximum von entweder NULL oder W_ADAPTIVE minus einem Wert mit konstanter Verstärkung K_Boost gesetzt (Block146 ), um eine inkrementelle Druckreduzierung zu bewirken. Der befohlene Hauptverstärkungsdruck Pb wird dann gleich der Summe von CAL_Pb_PLUS und dem Maximalwert der Terme A_ADAPTIVE und W_ADAPTIVE gesetzt (Block144 ). Der Algorithmus ADAPTIVE HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG springt dann zu dem Algorithmus HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG zurück (Block150 ). - Wenn der Kupplungsschlupf nicht kleiner oder gleich dem vorkalibrierten Wert SLIP_LIM_LO plus dem OFFSET2-Wert ist, wird W_ADAPTIVE gleich NULL, das TRIGGER-Flag auf FALSCH und A_ADAPTIVE gleich einem Maximalwert von entweder W_ADAPTIVE plus ein Wert mit konstanter Verstärkung K_Boost oder A_ADAPTIVE gesetzt (Block
142 ). Block142 wird nach einer Druckreduzierungsanpassungsschleife ausgeführt, in der ein minimaler Schlupf (über der unteren Grenze) detektiert wird. Block 142 bewirkt, dass ein positives Inkrement auf W_ADAPTIVE den Term zurück auf den vorherigen Druck bringt, der keinen Schlupf bewirkte (Schlupf unter der unteren Grenze). Der befohlene Hauptverstärkungsdruck Pb wird dann wieder gleich der Summe CAL_Pb_PLUS und dem Maximalwert der Terme A_ADAPTIVE und W_ADAPTIVE gesetzt (Block 144). Der Algorithmus ADAPTIVE HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG kehrt dann zu dem Algorithmus HAUPTVERSTÄRKUNGSSTEUERUNG zurück (Block150 ). - Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, um ein elektrisch verstellbares Getriebe durch dynamisches Steuern der hydraulischen Kupplungshauptdrücke des Systems auf der Grundlage der erforderlichen Kupplungskapazität zu steuern, wie sie durch die Abtriebslast des Getriebes bestimmt wird. Es ist ein Verfahren umfasst, um den hydraulischen Kupplungsdruck in einem elektrisch verstellbaren Getriebe, das mit mindestens einer Kupplung ausgestattet ist, zu regeln. Dies umfasst ein Überwachen der Größe des Schlupfs der Kupplungen und ein Steuern des hydraulischen Verstärkungsdrucks auf der Grundlage der Größe des Kupplungsschlupfs. Ein Steuern des hydraulischen Verstärkungsdrucks auf der Grundlage der Größe des Kupplungsschlupfs umfasst ein Überwachen der Bedienereingänge, ein Bestimmen eines vom Bediener angewiesenen Drehmomentbefehls, und ein Bestimmen eines erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks. Der Hauptverstärkungsdruck basiert auf dem vom Bediener angewiesenen Drehmomentbefehl, den überwachten Bedienereingängen und den Parametern des EVT und der Kupplungen. Der befohlene Hauptverstärkungsdruck wird dann auf der Grundlage des bestimmten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks bestimmt.
Claims (7)
- Verfahren, um den hydraulischen Kupplungsdruck in einem elektrisch verstellbaren Getriebe (10), das mit mindestens einer Kupplung (62, 70) ausgestattet ist, zu regeln, umfassend Überwachen der Größe des Schlupfs der mindestens einen Kupplung (62, 70), und Steuern des hydraulischen Verstärkungsdrucks auf der Grundlage der Größe des Kupplungsschlupfs, wobei das Steuern des hydraulischen Verstärkungsdrucks auf der Grundlage der Größe des Kupplungsschlupfs umfasst: Überwachen von Bedienereingängen, Bestimmen eines vom Bediener angewiesenen Drehmomentbefehls, Bestimmen eines erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks auf der Grundlage des vom Bediener angewiesenen Drehmomentbefehls, der überwachten Bedienereingänge, der Betriebseigenschaften des elektrisch verstellbaren Getriebes (10) und der Eigenschaften der Kupplung (62, 70), und Bestimmen eines befohlenen Hauptverstärkungsdrucks auf der Grundlage des bestimmten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks, wobei das Bestimmen des befohlenen Hauptverstärkungsdrucks auf der Grundlage des berechneten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks umfasst: Überwachen der Einrückzeit von jeder Kupplung (62, 70), Überwachen des Schlupfs von jeder Kupplung (62, 70), Bestimmen von mindestens einem adaptiven Verstärkungsdruckterm auf der Grundlage der Einrückzeit von jeder Kupplung (62, 70) und des Schlupfs von jeder Kupplung (62, 70), und Kompensieren des berechneten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks mit einem von dem bestimmten mindestens einen adaptiven Verstärkungsdruckterm.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , des weiteren umfassend Setzen des befohlenen Hauptverstärkungsdrucks auf Null, wenn ein Rußfilterregenerationsvorgang angewiesen wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 , des weiteren umfassend Setzen des befohlenen Hauptverstärkungsdrucks auf Null, wenn sich eine Gangwahleinrichtung für das elektrisch verstellbare Getriebe in einem neutralen Gang befindet. - Verfahren nach
Anspruch 1 , des weiteren umfassend Setzen des befohlenen Hauptverstärkungsdrucks auf einen Maximalwert, wenn eine der Kupplungen (62, 70) länger als eine vorbestimmte Zeitdauer eingerückt ist und der Schlupf der Kupplung (62, 70) einen vorbestimmten Wert übersteigt. - Verfahren nach
Anspruch 1 , des weiteren umfassend Setzen des befohlenen Hauptverstärkungsdrucks auf einen Maximalwert, wenn der Schlupf von mindestens einer der Kupplungen (62, 70) einen vorbestimmten Wert übersteigt. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Bestimmen von mindestens einem adaptiven Verstärkungsdruckterm auf der Grundlage einer Einrückzeit von jeder Kupplung (62, 70) und des Schlupfs von jeder Kupplung umfasst, dass eine Hysterese in die Bestimmung des einen adaptiven Verstärkungsdruckterms auf der Grundlage der Größe des Kupplungsschlupfs eingeführt wird. - Elektrisch verstellbares Getriebe, das ein System umfasst, um den hydraulischen Druck zu steuern, umfassend: das elektrisch verstellbare Getriebe (10), das mindestens eine hydraulisch gesteuerte Kupplung (62, 70) und ein hydraulisches System mit einem Druckregler (112, 114) umfasst, einen Systemcontroller (43), der dazu ausgelegt ist: das elektrisch verstellbare Getriebe (10) zu steuern, den Schlupf der mindestens einen hydraulisch gesteuerten Kupplung (62, 70) zu bestimmen, und den hydraulischen Verstärkungsdruck des Druckreglers (112, 114) zu steuern, wobei der Systemcontroller (43) ferner dazu ausgelegt ist, den hydraulischen Verstärkungsdruck des Druckreglers (112, 114) auf der Grundlage des bestimmten Schlupfs der hydraulisch gesteuerten Kupplung (62, 70) zu steuern, Bedienereingänge zu überwachen, einen vom Bediener angewiesenen Drehmomentbefehl zu bestimmen, einen erforderlichen Hauptverstärkungsdruck auf der Grundlage des vom Bediener angewiesenen Drehmomentbefehls, der überwachten Bedienereingänge, der Betriebseigenschaften des elektrisch verstellbaren Getriebes (10) und der Eigenschaften der Kupplung (62, 70) zu bestimmen, und einen befohlenen Hauptverstärkungsdruck auf der Grundlage des bestimmten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks zu bestimmen, wobei das Bestimmen des befohlenen Hauptverstärkungsdrucks auf der Grundlage des berechneten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks umfasst: Überwachen der Einrückzeit von jeder Kupplung (62, 70), Überwachen des Schlupfs von jeder Kupplung (62, 70), Bestimmen von mindestens einem adaptiven Verstärkungsdruckterm auf der Grundlage der Einrückzeit von jeder Kupplung (62, 70) und des Schlupfs von jeder Kupplung (62, 70), und Kompensieren des berechneten erforderlichen Hauptverstärkungsdrucks mit einem von dem bestimmten mindestens einen adaptiven Verstärkungsdruckterm.
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