DE102005050615A1

DE102005050615A1 - Verfahren und Vorrichtung zur adaptiven Steuerung von Herunterschaltvorgängen mit anstehender Leistung in einem Automatikgetriebe

Info

Publication number: DE102005050615A1
Application number: DE102005050615A
Authority: DE
Inventors: Matthew D. Howell Whitton; Robert L. Holly Williams
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: General Motors LLC
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2006-04-27
Also published as: US20060089775A1; CN100554736C; CN1763402A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum mathematischen Berechnen eines Anfangswertes eines adaptiven Parameters und danach zum adaptiven Steuern eines Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung in einem Automatikgetriebe bereit, wobei eine Getriebeanomalie während eines Schaltvorgangs diagnostiziert und während nachfolgender Herunterschaltvorgänge mit anstehender Leistung korrigiert wird. Die Erfindung wird ausgeführt, indem Getriebeeigenschaften überwacht werden, die die Antriebsdrehzahl, die Abtriebsdrehzahl und die Schaltdauer während eines Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung umfassen, und Abweichungen von annehmbaren Mustern identifiziert werden. Jede Art von Abweichung verlangt nach einer besonderen Abhilfemaßnahme, und es wird eine geeignete Einstellung auf der Basis der Zeiten und/oder der befohlenen Drücke zu bestimmten Zeiten berechnet, wobei die Einstellung umgesetzt wird, indem eine oder mehrere Anfangsbedingungen für den nächsten Schaltvorgang der gleichen Art verändert wird/werden. Es kann sein, dass die Einstellungen groß sein müssen, um eine volle oder signifikante partielle Korrektur bei dem nächsten Schaltvorgang vorzunehmen. Folglich kann es sein, dass kleine Inkremente notwendig sind, um eine Überkorrektur zu vermeiden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern von Herunterschaltvorgängen mit anstehender Leistung in einem Automatikgetriebe.

Im Allgemeinen umfasst ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs eine Anzahl von Zahnradelementen, die seine Antriebs- und Abtriebswellen kuppeln, und eine damit in Beziehung stehende Anzahl von Drehmoment herstellenden Einrichtungen, wie etwa Kupplungen und Bremsen, die selektiv eingerückt werden können, um bestimmte Zahnradelemente zu aktivieren und somit ein gewünschtes Drehzahlverhältnis zwischen den Antriebs- und Abtriebswellen herzustellen. So wie sie hierin verwendet werden, bezeichnen die Ausdrücke "Kupplungen" und "Drehmomentübertragungseinrichtungen" ebenso Bremsen wie Kupplungen.

Die Getriebeantriebswelle ist mit dem Fahrzeugmotor über eine Flüssigkeitskupplung, wie etwa einen Drehmomentwandler, verbunden, und die Abtriebswelle ist direkt mit den Fahrzeugrädern verbunden. Ein Schalten von einem Vorwärtsgang zu einem anderen wird in Abhängigkeit von der Drosselklappe des Motors und der Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt und umfasst im Allgemeinen ein Trennen oder Ausrücken der Kupplung (weggehend, Index: off), die zu dem gegenwärtigen Gang oder Drehzahlverhältnis gehört, und ein Anlegen oder Einrücken der Kupplung (herankommend, Index: on), die zu dem gewünschten Gang oder Drehzahlverhältnis gehört.

Das Drehzahlverhältnis ist als die Getriebeantriebsdrehzahl oder Turbinenraddrehzahl dividiert durch die Abtriebsdrehzahl definiert. Somit weist eine niedrige Gangstufe ein hohes Drehzahlverhältnis auf, und eine höhere Gangstufe weist ein niedrigeres Drehzahlverhältnis auf. Um ein Herunterschalten durchzuführen, wird ein Schalten von einem niedrigen Drehzahlverhältnis zu einem hohen Drehzahlverhältnis vorgenommen. Bei der Art von Getriebe, mit dem sich diese Erfindung befasst, wird das Herunterschalten bewerkstelligt, indem eine Kupplung, die zu dem niedrigeren Drehzahlverhältnis gehört, ausgerückt wird und eine Kupplung, die zu dem höheren Drehzahlverhältnis gehört, eingerückt wird, um dadurch den Zahnradsatz derart umzukonfigurieren, dass er mit dem höheren Drehzahlverhältnis arbeitet. Schaltvorgänge, die auf die obige Weise durchgeführt werden, werden Kupplung-Kupplung-Schaltvorgänge genannt und erfordern eine genaue zeitliche Abstimmung, um eine hohe Schaltqualität zu erzielen.

Die Qualität des Schaltvorgangs hängt von dem zusammenwirkenden Betrieb mehrerer Funktionen ab, wie etwa Druckänderungen innerhalb der Einrückkammern von herankommender und weggehender Kupplung und die zeitliche Abstimmung von Steuerereignissen. Darüber hinaus führen Fertigungstoleranzen in jedem Getriebe, Änderungen aufgrund von Verschleiß, Schwankungen der Ölqualität und Temperatur usw. zu einer Verschlechterung der Schaltqualität.

Die Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Berechnen von Optimalerwerten für das Drehmoment der weggehenden Kupplung und das Getriebeantriebsdrehmoment und im Anschluss daran zum adaptiven Steuern eines Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung in einem Automatikgetriebe bereit, wobei eine Getriebeanomalie während eines Schaltvorgangs diagnostiziert und während nachfolgender Herunterschaltvorgänge mit anstehender Leistung korrigiert wird.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, sowohl große als auch kleine Korrekturen durchzuführen.

Das Verfahren der Erfindung wird durch mathematisches Berechnen von Optimalwerten für das Drehmoment einer weggehenden Kupplung und für das Getriebeantriebsdrehmoment durch das Schaltereignis hindurch ausgeführt. Das Verfahren der Erfindung überwacht auch Getriebeeigenschaften, die die Antriebsdrehzahl, die Abtriebsdrehzahl und die Schaltdauer während eines Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung einschließen, und identifiziert Abweichungen von annehmbaren Mustern. Jede Art von Abweichung verlangt nach einer besonderen Abhilfemaßnahme, und es wird eine geeignete Einstellung berechnet und durch Verändern bestimmter Parameter in der Schaltsteuerung angewandt, um eine oder mehrere Bedingungen für den nächsten Schaltvorgang der gleichen Art zu verändern. Es kann sein, dass die Einstellungen groß sein müssen, um bei dem nächsten Schaltvorgang eine volle oder signifikante partielle Korrektur vorzunehmen. Folglich können kleine Inkremente notwendig sein, um eine Überkorrektur zu vermeiden.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen ist:

1 eine schematische Darstellung eine Automatikgetriebes;

1a eine schematische Darstellung eines Ventils von 1;

2a ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Berechnen eines Drucks einer weggehenden Kupplung während der Trägheitsphase eines Übersetzungsverhältniswechsels darstellt;

2b ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Berechnen eines Antriebsdrehmoments während der Drehmomentphase eines Übersetzungsverhältniswechsels darstellt;

3a eine grafische Darstellung der Turbinenradbeschleunigung über die Zeit während eines optimalen Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung;

3b eine grafische Darstellung der Turbinenraddrehzahl über die Zeit während eines optimalen Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung;

4 eine schematische Darstellung eines Automatikgetriebes;

5a eine grafische Darstellung der Turbinenraddrehzahl über die Zeit während eines optimalen Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung;

5b eine grafische Darstellung des Drucks der weggehenden Kupplung über die Zeit während des optimalen Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung von 5a;

5c eine grafische Darstellung des Drucks der herankommenden Kupplung über die Zeit während des optimalen Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung von 5a;

6a eine grafische Darstellung der Turbinenraddrehzahl während Schaltanomalien "früher Schlupf" und "später Schlupf";

6b eine grafische Darstellung der Turbinenraddrehzahl während der Schaltanomalie "Hochdrehen";

6c eine grafische Darstellung der Turbinenraddrehzahl während der Schaltanomalien "kurzes Schalten", "langes Schalten", "Regelzunahme" und "Regelabnahme";

6d eine grafische Darstellung der Turbinenraddrehzahl während einer Schaltanomalie" Unterlappung-Turbinenradschwimmen";

7 ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen des adaptiven Parameters für den Druck beim Weggehen der vorliegenden Erfindung darstellt, und

8 ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen des adaptiven Parameters des Volumens beim Herankommen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Die Steuerung dieser Erfindung wird im Zusammenhang mit einem Mehrgang-Lastschaltgetriebe beschrieben, das einen Planetenradsatz von der Art aufweist, die in U.S. Patent Nr. 4,070,927 von Polak beschrieben ist, und das eine elektrohydraulische Steuerung von der Art aufweist, die in U.S. Patent Nr. 5,601,506 von Long et al beschrieben ist, deren beider Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit einge schlossen ist. Dementsprechend sind der Zahnradsatz und die Steuerelemente die in 1 hiervon gezeigt sind, stark vereinfacht worden, es ist aber zu verstehen, dass weitere Informationen hinsichtlich der Fluiddruckführungen usw. in den vorstehend genannten Patenten zu finden sind.
Nach 1 gibt Bezugszeichen 10 allgemein einen Fahrzeugkraftübertragungsstrang an, der einen Motor 12, ein Getriebe 14 und einen Drehmomentwandler (TC) 16, der eine Flüssigkeitskupplung zwischen dem Motor 12 und der Getriebeantriebswelle 18 bereitstellt, umfasst. Es ist festzustellen, dass, obwohl die Erfindung in Verwendung mit einem herkömmlichen Motor 12 beschrieben wird, alternative Kraftquellen, wie etwa ein Elektromotor oder ein hybrider Elektro-/Gasmotor genauso gut eingesetzt werden können.
Eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (TCC) 19 kann selektiv unter bestimmten Bedingungen eingerückt werden, um eine mechanische Kupplung zwischen dem Motor 12 und der Getriebeantriebswelle 18 bereitzustellen. Die Getriebeabtriebswelle 20 ist mit den Antriebswellen des Fahrzeugs auf eine von mehreren herkömmlichen Möglichkeiten gekuppelt. Die dargestellte Ausführungsform zeigt eine Vierradantriebsanwendung (FWD von four-wheel-drive), in der die Abtriebswelle 20 mit einem Verteilergetriebe 21 verbunden ist, das auch mit einer hinteren Antriebswelle R und einer vorderen Antriebswelle F gekoppelt ist. Typischerweise ist das Verteilergetriebe 21 von Hand schaltbar, um selektiv einen von mehreren Antriebszuständen herzustellen, die verschiedene Kombinationen von Zweiradantrieb und Vierradantrieb und hohem oder niedrigem Drehzahlbereich umfassen, wobei ein neutraler Zustand zwischen den Zwei- und Vierradantriebszuständen auftritt.
Das Getriebe 14 weist drei miteinander verbundene Planetenradsätze auf, die allgemein durch die Bezugszeichen 23, 24 und 25 gekennzeichnet sind. Der Planetenradsatz 23 umfasst ein Sonnenrad 28, ein Hohlrad 29 und eine Planetenträgeranordnung 30. Die Planetenträgeranordnung 30 umfasst mehrere Planetenräder, die drehbar an einem Träger montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 28 als auch dem Hohlrad 29 angeordnet sind. Der Planetenradsatz 24 umfasst ein Sonnenrad 31, ein Hohlrad 32 und eine Planetenträgeranordnung 33. Die Planetenträgeranordnung 33 umfasst mehrere Planetenräder, die drehbar an einem Träger montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 31 als auch dem Hohlrad 32 angeordnet sind. Der Planetenradsatz 25 umfasst ein Sonnenrad 34, ein Hohlrad 35 und eine Planetenträgeranordnung 36. Die Planetenträgeranordnung 36 umfasst mehrere Planetenräder, die drehbar an einem Träger montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 34 als auch dem Hohlrad 35 angeordnet sind.
Die Antriebswelle 18 treibt kontinuierlich das Sonnenrad 28 des Zahnradsatzes 23 an, treibt selektiv die Sonnenräder 31, 34 der Zahnradsätze 24, 25 über Kupplung C1 an, und treibt selektiv den Träger 33 des Zahnradsatzes 24 über Kupplung C2 an. Die Hohlräder 29, 32, 35 der Zahnradsätze 23, 24, 25 werden jeweils selektiv mit Masse 42 über Kupplungen (d.h. Bremsen) C3, C4 bzw. C5 verbunden, d.h. fahrzeugfest gemacht.
Der Zustand der Kupplungen C1–C5 (d.h. eingerückt oder ausgerückt) kann gesteuert werden, um sechs Vorwärtsgänge oder -drehzahlverhältnisse (1, 2, 3, 4, 5, 6), einen Rückwärtsgang (R) oder einen neutralen Zustand (N) bereitzustellen. Beispielsweise wird der erste Vorwärtsgang durch Einrücken der Kupplungen C1 und C5 erzielt. Ein Herunterschalten von einem Vorwärtsgang in einen anderen wird im Allgemeinen erzielt, indem eine Kupplung (die als die weggehende Kupplung bezeichnet wird) ausgerückt wird, während eine andere Kupplung (die als die herankommende Kupplung bezeichnet wird) eingerückt wird. Beispielsweise wird das Getriebe 14 vom zweiten in den ersten Gang heruntergeschaltet, indem Kupplung C4 ausgerückt wird, während Kupplung C5 eingerückt wird.
Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (TCC) 19 und die Getriebekupplungen C1–C5 werden durch ein elektrohydraulisches Steuersystem gesteuert, das allgemein durch Bezugszeichen 44 gekennzeichnet ist. Die hydraulischen Teile des Steuersystems 44 umfassen eine Pumpe 46, die Hydraulikfluid aus einem Reservoir 48 abzieht, einen Druckregler 50, der einen Teil der Pumpmenge in das Reservoir 48 zurückführt, um einen geregelten Druck in Leitung 52 aufzubauen, ein zweites Druckregelventil 54, ein Handventil 56, das von dem Führer des Fahrzeugs betätigt wird, und eine Anzahl von solenoidbetätigten Fluidsteuerventilen 58, 60, 62 und 64.
Der elektronische Teil des elektrohydraulischen Steuersystems 44 ist vorwiegend in Getriebesteuereinheit 66 oder Controller ausgeführt, dessen Architektur auf einem Mikroprozessor beruht und herkömmlich ist. Die Getriebesteuereinheit 66 steuert die solenoidbetätigten Fluidsteuerventile 58–64 auf der Grundlage einer Anzahl von Eingängen 68, um ein gewünschtes Getriebedrehzahlverhältnis oder einen gewünschten Getriebegang zu erzielen. Derartige Eingänge umfassen beispielsweise Signale, die die Getriebeantriebsdrehzahl TIS, einen Fahrerdrehmomentbefehl TQ, die Getriebeabtriebsdrehzahl TOS und die Hydraulikfluidtemperatur Tsump darstellen. Sensoren zum Entwickeln derartiger Signale können von herkömmlicher Natur sein und sind der Einfachheit halber weggelassen worden.
Der Steuerhebel 82 von Handventil 56 ist mit einem Sensor- und Anzeigemodul 84 gekoppelt, das ein Diagnosesignal auf Leitung 86 auf der Basis der Steuerhebelposition erzeugt, wobei ein derartiges Signal herkömmlich als PRNDL-Signal bezeichnet wird, da es angibt, welcher der Getriebebereiche (P, R, N, D oder L) von dem Fahrzeugführer ausgewählt wird. Schließlich sind die Fluidsteuerventile 60 mit Druckschaltern 74, 76, 78 versehen, um der Steuereinheit 66 auf Leitungen 80 auf der Basis der jeweiligen Relaisventilstellungen Diagnosesignale zuzuführen. Die Steuereinheit 66 überwacht wiederum die verschiedenen Diagnosesignale zu dem Zweck, einen richtigen Betrieb der gesteuerten Elemente elektrisch zu verifizieren.
Die solenoidbetätigten Fluidsteuerventile 58–64 zeichnen sich im Allgemeinen dadurch aus, dass sie entweder vom Ein/Aus-Typ oder vom modulierten Typ sind. Um die Kosten zu verringern, ist das elektrohydraulsche Steuersystem 44 derart ausgebildet, dass die Anzahl von modulierten Fluidsteuerventilen minimiert ist, da modulierte Ventile im Allgemeinen teurer einzusetzen sind. Zu diesem Zweck sind die Fluidsteuerventile 60 ein Satz von drei Ein/Aus-Relaisventilen, die in 1 als zusammengeschlossener Block gezeigt sind, und werden in Verbindung mit Handventil 56 benutzt, um ein gesteuertes Einrücken und Ausrücken von jeder der Kupplungen C1–C5 zu ermöglichen. Die Ventile 62, 64 sind vom modulierten Typ. Für jeden ausgewählten Gang aktiviert die Steuereinheit 66 eine besondere Kombination von Relaisventilen 60, um eines der modulierten Ventile 62, 64 mit der herankommenden Kupplung und das andere der modulierten Ventile 62, 64 mit der weggehenden Kupplung zu koppeln.
Die modulierten Ventile 62, 64 umfassen jeweils ein herkömmliches Druckregelventil, das durch einen variablen Steuerdruck vorgespannt ist, der durch stromgesteuerte Kraftmotoren (nicht gezeigt) aufgebaut wird. Das Fluidsteuerventil 58 ist ebenfalls ein moduliertes Ventil und steuert den Fluidversorgungsweg zu der Wandler-Überbrückungskupplung (TCC) 16 in Leitungen 70, 72, um die Wandler-Überbrückungskupplung 19 selektiv einzurücken und auszurücken. Die Getriebesteuereinheit 66 bestimmt Druckbefehle, um die herankommende Kupplung gleichmäßig einzurücken, während die weggehende Kupplung gleichmäßig ausgerückt wird, um von einem Gang oder Drehzahlverhältnis zu einem anderen zu schalten, entwickelt entsprechende Kraftmotorstrom-Steuerbefehle und führt dann den jeweiligen Kraftmotoren in Übereinstimmung mit den Strombefehlen Strom zu. Somit sprechen die Kupplungen C1–C5 auf die Druckbefehle über die Ventile 58–64 und ihre jeweiligen Betätigungselemente (z.B. Solenoide, stromgesteuerte Kraftmotoren) an.
Wie es oben angegeben wurde, umfasst jeder Schaltvorgang von einem Drehzahlverhältnis zu einem anderen eine Füll- oder Vorbereitungsphase, während der eine Einrückkammer 91 der herankommenden Kupplung in Vorbereitung auf eine Drehmomentübertragung gefüllt wird. Fluid, das der Einrückkammer zugeführt wird, drückt eine innere Rückstellfeder (nicht gezeigt) zusammen, wodurch ein Kolben (nicht gezeigt) einen Hub ausführt. Sobald die Einrückkammer gefüllt ist, bringt der Kolben eine Kraft auf die Kupplungsplatten auf, wobei eine Drehmomentkapazität über den anfänglichen Rückstellfederdruck hinaus entwickelt wird. Danach überträgt die Kupplung Drehmoment in Relation zu dem Kupplungsdruck, und der Schaltvorgang kann unter Verwendung verschiedener Steuerstrategien abgeschlossen werden. Die übliche Steuerstrategie umfasst ein Befehlen eines maximalen Drucks für die herankommende Kupplung über eine empirisch bestimmte Füllzeit, und dann ein Fortfahren mit den folgenden Phasen des Schaltvorgangs. Das Volumen an Fluid, das erforderlich ist, um eine Einrückkammer zu füllen und dadurch zu bewirken, dass die Kupplung Drehmomentkapazität gewinnt, wird als das "Kupplungsvolumen" bezeichnet.
Der Controller 66 bestimmt die zeitliche Abstimmung der Druckbefehle auf der Basis eines abgeschätzten Volumens der herankommenden Kupplung, d.h. eines abgeschätzten Volumens an Fluid, das erforderlich ist, um die Einrückkammer der herankommenden Kupplung zu füllen und dadurch zu bewirken, dass die herankommende Kupplung Drehmomentkapazität gewinnt. Ein abgeschätztes Volumen der herankommenden Kupplung muss verwendet werden, da das tatsächliche Volumen der herankommenden Kupplung über die Zeit infolge von Verschleiß und auch wegen Bauartschwankungen und Toleranzen von Getriebe zu Getriebe variieren kann.
Der Controller 66 berechnet ein abgeschätztes Volumen an Fluid, das der Einrückkammer der herankommenden Kupplung zugeführt wird, wenn die Kammer gefüllt wird, auf der Basis eines mathematischen Modells des Hydrauliksystems des Getriebes und vergleicht das abgeschätzte Volumen an zugeführtem Fluid mit dem abgeschätzten Kupplungsvolumen. Wenn das abgeschätzte Volumen an Fluid, das der Einrückkammer zugeführt wird, gleich dem abgeschätzten Kupplungsvolumen ist, sollte dann die herankommende Kupplung Kapazität gewinnen. Ein hydraulisches Strömungsmodell zur Verwendung beim Abschätzen des Volumens an Fluid, das einer Einrückkammer zugeführt wird, ist beschrieben in U.S. Patent Nr. 6,285,942, das am 4. September 2001 für Steinmetz et al. erteilt wurde und dessen Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme voll-ständig mit eingeschlossen ist,. Die Modelleingänge umfassen den Fülldruck, den Schalttyp ST (beispielsweise ein 2-1-Herunterschalten), die Drehzahl der Pumpe 46 und die Temperatur Tsump des Hydraulikfluids. Der Ausgang des Modells ist eine Strömungsrate der herankommenden Kupplung. Die Strömungsrate wird von einem Integrator integriert, um ein abgeschätztes kumulatives Volumen an Fluid, das der Einrückkammer zugeführt wird, zu bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform subtrahiert der Controller 66 das abgeschätzte Volumen an zugeführtem Fluid von dem abgeschätzten Kupplungsvolumen, um ein verbleibendes abgeschätztes Kupplungsvolumen zu bestimmen. Wenn der Controller genau ist, wird das verbleibende abgeschätzte Kupplungsvolumen zum Zeitpunkt, wenn die herankommende Kupplung Drehmomentkapazität gewinnt, Null betragen.
Alternativ kann das Getriebe statt der modulierten Ventile 62, 64 und Relaisventile 60 mehrere einzelne Steuerventile umfassen, die jeweils wirksam mit einer jeweiligen Einrückkammer 91 verbunden sind. Nach 1a umfasst ein beispielhaftes Fluidsteuerventil 90 einen Regler 92, ein Solenoid 94 und einen Drucksensor 96. Jedes Steuerventil 90 ist derart ausgebildet, dass es der Einrückkammer 91 seiner jeweiligen Kupplung C1–C5 bei entweder einem vollen Versorgungszustand oder einem Regelzustand Fluid liefert.
Wie es in 2a gezeigt ist, berechnet ein Verfahren der vorliegenden Erfindung einen optimalen Druck der weggehenden Kupplung während der Trägheitsphase eines Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung. Das in 2a gezeigte und nachstehend beschriebene Verfahren begründet sich auf der Annahme, dass sich das Verhältnis von Abtriebsbeschleunigung zu Abtriebsdrehmoment während des Gangwechsels nicht ändert. Zusätzlich ist zu Zwecken dieser Offenbarung die Ableitung eines Bezugszeichens durch das Bezugszeichen mit einem Punkt darüber dargestellt, wie es in der Mathematik allgemein bekannt ist. Beispielsweise stellt das Bezugszeichen n_t die Turbinenraddrehzahl dar, und das Bezugs zeichen ṅ_t stellt die erste Ableitung der Turbinenraddrehzahl dar, die auch als Turbinenradbeschleunigung bekannt ist.
Bei Schritt 100 wird die gewünschte Schaltzeit angewandt, um ein gewünschtes Turbinenradbeschleunigungsprofil herzustellen, wie es nachstehend ausführlich beschrieben wird. Bei Schritt 102 werden die gewünschte oder Soll-Turbinenradbeschleunigung ṅ_t und das gegenwärtige oder Ist-Getriebeantriebsdrehmoment Ti dazu verwendet, das entsprechende gewünschte oder Soll-Abtriebsdrehmoment To_Blend zu berechnen, und das Abtriebsdrehmoment wird durch einen Skalar zu einem Wert des Soll-Abtriebsdrehmomentes modifiziert. Der Skalar ist eine Kalibrierungsgröße, die unterschiedliche Kombinationen von Kupplungsdrehmoment und Antriebsdrehmoment während der Trägheitsphase zulässt, so dass die Schaltzeit aufrechterhalten bleibt. Mit anderen Worten kann der Skalar derart kalibriert werden, dass er entweder ein hartes Schalten oder ein sanfteres Schalten während der gleichen Schaltzeit liefert. Nachdem das Abtriebsdrehmoment modifiziert worden ist, wird ein entsprechendes Kupplungsdrehmoment Tcl_Blend berechnet. Bei Schritt 104 wird das Kupplungsdrehmoment begrenzt, und dieser begrenzte Drehmomentwert wird dazu verwendet, das Antriebsdrehmoment Ti_Clamp und das Abtriebsdrehmoment To_Clamp neu zu berechnen, so dass die Schaltzeit aufrechterhalten bleibt. Ebenfalls bei Schritt 104 wird das neu berechnete Antriebsdrehmoment Ti_Clamp mit einem Multiplikationsfaktor eingestellt, der für den Drehmomentwandler repräsentativ ist, und an das Motorsteuermodul 107 geschickt. Bei Schritt 106 wird eine verfügbare Turbinenradbeschleunigung berechnet und auf einen abschließenden Turbinenradbeschleunigungswert A_final begrenzt, der nachstehend beschrieben wird. Bei Schritt 108 werden das Kupplungsdrehmoment und das Abtriebsdrehmoment mit dem bei Schritt 106 hergestell ten, begrenzten Turbinenradbeschleunigungswert berechnet. Bei Schritt 110 wird das Kupplungsdrehmoment in einen Druckwert umgewandelt.
Das bei Schritt 100 hergestellte Turbinenradbeschleunigungsprofil ist in 3 gezeigt. Genauer zeigt 3a eine gewünschte oder Soll-Antriebsbeschleunigungstrajektorie für die Trägheitsphase eines Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung von einer erreichten Übersetzungsdrehzahl Ag zu einer befohlenen Übersetzungsdrehzahl Cg, wobei eine konstante Abtriebsbeschleunigung während des Schaltvorgangs angenommen wird, und 3b zeigt ein entsprechendes Antriebsdrehzahlprofil. Wie es in 3b zu sehen ist, wird die Antriebsdrehzahl vor der Trägheitsphase durch das Produkt (Abtriebsdrehzahl) × Ag bestimmt, wohingegen die Antriebsdrehzahl bei dem Abschluss der Trägheitsphase durch das Produkt (Abtriebsdrehzahl) × Cg bestimmt wird.
Die Parameter der Beschleunigungstrajektorie von Graph A umfassen die Anfangsbeschleunigung A_init, die maximale Beschleunigung A_max, die abschließende Beschleunigung A_final und die Zeiten t_init, t_final und t_shift. Die Terme A_final, t_init, t_final und t_shift werden durch Kalibrierung als eine Funktion von einem oder mehreren anderen Parametern bestimmt. Beispielsweise kann t_shift als eine Funktion eines Fahrerdrehmomentbefehls bestimmt worden, wohingegen t_init und t_final vorbestimmte Prozentsätze von t_shift sein können. Der Wert von A_final ist ein kalibrierter Wert, der derart gewählt wird, dass ein gleichmäßiger Schaltabschluss erzielt wird. A_init ist die Turbinenraddrehzahl, die vor einem Schaltereignis gemessen wird. A_max wird auf der Basis der Beschleunigungstrajektorienparameter und der Drehzahldifferenz über die herankommende Kupplung gemessen, die hierin als die Schlupfdrehzahl bezeichnet wird.
Die bei Schritt 102 von 2a durchgeführten Berechnungen beginnen mit den folgenden zwei Grundgleichungen: ṅt = atTi + btTcl + ctTo ṅo = aoTi +boTcl + coTo
Die Kalibrierungskonstanten a_t, b_t, c_t, a_o, b_o und c_o werden durch Summieren der Kräfte über die Komponenten eines besonderen Getriebes abgeleitet. Beispielsweise zeigt 4 ein Freikörperdiagramm eines beliebigen Getriebes, für das die Kalibrierungskonstanten abgeleitet werden.
4 veranschaulicht schematisch ein Sechsganggetriebe 150. Das Getriebe 150 umfasst eine Antriebswelle 152, die direkt mit einem Motor (nicht gezeigt) verbunden ist, eine Mehrgang-Planetenradanordnung 154, und eine Abtriebswelle 156, die direkt mit einem Achsantriebsmechanismus (nicht gezeigt) verbunden ist. Die Planetenradanordnung 154 umfasst einen zusammengesetzten Planetenradsatz 158, zwei einfache Planetenradsätze 160 und 162, drei selektiv einrückbare rotierende Drehmomentübertragungsmechanismen 164, 166 und 168 und einen selektiv einrückbaren feststehenden Drehmomentübertragungsmechanismus 170. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Planetenradanordnung 154 eine 1-2-Freilaufkupplung "OWC" (OWC von overrunning clutch) 172, die zwischen dem feststehenden Gehäuse 174 und einer gemeinsamen Trägeranordnung 176 eingebaut ist, und eine modifizierte Low(Niedrig)/Reverse(Rückwärts)-Anfahrkupplung 178.
Der erste Planetenradsatz 158 ist derart gezeigt, dass er ein Sonnenrad 180, ein Hohlrad 182 und eine Planetenträgeranordnung 176 umfasst. Kämmende Paare Planetenräder 184 und 186 sind jeweils auf Planeten radwellen 188 bzw. 190 drehbar gelagert, die sich zwischen seitlich beabstandeten Trägersegmenten der Trägeranordnung 176 erstrecken. Die Planetenräder 184 kämmen mit dem Sonnenrad 180, wohingegen die Planetenräder 186 mit dem Hohlrad 182 kämmen.
Ein zweiter Planetenradsatz 160 umfasst ein Sonnenrad 192, ein Hohlrad 194 und mehrere Planetenräder 196, die mit sowohl dem Sonnenrad 192 als auch dem Hohlrad 194 kämmen. Wie es zu sehen ist, sind die Planetenräder 196 auf Planetenradwellen 188 drehbar gelagert, die sich ebenfalls zwischen seitlich beabstandeten Trägersegmenten der Trägeranordnung 176 erstrecken. Somit ist die Trägeranordnung 176 für sowohl den ersten Planetenradsatz 158 als auch den zweiten Planetenradsatz 160 gemeinsam. Eine Hohlradanordnung 198 ist durch Hohlrad 182 des ersten Zahnradsatzes 158 und Hohlrad 194 des zweiten Planetenradsatzes 160 definiert, die miteinander verbunden sind, um als ein einheitliches Bauteil zu rotieren. Der dritte Planetenradsatz 168 ist derart gezeigt, dass er ein Sonnenrad 200, ein Hohlrad 202 und Planetenräder 204 umfasst, die kämmend mit sowohl dem Sonnenrad 200 als auch dem Hohlrad 202 in Eingriff stehen. Die Planetenräder 204 sind auf Wellen 206 drehbar gelagert, die sich zwischen Komponenten einer Trägeranordnung 208 erstrecken. Zusätzlich ist das Sonnenrad 200 derart gezeigt, dass es aufgrund seiner direkten Verbindung mit einem feststehenden Gehäuseabschnitt 174 des Getriebes 150 feststehend gehalten ist.
Die Kalibrierungskonstanten a_t, b_t, c_t, a_o, b_o und c_o können für das Getriebe von 4 unter Verwendung des zweiten Newton'schen Axioms der Rotationsdynamik und Summieren der Kräfte am Eingang und Ausgang jeder Komponente gelöst werden. Die auf diese Weise von dem Getriebe von 4 abgeleiteten Gleichungen sind wie folgt:
wobei T ein Drehmomentwert ist, I die Trägheit ist, F eine Kraft ist, ω die Drehgeschwindigkeit ist, ẇ die Drehbeschleunigung ist und N die Anzahl von Zähnen an einem besonderen Zahnradelement ist. ṅ und ω . sind beide Drehbeschleunigungswerte, aber unterscheiden sich darin, dass ṅ in U/s² (rpm/second²) gemessen wird, wohingegen ω . in rad/s (radians/second²) gemessen wird.
Nachdem die Kalibrierungskonstanten, die zu einem besonderen Getriebe gehören, gelöst worden sind, werden entsprechende Werte für ṅ_t und ṅ_o aus den beiden angegebenen Grundgleichungen berechnet. Bei Schritt 102 von 2a werden anschließend die Werte von ṅ_t und ṅ_o in die folgende Gleichung eingegeben, um To_Blend zu lösen
Es ist festzustellen, dass die Annahme, die für die Drehmomentphase des oben beschriebenen Gangwechsels gemacht wird, speziell, dass sich das Verhältnis von Abtriebsbeschleunigung zu Abtriebsdrehmoment während des Gangwechsels nicht ändert, durch den Term (ṅ₀/To)i verkörpert ist. Daher wird dieser Term eine Konstante, die nur zu Beginn des Gangwechsels gemessen wird.
Da der Wert von ṅ, der aus dem Freikörperdiagramm des Getriebes abgeleitet wurde, auf der gewünschten oder Soll-Schaltzeit beruht, wird der entsprechende Wert von To_Blend ähnlich skaliert, um die gewünschte oder Soll-Schaltzeit zu erfüllen.
Bei Schritt 102 von 2a wird dann der Wert von To_Blend, der skaliert ist, um die gewünschte oder Soll-Schaltzeit zu erfüllen, in die folgende Gleichung eingegeben, um Tcl Blend zu lösen, das dadurch auch so skaliert ist, dass es sowohl der gewünschten oder Soll-Schaltzeit als auch dem skalierten Abtriebsdrehmoment folgt.
Bei Schritt 104 von 2a wird ein begrenzter Wert des Abtriebsdrehmoments To_Clamp mit dem begrenzten Wert des Kupplungsdrehmoments Tcl gemäß der folgenden Gleichung neu berechnet:
Der neu berechnete Wert des Abtriebsdrehmomentes To_Clamp und der begrenzte Wert des Kupplungsdrehmomentes Tcl-Blend werden in die folgende Gleichung eingegeben, um ein Basisantriebsdrehmoment Ti_Clamp abzuleiten, das erforderlich ist, um die gewünschte Schaltzeit zu erzielen.
Dieser Wert des Antriebsdrehmomentes wird auf Niveaus begrenzt, die der Motor erzeugen kann, was dadurch eine Modifikation der gewünschten oder Soll-Schaltzeit erfordern kann.
Bei Schritt 106 von 2a werden das begrenzte Antriebsdrehmoment Ti_clamp und gegebenenfalls die modifizierte, gewünschte oder Soll-Schaltzeit in die folgende Gleichung eingegeben, um eine erzielbare Turbinenradbeschleunigung ṅ_t zu erzeugen. ṅt = {at + cfa0/[(ṅ0/T0)i – c0]}·Ti + {bt +ctb0/[(ṅ0T0) – co]}·Tcl
Bei Schritt 108 in 2a werden jeweils Werte für das Kupplungsdrehmoment und das Abtriebsdrehmoment, die erforderlich sind, um Randbedingungen zu erfüllen, die oben identifiziert wurden, gemäß den folgenden Gleichungen berechnet:
Bei Schritt 110 wird der Drehmomentwert für die weggehende Kupplung T_cl in einen Druckwert P_off umgewandelt.
2b veranschaulicht ein Verfahren zum Berechnen eines Optimalwertes für ein Getriebeantriebsdrehmoment während der Drehmomentphase des Gangwechsels. Die Motorausgangsleistung kann dann um einen Betrag geändert werden, der notwendig ist, um den aktuellen oder Ist-Wert des Getriebeantriebsdrehmomentes auf den berechneten Optimalwert des Getriebeantriebsdrehmomentes zu verändern. 2b ist von 2a zum Teil dadurch unterscheidbar, dass 2a während der Trägheitsphase eingesetzt wird und 2b während der Drehmomentphase eines Schaltereignisses eingesetzt wird.
Bei Schritt 112 von 2b wird das Kupplungsdrehmoment T_cl der weggehenden Kupplung, das gemäß dem Verfahren von 2a berechnet wird, über die Dauer der Drehmomentphasenzeit auf Null verringert, um ein abnehmendes Drehmoment T_off der weggehenden Kupplung zu erzeugen. Bei Schritt 114, der im Allgemeinen gleichzeitig mit Schritt 112 ausgeführt wird, wird ein Drehmoment T_oncl der herankommenden Kupplung von einem Kalibrierungsschwellenwert auf einen Wert ansteigen gelassen, der das Haltedrehmoment für die nächste Gangstufe über die Dauer der Drehmomentphasenzeit darstellt. Das ansteigende Drehmoment der herankommenden Kupplung, das bei Schritt 114 abgeleitet wird, ist durch Bezugszeichen T_on gekennzeichnet. Bei Schritt 116 wird das Antriebsdrehmoment T_i der Drehmomentphase berechnet. Ebenfalls bei Schritt 116 wird das neu berechnete Antriebsdrehmoment T_i (gewünscht oder Soll) mit einem Multiplikationsfaktor eingestellt, der für den Drehmomentwandler repräsentativ ist, und zu dem Motorsteuermodul 107 geschickt. Bei Schritt 118 werden die Drehmomentwerte für die herankommende und weggehende Kupplung T_on und T_off in entsprechende Druckwerte P_on und P_off umgewandelt. In einer alternativen Ausführungsform wird bei Schritt 118 der Drehmomentwert der weggehenden Kupplung T_off in einen entsprechenden Druckwert P_off umgewandelt und der Druckwert, der für P_on verwendet wird, ist der, der erzielt wird, indem die herankommende Kupplung mit der maximalen Füllrate gefüllt wird. Bei Schritt 120 wird das Abtriebsdrehmoment T_o der Drehmomentphase berechnet.
Bei Schritt 116 von 2b werden die folgenden zwei Gleichungen dazu verwendet, um das Antriebsdrehmoment T_i der Drehmomentphase zu berechnen: Ton = k61T0 + k62Ti + k63ṅit Toff = k64T0 + k65Ti + k66ṅt
Die Werte k₆₁, k₆₂, k₆₃, k₆₄, k₆₅ und k₆₆ sind Kalibrierungskonstanten, die für ein besonderes Getriebe auf eine ähnliche Weise wie die oben für die Kalibrierungskonstanten a_t, b_t, c_t, a_o, b_o und c_o beschriebene gelöst werden. Das Antriebsdrehmoment wird dann unter Verwendung der folgenden Gleichung gelöst:
Der Wert des Antriebsdrehmomentes, der aus dieser Gleichung abgeleitet wird, stellt den Betrag an Motordrehmoment dar, der bei Synchronisation notwendig ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Verringerung des Motordrehmomentes durch Hemmen des Zündfunkens bewerkstelligt, und eine Zunahme des Motordrehmoments wird durch Öffnen der Drosselklappe bewerkstelligt. Es ist jedoch festzustellen, dass es zahlreiche Verfahren zum Erhöhen und/oder Verringern des Motordrehmomentes gibt.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung legt zwei adaptive Parameter für jeden Herunterschaltvorgang mit anstehender Leistung fest. Die adaptiven Parameter umfassen einen adaptiven Parameter des Drucks der weggehenden Kupplung und einen adaptiven Parameter des Volumens der herankommenden Kupplung. Die adaptiven Parameter sind so benannt, da sie überwacht werden und angepasst werden können, um nachfolgende Herunterschaltvorgänge zu verbessern.
Die 5a–5c zeigen einen vordefinierten optimalen Herunterschaltvorgang mit anstehender Leistung. Genauer zeigt 5a eine optimale Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl n_t1, die von einer erzielten Übersetzungsdrehzahl Ag zu der befohlenen Übersetzungsdrehzahl Cg übergeht. Fachleute werden erkennen, dass das Turbinenrad und die Antriebswelle miteinander verbunden sind und dementsprechend die Turbinenraddrehzahl gleich der Antriebswellendrehzahl ist. Fachleute werden auch erkennen, dass die erzielte Übersetzungsdrehzahl Ag die Getriebeabtriebsdrehzahl multipliziert mit dem gegenwärtig ausgewählten Übersetzungsverhältnis ist, wohingegen die befohlene Übersetzungsdrehzahl Cg die Getriebeabtriebsdrehzahl multipliziert mit dem befohlenen Übersetzungsverhältnis ist. Dementsprechend ist während eines 4-3-Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung Ag die Getriebeabtriebsdrehzahl multipliziert mit dem vierten Übersetzungsverhältnis und Cg ist die Getriebeabtriebsdrehzahl multipliziert mit dem dritten Übersetzungsverhältnis.
5c zeigt den Druck der herankommenden Kupplung während des Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung, der die Füllphase, in der die Einrückkammer der herankommenden Kupplung gefüllt wird umfasst und bei der das herankommende Drehmoment Null beträgt. Ähnlich zeigt 5b den Druck der weggehenden Kupplung während des Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung. Während eines optimalen Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung gibt es ein Drehmoment der herankommenden Kupplung von Null, bis die Turbinenraddrehzahl Ts den Synchronisationspunkt erreicht, der in 5a ange geben ist. Es ist auch festzustellen, dass der Synchronisationspunkt auch den Beginn der Drehmomentphase darstellt.
Drehmoment, das durch die weggehende Kupplung aufgebracht wird, wird vorzugsweise aus dem Druck der weggehenden Kupplung gemäß einer Tabelle umgewandelt. Die Tabelle liefert eine Kurve des Drehmomentes über dem Druck, die durch mehrere Punkte oder Zellen definiert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Tabelle eine dreistellige Tabelle, die durch drei Zellen definiert ist. Dies liefert eine Flexibilität, indem es eine adaptive Korrektur der Drehmoment/Druck-Beziehung an einem spezifizierten Punkt auf der Kurve zulässt, ohne den Rest der Kurve zu verändern. Mit anderen Worten werden nur die Zellen aktualisiert, die auf eine besondere Anomalie zurückzuführen sind.
Wie es in 5c zu sehen ist, ist am Synchronisationspunkt der Druck der herankommenden Kupplung gleich dem Druck, der durch die Rückstellfeder der herankommenden Kupplung (nicht gezeigt) aufgebracht wird, und dadurch wird von der herankommenden Kupplung ein Drehmoment von Null aufgebracht. Unmittelbar nach dem Synchronisationspunkt erzeugt die herankommende Kupplung ein gewisses Drehmoment, aber nicht genug, um einen Nach-Synchronisationszustand zu verhindern, der nachstehend als Hochdrehen des Motors bezeichnet wird, bei dem die Turbinenraddrehzahl n_t die befohlene Übersetzungsdrehzahl Cg übersteigt. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung setzt daher ein Motordrehmomentmanagement am Synchronisationspunkt ein, um ein Hochdrehen des Motors zu verhindern.
Die Schaltanomalien, d.h. Abweichungen, von dem vordefinierten optimalen Schaltvorgang von 5a, die korrigierbar sind, indem der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen eingestellt wird, sind in den 6a–c grafisch dargestellt. In 6a stellt die Turbinenraddrehzahl n_t2 die Schaltanomalien "früher Schlupf" dar, und Turbinenraddrehzahl n_t3 stellt die Schaltanomalie "später Schlupf" dar. Früher Schlupf und später Schlupf sind beide potentiell auf einen ungeeigneten Druck der weggehenden Kupplung zurückzuführen.
Eine Abweichung der Turbinenraddrehzahl T_s von der erzielten Übersetzungsdrehzahl Ag wird von der Steuereinheit überwacht, um das Auftreten von frühem Schlupf oder spätem Schlupf festzustellen. Wenn die Turbinenraddrehzahl n_t verfrüht mehr als einen vorbestimmten Betrag, z.B. 50 U/min, über die erzielte Übersetzungsdrehzahl A_g ansteigt, dann wird früher Schlupf angezeigt. Wenn folglich die Turbinenraddrehzahl n_t beim Ansteigen mehr als einen vorbestimmten Betrag, z.B. 50 U/min, über die erzielte Übersetzungsdrehzahl A_g verzögert ist, wird später Schlupf angezeigt.
Wie es in 6b gezeigt ist, ist Hochdrehen eine Schaltanomalie, bei der die Turbinenraddrehzahl n_t4 mehr als einen vorbestimmten Betrag, z.B. 50 U/min, über die befohlene Übersetzungsdrehzahl C_g ansteigt.
Die Turbinenraddrehzahl während eines kurzen Schaltvorgangs und eines langen Schaltvorgangs sind jeweils durch Linie n_t5 bzw. Linie n_t6 von 6c grafisch dargestellt und sind durch die Darstellung als durchgezogene Linie der Turbinenraddrehzahl n_t1 während des vordefinierten optimalen Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung gegenübergestellt. Ein kurzer Schaltvorgang oder langer Schaltvorgang wird identifiziert, indem die Dauer der Trägheitsphase mit einer vorbestimmten optimalen Schaltzeit verglichen wird. Die Dauer der Trägheitsphase ist der Zeitraum, der beginnt, wenn die Turbinenraddrehzahl einen vorbestimmten Betrag, z.B. 50 U/min, größer als die erzielte Übersetzungsdrehzahl A_g ist, und endet, wenn die Turbinenraddrehzahl einen vorbestimmten Betrag, z.B. 50 U/min, kleiner als die befohlene Übersetzungsdrehzahl C_g ist. Eine unzureichende Trägheitsphasendauer, d.h. im Vergleich mit der vorbestimmten optimalen Schaltzeit, gibt einen kurzen Schaltvorgang an, und eine übermäßige Trägheitsphasendauer gibt einen langen Schaltvorgang an.
Der Controller ist für eine Regelung des befohlenen Druckes ausgebildet. Dementsprechend ist der Controller derart ausgebildet, dass er eine Abweichung zwischen einem beabsichtigten oder Soll-Druck und einem aktuellen oder Ist-Druck auf der Basis einer Abweichung zwischen einer Ist-Turbinenraddrehzahl und einer Soll-Turbinenraddrehzahl erkennt. Die zuvor angesprochenen Schaltanomalien werden von dem Controller detektiert, indem die tatsächlichen oder Ist-Eigenschaften eines Schaltvorgangs mit einem vordefinierten optimalen Schaltvorgang verglichen werden. Der Controller ist darüber hinaus derart ausgebildet, dass er Information analysiert, die von der Regelung erhalten wird, um den adaptiven Parameter des Drucks beim Weggehen dementsprechend einzustellen.
Die Turbinenraddrehzahl während einer Regelzunahme und einer Regelabnahme ist grafisch ähnlich wie ein kurzer Schaltvorgang bzw. ein langer Schaltvorgang. Deshalb ist nach 6c die Turbinenraddrehzahl während einer Regelzunahme durch Linie n_t5 grafisch dargestellt und die Turbinenraddrehzahl während einer Regelabnahme ist durch Linie n_t6 grafisch dargestellt. Wenn ein Fehler zwischen dem Ist-Turbinenraddrehzahlprofil und dem Soll-Turbinenraddrehzahlprofil zunimmt, bewirkt die Regelung, dass der befohlene Druck proportional zunimmt, um den Fehler zu korrigieren. Eine "Regelzunahme" oder eine "Regelabnahme" tritt auf, wenn der befohlene Druck um mehr als einen vorbestimmten maximalen Schwellenwert zunimmt oder abnimmt.
Ein Verfahren, das sich auf die oben angegebenen Schaltanomalien richtet, indem der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen eingestellt wird, ist in 7 gezeigt. Wenn bei Schritt 121 früher Schlupf detektiert wird, wird der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen erhöht. Wenn bei Schritt 122 entweder ein kurzer Schaltvorgang oder eine Regelzunahme sowie ein Hochdrehen detektiert wird, wird der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen erhöht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der adaptive Parameter beim Weggehen die oben beschriebene mehrstellige Tabelle, und die Zellen werden bei den Schritten 121 und 122 proportional zu ihrem Grad an Verantwortung für eine besondere Anomalie erhöht. Wenn bei Schritt 124 später Schlupf detektiert wird, wird der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen verringert. Wenn bei Schritt 126 entweder ein langer Schaltvorgang oder eine Regelabnahme detektiert wird, wird der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen verringert. Wenn bei Schritt 128 entweder ein kurzer Schaltvorgang oder eine Regelzunahme detektiert wird und die Kriterien für die Schritte 120–126 nicht erfüllt sind, wird der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen verringert. Wenn bei Schritt 130 Hochdrehen detektiert wird und es keinen kurzen Schaltvorgang oder keine Regelzunahme gibt, wird der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen erhöht. Wenn bei Schritt 132 die Kriterien für die Schritte 120–130 nicht erfüllt sind, wird der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen inkrementell verringert, um ein Hochdrehen zu erzeugen, wie es nachstehend ausführlich beschrieben wird.
Um den adaptiven Parameter bei Schritt 132 zu korrigieren, wird der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen nach einer vorbestimmten Anzahl von Schaltvorgängen, während denen die Kriterien für die Schritte 120–130 nicht erfüllt sind, überprüft. Genauer heißt das, dass, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Schaltvorgängen auftritt, ohne dass die Kriterien für die Schritte 120-130 erfüllt sind, wird der Zellenpunkt für niedriges Drehmoment des mehrstelligen adaptiven Parameters des Drucks beim Weggehen während anschließender Schaltvorgänge inkrementell reduziert, bis irgendeine Zunahmeanomalie detektiert wird oder minimales Klemmen erzielt wird, und danach wird der Zellenpunkt für niedriges Drehmoment inkrementell erhöht, bis nicht länger eine Anomalie vorhanden ist. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen aus der oben beschriebenen dreistelligen Tabelle, und die Korrektur bei Schritt 132 wird nur auf die Zelle für niedriges Drehmoment angewandt, es ist jedoch festzustellen, dass in alternativen Ausführungsformen eine derartige Korrektur auf zusätzliche Zellen angewandt werden könnte.
Der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen wird vorzugsweise gemäß dem Verfahren von 7 durch einen Korrekturwert erhöht oder verringert, der durch die folgende Gleichung erhalten wird: (volle Korrektur)(Skalar)(Verstärkung)(Verstärkung2). Eine volle Korrektur ist entweder ein Kalibrierungssignal oder ein gemessenes Signal, wie etwa von der Turbinenraddrehzahl, das einen Term liefert, um das adaptive Problem zu korrigieren. Der Skalar ist eine Funktion von dem Schaltanomalietyp, da gewisse Schaltanomalien eine aggressivere Korrekturhandlung erfordern, als andere. Die Verstärkung steht mit einem adaptiven Fehlerzähler in Beziehung, der die Richtung verfolgt, in die sich der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen bewegt. Verstärkung2 ist eine Variable, die angepasst ist, um den spezifischen Zellen des mehrstelligen adaptiven Parameters der Kupplung beim Weggehen eine gewichtete Korrektur, die auf eine gegebene Anomalie zurückzuführen sind, zuzuweisen. Dementsprechend korrigiert Verstärkung2 die Zellen des mehrstelligen adaptiven Parameters der weggehenden Kupplung proportional zu ihrem Grad an Verantwortung für die Anomalie, so dass die Korrektur nicht notwendi gerweise gleichmäßig angewandt wird. Wenn der adaptive Parameter des Drucks der weggehenden Kupplung während aufeinander folgender Herunterschaltvorgänge zunimmt, wird der adaptive Fehlerzähler bei jedem Schaltvorgang bis zu einem vorbestimmten Maximalwert, z.B. sieben, um eins erhöht. Wenn der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen während aufeinander folgender Herunterschaltvorgänge abnimmt, wird ähnlich der adaptive Fehlerzähler bei jedem Schaltvorgang bis zu einem vorbestimmten Minimalwert, z.B. minus sieben, um eins verringert. Die Verstärkung wird auf der Basis des adaptiven Fehlerzählerwertes derart hergestellt, dass die Größe der Verstärkung proportional zum Absolutwert des adaptiven Fehlerzählers ist. Mit anderen Worten verursacht jede aufeinander folgende Zunahme oder Abnahme in dem adaptiven Fehlerzähler eine größere Verstärkung. Auf diese Weise kann der Grad an adaptiver Korrektur erhöht werden, wenn dem adaptiven Parameter des Drucks beim Weggehen befohlen worden ist, sich während aufeinander folgender Herunterschaltvorgänge in einer Richtung zu verändern, d.h. zuzunehmen oder abzunehmen. Somit schwankt der Korrekturwert in Abhängigkeit von der Quantität von aufeinander folgenden überwachten Herunterschaltvorgängen, in denen eine Schaltanomalie auftritt. Wenn der adaptive Parameter des Drucks beim Weggehen erhöht wird und anschließend verringert wird, oder umgekehrt, wird der adaptive Fehlerzähler auf Null zurückgesetzt, und die Verstärkung wird wieder zu ihrem Minimalwert. Zusätzlich ist festzustellen, dass die adaptiven Parameter des Volumens auf eine ähnliche Weise erhöht und verringert werden.
Nachdem die Korrekturen des Drucks beim Weggehen oben ausführlich beschrieben worden sind, wird im Folgenden der adaptive Parameter des Volumens beim Herankommen diskutiert. In 6d ist eine Schaltanomalie, d.h. Abweichung, von einem vordefinierten optimalen Schaltvorgang von 5a gezeigt, die korrigierbar ist, indem das Volumen beim Heran kommen eingestellt wird. Genauer zeigt 6d die Anomalie Unterlappung-Turbinenradschwimmen, das eine Schaltanomalie ist, bei der die Turbinenraddrehzahl n_t7 auf einem Wert unter der befohlenen Übersetzungsdrehzahl Cg schwimmt und dadurch nicht die befohlene Übersetzungsdrehzahl Cg in der gewünschten Zeit erreicht.
Ein Verfahren zum Einstellen des adaptiven Parameters des Volumens beim Herankommen ist in 8 gezeigt. Bei Schritt 134 wird der adaptive Parameter des Volumens beim Herankommen erhöht, wenn ein Hochdrehen detektiert wird, weder ein kurzer Schaltvorgang noch eine Regelzunahme detektiert werden, die befohlene Übersetzungs-Turbinenradbeschleunigung unter einem vordefinierten Minimalwert liegt und früher Schlupf nicht detektiert wird. Bei Schritt 136 wird der adaptive Parameter des Volumens beim Herankommen erhöht, wenn eine Hochdrehsteuerung aufgerufen wird. Eine Hochdrehsteuerung wird aufgerufen, wenn T_s die befohlene Übersetzungsdrehzahl Cg um einen Betrag übersteigt, der als zu groß erachtet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Hochdrehsteuerung aufgerufen, wenn T_s die befohlene Übersetzungsdrehzahl Cg um mehr als beispielsweise 300 U/min übersteigt. Bei Schritt 138 wird der adaptive Parameter des Volumens beim Herankommen verringert, wenn ein extrem kurzer Schaltvorgang detektiert wird und weder ein Hochdrehen noch ein langer Schaltvorgang detektiert wird, oder wenn Unterlappung-Turbinenradschwimmen detektiert wird und später Schlupf nicht detektiert wird. Bei Schritt 140 wird der adaptive Parameter des Volumens beim Herankommen inkrementell verringert. Die inkrementelle Verringerung bei Schritt 132 wird auf die gleiche Weise wie die durchgeführt, die oben für den adaptiven Parameter des Drucks beim Weggehen bei Schritt 122 beschrieben wurde. Zusätzlich ist festzustellen, dass die inkrementelle Verringerung der Schritte 132 und 122 vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass sie sich während nachfolgender Schaltvorgänge derart abwechseln, dass nur der eine oder der andere während eines einzelnen Schaltvorgangs durchgeführt wird.
Die Anomalien Hochdrehen und kurzer Schaltvorgang können auf entweder einen ungeeigneten Druck oder auf ein ungeeignet berechnetes Volumen zurückzuführen sein. Deshalb gibt es bei Schritt 134 eine obere Grenze für den adaptiven Parameter des Volumens beim Herankommen, der dazu dient, eine Korrektur des Volumens beim Herankommen von einer Anomalie, die durch einen nicht korrekten Druckwert beim Weggehen hervorgerufen wird, zu verhindern. Genauer ist eine Anomalie, die eine Zunahme des gelernten Volumens über der maximalen Grenze vermuten lässt, wahrscheinlich viel mehr auf einen Druck beim Weggehen anstatt auf ein Volumen zurückzuführen, und das Problem wird durch den oben beschriebenen adaptiven Parameter des Drucks beim Weggehen angesprochen. Die Grenze, die bei Schritt 134 angewandt wird, wird vorzugsweise mit einem Druckschalter (nicht gezeigt) umgesetzt, der derart ausgebildet ist, dass er eine Zunahme des Volumens beim Herankommen über einem vordefinierten Maximalwert unterbindet. Auf diese Weise arbeiten die adaptiven Parameter des Drucks beim Weggehen und des Volumens beim Herankommen zusammen, um zu identifizieren, wer für die Anomalie verantwortlich ist, und sprechen daher die Anomalie auf die geeignete Weise an.
Zusammengefasst stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum mathematischen Berechnen eines Anfangswertes eines adaptiven Parameters und danach zum adaptiven Steuern eines Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung in einem Automatikgetriebe bereit, wobei eine Getriebeanomalie während des Schaltvorgangs diagnostiziert und während nachfolgender Herunterschaltvorgänge mit anstehen der Leistung korrigiert wird. Die Erfindung wird ausgeführt, indem Getriebeeigenschaften überwacht werden, die die Antriebsdrehzahl, die Abtriebsdrehzahl und die Schaltdauer während eines Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung umfassen, und Abweichungen von annehmbaren Mustern identifiziert werden. Jede Art von Abweichung verlangt nach einer besonderen Abhilfemaßnahme, und es wird eine geeignete Einstellung auf der Basis der Zeiten und/oder der befohlenen Drücke zu bestimmten Zeiten berechnet, wobei die Einstellung umgesetzt wird, indem eine oder mehrere Anfangsbedingungen für den nächsten Schaltvorgang der gleichen Art verändert wird/werden. Es kann sein, dass die Einstellungen groß sein müssen, um eine volle oder signifikante partielle Korrektur bei dem nächsten Schaltvorgang vorzunehmen. Folglich kann es sein, dass kleine Inkremente notwendig sind, um eine Überkorrektur zu vermeiden.

Claims

Verfahren zum Verbessern von Herunterschaltvorgängen mit anstehender Leistung eines Antriebsstrangs, der ein Automatikgetriebe und eine Leistungsquelle aufweist, wobei das Automatikgetriebe darüber hinaus eine weggehende Kupplung und eine herankommende Kupplung besitzt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: ein optimales Drehmoment und ein optimaler Druck der weggehenden Kupplung berechnet werden, ein optimaler Antriebsdrehmomentwert des Getriebes berechnet wird, eine Ausgangsleistung der Leistungsquelle auf eine Weise gesteuert wird, dass ein gegenwärtiger Antriebsdrehmomentwert des Getriebes auf den optimalen Antriebsdrehmomentwert des Getriebes verändert wird, ein adaptiver Parameter festgelegt wird, Betriebseigenschaften des Getriebes während eines Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung überwacht werden, die Betriebseigenschaften des Getriebes analysiert werden, um mindestens eine vordefinierte Anomalie gegenüber einem vordefinierten optimalen Herunterschaltvorgang zu identifizieren, und der adaptive Parameter in Ansprechen auf die mindestens eine Anomalie eingestellt wird, um nachfolgende Herunterschaltvorgänge mit anstehender Leistung zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der adaptive Parameter ein mehrstelliger adaptiver Parameter des Drucks der weggehenden Kupplung ist, der aus mehreren Zellen besteht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeiehnet, dass das Einstellen des adaptiven Parameters umfasst, dass der mehrstellige adaptive Parameter des Drucks der weggehenden Kupplung eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen des mehrstelligen adaptiven Parameters umfasst, dass eine oder mehrere Zellen gemäß ihrem jeweiligen Grad an Verantwortung für eine besondere Anomalie eingestellt werden, wodurch die Zelleneinstellung nicht notwendigerweise gleichmäßig auf die Zellen angewandt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebseigenschaften des Getriebes während einer vorbestimmten Quantität von Herunterschaltvorgängen mit anstehender Leistung im Anschluss an den ersten Herunterschaltvorgang mit anstehender Leistung überwacht werden, und der adaptive Parameter nach einem jeden von zumindest einem Herunterschaltvorgang im Anschluss an die vorbestimmte Quantität von Herunterschaltvorgängen mit anstehender Leistung reduziert wird, bis eine zunehmende Anomalie auftritt, wenn die zumindest eine Anomalie während der vorbestimmten Quantität von Herunterschaltvorgängen mit anstehender Leistung nicht detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die herankommende Kupplung eine Einrückkammer aufweist, und der adaptive Parameter des abgeschätzte Volumen der Einrückkammer der herankommenden Kupplung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen eines optimalen Drucks der weggehenden Kupplung während der Drehmomentphase des Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung auf einer Drehmomentanalyse des Getriebes beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen eines optimalen Antriebsdrehmomentwertes des Getriebes während der Trägheitsphase des Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung auf einer Drehmomentanalyse des Getriebes beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der Ausgangsleistung der Leistungsquelle mit einem Betrag, der notwendig ist, um einen gegenwärtigen Antriebsdrehmomentwert des Getriebes auf den optimalen Antriebsdrehmomentwert des Getriebes zu verändern, durchgeführt wird, indem der Zündfunken der Leistungsquelle gehemmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der Ausgangsleistung der Leistungsquelle mit einem Betrag, der notwendig ist, um einen gegenwärtigen Antriebsdrehmomentwert des Getriebes auf den optimalen Antriebsdrehmomentwert des Getriebes zu verändern, durchgeführt wird, indem der Kraftstoffverbrauch der Leistungsquelle geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der Ausgangsleistung der Leistungsquelle mit einem Betrag, der notwendig ist, um einen gegenwärtigen Antriebsdrehmomentwert des Getriebes auf den optimalen Antriebsdrehmomentwert des Getriebes zu verändern, durchgeführt wird, indem der Lufteinlass der Leistungsquelle geändert wird.
Steuervorrichtung für einen Antriebsstrang, der eine Leistungsquelle und ein Automatikgetriebe aufweist, wobei das Automatikgetriebe eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung, eine erste und eine zweite Füllkammer, denen Hydraulikfluid für die hydraulische Betätigung der ersten bzw. zweiten Kupplung zugeführt wird, sowie ein erstes und zweites Stellglied umfasst, die ausgebildet sind, um selektiv unter Druck stehendes Fluid jeweils in die erste bzw. zweite Füllkammer einzulassen, wobei die erste Kupplung und die zweite Kupplung derart ausgebildet sind, dass sie eine Drehzahlverhältnisänderung während eines Herunterschaltvorgangs mit anstehender Leistung durch Ausrücken der ersten Kupplung und Einrücken der zweiten Kupplung bewirken, wobei die Steuervorrichtung umfasst: einen Controller, der wirksam mit dem ersten Stellglied und dem zweiten Stellglied verbunden ist, um ein selektives Ausrücken der ersten Kupplung, wodurch die erste Kupplung eine weggehende Kupplung ist, und Einrücken der zweiten Kupplung, wodurch die zweite Kupplung eine herankommende Kupplung ist, zu steuern, wobei der Controller derart programmiert und konfiguriert ist, dass er einen optimalen Druck der weggehenden Kupplung berechnet, wobei der Controller derart programmiert und konfiguriert ist, dass er einen optimalen Antriebsdrehmomentwert des Getriebes berechnet, wobei der Controller derart programmiert und konfiguriert ist, dass er eine Ausgangsleistung der Leistungsquelle steuert, um eine Änderung eines gegenwärtigen Antriebsdrehmomentwertes des Getriebes auf den optimalen Antriebsdrehmomentwert des Getriebes zu verändern, wobei der Controller derart programmiert und konfiguriert ist, dass er einen adaptiven Parameter festlegt, wobei der Controller derart programmiert und konfiguriert ist, dass er Getriebeeigenschaften während der Herunterschaltvorgänge mit anstehender Leistung überwacht, wobei der Controller derart programmiert und konfiguriert ist, dass er die Getriebeeigenschaften analysiert, um vordefinierte Schaltanomalien gegenüber einem vordefinierten optimalen Schaltvorgang zu identifizieren, und wobei der Controller derart programmiert und konfiguriert ist, dass er den adaptiven Parameter in Ansprechen auf die Schaltanomalien derart einstellt, dass die Schaltanomalien korrigiert und nachfolgende Herunterschaltvorgänge verbessert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller derart programmiert und konfiguriert ist, dass er Druckbefehle für die weggehende Kupplung erzeugt, auf die die weggehende Kupplung anspricht, und dass der adaptive Parameter eine dreistellige Tabelle für den Druck der weggehenden Kupplung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller derart konfiguriert ist, dass er Befehle für den Druck der herankommenden Kupplung erzeugt, auf die die herankommende Kupplung anspricht, dass der Controller derart konfiguriert ist, dass er auf der Basis eines abgeschätzten Volumens der Einrückkammer der herankommenden Kupplung bestimmt, wann die Befehle für den Druck der herankommenden Kupplung erzeugt werden müssen, um eine Drehzahlverhältnisänderung zu bewirken, und dass der adaptive Parameter ein adaptiver Parameter des Volumens der herankommenden Kupplung ist, von dem der Wert des abgeschätzten Volumens der Einrückkammer der herankommenden Kupplung abhängt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller derart konfiguriert ist, dass er die Ausgangsleistung der Leistungsquelle durch Ändern des Kraftstoffverbrauchs steuert.
Verfahren mit den Schritten, dass: ein adaptiver Parameter festgelegt wird, ein anfänglicher abgeschätzter Wert für den adaptiven Parameter berechnet wird, Betriebseigenschaften des Getriebes während einer Vielzahl von Herunterschaltvorgängen mit anstehender Leistung überwacht werden, bestimmt wird, ob für einen jeden der Vielzahl von Herunterschaltvorgängen die Betriebseigenschaften des Getriebes das Auftreten einer vordefinierten Schaltanomalie gegenüber einem vordefinierten optimalen Herunterschaltvorgang angeben, und der Wert des adaptiven Parameters nach jedem der Herunterschaltvorgänge, für die die Betriebseigenschaften des Getriebes das Auftreten der ersten Schaltanomalie angeben, eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen des Wertes des adaptiven Parameters umfasst, dass ein Korrekturwert auf den adaptiven Parameter angewandt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert in Ansprechen auf die Quantität von aufeinander folgenden überwachten Herunterschaltvorgängen, in denen die erste vordefinierte Schaltanomalie auftritt, verändert wird.