DE102006022077A1

DE102006022077A1 - Systeme und Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102006022077A1
Application number: DE102006022077A
Authority: DE
Inventors: Jim W. East Peoria Landes
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-04-05
Also published as: US7258650B2; US20060293149A1

Abstract

Ein System ist vorgesehen, um den Betrieb eines Antriebsstrangs zu steuern, der einen Motor und einen Drehmomentwandler mit einer Drehmomentwandlerkupplung aufweist. Das System kann eine Drehmomentsteuervorrichtung zur Steuerung einer Drehmomentausgabe des Motors aufweisen, und eine Drehzahlsteuervorrichtung zur Steuerung einer Drehzahl des Motors. Das System kann weiter eine Antriebsstrangsteuervorrichtung aufweisen, die betreibbar ist, um einen Befehl aufzunehmen, der zwischen ersten und zweiten Betriebszuständen auswählt. Wenn der Befehl den ersten Betriebszustand anzeigt, kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung die Drehmomentsteuervorrichtung einschalten und die Drehmomentwandlerkupplung steuern, so dass sie gemäß einem ersten Kupplungsprofil arbeitet. Wenn der Befehl den zweiten Betriebszustand anzeigt, kann die Antriebstrangsteuervorrichtung die Drehzahlsteuervorrichtung einschalten und die Drehmomentwandlerkupplung steuern, so dass sie gemäß einem zweiten Kupplungsprofil arbeitet, welches anders als das erste Kupplungsprofil ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Systeme und Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Antriebsstrangs und insbesondere zur Steuerung des Betriebs des Antriebsstrangs einer selbstangetriebenen Maschine.
Hintergrund
Baumaschinen, wie beispielsweise Zementmischer, Kipplastwägen und Ackerbautraktoren sind schwierig zu bedienen. Um die Ermüdung des Bedieners zu verringern und die Bedienung durch weniger erfahrene Bediener zu gestatten, ist es wünschenswert, solche Fahrzeuge mit automatischen oder teilweise automatisierten Getrieben auszurüsten. Es ist auch oft nötig, dass solche Fahrzeuge mit niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten für verlängerte Perioden arbeiten. Wenn beispielsweise ein Betonmischer Beton entlang einer Kurve ausgießt, oder wenn ein Kipplastwagen Kies über eine Straße verteilt, oder wenn ein Ackerbautraktor Pflanzen pflanzt, ist es wünschenswert, dass das Fahrzeug eine konstante niedrige Geschwindigkeit aufrecht erhält, beispielsweise zwei bis zwölf Meilen pro Stunde, und zwar ungeachtet der Neigung oder der Art des Untergrunds.
Jedoch überträgt bei solchen niedrigen Geschwindigkeiten der Drehmomentwandler des automatischen Getriebes nur einen Bruchteil des Drehmomentes, welches von dem Motor erzeugt wird, an die Antriebsräder, wodurch der Brennstoffwirkungsgrad im Verhältnis zu Fahrzeugen mit manuellem Getriebe reduziert wird. Auch erzeugt der daraus resultierende Schlupf übermäßig viel Wärme im Drehmomentwandler. Folglich kann der Betrieb von solchen Fahrzeugen bei niedrigen Geschwindigkeiten für verlängerte Perioden die Betriebslebensdauer des Drehmomentwandlers verringern.
Zusätzlich wird die Motorausgabe bei niedrigen Drehzahlen üblicherweise durch eine Drehmomentsteuervorrichtung gesteuert. Um eine konstante niedrige Geschwindigkeit in einem Drehmomentsteuerbetriebszustand aufrecht zu erhalten, muss der Bediener alternativ die Drossel- bzw. Gaspedaleingangsgröße vergrößern, um die erwünschte Geschwindigkeit bei Steigungen hinauf zu halten, und muss die Bremsen anwenden, um eine Überschreitung der erwünschten Geschwindigkeit die Steigungen herunter zu vermeiden. Folglich muss der Bediener zwei Eingangsgrößen manipulieren bzw. verändern, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern, was somit die Ermüdung des Bedieners steigert und die Aufmerksamkeit des Bedieners von anderen wichtigen Aufgaben ablenkt. Weiterhin verringert die Anwendung der Betriebsbremsen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit bergabwärts zu begrenzen, die Betriebslebensdauer der Bremsen.

Das US-Patent 6 371 081 beschreibt eine Motorsteuervorrichtung mit sowohl einer Drehmomentsteuervorrichtung als auch einer Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitssteuervorrichtung, die gleichzeitig oder selektiv betrieben werden können, und zwar basierend auf der Betätigung einer Drehmomentdrossel und einer Drehzahldrossel durch den Bediener. Weil jedoch der Bediener sowohl die Drehmomentdrossel als auch die Drehzahldrossel betätigen muss, um das Fahrzeug zu steuern, steigert das in dem '081-Patent beschriebene System die Arbeitsbelastung des Bedieners. Darüber hinaus macht das '081-Patent keinen Versuch, die Steuerung des Fahrzeuggetriebes in den Drehmomentsteuerungs- und Drehzahlregelungsbetriebszuständen zu optimieren.

Die gegenwärtig offenbarten Systeme und Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs sind darauf gerichtet, einen oder mehrere dieser Nachteile der Steuersysteme des Standes der Technik zu lösen.

Zusammenfassung

Ein Verfahren ist vorgesehen, um den Betrieb des Antriebsstrangs zu steuern. Der Antriebsstrang kann einen Motor und einen Drehmomentwandler mit einer Drehmomentwandlerkupplung aufweisen. Ein Befehl, der zwischen mindestens ersten und zweiten Betriebszuständen des Antriebsstrangs ausgewählt wird, kann aufgenommen werden. Wenn der Befehl den ersten Betriebszustand anzeigt, kann der erste Betriebszustand des Antriebsstrangs eingeleitet werden durch Einschalten einer Drehmomentsteuervorrichtung zur Steuerung einer Drehmomentausgabe des Motors basierend auf einem vom Bediener angeforderten Drehmoment, und zur Steuerung der Drehmomentwandlerkupplung, um gemäß einem ersten Kupplungsprofil zu arbeiten. Wenn der Befehl den zweiten Betriebszustand anzeigt, kann der zweite Betriebszustand des Antriebsstrangs eingeleitet werden durch Einschalten einer Drehzahlsteuervorrichtung zur Steuerung einer Drehzahl des Motors basierend auf einer vom Bediener angeforderten Drehzahl bzw. Geschwindigkeit und zur Steuerung der Drehmomentwandlerkupplung, um gemäß einem zweiten Kupplungsprofil zu arbeiten, welches anders als das erste Kupplungsprofil ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein System vorgesehen, um den Betrieb des Antriebsstrangs zu steuern. Der Antriebsstrang kann einen Motor und einen Drehmomentwandler mit einer Drehmomentwandlerkupplung aufweisen. Das System kann eine Drehmomentsteuervorrichtung aufweisen, um eine Drehmomentausgabe des Motors basierend auf einem von Bediener angeforderten Drehmoment zu steuern. Das System kann auch eine Drehzahlsteuervorrichtung aufweisen, um eine Drehzahl des Motors basierend auf einer vom Bediener angeforderten Drehzahl zu steuern. Eine Antriebsstrangsteuervorrichtung ist betreibbar, um einen Befehl aufzunehmen, der zwischen mindestens ersten und zweiten Betriebszuständen des Antriebsstrangs auswählt. Wenn der Befehl den ersten Betriebszustand anzeigt, kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung den ersten Betriebszustand des Antriebsstrangs einleiten durch Einschalten der Drehmomentsteuervorrich tung und Steuerung der Drehmomentwandlerkupplung, um gemäß einem ersten Kupplungsprofil zu arbeiten. Wenn der Befehl den zweiten Betriebszustand anzeigt, kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung den zweiten Betriebszustand des Antriebsstrangs einleiten durch Einschalten der Drehzahlsteuervorrichtung und Steuerung der Drehmomentwandlerkupplung, um gemäß einem zweiten Kupplungsprofil zu arbeiten, welches ein anderes ist als das erste Kupplungsprofil.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Maschine vorgesehen. Die Maschine kann einen Antriebsstrang mit mindestens einem Motor und einem Drehmomentwandler mit einer Drehmomentwandlerkupplung aufweisen. Die Maschine kann auch eine Drehmomentsteuervorrichtung zur Steuerung der Drehmomentausgabe des Motors basierend auf einem vom Bediener angeforderten Drehmoment aufweisen. Die Maschine kann weiter eine Drehzahlsteuervorrichtung aufweisen, um eine Drehzahl des Motors basierend auf einer vom Bediener angeforderten Drehzahl bzw. Geschwindigkeit zu steuern. Eine Antriebsstrangsteuervorrichtung ist betreibbar, um einen Befehl aufzunehmen, der zwischen mindestens ersten und zweiten Betriebszuständen des Antriebsstrangs auswählt. Wenn der Befehl den ersten Betriebszustand anzeigt, kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung den ersten Betriebszustand des Antriebsstrangs einleiten durch Einschalten der Drehmomentsteuervorrichtung und durch Steuerung der Drehmomentwandlerkupplung, um gemäß einem ersten Kupplungsprofil zu arbeiten. Wenn der Befehl den zweiten Betriebszustand anzeigt, kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung den zweiten Betriebszustand des Antriebsstrangs einleiten, und zwar durch Einschalten der Drehzahlsteuervorrichtung und durch Steuerung der Drehmomentwandlerkupplung, um gemäß einem zweiten Kupplungsprofil zu arbeiten, welches anders als das erste Kupplungsprofil ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht schematisch eine beispielhafte Maschine mit einem Antriebsstrang und einem Antriebsstrangsteuersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine Kurvendarstellung, die repräsentative Kupplungssteuerprofile gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
3 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung eines Antriebsstrangs gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Detaillierte Beschreibung
1 veranschaulicht schematisch eine Maschine 10 mit einem Antriebsstrang 100 und einem Antriebsstrangsteuersystem 200 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Maschine 10 kann irgendeine Art einer Maschine sein, die mit niedrigen Ausgangsdrehzahlen bzw. Ausgangsgeschwindigkeiten für eine verlängerte Zeitperiode betrieben werden soll. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann die Maschine 10 ein selbst angetriebenes Baufahrzeug sein, wie beispielsweise ein Betonmischer, ein Kipplastwagen, ein Ackerbautraktor usw. Jedoch ist das Antriebsstrangsteuersystem 200 nicht auf die Anwendung bei diesen Arten von Maschinen eingeschränkt, und andere Anwendungen des Antriebsstrangsteuersystems 200 werden dem Fachmann offensichtlich sein.
Der Antriebsstrang 100 kann einen Motor 110 und ein Getriebe 120 aufweisen, die betriebsmäßig durch einen Drehmomentwandler 130 verbunden sind. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist eine Ausgangswelle (oder Kurbelwelle) 110a des Getriebes 120 betriebsmäßig angeschlossen, um eine Antriebswelle 140 zu drehen, die wiederum angeschlossen ist, um Räder 150 über ein Differential 160 zu drehen.
Der Motor 110 kann irgendeine Art eines Verbrennungsmotors sein. Beispielsweise kann der Motor 110 ein verdichtungsgezündeter oder funkengezündeter Verbrennungsmotor mit einem oder mehreren Zylindern 112 sein. Der Motor 110 kann ein Zündungssystem 114 aufweisen, wie beispielsweise ein elektronisches Brennstoffeinspritzsystem mit verschiedenen Betätigungsvorrichtungen, die geeignet sind, um die Zeitsteuerung und Lieferung von Brennstoff, Luft und/oder Funken in die Zylinder 112 zu steuern, um (nicht gezeigte) Kolben in den Zylindern 112 anzutreiben und somit die Kurbelwelle 110 mit einer erwünschten Drehzahl zu drehen. Der Motor 110 kann auch konfiguriert sein, um verschiedene mechanisch angetriebene (nicht gezeigte) Zusatzeinrichtungen der Maschine 10 anzutreiben. Beispielsweise kann die Kurbelwelle 110a gekoppelt bzw. angeschlossen sein, um eine oder mehrere Hydraulikpumpen, Wasserpumpen, Lichtmaschinen bzw. Generatoren usw. der Maschine 10 anzutreiben.
Das Getriebe 120 kann irgendeine Art eines automatischen oder teilweise automatischen mechanischen Getriebes sein. Das Getriebe 120 kann eine neutrale Position, einen oder mehrere Vorwärtsgänge – die einen niedrigsten Vorwärtsgang aufweisen – und einen oder mehrere Rückwärtsgänge haben. Das Getriebe 120 kann selektiv betätigt werden durch eine Getriebeumschaltbetätigungsvorrichtung 122, um eine geeignete Getriebeübersetzung und -richtung basierend auf Befehlseingangsgrößen auszuwählen.
Der Drehmomentwandler 130 kann betriebsmäßig eine Eingangswelle 120a des Getriebes 120 mit der Kurbelwelle 110a des Motors 110 verbinden. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann der Drehmomentwandler 130 ein hydrodynamischer Drehmomentwandler sein. Der Drehmomentwandler 130 kann selektiv die Kurbelwelle 110a mit der Getriebeeingangswelle 120a mit einer variablen Schlupfgröße koppeln, und zwar unter der Steuerung einer Drehmomentwandlerbetätigungsvorrichtung 132 (beispielsweise einer Hydraulikpumpe).
Der Drehmomentwandler 130 kann auch eine Verriegelungskupplung 134 aufweisen, wie beispielsweise eine Reibkupplung oder eine Bypass- bzw. Überleitungskupplung. Die Kupplung 134 kann selektiv durch eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung 136 betätigt werden (beispielsweise eine hydraulische oder pneumatische Betätigungsvorrichtung oder einen Elektromagneten) und zwar zur Bewegung zwischen einer vollständig eingerückten (verriegelten) Position und einer vollständig ausgerückten Position. In der verriegelten Position kann die Kupplung 134 selektiv die Eingangswelle 120a des Getriebes 120 verriegeln, um sich mit der Kurbelwelle 110a des Motors 110 mit einem Drehzahlverhältnis von 1:1 zu drehen, d.h. mit einem Schlupf von null, so dass die volle Drehmomentgröße, die vom Motor 110 erzeugt wird, zum Getriebe 120 übertragen werden kann. Wenn sie in dieser Weise eingerückt ist, kann die Verriegelungskupplung 134 einen verbesserten Brennstoffwirkungsgrad gegenüber dem Drehmomentwandler 130 vorsehen, der alleine arbeitet.
Das Antriebsstrangsteuersystem 200 kann eine Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 aufweisen, einen oder mehrere Maschinensensoren 220 und eine oder mehrere Befehlseingaben 230. Die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 kann unter Verwendung eines Prozessors (beispielsweise eines nicht gezeigten Mikroprozessors) und eines computerlesbaren Mediums (wie beispielsweise eines nicht gezeigten RAM bzw. Arbeitsspeicher und/oder ROM bzw. Lesespeicher) eingerichtet werden, um eine oder mehrere Steuerroutinen zu speichern (beispielsweise Software und/oder Firmware), die geeignet ist, um den Prozessor zu konfigurieren, um eine oder mehrere Funktionen gemäß der vorliegenden Offenbarung auszuführen. Jedoch kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 alternativ durch irgendeine andere geeignete Technologie eingerichtet werden, wie beispielsweise durch eine diskrete elektronische Schaltung.
Die Maschinensensoren 220 können eine oder mehrere Betriebs- und/oder Umgebungsbedingungen der Maschine 10 abfühlen, was den Antriebsstrang 100 mit einschließt, und kann Signale, die diese Bedingungen anzeigen, an die Antriebsstrangsteuervorrichtung 200 ausgeben. Wie in 1 gezeigt, können die Maschinensensoren 220 einen Motordrehzahlsensor 222, einen Getriebeeingangsdrehzahlsensor 224 und einen Getriebeausgangsdrehzahlsensor 226 aufweisen. Jedoch können bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung ein oder mehrere der Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitssensoren 222–226 weggelassen werden. Andere (nicht gezeigte) Maschinensensoren können vorgesehen werden, um weitere Betriebsparameter (beispielsweise Öldruck, Zylinderposition, Lufttemperatur usw.) der Maschine 10 abzufühlen.
Der Motordrehzahlsensor 222 kann konfiguriert werden, um ein Signal S_E, welches die Drehzahl der Kurbelwelle 110a des Motors 110 anzeigt, an die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 zu übertragen. Der Getriebeeingangsdrehzahlsensor 224 und der Getriebeausgangsdrehzahlsensor 226 können konfiguriert sein, um Signale S_in und S_out zu übertragen, die die Drehzahlen der Getriebeeingangswelle 120a bzw. der Getriebeausgangswelle 120b anzeigen. Es sei bemerkt, dass die Getriebeausgangsdrehzahl S_out proportional zur Fahrtgeschwindigkeit der Maschine 10 sein kann, und zwar entsprechend der Übersetzung des Differenzials 160 und der Größe der Räder 150.
Die Drehzahlsensoren 222–226 können unter Verwendung irgendeiner geeigneten Technologie eingerichtet werden. Beispielsweise können die Drehzahlsensoren 222–226 unter Verwendung von Magnetaufnehmern eingerichtet werden, die konfiguriert sind, um den Durchgang von Anzeigemitteln abzufühlen, beispielsweise umlaufend beabstandeter (nicht gezeigter) Zähne, die mit den jeweiligen Wellen 110a, 120a und/oder 120b gekoppelt sind, und um elektrische Signale zu übertragen, die den Durchlauf der Anzeigemittel anzeigen und somit die Drehzahl der jeweiligen Wellen.
Die Befehlseingangsgrößen 230 können gewisse Betriebsvorgänge der Maschine 110 einschließlich des Antriebsstrangs 100 anweisen. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel können die Befehlseingaben 230 eine Gangauswahlvorrichtung bzw. einen Ganghebel 232, eine Drossel- bzw. Gaspedaleingabe 234 und eine Betriebszustandsauswahlvorrichtung 236 aufweisen. Es sei jedoch bemerkt, dass andere geeignete Befehlseingaben 230, wie beispielsweise eine Lenkungseingabe, eine Bremseneingabe usw. (nicht gezeigt) vorgesehen sein können.
Die Gangauswahlvorrichtung 232 kann verwendet werden, um eine Richtung und einen maximalen Gang aus den verschiedenen Gängen des Getriebes 120 auszuwählen. Die Gangauswahlvorrichtung 232 kann konfiguriert sein, um ein Signal G_R, welches den maximalen vom Bediener angeforderten Gang anzeigt, an die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 zu übertragen. Beispielsweise kann ein Ganganforderungssignal G_R eine Schaltposition eines Gangschalthebels 232a oder einer anderen geeigneten Eingabe anzeigen, die geeignet ist, um durch einen Bediener betätigt zu werden.
Die Drosseleingabe 234 kann von einem Bediener verwendet werden, um das Ausgangsdrehmoment und/oder die Drehzahl des Motors 110 zu steuern, wie unten besprochen. Die Drossel- bzw. Gaspedaleingabe 234 kann konfiguriert sein, um ein Drosselpositionssignal T zu übertragen, welche die Verschiebung einer Drossel anzeigt, wie beispielsweise ein Pedal 234a oder ein Hebel (nicht gezeigt), die vom Bediener betätigt werden. Die Größe des Drosselpositionssignals T kann proportional zur Verschiebung der Drosseleingabe 234 zwischen minimalen und maximalen Positionen sein. Alternativ kann die Drosseleingabe 234 beispielsweise eine Karte bzw. ein Kennfeld und/oder eine Formel aufweisen, die eine lineare oder nicht-lineare Beziehung zwischen der Position der Drosseleingabe 234 und dem Wert des Drosselpositionssignals T definieren.
Die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 236 kann verwendet werden, um einen speziellen Betriebszustand des Antriebsstrangsteuersystems 200 anzufordern. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 236 ein Betriebszustandsauswahlsignal M_R zur Anforderung von entweder einem ersten Betriebszustand (NORMAL-Betriebszustand) oder einem zweiten Betriebszustand (KRIECH- Betriebszustand) ausgeben. Jedoch können die zusätzlichen Antriebsstrangbetriebszustände auch vorgesehen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Es sei auch bemerkt, dass der angeforderte Betriebszustand (wie vom Signal M_R gezeigt) vom tatsächlichen Betriebszustand der Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 abweichen kann, der von der Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 angewiesen wird. Wie unten besprochen, kann beispielsweise die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 herunterschalten, um in den angeforderten Betriebszustand einzutreten, wenn ein oder mehr Bedingungen für den Betrieb im angeforderten Betriebszustand nicht erfüllt sind. Die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 236 kann mit einer oder mit mehreren Anzeigen verbunden sein, wie beispielsweise mit Lichtern, einer Anzeige usw. (nicht gezeigt) um den angeforderten Betriebszustand und/oder den tatsächlichen Betriebszustand an den Bediener zu übermitteln.
Die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 236 kann unter Verwendung eines Umschaltschalters oder eines anderen Schalters eingerichtet werden, der von dem Bediener betätigt wird. Beispielsweise kann die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 236 unter Verwendung eines Druckknopfschalters mit einer An-Position, in der beispielsweise ein KRIECH-Betriebszustand ausgewählt ist, und einer Aus-Position eingerichtet werden, in der der NORMAL-Betriebszustand ausgewählt ist. Alternativ kann die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 236 eingerichtet werden durch Vorsehen einer getrennten KRIECH-Position für die Gangauswahlvorrichtung 232. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann das Anordnen des Gangschalthebels 232a in der KRIECH-Position sowohl ein Signal übertragen, welches den niedrigsten Vorwärtsgang vom Getriebe 120 anfordert, als auch ein Signal, welches den KRIECH-Betriebszustand von der Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 anfordert.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 236 automatisiert sein. Beispielsweise kann die Betriebszustandsauswahl vorrichtung 236 durch eine Steuerroutine der Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 eingerichtet werden, die konfiguriert ist, um den Betriebszustand basierend auf Informationen von den Maschinensensoren 220 und/oder anderen Befehlseingaben 230 auszuwählen.
Die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 kann eine oder mehrere Steuerfunktionen 240 aufweisen, um den Betrieb des Zündungssystems 114, der Getriebeumschaltbetätigungsvorrichtung 122, der Drehmomentwandlerbetätigungsvorrichtung 132 und/oder der Kupplungsbetätigungsvorrichtung 136 zu steuern, und zwar basierend auf Befehlen, die von den Befehlseingaben 230 aufgenommen wurden, und/oder basierend auf Informationen, die von den Maschinensensoren 220 aufgenommen wurden. Wie in 1 gezeigt, können die Steuerfunktionen 240 eine Getriebeumschaltsteuervorrichtung 242, eine Drehmomentwandler-/Kupplungssteuervorrichtung 244, eine Drehmomentsteuervorrichtung 246 und eine Drehzahlsteuervorrichtung 248 aufweisen. Die Steuerfunktionen 240 können durch eine oder mehrere Steuerroutinen (beispielsweise Software oder Firmware) der Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 eingerichtet werden. Alternativ können die Steuerfunktionen 240 unter Verwendung irgendeiner anderen geeigneten Technologie eingerichtet werden, wie beispielsweise unter Verwendung einer diskreten elektronischen Schaltung.
Die Getriebeumschaltsteuervorrichtung 242 kann das Ganganforderungssignal G_R von der Gangauswahlvorrichtung 232 aufnehmen und ein Gangbefehlssignal G_C an die Getriebeumschaltbetätigungsvorrichtung 122 übertragen, und zwar basierend auf dem maximalen Übersetzungsverhältnis und der Richtung, die vom Bediener angefordert wurde, und basierend auf dem tatsächlichen Betriebszustand. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit im NORMAL-Betriebszustand zunimmt, kann die Getriebeumschaltsteuervorrichtung 242 die Getriebeumschaltbetätigungsvorrichtung 122 steuern, um Gangschaltvorgänge gemäß einer vorbestimmten Schaltstrategie zu bewirken, bis der maximale Gang erreicht worden ist, der vom Bediener ausgewählt worden ist. Im KRIECH-Betriebszustand kann die Getriebeumschalt steuervorrichtung 242 die Getriebeumschaltbetätigungsvorrichtung 122 steuern, um zu verhindern, dass das Getriebe 120 in andere Positionen umschaltet als in die neutrale Position und den niedrigsten Vorwärtsgang. Die Getriebeumschaltbetätigungsvorrichtung 122 kann ein Rückkoppelungssignal G_A vorsehen, welches den tatsächlichen Gang anzeigt, so dass die Getriebeumschaltsteuervorrichtung 242 eine Steuerung (closed-loop) der Getriebegangauswahl vorsehen kann.
Die Drehmomentwandler-/Kupplungssteuervorrichtung 244 kann den Betrieb des Drehmomentwandlers 130 und der Kupplung 134 (über Betätigungsvorrichtungen 132 bzw. 136) steuern, um eine erwünschte Schlupfgröße zwischen der Kurbelwelle 110a und der Getriebeeingangswelle 120a zu erreichen, und zwar basierend auf dem tatsächlichen Gang, der Motordrehzahl und dem tatsächlichen Betriebszustand. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann die Drehmomentwandler-/Kupplungssteuervorrichtung 244 ein Kupplungsbefehlssignal C_C an die Kupplungsbetätigungsvorrichtung 136 übertragen, welches eine erwünschte Position der Verriegelungskupplung 134 anzeigt.
Die Drehmomentwandler-/Kupplungssteuervorrichtung 244 kann die Kupplungssteuerlogik (beispielsweise eine Karte und/oder eine Formel) aufweisen, die eine erwünschte Kupplungsposition (oder alternativ ein erwünschtes Kupplungsdrehzahlverhältnis S_in/S_E) für einen gegebenen Satz von Betriebsparametern anweist. Beispielsweise kann die Kupplungssteuerlogik eine erwünschte Kupplungsposition (oder ein Drehzahlverhältnis S_in/S_E) über einen Bereich von Motordrehzahlen für einen gegebenen Gang des Getriebes 120 und einen gegebenen Betriebszustand definieren. Die Kupplungsbetätigungsvorrichtung 136 kann ein Feedback- bzw. Rückkoppelungssignal C_A vorsehen, welches die tatsächliche Position der Verriegelungskupplung 134 anzeigt, so dass die Drehmomentwandler-/Kupplungssteuervorrichtung 244 eine Steuerung (closed-loop) der Kupplungsposition vorsehen kann. Alternativ kann die Drehmomentwandler-/Kupplungssteuervorrichtung 244 eine Steuerung (closed-loop) des Kupplungsdrehzahlverhältnisses S_in/S_E über eine Rückkoppelung vom Motordrehzahlsensor 222 und vom Getriebeeingangsdrehzahlsensor 224 vorsehen.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann die Kupplungssteuerlogik der Drehmomentwandler-/Kupplungssteuervorrichtung 244 ein erstes Kupplungssteuerprofil (NORMAL-Kupplungssteuerprofil) 245a zur Anwendung im NORMAL-Betriebszustand aufweisen, und ein zweites Profil (KRIECH-Profil) 245b zur Anwendung im KRIECH-Betriebszustand. 2 ist eine Kurvendarstellung, die ein repräsentatives NORMAL-Kupplungssteuerprofil 245a und ein repräsentatives KRIECH-Profil 245b veranschaulicht.
Wie in 2 gezeigt, können die Kupplungssteuerprofile 245a und b ein erwünschtes Kupplungsdrehzahlverhältnis S_in/S_E (y-Achse) für eine gegebene Motordrehzahl S_E (x-Achse) definieren. Die Profile 245a und b können beispielsweise unter Verwendung einer Karte bzw. eines Kennfeldes und/oder einer Formel eingerichtet werden, die eine Beziehung zwischen der erwünschten Kupplungsposition (oder dem Drehzahlverhältnis S_in/S_E) über den Betriebsbereich der Motordrehzahlen S_E im gegebenen Gang definieren. Es sei bemerkt, dass die Kupplungssteuerprofile 245a und b, die in 2 gezeigt sind, die Unterschiede zwischen dem KRIECH-Profil 245b und dem NORMAL-Profil 245a veranschaulichen sollen, und dass die Konturen der Profile 245a und b gemäß Prinzipien variiert werden können, die dem Fachmann bekannt sind. Beispielsweise können das NORMAL-Kupplungssteuerprofil 245a und das KRIECH-Profil 245b für eine spezielle Antriebsstrangkonfiguration durch einen empirischen Test und/oder durch eine Modellbildung beispielsweise unter Verwendung von Computersimulationstechniken optimiert werden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann das KRIECH-Profil 245b für den niedrigsten Vorwärtsgang des Getriebes 120 vorgesehen sein. Wie in 2 gezeigt, kann im niedrigsten Vorwärtsgang das KRIECH-Profil 245b die Verriegelungskupplung 134 steuern, um einen "Start-" oder "Launch-Betriebszustand" vorzusehen, so dass die Kupplung 134 verwendet werden kann, um die Maschine 110 aus einer gestoppten Position (S_out = 0) zu starten.
Im Start-Betriebszustand kann das KRIECH-Profil 245b die Kupplung 134 steuern, um zu beginnen, bei einer Motordrehzahl S_E auf oder nahe einer Motordrehzahl im niedrigen Leerlauf S_low einzugreifen. Wenn die Motordrehzahl ansteigt (positive x-Richtung) kann das KRIECH-Profil 245b die Kupplung 134 steuern, um allmählich den Kupplungsschlupf zu reduzieren (d.h. die Differenz zwischen der Drehzahl S_in der Getriebeeingangswelle 120a und der Drehzahl S_E der Kurbelwelle 110a), bis die Getriebeeingangsdrehzahl S_in sich der Motordrehzahl S_E nähert. Wenn die Getriebeeingangsdrehzahl S_in ausreichend nahe an die Motordrehzahl S_E kommt, kann das KRIECH-Profil 245b die Kupplungsbetätigungsvorrichtung 136 steuern, um die Kupplung 134 in der Verriegelungsposition anzuordnen, so dass die Getriebeeingangswellendrehzahl S_in gleich der Motordrehzahl S_E ist (d.h. kein Schlupf, S_in/S_E = 1). Beispielsweise kann das KRIECH-Profil 245b die Kupplung 134 steuern, um die Verriegelung bei einer Motordrehzahl S_lock zu erreichen, die zwischen ungefähr 100 U/min und ungefähr 200 U/min höher als die Motordrehzahl S_low im niedrigen Leerlauf für den speziellen Motor 110 ist.
Sobald die Kupplung 134 eine Verriegelung erreicht hat, kann das KRIECH-Profil 245b die Kupplung 134 steuern, um in Verriegelung zu bleiben, auch wenn die Drehzahl des Motors 110 geringfügig unter S_lock abfällt. Wenn beispielsweise die Motordrehzahl abnimmt (negative x-Richtung) kann das KRIECH-Profil 245b die Kupplung 134 steuern, so dass diese verriegelt bleibt, bis die Motordrehzahl unter eine Drehzahl S_unlock abfällt, die niedriger sein kann, als S_lock, jedoch zumindest geringfügig über einer Drehzahl, bei der der Motor 110 absterben kann, wenn die Kupplung 134 verriegelt ist. Somit kann das KRIECH-Profil 245b eine Hysterese (siehe 2) zwischen der Drehzahl S_lock, bei der die Verriegelung eingeleitet wird, und der Drehzahl S_unlock vorsehen, bei der die Verriegelung danach beendet wird. Auf diese Weise kann das KRIECH-Profil 245b eine Oszillation der Kupplung 134 in die Verriegelungsposition hinein und aus dieser heraus verhindern, was die Abnutzung an der Kupplung 134 vergrößern könnte.
Im Gegensatz zum KRIECH-Profil 245b kann das NORMAL-Kupplungssteuerprofil 245a nicht einen Verriegelungsbetriebszustand für die Kupplung 134 vorsehen. Beispielsweise kann das NORMAL-Kupplungsprofil 245a die Kupplung 134 so steuern, dass die Kupplung 134 nicht im niedrigsten Vorwärtsgang in Eingriff kommt, oder (wie in 2 veranschaulicht) so, dass die Kupplung 134 nicht beginnt einzurücken, bis die Motordrehzahl S_E viel höher als die Motordrehzahl S_low im niedrigen Leerlauf ist. Somit kann der Startbetriebszustand der Kupplung 134 im NORMAL-Betriebszustand nicht verfügbar sein.
Statt dessen kann im NORMAL-Betriebszustand die Antriebsstrangsteuervorrichtung 200 die Maschine 10 unter Verwendung des Drehmomentwandlers 130 alleine starten, um die Übertragung der Leistung vom Motor 110 zum Getriebe 120 zu modulieren. Beispielsweise kann das NORMAL-Profil 245a den Drehmomentwandler 130 steuern, um allmählich den Schlupf zu reduzieren, um sanft das Fahrzeug 10 von einer gestoppten Position zu starten.
Somit kann gemäß der vorliegenden Offenbarung das KRIECH-Profil 245b die Kupplung 134 anweisen, mit dem Einrücken zu beginnen und/oder eine Verriegelung bei niedrigeren Motordrehzahlen und/oder in niedrigeren Getriebegängen zu erreichen, als im NORMAL-Kupplungssteuerprofil 245a. Durch Vorsehen eines KRIECH-Betriebszustandes, in dem die Kupplung 134 beginnt, bei einer relativ niedrigen Getriebeausgangsdrehzahl (im Verhältnis zum NORMAL-Betriebszustand) in Eingriff zu kommen, und wo die Kupplung 134 (anstelle des Drehmomentwandlers 130) verwendet werden kann, um die Maschine 10 zu starten, können Systeme und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung den Schaden durch Wärme am Drehmomentwandler 130 während eines verlängerten Betriebs bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten verringern. Durch Anweisung, dass die Kupplung 134 eine Verriegelung bei einer relativ niedrigen Motordrehzahl erreicht, können Systeme und Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung auch einen gesteigerten Brennstoffwirkungsgrad während des Betriebs bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten vorsehen.
Die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 kann die Drehmomentsteuervorrichtung 246 im NORMAL-Betriebszustand einschalten. Wenn sie eingeschaltet ist, kann die Drehmomentsteuervorrichtung 246 darauf ansprechend das Drehmoment steuern, welches vom Motor 110 erzeugt wird, um eine angeforderte Veränderung des Ausgangsdrehmoments des Motors zu erreichen. Die Drehmomentsteuervorrichtung 246 kann die angeforderte Drehmomentveränderung basierend auf dem Drosselpositionssignal T bestimmen. Beispielsweise kann die Drehmomentsteuervorrichtung 246 den Grad der Verschiebung der Drossel (wie von dem Drosselpositionssignal T angezeigt) als eine Anzeige der vom Bediener erwünschten Veränderung der Drehmomentausgabe interpretieren. In einem Ausführungsbeispiel kann die Größe der Drehmomentveränderung proportional zur Verschiebung der Drosseleingabe 234 zwischen minimalen und maximalen Positionen sein. Alternativ kann die Drehmomentsteuervorrichtung 246 beispielsweise eine Karte bzw. ein Kennfeld und/oder eine Formel aufweisen, die eine lineare oder nichtlineare Beziehung zwischen dem Wert des Drosselpositionssignals T und der Größe der angeforderten Veränderung der Drehmomentausgabe definieren.
Die Drehmomentsteuervorrichtung 246 kann das gegenwärtige Ausgangsdrehmoment des Motors 110 berechnen und ein oder mehr Signale I zur Steuerung des Zündungssystems 114 übertragen, um die erwünschte Veränderung des Ausgangsdrehmoments zu erreichen, und zwar innerhalb eines gewissen Fehlerrahmens. In einem Ausführungsbeispiel kann die Drehmomentsteuervorrichtung 246 unter Verwendung einer Proportional-integral-derivativ-Steuerstrategie (PID-Steuerstrategie) eingerichtet werden. Alternativ kann die Drehmomentsteuervorrichtung 246 unter Verwendung irgendeiner anderen geeigneten Steuerstrategie eingerichtet werden, wie beispiels weise unter Verwendung einer Proportional-Integral-Steuerstrategie (PI-Steuerstrategie).
Die Drehmomentsteuervorrichtung 246 kann die angeforderte Veränderung des Ausgangsdrehmomentes begrenzen, um die Drehmomentausgabe des Motors 110 zwischen festgelegten minimalen und maximalen Drehmomentgrenzen zu halten. Wenn beispielsweise die Last auf dem Motor 110 zunimmt (beispielsweise wenn die Maschine 10 einen Hügel hinauf fährt), kann die Drehmomentsteuervorrichtung 246 gestatten, dass die Motordrehzahl S_E abnimmt, um zu vermeiden, die maximale Drehmomentgrenze zu überschreiten. Die maximale Drehmomentgrenze kann ausgewählt werden, um einen Schaden am Antriebsstrang 100 und/oder an unterstützenden angetriebenen Vorrichtungen zu verhindern, wie beispielsweise an Pumpen usw. Die minimale Drehmomentgrenze kann ausgewählt werden, um zu verhindern, dass der Motor 110 abstirbt. Die Drehmomentsteuervorrichtung 246 kann die minimalen und maximalen Drehmomentgrenzen basierend auf den gegenwärtigen Betriebsbedingungen der Maschine 10 berechnen, wie von der Ausgabe der Maschinensensoren 220 gezeigt.
Die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 kann die Drehzahlsteuervorrichtung 248 im KRIECH-Betriebszustand einschalten. Wenn sie eingeschaltet ist, kann die Drehzahlsteuervorrichtung 248 die Drehzahl S_E des Motors 110 darauf ansprechend regeln, um die erwünschte Fahrzeuggeschwindigkeit im niedrigsten Vorwärtsgang des Getriebes zu erreichen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Drehzahlsteuervorrichtung 248 den Grad der Verschiebung der Drosseleingabe 234 derart interpretieren, dass diese die vom Bediener angeforderte Geschwindigkeit anzeigt. Beispielsweise kann die Verschiebung der Drosseleingabe 234 zwischen minimalen und maximalen Positionen in Beziehung mit dem vollen Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeiten gesetzt werden, die im niedrigsten Vorwärtsgang zu erreichen ist. Alternativ kann die Drehzahlsteuervorrichtung 248 beispielsweise eine Karte bzw. ein Kennfeld und/oder eine Formel aufweisen, die eine lineare oder nicht lineare Beziehung zwischen dem Wert des Drosselpositionssignals T und der Größe der angeforderten Geschwindigkeit definieren. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Bediener eine angeforderte Geschwindigkeit unter Verwendung einer (nicht gezeigten) Tempomateingabe einstellen.
Die Drehzahlsteuervorrichtung 248 kann die Differenz zwischen der gegenwärtigen Getriebeausgangsdrehzahl S_out und der Getriebeausgangsdrehzahl entsprechend der angeforderten Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmen (falls vorhanden) und kann ein oder mehrere Signale I zur Steuerung des Zündungssystems 114 übertragen, um die angeforderte Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines gewissen Fehlerrahmens zu erreichen. Wenn beispielsweise die Belastung auf dem Motor 110 zunimmt (wenn beispielsweise die Maschine 10 einen Hügel hinauf fährt), kann die Drehzahlsteuervorrichtung 248 die Rate der Brennstoffverbrennung des Motors 110 steigern, um die vom Bediener angeforderte Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten. Im Gegensatz dazu kann, wenn die Belastung auf dem Motor 110 abnimmt (wenn beispielsweise die Maschine 10 einen Hügel herunter fährt) die Geschwindigkeitssteuervorrichtung 248 die Rate des Brennstoffverbrauchs des Motors 110 verringern, um eine Überschreitung der angeforderten Geschwindigkeit zu vermeiden. Die Drehzahlsteuervorrichtung 248 kann unter Verwendung von irgendeiner geeigneten Steuerstrategie eingerichtet werden, wie beispielsweise einer PID- oder PI-Steuerstrategie.
Die Antriebsstrangsteuervorrichtung 110 kann die Drehmomentsteuervorrichtung 246 oder die Drehzahlsteuervorrichtung 248 basierend auf dem ausgewählten Betriebszustand einschalten. 3 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Steuerung des Betriebs des Antriebsstrangs 100. Die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 kann eine oder mehrere Steuerroutinen (beispielsweise Software) zur Konfiguration der Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 aufweisen, um das Verfahren 300 auszuführen. Während das beispielhafte Verfahren 300 als eine Reihe von Handlungen beschrieben wird, kann die Reihenfolge der Handlungen in anderen Einrichtungen gemäß der vorliegenden Offenbarung variieren. Insbesondere kön nen unabhängige Handlungen in irgendeiner Reihenfolge oder parallel ausgeführt werden.
Das Verfahren 300 kann zu irgendeinem Zeitpunkt beginnen (Block 305), wenn die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 initialisiert wird, beispielsweise beim Motorstart, oder zu irgendeinem Zeitpunkt, wenn die Steuervorrichtung 210 eine Veränderung des angeforderten Betriebszustandes abfühlt, wie durch die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 236 angezeigt. Beispielsweise kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung das Betriebszustandsanforderungssignal M_R überwachen und das Verfahren 300 beim Detektieren einer Veränderung des Zustandes des Betriebszustandsauswahlsignals M_R einleiten, beispielsweise von normal auf kriechen oder umgekehrt. Im Block 310 kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 den angeforderten Betriebszustand (beispielsweise normal oder kriechen) bestimmen, der von dem Betriebszustandsauswahlsignal M_R angezeigt wird.
Wenn der normale Betriebszustand angefordert worden ist (Block 310: normal), dann kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 den NORMAL-Betriebszustand initialisieren (Block 315). Im NORMAL-Betriebszustand kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 die Drehmomentsteuervorrichtung 246 einschalten (Block 320) und kann die Drehzahlsteuervorrichtung 248 begrenzen bzw. ausschalten. Wie oben besprochen kann die Drehmomentsteuervorrichtung 246 das Drosselpositionssignal T derart interpretieren, dass es die vom Bediener erwünschte Veränderung der Drehmomentausgabe anzeigt, und kann darauf ansprechend das Zündungssystem 114 regeln, um die vom Bediener erwünschte Veränderung des Drehmomentes zu erreichen, und zwar innerhalb eines gewissen Fehlerrahmens. Weiterhin kann im NORMAL-Betriebszustand die Getriebeumschaltsteuervorrichtung 242 die Getriebeumschaltbetätigungsvorrichtung 122 steuern, um Gangwechsel über den vollen Bereich von Gängen des Getriebes 120 zu bewirken.
Ebenfalls kann die Drehmomentwandler-/Kupplungssteuervorrichtung 244 im NORMAL-Betriebszustand das erste Kupplungssteuerprofil 245a (NORMAL-Kupplungssteuerprofil) laden oder einschalten (Block 325). Gemäß dem NORMAL-Profil 245a kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 200 die Maschine 10 unter Verwendung des Drehmomentwandlers 130 alleine starten, um die Übertragung der Leistung vom Motor 110 zum Getriebe 120 zu modulieren.
Die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 kann weiter den Antriebsstrang 100 im NORMAL-Betriebszustand steuern, bis ein anderer Betriebszustand ausgewählt wird (zurück zum Block 310), oder das Verfahren 300 wird beendet (Block 330). Das Verfahren 300 kann beispielsweise beendet werden, wenn die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 ausgeschaltet wird, beispielsweise beim Motorstopp.
Mit Bezug auf Block 310 kann, wenn der KRIECH-Betriebszustand angefordert worden ist (Block 310: kriechen), dann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 bestimmen, ob die gegenwärtigen Betriebsbedingungen des Antriebsstrangs 100 es gestatten, sicher in den KRIECH-Betriebszustand einzutreten (Block 335). Weil der KRIECH-Betriebszustand bei niedrigeren Motordrehzahlen anwendbar ist, als der NORMAL-Betriebszustand, kann eine gegebene Position der Drosseleingabe 234 eine niedrigere Motordrehzahl S_E im KRIECH-Betriebszustand als im NORMAL-Betriebszustand anweisen. Um zu vermeiden, den Antriebsstrang 100 zu beschädigen, oder den Bediener mit einem plötzlichen Abfall der Motordrehzahl zu überraschen (beispielsweise wenn der Bediener die Drossel auf einer konstanten Position halten sollte, wenn er vom NORMAL-Betriebszustand in den KRIECH-Betriebszustand umschaltet), kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 dem Bediener gestatten, den KRIECH-Betriebszustand nur einzuleiten, wenn eine oder mehrere Bedingungen erfüllt sind.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 erfordern, dass die Gangauswahlvorrichtung 232 in der Neutral-Position ist (oder alternativ in der KRIECH-Position, oder in der Position mit dem niedrigsten Vorwärtsgang), damit eine Anforderung zum Eintritt in den KRIECH-Betriebszustand gewährt wird. Beispielsweise kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 bestimmen, ob das Ganganforderungssignal G_R anzeigt, dass der Gangschalthebel 232a in der Neutral-Position ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 anfordern, dass das Getriebe 120 in der Neutral-Position ist, um in den KRIECH-Betriebszustand einzutreten. Beispielsweise kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 bestimmen, ob das Signal G_A für den tatsächlichen Gang anzeigt, dass das Getriebe 120 in der Neutral-Position ist. Alternativ kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 erfordern, dass das Getriebe 120 in der Neutral-Position oder der Position mit dem niedrigsten Vorwärtsgang ist (wie durch das Signal G_A für den tatsächlichen Gang angezeigt), um in den KRIECH-Betriebszustand einzutreten (oder darin zu bleiben).
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 erfordern, dass die Getriebeausgangsdrehzahl S_out geringer als ein vorbestimmter Wert ist, um in den KRIECH-Betriebszustand einzutreten. Beispielsweise kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 erfordern, dass die Getriebeausgangsdrehzahl S_out auf oder nahe Null ist, beispielsweise so, dass die Maschine 10 in einer angehaltenen Position ist, um den KRIECH-Betriebszustand einzuleiten.
Dadurch, dass erforderlich ist, dass eine oder mehrere dieser Bedingungen erfüllt werden, bevor in den KRIECH-Betriebszustand eingetreten wird, kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 plötzliche Veränderungen der Motordrehzahl auf eine Initialisierung der Drehzahlsteuervorrichtung 248 im KRIECH-Betriebszustand verhindern. Es sei bemerkt, dass die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 erfordern kann, dass ein Teil oder alle der oben erwähnten Kriterien erfüllt wird, bevor der KRIECH-Betriebszustand initialisiert wird. Jedoch sind die aufgelisteten Kriterien nicht erschöpfend, und an dere geeignete Kriterien, um einen sicheren Übergang zwischen den NORMAL- und KRIECH-Betriebszuständen sicherzustellen, werden dem Fachmann offensichtlich sein.
Wenn eine oder mehrere der Bedingungen zum Eintritt in den KRIECH-Betriebszustand nicht erfüllt sind (Block 355: Nein), dann kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 einen Fehler dem Bediener anzeigen (Block 340) beispielsweise über eine (nicht gezeigte) Anzeige oder eine hörbare Warnung. Weiterhin kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 ablehnen, den KRIECH-Betriebszustand einzuleiten, und kann statt dessen den NORMAL-Betriebszustand initialisieren (Block 315). D.h., der NORMAL-Betriebszustand kann als ein voreingestellter Betriebszustand in dem Fall eingerichtet werden, dass eine Anforderung zum Eintritt in den KRIECH-Betriebszustand nicht erfolgreich ist. Wenn alle Bedingungen, die von der Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 angefordert sind, erfüllt werden (335: Ja), dann kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 den KRIECH-Betriebszustand einleiten (Block 345).
Im KRIECH-Betriebszustand kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 die Drehzahlsteuervorrichtung 248 einschalten (Block 350) und die Drehmomentsteuervorrichtung 246 ausschalten bzw. begrenzen. Wie oben besprochen, kann die Drehzahlsteuervorrichtung 248 darauf ansprechend das Zündungssystem 114 regeln, um die vom Bediener erwünschte Fahrzeuggeschwindigkeit (wie beispielsweise durch die Drosseleingabe 234 angezeigt) in einem gewissen Fehlerrahmen zu erreichen.
Ebenfalls im KRIECH-Betriebszustand kann die Getriebeumschaltsteuervorrichtung 242 die Getriebeumschaltbetätigungsvorrichtung 122 steuern, um zu verhindern, dass das Getriebe 120 in andere Positionen als in die Neutral-Position und den niedrigsten Vorwärtsgang schaltet. Alternativ kann die Antriebsstrangsteuervorrichtung das Gangauswahlsignal G_R überwachen und automatisch in den NORMAL-Betriebszustand umschalten (Block 315), wenn eine andere Position als die Neutral-Position oder der niedrigste Vorwärtsgang ausgewählt wird.
Weiterhin kann im KRIECH-Betriebszustand die Drehmomentwandler-/Kupplungssteuervorrichtung 244 das zweite Kupplungssteuerprofil 245b (KRIECH-Kupplungssteuerprofil) laden oder einschalten (Block 355). Wie oben besprochen, kann das KRIECH-Profil einen Start-Betriebszustand vorsehen, wobei die Kupplung 134 verwendet werden kann, um die Maschine 10 von einer gestoppten Position zu starten. Weiterhin kann das KRIECH-Profil 245b anweisen, dass die Kupplung 134 beginnt, in Eingriff zu kommen und/oder eine Verriegelung bei niedrigeren Motordrehzahlen und/oder in niedrigeren Getriebegängen als beim NORMAL-Kupplungssteuerprofil 245a zu erreichen.
Die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 kann weiter den Antriebsstrang 100 im KRIECH-Betriebszustand steuern, bis ein anderer Betriebszustand ausgewählt wird (Block 310), oder die Antriebsstrangsteuervorrichtung 210 ausgeschaltet wird (Block 330), beispielsweise beim Stopp des Motors.
Industrielle Anwendbarkeit
Die gegenwärtig offenbarten Systeme und Verfahren für die Antriebsstrangsteuerung können auf irgendeine Bauart eines Antriebsstrangs mit einem Verbrennungsmotor angewandt werden. In einer selbst angetriebenen Maschine können Systeme und Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung die Manövrierbarkeit bei niedriger Geschwindigkeit verbessern. Durch Vorsehen einer Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit in mehreren Betriebszuständen unter Verwendung einer einzigen Drosseleingabe können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung die Ermüdung des Bedieners verringern und es den Bedienern gestatten, anderen wichtigen Aufgaben Aufmerksamkeit entgegen zu bringen. Durch Vorsehen eines KRIECH-Betriebszustandes, bei dem die Kupplung eine Verriegelung bei einer relativ niedrigen Motordrehzahl erreicht (im Vergleich zu einem NORMAL-Betriebszustand), und wobei die Kupplung und nicht der Drehmomentwandler verwendet werden kann, um das Fahrzeug, die Systeme und die Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung zu starten, kann dies die Betriebsvorgänge bei niedriger Geschwindigkeit mit einer besseren Brennstoffausnutzung und mit weniger Abnutzung an den Fahrzeugkomponenten vorsehen.
Andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und aus einer praktischen Ausführung der hier offenbarten Offenbarung offensichtlich sein. Es sei bemerkt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche angezeigt wird.

Claims

Verfahren (300) zur Steuerung des Betriebs des Antriebsstrangs (100), wobei der Antriebsstrang (100) mindestens einen Motor (110) und einen Drehmomentwandler (130) mit einer Drehmomentwandlerkupplung (134) aufweist, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Aufnahme eines Befehls (310), der zwischen mindestens einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand des Antriebsstrangs (100) auswählt; und wenn der Befehl den ersten Betriebszustand anzeigt, Einleitung des ersten Betriebszustandes (315) des Antriebsstrangs (100) durch: Einschalten einer Drehmomentsteuervorrichtung (246) zur Steuerung einer Drehmomentausgabe des Motors (110) basierend auf einem vom Bediener angeforderten Drehmoment; und Steuerung der Drehmomentwandlerkupplung (134), um gemäß einem ersten Kupplungsprofil (245a) zu arbeiten; wenn der Befehl den zweiten Betriebszustand anzeigt, Einleitung eines zweiten Betriebszustandes (345) des Antriebsstrangs (100) durch: Einschalten einer Drehzahlsteuervorrichtung (248) zur Steuerung einer Drehzahl des Motors (110) basierend auf einer vom Bediener angeforderten Drehzahl; und Steuerung der Drehmomentwandlerkupplung (134), um gemäß einem zweiten Kupplungsprofil (245b) zu arbeiten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Kupplungsprofil (245b) anders als das erste Kupplungsprofil (245a) ist, und zwar dahingehend, dass das zweite Kupplungsprofil (245b) einen Start-Betriebszustand zur Steuerung der Kupplung (134) zum Start des Antriebsstrangs (100) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–2, wobei die Drehmomentwandlerkupplung (134) eine Verriegelungskupplung aufweist, und wo bei ein zweites Kupplungsprofil (245b) die Kupplung (134) steuert, so dass diese vollständig bei einer Motordrehzahl in Eingriff kommt, die niedriger als die Motordrehzahl ist, bei der die Kupplung (134) vollständig unter der Steuerung des ersten Kupplungsprofils (245a) in Eingriff kommen kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Antriebsstrang (100) eine Drosseleingabe (234) aufweist, um eine Ausgabe des Antriebsstrangs anzuweisen, und wobei im ersten Betriebszustand die Drehmomentsteuervorrichtung (246) die Drosseleingabe derart interpretiert, dass sie eine Drehmomentveränderung anweist; und im zweiten Betriebszustand die Drehzahlsteuervorrichtung (248) die Drosseleingabe derart interpretiert, dass sie eine Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, welches weiter, wenn der Befehl den zweiten Betriebszustand anzeigt, aufweist, zumindest einen Betriebsparameter des Antriebsstrangs (100) zu messen; zu bestimmen, ob der gemessene Parameter eine Bedingung (335) erfüllt; den zweiten Betriebszustand (345) einzuleiten, wenn die Bedingung erfüllt ist; und den ersten Betriebszustand (315) einzuleiten, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Bestimmung, ob der gemessene Parameter eine Bedingung erfüllt, aufweist, zu bestimmen, dass (a) eine Gangauswahlvorrichtung (232) und/oder (b) ein Getriebe (120) des Antriebsstrangs (100) in einer Neutral-Position ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Antriebsstrang (100) der Antriebsstrang eines Fahrzeugs (10) ist, und wobei die Bestimmung, ob der gemessene Parameter eine Bedingung erfüllt, aufweist, zu bestimmen, ob das Fahrzeug gestoppt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei das Einschalten der Drehmomentsteuervorrichtung (246) aufweist, die Drehzahlsteuervorrichtung (248) auszuschalten; und wobei das Einschalten der Drehzahlsteuervorrichtung (248) aufweist, die Drehmomentsteuervorrichtung (246) auszuschalten.
System (200) zur Steuerung des Betriebs eines Antriebsstrangs (100), wobei der Antriebsstrang mindestens einen Motor (110) und einen Drehmomentwandler (130) mit einer Drehmomentwandlerkupplung (134) aufweist, wobei das System folgendes aufweist: eine Drehmomentsteuervorrichtung (246) zur Steuerung einer Drehmomentausgabe des Motors (110) basierend auf einem vom Bediener angeforderten Drehmoment; eine Drehzahlsteuervorrichtung (248) zur Steuerung einer Drehzahl des Motors (110) basierend auf einer vom Bediener angeforderten Drehzahl; und eine Antriebsstrangsteuervorrichtung (210), die betreibbar ist, um einen Befehl aufzunehmen, der zwischen mindestens einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand des Antriebsstrangs auswählt; und wenn der Befehl den ersten Betriebszustand anzeigt, einen ersten Betriebszustand des Antriebsstrangs (100) einzuleiten durch Einschalten der Drehmomentsteuervorrichtung (246); und Steuerung der Drehmomentwandlerkupplung (134), um gemäß einem ersten Kupplungsprofil (245a) zu arbeiten; und wenn der Befehl den zweiten Betriebszustand anzeigt, einen zweiten Betriebszustand des Antriebsstrangs (100) einzuleiten durch Einschalten der Drehzahlsteuervorrichtung (248); und Steuerung der Drehmomentwandlerkupplung (134), um gemäß einem zweiten Kupplungsprofil (245b) zu arbeiten.
System nach Anspruch 9, wobei das zweite Kupplungsprofil (245b) anders als das erste Kupplungsprofil (245a) ist, und zwar dahingehend, dass das zweite Kupplungsprofil (245b) einen Start-Betriebszustand zur Steuerung der Kupplung (134) aufweist, um den Antriebsstrang (100) zu starten.