DE102007028069B4

DE102007028069B4 - Steuerungssystem zum Angleichen eines Turbinenversatzes

Info

Publication number: DE102007028069B4
Application number: DE102007028069.8A
Authority: DE
Inventors: Goro Tamai; Birendra P. Bhattarai; William L. Aldrich III; James L. Worthing
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2027-06-20
Also published as: CN100554665C; CN101092913A; US20070293368A1; DE102007028069A1; US7503877B2

Abstract

Steuerungssystem (32), das es einer Maschine (12) ermöglicht, in einer Betriebsart mit Kraftstoffunterbrechung bei Verzögerung (DFCO-Betriebsart) zu arbeiten, und das umfasst: ein Freigabemodul (50), das auf der Grundlage einer Gaspedalstellung (54) selektiv ein DFCO-Freigabeflag (56) auf WAHR setzt, ohne dass dies unmittelbar zu einer Sperrung der Kraftstoffzufuhr führt; und ein Maschinendrehzahlmodul (52), das eine Maschinendrehzahl während einer vorbestimmten Zeitspanne auf der Grundlage einer Turbinendrehzahl (60) einer Drehmomentwandlerkupplung regelt, falls das DFCO-Freigabeflag (56) auf WAHR gesetzt wurde; ein Drehmomentwandlerkupplungssteuermodul, das ein unter Druck stehendes Fluid an die Drehmomentwandlerkupplung steuert, um die Drehmomentwandlerkupplung einzurücken, wenn die Maschinendrehzahl in einem vorbestimmten Bereich der Turbinendrehzahl liegt; und ein Kraftstoffsteuerungsmodul, das eine Kraftstoffzufuhr sperrt, nachdem die Drehmomentwandlerkupplung eingerückt ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren und Systeme zur Steuerung einer Maschine und insbesondere Verfahren und Systeme zur Freigabe einer Betriebsart der Maschine mit Kraftstoffunterbrechung bei Verzögerung.
Automatikgetriebe verwenden eine Fluidkupplung, die als ein Drehmomentwandler bekannt ist, um ein Maschinendrehmoment von der Maschine an das Getriebe zu übertragen. Der Drehmomentwandler arbeitet durch eine Hydraulikkraft, die durch ein unter Druck stehendes Fluid von dem Automatikgetriebe bereitgestellt wird. Der Drehmomentwandler vervielfacht ein Maschinendrehmoment und leitet es durch das Getriebe.
Ein herkömmlicher Drehmomentwandler umfasst eine abgedichtete Kammer, die mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist. Die Kammer umfasst eine Pumpe (oder ein Lauf- bzw. Flügelrad), welche(s) von der Maschine angetrieben wird, eine mit einer Abtriebswelle verbundene Turbine und einen Stator, der eine Drehmomentvervielfachung bereitstellt. Man sagt, dass ein Drehmomentwandler ”schlupft”, wenn die Drehzahl des Laufrads und die Drehzahl der Turbine nicht gleich sind. Einige Wandler umfassen eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung, wie z. B. eine mechanische Kupplung, die bei Fahrgeschwindigkeiten in Eingriff gebracht wird, um das Laufrad mit der Turbine physikalisch zu verbinden. Die physikalische Verbindung bewirkt, dass das Laufrad und die Turbine mit der gleichen oder annähernd der gleichen Drehzahl rotieren, wodurch sie Schlupf verringern oder beseitigen. Über ein Fluid, das durch eine Hohlwelle an der Mittelachse der rotierenden Wandlerbaugruppe bereitgestellt wird, wird die Kupplung eingerückt und ausgerückt.
Die US 5,651,752 A beschreibt ein Verfahren, mit dem die Drehzahl eines Verbrennungsmotors der Drehzahl der Turbine eines Drehmomentwandlers angeglichen werden kann, um das Einrücken der Wandlerüberbrückung zu ermöglichen. Die US 2002/0038174 A1 baut hierauf auf und erweitert die Lehre der US 5,651,752 A um eine Steuerung und einen Regler zur Angleichung der Motordrehzahl an die Turbinendrehzahl.
Bei einigen Anwendungen kann die Maschine eine Einrichtung zur Kraftstoffunterbrechung bei Verzögerung verwenden, welche in der Lage ist, die Maschine in einer Betriebsart mit Kraftstoffunterbrechung bei Verzögerung (DFCO-Betriebsart, DFCO von Deceleration Fuel Cutoff) zu betreiben. Ein Betrieb in einer DFCO-Betriebsart ist bei Schiebezuständen (d. h. beim Hinunterfahren eines Berges) oder im Stadtverkehr sowie zum Zweck einer Maschinendrehzahlbegrenzung wünschenswert. Ein Betrieb in der DFCO-Betriebsart trägt zu einer verbesserten Kraftstoffwirtschaftlichkeit bei.
Um in die DFCO-Betriebsart einzutreten, ist es wünschenswert, dass die Drehmomentwandlerkupplung angewendet ist. Dies dreht die Übertragung von Drehmoment um. Insbesondere ermöglicht die angewendete Kupplung, dass ein Drehmoment von drehenden Antriebsrädern zurück zu der Kurbelwelle der Maschine übertragen wird, wenn das Fahrzeug im Leerlauf fährt. Wenn der Schlupf an dem Drehmomentwandler vor dem Eintreten in die DFCO-Betriebsart zu hoch oder zu gering ist, kann die Anwendung der Drehmomentwandlerkupplung verzögert werden oder überhaupt nicht stattfinden. Folglich beeinflusst ein Verzögern oder Verhindern, dass die Maschine in der DFCO-Betriebsart arbeitet, somit die Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
Dementsprechend wird erfindungsgemäß ein Steuerungssystem bereitgestellt, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Gemäß anderen Merkmalen wird ein Verfahren zur Freigabe einer Betriebsart einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffunterbrechung bei Verzögerung bereitgestellt, das die Merkmale des Anspruchs 6 aufweist.
Die Erfindung wird im Folgenden rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen ist:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines Fahrzeugs, das ein herkömmliches Drehmomentwandlersystem umfasst.
2 ein Datenflussdiagramm, das ein Steuerungssystem zum Angleichen eines Turbinenversatzes darstellt.
3 ein Flussdiagramm, das ein Steuerungsverfahren zum Angleichen eines Turbinenversatzes darstellt.
Die nachfolgende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur. Es sollte verstanden sein, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen. In diesem Kontext bezeichnet der Begriff Modul einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dezidiert, oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltungslogikschaltkreis und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Auf 1 Bezug nehmend umfasst ein Fahrzeug 10 eine Maschine 12, die ein Getriebe 14 antreibt. Durch eine Drossel 16 strömt Luft in die Maschine 12. Kraftstoff wird mit der Luft kombiniert, um in Zylindern 18 verbrannt zu werden. Der Verbrennungsprozess treibt (nicht gezeigte) Kolben in den Zylindern 18 hin und her. Die Kolben treiben eine Kurbelwelle 22 drehend an, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Die Maschine 12 umfasst N Zylinder 18. Obwohl 1 vier Zylinder (N = 4) darstellt, ist festzustellen, dass die Maschine 12 zusätzliche oder weniger Zylinder 18 umfassen kann. Es werden beispielsweise Maschinen mit 4, 5, 6, 8, 10, 12 und 16 Zylindern in Betracht gezogen.
Ein Drehmoment von der Maschine 12 wird dem Getriebe 14 durch einen Drehmomentwandler (TC) 24 zur Verfügung gestellt. Der Drehmomentwandler 24 kann ein beliebiger bekannter Wandler mit einer Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung sein, der eine Turbine, einen Stator und eine Drehmomentwandlerkupplung (TCC) umfasst. Das Getriebe 14 vervielfacht das durch die Maschine 12 erzeugte Antriebsdrehmoment durch eine oder mehrere Getriebeübersetzungen, um einen Fahrzeugantriebsstrang 26 anzutreiben. Das Getriebe 14 umfasst eine Hydraulikpumpe 16, die ein unter Druck stehendes Fluid in dem Getriebe 14 regelt und eine Fluidströmung zu und von dem TC 24 über mindestens ein Solenoid-betriebenes Ventil 30 steuert.
Ein Maschinendrehzahlsensor 38 erzeugt ein Maschinendrehzahlsignal auf der Grundlage einer Drehzahl der Kurbelwelle 22. Ein Turbinendrehzahlsensor 40 erzeugt ein Turbinendrehzahlsignal auf der Grundlage einer Drehzahl der Turbine in dem Drehmomentwandler 24. Das Steuerungsmodul empfängt die Signale und befiehlt einen Strom und/oder ein pulsweitenmoduliertes Signal an das Solenoid 30, um die Versorgung des Drehmomentwandlers 24 mit unter Druck stehendem Fluid zu variieren. Das Steuerungsmodul 32 steuert eine Schlupfrate des TC 24 durch ein Variieren des unter Druck stehenden Fluids.
Ein Fahrzeugbediener betätigt ein Gaspedal 34, um die Drossel 16 zu regeln. Ein Pedalstellungssensor 36 erfasst die Stellung des Gaspedals 34 und erzeugt ein Pedalstellungssignal, das an das Steuerungsmodul 32 weitergeleitet wird. Das Steuerungsmodul 32 erzeugt ein Drosselsteuerungssignal auf der Grundlage des Pedalstellungssignals. Ein (nicht gezeigter) Drosselaktuator stellt die Drossel 16 auf der Grundlage des Drosselsteuerungssignals nach, um eine Luftströmung in die Maschine 12 zu regeln. Ein solches Verfahren zur Steuerung der Drossel 16 wird als eine elektronische Drosselsteuerung (ETC von electronic throttle control) bezeichnet. Das Steuerungsmodul 32 stellt die Kraftstoffmenge nach und erzeugt auf der Grundlage der Luftströmung ein Kraftstoffsignal an die Maschine 12.
Wenn das Pedalstellungssignal anzeigt, dass das Pedal 34 losgelassen wurde und das Fahrzeug in einer Leerlaufbetriebsart arbeitet, kommuniziert das Steuerungsmodul 32 mit der Maschine 12 und verschiedenen Sensoren und Aktuatoren, um die Aktivierung einer Betriebsart mit Kraftstoffunterbrechung bei Verzögerung (DFCO-Betriebsart) zu steuern. Um den Übergang in die DFCO-Betriebsart zu glätten, steuert das Steuerungsmodul 32 die Drossel 16 auf der Grundlage einer Maschinendrehzahl, einer Turbinendrehzahl und eines Verfahrens und Systems zum Angleichen eines Turbinenversatzes gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Insbesondere ermittelt das Steuerungsmodul 32, wann die DFCO-Betriebsart gewünscht wird, und steuert die Drossel 16 und den Kraftstoff so, dass die Maschinendrehzahl gleich der Turbinendrehzahl plus einem vorbestimmten Versatz ist. Ein Steuern der Maschinendrehzahl, so dass sie sich in einem vorbestimmten Bereich der Turbinendrehzahl befindet, ermöglicht ein Einrücken der Drehmomentwandlerkupplung. Sobald die Drehmomentwandlerkupplung eingerückt ist, wird die DFCO-Betriebsart freigegeben, wodurch die Kraftstoffzufuhr an die Maschine 12 unterbrochen wird. Danach treibt das Getriebe 14 die kraftstofflose Maschine 12 durch den Drehmomentwandler 24 rückwärts an.
Auf 2 Bezug nehmend stellt ein Datenflussdiagramm verschiedene Ausführungsformen eines Systems zum Angleichen eines Turbinenversatzes dar, die in das Steuerungsmodul 32 eingebettet sein können. Verschiedene Ausführungsformen von Systemen zum Angleichen eines Turbinenversatzes gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine beliebige Anzahl von Untermodulen umfassen, die in dem Steuerungsmodul 32 eingebettet sind. Die gezeigten Untermodule können kombiniert und/oder weiter unterteilt werden, um die Maschine während einer Aktivierung der DFCO-Betriebsart auf eine ähnliche Weise zu steuern. Eingaben an das System können von dem Fahrzeug 10 detektiert werden, von anderen (nicht gezeigten) Steuerungsmodulen in dem Fahrzeug 10 empfangen werden und/oder von anderen Untermodulen in dem Steuerungsmodul 32 ermittelt werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Steuerungsmodul 32 von 2 ein DFCO-Freigabemodul 50 und ein Maschinendrehzahlsteuerungsmodul 52.
Das DFCO-Freigabemodul 50 empfängt die Gaspedalstellung 54 als Eingabe. Auf der Grundlage der Gaspedalstellung 54 setzt das DFCO-Freigabemodul 50 selektiv ein DFCO-Freigabeflag 56. Das DFCO-Freigabeflag 56 wird auf WAHR gesetzt, wenn die Gaspedalstellung 54 anzeigt, dass ein Entlasten des Gaspedals aufgetreten ist (z. B. der Bediener das Pedal 34 (1) losgelassen hat). Andernfalls bleibt das DFCO-Freigabeflag 56 auf FALSCH gesetzt. Das Maschinendrehzahlsteuerungsmodul 52 empfängt als Eingabe das DFCO-Freigabeflag 56, die Maschinendrehzahl 58, die Turbinendrehzahl 60 und den Gang 62. Wenn das DFCO-Freigabeflag 56 WAHR ist, steuert das Maschinendrehzahlsteuerungsmodul 52 eine gewünschte Maschinendrehzahl, so dass sie annähernd gleich der Turbinendrehzahl ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen wird die gewünschte Maschinendrehzahl so gesteuert, dass sie nahe bei der Turbinendrehzahl plus einem vorbestimmten Versatz liegt. Insbesondere steuert das Maschinensteuerungsmodul 52 die Drossel 16 (1) über ein Drosselsteuerungssignal 64 als eine Funktion des Gangs 62 und der Maschinendrehzahl 58, so dass die gewünschte Maschinendrehzahl erreicht wird. Die Drossel 16 wird für eine vorbestimmte Zeitspanne gesteuert.
Nun auf 3 Bezug nehmend ist ein Verfahren zum Angleichen eines Turbinenversatzes für eine Kraftstoffunterbrechung bei Verzögerung gezeigt. Das Verfahren kann während eines Betriebs der Maschine kontinuierlich ausgeführt werden. Bei 100 werden DFCO-Freigabebedingungen ausgewertet. Wenn bei 100 die DFCO-Betriebsart gewünscht wird, wertet die Steuerung bei 102 einen Zeitgeber aus. Wenn bei 102 eine Zeitspanne seit dem Gaspedalentlasten nicht abgelaufen ist, wird die Maschinendrehzahl bei 104 über die ETC gesteuert. Insbesondere wird die Drossel auf der Grundlage des Gangs und der aktuellen Maschinendrehzahl gesteuert, so dass die letztendliche Maschinendrehzahl nahe der Turbinendrehzahl plus einem vorbestimmten Versatz (z. B. 100 U/min) liegt. Die Steuerung fährt bei 104 fort, die Maschinendrehzahl über die Drossel zu steuern, bis der Zeitgeber bei 102 abläuft. Wenn der Zeitgeber bei 102 abläuft, wird die Drossel bei 106 auf einen Standardwert zurückgesteuert.

Claims

Steuerungssystem (32), das es einer Maschine (12) ermöglicht, in einer Betriebsart mit Kraftstoffunterbrechung bei Verzögerung (DFCO-Betriebsart) zu arbeiten, und das umfasst: ein Freigabemodul (50), das auf der Grundlage einer Gaspedalstellung (54) selektiv ein DFCO-Freigabeflag (56) auf WAHR setzt, ohne dass dies unmittelbar zu einer Sperrung der Kraftstoffzufuhr führt; und ein Maschinendrehzahlmodul (52), das eine Maschinendrehzahl während einer vorbestimmten Zeitspanne auf der Grundlage einer Turbinendrehzahl (60) einer Drehmomentwandlerkupplung regelt, falls das DFCO-Freigabeflag (56) auf WAHR gesetzt wurde; ein Drehmomentwandlerkupplungssteuermodul, das ein unter Druck stehendes Fluid an die Drehmomentwandlerkupplung steuert, um die Drehmomentwandlerkupplung einzurücken, wenn die Maschinendrehzahl in einem vorbestimmten Bereich der Turbinendrehzahl liegt; und ein Kraftstoffsteuerungsmodul, das eine Kraftstoffzufuhr sperrt, nachdem die Drehmomentwandlerkupplung eingerückt ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinendrehzahlmodul (52) die Maschinendrehzahl durch ein Befehlen eines Drosselsignals regelt, welches auf der Turbinendrehzahl (60) beruht.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinendrehzahlmodul (52) die Maschinendrehzahl auf der Grundlage der Turbinendrehzahl (60) und eines vorbestimmten Versatzes regelt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Freigabemodul (50) die DFCO-Freigabeflag (56) setzt, wenn die Gaspedalstellung anzeigt, dass das Pedal (34) losgelassen ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinensteuerungsmodul (52) die Maschinendrehzahl als eine Funktion einer aktuellen Maschinendrehzahl und eines aktuellen Gangs steuert.
Verfahren zur Freigabe einer Betriebsart einer Brennkraftmaschine (12) zur Kraftstoffunterbrechung bei Verzögerung, das umfasst, dass auf der Grundlage einer Gaspedalstellung selektiv ein DFCO-Freigabeflag (56) auf WAHR gesetzt wird, ohne dass dies unmittelbar zu einer Sperrung der Kraftstoffzufuhr führt; eine Maschinendrehzahl auf der Grundlage einer Turbinendrehzahl (60) einer Drehmomentwandlerkupplung gesteuert wird (104), falls das DFCO-Freigabeflag auf WAHR gesetzt wurde; eine Drehmomentwandlerkupplung eingerückt wird, wenn die Maschinendrehzahl in einem vorbestimmten Bereich der Turbinendrehzahl (60) liegt; und die DFCO-Betriebsart freigegeben wird, nachdem die Drehmomentwandlerkupplung eingerückt ist, indem eine Kraftstoffinjektion gestoppt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern ein Steuern der Maschinendrehzahl umfasst, so dass diese in einem vorbestimmten Bereich liegt, der durch die Turbinendrehzahl (60) und einen vorbestimmten Versatz definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern ein Steuern der Maschinendrehzahl umfasst, so dass diese gleich der Turbinendrehzahl (60) plus einem vorbestimmten Versatz ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der Maschinendrehzahl für eine vorbestimmte Zeitspanne durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern ferner ein Steuern der Maschinendrehzahl umfasst, indem eine Drossel (16) angewiesen wird, eine Luftströmung nachzustellen, um eine Maschinendrehzahl in dem vorbestimmten Bereich der Turbinendrehzahl zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern ferner ein Steuern der Maschinendrehzahl umfasst, indem eine Drossel (16) angewiesen wird, eine Luftströmung nachzustellen, um eine Maschinendrehzahl gleich der Turbinendrehzahl (60) plus einem vorbestimmten Versatz zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern ferner ein Steuern der Maschinendrehzahl als eine Funktion der aktuellen Maschinendrehzahl und eines aktuellen Gangs umfasst.