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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Kraftübertragungsstrang mit einem Getriebe, das durch eine Brennkraftmaschine über einen Drehmomentwandler, der eine Drehmomentwandlerkupplung (torque converter clutch,
TCC) besitzt, angetrieben wird, und insbesondere auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Regeln des Eingriffs einer Drehmomentwandlerkupplung (
TCC) in einem Fahrzeug während eines Betriebsartübergangs einer elektronischen Kupplungssteuerung (electronic clutch control,
ECC). Solch ein Verfahren ist der Art nach im Wesentlichen aus der
DE 198 23 033 A1 bekannt.
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Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die Druckschriften
US 2004 / 0 111 203 A1 und
DE 601 19 869 T2 verwiesen.
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HINTERGRUND
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Fahrzeug-Kraftübertragungsstränge umfassen typischerweise eine Antriebsmaschine wie etwa eine Brennkraftmaschine, ein Getriebe und eine Kupplungsvorrichtung, die das Antriebsmoment von der Antriebsmaschine auf das Getriebe überträgt. Das Getriebe vervielfacht das Antriebsmoment durch eine angewandte Übersetzung, um den Antriebsstrang des Fahrzeugs anzutreiben. Beispielhafte Getriebe umfassen ein Automatikgetriebe mit festen Übersetzungen und ein kontinuierlich veränderliches Getriebe (continuously variable transmission, CVT) mit stufenlos regelbaren Übersetzungen.
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Die Kupplungsvorrichtung umfasst häufig einen Drehmomentwandler, der eine Fluidkupplung zwischen einer Ausgangswelle der Antriebsmaschine und einer Eingangswelle des Getriebes bereitstellt. Wenn die Ausgangswelle beschleunigt, wird durch die Fluidkupplung eine Beschleunigung der Eingangswelle verursacht. Sobald die Drehzahl der Eingangswelle hinreichend nahe bei der Drehzahl der Ausgangswelle liegt, rückt die Drehmomentwandlerkupplung (TCC) ein, um einen Direktantrieb zwischen der Ausgangswelle und der Eingangswelle zu bewirken.
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In manchen Fällen wechselt die Betriebsart einer elektronischen Kupplungssteuerung (ECC) von Aus nach Ein, womit der Eingriff bzw. das Einrücken der TCC geregelt wird. Genauer wird der Kupplungsschlupf geregelt, bis die Kupplung vollständig eingerückt oder verriegelt ist. Herkömmliche Steuerstrategien implementieren mehrere Verweistabellen, deren Einstellung zeit- und kostenaufwändig ist. Ferner sind herkömmliche Steuerstrategien für die Fahrzeuginsassen nicht immer transparent, womit sich das Fahrverhalten oder das Fahrgefühl verschlechtert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zum Regeln des Eingriffs einer Drehmomentwandlerkupplung (TCC) in einem Fahrzeug, das ein Getriebe enthält, das durch einen Motor bzw. eine Maschine über einen Drehmomentwandler angetrieben wird. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen eines Schlupfprofils anhand von Fahrzeug-Betriebsparametern, ein Berechnen eines wirklichen TCC-Schlupfes, ein Berechnen eines TCC-Rampendrucks anhand des Schlupfprofils und des wirklichen TCC-Schlupfes und ein Regeln eines TCC-Eingriffsdrucks anhand des TCC-Rampendrucks.
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Gemäß einem weiteren Merkmal umfasst das Verfahren das Bestimmen des TCC-Eingriffsdrucks anhand eines Basisdrucks und des TCC-Rampendrucks.
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Gemäß nochmals weiteren Merkmalen wird der TCC-Rampendruck anhand eines Schlupfdelta-Korrekturausdrucks und eines Schlupfabweichungs-Korrekturausdrucks bestimmt. Der Schlupfdelta-Korrekturausdruck wird anhand eines Fahrzeug-Betriebsparameters, eines TCC-Schlupfziels und einer TCC-Schlupfreferenz bestimmt. Die TCC-Schlupfreferenz ist ein fester Wert. Der Schlupfabweichungs-Korrekturausdruck wird anhand eines Fahrzeug-Betriebsparameters und des wirklichen TCC-Schlupfes bestimmt.
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Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal wird der wirkliche TCC-Schlupf als Differenz zwischen einer Motordrehzahl und einer Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers bestimmt.
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Die TCC-Schlupfsteuerung der vorliegenden Erfindung erzeugt ein eindeutiges bzw. einmaliges TCC-Schlupfprofil anstelle eines festen Ziels. Im Ergebnis wird die Schlupfregelung schneller erreicht und entspricht direkt den Fahrbedingungen. Insbesondere verbessert das TCC-Schlupfprofil das Fahrverhalten des Fahrzeug oder das Fahrgefühl entsprechend einer Getriebefahrstufenanforderung, einem Motordrehmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei der Übergang der Betriebsart der ECC von Aus nach Ein von den Fahrzeuginsassen nicht wahrnehmbar ist.
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Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hier gegebenen Beschreibung deutlich. Selbstverständlich sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele lediglich zum Zweck der Veranschaulichung gedacht.
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Figurenliste
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Die hier beschriebenen Zeichnungen sind lediglich zur Veranschaulichung gedacht. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 einen funktionalen Blockschaltplan eines beispielhaften Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangs, der auf der Grundlage der Drehmomentwandlerkupplungs-(TCC)-Schlupfsteuerung der vorliegenden Offenbarung geregelt wird;
- 2 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Drehmomentwandlers, der in dem beispielhaften Fahrzeug-Kraftübertragungsstrang von 1 implementiert ist;
- 3 einen Graphen, der beispielhafte Betriebsparameter-Linienzüge zeigt, die die sich aus der TCC-Schlupfsteuerung ergeben;
- 4 einen Ablaufplan, der beispielhafte Schritte zeigt, die durch die TCC-Schlupfsteuerung ausgeführt werden; und
- 5 einen funktionalen Blockschaltplan von beispielhaften Modulen, die die TCC-Schlupfsteuerung ausführen.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Der Klarheit halber sind in den Zeichnungen zur Bezeichnung ähnlicher Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der Begriff „Modul“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, eigens zugewiesen oder für eine Gruppe) mit Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität verschaffen.
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In 1 ist ein beispielhafter Kraftübertragungsstrang 10 gezeigt, der einen Motor 12 umfasst, der über eine Kupplungsvorrichtung 16 ein Getriebe 14 antreibt. Genauer wird Luft durch eine Drosselklappe 20 in einen Einlass- bzw. Ansaugkrümmer 18 des Motors 12 angesaugt. Die Luft wird mit Kraftstoff vermischt und das Luft/Kraftstoff-Gemisch in Zylindern 22 verbrannt, um Kolben (nicht gezeigt) anzutreiben, die sich in den Zylindern 22 hin- und herbewegen. Die Kolben treiben eine Kurbelwelle 24 (siehe 2) rotatorisch an, um ein Antriebsmoment zu liefern. Durch den Verbrennungsprozess erzeugtes Abgas wird von dem Motor durch einen Abgaskrümmer 26 ausgestoßen. Obwohl 4 Zylinder gezeigt sind, kann die vorliegende Erfindung auch in Fahrzeugen mit einer beliebigen Anzahl von Zylindern implementiert sein.
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Das Antriebsmoment wird durch den Drehmomentwandler 16 übertragen, um das Getriebe 14 anzutreiben. Das Getriebe 14 vervielfacht das Antriebsmoment um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis, um ein modifiziertes Antriebsmoment bereitzustellen. Das modifizierte Antriebsmoment wird durch eine GetriebeAusgangswelle 28 auf einen Fahrzeug-Antriebsstrang (nicht gezeigt) übertragen. Das Getriebe 14 kann ein Schaltgetriebe, ein Automatikgetriebe, ein automatisiertes Schaltgetriebe oder ein kontinuierlich veränderliches bzw. stufenlos verstellbares Getriebe (CVT) sein. Ein Automatikgetriebe umfasst mehrere vordefinierte feste Übersetzungen. Ein gewöhnliches CVT umfasst ein System mit Riemen und verstellbarer Riemenscheibe, das eine unbegrenzte Variabilität zwischen Übersetzungen ohne Stufen oder Schaltvorgänge ermöglicht.
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Ein Steuermodul 30 regelt den Betrieb des Kraftübertragungsstrangs anhand von Fahrzeug-Betriebsparametern. Genauer regelt das Steuermodul 30 über ein Drosselklappen-Stellglied 32 eine wirksame Drosselklappenfläche (AEFF ). Ein Drosselklappenstellungssensor 34 erzeugt anhand der Winkelposition der Drosselklappe 20 ein Drosselklappenstellungssignal (TPS). Das Steuermodul 30 bestimmt ein angefordertes Motordrehmoment (TREQ ) und stellt die Drosselklappenstellung und weitere Motor-Betriebsparameter so ein, dass TREQ erreicht wird. Die weiteren Motor-Betriebsparameter umfassen, sind jedoch nicht darauf begrenzt, eine Kraftstoffzufuhrrate, einen Zündzeitpunkt, eine Nockenwellenphase und/oder einen Einlass-/Auslassventilhub oder einen Einlass-/Auslassventilsteuerzeitpunkt.
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Das Steuermodul 30 regelt auch den Betrieb des Getriebes 14 anhand von Fahrzeug-Betriebsparametern. Genauer erzeugt ein Kurbelwellenpositionssensor 36 ein Kurbelwellenpositionssignal, das dazu verwendet wird, eine wirkliche Motordrehzahl (RPMENG ) zu bestimmen. Ein Getriebe-Ausgangswellendrehzahl-(TOSS)-Sensor 38 erzeugt ein TOSS-Signal, das dazu verwendet wird, eine Fahrzeuggeschwindigkeit (VVEH ) zu bestimmen, während ein Getriebe-Eingangswellendrehzahl-(TISS)-Sensor 39 ein TISS-Signal erzeugt. Das Steuermodul 30 stellt anhand der Drosselklappenstellung (d. h. TPS) und anhand von VVEH ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes 14 ein. Bei einem Automatikgetriebe wird die Fahrstufe entsprechen verstellt, und bei einem CVT wird das Riemenscheibenverhältnis entsprechend eingestellt.
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In 2 ist nun die Kupplungsvorrichtung 16 als Drehmomentwandler gezeigt, der eine Fluidkupplung zwischen dem Motor 12 und dem Getriebe 14 schafft. Der Drehmomentwandler 16 umfasst ein Gehäuse 50, das zur Drehung mit der Kurbelwelle 24 über ein Schwungrad befestigt ist. Ein Laufrad 54 ist so befestigt, dass es sich mit dem Gehäuse 50 dreht, während eine Turbine 56 so befestigt ist, dass sie sich mit der Getriebe-Eingangswelle 58 dreht. Außerdem ist ein drehfester Stator 60 vorgesehen. Der Innenraum des Drehmomentwandlers 16 ist mit einem viskosen Fluid gefüllt. Die Drehung des Laufrads 54 verursacht eine entsprechende Bewegung des viskosen Fluids, das durch den Stator 60 zur Turbine 56 geleitet wird, um eine Drehung der Turbine 56 herbeizuführen. Der Drehmomentwandler 16 umfasst eine Drehmomentwandlerkupplung (TCC) 57, die wahlweise eingerückt wird, um einen Direktantrieb zwischen der Kurbelwelle 24 und der Eingangswelle 58 zu bewirken.
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Wenn sich die Kurbelwelle 24 mit einer Leerlaufdrehzahl (RPMIDLE ) dreht, wird eine Drehung des Laufrads 54 herbeigeführt. RPMIDLE ist jedoch normalerweise nicht ausreichend, um Bremskräfte, die eine Drehung der Turbine 56 verhindern, zu überwinden. Wenn die Bremskräfte kleiner werden und/oder RPMENG zunimmt, treibt das Laufrad 54 das viskose Fluid in die Turbine 56, wobei eine Drehung der Turbine 56 herbeigeführt wird. Im Ergebnis wird das Antriebsmoment durch das Getriebe 14 übertragen, um das Fahrzeug vor- bzw. anzutreiben. Mit dem Erreichen eines Punktes, an dem eine geringe oder keine RPM- bzw. Drehzahldifferenz zwischen der Turbine 56 und dem Laufrad 54 besteht, rückt die TCC ein und bewirkt einen Direktantrieb zwischen dem Motor 12 und dem Getriebe 14. Unter dieser Bedingung ist die Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbine 56 (RPMTURB ) gleich RPMENG . Im Allgemeinen wird RPMTURB anhand des TISS-Signals bestimmt. Der TCC-Schlupf (ΔRPM) wird als Differenz zwischen RPMENG und RPMTISS bestimmt.
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Die TCC-Schlupfsteuerung der vorliegenden Erfindung legt ein TCC-Schlupfprofil fest, wenn die ECC von einer Betriebsart „Aus“ zu einer Betriebsart „Ein“ übergeht, und führt eine Steuerung des Schlupfes mit geschlossenem Regelkreis bzw. eine Schlupfregelung um das Schlupfprofil aus. In dieser Weise wird der TCC-Schlupf in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen schneller geregelt, wird das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert und kann auf herkömmliche Kalibriertabellen, deren Entwicklung pro Fahrzeugplattform zeit- und kostenaufwändig ist, verzichtet werden.
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Die TCC-Schlupfsteuerung der vorliegenden Offenbarung wird unter Bedingungen implementiert, unter denen sich das Getriebe 14 in einem statischen bzw. stationären Zustand befindet (d. h. nicht schaltet) und eine anfängliche ΔRPM-Abweichung (ΔRPMERROR ) in einem Bereich liegt, der zwischen einem Minimalwert (ΔRPMERRORMIN ) und einem Maximalwert (ΔRPMERRORMAX ) liegt. Wenn diese Anfangsbedingungen zutreffen, wird anhand eines anhand des TISS-Signals berechneten Turbinendrehzahlgradienten und des TCC-Schlupfes ein Ziel-ΔRPM-(ΔRPMTARGET )-Profil bestimmt. Die TCC-Schlupfsteuerung führ eine Regelung um das RPMTARGET-Profil aus, derart, dass ΔRPM streng dem Profil folgt.
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Ein TCC-Eingriffsdruck (PTCC ) wird als Summe aus einem Basis-TCC-Druck (PTCCBASE ) und einem TCC-Rampendruck (PTCCRAMP ) berechnet. PTCCRAMP wird als Produkt aus einem Delta-Rampendruck (ΔPTCCRAMP ) und einer Schleifenzeit (tLOOP ) bestimmt. tLOOP ist die Schleifenzeit (von z. B. 25 ms) des Prozessors, der die hier beschriebenen Berechnungen ausführt. ΔPTCCRAMP wird als Summe aus einem Schlupfdelta-Korrekturausdruck (ΔRPMCORR ) und dem ΔRPMERROR-Korrekturausdruck (ΔRPMERRORCORR ) bestimmt. ΔRPMCORR wird aus einer Verweistabelle als Funktion von TENG und der Differenz zwischen ΔRPMTARGET und einem Referenz-ΔRPM-Wert (ΔRPMREF ) bestimmt. ΔRPMREF wird anhand der momentanen Getriebefahrstufe, TENG und RPMTURB aus einer Verweistabelle bestimmt. ΔRPMERRORCORR wird als Differenz zwischen ΔRPM (d. h. RPMENG - RPMTURB ) und ΔRPMTARGET bestimmt.
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Um auf 3 Bezug zu nehmen, wird das Hydrauliksystem, das das Einrücken der TCC auslöst, anhand von PTCC geregelt, der wie oben beschrieben berechnet wird, um das gewünschte TCC-Schlupfprofil zu erreichen. Auf den Eintritt der ECC in die Betriebsart „Ein“ hin wird das TCC-Schlupfprofil anhand des anhand des TISS-Signals berechneten Turbinendrehzahlgradienten und des TCC-Schlupfes bestimmt. Dementsprechend wird das TCC-Schlupfprofil aus mehreren möglichen TCC-Schlupfprofilen ausgewählt. Die TCC-Schlupfsteuerung der vorliegenden Offenbarung regelt den Eingriff der TCC derart, dass ΔRPM dem TCC-Schlupfprofil folgt. Je nach Kalibrierungswert kann das Schlupfprofil linear sein (d. h. konstante Schlupfreduktion über der Zeit) oder kann nichtlinear sein (d. h. kumulative Auswirkung).
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Mit Bezug auf 4 werden nun beispielhafte Schritte, die durch die TCC-Schlupfsteuerung ausgeführt werden, näher besprochen. Im Schritt 400 ermittelt die Steuerung, ob ΔRPM in einem Bereich liegt, der zwischen einem Minimalwert (ΔRPMERRORMIN ) und einem Maximalwert (ΔRPMERRORMAX ) definiert ist. Wenn diese Anfangsbedingungen zutreffen, setzt die Steuerung mit dem Schritt 402 fort. Im Schritt 402 bestimmt die Steuerung PTCCRAMP nach einer herkömmlichen Strategie und setzt mit dem Schritt 412 fort. Wenn ΔRPM außerhalb eines Bereichs liegt, der zwischen einem Minimalwert (ΔRPMERRORMIN ) und einem Maximalwert (ΔRPMERRORMAX ) definiert ist, ermittelt die Steuerung im Schritt 406, ob der momentane Getriebezustand transient ist (z. B. ein Schaltvorgang erfolgt). Wenn der Getriebezustand transient ist, setzt die Steuerung mit dem Schritt 402 fort. Wenn der Getriebezustand nicht transient ist, setzt die Steuerung mit dem Schritt 408 fort.
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Im Schritt 408 bestimmt die Steuerung ΔRPMERROR . Im Schritt 410 ermittelt die Steuerung, ob ΔRPM in dem Bereich liegt, der zwischen ΔRPMMIN und ΔRPMMAX definiert ist. Wenn ΔRPM in dem Bereich liegt, setzt die Steuerung mit dem Schritt 412 fort. Wenn ΔRPM nicht in dem Bereich liegt, setzt die Steuerung mit dem Schritt 414 fort. Im Schritt 414 bestimmt die Steuerung PTCCRAMP anhand von ΔPTCCRAMP und setzt mit dem Schritt 404 fort. Im Schritt 404 bestimmt die Steuerung PTCC anhand von PTCCBASE und PTCCRAMP , worauf die Steuerung endet.
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Im Schritt 412 ermittelt die Steuerung, ob PTCCRAMP kleiner als ein kalibrierter Wert (PTCCCAL ) ist. Wenn PTCCRAMP kleiner als PTCCCAL ist, setzt die Steuerung mit dem Schritt 404 fort. Wenn PTCCRAMP nicht kleiner als PTCCCAL ist, setzt die Steuerung im Schritt 416 PTCCRAMP gleich PTCCCAL und fährt mit dem Schritt 404 fort.
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Mit Bezug auf 5 werden nun beispielhafte Module, die die TCC-Schlupfsteuerung ausführen, näher beschrieben. Die beispielhaften Module umfassen, sind jedoch nicht darauf begrenzt, ein ΔRPM-Modul 500, ein TCC-Schlupfprofil-Bestimmungsmodul 502, ein PTCCAMP -Bestimmungsmodul 504 und ein TCC-Regelungsmodul 506. Das ΔRPM-Modul 500 bestimmt ΔRPM anhand von RPMTISS (d. h. RPMTURB ) und RPMENG. Das TCC-Schlupfprofil-Bestimmungsmodul 502 bestimmt das TCC-Schlupfprofil anhand von RPMTISS und TENG . Das PTCCRAMP-Bestimmungsmodul 504 bestimmt PTCCRAMP anhand von ΔRPM und anhand des TCC-Schlupfprofils. Das TCC-Regelungsmodul 506 bestimmt PTCC anhand von PTCCRAMP und erzeugt entsprechende Steuersignale zum Regeln des Eingriffs bzw. des Einrückens der TCC.
