DE102009020221A1

DE102009020221A1 - Verfahren zum Steuern eines Getriebes während einer Beschleunigung aus dem Leerlauf

Info

Publication number: DE102009020221A1
Application number: DE102009020221A
Authority: DE
Inventors: William J. Avon Wegeng; Peter Edwin Carmel Swingler; Edmond M. New Palestine Etchason; Barry Lewis Zionsville Ladd
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2009-12-10
Also published as: US20090281696A1; US8041489B2

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes in einem Kraftfahrzeug während einer Beschleunigung aus einem Leerlauf beginnt, wenn das Fahrzeug steht, der Motor im Leerlauf ist und das Getriebe in dem ersten Gangbereich oder der ersten Gangstufe ist. Wenn das Fahrzeug zu beschleunigen beginnt, beinhaltet das Verfahren die Schritte eines Überwachens der Fahrzeugbeschleunigungsrate und Vergleichens der Fahrzeugbeschleunigungsrate mit einer Schwelle für die Fahrzeugbeschleunigungsrate. Falls die Fahrzeugbeschleunigungsrate geringer als die Beschleunigungsschwelle ist, lässt dann das Getriebe eine der gegenwärtig eingerückten Kupplungen schleifen. Dieser Kupplungsschlupf reduziert die Drehmomentlast am Motor. Das Verfahren überwacht dann die Motorabtriebsdrehzahl. Falls die Motorabtriebsdrehzahl eine Schwelle für eine Motorabtriebsdrehzahl übersteigt, wird dann die Kupplung vollständig eingerückt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 12. Mai 2008 eingereichten vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 61/052,483. Die Offenbarung der obigen Anmeldung ist durch Verweis hierein einbezogen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Steuern eines Getriebes und insbesondere auf ein Verfahren zum Steuern eines Eingriffs drehmomentübertragender Einrichtungen in einem Getriebe während einer Fahrzeugbeschleunigung aus dem Leerlauf.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern nur Hintergrundinformation bezüglich der vorliegenden Offenbarung und können einen Stand der Technik bilden oder nicht.
Viele Kraftfahrzeuge nutzen Drehmomentwandler, um eine Fluidkupplung zwischen dem Abtrieb eines Motors und dem Antrieb eines Getriebes zu schaffen, um Drehmoment zu vervielfachen, wenn es einen beträchtlichen Unterschied zwischen Antriebs- und Abtriebsdrehzahlen gibt, wodurch das Äquivalent eines Untersetzungsgetriebes geschaffen wird. Der Prozess eines Auswählens eines Drehmomentwandlers für eine spezifische Kombination von Motor und Getriebe beginnt mit einer Ermittlung des Turbinenfestbrems- bzw. -anfahrmoments (engl. stall turbine torque) beim Anfahren und der Wandlerübersetzung des Drehmomentwandlers bei der durch volle Motorlast bestimmten Drehzahl bezüglich der Getriebeeinstufungen. Der übliche Ansatz besteht darin, Fahrzeugleistung zu optimieren, und folglich ist der empfohlene Drehmomentwandler derjenige, welcher das maximale Turbinenmoment liefert, während diese Einstufungen nicht überschritten werden. Eine zusätzliche Betrachtung schließt das Vermögen des Motors, aus dem Leerlauf gegen das Festbrems- bzw. Anfahrmoment des Drehmomentwandlers zu beschleunigen, ein. Viele der gegenwärtigen handelsüblichen Dieselmotoren sind in ihrem Vermögen, genug Drehmoment bei niedriger Drehzahl zu erzeugen, um aus einem Stand im Leerlauf geeignet zu beschleunigen, beschränkt, wenn das Fahrzeug nahe seiner allgemeinen Fahrzeugnennleistung läuft. Dieser Umstand hat die Verwendung von Drehmomentwandlern mit niedrigerer Kapazität zur Folge. Die zunehmende Bedeutung des Kraftstoffverbrauchs hat auch ein höheres Interesse an der Verwendung von Drehmomentwandlern mit höherer Kapazität zur Folge.
Dementsprechend besteht in der Technik ein Bedarf an einem Verfahren zum Steuern eines Getriebes während einer Beschleunigung aus dem Leerlauf, das das effektive Festbremsvermögen des Drehmomentwandlers reduziert, um dem Motor zu ermöglichen, auf eine Drehzahl zu beschleunigen, wo er ausreichend Drehmoment erzeugen kann, um das Fahrzeug angemessen zu beschleunigen. Dieses Verfahren erlaubt die Verwendung von Drehmomentwandlern mit höherer Kapazität in einer gegebenen Kombination von Motor und Getriebe, wodurch ein verbesserter Kraftstoffverbrauch und eine verbesserte Fahrzeugleistung erzielt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes in einem Fahrzeug während einer Beschleunigung aus einem Leerlaufzustand. Das Verfahren beginnt, wenn das Fahrzeug steht, der Motor im Leerlauf ist und das Getriebe in der ersten Gangstufe ist. Wenn das Fahrzeug zu beschleunigen beginnt, beinhaltet das Verfahren die Schritte, bei denen die Rate einer Fahrzeugbeschleunigung überwacht und die Rate einer Fahrzeugbeschleunigung mit einer Schwelle für die Rate einer Fahrzeugbeschleunigung verglichen wird. Falls die Rate einer Fahrzeugbeschleunigung geringer als die Beschleunigungsschwelle ist, lässt dann das Getriebe eine der gegenwärtig eingerückten Kupplungen schleifen. Dieser Schlupf reduziert die Drehmomentlast am Motor. Das Verfahren überwacht dann die Abtriebsdrehzahl des Motors. Falls die Abtriebsdrehzahl des Motors eine Schwelle für die Abtriebsdrehzahl des Motors übersteigt, wird dann die Kupplung wieder vollständig eingerückt.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin gelieferten Beschreibung ersichtlich werden. Es sollte sich verstehen, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele nur zu Veranschaulichungszwecken und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise beschränken.
1 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Antriebsstrangs, der ein Getriebesteuerungsverfahren gemäß den Grundlagen der vorliegenden Offenbarung verwendet, und
2 ist ein Flussdiagramm, das das Getriebesteuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist in ihrer Art nur beispielhaft und soll die Offenbarung, Anwendung oder Nutzungen nicht beschränken.
Mit Verweis auf 1 wird ein beispielhafter Antriebsstrang als Ganzes durch Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Antriebsstrang 10 wird vorzugsweise in einem (nicht dargestellten) Kraftfahrzeug verwendet. Der Antriebsstrang 10 umfasst einen Motor 12, einen Drehmomentwandler 14 und ein Getriebe 16. Es sollte erkannt werden, dass der Antriebsstrang 10 auch Antriebswellen, Differentiale und eine Endantriebseinheit einschließen kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Motor 12 ist zum Beispiel ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor, der eine Antriebskraft oder ein Motordrehmoment an einer Motorabtriebswelle 18 erzeugt. Es sollte erkannt werden, dass der Motor 12 ein Hybrid-Verbrennungs-/Elektromotor oder irgendeine andere Art von Hauptantriebsmaschine sein kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Der Drehmomentwandler 14 ist mit der Motorabtriebswelle 18 und mit dem Getriebe 16 gekoppelt. Der Drehmomentwandler 14 dient dazu, die Antriebskraft oder das Motordrehmoment von der Abtriebswelle 18 des Motors zum Getriebe 16 zu übertragen. Der Drehmomentwandler 14 überträgt ein Motordrehmoment unter Verwendung entweder einer Fluidkupplung oder einer direkten mechanischen Kopplung unter Verwendung einer Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung, auch bekannt als eine TCC. Während eines Fluidkupplungs- oder Wandlermodus wird das Motordrehmoment über ein Getriebefluid im Drehmomentwandler 14 übertragen. Wenn die Drehmomentwandlerkupplung eingerückt ist, ist eine direkte mechanische Verbindung zwischen dem Motor 10 und dem Getriebe 16 geschaffen. Es sollte erkannt werden, dass verschiedene Arten und Modelle von Drehmomentwandlern verwendet werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Drehmomentwandler 14 beaufschlagt eine Drehmomentlast an der Abtriebswelle 18 des Motors.
Das Getriebe 16 ist vorzugsweise ein Automatikgetriebe mit mehreren drehmomentübertragenden Einrichtungen 20, die mit einer Vielzahl von Zahnradsätzen 22 miteinander verbunden sind. Obgleich in 1 nur zwei drehmomentübertragende Einrichtungen 20 schematisch veranschaulicht wurden, sollte erkannt werden, dass eine beliebige Anzahl zusätzlicher drehmomentübertragender Einrichtungen verwendet werden kann. Die drehmomentübertragenden Einrichtungen 20 sind in dem vorliegenden Beispiel Kupplungen, können aber auch Bremsen, Synchronisiereinrichtungen und verschiedene andere Einrichtungen einschließen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Gleichfalls können die Zahnradsätze 22 verschiedene Arten von Zahnradanordnungen wie zum Beispiel koplanare Zahnräder oder Planetenradsätze einschließen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Das Getriebe 16 dient dazu, durch selektive Einrückung der drehmomentübertragenden Einrichtungen 20 einen Rückwärts-, Park- und Neutralgang sowie eine Vielzahl von Vorwärts- und Rückwärtsgangstufen zu liefern. Im Folgenden wird herkömmlicherweise jede Vorwärtsgangstufe von der höchsten zur niedrigsten Gangstufe als 1. Gang, 2. Gang, 3. Gang etc. bezeichnet. In einer Vorwärts- oder Rückwärtsgangstufe beaufschlagt das Getriebe 16 eine Drehmomentlast an der Abtriebswelle 18 des Motors, die mit der Drehmomentlast vom Drehmomentwandler 14 kumulativ ist bzw. zunimmt. Ein Abtriebsmoment vom Getriebe 16 wird über eine Abtriebswelle 24 übertragen. Die Abtriebswelle 24 ist vorzugsweise mit einer (nicht dargestellten) Endantriebseinheit verbunden.
Der Antriebsstrang 10 wird durch eine Motorsteuereinheit (ECU) 26 und eine Getriebesteuereinheit (TCU) 28 elektronisch gesteuert. Die ECU 26 steht in elektronischer Verbindung mit dem Motor 12 und der TCU 28 über ein computerunterstütztes Netzwerk oder eine andere Verbindung. Die ECU 26 ist vorzugsweise eine elektronische Einrichtung mit einem vorprogrammierten digitalen Computer oder Prozessor, einer Steuerungslogik, einem Speicher, der genutzt wird, um Daten zu speichern, und zumindest einer I/O-Sektion. Die Steuerungslogik enthält mehrere logische Routinen zum Überwachen, Manipulieren und Erzeugen von Daten sowie Steuern der Komponenten des Motors 12 wie zum Beispiel einer Ventilzeitsteuerung und einer Kraftstoffeinspritzung. Zusätzlich dient die ECU 26 dazu, Datensignale von mehreren (nicht dargestellten) Sensoren über den ganzen Motor 12 und das Kraftfahrzeug zu empfangen, die ein Datensignal einschließen, das die Motorabtriebsdrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit oder Beschleunigung angibt. Die TCU 28 ist auch vorzugsweise eine elektronische Einrichtung mit einem vorprogrammierten digitalen Computer oder Prozessor, einer Steuerungslogik, einem Speicher, der genutzt wird, um Daten zu speichern, und zumindest einer I/O-Sektion. Die Steuerungslogik enthält mehrere logische Routinen zum Überwachen, Manipulieren und Erzeugen von Daten sowie Steuern der Komponenten des Getriebes 16 typischerweise über elektronisch gesteuerte Solenoide. Zusätz lich dient die TCU 28 dazu, Datensignale von mehreren (nicht dargestellten) Sensoren im ganzen Getriebe 16 zu empfangen, die ein Datensignal einschließen, das ein aktuelles Getriebeübersetzungsverhältnis angibt.
Wendet man sich nun 2 zu und verweist weiter auf 1, wird ein Getriebesteuerungsverfahren veranschaulicht und ist als Ganzes durch Bezugsziffer 100 bezeichnet. Die Schritte des Verfahrens 100 entsprechen einer Steuerungslogik, die von der ECU 26 und/oder der TCU 28 während des Verfahrens genutzt wird. Das Verfahren 100 dient dazu, die Drehmomentlast am Motor 12 während einer Beschleunigung selektiv zu reduzieren, wodurch ermöglicht wird, dass das Kraftfahrzeug mit der spezifischen Ausführung des Motors 12 und des Getriebes 16 einen Drehmomentwandler 14 mit höherer Kapazität nutzt, ohne die Beschleunigungsleistung des Fahrzeugs zu opfern. Das Verfahren 100 beginnt bei Schritt 102, wo die ECU 26 und/oder TCU 28 bestimmen, ob das Kraftfahrzeug steht, der Motor 12 im Leerlauf ist und das Getriebe 16 im 1. Gang ist. Es wird bestimmt, dass das Kraftfahrzeug steht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei oder nahe Null abgefühlt wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird vorzugsweise über Ausgangssignale bestimmt, die von Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren elektronisch an die ECU 26 übermittelt werden. Der Motor 12 ist im Leerlauf, wenn bestimmt wird, dass die Abtriebsdrehzahl des Motors bei oder nahe einer Leerlaufdrehzahl des Motors liegt. Die Abtriebsdrehzahl des Motors wird vorzugsweise über Ausgangssignale bestimmt, die von Motordrehzahlsensoren elektronisch an die ECU 26 übermittelt werden. Der aktuelle Arbeitsbereich des Getriebes 16 wird über die Datensignale an die TCU 28 übermittelt. Falls das Fahrzeug nicht steht, der Motor nicht im Leerlauf ist oder das Getriebe nicht im 1. Gangbereich ist, wiederholt dann das Verfahren 100 Schritt 102 und liefert eine kontinuierliche Überwachung des Kraftfahrzeugs.
Falls das Fahrzeug steht, der Motor im Leerlauf ist und das Getriebe im 1. Gang ist, geht dann das Verfahren zu Schritt 104 weiter und überwacht ständig, ob das Kraftfahrzeug beschleunigt oder nicht. Falls das Kraftfahrzeug nicht beschleunigt, wiederholt das Verfahren Schritte 102 und 104. Falls das Kraftfahrzeug zu beschleunigen beginnt, geht das Verfahren 100 weiter zu Schritt 106, wo die ECU 26 die Rate einer Fahrzeugbeschleunigung überwacht und aufzeichnet oder speichert. In einer anderen Ausführungsform geht das Verfahren 100 weiter zu Schritt 106, nur wenn die Fahrzeugbeschleunigung erfolgt, wenn das Fahrzeug bei Vollgas fährt (d. h. die ECU 26 bestimmt durch einen Drosselsensor, dass das Gaspedal ganz gedrückt ist).
Als Nächstes bestimmt bei Schritt 108 die ECU 26, ob die Beschleunigungsrate, die bei Schritt 106 aufgezeichnet wird, eine Schwelle für die Beschleunigungsrate übersteigt. Die Schwelle einer Beschleunigungsrate ist ein vordefinierter Wert, der in der ECU 26 gespeichert ist. Beschleunigungsraten unterhalb der Schwelle für die Beschleunigungsrate entsprechen einem Betrag einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, der wegen einer übermäßigen Drehmomentlast am Motor 12 vom Getriebe 16 und Drehmomentwandler 14 unzureichend oder unerwünscht ist. In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren 100 die Beschleunigungswerte eher als die Beschleunigungsraten oder in Kombination mit diesen nutzen, um zu bestimmen, ob eine unerwünschte Beschleunigungsleistung des Kraftfahrzeugs vorliegt. Falls die bei Schritt 106 aufgezeichnete Beschleunigungsrate die Schwelle für die Beschleunigungsrate überschreitet, wiederholt dann das Verfahren 100 die Schritte 106 und 108, um die Beschleunigungsrate des Fahrzeugs kontinuierlich zu überwachen. Falls jedoch die Beschleunigungsrate die Schwelle für die Beschleunigungsrate nicht übersteigt, geht dann das Verfahren 100 zu Schritt 110 weiter.
Bei Schritt 110 kommuniziert die TCU 28 mit dem Getriebe 16, um eine der mehreren Kupplungen 20 schleifen zu lassen. Die spezielle Kupplung 20, die man schleifen lässt, wird dadurch bestimmt, welche der mehreren Kupplungen 20 während der 1. Gangstufe eingerückt sind. Das Schleifen einer der Kupplungen 20 reduziert den Drehmomentbetrag, der über die Kupplung 20 und dann weiter zur Abtriebswelle 24 übertragen wird. Diese reduzierte Drehmomentlast wird über das Getriebe 16, über den Drehmomentwandler 14 und zum Motor 12 übertragen. Durch Reduzieren der Drehmomentlast am Motor 12 kann die Drehzahl des Motors 12 steigen. Bei Schritt 112 vergleicht die ECU 26 die aktuelle Abtriebsdrehzahl des Motors mit einer Schwelle für die Motordrehzahl. Die Schwelle für die Motordrehzahl ist ein vorbestimmter Wert, der einer Motordrehzahl entspricht, die ein ausreichendes Drehmoment erzeugen kann, um das Kraftfahrzeug richtig zu beschleunigen. Falls die Motordrehzahl geringer als die Schwelle für die Motordrehzahl ist, wiederholt dann das Verfahren 100 die Schritte 110 und lässt die Kupplung 20 weiter schleifen. Falls die Motordrehzahl größer als die Schwelle für die Motordrehzahl wird, geht das Verfahren 100 weiter zu Schritt 114, wo die TCU 28 mit dem Getriebe 16 kommuniziert, um die Kupplung 20, die man bei Schritt 110 schleifen ließ, wieder einzurücken. An diesem Punkt wird der Motor 12 genug Drehmoment erzeugen, um das Fahrzeug richtig zu beschleunigen. Das Verfahren 100 wiederholt dann Schritt 106 und überwacht und zeichnet die Fahrzeugbeschleunigungsrate auf.
Die Beschreibung der Erfindung ist in ihrer Art nur beispielhaft, und Variationen, die nicht vom Wesentlichen der Erfindung abweichen, sollen innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen. Solche Variationen werden nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Erfindung betrachtet.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Getriebes, das mit einem Motor in einem Fahrzeug gekoppelt ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmen, ob das Fahrzeug steht und ob das Getriebe in einem ersten Gangzustand ist; Überwachen einer Beschleunigungsrate des Fahrzeugs; Aufzeichnen der Beschleunigungsrate des Fahrzeugs; Vergleichen der Fahrzeugbeschleunigungsrate mit einer Schwelle für die Fahrzeugbeschleunigungsrate; zumindest teilweise, Ausrücken einer eingerückten drehmomentübertragenden Einrichtung im Getriebe, falls die Fahrzeugbeschleunigungsrate geringer als die Beschleunigungsschwelle ist, um eine Drehmomentlast am Motor zu reduzieren; Überwachen einer Abtriebsdrehzahl des Motors; Aufzeichnen der Abtriebsdrehzahl des Motors; Vergleichen der Abtriebsdrehzahl des Motors mit einer Schwelle für die Motorabtriebsdrehzahl; und erneutes Einrücken der drehmomentübertragenden Einrichtung, falls die Abtriebsdrehzahl des Motors die Schwelle für die Motorabtriebsdrehzahl übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt Bestimmen, ob der Motor im Fahrzeug im Leerlauf ist, vor einem Überwachen, wann das Fahrzeug zu beschleunigen beginnt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schwelle für die Beschleunigungsrate einem minimalen Betrag einer Fahrzeugbeschleunigung entspricht, der für das Fahrzeug während einer Fahrzeugbeschleunigung aus einem Stand erwünscht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schwelle für die Motordrehzahl ein vorbestimmter Wert ist, der einem Wert der Abtriebsdrehzahl des Motors entspricht, der ausreichendes Drehmoment erzeugen kann, um das Fahrzeug um einen gewünschten Betrag zu beschleunigen.
System zum Steuern eines Getriebes in einem Fahrzeug, wobei das System umfasst: einen Motor, der dazu dient, eine Motorabtriebsdrehzahl zu liefern; ein Getriebe, das mit dem Motor gekoppelt ist und mehrere Zahnradsätze und zumindest eine drehmomentübertragende Einrichtung aufweist, die zusammenwirken, um mehrere Gangbereiche zu schaffen; einen Controller in Verbindung mit dem Motor und dem Getriebe, wobei der Controller eine Steuerungslogik aufweist, mit: einer ersten Steuerungslogik zum Bestimmen, ob das Fahrzeug steht und ob das Getriebe in einem ersten Gangbereich ist; einer zweiten Steuerungslogik zum Überwachen, wann das Fahrzeug zu beschleunigen beginnt; einer dritten Steuerungslogik zum Überwachen und Aufzeichnen der Beschleunigungsrate des Fahrzeugs; einer vierten Steuerungslogik zum Vergleichen der Fahrzeugbeschleunigungsrate mit einer Schwelle für die Fahrzeugbeschleunigungsrate; einer fünften Steuerungslogik, um zumindest teilweise die drehmomentübertragende Einrichtung im Getriebe auszurücken, falls die Fahrzeugbeschleunigungsrate geringer als die Beschleunigungsschwelle ist, um eine Drehmomentlast am Motor zu reduzieren; einer sechsten Steuerungslogik zum Überwachen und Aufzeichnen der Abtriebsdrehzahl des Motors; einer siebten Steuerungslogik zum Vergleichen der Abtriebsdrehzahl des Motors mit einer Schwelle für die Motorabtriebsdrehzahl; und einer achten Steuerungslogik, um die drehmomentübertragende Einrichtung erneut einzurücken, falls die Abtriebsdrehzahl des Motors die Schwelle für die Motorabtriebsdrehzahl übersteigt.
System nach Anspruch 5, wobei die erste Steuerungslogik ein Bestimmen, ob der Motor im Fahrzeug im Leerlauf ist, vor einem Überwachen, wann das Fahrzeug zu beschleunigen beginnt, umfasst.
System nach Anspruch 5, wobei die Schwelle für die Beschleunigungsrate einem minimalen Betrag einer Fahrzeugbeschleunigung entspricht, die für das Fahrzeug während einer Fahrzeugbeschleunigung aus einem Stand erwünscht ist.
System nach Anspruch 5, wobei die Schwelle für die Motordrehzahl ein vorbestimmter Wert ist, der einem Wert der Motorabtriebsdrehzahl entspricht, der ausreichendes Drehmoment erzeugen kann, um das Fahrzeug um einen gewünschten Betrag zu beschleunigen.