DE102010036396A1

DE102010036396A1 - Verfahren zum Betreiben einer Kupplung

Info

Publication number: DE102010036396A1
Application number: DE102010036396A
Authority: DE
Inventors: Serge Nassif; Peter Baur
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-07-15
Also published as: JP2012021644A; DE102010036396B4; JP5624521B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kupplung, die durch einen Betätigungsfluiddruck (44) betätigt wird, der mit Hilfe von mindestens einem Drucksensor erfasst wird, der in einen Regelkreis mit mindestens einem Regler eingebunden ist, um durch Druckverluste auftretende Druckabweichungen auszugleichen. Um die Anfahr- und/oder die Schaltqualität im Betrieb der Kupplung weiter zu verbessern, werden/wird eine dynamische Sensordruckkorrektur (84) und/oder eine dynamische Solldruckkorrektur (80) durchgeführt, um Druckdifferenzen zwischen einem realen Betätigungsfluiddruck (44) und einem mit dem Drucksensor erfassten Sensordruck (45) zu verringern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kupplung, die durch einen Betätigungsfluiddruck betätigt wird, der mit Hilfe von mindestens einem Drucksensor erfasst wird, der in einen Regelkreis mit mindestens einem Regler eingebunden ist, um durch Druckverluste auftretende Druckabweichungen auszugleichen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 17 575 A1 ist ein Verfahren zur Adaption von Rückschaltungen von Automatikgetrieben im Bereich Schub bekannt, das den Zustand beziehungsweise den Füllgrad der Kupplung sowie einen Druckverlust des Fülldrucks erkennt und sofort oder auch bei der nächsten Schaltung entsprechende Korrekturen der Schnellfüllung und/oder dem Füllausgleich und/oder dem Schaltdruck vornimmt, derart, dass eine gute Schaltqualität über die gesamte Serienstreuung sichergestellt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Anfahr- und/oder die Schaltqualität im Betrieb der Kupplung weiter zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben einer Kupplung, die durch einen Betätigungsfluiddruck betätigt wird, der mit Hilfe von mindestens einem Drucksensor erfasst wird, der in einen Regelkreis mit mindestens einem Regler eingebunden ist, um durch Druckverluste auftretende Druckabweichungen auszugleichen, dadurch gelöst, dass eine dynamische Sensordruckkorrektur und/oder eine dynamische Solldruckkorrektur durchgeführt werden/wird, um Druckdifferenzen zwischen einem realen Betätigungsfluiddruck und einem mit dem Drucksensor erfassten Sensordruck zu verringern. Dynamisch bedeutet in diesem Zusammenhang unter anderem, dass die Drucksensorwertkorrektur und/oder die dynamische Solldruckkorrektur kontinuierlich oder laufend vorzugsweise in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt werden/wird. Bei der Kupplung handelt es sich vorzugsweise um eine Lamellenkupplung, insbesondere eine Doppelkupplung, mit mindestens einem Betätigungskolben, der zum Betätigen der Lamellenkupplung mit dem Betätigungsfluiddruck beaufschlagt wird. Die Anfahr- und die Schaltqualität der Kupplung ist sehr eng mit der Genauigkeit des eingestellten Betätigungsfluiddrucks verbunden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass aufgrund einer räumlichen Entfernung des Drucksensors von dem im Betrieb rotierenden Betätigungsfluiddruckraum unter bestimmten Randbedingungen dynamische Druckfehler auftreten, die mit herkömmlichen Druckregelungen nicht ausgleichbar sind. Durch die erfindungsgemäße Druckkorrektur können die Kupplungsmomente beim Anfahren und/oder Schalten genauer eingestellt werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllvolumenstrom der Kupplung aus einem ersten Druckverlust abgeschätzt beziehungsweise ermittelt wird. Bei dem Füllvolumenstrom handelt es sich um einen Volumenstrom, welcher der Kupplung aus einem Hydrauliksystem, zum Beispiel über eine Hydraulikpumpe, zugeführt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Füllvolumenstrom der Kupplung aus dem ersten Druckverlust zwischen einem Kupplungsventilsolldruck und dem erfassten Sensordruck abgeschätzt wird. Der Kupplungsventilsolldruck wird mit Hilfe eines Kupplungsventils eingestellt, das zum Beispiel Anschlüsse für einen Systemdruck, für einen Versorgungsdruck und für einen Tankdruck aufweist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein beziehungsweise ein zweiter Druckverlust zwischen dem erfassten Sensordruck und dem Betätigungsfluiddruck mit Hilfe von bekannten Durchflusswiderständen ermittelt wird. Der beziehungsweise der zweite Druckverlust wird durch Durchflusswiderstände zwischen dem Betätigungsfluiddruckraum und der Druckmessstelle bewirkt. Aufgrund von dynamischen Vorgängen in der rotierenden Kupplung treten, bedingt durch Durchflusswiderstände zwischen einer Druckmessstelle und dem Betätigungsfluiddruckraum Druckfehler auf. Diese Druckfehler nehmen mit abnehmender Temperatur des Hydraulikmediums, das heißt steigender Viskosität, zu. Bei den Durchflusswiderständen handelt es sich zum Beispiel um Zuführleitungen, rotierende Drehdurchführungen sowie Eintritts- und Austrittsbohrungen für Hydraulikmedium.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der erfasste Sensordruck unter Berücksichtigung einer Strömungsrichtung in Abhängigkeit des zweiten Druckverlustes korrigiert wird. Diese Korrektur wird auch als Sensordruckkorrektur bezeichnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung des korrigierten Sensordrucks von dem Soll-Kupplungszylinderdruck geregelt wird. Für die Regelung können verschiedene Regler verwendet werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgegebener Soll-Kupplungsdruck in Abhängigkeit von dem beziehungsweise dem zweiten Druckverlust unter Berücksichtigung einer Strömungsrichtung korrigiert wird. Diese Korrektur wird auch als Solldruckkorrektur bezeichnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung des erfassten Sensordruckes dem korrigierten Soll-Kupplungsdruck geregelt wird. Die Regelung kann mit verschiedenen Reglern durchgeführt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Es zeigen:
1 eine vereinfachte Darstellung eines Hydrauliksystems mit einer Kupplung, die durch einen Betätigungsfluiddruck betätigt wird;
2 ein kartesisches Koordinatendiagramm, in dem der Druck, die Drehzahl und das Moment der in 1 dargestellten Kupplung jeweils über der Zeit aufgetragen ist und
3a ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Durchführen einer dynamischen Soll-Druckkorrektur mit einer ersten Variante der Druckverlustbestimmung,
3b ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Durchführen einer dynamischen Soll-Druckkorrektur mit einer zweiten Variante der Druckverlustbestimmung,
4a ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Durchführen einer dynamischen Ist-Druckkorrektur mit der ersten Variante der Druckverlustbestimmung und
4b ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Durchführen einer dynamischen Ist-Druckkorrektur mit der zweiten Variante der Druckverlustbestimmung.
In 1 ist ein Hydrauliksystem zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung 1 vereinfacht dargestellt. Bei der Kupplung 1 handelt es sich um eine Doppelkupplung in Lamellenbauweise, die im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Antriebseinheit, die eine Brennkraftmaschine umfasst, und ein Getriebe geschaltet ist, das als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt ist.
Die Kupplung 1 umfasst einen Betätigungsfluiddruckraum, der von einem Betätigungskolben begrenzt wird. Der Druck in dem Betätigungsfluiddruckraum 3 wird mit einem Drucksensor an einer Druckmessstelle 4 erfasst, die räumlich von dem Betätigungsfluiddruckraum 3 beabstandet ist. Zwischen dem Betätigungsfluiddruckraum 3 und der Druckmessstelle 4 sind verschiedene Druckverluststellen 5 durch Drosselsymbole angedeutet.
Der Druck in dem Betätigungsfluiddruckraum 3 wird auch als Betätigungsfluiddruck bezeichnet und unter Zwischenschaltung einer Füllblende 8 über ein Kupplungsventil 9 gesteuert. Das Kupplungsventil 9 hat einen Anschluss für einen Systemdruck 10, einen Anschluss für einen Versorgungsdruck 11 und einen Anschluss für einen Tankdruck 12. Das Kupplungsventil 9 wird über einen elektrischen Drucksteller 14 durch ein Getriebesteuergerät 15 gesteuert.
In 2 ist ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse 21 und einer y-Achse 22 dargestellt. In dem kartesischen Koordinatendiagramm sind der Druck, das Moment und die Drehzahl der in 1 dargestellten Kupplung jeweils über der Zeit aufgetragen.
In einem oberen Bereich der y-Achse 22 ist der Verlauf einer Ist-Motordrehzahl 23 über der Zeit aufgetragen. Durch eine gestrichelte Linie ist eine Ziel-Motordrehzahl 24 angedeutet. Eine Getriebeeingangsdrehzahl 25 ist zunächst kleiner als die Ist-Motordrehzahl 23 und wird durch die Betätigung der Kupplung zunächst an die Ist-Motordrehzahl 23 und dann an die Ziel-Motordrehzahl 24 angeglichen. Bei 26 ist ein Flattern der Getriebeeingangsdrehzahl 25 angedeutet, was zu einem spürbaren Anfahrruck führen kann.
In einem mittleren Bereich der y-Achse 22 ist ein Sollkupplungsmoment 31 über der Zeit aufgetragen. Ein berechnetes Kupplungsmoment 32 unterscheidet sich beim Betätigen der Kupplung sowohl von dem Sollkupplungsmoment 31 als auch von einem realen Kupplungsmoment 33. Eine schraffierte Fläche 34 stellt einen Momentenfehler zwischen dem berechneten Kupplungsmoment 32 und dem realen Kupplungsmoment 33 dar.
In einem unteren Bereich der y-Achse 22 ist durch eine gestrichelte Linie 40 ein Knickpunkt zwischen einem weichen und einem steifen Bereich der Kupplung aus 1 angedeutet. Ein Berührpunktdruck oder Touchpunktdruck 41 verläuft zunächst etwas unterhalb des Knickpunkts 40. Zum Betätigen der Kupplung wird ein Füllvolumenstrom 42 in den Betätigungsfluiddruckraum der Kupplung eingeleitet oder eingeführt. Dabei steigt ein realer Betätigungsfluiddruck 44. Ein erfasster Sensordruck 45 verläuft zwischen dem realen Betätigungsfluiddruck 44 und einem Kupplungsventilistdruck 46. Ein Sollkupplungsdruck 47 verläuft zwischen dem Kupplungsventilistdruck 46 und einem Kupplungsventilsolldruck 48.
Zu einem Zeitpunkt 50 hat der reale Betätigungsfluiddruck 44 den kleinsten und der Kupplungsventilsolldruck 48 den größten Wert. Der Kupplungsventilistdruck 46 hat den drittgrößten und der Sollkupplungsdruck 47 den zweitgrößten Wert. Die Druckdifferenz zwischen dem Kupplungsventilsolldruck 48 und dem erfassten Sensordruck 45 stellt einen ersten Druckverlust 51 dar. Die Druckdifferenz zwischen dem erfassten Sensordruck 45 und dem realen Betätigungsfluiddruck 44 stellt einen zweiten Druckverlust 52 dar. Der erste Druckverlust 51 ergibt sich auch aus der Summe einer Druckdifferenz 53 zwischen dem Kupplungsventilsolldruck 48 und dem Kupplungsventilistdruck 46 sowie einer Druckdifferenz 54 zwischen dem Kupplungsventilistdruck 46 und dem erfassten Sensordruck 45.
An der Druckmessstelle 4 in 1 ist der Drucksensor angeordnet, mit dem der in 2 mit 45 bezeichnete Sensordruck erfasst wird. In dem Betätigungsfluiddruckraum 3 herrscht der in 2 mit 44 bezeichnete reale Betätigungsfluiddruck. Der in 2 mit 52 bezeichnete erste Druckverlust zwischen dem Drucksensor und dem Betätigungsfluiddruckraum kann wie folgt ausgeglichen werden. Zunächst wird der Füllvolumenstrom aus dem ersten Druckverlust 51 abgeschätzt. Dann wird der zweite Druckverlust 52 mittels Kennung der Durchflusswiderstände der in 1 mit 5 bezeichneten Verluststellen bestimmt.
Die 3a, 3b, 4a und 4b zeigen jeweils ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum einen zum Durchführen einer dynamischen Soll-Druckkorrektur mit einer ersten Variante und einer zweiten Variante der Druckverlustbestimmung und zum anderen mit einer dynamischen Ist-Druckkorrektur mit der ersten Variante und mit einer zweiten Variante der Druckverlustbestimmung.
In den 3a, 3b, 4a und 4b ist jeweils zentral ein durchgehender Verfahrensablauf, der im Folgenden als Zentralabschnitt ZA bezeichnet ist, dargestellt, welcher in den vier Figuren identisch ist. Gleiche Abschnitte sind daher auch mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Zunächst werden in einem ersten Arbeitsschritt 60 die erforderlichen Eingangsgrößen, wie der Fahrerwunsch, die Drehzahl und das Motormoment erfasst. Anhand dieser Größen erfolgt anschließend in einem Schritt 61 die Berechnung des Soll-Kupplungsmomentes und in einem weiteren Schritt 62 die Berechnung des Soll-Kupplungszylinderdrucks.
Aufgrund des berechneten Sollkupplungszylinderdrucks 62 und weiterer Größen, die weiter unten erläutert werden und über den Verknüpfungspunkt VP1 mit dem berechneten Sollkupplungszylinderdruck zusammengeführt werden, wird in einem Arbeitsschritt 63 ein Sollstrom bestimmt. Die Bestimmung des Sollstroms erfolgt üblicherweise anhand von abgelegten Kennfeldern. Nachfolgend wird im Arbeitsschritt 64 der Sollstrom gestellt. In den 3a, 3b, 4a und 4b sind die Arbeitsschritte 65 und 66 in einem gestrichelten Kasten dargestellt. Hier werden zwei Möglichkeiten der Ausgabe des ermittelten Sollstroms dargestellt. So kann zur Vorsteuerung der Ventile in einem Arbeitsschritt 65 das Einstellen des Vorsteuerdruckes und mit einem Arbeitsschritt 66 die Zuleitung des Vorsteuerdrucks. Alternativ dazu kann im Arbeitsschritt 67 der Kupplungsventildruck eingestellt und im Schritt 68 wird der Kupplungsventildruck zugeleitet werden. Die alternativen Möglichkeiten sind beide der Einfachheit halber in der Figur dargestellt. Tatsächlich wird aber nur ein Weg durchgeführt. Entweder über die Arbeitsschritte 65 und 66 oder über die Arbeitsschritte 67 und 68.
Mit einem Pfeil 75 ist ein auftretende Druckverlust Δp1 dargestellt, welcher beim Zuleiten des Kupplungsventildrucks im System auftritt.
Nach der Zuleitung des Kupplungsventildrucks im Arbeitsschritt 68 wird in einem Schritt 70 eine Messung des Ist-Drucks durchgeführt. Diese Messung ist eine Erfassung des Betätigungsfluiddrucks 44 an der Druckmessstelle 4.
Nach der Messung des Ist-Drucks erfolgt im Schritt 71 eine Zuleitung des Drucks an Kupplungszylinder. Im Arbeitschritt 72 wird der Kupplungszylinderdruck geregelt und anschließend erfolgt ein Aufbau der axialen Kolbenkraft im Schritt 73. Der Aufbau der axialen Kolbenkraft führt dazu, dass die Kupplung im Arbeitsschritt 74 ein physikalisches
Moment erzeugt beziehungsweise überträgt.
Durch einen Pfeil 76 ist ein zweite Druckverlust Δp2 dargestellt, der beim Zuleiten des Drucks an den Kupplungszylinder im Schritt 71 auftritt.
Der im Arbeitsschritt 70 gemessene Ist-Druck wird über eine Verbindung 80 an einen Verbindungspunkt VP2 geführt. An diesen Verbindungspunkt VP2 ist auch ein Wert für eine Solldruckkorrektur geführt, welcher in einem Arbeitsschritt 81 berechnet wird.
Für die Berechnung des Wertes der Solldruckkorrektur im Arbeitsschritt 81 wird der im Arbeitschritt 62 bestimmte Soll-Kupplungzylinderdruck und der in einem Arbeitschritt 86 bestimmte Druckverlust Δp2 zugrunde gelegt. Die so im Verbindungspunkt VP2 zusammengeführten Größen werden in einem Kontroller 90 dahingehend ausgewertet, dass sie regelnd bei der Bestimmung des Sollstroms im Arbeitsschritt 63 berücksichtigt werden.
Die bereits erwähnte Bestimmung des Druckverlustes Δp2 erfolgt nach der Messung des Ist-Druckes durch eine zeitgleiche Ermittlung des Betriebspunktes im Schritt 83 und die Bestimmung des Ist-Druckgradienten im Schritt 84. Anhand dieser beiden Werte wird im Arbeitsschritt 85 der Füllvolumenstrom berechnet, welcher die Grundlage für die Berechung des Druckverlustes ist.
Die 3a beschreibt damit die Druckverlustkompensation durch eine dynamische Solldruckkorrektur und basierend auf dem tatsächlichen Ist-Druck.
Das Verfahren gemäß 3b zeigt die bereits beschriebene Druckverlustkompensation durch eine dynamische Solldruckkorrektur, wobei hier nicht der tatsächliche Ist-Druck herangezogen wird, sondern die Druckdifferenz Δp3 zwischen Sollkupplungszylinderdruck 62 und gemessenem Ist-Druck 70.
In der 3b ist hierfür der Arbeitsschritt 91 dargestellt, welcher die Differenz zwischen dem Sollkupplungszylinderdruck 62 und dem gemessenen Ist-Druck 70 bestimmt.
Die 4a und 4b zeigen jeweils ein Ablaufdiagramm mit einer dynamischen Ist-Druckkorrektur, wobei hier analog zu den Ausführungen in den 3a und 3b die Druckverlustbestimmung einmal auf Grundlage des Ist-Druckes erfolgt und einmal auf Grundlage der Druckdifferenz.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19917575 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Kupplung (1), die durch einen Betätigungsfluiddruck (44) betätigt wird, der mit Hilfe von mindestens einem Drucksensor erfasst wird, der in einen Regelkreis mit mindestens einem Regler eingebunden ist, um durch Druckverluste auftretende Druckabweichungen auszugleichen, dadurch gekennzeichnet, dass eine dynamische Sensordruckkorrektur (84) und/oder eine dynamische Solldruckkorrektur (80) durchgeführt werden/wird, um Druckdifferenzen zwischen einem realen Betätigungsfluiddruck (44) und einem mit dem Drucksensor erfassten Sensordruck (45) zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllvolumenstrom (42) der Kupplung (1) aus einem ersten Druckverlust abgeschätzt beziehungsweise ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllvolumenstrom (42) der Kupplung (1) aus dem ersten Druckverlust zwischen einem Kupplungsventilsolldruck (48) und dem erfassten Sensordruck (45) abgeschätzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein beziehungsweise ein zweiter Druckverlust zwischen dem erfassten Sensordruck (45) und dem Betätigungsfluiddruck (44) mit Hilfe von bekannten Durchflusswiderständen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erfasste Sensordruck (45) unter Berücksichtigung einer Strömungsrichtung bzw. in Abhängigkeit des zweiten Druckverlustes korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung eines korrigierten Sensordrucks von dem Soll-Kupplungszylinderdrucks geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgegebener Soll-Kupplungsdruck (47) in Abhängigkeit von dem beziehungsweise dem zweiten Druckverlust (52) unter Berücksichtigung einer Strömungsrichtung korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung des eines erfassten Sensordrucks (44) von dem korrigierten Soll-Kupplungsdruck geregelt wird.