DE102012214596A1

DE102012214596A1 - System und Verfahren zum Steuern eines Kurbelwellendrehmoments während eines Getriebeschaltvorgangs mit einer Drehmomentreduktionsbereichswahl auf der Grundlage einer Drehmomentkapazität

Info

Publication number: DE102012214596A1
Application number: DE102012214596A
Authority: DE
Inventors: Christopher E. Whitney; Mark A. Schang; Jeffrey M. Kaiser; Andrew W. Baur; Jin Ning
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2032-08-17
Also published as: US20130045832A1; CN102953853A; US8696517B2; CN102953853B; DE102012214596B4

Abstract

Es wird ein Steuersystem zur Verwendung mit einer Kraftmaschine und einem Getriebe in einem Fahrzeug bereitgestellt, das mindestens einen Controller umfasst, der einen Prozessor mit mindestens einem gespeicherten Algorithmus aufweist, der unterschiedliche Kurbelwellendrehmomentkapazitäten bestimmt, die mit unterschiedlichen jeweiligen Drehmomentstellgliedern verbunden sind, welche ein relativ langsames Drehmomentstellglied, etwa ein Luftströmungsstellglied, und mindestens ein relativ schnelles Drehmomentstellglied, etwa ein Zündfunkenstellglied oder ein Kraftstoffstellglied umfassen. Der Algorithmus bestimmt einen Drehmomentbetätigungsbereich, über welchen hinweg ein Kraftmaschinendrehmoment während eines nahenden Schaltvorgangs des Getriebes modifiziert werden soll. Der Drehmomentbetätigungsbereich kann zumindest teilweise auf einem Zielgang des Hochschaltvorgangs, gewünschten Schaltdauern und einer Fahrzeugbetriebsbedingung beruhen, die eine Bedienerabsicht hinsichtlich der Schaltdauer anzeigt. Es werden dann Anforderungen zur Drehmomentmodifikation durch Verwendung der Drehmomentstellglieder gestellt, um den Drehmomentbetätigungsbereich bereitzustellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem und ein Verfahren zum Steuern eines Kraftmaschinendrehmoments während eines Getriebeschaltvorgangs.
HINTERGRUND
Automatikgetriebe werden typischerweise eine Drehmomentreduktion der Kraftmaschine verwenden, wenn ein Hochschaltvorgang durchgeführt wird. Ein Hochschaltvorgang liegt vor, wenn das Getriebe aus einem Gang mit einem höheren numerischen Vervielfältigungsverhältnis in ein niedrigeres numerisches Vervielfältigungsverhältnis schaltet, etwa bei einem Schalten vom zweiten Gang in den dritten Gang. Wenn dies durchgeführt wird, muss sich die Kraftmaschinendrehzahl verlangsamen, um eine Drehzahl bereitzustellen, die der Getriebeausgabedrehzahl multipliziert mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis entspricht. Um die Kraftmaschine schneller zu verlangsamen, ohne das Material der Getriebekupplung übermäßig zu verschleißen oder den Fahrer einer Beschleunigung auszusetzen, wird das Kraftmaschinendrehmoment schnell verringert und dann wieder auf ein Drehmoment erhöht, das dem Getriebeausgabedrehmoment entspricht.
Das Luftströmungsdrehmoment (d. h. ein Kraftmaschinendrehmoment, das durch die Drosselklappe, ein Turboverstärkersystem und/oder ein Superladersystem, und durch Ventilphasensteller beeinflusst wird) während eines Hochschaltvorgangs des Automatikgetriebes wird während des Schaltvorgangs typischerweise ansteigen, weil ein höheres Kraftmaschinendrehmoment erforderlich ist, um das gleiche Achsdrehmoment mit einem Gang mit einem niedrigeren numerischen Verhältnis zu erzeugen. Typischerweise besteht eine Verzögerung zwischen dem Anfordern eines Luftströmungsdrehmoments und dem Erreichen desselben.
Bei bekannten Systemen wird das Getriebesteuermodul während eines Hochschaltvorgangs für gewöhnlich eine Anforderung zur Reduktion des unmittelbaren Drehmoments ausgeben, die durch eine Zündfunkenspätverstellung erfüllt wird. Die Zündfunkenspätverstellung entnimmt Energie aus dem Verbrennungsereignis und schiebt sie als Wärme in das Abgassystem. Die Anforderung eines unmittelbaren Drehmoments senkt das Kraftmaschinendrehmoment ab, um in der Lage zu sein, das Absenken der Kraftmaschinendrehzahl während des Schaltvorgangs zu unterstützen. Zum Ende des Schaltvorgangs hin wird die Anforderung eines unmittelbaren Drehmoments wieder beginnen anzusteigen (d. h. einen höheren Drehmomentwert anfordern), um Drehmoment mit optimalem Wirkungsgrad an die normale Steuerstrecke des Fahrers (auf der Grundlage der Anforderung der Luftströmung und vom Kraftmaschinencontroller an den Getriebecontroller gesendet) zurückzugeben.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Verwendung der Zündfunkenspätverstellung zur Drehmomentreduktion während eines Schaltvorgangs ist vorteilhaft, weil sie ein schnelles Stellglied ist, das Drehmoment schnell entfernen und es schnell zurückbringen kann, wodurch eine fein abgestimmte Steuerung des Kurbelwellendrehmoments bereitgestellt wird. Außerdem beeinträchtigt die Zündfunkenspätverstellung Emissionen nicht wesentlich, sofern die Spätverstellung nicht in einem derartigen Ausmaß erfolgt, dass Kraftmaschinenfehlzündungen verursacht werden. Die Zündfunkenspätverstellung kann jedoch den Kraftstoffverbrauch negativ beeinträchtigen, da die gleiche Kraftstoffmenge eingespritzt wird, wenn der Zündfunke nach spät verstellt ist, was bewirkt, dass eine größere Menge der Energie des Verbrennungsereignisses als Wärme im Abgas verschwendet wird, statt dass sie in der Kraftmaschine in mechanische Arbeit umgesetzt wird.
Es gibt einen Bedarf für Getriebe, die zu kürzeren Schaltzeiten und einem größeren Autoritätsbereich bei einigen Betriebsbedingungen fähig sind, als mit einer Zündfunkenspätverstellung allein geliefert werden kann. Bei der Verwendung hierin beschreibt ”Autoritätsbereich” den Betrag an Drehmomentreduktion, der während eines Schaltvorgangs unter Verwendung eines speziellen Drehmomentstellglieds oder eines Satzes von Stellgliedern erreicht werden kann.
Entsprechend wird ein Steuersystem zur Verwendung mit einer Kraftmaschine und einem Getriebe in einem Fahrzeug bereitgestellt, welches mindestens einen Controller mit einem Prozessor mit mindestens einem gespeicherten Algorithmus enthält, der unterschiedliche Kurbelwellendrehmomentkapazitäten bestimmt, die mit unterschiedlichen jeweiligen Drehmomentstellgliedern verbunden sind, welche ein relativ langsames Drehmomentstellglied und mindestens ein relativ schnelles Drehmomentstellglied umfassen. Das relativ langsame Stellglied kann beispielsweise ein Luftströmungsdrehmomentstellglied sein, und das relativ schnelle Stellglied kann entweder ein Zündfunkenstellglied oder ein Kraftstoffstellglied oder beide sein. Der Algorithmus bestimmt dann einen Drehmomentbetätigungsbereich, über den hinweg ein Kurbelwellendrehmoment während eines nahenden Schaltvorgangs des Getriebes modifiziert werden soll. Der Drehmomentbetätigungsbereich kann zumindest teilweise auf einem Zielgang des Hochschaltvorgangs, einer gewünschten Schaltvorgangsdauer und einer Fahrzeugbetriebsbedingung, die eine Bedienerabsicht hinsichtlich der Schaltdauer anzeigt, beruhen. Eine Modifikation des Kurbelwellendrehmoments durch die Verwendung des relativ langsamen Stellglieds und/oder des relativ schnellen Stellglieds wird dann zumindest teilweise auf der Grundlage des Drehmomentbetätigungsbereichs und der Kurbelwellendrehmomentkapazitäten angefordert.
Gemäß dem Algorithmus können das relativ langsame Drehmomentstellglied und das relativ schnelle Drehmomentstellglied vor und während des Schaltvorgangs auf der Grundlage der Kurbelwellendrehmomentkapazitäten, die mit den Stellgliedern verbunden sind, und des Drehmomentbetätigungsbereichs unabhängig voneinander angefordert werden. Bei einer Ausführungsform wird die Bestimmung unterschiedlicher Kurbelwellendrehmomentkapazitäten von einem ersten Algorithmus in einer Kraftmaschinensteuereinheit ausgeführt, während die Bestimmung eines Drehmomentbetätigungsbereichs von einem zweiten Algorithmus in einer Getriebesteuereinheit ausgeführt wird, welche dann Anforderungen an die Kraftmaschinensteuereinheit zur Verwendung der verschiedenen Stellglieder zur Modifikationen des Kurbelwellendrehmoments stellt. Das Luftströmungsstellglied kann vor dem Zündfunkenstellglied angefordert werden, um die Verzögerung bei der Auswirkung des befohlenen Luftströmungsstellglieds auf das Kurbelwellendrehmoment zu berücksichtigen. Bei einer Ausführungsform fordert der Algorithmus das Absperren des Kraftstoffs für alle Kraftmaschinenzylinder an, wenn eine Drehmomentreduktion über das Kraftstoffstellglied angefordert wird.
Die Anforderung für das relativ langsame Stellglied kann als eine Anforderung für ein ”vorhergesagtes” Kurbelwellendrehmoment bezeichnet werden und die Anforderung für das relativ schnelle Stellglied kann als eine Anforderung für ein ”unmittelbares” Kurbelwellendrehmoment bezeichnet werden. Die Anforderung für ein vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment enthält einen angeforderten Drehmomentwert (d. h. eine Größe des Drehmoments und ob das Drehmoment zunimmt oder abnimmt) und einen angeforderten Drehmomentinterventionstyp. Der anforderte Drehmomentinterventionstyp kann keine Drehmomentintervention, eine maximale Drehmomentgrenze oder ein minimales Drehmoment sein. Die Anforderung für ein unmittelbares Kurbelwellendrehmoment enthält einen angeforderten Drehmomentwert und einen angeforderten Drehmomentreaktionstyp. Der Drehmomentreaktionstyp kann keine Drehmomentintervention, eine Anforderung für einen begrenzten Bereich an Reduktion, eine Anforderung für einen maximalen Bereich an Reduktion, oder eine Anforderung für eine automatische Stellgliedwahl sein, der eine Modifikation eines angeforderten Drehmomentwerts für die Anforderung für ein vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment befiehlt, um sicherzustellen, dass der angeforderte Drehmomentwert für die Anforderung für ein unmittelbares Kurbelwellendrehmoment erreicht wird.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die Erfindung auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugantriebsstrangs mit einem Steuersystem für eine Kraftmaschine und ein Getriebe;
2 ist eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zum Steuern von Kurbelwellendrehmoment relativ zu einem Getriebeschaltereignis;
3 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Steuersystems, die Eingaben und Ausgaben an Algorithmen zeigt, die ein Kraftmaschinendrehmoment während des Schaltereignisses steuern;
4 ist eine Aufzeichnung von Drehmoment auf der vertikalen Achse über der Zeit auf der horizontalen Achse, welche eine Drehmomentverwaltung gemäß den Algorithmen zur Kurbelwellendrehmomentreduktion während eines Schaltvorgangs des Getriebes unter Verwendung einer Drehmomentanforderung für ein Zündfunkenstellglied veranschaulicht;
5 ist eine weitere Aufzeichnung von Drehmoment auf der vertikalen Achse über der Zeit auf der horizontalen Achse, die eine Drehmomentverwaltung gemäß den Algorithmen zur Kurbelwellendrehmomentreduktion während eines Schaltvorgangs des Getriebes unter Verwendung einer Drehmomentanforderung für ein Luftströmungsstellglied, die einer Drehmomentanforderung für ein Zündfunkenstellglied vorausgeht, veranschaulicht; und
6 ist eine weitere Aufzeichnung von Drehmoment auf der vertikalen Achse über der Zeit auf der horizontalen Achse, die eine Drehmomentverwaltung gemäß den Algorithmen zur Kurbelwellendrehmomentreduktion während eines Schaltvorgangs des Getriebes unter Verwendung einer Anforderung für keine Drehmomentintervention durch das Luftströmungsstellglied und einer Anforderung für ein Kraftstoffabsperrstellglied veranschaulicht.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten in den mehreren Ansichten bezeichnen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10 mit einem Antriebsstrang 12, der eine Kraftmaschine 14 und ein Getriebe 16 umfasst. Die Kraftmaschine 14 ist eine Funkenzündungs-Brennkraftmaschine. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Kraftmaschine 14 eine Dieselkraftmaschine ohne die hier erörterte Zündfunkenbetätigung sein. Das Getriebe 16 kann ein Automatikgetriebe mit mehreren kämmenden Zahnrädern und selektiv einrückbaren Kupplungen, die unterschiedliche Drehzahlverhältnisse zwischen einem Getriebeeingabeelement 18 und einem Getriebeausgabeelement 20 schaffen, sein. Eine Kurbelwelle 22 der Kraftmaschine 14 ist mit dem Getriebeeingabeelement 18 zur Drehung verbindbar, um ein Drehmoment vom Eingangselement 18 an das Ausgabeelement 20 mit einer Getriebeübersetzung zu liefern, die durch das Getriebe 16 geschaffen wird. Drehmoment von Ausgabeelement 20 wird durch einen Endantriebsmechanismus 24 an Fahrzeugräder 26 geliefert. Bei einigen Ausführungsformen ist das Fahrzeug 10 ein Hybridfahrzeug mit einem oder mehreren Elektromotoren/Generatoren. Zum Beispiel kann ein Motor/Generator 28 mit der Kurbelwelle 22 durch eine Riemen- und Riemenscheibenanordnung oder auf andere Weise verbunden sein und so steuerbar sein, dass er ein Drehmoment bereitstellt, um das Drehmoment an der Kurbelwelle 22 zu erhöhen oder zu verringern, etwa wenn er als Generator in einem regenerativen Bremsmodus betrieben wird.
Das Fahrzeug 10 weist ein Steuersystem 30 auf, das ein Kraftmaschinensteuermodul (ECM) 32 und ein Getriebesteuermodul (TCM) 34 enthält. Das ECM 32 kann als ein erster Controller bezeichnet werden und das TCM 34 kann als ein zweiter Controller bezeichnet werden. Das ECM 32 und das TCM 34 sind miteinander wirksam verbunden, um die Steuerung der Kraftmaschine 14 und des Getriebes 16 zu koordinieren. Alternativ können das ECM 32 und das TCM 34 als ein einziges Antriebsstrangsteuermodul konfiguriert sein, das die Funktionalität von sowohl dem ECM 32 als auch dem TCM 34 aufweist.
Das ECM 32 weist einen Prozessor 36 auf, der betrieben werden kann, um Kraftmaschinenfunktionen zu steuern. Zum Beispiel weist der Prozessor 36 einen gespeicherten Algorithmus auf, der ein Drehmoment bestimmt, das von dem ECM 22 auf der Grundlage von Fahrzeugbetriebsbedingungen, einer Fahrereingabe und, wie hier beschrieben wird, Anforderungen vom TCM 34 zur Drehmomentverwaltung vor und während Getriebeschaltvorgängen an der Kurbelwelle 22 befohlen wird. Wie mit Bezug auf 3 weiter beschrieben ist, bestimmt der Algorithmus außerdem unterschiedliche Drehmomentkapazitäten an der Kurbelwelle 22 (d. h. das Drehmoment, das an der Kurbelwelle 22 bereitgestellt wird), die verfügbar sind, wenn verschiedene Drehmomentstellglieder so gesteuert werden, dass sie sich in unterschiedlichen Zuständen befinden. Bei der Verwendung hierin ist ein ”Drehmomentstellglied” ein System, das einen Kraftmaschinenparameter verändert, der das Kurbelwellendrehmoment beeinflusst. Beispielsweise umfassen einige der Drehmomentstellglieder, die vom ECM 32 zum Modifizieren des Drehmoments an der Kurbelwelle 22 steuerbar sind, ein Luftströmungsstellglied oder ein Stellgliedmodul 50, das eine Luftströmung an Kraftmaschinenzylinder 46 steuert, ein Zündfunkenstellglied oder ein Stellgliedmodul 52, das den Zündfunkenzündzeitpunkt steuert, und ein Kraftstoffstellglied oder ein Stellgliedmodul 56, das den Kraftstoff für die Kraftmaschinenzylinder 46 steuert. Das TCM 34 weist auch einen Prozessor 38 mit einem Algorithmus auf, der betrieben werden kann, um den Zeitpunkt und die Dauer von Getriebeschaltvorgängen zu steuern, sowie um einen Bereich an Drehmomentreduktion an der Kurbelwelle 22 zu bestimmen, der während eines Schaltvorgangs des Getriebes 16, etwa eines Hochschaltvorgangs, vom ECM 32 angefordert werden soll. Der angeforderte Bereich an Drehmomentreduktion beruht zumindest teilweise auf den Drehmomentkapazitäten, die durch das ECM 32 bestimmt wurden.
Eine Anforderung nach Drehmoment oder nach einem Betrag an Drehmomentreduktion oder nach einem Entfernen einer Drehmomentreduktion über eine Steuerung von Zündfunken, Kraftstoff oder eines Elektromotors/Generators wird als eine unmittelbare Drehmomentanforderung oder eine Anforderung für ein unmittelbares Drehmoment bezeichnet, während eine Anforderung nach Drehmoment oder nach einem Betrag an Drehmomentreduktion aufgrund der Steuerung der Luftströmung als eine vorhergesagte Drehmomentanforderung oder eine Anforderung für ein vorhergesagtes Drehmoment bezeichnet wird. Veränderungen am Zündfunkenzeitpunkt und Veränderungen an der Kraftstoffzufuhr, etwa ein Absperren des Kraftstoffs (auch als Kraftstoffunterbrechung bezeichnet) treten im Vergleich mit einer Veränderung bei der Luftströmung relativ schnell auf, wie hier weiter erörtert wird. Die Luftströmung wird daher als ein relativ langsames Drehmomentstellglied bezeichnet, während der Zündfunkenzeitpunkt und das Absperren von Kraftstoff als relativ schnelle Drehmomentstellglieder bezeichnet werden.
Das von der Kraftmaschine 14 bereitgestellte Luftströmungsstellglied beeinflusst das Drehmoment an der Kurbelwelle 22 aufgrund einer Steuerung der Luftströmung durch die Drosselklappe 40, etwa durch Öffnen oder Schließen der Drosselklappe 40 auf ein größeres oder kleineres Ausmaß, einer Steuerung der Luftströmung durch Turboverstärker oder Superlader 42, um den Luftdruck in der Kraftmaschine 14 zu beeinflussen, und einer Steuerung der Luftströmung durch Nockenphasensteller 44, welche das Zeitverhalten von Einlassventilen und Auslassventilen für Kraftmaschinenzylinder 46 steuern. Das Luftströmungsstellglied kann Teil des Luftströmungsstellgliedmoduls 50 sein, das Betätigungssignale an die Drosselklappe 40, den Turboverstärker und/oder Superlader 42 und die Phasensteller 44 sendet. Eine Steuerung des Drehmoments durch Veränderungen bei der Luftströmung weist eine naturgegebene Verzögerung zwischen der Betätigung oder Implementierung einer Luftströmungsdrehmomentanforderung und der Auswirkung der Anforderung auf das Kurbelwellendrehmoment auf. Daher wird eine derartige Anforderung als eine vorhergesagte Anforderung bezeichnet, da sie für eine Auswirkung auf das Kurbelwellendrehmoment ist, deren Auftreten nach einer bestimmten Verzögerung vorhergesagt wird, nachdem die Betätigung stattfindet. Zum Beispiel wird eine Veränderung bei der Drosselklappenposition die volle Auswirkung auf das Kurbelwellendrehmoment erst dann aufweisen, wenn Luft, die sich gegenwärtig im Krummer und in den Zylindern 46 befindet, durch die Kraftmaschine 14 hindurch geschoben ist. Die zeitliche Reaktion des Kurbelwellendrehmoments auf eine vorhergesagte Drehmomentanforderung kann aufgrund des Wesens der Luftströmungssteuerung basierend auf vielen Faktoren variieren. Ein derartiger Faktor ist die Kraftmaschinendrehzahl. Das Durchführen von Schaltvorgängen mit einer vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentreduktion kann eine größere Gesamtreduktion als nur mit der unmittelbaren Drehmomentreduktion alleine bereitstellen. Jedoch kann aufgrund des Wesens der Reaktion auf vorhergesagte Drehmomentanforderungen bei Funkenzündungs-Benzinkraftmaschinen mehr Koordination des zeitlichen Ablaufs der Drehmomentanforderungen notwendig sein.
Das Zündfunkenstellglied kann Teil des Zündfunkenbetätigungsmoduls 52 sein, das Betätigungssignale zum Steuern des zeitlichen Ablaufs der Zündfunken sendet, die von Zündkerzen 54 (eine ist gezeigt) relativ zum oberen Totpunkt (OT) der Kolben in den Zylindern 46 erzeugt werden. Bei einem gegebenen Kraftmaschinenverbrennungsgemisch gibt es einen optimalen Zündfunkenzeitpunkt, der eine Funktion der Kraftmaschinendrehzahl, der Menge an verbrennbarer Luft im Gemisch, der Ladungstemperatur und anderer Faktoren ist. Die zeitliche Steuerung des Zündfunkens zu einem späteren Zeitpunkt als zu diesem optimalen Zündfunkenzeitpunkt wird als eine Zündfunkenreduktion bezeichnet, da sie bewirkt, dass die Verbrennung im Zylinder 46 weniger Drehmoment an der Kurbelwelle 22 erzeugt.
Das Kraftstoffstellglied kann Teil eines Kraftstoffbetätigungsmoduls 56 sein, das Betätigungssignale zur Steuerung einer Kraftstoffströmung, etwa durch ein Kraftstoffeinspritzventil 58 für jeden der Zylinder 46 (eines ist gezeigt) sendet. Wenn das Kraftstoffdrehmomentbetätigungssignal befiehlt, dass ein Absperren von Kraftstoff auftreten soll, findet in den Zylindern 46 keine Verbrennung statt und das Kurbelwellendrehmoment wird erheblich reduziert.
Mit Bezug auf 2 ist ein Verfahren 100 zum Steuern des Kurbelwellendrehmoments vor und während eines Schaltvorgangs im Getriebe 16 auf schematische Weise gezeigt. 3 stellt auf schematische Weise die Algorithmen und die Funktionalität des ECM 32 und des TCM 34 dar, welche das Verfahren 100 von 2 ausführen. Das Verfahren 100 beginnt bei Block 102, bei dem Kurbelwellendrehmomentkapazitäten bestimmt werden, die mit verschiedenen Drehmomentstellgliedern verbunden sind. Die Drehmomentstellglieder umfassen sowohl ein relativ langsames Drehmomentstellglied, wie etwa ein Luftströmungsstellglied, sowie ein relativ schnelles Drehmomentstellglied, wie etwa ein Zündfunkenstellglied und/oder ein Kraftstoffstellglied. Bei der gezeigten Ausführungsform wird Block 102 von dem ECM 32 ausgeführt, etwa durch einen Drehmomentschätzalgorithmus 60 des ECM 32, der in 2 gezeigt ist. Block 102 kann die Blöcke 104, 106 und 108 enthalten. Bei Block 104 wird das Kurbelwellendrehmoment bei der aktuellen Luftströmung (d. h. der Luftströmungsreaktion auf aktuelle Einstellungen der Drosselklappe 40, des Turboverstärkers und/oder des Superladers 42 und der Phasensteller 44), wobei der Motor/Generator 28 auf sein maximales negatives Drehmoment eingestellt ist und wobei der Zeitpunkt des Kraftmaschinenzündfunkens auf den minimalen Zündfunken eingestellt ist, bestimmt und an das TCM 34 als ein Signal eines Satzes von elektronischen Signalen übermittelt, die durch den in 2 gezeigten Pfeil 64 dargestellt sind. Das Kurbelwellendrehmoment bei der aktuellen Luftströmung und bei einem minimalen Zündfunken kann als ”Kurbelwellendrehmoment mit minimaler unmittelbarer Kapazität” bezeichnet werden. Bei der Verwendung hierin ist der ”minimale Zündfunke” eine vorbestimmte Einstellung, die einen maximalen Betrag an Zündfunkenspätverstellung bereitstellt, ohne dass eine Kraftmaschinenfehlzündung verursacht wird. Wenn mit anderen Worten der Zündfunke auf den minimalen Zündfunken eingestellt ist, wird ein minimaler Betrag an Kurbelwellendrehmoment bereitgestellt, der vom Zündfunkenstellgliedmodul 52 bereitgestellt werden kann. Es wird das Kurbelwellendrehmoment mit minimaler unmittelbarer Kapazität statt ein Kraftmaschinendrehmoment mit minimaler unmittelbarer Kapazität verwendet, speziell bei Hybridsystemen, sodass die Auswirkung eines Elektromotors/Generators, etwa des Motors/Generators 28, der zum Kurbelwellendrehmoment beitragen kann, bei der Bestimmung berücksichtigt wird.
Bei Block 106 wird das Kurbelwellendrehmoment mit minimaler Luftströmung (d. h. Einstellungen der Drosselklappe 40, des Turboverstärkers und/oder Superladers 42 und der Phasensteller 44, um einen minimal möglichen Betrag an Drehmoment bereitzustellen) bestimmt, wobei der Zeitpunkt des Kraftmaschinenzündfunkens auf den minimalen Zündfunken eingestellt ist. Dieses kann als ”minimale unmittelbare Kurbelwellendrehmoment-Laufkapazität” bezeichnet werden.
Bei Block 108 wird das Kurbelwellendrehmoment mit minimaler Luftströmung und mit abgesperrtem Kraftstoff an die Zylinder 46 bestimmt. Dies kann als ”minimale Kurbelwellendrehmomentkapazität bei Absperrung” bezeichnet werden. Bei diesen Drehmomenteinstellungen erhöht das Einstellen der Luftströmung auf ein Minimum, obwohl der Kraftstoff an die Zylinder 46 abgesperrt ist, dennoch den Bereich der erreichbaren Drehmomentreduktion (d. h. es liefert eine Drehmomentkapazität mit geringerer Größe) wegen erhöhter Pumpverluste, die damit verbunden sind, dass die Zylinder 46 eine Luftströmung durch eine kleinere Öffnung in der Drosselklappe ziehen, wenn die Luftströmung minimiert ist.
Jede der Bestimmungen in den Blöcken 104, 106 und 108 umfasst eine Kurbelwellendrehmomentkapazität, die durch eine Kombination eines langsamen Drehmomentstellglieds (z. B. des Luftströmungsstellglieds) und eines schnellen Drehmomentstellglieds (z. B. des Zündfunkenstellglieds oder des Kraftstoffstellglieds) erreicht wird. Jede der Drehmomentkapazitäten, die bei Block 102 des Verfahrens 100 bestimmt wurden, wird als elektronische Signale von dem Drehmomentschätzalgorithmus 60 des ECM 32 an einen Drehmomentbetätigungsbereichsalgorithmus 62 des TCM 34 gesendet, wie in 3 durch Pfeil 64 dargestellt ist. Das Verfahren 100 geht dann zu Block 110 weiter, bei dem das TCM 32 den von der Kraftmaschine 12 (sowie vom Motor/Generator 28 bei einem Hybridantriebsstrang) notwendigen Drehmomentbetätigungsbereich bestimmt, um die optimale Kombination aus einer Schaltzeit, Kupplungsdrücken und einer Kraftmaschinendrehmomentbetätigung anzufordern, um den Schaltvorgang zu erreichen. Der Drehmomentbetätigungsbereichsalgorithmus 62 empfängt Eingabeinformationen in der Form von elektronischen Signalen, die durch Pfeil 66 in 3 dargestellt sind. Die Eingabeinformationen umfassen Information, dass ein Schaltvorgang befohlen wurde und den Zielgang des Getriebegangschaltvorgangs. Wenn beispielsweise der Gangschaltvorgang vom zweiten Gang in den dritten Gang erfolgt (d. h. ein Hochschaltvorgang), empfängt der Drehmomentbetätigungsbereichsalgorithmus 62 diese Informationen von anderen Algorithmen innerhalb des Getriebesteuermoduls 34, etwa aus einer gespeicherten Nachschlagetabelle, die einen geeigneten Gang für das Getriebe 16 auf der Grundlage einer Fahrerabsicht und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Die Eingabeinformationen umfassen außerdem eine Fahrerabsicht, die aus der Gaspedalposition und einem beliebigen speziellen Betriebsmodus, der vom Fahrer gewählt wurde (etwa einem Sportmodus, ein Sparmodus usw.), bestimmt werden kann, und als ein vom Fahrer angefordertes Drehmoment bezeichnet werden kann. Der Drehmomentbetätigungsbereichsalgorithmus 62 bestimmt einen Drehmomentbetätigungsbereich, über welchen hinweg das Drehmoment während des Schaltvorgangs auf der Grundlage der Drehmomentkapazitätsinformationen und der zusätzlichen Eingabeinformationen, die aus dem ECM 32 empfangen wurden, modifiziert werden soll.
Der Getriebesteueralgorithmus im Prozessor 38 kann außerdem das vom Fahrer angeforderte Drehmoment und die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Schaltdauer verbinden, die als wünschenswert angesehen wird. Die Schaltdauer kann eine Drehmomentphase und eine Trägheitsphase umfassen. Während der Drehmomentphase werden Kupplungen im Getriebe 16 gefüllt oder entleert, soweit es notwendig ist, um die vorbestimmten Kupplungseingriffe für den Zielgang herzustellen. Während der Trägheitsphase findet die Drehzahlveränderung der Kurbelwelle 22 aufgrund der durch das Getriebe 16 hergestellten neuen Getriebeübersetzung statt. Bei einer relativ hohen Fahrzeuggeschwindigkeit und einem relativ hohen vom Fahrer angeforderten Achsdrehmoment oder einer relativ hohen Beschleunigung kann der Algorithmus eine kürzere gewünschte Schaltdauer zuordnen, als wenn der gleiche Schaltvorgang bei einem relativ niedrigen vom Fahrer angeforderten Achsdrehmoment angefordert würde. Das heißt, dass es zugelassen sein kann, dass der Schaltvorgang bei einem höheren vom Fahrer angeforderten Achsdrehmoment aggressiver sein kann.
Zusätzliche Eingabeinformationen 67 an den Drehmomentbetätigungsbereichsalgorithmus 62 können einen von einem anderen Algorithmus des Prozessors 38 bestimmten Managementschätzwert für ein vorbestimmtes maximales Hochschaltdrehmoment umfassen, der einen Schätzwert des Maximalbetrags an Drehmomentreduktion zuordnet, der von einem Kupplungssteuerungsalgorithmus 73 für den speziellen Hochschaltvorgang erwartet wird. Dieser Schätzwert kann zumindest teilweise auf den mechanischen Begrenzungen des Schaltvorgangs beruhen, etwa den Zahnverhältnissen der ineinander eingreifenden Zahnräder, und auf Kupplungsfülldrücken.
Nachdem der Drehmomentbetätigungsbereichsalgorithmus 62 des Prozessors 38 des TCM 34 einen Drehmomentbetätigungsbereich bestimmt hat, der benötigt wird, um die gewünschte Fahrerabsicht und die gewünschte Schaltdauer zu bewerkstelligen, wird der benötigte Betätigungsbereich als ein elektronisches Signal, das durch Pfeil 70 dargestellt ist, an einen Drehmomentanforderungsalgorithmus 72 des Prozessors 38 des TCM 34 gesendet, der die zeitliche Steuerung, den Wert und den Typ von Drehmomentanforderungen bestimmt, die an das ECM 32 gesendet werden sollen. Die Drehmomentanforderungen werden in Block 112 des Verfahrens 100 bestimmt, indem der benötigte Drehmomentbetätigungsbereich (der in Block 110 bestimmt wurde) mit den Drehmomentkapazitäten verglichen wird, die in Block 102 bestimmt wurden. Da mit anderen Worten die Drehmomentreduktionsfähigkeiten der verschiedenen Drehmomentstellglieder bekannt sind, können Drehmomentanforderungen gestellt werden, die den benötigten Drehmomentbetätigungsbereich am besten erfüllen, wenn die verfügbaren Beträge an Drehmomentreduktion gegeben sind, die von den verschiedenen Drehmomentstellgliedern erreicht werden können.
Block 112 enthält sowohl einen Block 114 als auch einen Block 116. Bei Block 114 bestimmt das Verfahren 100 einen Drehmomentanforderungswert und einen Drehmomentinterventionstyp, der von den Luftströmungsstellgliedern der Kraftmaschine 12 angefordert werden soll, der allen Zeitpunkten während einer Zeitspanne direkt vor einem bevorstehenden Schaltvorgang und während der Ausführung des Schaltvorgangs entspricht (d. h. vor und während der Drehmomentphase und der Trägheitsphase). Der Drehmomentanforderungswert und der Drehmomentinterventionstyp für die Luftströmungsstellglieder werden als die vorhergesagte Kurbelwellendrehmomentanforderung bezeichnet und können variieren, wenn die Zeit vor und während des Schaltvorgangs fortschreitet. Bei Block 114 stellt der Drehmomentanforderungswert den Betrag an Drehmoment dar, der durch eine Steuerung der Luftströmungsstellglieder an der Kurbelwelle 22 erreicht werden soll.
Der Drehmomentinterventionstyp für die Luftströmungsdrehmomentanforderung kann einer von drei Typen sein: keine Intervention, eine maximale Drehmomentgrenze und eine minimale Drehmomentgrenze. Ein Drehmomentinterventionstyp mit keiner Drehmomentintervention ist eine Anforderung, dass hinsichtlich der Luftströmungsstellglieder keine Intervention durchgeführt werden soll, und dass die Drosselklappe 40, der Turboverstärker und/oder der Superlader 42 und die Phasensteller 44 zu Zwecken der Drehmomentverwaltung vor oder während des Schaltvorgangs nicht manipuliert werden sollen, sondern bei ihren aktuellen stationären Einstellungen (einer Periode ohne Schaltvorgang) bleiben sollen. Ein Drehmomentinterventionstyp mit einer maximalen Drehmomentgrenze ist eine Anforderung, die Luftströmungsstellglieder so einzustellen, dass ein maximales Kurbelwellendrehmoment nicht überschritten wird. Diese Einstellung kann verwendet werden, um ein Drehmoment von dem vom Fahrer angeforderten Niveau aus zu verringern. Diese Anforderung dient dazu, dass Luftströmungsstellglieder manipuliert werden, wobei das Drehmoment falls notwendig so reduziert wird, dass das Kurbelwellendrehmoment die Maximalgrenze nicht überschreitet. Ein Drehmomentinterventionstyp mit einer minimalen Drehmomentgrenze ist eine Anforderung, die Luftströmungsstellglieder so einzustellen, dass zumindest ein minimales Kurbelwellendrehmoment bereitgestellt wird, wobei das Drehmoment falls notwendig erhöht wird, sodass das Kurbelwellendrehmoment nicht unter die minimale Drehmomentgrenze fällt. Diese Einstellung kann verwendet werden, um das Drehmoment über das vom Fahrer angeforderte Niveau hinaus zu erhöhen.
Bei Block 116 bestimmt das Verfahren 100 einen Drehmomentanforderungswert und einen Drehmomentreaktionstyp, der von den schnellen Drehmomentstellgliedern (d. h. dem Zündfunkenstellglied und dem Kraftstoffstellglied) der Kraftmaschine 12 angefordert werden soll, der in allen Zeitpunkten während einer Zeitspanne direkt vor einem bevorstehenden Schaltvorgang und während der Ausführung des Schaltvorgangs entspricht (d. h. vor und während der Drehmomentphase und der Trägheitsphase). Der Drehmomentanforderungswert und der Drehmomentreaktionstyp für die schnellen Stellglieder werden als eine unmittelbare Kurbelwellendrehmomentanforderung bezeichnet, da es nur eine sehr geringe Verzögerung bei der Auswirkung auf das Kurbelwellendrehmoment gibt, wenn eine derartige Drehmomentanforderung befohlen wird. Die Richtung einer unmittelbaren Drehmomentanforderung wird typischerweise als abnehmend oder ”maximale Grenze” bezeichnet, da die Zündfunkenreduktion und das Absperren von Kraftstoff aufgrund ihres Wesens bei Benzinkraftmaschinen nur in der Lage sind, das Drehmoment von dem vom Fahrer angeforderten Niveau aus zu verringern. Die unmittelbare Kurbelwellendrehmomentanforderung kann variieren, wenn die Zeit vor und während des Schaltvorgangs fortschreitet. Bei Block 116 stellt der Drehmomentanforderungswert den Betrag an Drehmoment dar, der an der Kurbelwelle 22 durch ein Steuern des Zündfunkenzeitverhaltens durch das Zündfunkenbetätigungsmodul 52 und ein Steuern des Kraftstoffs durch das Kraftstoffbetätigungsmodul 56 erreicht werden soll.
Der Drehmomentreaktionstyp für die unmittelbare Kurbelwellendrehmomentanforderung kann einer von vier Typen sein: nicht aktiv, durch Komfort eingeschränkt, Maximalbereich, und automatische Stellgliedwahl. Ein Drehmomentreaktionstyp des Typs nicht aktiv ist eine Anforderung, dass hinsichtlich der schnellen Stellglieder keine Intervention durchgeführt werden soll, und dass das Zündfunkenzeitverhalten und der Kraftstoff an die Zylinder 46 zu Zwecken der Drehmomentverwaltung vor oder während des Schaltvorgangs nicht manipuliert werden sollen. Stattdessen wird die unmittelbare Kurbelwellendrehmomentanforderung auf ihren Maximalwert gesetzt (d. h. das optimale kalibrierte stationäre Zündfunkenzeitverhalten und Kraftstoff für alle Zylinder 46).
Ein angeforderter Drehmomentreaktionstyp des Typs ”durch Komfort eingeschränkt” ist eine Anforderung für eine relativ schnelle und sanfte Reaktion, wobei der Bereich der Drehmomentreduktion auf der Grundlage der Fähigkeiten der verfügbaren schnellen Stellglieder möglicherweise eingeschränkt wird. Diese Begrenzung des Bereichs der Drehmomentreduktion wird als die minimale Grenze des unmittelbaren Drehmoments bezeichnet und kann sich mit Betriebsbedingungen sogar während eines Schaltvorgangs verändern. Dieser Drehmomentreaktionstyp wird bei einer Funkenzündungs-Brennkraftmaschine normalerweise nur durch eine Manipulation des Zündfunkenstellglieds (d. h. eine Zündfunkenspätverstellung) erreicht, kann aber bei anderen Typen von Vortriebssystemen die Verwendung zusätzlicher schneller Stellglieder erfordern. Wenn nur als Beispiel ein aktueller vorhergesagter Kurbelwellendrehmomentwert 150 Nm beträgt und eine durch Komfort eingeschränkte Anforderung von 100 Nm gestellt wird, dann wird, wenn die minimale Grenze des unmittelbaren Drehmoments (der Kurbelwellendrehmomentwert, der mit einer Drehmomentreduktion nur unter Verwendung des Zündfunkenstellglieds erreicht wird) 90 Nm beträgt, der Zündfunken nach spät verstellt werden und die Anforderung wird erreicht werden. Wenn die minimale Grenze des unmittelbaren Drehmoments jedoch 110 Nm beträgt, dann wird der Zündfunken auf seine minimale Frühverstellung zur Verbrennung nach spät verstellt werden und das Drehmoment an der Kurbelwelle 22 wird nur auf 110 Nm abnehmen (d. h. die Anforderung wird nicht vollständig erreicht). Wenn die Anforderung entfernt wird (beim Abschluss des Schaltvorgangs), wird der Zündfunke nahezu augenblicklich auf sein kalibriertes Niveau zurückkehren.
Ein angeforderter Drehmomentreaktionstyp mit einem ”Maximalbereich” ist eine Anforderung für eine schnelle Drehmomentreduktion bei dem maximal verfügbaren Bereich an Kurbelwellendrehmomentreduktion, der unter Verwendung der schnellen Stellglieder erreicht werden kann. Der ”Komfort” (d. h. die Sanftheit) des Schaltvorgangs wird zugunsten der Bereitstellung eines erhöhten Reduktionsbereichs reduziert. Diese Reaktion wird bei einer Funkenzündungs-Brennkraftmaschine am wahrscheinlichsten sowohl mit dem Zündfunkenstellglied als auch dem Kraftstoffstellglied erreicht, kann aber bei anderen Typen von Vortriebssystemen mit anderen Drehmomentstellgliedern erreicht werden. Wenn nur als Beispiel der aktuelle vorhergesagte Kurbelwellendrehmomentwert 150 Nm beträgt und ein Drehmomentanforderungstyp mit einem Maximalbereich für 100 Nm vorliegt, dann kann das Kraftstoffstellglied, wenn die minimale Grenze des Drehmoments für den Maximalbereich –10 Nm beträgt (Kurbelwellendrehmoment mit sowohl abgesperrtem Kraftstoff als auch Zündfunkenspätverstellung) das Drehmoment um 40 Nm reduzieren, indem es den Kraftstoff an die Zylinder 46 absperrt, und das Zündfunkenstellglied kann verwendet werden, um das Drehmoment um weitere 10 Nm auf 100 Nm zu reduzieren. Wenn die Anforderung entfernt wird, wird der Kraftstoff an die Zylinder 46 eingeschaltet und das Zündfunkenzeitverhalten wird zum kalibrierten Zeitverhalten zurückkehren, wodurch das Kurbelwellendrehmoment nahezu unmittelbar zum vorhergesagten Drehmomentwert zurückkehrt. Bei einem System, das das Absperren von Kraftstoff für weniger als alle Zylinder 46 erlaubt, kann das Erreichen der Maximalbereichanforderung mit dem Absperren von Kraftstoff für nur einige der Zylinder möglich sein.
Ein angeforderter Drehmomentreaktionstyp mit einer automatischen Stellgliedwahl ist eine Anforderung, der durch Komfort eingeschränkten Drehmomentanforderung zu folgen, jedoch den vorhergesagten Kurbelwellendrehmomentanforderungswert zu modifizieren, um sicherzustellen, dass der angeforderte unmittelbare Drehmomentwert erreichbar ist. Da das Stellglied für das vorhergesagte Drehmoment (d. h. das Luftströmungsstellglied) verwendet werden kann, um diese Anforderung zu erreichen, kann die Reaktionsrate dieser Anforderung langsamer als der durch Komfort eingeschränkte Drehmomentreaktionstyp und der Maximalbereichs-Drehmomentreaktionstyp sein. Wenn nur als Beispiel der aktuelle vorhergesagte Kurbelwellendrehmomentwert 150 Nm beträgt und die Anforderung des Drehmomentreaktionstyps mit automatischer Stellgliedwahl 50 Nm beträgt (d. h. die Anforderung besteht darin, einen Kurbelwellendrehmomentwert von 50 Nm zu erreichen), dann kann die Anforderung vom Reaktionstyp mit automatischer Stellgliedwahl, wenn die Minimalgrenze des unmittelbaren Drehmoments (der Kurbelwellendrehmomentwert, der alleine durch das Zündfunkenstellglied erreicht wird) 70 Nm beträgt, durch das Zündfunkenstellglied alleine nicht erreicht werden. Die Anforderung vom Reaktionstyp mit automatischer Stellgliedwahl enthält daher eine Anforderung, den vorhergesagten Kurbelwellendrehmomentanforderungswert auf einen Wert zu modifizieren, der 20 Nm niedriger ist, und das Luftströmungsstellglied zu verwenden, um zu bewirken, dass die Drosselklappe 40 um einen Betrag geschlossen wird, der das Kurbelwellendrehmoment um 20 Nm reduziert. Der Zündfunke wird dann auf seine minimale Vorverstellung zur Verbrennung nach spät verstellt (d. h. um seine größte Drehmomentreduktion zu erreichen), sodass die Maximalbereichsanforderung von 50 Nm an der Kurbelwelle 22 erreicht wird. Da die Drehmomentanforderung vom Reaktionstyp mit automatischer Stellgliedwahl unter Verwendung des Luftströmungsstellglieds sowie des Zündfunkenstellglieds erreicht wird, wird das Drehmoment an der Kurbelwelle 22, wenn die Anforderung entfernt wird, nicht unmittelbar wiederhergestellt, da es eine Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Drosselklappe 40 geöffnet wird, und dem Zeitpunkt, an dem die größere Luftströmung die Zylinder 46 zur Verbrennung erreicht, gibt.
Die Kurbelwellendrehmomentanforderungen vor und während des Schaltvorgangs, die bei Block 112 und durch den Drehmomentanforderungsalgorithmus 72 in 3 bestimmt wurden, werden dann an das ECM 32 übermittelt, wie durch Pfeil 74 dargestellt ist. Das Verfahren 100 geht dann zu Block 118 weiter, bei dem das ECM 32 die Getriebedrehmomentanforderungen in einem Bewertungsalgorithmus 76, der in 3 dargestellt ist, bewertet, welcher die Einstellungen bestimmt, die für die Drosselklappe 40, den Turboverstärker und/oder Superlader 42, die Nockenphasensteller 44, das Zündfunkenzeitverhalten, den Kraftstoffzustand und die Betätigungsbefehlssignale, die von den jeweiligen Betätigungsmodulen 50, 52, 56 benötigt werden, um diese Einstellungen zu bewirken und die Drehmomentanforderungen zu liefern, benötigt werden. Block 118 kann einen Block 120 enthalten, in dem das Verfahren 100 die Getriebedrehmomentanforderungen durch einen Vergleich der Getriebedrehmomentanforderungen mit anderen Antriebsdrehmomentanforderungen in einem Beurteilungsalgorithmus 78 beurteilt. Andere Antriebsdrehmomentanforderungen können Drehmomentreduktionen für einen Schutz der Kraftmaschine vor Überdrehzahl, Drehmomenterhöhungen zur Verhinderung eines Stehenbleibens oder eine Anforderung zum Abschalten der Kraftmaschine umfassen, wenn ein kritischer Fehler detektiert wurde, etwa ein Fahrzeugdiebstahl oder eine festsitzende Drosselklappe. Bei Block 120 werden diese konkurrierenden Anforderungen priorisiert oder verwendet, um die Kurbelwellendrehmomentanforderung von dem TCM 34 zu modifizieren.
Block 118 kann außerdem einen Block 122 enthalten, bei dem ein Kraftmaschinendrehmomentbetätigungsalgorithmus 80, der in 3 dargestellt ist, sicherstellt, dass eine Betätigung des Absperrens von Kraftstoff alle Zylinder 46 absperrt, wenn das Absperren von Kraftstoff nur bei gewählten Zylindern bei dem vorbestimmten Betätigungsalgorithmus nicht erlaubt ist. Bei dem Verfahren 100 werden dann bei Block 124 Betätigungsbefehle als elektronische Signale von dem Kraftmaschinendrehmomentbetätigungsalgorithmus 80 an das Luftströmungsbetätigungsmodul 50, das Zündfunkenbetätigungsmodul 52 und das Kraftstoffbetätigungsmodul 56 gesendet, wie durch Pfeile 82, 84 bzw. 86 dargestellt ist.
4, 5 und 6 veranschaulichen auf schematische Weise die Drehmomentverwaltung bei Schaltvorgängen, die vor und während eines Schaltvorgangs mit einer Getriebedrehmomentanforderung auf der Grundlage der Kurbelwellendrehmomentkapazitäten der verschiedenen Drehmomentstellgliedkombinationen ausgeführt wird, wie mit Bezug auf das Verfahren 100 erörtert wurde. 4 ist eine Zeichnung einer Getriebedrehmomentanforderung während eines Getriebehochschaltvorgangs mit ”Gasgeben” mit Drehmomentreduktion. In der Zeichnung nimmt die Zeit entlang der horizontalen Achse 200 nach rechts zu, während das Drehmoment an der Kurbelwelle 22 entlang der vertikalen Achse 202 zunimmt. Der Begriff ”Gasgeben” trifft auf Situationen zu, bei denen der Fahrer das Gaspedal niederdrückt und die Kraftmaschine ein erhebliches positives Antriebsdrehmoment erzeugt. Unter diesen Umständen würde die Kraftmaschine 12 ohne eine Drehmomentreduktion von den durch das TCM 34 gestellten auf Kurbelwellendrehmomentkapazitäten basierenden Drehmomentanforderungen ein Drehmoment an der Kurbelwelle 22 erzeugen, wie es durch Kurve 204 dargestellt ist, das als ein nicht vom Getriebe geregeltes stationäres Kraftmaschinendrehmoment bezeichnet werden kann. Bei dem Verfahren 100 kann das TCM 34 die vom ECM 32 gesendeten Drehmomentkapazitätsinformationen verwenden, um zu bewerten, wie die Schaltdauer, die Kupplungsdrücke und der Wert und der Typ der Drehmomentanforderung, die an das ECM 34 gesendet werden sollen, geplant werden sollen. Die vom ECM 32 gesendeten Drehmomentkapazitätssignale legen fest, dass die minimale unmittelbare Kapazität des Kurbelwellendrehmoments durch eine Kurve 206 dargestellt wird, die minimale unmittelbare Kurbelwellendrehmoments-Laufkapazität durch eine Kurve 208 dargestellt wird und die minimale Kurbelwellendrehmomentkapazität bei Absperrung durch eine Kurve 210 dargestellt wird. Folglich ist der Bereich der Zündfunkenautorität, der durch einen Betrieb bei der minimalen unmittelbaren Kurbelwellendrehmomentkapazität verfügbar ist, der Betrag an Drehmomentreduktion zwischen der Kurve 204 und der Kurve 206. Wenn während des Schaltvorgangs die Luftströmung in Kombination mit einem Spätverstellen des Zündfunkens reduziert wird, kann das Kurbelwellendrehmoment weiter auf die minimale unmittelbare Kurbelwellendrehmoment-Laufkapazität, die durch die Kurve 208 dargestellt ist, reduziert werden. Wenn der Kraftstoff deaktiviert wird, kann das Drehmoment bis auf die minimale Kurbelwellendrehmomentkapazität bei Absperrung abgesenkt werden, die durch die Kurve 210 dargestellt wird.
Bei dem vorstehenden Beispiel wird die unmittelbare Drehmomentanforderung des Getriebes durch eine Kurve 212 dargestellt und an das ECM 32 als der Wert für die unmittelbare Drehmomentanforderung und der Typ für die unmittelbare Drehmomentreaktion gesendet, wie bezüglich Block 116 des Verfahrens 100 erörtert wurde. Die angeforderte Drehmomentreduktion beginnt bei einem bestimmten Zeitpunkt 214, der mit der Erkennung eines Schaltvorgangsbefehls zusammenfallen oder direkt danach liegen kann. Da das TCM 34 über Informationen vom ECM 32 hinsichtlich der Kurve 206 der minimalen unmittelbaren Kurbelwellendrehmomentkapazität, der Kurve 208 der minimalen unmittelbaren Kurbelwellendrehmoment-Laufkapazität und der Kurve 210 der minimalen Kurbelwellendrehmomentkapazität bei Absperrung verfügt, kann das TCM 34 bestimmen, dass die unmittelbare Drehmomentanforderung 212 des Getriebes mit den gewünschten Schaltvorgangsqualitäten innerhalb des Bereichs an Drehmomentreduktion erreicht werden kann, der bei einer Benzinbrennkraftmaschine alleine mit einer Reduktion durch das Zündfunkenstellglied verfügbar ist, da es genügend Drehmomentreduktionsbereich über der Kurve 206 der minimalen unmittelbaren Kurbelwellendrehmomentkapazität gibt, um die extremsten Abschnitte der unmittelbaren Drehmomentanforderung des Getriebes zu erfüllen (d. h. der niedrigsten Abschnitte der Kurve 212). Eine derartige Drehmomentreduktion nur durch Zündfunken kann vorteilhaft ausgeführt werden, wenn sie möglich ist, da die Drehmomenteigenschaften einer Zündfunkenreduktion eine schnelle Reduktion mit einer schnellen Rückkehr des Drehmoments sind (d. h. ein schnelles Entfernen der Drehmomentreduktion, wenn die Getriebedrehmomentanforderung für eine Drehmomentreduktion durch das Zündfunkenstellglied gestoppt wird, etwa am Ende des Schaltvorgangs). Das Drehmoment kann schnell auf vom Fahrer beabsichtigte Niveaus zurückgestellt werden, weil die Luftströmung nicht modifiziert wurde. Jedoch kann der Bereich der Reduktion möglicherweise nicht ausreichen, um schnelle Schaltzeiten bereitzustellen.
5 ist eine weitere Zeichnung einer unmittelbaren Drehmomentanforderung des Getriebes während eines Hochschaltvorgangs des Getriebes mit ”Gasgeben” mit einer Drehmomentreduktion. In 5 benötigt die unmittelbare Drehmomentanforderung 216 des Getriebes einen größeren Drehmomentreduktionsbereich, da das auf der Kurve 216 angeforderte niedrigste Drehmoment niedriger als dasjenige ist, das auf Kurve 212 in 4 angefordert wurde. Unter der Annahme der gleichen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen wie in 4 stellt das TCM 34 fest, dass die gewünschten Schaltvorgangsqualitäten für eine Benzinbrennkraftmaschine nicht alleine im Bereich der Zündfunkenreduktion erreicht werden können, da es nicht genügend Drehmomentreduktionsbereich über der Kurve 206 der minimalen unmittelbaren Kurbelwellendrehmomentkapazität von 4 gibt, um die Kurve 216 zu erfüllen. Das TCM 34 stellt jedoch fest, dass es über der Kurve 208 der minimalen unmittelbaren Kurbelwellendrehmomentkapazität genügend Bereich gibt. Daher plant das TCM 34 eine vorhergesagte Drehmomentanforderung, wie mit Bezug auf Block 114 des Verfahren 100 beschrieben ist, als die vorhergesagte Kurbelwellendrehmomentanforderung 218 des Getriebes, um einen größeren Drehmomentreduktionsbereich bereitzustellen, indem das Luftströmungsstellglied verwendet wird. Die Verwendung des Luftströmungsstellglieds weist einen Synergieeffekt auf, indem sie bewirkt, dass sich die Kurve 206 der minimalen unmittelbaren Kurbelwellendrehmomentkapazität von 4 nach unten zu der Kurve 208 der minimalen unmittelbaren Kurbelwellendrehmoment-Laufkapazität hin bewegt, wie durch Kurve 220 von 5 dargestellt ist, was einen größeren unmittelbaren Drehmomentreduktionsbereich zum Erfüllen der unmittelbaren Drehmomentanforderung 216 bietet.
In 5 eilt die vorhergesagte Drehmomentanforderung 218 der unmittelbaren Kurbelwellendrehmomentanforderung 216 des Getriebes ein wenig voraus. Dies wird im Hinblick auf die naturgegebenen Verzögerungen bei der Luftströmungssteuerung gemacht. Das Luftdrehmoment, welches das Drehmoment bei der aktuellen Luftströmung mit optimalem Zündfunken ist, wobei alle Zylinder 46 mit Kraftstoff versorgt werden, ist mit Kurve 222 gezeigt. Wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung 218 der unmittelbaren Drehmomentanforderung 216 bei der anfänglichen Drehmomentreduktion zu sehr vorauseilt (d. h. die linke Seite der Kurve 216 in 5), dann wird das Luftströmungsdrehmoment die Drehmomentproduktion der Kraftmaschine unter die vom TCM 34 gewünschte unmittelbare Kurbelwellendrehmomentanforderung bringen, wodurch potentiell ein Absacken des Achsdrehmoments beim Schaltvorgang erzeugt wird, das für den Fahrzeugfahrer wahrnehmbar ist. Wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung 218 der unmittelbaren Drehmomentanforderung 216 jedoch nicht in ausreichendem Maß vorauseilt, dann wird die Drehmomentreduktion wegen des Luftströmungstellglieds, die von der vorhergesagten Drehmomentanforderung 218 stammt, zu spät auftreten und die Kraftmaschine 12 wird länger brauchen, um die Drehmomentreduktion zu erreichen, als es das TCM 34 wünscht.
Wenn der Schaltvorgang verlassen wird (das Drehmoment auf das vom Fahrer angeforderte Drehmoment erhöht wird, d. h. die Kurve 204 des nicht vom Getriebe geregelten stationären Drehmoments der Kraftmaschine), eilt die vorhergesagte Drehmomentanforderung 218 der unmittelbaren Drehmomentanforderung 216 auch voraus. Wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung 218 der unmittelbaren Drehmomentanforderung 216 zu sehr vorauseilt, wenn das Drehmoment ansteigt, wird die Kurve 220 der minimalen unmittelbaren Kurbelwellendrehmomentkapazität zu schnell ansteigen und beim Schaltvorgang wird ein Schub wahrgenommen werden, weil die Kraftmaschine 12 zu viel Drehmoment erzeugen wird. Dies liegt daran, dass, wie vorstehend erörtert wurde, das Luftdrehmomentstellglied einen Einfluss auf die minimale unmittelbare Drehmomentkapazität 220 des Kurbelwellendrehmoments aufweist, indem es den Bereich der minimalen unmittelbaren Drehmomentkapazität des Kurbelwellendrehmoments verringert, wie bei Kurve 220 gezeigt ist, wenn die vorhergesagte Kurbelwellendrehmomentanforderung 218 abnimmt und es den Bereich der Kurve 220 der minimalen unmittelbaren Drehmomentkapazität des Kurbelwellendrehmoments erhöht, wenn die vorhergesagte Kurbelwellendrehmomentanforderung 218 ansteigt. Wenn die vorhergesagte Kurbelwellendrehmomentanforderung 218 der unmittelbaren Drehmomentanforderung 216 bei der zunehmenden Steigung nicht genug vorauseilt, dann wird die Luftdrehmomentreaktion bewirken, dass der Drehmomentanstieg unter der gewünschten Reaktion liegt und der Fahrer ein Absacken beim Achsdrehmoment erleben wird.
Die zeitliche Reaktion des Kurbelwellendrehmoments auf eine vorhergesagte Drehmomentanforderung kann wegen des Wesens der Luftströmungssteuerung auf der Grundlage vieler Faktoren variieren. Der größte Faktor ist tendenziell die Kraftmaschinendrehzahl, da die Luftdrehmomentreaktion bei niedrigeren Kraftmaschinendrehzahlen langsamer ist. Das Durchführen von Schaltvorgängen, wobei eine Drehmomentreduktion durch auch eine vorhergesagte Drehmomentreduktion (d. h. durch die Verwendung des Luftströmungsstellglieds 50) erreicht wird, kann eine größere Gesamtreduktion als nur mit einer unmittelbaren Drehmomentreduktion allein bereitstellen (d. h. als mit der Verwendung des Zündfunkenstellglieds 52 oder des Kraftstoffstellglieds 56 alleine oder in Kombination). Jedoch wird wegen des Wesens der Reaktion auf vorhergesagte Drehmomentanforderungen bei Funkenzündungskraftmaschinen eine genauere Koordination der Drehmomentanforderungen benötigt.
6 ist eine weitere Zeichnung einer unmittelbaren Drehmomentanforderung des Getriebes, die durch eine Kurve 224 bei einem Getriebehochschaltvorgang mit ”Gasgeben” mit einer Drehmomentreduktion dargestellt ist. Das TCM 34 kann die gewünschten Schaltvorgangsqualitäten innerhalb des Bereichs der Zündfunken- und Luftströmungsreduktion nicht erreichen, weil es nicht genügend Drehmomentreduktionsbereich über der Kurve 208 der minimalen unmittelbaren Kurbelwellendrehmoment-Laufkapazität gibt. Ein Arbeiten bei Drehmomenten in dem Bereich 226 zwischen der Kurve 208 der minimalen unmittelbaren Kurbelwellendrehmoment-Laufkapazität und der Kurve 210 der minimalen Kurbelwellendrehmomentkapazität bei Absperrung ist bei dieser Ausführungsform durch das ECM 32 nicht erlaubt, weil dies erfordern würde, dass Kraftmaschinenfehlzündungsdiagnosen abgeschaltet werden müssten. Folglich muss das TCM 34 entscheiden, ob es ein fortgesetztes Versorgen der Kraftmaschine 12 mit Kraftstoff während des Schaltvorgangs anfordern soll und ein Drehmoment bei oder über der Kurve 208 der minimalen unmittelbaren Kurbelwellendrehmoment-Laufkapazität anfordern soll, wobei der Reaktionstyp der unmittelbaren Kurbelwellendrehmomentanforderung des Getriebes gleich durch Komfort eingeschränkt ist, oder ob es das Kraftstoffabsperrstellglied 56 verwenden soll und ein Drehmoment bei der Kurve 210 der minimalen Kurbelwellendrehmomentkapazität bei Absperrung anfordern soll, wobei der Reaktionstyp der unmittelbaren Kurbelwellendrehmomentanforderung des Getriebes gleich Maximalbereich ist. Beim Treffen dieser Entscheidung kann das TCM 34 andere Eingaben als Faktoren beachten, wie etwa das vom Fahrer angeforderte Drehmoment, das aktuelle Kurbelwellendrehmoment und die Kraftmaschinendrehzahl. Bei dem Beispiel von 6 ist die unmittelbare Kurbelwellendrehmomentanforderung des Getriebes, die vom TCM 34 gestellt wird, so, dass der Reaktionstyp auf Maximalbereich zum Absperren des Kraftstoffs gesetzt ist. Zusätzlich kann das TCM 34 dieses erreichbare Drehmomentniveau verwenden, um die erwartete Schaltzeit neu zu berechnen und Kupplungsdrücke entsprechend zu planen. Bei einem anderen Beispiel kann eine vorhergesagte Drehmomentanforderung für eine maximale Drehmomentgrenze zusätzlich zu der unmittelbaren Drehmomentanforderung für Maximalbereich mit abgesperrtem Kraftstoff angefordert werden. Dies kann das Drehmoment weiter reduzieren und den Drehmomentreduktionsbereich erhöhen, da Zylinderpumpverluste zu der Drehmomentreduktion beitragen, auch wenn der Kraftstoff abgesperrt ist. Dies kann die Kraftstoffmenge verringern, die zu dem System hinzugefügt werden muss, nachdem Kraftstoff wieder zugeführt wird, um den Wirkungsgrad der Katalysatoren wiederherzustellen.
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen.

Claims

Steuersystem zur Verwendung mit einer Kraftmaschine und einem Getriebe in einem Fahrzeug, umfassend: mindestens einen Controller, der einen Prozessor mit mindestens einem gespeicherten Algorithmus aufweist, der: verschiedene Kurbelwellendrehmomentkapazitäten bestimmt, die mit verschiedenen Drehmomentstellgliedern der jeweiligen Kraftmaschine verbunden sind, die ein relativ langsames Drehmomentstellglied und mindestens ein relativ schnelles Drehmomentstellglied umfassen; einen Drehmomentbetätigungsbereich bestimmt, über welchen hinweg ein Kurbelwellendrehmoment während eines nahenden Schaltvorgangs des Getriebes modifiziert werden soll; und eine Kurbelwellendrehmomentmodifikation durch Verwendung des relativ langsamen Drehmomentstellglieds und/oder des relativ schnellen Drehmomentstellglieds zumindest teilweise auf der Grundlage des Drehmomentbetätigungsbereichs und der Kurbelwellendrehmomentkapazitäten anfordert.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das relativ langsame Stellglied ein Luftströmungsstellglied ist und das mindestens eine relativ schnelle Stellglied ein Zündfunkenstellglied und ein Kraftstoffstellglied umfasst.
Verfahren zum Steuern eines Kurbelwellendrehmoments, das umfasst, dass: unterschiedliche Kurbelwellendrehmomentkapazitäten bestimmt werden, die mit unterschiedlichen Kurbelwellendrehmomentstellgliedern verbunden sind; wobei die unterschiedlichen Kurbelwellendrehmomentstellglieder ein Luftströmungsstellglied, ein Zündfunkenstellglied und ein Kraftstoffstellglied umfassen; ein Drehmomentbetätigungsbereich bestimmt, über welchen hinweg ein Kurbelwellendrehmoment während eines nahenden Schaltvorgangs des Getriebes auf der Grundlage eines Zielgangs des Schaltvorgangs und/oder einer gewünschten Schaltdauer und/oder einer Fahrzeugbetriebsbedingung, die eine Bedienerabsicht hinsichtlich der Schaltdauer anzeigt, modifiziert werden soll; und eine Kurbelwellendrehmomentmodifikation angefordert wird, indem das Luftströmungsstellglied und/oder das Zündfunkenstellglied und/oder das Kraftstoffstellglied auf der Grundlage der unterschiedlichen Kurbelwellendrehmomentkapazitäten und des Drehmomentbetätigungsbereichs verwendet wird bzw. werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Anfordern umfasst, dass ein Drehmomentwert und ein Drehmomentinterventionstyp für das Luftströmungsstellglied angefordert werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Drehmomentinterventionstyp für das Luftströmungsstellglied entweder keine Drehmomentintervention oder eine maximale Drehmomentgrenze oder eine minimale Drehmomentgrenze ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Anfordern umfasst, dass ein Drehmomentwert und ein Drehmomentreaktionstyp für das Zündfunkenstellglied und/oder das Kraftstoffstellglied angefordert werden; wobei der Drehmomentreaktionstyp entweder keine Drehmomentintervention oder eine Anforderung eines begrenzten Reduktionsbereichs oder eine Anforderung eines maximalen Reduktionsbereichs oder eine Anforderung zur automatischen Stellgliedwahl ist, der einen angeforderten Luftströmungsdrehmomentwert modifiziert, um sicherzustellen, dass der Drehmomentwert, der für das Zündfunkenkenstellglied und/oder das Kraftstoffstellglied angefordert wird, erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Anfordern umfasst, dass das Luftströmungsstellglied unabhängig von und vor dem Anfordern des Zündfunkenstellglieds und des Kraftstoffstellglieds angefordert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die unterschiedlichen Kurbelwellendrehmomentkapazitäten ein Kurbelwellendrehmoment bei einer aktuellen Kraftmaschinenluftströmung mit einem minimalen Zündfunken, ein Kurbelwellendrehmoment bei einer minimalen Kraftmaschinenluftströmung und dem minimalen Zündfunken; und ein Kurbelwellendrehmoment bei der minimalen Kraftmaschinenluftströmung in der Kraftmaschine und mit abgesperrtem Kraftstoff in der Kraftmaschine umfassen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Kraftstoffstellglied ausgestaltet ist, um Kraftstoff an Kraftmaschinenzylinder abzusperren; und wobei das Absperren von Kraftstoff für alle Zylinder der Kraftmaschine erfolgt, wenn eine Kurbelwellendrehmomentmodifikation durch Verwendung des Kraftstoffstellglieds angefordert wird, um den Drehmomentbetätigungsbereich bereitzustellen.
Steuersystem für einen Fahrzeugantriebsstrang mit einer Kraftmaschine und einem Getriebe, umfassend: einen Kraftmaschinencontroller mit einem ersten Prozessor mit einem ersten gespeicherten Algorithmus, der unterschiedliche Kurbelwellendrehmomentkapazitäten bestimmt, die mit unterschiedlichen jeweiligen Drehmomentstellgliedern verbunden sind; wobei die Drehmomentstellglieder ein Luftströmungsstellglied, ein Zündfunkenstellglied und ein Kraftstoffstellglied umfassen; einen Getriebecontroller mit einem zweiten Prozessor mit einem zweiten gespeicherten Algorithmus; wobei der Kraftmaschinencontroller mit dem Getriebecontroller wirksam verbunden ist und ausgestaltet ist, um die unterschiedlichen Kurbelwellendrehmomentkapazitäten an den Getriebecontroller zu übermitteln; wobei der zweite gespeicherte Algorithmus einen Drehmomentbetätigungsbereich bestimmt, über welchen hinweg ein Kurbelwellendrehmoment während eines nahenden Hochschaltvorgangs des Getriebes auf der Grundlage eines Zielgangs des Hochschaltvorgangs und/oder einer gewünschten Dauer des Hochschaltvorgangs und/oder einer Fahrzeugbetriebsbedingung, die eine Bedienerabsicht hinsichtlich der Dauer des Hochschaltvorgangs anzeigt, reduziert werden soll; wobei der zweite gespeicherte Algorithmus Anforderungen für ein Zeitverhalten, einen Drehmomentwert und einen Drehmomentinterventions- oder Reaktionstyp für das Luftströmungsstellglied und das Zündfunkenstellglied und/oder das Kraftstoffstellglied bestimmt; wobei die Anforderungen zumindest teilweise auf den Kurbelwellendrehmomentkapazitäten und dem Drehmomentbetätigungsbereich beruhen; wobei der Getriebecontroller ausgestaltet ist, um die Anforderungen an den Kraftmaschinencontroller zu übermitteln; und wobei der Kraftmaschinencontroller die Anforderungen gegenüber anderen vorbestimmten Begrenzungen beim Kurbelwellendrehmoment bewertet und entsprechend eine Betätigung der Drehmomentstellglieder befiehlt.