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Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Antriebsstrang-Steuersystem-Algorithmus, der die Schaltpunkt-Motordrehzahl von schwer belasteten Fahrzeugen erhöht, um ein Antriebsstrangdrehzahlpendeln zu verhindern, aber Hochschaltvorgänge ermöglicht.
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Während des Betriebs eines Automatikgetriebes für ein Kraftfahrzeug kann ein Zyklus auftreten, während dessen das Getriebe automatisch hochschaltet, die Fahrzeuggeschwindigkeit sich verlangsamt, das Getriebe automatisch herunterschaltet, was bewirkt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Der Zyklus wird häufig Antriebsstrangdrehzahlpendeln genannt.
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Eine Steuerstrategie zum Verhindern eines Antriebsstrangdrehzahlpendelns (PPH) würde Getriebehochschaltvorgänge in einen höheren Gang verhindern, wenn das Hochschalten eine Fahrzeugbeschleunigung im hochgeschalteten Gang verhindern würde. Wenn das Getriebe bei dem Fahrzeug, das schwer belastet ist oder eine Steigung hochfährt, hochschaltet, würde die Fahrzeuggeschwindigkeit abnehmen und schnell ein Herunterschalten verursachen.
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Das Antriebsstrangdrehzahlpendeln kann vermieden werden, indem ein Hochschalten verhindert wird und das Getriebe im niedrigeren Gang gehalten wird. Wenn diese Strategie auf einen Lastwagenantriebsstrang bei hoher Drehzahl angewendet wird, kann sich der Motor aufgrund der Unfähigkeit des Motorkühlgebläses, den Antriebsstrang bei einer aufrechterhaltenen hohen Motordrehzahl angemessen zu kühlen, überhitzen.
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Schwer belastete Lastwagen können für mehrere Meilen steile Anstiege hochfahren, wobei sie auf einem niedrigeren Gang gehalten werden, wobei der Motor mit hoher Drehzahl läuft. Dieser Betrieb mit hoher Drehzahl verursacht eine Antriebsstrangüberhitzung.
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Ein Verfahren zum Steuern von Gangschaltvorgängen eines Automatikgetriebes umfasst das Verhindern eines Hochschaltens, während das Fahrzeug auf einer ansteigenden Steigung beschleunigt, wenn die vorhergesagte Fahrzeugbeschleunigung in einem Zielgang geringer ist als eine Referenz-Fahrzeugbeschleunigung im Zielgang; das Beschleunigen des Fahrzeugs auf der Steigung; und das Erzeugen eines Hochschaltens, wenn die vorhergesagte Fahrzeugbeschleunigung im Zielgang größer ist als eine Referenz-Fahrzeugbeschleunigung.
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Die Steuerung verhindert einen Verlust an Fahrzeuggeschwindigkeit auf einer ansteigenden Steigung, wenn ein Hochschalten in einen Zielgang stattfinden würde, indem abwechselnd das Hochschalten auf der Basis der vorhergesagten Fahrzeugbeschleunigung im Zielgang ermöglicht oder verweigert wird.
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Der Anwendungsumfang der bevorzugten Ausführungsform wird aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich. Selbstverständlich sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obwohl sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur zur Erläuterung gegeben. Verschiedene Änderungen und Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen werden für den Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die folgende Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen leichter verständlich, in denen:
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1 ein schematisches Diagramm ist, das einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zeigt;
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2 ein Graph ist, der die Veränderung des erzeugten Motordrehmoments, wenn sich die Motordrehzahl ändert, bei weit offener Drosselklappe zeigt;
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3 ein Graph ist, der Schaltpunkte für Fahrzeuge, die eine Steigung hochfahren, während sie unbelastet, in einem mäßigen Grad belastet und auf einer steilen Steigung schwer belastet sind, zeigt; und
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4 ein Logikablaufdiagramm des Steuerverfahrens ist.
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Mit Bezug zuerst auf 1 umfasst ein Antriebsstrang 10 eine Leistungsquelle wie z. B. einen Verbrennungsmotor (ICE) 12, einen Dieselmotor oder einen Benzinmotor; ein Automatikgetriebe 14, das durch eine Welle 18 mit dem Motor verbunden ist, zum Erzeugen von mehreren Vorwärtsdrehzahlverhältnissen und einem Rückwärtsantrieb; und eine Endantriebseinheit und einen Differentialmechanismus 26, der mit dem Getriebeausgang 24 verbunden ist. Vorderachsen 28, 30, die mit dem Ausgang des Mechanismus 26 verbunden sind, treiben jeweils die Vorderräder 32, 33 an. Das Fahrzeug ist auch abgestützt 34, 35.
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Das Getriebe 14 kann die Drehzahl und das Drehmoment der Achsen 28, 30 relativ zur Drehzahl und zum Drehmoment der Eingangswelle 18 durch Erzeugen von Hochschaltvorgängen und Herunterschaltvorgängen zwischen den Gängen des Getriebes ändern.
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Ein elektronisches Motorsteuermodul (ECM) 24 steuert den Betrieb des Motors 12. Ein elektronisches Getriebesteuermodul (TCM) 27 steuert den Betrieb des Getriebes 14 und seiner Eingangskupplungen 38, 39.
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Die Verlagerung eines Fahrpedals 40 durch den Fahrzeugfahrer erzeugt ein Signal, das eine gewünschte Amplitude eines Raddrehmoments angibt, das vom Motor 12 über den Antriebsstrang 10 auf die angetriebenen Räder 32, 33 übertragen wird. Das ECM 24 umfasst einen Motordrehzahlsteuerbegrenzer 42, der den Motor 12 durch Verhindern einer Motordrehzahl über einer vorbestimmten Grenzdrehzahl vor einer übermäßigen Drehzahl schützt. Eine Drosselklappe 44, die entweder durch das ECM 24 oder direkt durch die Fahrersteuerung über das Fahrpedal 40 gesteuert wird, steuert die Durchflussrate von Luft in die Zylinder des Motors 12.
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Eine Steuerstrategie, die ein Antriebsstrangdrehzahlpendeln verhindert, definiert Getriebeschaltpunkte für den aktuellen belasteten und unbelasteten Zustand des Fahrzeugs und einen Bereich von positiven Steigungen der Straßenoberfläche. Der Graph von 2 zeigt die Veränderung 46 des vom Motor 12 erzeugten Drehmoments, wenn sich die Motordrehzahl ändert, unter Bedingungen mit weit offener Drosselklappe. Die Linie 50 stellt die Motordrehmoment-Motordrehzahl-Beziehung an einem Schaltpunkt vom ersten Gang in den zweiten Gang dar, wenn das Fahrzeug unbelastet oder leicht belastet ist. Das Getriebeausgangsdrehmoment im ersten Gang 52 bei 5650 min–1 ist etwa 1424 ft-lbs; das Getriebeausgangsdrehmoment im zweiten Gang 54 bei 3296 min–1 ist etwa 877 ft-lbs. Das Getriebeausgangsdrehmoment wird um etwa 547 ft-lbs verringert, wenn dieses 1-2-Hochschalten stattfindet.
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Die Linie 56 stellt die Motordrehmoment-Motordrehzahl-Beziehung an einem Schaltpunkt vom ersten Gang in den zweiten Gang dar, wenn das Fahrzeug belastet ist und auf einer Steigung mit positiver Steigung fährt. Das Getriebeausgangsdrehmoment im ersten Gang 58 bei 5950 min–1 ist etwa 1335 ft-lbs; das Getriebeausgangsdrehmoment im zweiten Gang 60 bei 3471 min–1 ist etwa 886 ft-lbs. Das Getriebeausgangsdrehmoment wird um etwa 449 ft-lbs verringert, wenn dieses 1-2-Hochschalten stattfindet.
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Mit Bezug auf 3, in der Getriebeschaltpunkte dargestellt sind, kann ein Schaltpunkt 66 bei einer niedrigen Motordrehzahl unter normalen Betriebsbedingungen, d. h. wenn das Fahrzeug nicht schwer belastet ist oder keine Steigung hochfährt, auftreten. Wenn ein Hochschalten am ersten Schaltpunkt 66 durch die Getriebesteuereinheit 27 verhindert wird und das Fahrzeug weiterhin beschleunigt, während es die Steigung hochfährt, treten spätere Schaltpunkte bei höheren Motordrehzahlen nahe der Motordrehzahl im roten Drehzahlbereich auf, was den Antriebsstrang 10 näher an seinen Traktionskraftübergang bringt, d. h. den Zustand, in dem das Drehmoment am Getriebeausgang 24 im höheren Zielgang, in den das Getriebe hochgeschaltet wird, gleich oder größer als das Getriebeausgangsdrehmoment im niedrigeren Gang ist, von dem das Getriebe hochgeschaltet wird.
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Am ersten Schaltpunkt 66 werden die Fahrzeugbeschleunigung im aktuellen Gang 72 und die Fahrzeugbeschleunigung im Zielgang 70 geprüft. Wenn die Fahrzeugbeschleunigung im Zielgang 70 geringer ist als eine kalibrierte Referenz-Fahrzeugbeschleunigung, würde ein Hochschalten durch die Getriebesteuereinheit 27 verhindert werden. Die kalibrierte Referenz-Fahrzeugbeschleunigung, die eine Funktion des aktuellen Gangs ist, in dem das Getriebe arbeitet, der Zielgang, die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung, die Motordrehzahl und das Motorausgangsdrehmoment werden in einem elektronischen Speicher gespeichert, auf den eine Getriebesteuereinheit 27 zugreifen kann.
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Die Referenz-Fahrzeugbeschleunigung gibt an, ob der Antriebsstrang 10 ein Raddrehmoment im Zielgang erzeugen würde, das ausreicht, um die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer annehmbaren Beschleunigung zu erhöhen, während das Fahrzeug die Steigung hochfährt. Wenn die Getriebesteuereinheit 27 das Hochschalten verweigert, beschleunigt das Fahrzeug weiterhin auf einen Schaltpunkt mit höherer Drehzahl, wo das Getriebe 14 hochschalten würde; vorausgesetzt, dass die Fahrzeugbeschleunigung 76 im Zielgang größer wäre als die Referenz-Fahrzeugbeschleunigung, die dem aktuellen Schaltpunkt mit höherer Motordrehzahl entspricht. Die erforderliche Fahrzeugbeschleunigung am Schaltpunkt mit höherer Motordrehzahl ist geringer als die erforderliche Fahrzeugbeschleunigung am Schaltpunkt 66 mit niedrigerer Motordrehzahl aufgrund der kleineren Verringerung des Drehmoments des Getriebeausgangs 24 im höheren Zielgang aufgrund der Form der Drehmomentkurve 56.
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Wenn das Fahrzeug belastet ist und auf einer mäßigen Steigung mit positiver Steigung fährt, werden ebenso am Schaltpunkt 68 die Fahrzeugbeschleunigung im aktuellen Gang 74 und die Fahrzeugbeschleunigung im Zielgang 76 geprüft. Wenn die Fahrzeugbeschleunigung im Zielgang 76 geringer ist als die entsprechende Referenz-Fahrzeugbeschleunigung, würde dem Antriebsstrang 10 Kapazität fehlen, um ein ausreichendes Raddrehmoment im Zielgang zu erzeugen, um weiterhin das Fahrzeug zu beschleunigen, und das Hochschalten würde durch die Steuereinheit 27 verweigert werden. Das Fahrzeug würde dann weiterhin beschleunigen, während es die Steigung hochfährt, auf einen Schaltpunkt mit höherer Drehzahl, wo das Getriebe 14 hochschalten würde; vorausgesetzt, dass die Fahrzeugbeschleunigung 76 im Zielgang größer ist als eine niedrigere Referenz-Fahrzeugbeschleunigung am Schaltpunkt mit höherer Motordrehzahl.
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Die Linie 80 stellt eine relativ niedrige Beschleunigung eines stark belasteten Fahrzeugs, das eine steile Steigung hochfährt, dar. Da jedoch die Getriebesteuereinheit 27 feststellt, dass die Fahrzeugbeschleunigung im Zielgang geringer ist als die Referenz-Fahrzeugbeschleunigung, wird ein Hochschalten durch die Getriebesteuereinheit 27 verweigert und verhindert.
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Die Motorsteuereinheit ECM 24 umfasst einen Motordrehzahlbegrenzer 90, der den Motor 12 vor einem Überdrehen schützt. Der Motordrehzahlbegrenzer 90 ermöglicht vorübergehend eine höhere Betriebsmotordrehzahl für eine Zeitdauer mit einer Referenzlänge. Wenn die vorhergesagte Fahrzeugbeschleunigung im Zielgang geringer ist als die Referenz-Fahrzeugbeschleunigung am Schaltpunkt mit höherer Motordrehzahl, verhindert der Motordrehzahlbegrenzer 90, dass der Motor überdreht 82, und verringert das Motordrehmoment, um eine längerfristige maximale Motorbetriebsdrehzahl 84 aufrechtzuerhalten.
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Wenn die vorhergesagte Fahrzeugbeschleunigung im Zielgang geringer ist als die Referenz-Fahrzeugbeschleunigung am Schaltpunkt mit höherer Motordrehzahl, wird das Fahrzeug durch den Motordrehzahlbegrenzer 90 gehalten. Das Hochschalten würde jedoch ermöglicht werden, sobald eine kleine Getriebeausgangsdrehmomentspanne erfüllt ist. Die Spanne wird durch Vergleichen des im aktuellen Gang erhältlichen Getriebeausgangsdrehmoments mit dem im Zielgang erhältlichen Getriebeausgangsdrehmoment bestimmt. Diese Bedingung tritt auf, während eine Straße mit variierenden Steigungen hochgefahren wird. Am steilsten Punkt der Steigung können die Beschleunigungskriterien nicht erfüllt sein und der Motor 12 kann durch den Motordrehzahlbegrenzer 90 bei einer aufrechterhaltenen Drehzahl 84 gehalten werden. Wenn jedoch die Steigung abnimmt, verringert der Motordrehzahlbegrenzer 90 das Motordrehmoment, um die Motordrehzahl aufrechtzuerhalten. Wenn diese Drehmomentverringerung signifikant genug ist, kann dies ermöglichen, dass der Antriebsstrang 10 die Getriebeausgangsdrehmomentspanne erfüllt, da, obwohl das Übersetzungsverhältnis im hochgeschalteten Gang niedriger ist, das Drehmoment des Motors im hochgeschalteten Gang nicht mehr durch den Motordrehzahlbegrenzer 90 verringert wird.
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Auf der Basis der zweistufigen Schaltpunkt- und zweistufigen Beschleunigungsprüfungen, die durchgeführt werden, bevor die Motordrehzahl durch den Motordrehzahlbegrenzer 90 konstant gehalten wird, kann die Drehmomentspanne auf einen viel niedrigeren Wert als bei der typischen Kenntnis, dass das Fahrzeug in einem speziellen schwer belasteten Zustand arbeitete, kalibriert werden. Wenn das Fahrzeug schwer belastet ist und man eine Antriebsstrangüberhitzung verhindern will, könnte die Steuereinheit 27 ein Hochschalten mit einer Fahrzeugbeschleunigungsrate von null ermöglichen, wodurch ermöglicht wird, dass sich der Antriebsstrang 10 abkühlt. Typische Drehmomentspannen werden höher gesetzt, um eine gewisse Menge an im höheren Gang erhältlichem Reservedrehmoment zu ermöglichen, um eine fortgesetzte Beschleunigung sicherzustellen. In diesem schwer belasteten Zustand ist jedoch eine Fahrzeugbeschleunigung von null nach dem Hochschalten aufgrund des Bedarfs, den Antriebsstrang 10 abzukühlen, annehmbar.
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Eine aufrechterhaltene hohe Motordrehzahl würde den Antriebsstrang 10 überhitzen, was ihn durch den Motordrehzahlbegrenzer 90 zwingt, bei einer niedrigeren Motordrehzahl zu arbeiten, um die Wärmeerzeugung zu verringern. Diese niedrigeren Drehzahlen würden direkt mit einer verschlechterten Zugleistung korrelieren, da das Fahrzeug gezwungen wird, bei niedrigeren Drehzahlen zu arbeiten.
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4 ist ein Logikablaufdiagramm des Steuerverfahrens. In Schritt 92 wird ein Test durchgeführt, um festzustellen, ob die Fahrzeugbeschleunigung im Zielgang geringer ist als die Referenz-Fahrzeugbeschleunigung, und ob die Getriebeausgangsdrehmomentdifferenz zwischen dem Zielgang und dem aktuellen Gang geringer ist als die Referenz-Drehmomentdifferenz. Wenn das Ergebnis des Tests 92 logisch wahr ist, wird in Schritt 94 das Hochschalten durchgeführt.
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In Schritt 96 wird ein Test durchgeführt, um festzustellen, ob die Fahrzeugbeschleunigung im Zielgang bei einer höheren Motordrehzahl und Fahrzeuglast die Kriterien erfüllt. Wenn das Ergebnis des Tests 96 wahr ist, wird in Schritt 98 das Hochschalten durchgeführt.
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Wenn das Ergebnis beider Tests 92 und 96 falsch ist, wird in Schritt 100 der Motordrehzahlbegrenzer 90 aktiviert.
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In Schritt 102 wird ein Test durchgeführt, um festzustellen, ob die Fahrzeuglast oder die Steigung der hochgefahrenen Steigung abgenommen hat. Wenn das Ergebnis des Tests 102 falsch ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 100 zurück. Wenn das Ergebnis des Tests 102 wahr ist, wird das Motordrehmoment in Schritt 104 verringert, so dass die Motordrehzahl unter der durch den Motordrehzahlbegrenzer 90 festgelegten maximalen Drehzahl gehalten wird.
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In Schritt 106 wird ein Test durchgeführt, um festzustellen, ob das Getriebeausgangsdrehmoment im Zielgang nicht geringer ist als das Getriebeausgangsdrehmoment im aktuellen Gang. Wenn das Ergebnis des Tests 106 wahr ist, wird in Schritt 108 das Hochschalten durchgeführt. Wenn das Ergebnis des Tests 106 falsch ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 100 zurück.
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Gemäß den Bestimmungen der Patentstatuten wurde die bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die alternativen Ausführungsformen anders als speziell erläutert und beschrieben ausgeführt werden können. Zeichenerklärung Fig. 4
| 92 | Erfüllt das Fahrzeug Kriterien der Beschleunigung & des Dreh momentabfalls nach dem Schalten am normalen unbelasteten Schaltpunkt? |
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| N | NEIN |
| 94 | Hochschalten |
| 96 | Erfüllt das Fahrzeug Kriterien der Beschleunigung & des Dreh momentabfalls nach dem Schalten am belasteten Schaltpunkt mit hoher Drehzahl? |
| 98 | Hochschalten |
| 100 | Fahrzeug wird auf Motorbegrenzerdrehzahl gesteuert |
| 102 | Nimmt die Steigung/Last ab? |
| 104 | Motordrehmoment verringern, um Motordrehzahl unter Begren zerdrehzahl zu halten |
| 106 | Erfüllt das Raddrehmoment die Drehmomentstufenkriterien, die zeigen, dass das Drehmoment im Zielgang gleich/größer als das Drehmoment im aktuellen Gang wäre? |
| 108 | Hochschalten |
