DE102019101211A1

DE102019101211A1 - Verfahren und System zum Steuern eines Fahrzeugantriebssystems basierend auf einer eingestellten Kupplungsdrehmomentkapazität

Info

Publication number: DE102019101211A1
Application number: DE102019101211.2A
Authority: DE
Inventors: Shaun D. Hoffman; Jameson M. Collins
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2039-01-18
Also published as: US10612473B2; CN110077387A; CN110077387B; DE102019101211B4; US20190226409A1

Abstract

Ein Fahrzeugantriebssystem beinhaltet ein Getriebe mit manuell wählbaren Übersetzungsverhältnissen, eine manuell betätigbare Kupplung zum selektiven Verbinden des Getriebes mit einem Motor zum Empfangen von Drehmoment vom Motor und Übertragen dieses Drehmoments durch das Getriebe zum Antreiben des Fahrzeugs, einen Kupplungspositionssensor, der ein Kupplungspositionssignal erzeugt, und eine Steuerung, die zum Empfangen des Kupplungspositionssignals programmiert ist, zum Bestimmen eines tatsächlichen Motorabtriebsdrehmoments, Bestimmen eines tatsächlichen Kupplungsdrehmomentkapazitätswerts basierend auf dem tatsächlichen Motorabtriebsdrehmoment und dem Kupplungspositionssignal, Bestimmen einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Kupplungsdrehmomentkapazitätswert und einer Kupplungsdrehmomentkapazität aus einer Drehmoment-zu-Positionstabelle entsprechend dem Kupplungspositionssignal, Bestimmen einer eingestellten Kupplungsdrehmomentkapazität basierend auf der bestimmten Differenz und Steuern eines Betriebs des Motors basierend auf der eingestellten Kupplungsdrehmomentkapazität.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren und System zum Steuern eines Fahrzeugantriebssystems basierend auf einer eingestellten Kupplungsdrehmomentkapazität. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren und System zum Steuern eines Fahrzeugantriebssystems mit einem manuell betätigbaren Getriebe basierend auf einer eingestellten Kupplungsdrehmomentkapazität.
EINLEITUNG
Diese Einführung stellt im Allgemeinen den Kontext der Offenbarung dar. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung ansonsten nicht als Stand der Technik gelten, werden gegenüber der vorliegenden Offenbarung ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik zugelassen.
Für den Antrieb von Fahrzeugen können verschiedene Antriebsmaschinen, wie beispielsweise Verbrennungsmotoren, Elektromotoren und/oder Brennstoffzellen, eingesetzt werden. Moderne Verbrennungsmotoren verwenden typischerweise ein Motorsteuergerät (ECM), um den Betrieb des Motors zu steuern. Wenn Fahrzeugantriebssysteme ein Automatikgetriebe beinhalten, kann das ECM mit einem Getriebesteuermodul (TCM) kommunizieren, um den Betrieb von Komponenten, wie beispielsweise einer oder mehreren Kupplungen, innerhalb des Automatikgetriebes zu koordinieren.
In einem Fahrzeugantriebssystem, wie in dem gemeinsam zugewiesenen US-Patent Nr. 8.996.266 beschrieben, dessen Offenbarung hiermit in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen wird, können ein TCM und ein ECM während des Fahrzeugstarts zusammenwirken, um ein Positionssteuersignal zu berechnen und im Laufe der Zeit zu ändern, das dann zum Steuern einer Kupplungsstellung verwendet wird. Das Stellungssignal steuert eine Anlegeposition der Kupplung. Ziel ist es, bei einem Fahrzeugstart ein ruhiges und gleichmäßiges Fahrgefühl zu vermitteln. Das dort offenbarte Verfahren ermöglicht eine Positionssteuerung über eine Kupplung während eines Starts. Eine Drehmoment-zu-Position-(TTP)-Tabelle, die eine Drehmomentkapazität der Kupplung mit einer Anwendungsposition eines Kupplungsstellglieds in Beziehung setzt, kann vom TCM verwendet werden, um genau zu bestimmen, wie viel Drehmoment für eine gegebene Kupplungsstellgliedposition zu steuern ist und umgekehrt. Diese Offenbarung beschreibt auch, wie die TTP-Tabelle im Laufe der Zeit geändert und/oder angepasst werden kann, basierend auf einer Differenz zwischen einem vom TCM vorgegebenen Kupplungsmoment und einem berechneten Kupplungsmoment, das basierend auf Motordrehmoment, Motorbeschleunigung und Trägheitsmoment abgeleitet werden kann. Auf diese Weise kann die Steuerung der Anlegeposition der Kupplung angepasst werden, um den Fahrzeugstart zu verbessern.
Ebenso können andere Fahrzeugantriebssysteme, die ein automatisches oder ein automatisiertes Getriebe beinhalten, Gangwechsel, Drehzahlanpassung, Fahrzeugkriechverhalten und dergleichen steuern, indem sie die Kupplungsanlegeposition basierend auf einem Bezug auf eine Drehmoment-Positionstabelle steuern. So enthüllt beispielsweise das gemeinsam zugewiesene US-Patent Nummer 9,002,606 , dessen Offenbarung hierin in seiner Gesamtheit aufgenommen ist, ein Verfahren und System zum kontinuierlichen Einstellen eines Beißpunktes einer Eingangskupplung eines Automatikgetriebes, um die Zeit, die ein Fahrzeug zum Kriechen benötigt, nachdem ein Bremsbetätiger, wie beispielsweise ein Bremspedal, gelöst wurde, zu minimieren.
Andere Fahrzeugantriebssystem setzen manuell betätigte Getriebe ein zur Übertragung des Motordrehmoments an die Antriebsräder. Derartige Schaltgetriebe sind im Allgemeinen gekennzeichnet durch Übersetzungsverhältnisse, die auswählbar sind, indem die ausgewählten Zahnradpaare in der Antriebswelle innerhalb des Getriebes eingerastet werden. Ein Fahrzeug, das ein derartiges Schaltgetriebe verwendet, kann eine manuell betätigte Kupplung einsetzen zur Regulierung der Drehmomentübertragung vom Motor des Fahrzeugs zum Getriebe. In der Regel wird eine derartige Kupplung mit einem Fußpedal betätigt, um den Motor des Fahrzeugs vom Getriebe zu trennen und um zu ermöglichen, dass das Fahrzeug aus dem Stillstand heraus anfahren kann, und um die Wahl der Getriebeübersetzungsverhältnisse zu erleichtern, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Die eigentliche Wahl der Übersetzungsverhältnisse im Schaltgetriebe wird typischerweise mittels eines Schalthebels erreicht, der vom Fahrzeugführer bewegt werden kann.
Das gemeinsam zugewiesene US-Patent Nummer 9.365.197 , dessen Offenbarung hiermit in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen wird, offenbart ein Verfahren und System zum Steuern des Fahrzeugstarts, basierend unter anderem auf einem Kupplungspedalpositionssignal von einem Kupplungspedalpositionssensor. Insbesondere wendet das Verfahren und System dieser Offenbarung eine Bremse auf ein nicht angetriebenes Rad an, bis das Kupplungspedalstellungssignal einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, der im Wesentlichen einer anfänglich bestimmten Kupplungseinrückposition entspricht.
Ebenso offenbart das gemeinsam zugewiesene US-Patent Nr. 9.670.857 , dessen Offenbarung hiermit in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen wird, ein Verfahren zum Steuern der Drehmomentabgabe eines Antriebsmotors während eines Fahrzeugstarts für ein Fahrzeugantriebssystem einschließlich eines Schaltgetriebes. Das Verfahren variiert das Drehmoment der Antriebsmaschine basierend auf der Position des Kupplungspedals und der Drosselklappenstellung.
Die Koordination des Betriebs einer Antriebsmaschine, die von einem ECM gesteuert werden kann, mit einem Schaltgetriebe mit einer manuell betätigbaren Kupplung kann eine Herausforderung darstellen. Herkömmliche Fahrzeugantriebssysteme weisen wenig bis gar keine Kenntnis über die tatsächliche Drehmomentkapazität der manuell betätigbaren Kupplung auf. Die Drehmomenttragfähigkeit kann zunächst für eine begrenzte Anzahl von Kupplungspedalstellungen bestimmt werden, wie beispielsweise Bodenfreiheit des Kupplungspedals, Einrückposition der Kupplung, (und/oder „Beißpunkt“) und Oberkante des Kupplungspedals. Die Drehmomentkapazität einer Kupplung in Bezug auf diese Pedalstellungen kann sich jedoch mit zunehmendem Verschleiß der Kupplung ändern, sodass sich auch das Drehmoment zur Stellung der Kupplung ändert. Darüber hinaus verfügen einige manuell bedienbare Kupplungen zur Verschleißbehebung über automatische Verstellmechanismen, die auch dazu führen können, dass sich die Drehmomenttragfähigkeit der Kupplung bei jeder Pedalstellung ändert. Dadurch kann die Genauigkeit einer ursprünglich bestimmten Drehmomenttragfähigkeit beeinträchtigt werden.
KURZDARSTELLUNG
In einem exemplarischen Aspekt beinhaltet ein Fahrzeugantriebssystem ein Getriebe mit manuell wählbaren Übersetzungsverhältnissen, eine manuell betätigbare Kupplung zum selektiven Verbinden des Getriebes mit einem Motor zum Empfangen von Drehmoment vom Motor und Übertragen dieses Drehmoments durch das Getriebe zum Antreiben des Fahrzeugs, einen Kupplungspositionssensor, der ein Kupplungspositionssignal erzeugt, und eine Steuerung, die zum Empfangen des Kupplungspositionssignals programmiert ist, zum Bestimmen eines tatsächlichen Motorabtriebsdrehmoments, Bestimmen eines tatsächlichen Kupplungsdrehmomentkapazitätswerts basierend auf dem tatsächlichen Motorabtriebsdrehmoment und dem Kupplungspositionssignal, Bestimmen einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Kupplungsdrehmomentkapazitätswert und einer Kupplungsdrehmomentkapazität aus einer Drehmoment-zu-Positionstabelle entsprechend dem Kupplungspositionssignal, Bestimmen einer eingestellten Kupplungsdrehmomentkapazität basierend auf der bestimmten Differenz und Steuern eines Betriebs des Motors basierend auf der eingestellten Kupplungsdrehmomentkapazität.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das System ferner einen Motordrehzahlsensor, der ein Motordrehzahlsignal auf einer Eingangsseite der manuell betätigbaren Kupplung ausgibt, einen Getriebeausgangsdrehzahlsensor auf einer Ausgangsseite der manuell betätigbaren Kupplung, der ein Getriebeausgangsdrehzahlsignal ausgibt, und die Steuerung ist ferner programmiert, um das Motordrehzahlsignal zu empfangen, das Getriebeausgangsdrehzahlsignal zu empfangen, ein Verhältnis zwischen dem Motordrehzahlsignal und dem Getriebeausgangsdrehzahlsignal zu bestimmen, und um festzustellen, ob das Verhältnis zwischen dem Motordrehzahlsignal und dem Getriebeausgangsdrehzahlsignal einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wobei die Steuerung programmiert ist, das tatsächliche Motorausgangsdrehmoment zu bestimmen, wenn das Verhältnis den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um einen Diagnosecode zu speichern, wenn die Differenz zwischen dem tatsächlichen Kupplungsdrehmomentkapazitätswert und einer Kupplungskapazität von einer Drehmoment-zu-Positionstabelle, die dem Kupplungspositionssignal entspricht, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um zu bestimmen, ob das Fahrzeugantriebssystem einen Übergangszustand aufweist und die Steuerung während eines Übergangszustands keine eingestellte Drehmomentkapazität bestimmt.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform ist die Steuerung ferner programmiert, um eine Änderungsrate des Motordrehmoments zu bestimmen und zu bestimmen, ob die Änderungsrate des Motordrehmoments einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, und die Steuerung bestimmt, dass das Fahrzeugantriebssystem einen Übergangszustand durchläuft, wenn die Änderungsrate des Motordrehmoments den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Auf diese Weise kann die Steuerung eines Fahrzeugantriebssystems als Reaktion auf Änderungen des tatsächlichen Kupplungsdrehmoments in einer manuell bedienbaren Kupplung für ein Schaltgetriebe besser gesteuert werden.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung. Es ist zu beachten, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der Offenbarung zu begrenzen.
Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einschließlich der Ansprüche und der Ausführungsformen leicht ersichtlich, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen genommen werden.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, worin gilt:

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs;
2 veranschaulicht ein exemplarisches Kupplungsdrehmoment zur Positionskurve des Kupplungspedals;
3 veranschaulicht ein Diagramm, in dem das Rohkupplungsmoment für die Kupplungspedalpositionsdatenpunkte dargestellt sind;
4 ist ein Diagramm, das exemplarische Verfahren zum Einstellen eines Kupplungsdrehmoments auf die Positionskurve des Kupplungspedals gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen eines Kupplungsdrehmoments auf die Positionskurve des Kupplungspedals gemäß der vorliegenden Offenbarung.

In den Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin sich die gleichen Referenznummern auf die gleichen Komponenten beziehen, zeigt 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 beinhaltet eine Antriebsmaschine 12. Obwohl der Rest der vorliegenden Offenbarung sich darauf konzentriert, dass die Antriebsmaschine 12 ein Verbrennungsmotor ist, kann die Antriebsmaschine beispielsweise auch ein oder mehrere Elektromotoren oder eine hybrid-elektrische Vorrichtung einschließlich des Motors, einer Brennstoffzelle und/oder eines oder mehrerer dieser Elektromotoren sein.
Der Verbrennungsmotor beinhaltet im Allgemeinen eine Kurbelwelle 13, die mit einem manuellen, (d. h. manuell schaltbaren) Getriebe 14 wirkverbunden ist. Das Schaltgetriebe 14 ist dafür konfiguriert, das Abtriebsdrehmoment des Motors T von einer Kurbelwelle 13 zu empfangen und das Drehmoment an die Antriebsräder 16 zu übertragen. Der betreffende Motor kann beispielsweise eine Fremdzündung sein, d. h. Benziner, Verbrennungsmotoren oder eine Selbstzündung, d. h. Diesel, Verbrennungsmotoren. Das Schaltgetriebe 14 kann eine Vielzahl von manuell schaltbaren Gängen (nicht dargestellt) beinhalten, die zu einem Rädertrieb zusammengesetzt und dafür konfiguriert sind, mehrere Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Eingangswelle 18 und einer Abtriebswelle 20 des Getriebes 14 bereitzustellen. Die Übersetzungen des Schaltgetriebes 14 sind durch manuelles Einrasten von Zahnradpaaren zwischen der Eingangswelle 18 und der Abtriebswelle 20 wählbar.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet auch einen beweglichen Schalthebel 22, der mechanisch mit dem Schaltgetriebe 14 verbunden ist. Der Schalthebel 22 ist manuell bedienbar, um selektiv Zahnradpaare innerhalb des Getriebes einzurasten und dadurch die Übersetzungen manuell auszuwählen. Der Schalthebel 22 erstreckt sich in einen Fahrgastraum des Fahrzeugs 10 und ist so positioniert, dass ein Bediener oder Fahrer des Fahrzeugs 10 den Hebel in geeigneter Weise erreichen kann, um die gewünschten Übersetzungsverhältnisse im Schaltgetriebe 14 während des Fahrzeugbetriebs auszuwählen.
Das Fahrzeug 10 kann auch eine manuell betätigbare Kupplung 24 beinhalten, die vom Fahrer betätigt wird, um die Eingangswelle 18 des Schaltgetriebes selektiv mit der Antriebsmaschine 12 zu koppeln und die Drehmomentübertragung von der Antriebsmaschine 12, z. B. von der Kurbelwelle 13 des Motors, zum Schaltgetriebe 14 zu regeln. Obwohl das dargestellte Fahrzeug 10 einen Hinterradantrieb hat, ist nicht ausgeschlossen, dass das interessierende Fahrzeug andere Architekturen, wie z. B. einen Vorder- oder einen Allradantrieb, haben kann.
Wie Fachleuten bekannt ist, wären die Antriebsmaschine 12 und die Antriebsräder 16 ohne die Kupplung 24 kontinuierlich miteinander verbunden und immer, wenn das Fahrzeug 10 anhält, würde die Antriebsmaschine 12 abgewürgt werden. Dementsprechend würde eine ausgerückte Kupplung 24 für den Start der Antriebsmaschine 12 in einem stehenden Fahrzeug 10 vorteilhaft sein. Darüber hinaus wäre das Auswählen der gewünschten Übersetzungsverhältnisse im Schaltgetriebe 14 ohne die Kupplung 24 schwierig, auch wenn das Fahrzeug 10 bereits in Bewegung ist, da das Deselektieren eines Zahnrads, während das Schaltgetriebe unter Belastung steht, typischerweise einen erheblichen Kraftaufwand erfordert. Auch das Auswählen eines gewünschten Übersetzungsverhältnisses im Schaltgetriebe 14, während das Fahrzeug 10 in Bewegung ist, erfordert, dass die Drehzahl der Antriebsmaschine 12 auf einem bestimmten Wert gehalten wird, der von der Drehzahl der Antriebsräder 16 sowie dem gewünschten Übersetzungsverhältnis abhängig ist.
Wie dargestellt, wird die Kupplung 24 mittels eines Kupplungspedals 26 durch den Fahrer des Fahrzeugs betätigt. Wird das Kupplungspedal 26 vollständig gedrückt, ist die Kupplung 24 vollständig ausgerückt und es wird kein Abtriebsdrehmoment T von der Antriebsmaschine 12 ans Getriebe 14 übertragen und dadurch wird kein Drehmoment vom Getriebe an die Antriebsräder 16 übertragen. Folglich ist es möglich, wenn die Kupplung 24 ausgerückt ist, die Übersetzungsverhältnisse auszuwählen oder das Fahrzeug 10 anzuhalten, ohne das Antriebsaggregat 12 anzuhalten oder abzuwürgen. Wird das Kupplungspedal 26 vollständig freigegeben, wird die Kupplung 24 vollständig in Eingriff genommen und praktisch das gesamte Abtriebsdrehmoment T der Antriebsmaschine 12 wird ans Getriebe 14 übertragen. In diesem Zustand der vollständigen Ineingriffnahme kann die Kupplung 24 als starre Kopplung wirken, sodass das Abtriebsdrehmoment T mit minimalem Verlust der Betriebsleistung an die Antriebsräder 16 übertragen wird. Der spezifische Verfahrweg des Kupplungspedals 26 kann über einen Kupplungspedalpositionssensor 27 erfasst werden.
Die Kupplung 24 rutscht zu einem variierenden Grad zwischen den vorstehend beschriebenen Extrema von in Eingriff genommen und ausgerückt. Wenn die Kupplung 24 rutscht, überträgt sie noch ein gewisses Maß an Abtriebsdrehmoment T trotz des Geschwindigkeitsunterschieds zwischen der Ausgabe der Antriebsmaschine 12 und der Eingabe ans Getriebe 14. Da bei Schlupf der Kupplung 24, das Abtriebsdrehmoment T durch Reibkontakt anstatt durch eine direkte mechanische Verbindung übertragen wird, wird der Anteil des Abtriebsdrehmoments, der nicht verwendet, um die Räder 16 anzutreiben, durch die Kupplung absorbiert und dann in die Umgebung als Wärme abgeführt. Wenn der Kupplungsschlupf ordnungsgemäß angewendet wird, ermöglicht ein derartiger Schlupf dem Fahrzeug 10, aus dem Stillstand heraus anzufahren, und wenn das Fahrzeug bereits in Bewegung ist, ermöglicht der Kupplungsschlupf eine Drehung der Antriebsmaschine 12 zur stufenweisen Anpassung an ein neu ausgewähltes Übersetzungsverhältnis.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet auch ein Fahr- oder Gaspedal 28, das dafür konfiguriert ist, dem Fahrer die Steuerung über das Abtriebsdrehmoment des Antriebsaggregats T zu erleichtern für den Vortrieb des Fahrzeugs. Das Gaspedal 28 ist funktionsfähig mit einem Stellglied 30 verbunden, das so betrieben werden kann, dass es eine Fahreranforderung für das Drehmoment von der Antriebsmaschine 12, wie beispielsweise dem Verbrennungsmotor, übermittelt. Ein elektronisches Steuermodul 40 (ECM) kann den Betrieb des Motors durch den Betrieb verschiedener Motorstellglieder steuern, wie beispielsweise eines Kraftstoffsteuerungsstellglieds 30, das beispielsweise als elektronisches Kraftstoffsteuerungssystem (EFC) konfiguriert werden kann. Insbesondere kann das EFC-System dafür konfiguriert sein, eine Menge an Einlassluft 32, die durch den Motor für die Verbrennung gebraucht wird, zu regulieren und folglich das Abtriebsdrehmoment T zu regulieren. Zur Erzielung des gewünschten Anfahrens des Fahrzeugs 10 aus dem Stillstand sowie eines Gangwechsels im Getriebe 14 wird das Gaspedal 28 typischerweise durch den Fahrer des Fahrzeugs gemeinsam mit dem Kupplungspedal 26 betätigt. Jedoch in Situationen, in denen eine geringe Schleichgeschwindigkeit des Fahrzeugs gewünscht ist, wie z. B. bei hoher Verkehrsdichte oder beim Anpassen der Fahrzeugposition beim Einparken, kann das Kupplungspedal 26 betätigt werden, um die Kupplung 24 ohne Verwendung des Gaspedals 28 in Eingriff zu nehmen.
Zu Veranschaulichungszwecken ist in 1 die Antriebsmaschine 12 als Benzinverbrennungsmotor mit einer Ausführungsform des EFC-Systems dargestellt, das in Benzinmotoren im Allgemeinen als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bekannt ist. Die ETC beinhaltet ein Drosselventil 34, das in einem Luftkanal stromaufwärts des Motors angeordnet ist und wirkt, um die Menge an Einlassluft 32, die durch den Motor für die Verbrennung verwendet wird, zu steuern. Wie zudem dargestellt, beinhaltet die ETC einen Elektromotor 38, der dafür konfiguriert ist, das Drosselventil 34 zu betätigen, und eine elektronische Steuerung 40 (ECM), die dafür konfiguriert ist, den Betrieb des Drosselventils basierend auf einem Signal zu steuern, das die Position des Gaspedals 28 anzeigt. Die Steuerung 40 ist ein eingebettetes System, das Software einsetzt, um die erforderliche Position des Drosselventils 34 mittels Berechnungen basierend auf von verschiedenen Sensoren erhaltenen Daten zu ermitteln, einschließlich eines Gaspedalpositionssensors 42 zum Erfassen der vorstehend erwähnten Position des Gaspedals 28, eines Motordrehzahlsensors 44 und eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors. Der Elektromotor 38 wird dafür verwendet, das Drosselventil 34 auf einen gewünschten Winkel zu öffnen mittels eines geschlossenschleifigen Regelalgorithmus, der in die Steuerung 40 programmiert ist, wodurch ermöglicht wird, dass eine bestimmte Menge der Einlassluft 32 in den Motor eindringen kann. Darüber hinaus ist die Steuerung 40 dafür programmiert, eine bestimmte Menge an Kraftstoff, entsprechend der Menge an Einlassluft 32, in den Motor einzuspritzen zum Erzeugen eines gewünschten Maßes an Abtriebsdrehmoment T. Als solches „verbindet“ die ETC das Gaspedal 28 elektronisch mit dem Motor, anstelle einer mechanischen Verbindung, zum Fahren des Fahrzeugs 10.
Die Steuerung 40 kann eine speziell für die Antriebsmaschine 12 gewidmete Steuerung, eine Steuerung für das Fahrzeugantriebssystem, das sowohl die Antriebsmaschine als auch das Schaltgetriebe 14 beinhaltet, oder eine zentrale Verarbeitungseinheit für das gesamte Fahrzeug 10 sein. Die Steuerung 40 beinhaltet einen Speicher, von dem zumindest ein Teil physisch und nichtflüchtig sein kann. Alle Algorithmen, die für die Steuerung 40 erforderlich oder von dieser zugänglich sind, können im Speicher gespeichert und automatisch ausgeführt werden, um die erforderliche Funktionalität bereitzustellen.
Das US-Patent Nummer 9,670,857 offenbart ein Fahrzeugantriebssystem, welches das Drehmoment einer Antriebsmaschine zum Starten eines Fahrzeugs mit einem Schaltgetriebe steuert. Insbesondere variiert dieses System das Motordrehmoment basierend auf einer Kupplungspedalstellung und einer Drosselklappenstellung, in der das Motordrehmoment erhöht wird, nachdem eine Kupplungspedalstellung erfasst wurde, die einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, der einer Kupplungseinrückposition entspricht. Die Kupplungspedalstellung, die einer Kupplungseinrückung entspricht, kann empirisch ermittelt oder berechnet werden. Während sich diese Offenbarung auf das Einstellen des Motordrehmoments während eines Starts konzentriert, wird die Kupplungspedalstellung nur verwendet, um zu bestimmen, ob die Kupplung ausgerückt ist oder nicht, basierend darauf, ob die Kupplungspedalstellung eine vorbestimmte Position überschreitet oder nicht. Die Erfinder der vorliegenden Offenbarung sind sich bewusst, dass die tatsächliche Drehmomentkapazität einer Kupplung nicht binär ist. Vielmehr variiert die Drehmomentkapazität einer Kupplung je nach Kupplungspedalstellung.
Die vorliegende Offenbarung betrifft in erster Linie die Steuerung des Motors als Reaktion auf veränderte Bedingungen in einer manuell betätigten Kupplung. Das Motorsteuermodul empfängt Signale von Sensoren, die den Zustand und/oder den Zustand der manuell betätigten Kupplung anzeigen und kann daraufhin den Betrieb des Motors anpassen.
2 veranschaulicht ein exemplarisches Drehmoment zum Positionieren der Kurve 200, wobei die horizontale Achse 202 eine Kupplungspedalstellung und die vertikale Achse 204 die Drehmomentkapazität der Kupplung darstellt. Die Drehmomentkapazität ist die Menge an Drehmoment, die von der Kupplung von der Antriebsmaschine auf das Schaltgetriebe übertragen werden kann. Die Form des Drehmoments zum Positionieren der Kurve 200 und die Werte entlang dieser Kurve können mit einem oder mehreren exemplarischen Verfahren bestimmt werden. So kann beispielsweise für niedrigere Pedalstellungswerte entlang der Kurve ein Kalibrierungsverfahren die Form bestimmen, indem das Fahrzeug im Stillstand gehalten und das Kupplungspedal losgelassen wird, während der Motor auf einer Leerlaufdrehzahl gehalten wird. Wenn die Kupplung zu greifen beginnt, nimmt die Menge des Motordrehmoments, die zum Aufrechterhalten der Leerlaufdrehzahl des Motors erforderlich ist, allmählich zu. Diese Werte für das Motordrehmoment können vom Motorsteuermodul gemeldet und im Diagramm in 2 eingezeichnet werden, wie allgemein bei 206 dargestellt. Die Drehmomentkapazitätswerte für die höheren Pedalstellungen können durch Drücken des Kupplungspedals während der Fahrt und Erfassen des Kupplungsschlupfes bestimmt werden. Die Motordrehmomentwerte, die vom Motorsteuermodul bei einem erkannten Kupplungsschlupf gemeldet werden, können auch in der Grafik von 2 eingezeichnet werden, wie allgemein bei 208 dargestellt. Die Form der Drehmoment-Positionskurve 200 kann dann durch beliebige Kurvenanpassungstechniken unter Verwendung der Datenpunkte 206 und 208 bestimmt werden. Werte entlang der Drehmoment-Positionskurve 200 können dann ausgewählt und in einer Drehmoment-Positionstabelle im Fahrzeugantriebssystem gespeichert werden. Auf diese Weise kann das Motorsteuermodul ECM das Motordrehmoment basierend auf der tatsächlichen Kapazität der Kupplung basierend auf dem Drehmomentkapazitätswert aus der Drehmoment-Positionstabelle anpassen, wenn sich die Stellung des Kupplungspedals ändert. So kann beispielsweise das Motorsteuermodul das Motordrehmoment proaktiv erhöhen, wenn die Stellung des Kupplungspedals zunimmt und umgekehrt. Das Motordrehmoment kann basierend auf der tatsächlichen Drehmomentkapazität der Kupplung gemäß der Kupplungspedalstellung eingestellt werden.
Obwohl diese Drehmoment-Positionskurve zunächst bestimmt werden kann und Werte entlang dieser Kurve in einer Drehmoment-Positionstabelle gespeichert werden können, um das Motordrehmoment zu steuern, ist den derzeitigen Erfindern klar, dass sich die tatsächliche Drehmomentkapazität einer Kupplung mit der Zeit ändern kann. So kann sich beispielsweise die Kupplung abnutzen, was die Drehmomentkapazität der Kupplung für eine bestimmte Kupplungspedalstellung verringern kann, wodurch die Drehmoment-Positionskurve in 2 nach rechts verschoben werden kann. Darüber hinaus können viele Kupplungen eine Einstellfunktion aufweisen, die den Verschleiß der Kupplung kompensieren kann. Diese Einstellung kann bewirken, dass sich die Drehmoment-Positionskurve in 2 wieder nach links verschiebt. Die vorliegende Offenbarung ermöglicht es, das Motordrehmoment basierend auf Änderungen und/oder Schwankungen der tatsächlichen Drehmomentkapazität einer Kupplung einzustellen, die von dem ursprünglich in einer Drehmoment-Positionstabelle gespeicherten abweichen können.
Die Erfinder verstehen, dass der Betrag des Kupplungsmoments, der tatsächlich zu einem bestimmten Zeitpunkt verfügbar ist, nützlich sein kann. So kann beispielsweise eine genaue Drehmoment-Positionstabelle für eine Kupplung eine verbesserte Motordrehmomentsteuerung während eines Fahrzeugstarts oder unter anderen Betriebsbedingungen ermöglichen. So kann beispielsweise das Motordrehmoment proaktiv als Reaktion auf eine Änderung der Kupplungspedalstellung erhöht werden, anstatt darauf zu warten, dass die Motordrehzahl sinkt, bevor das Drehmoment erhöht wird. Auf diese Weise kann das Motordrehmoment optimiert werden, ohne dass ein Drehzahlverlust des Motors korrigiert werden muss.
In einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann eine Drehmoment-Positionstabelle basierend auf der tatsächlichen Leistung der Kupplung, die während des Betriebs des Fahrzeugantriebssystems ermittelt wird, angepasst werden. Während der Fahrt kann ein von einer Motorsteuerung gemeldetes Motordrehmoment überwacht werden, wenn ein Kupplungspedal losgelassen wird, woraufhin diese Datenpunkte für eine spätere Referenz gespeichert werden können.
In einer exemplarischen Ausführungsform und während das Fahrzeugantriebssystem während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs läuft, können Daten, die das Kupplungsmoment und die Kupplungspedalstellung darstellen, wie in 3 dargestellt, aufgezeichnet 300 werden. Wie sich jedoch deutlich zeigt, können diese „Rohdatenpunkte“ ohne Korrekturen und/oder Filterung nicht sinnvoll sein.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform kann das Kupplungsmoment für die Datenpunkte der Pedalstellung nur dann erfasst werden, wenn ein Kupplungsschlupf erkannt wird. Der Kupplungsschlupf kann erkannt werden, wenn ein Verhältnis zwischen Motordrehzahl und Getriebeabtriebsdrehzahl höher ist als ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis (z. B. ein höchstes Übersetzungsverhältnis).
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform können Datenpunkte, die Bedingungen entsprechen, bei denen sich das Motordrehmoment schnell ändert und/oder sich eine Gaspedalstellung schnell ändert, aus den Daten herausgefiltert werden, da das von der Motorsteuerung gemeldete Motordrehmoment leicht ungenau sein kann, insbesondere bei instationären Bedingungen, wie beispielsweise beim Gasgeben. Vorzugsweise werden Datenpunkte gesammelt, wenn die Bedingungen für das Fahrzeugantriebssystem im Allgemeinen stabil sind. Darüber hinaus kann das Motordrehmoment auch korrigiert werden, um die Trägheit des Motors zu kompensieren, was die Qualität des Drehmoments zur Positionierung von Datenpunkten weiter verbessern kann.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform können auch Datenpunkte, die klare Ausreißer darstellen können, durch einfaches Verarbeiten weiter ausgefiltert werden.
4 ist ein Diagramm 400, das zwei exemplarische Verfahren zum Anpassen eines Drehmoments auf die Positionskurve gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Ein Anfangsdrehmoment zur Positionskurve 402 kann durch eine Reihe von Anfangsdatendiagrammen des Kupplungsdrehmoments und der Kupplungspedalstellung definiert werden. Die horizontale Achse 404 stellt die relative Kupplungspedal Stellung dar und die vertikale Achse 406 stellt das Kupplungsdrehmoment dar. Ein Datenpunkt 408, der Daten darstellt, die während des Betriebs des Fahrzeugantriebssystems gesammelt wurden, ist in der Grafik 400 eingezeichnet. In einer optionalen Ausführungsform kann das Drehmoment zur Positionskurve 402 um etwa die Hälfte zwischen der ursprünglichen Position des Drehmoments und der Positionskurve 402 zum Datenpunkt 408 verschoben werden, um ein zweites angepasstes Drehmoment zur Positionskurve 410 zu bilden. Wie dargestellt, kann alternativ auch nur ein Teil der Drehmoment-Positionskurve 402 näher an den Datenpunkt 408 angepasst werden, um einen angepassten Abschnitt 412 für die Drehmoment-Positionskurve bereitzustellen.
Auf diese Weise kann die gesamte Drehmoment-Positionierungskurve angepasst und die Leistung und der Wirkungsgrad des Fahrzeugantriebssystems verbessert werden.
5 veranschaulicht ein exemplarisches Flussdiagramm 500 eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren beginnt bei Schritt 502 und fährt mit Schritt 504 fort. In Schritt 504 bestimmt die Steuerung ein Motordrehmoment und fährt mit Schritt 506 fort. In Schritt 506 bestimmt die Steuerung das Verhältnis zwischen der Motordrehzahl und der Getriebeabtriebsdrehzahl und fährt mit Schritt 508 fort. In Schritt 508 bestimmt die Steuerung, ob das Motordrehmoment größer ist als null. Wenn die Steuerung in Schritt 508 bestimmt, dass das Motordrehmoment größer als null ist, fährt das Verfahren mit Schritt 510 fort. Wenn die Steuerung jedoch in Schritt 508 bestimmt, dass das Motordrehmoment nicht größer als null ist, dann springt das Verfahren zu Schritt 526, wobei das Verfahren endet. In Schritt 510 bestimmt die Steuerung, ob das Verhältnis der Motordrehzahl zur Getriebeabtriebsdrehzahl größer ist als eine höchste Übersetzung für das Getriebe. Wenn die Steuerung in Schritt 510 bestimmt, dass das Verhältnis der Motordrehzahl zur Getriebeabtriebsdrehzahl größer ist als eine höchste Übersetzung für das Getriebe, fährt das Verfahren mit Schritt 512 fort. Wenn die Steuerung jedoch in Schritt 510 bestimmt, dass das Verhältnis der Motordrehzahl zur Getriebeabtriebsdrehzahl nicht größer ist als eine höchste Übersetzung für das Getriebe, dann springt das Verfahren zu Schritt 526. In Schritt 512 bestimmt die Steuerung, ob sich das Fahrzeugantriebssystem in einem Übergangszustand befindet. Wenn die Steuerung in Schritt 512 bestimmt, dass sich das Fahrzeugantriebssystem in einem Übergangszustand befindet, springt das Verfahren zu Schritt 526. Wenn die Steuerung jedoch in Schritt 512 bestimmt, dass sich das Fahrzeugantriebssystem nicht in einem Übergangszustand befindet, fährt das Verfahren mit Schritt 514 fort. In Schritt 514 erfasst die Steuerung ein neues Drehmoment zum Positionsdatenpunkt und fährt mit Schritt 516 fort. In Schritt 516 berechnet die Steuerung Offsetdaten (die dazu bestimmt sind, Einzelwerte, wie beispielsweise einen Offsetbetrag, und/oder mehrere Werte aufzunehmen) basierend auf der/den Differenz(en) zwischen dem aktuellen Drehmoment-Positionskurve und einem neuen Drehmoment-Positionskurve basierend auf dem neuen Drehmoment-Positionsdatenpunkts und fährt fort mit Schritt 518. In Schritt 518 passt die Steuerung die Drehmoment-Positionskurve basierend auf den in Schritt 516 berechneten Offsetdaten an. Das Verfahren fährt dann mit Schritt 520 fort, wobei die Steuerung die in Schritt 516 berechneten Offsetdaten speichert. Das Verfahren fährt dann mit Schritt 522 fort. In Schritt 522 bestimmt die Steuerung, ob das Fahrzeugantriebssystem einen Service-Reset durchläuft. Wenn die Steuerung in Schritt 522 bestimmt, dass das Fahrzeugantriebssystem einen Service-Reset durchläuft, fährt das Verfahren mit Schritt 524 fort. Wenn die Steuerung jedoch in Schritt 522 bestimmt, dass das Fahrzeugantriebssystem keinen Service-Reset durchläuft, springt das Verfahren zu Schritt 526. In Schritt 524 setzt die Steuerung die Offsetdaten auf null zurück. Mit anderen Worten wird die Drehmoment-Positionskurve wieder in ihre ursprüngliche Position gebracht.
Diese Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Ausführungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt, und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Ansprüchen hervor.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8996266 [0004]
US 9002606 [0005]
US 9365197 [0007]
US 9670857 [0008, 0030]

Claims

Fahrzeugantriebssystem, das System umfassend: ein Getriebe mit manuell wählbaren Übersetzungen; eine manuell betätigbare Kupplung zum selektiven Verbinden des Getriebes mit einem Motor zum Empfangen von Drehmoment vom Motor und Übertragen dieses Drehmoments durch das Getriebe zum Antreiben des Fahrzeugs; einen Kupplungspositionssensor, der ein Kupplungspositionssignal erzeugt; eine Steuerung, die programmiert ist: zum Empfangen des Kupplungspositionssignals; zum Bestimmen eines tatsächlichen Motorabtriebsdrehmoments; zum Bestimmen eines tatsächlichen Kupplungsmomentkapazitätswerts basierend auf dem tatsächlichen Motorabtriebsdrehmoment und dem Kupplungspositionssignal; zum Bestimmen einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Kupplungsdrehmomentkapazitätswert und einem Kupplungsdrehmomentkapazität aus einer Drehmoment-zu-Positionstabelle, die dem Kupplungspositionssignal entspricht; zum Bestimmen einer angepassten Kupplungsdrehmomentkapazität basierend auf der bestimmten Differenz; und zum Steuern eines Betriebs des Motors basierend auf der angepassten Kuppl ungsdrehmomentkapazi tät.
System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen Motordrehzahlsensor, der ein Motordrehzahlsignal auf einer Eingangsseite der manuell betätigbaren Kupplung ausgibt; einen Getriebeausgangsdrehzahlsensor auf einer Ausgangsseite der manuell betätigbaren Kupplung, der ein Getriebeausgangsdrehzahlsignal ausgibt, worin die Steuerung ferner programmiert ist auf folgendes: Empfangen des Motordrehzahlsignals; Empfangen des Getriebeausgangsdrehzahlsignals; Bestimmen eines Verhältnisses zwischen dem Motordrehzahlsignal und dem Getriebeausgangsdrehzahlsignal; und Bestimmen, ob das Verhältnis zwischen dem Motordrehzahlsignal und dem Getriebeausgangsdrehzahlsignal einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, und worin die Steuerung programmiert ist, um das tatsächliche Motorabtriebsdrehmoment zu bestimmen, wenn das Verhältnis den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
System nach Anspruch 1, worin die Steuerung ferner programmiert ist, um einen Diagnosecode zu speichern, wenn die Differenz zwischen dem tatsächlichen Kupplungsdrehmomentkapazitätswert und einer Kupplungskapazität von einer Drehmoment-zu-Positionstabelle, die dem Kupplungspositionssignal entspricht, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
System nach Anspruch 1, worin die Steuerung ferner programmiert ist, um zu bestimmen, ob das Fahrzeugantriebssystem einen Übergangszustand aufweist, und worin die Steuerung keine angepasste Drehmomentkapazität während eines Übergangszustands bestimmt.
System nach Anspruch 1, worin die Steuerung weiterhin programmiert ist, um: Bestimmen einer Änderungsrate des Motordrehmoments; und Bestimmen, ob die Änderungsrate des Motordrehmoments einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, worin die Steuerung bestimmt, dass das Fahrzeugantriebssystem einen Übergangszustand erfährt, wenn die Änderungsrate des Motordrehmoments den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Fahrzeugantriebssystem, das System umfassend: ein Getriebe mit manuell wählbaren Übersetzungen; eine manuell betätigbare Kupplung zum selektiven Verbinden des Getriebes mit einem Motor zum Empfangen von Drehmoment vom Motor und Übertragen dieses Drehmoments durch das Getriebe zum Antreiben des Fahrzeugs; einen Kupplungspositionssensor, der ein Kupplungspositionssignal erzeugt; eine Steuerung, die programmiert ist: zum Empfangen des Kupplungspositionssignals; zum Bestimmen einer Vielzahl von tatsächlichen Kupplungsdrehmomentkapazitätswerten basierend auf tatsächlichen Motorabtriebsdrehmomentwerten für jeden von einer Vielzahl von Kupplungspositionssignalwerten; zum Bestimmen einer Differenz zwischen einem tatsächlichen Kupplungsdrehmomentkapazitätswert und einem Kupplungsdrehmomentkapazität aus einer Drehmoment-zu-Positionstabelle, die jedem der Vielzahl von Kupplungspositionssignalen entspricht; und zum Bestimmen einer angepassten Kupplungsdrehmomentkapazität basierend auf den bestimmten Differenzen; und Steuern eines Betriebs des Motors basierend auf der eingestellten Kupplungsdrehmomentkapazität für jedes der Vielzahl von Kupplungspositionssignalen.
System nach Anspruch 6, ferner umfassend: einen Motordrehzahlsensor, der ein Motordrehzahlsignal auf einer Eingangsseite der manuell betätigbaren Kupplung ausgibt; einen Getriebeausgangsdrehzahlsensor auf einer Ausgangsseite der manuell betätigbaren Kupplung, der ein Getriebeausgangsdrehzahlsignal ausgibt, worin die Steuerung ferner programmiert ist auf folgendes: Empfangen des Motordrehzahlsignals; Empfangen des Getriebeausgangsdrehzahlsignals; Bestimmen eines Verhältnisses zwischen dem Motordrehzahlsignal und dem Getriebeausgangsdrehzahlsignal; und Bestimmen, ob das Verhältnis zwischen dem Motordrehzahlsignal und dem Getriebeausgangsdrehzahlsignal einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, und worin die Steuerung programmiert ist, um die Vielzahl der tatsächlichen Motorabtriebsdrehmomentleistungswerte zu bestimmen, wenn das Verhältnis den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
System nach Anspruch 6, worin die Steuerung ferner programmiert ist, um einen Diagnosecode zu speichern, wenn die Differenz zwischen dem tatsächlichen Kupplungsdrehmomentkapazitätswert und einer Kupplungskapazität von einer Drehmoment-zu-Positionstabelle, die dem Kupplungspositionssignal entspricht, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
System nach Anspruch 6, worin die Steuerung ferner programmiert ist, um zu bestimmen, ob das Fahrzeugantriebssystem einen Übergangszustand aufweist, und worin die Steuerung keine angepasste Drehmomentkapazität während eines Übergangszustands bestimmt.
System nach Anspruch 6, worin die Steuerung weiterhin programmiert ist, zum: Bestimmen einer Änderungsrate des Motordrehmoments; und Bestimmen, ob die Änderungsrate des Motordrehmoments einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, worin die Steuerung bestimmt, dass das Fahrzeugantriebssystem einen Übergangszustand erfährt, wenn die Änderungsrate des Motordrehmoments den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.