DE102019110766B4

DE102019110766B4 - System zur Bewertung einer Drehmomentwandlerkupplungsposition basierend auf dem angesammelten Schlupf

Info

Publication number: DE102019110766B4
Application number: DE102019110766.0A
Authority: DE
Inventors: Steven P. Moorman
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2039-04-26
Also published as: DE102019110766A1; US20190338850A1; CN110439994B; CN110439994A; US10697539B2

Abstract

System für ein Getriebe (14) eines Kraftfahrzeugs (5), wobei das Getriebe (14) einen Drehmomentwandler (16) mit einer Drehmomentwandlerkupplung (18) beinhaltet, die ausgestaltet ist, um zwischen einer eingekuppelten Position und einer ausgekuppelten Position betätigt zu werden, wobei das System das Folgende umfasst:einen Getriebedrehzahlsensor (114), der ausgestaltet ist, um eine Drehzahl einer Getriebeeingangswelle (20) zu überwachen, die eine Getriebedrehzahl darstellt;einen Motordrehzahlsensor (116), der ausgestaltet ist, um eine Drehzahl einer Kurbelwelle (120) zu überwachen, die eine Motordrehzahl darstellt;ein Getriebesteuermodul (40) in elektrischer Verbindung mit dem Getriebedrehzahlsensor (114) und dem Motordrehzahlsensor (116); undeinen Getriebebereichssensor (106) in elektrischer Verbindung mit dem Getriebesteuermodul (40), wobei der Getriebebereichssensor (106) ausgestaltet ist, um einen Getriebebereichswert an das Getriebesteuermodul (40) zu senden, der eine Position eines Wählhebels anzeigt;wobei das Getriebesteuermodul (40) ausgestaltet ist zum:Bestimmen eines Wertes eines Drehmomentwandlerkupplungsbefehls, wobei der Drehmomentwandlerkupplungsbefehl eine Position der Drehmomentwandlerkupplung (18) anzeigt;als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Wert des Drehmomentwandlerkupplungsbefehls die ausgekuppelte Position anzeigt, Berechnen (312) des angesammelten Schlupfes (202) basierend auf der Getriebedrehzahl und der Motordrehzahl während einer Auswertungszeit, wobei die Auswertungszeit auf der Position des Wählhebels basiert;als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Auswertungszeit abgelaufen ist, Vergleichen des angesammelten Schlupfes (202) mit einem kalibrierten Schlupfgrenzwert (200), wobei der kalibrierte Schlupfgrenzwert (200) auf der Position des Wählhebels basiert;als Reaktion darauf, dass der angesammelte Schlupf (202) kleiner oder gleich dem kalibrierten Schlupfgrenzwert (200) ist, Bestimmen, dass die Drehmomentwandlerkupplung (18) in der eingekuppelten Position festsitzt; undals Reaktion auf das Bestimmen, dass die Drehmomentwandlerkupplung (18) in der eingekuppelten Position festsitzt, Bestimmen mindestens einer Abschwächungsmaßnahme.

Description

Einführung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf hydraulische Getriebe mit einer Drehmomentwandlerkupplung, insbesondere auf ein System und Verfahren zum Bewerten der Drehmomentwandlerkupplung basierend auf dem angesammelten Schlupf, um zu bestimmen, wann die Drehmomentwandlerkupplung in einer Ein-Position festsitzt.
Ein Drehmomentwandler kuppelt einen Motor an ein Getriebe und arbeitet, um Drehmoment vom Motor auf das Getriebe zu übertragen, was wiederum Drehmoment auf die Räder eines Kraftfahrzeugs überträgt. Der Drehmomentwandler beinhaltet eine Kupplung, die als Drehmomentwandlerkupplung bezeichnet werden kann, die zwischen einer eingekuppelten und einer ausgekuppelten Position betätigt wird. Manchmal bleibt die Drehmomentwandlerkupplung in der eingekuppelten Position stecken und kann zu Problemen führen. Wenn das Fahrzeug beispielsweise langsamer wird und zu halten beginnt, sollte die Drehmomentwandlerkupplung nicht eingekuppelt sein, da der Motor sonst abstirbt. Wenn die Drehmomentwandlerkupplung eingekuppelt ist, wenn das Kraftfahrzeug entweder im Park- oder Leerlaufmodus gestartet wird, kann der Motor absterben, sobald der Fahrer in den Rückwärts- oder Fahrmodus schaltet.
Es kann schwierig sein, eine Drehmomentwandlerkupplung zu erkennen, die in der eingekuppelten Position festsitzt, wenn sich das Fahrzeug im Park- oder Leerlaufmodus befindet, da die Schlupfunterschiede beim Ein- und Auskuppeln der Drehmomentwandlerkupplung relativ gering sind. Dieses Problem gilt besonders für Getriebe mit geringer Verlustleistung, die einen relativ hohen k-Faktor aufweisen. Der k-Faktor stellt ein Verhältnis der Eingangsdrehzahl zur Quadratwurzel des Drehmomentabgabe für den Drehmomentwandler an jedem beliebigen Betriebspunkt dar.
In einem Ansatz kann das System den absoluten Schlupf des Drehmomentwandlers berechnen, um zu bestimmen, ob die Drehmomentwandlerkupplung in der eingekuppelten Position festsitzt. Da die Werte des absoluten Schlupfes des Drehmomentwandlers jedoch relativ klein sind und innerhalb der Größe des Sensorgeräusches liegen, wenn die Drehmomentwandlerkupplung ausgekuppelt wird und sich das Fahrzeug im Park- oder Leerlaufmodus befindet, wird dieser Ansatz in der Regel nicht angewendet. Obwohl es andere Ansätze gibt, sind diese möglicherweise nicht imstande, die blockierte Drehmomentwandlerkupplung rechtzeitig zu erfassen, um ein Absterben des Motors zu verhindern. Darüber hinaus können diese Systeme, wenn sie kalibriert sind, um die Reaktionszeit zu verkürzen, ein falsches Positiv erzeugen, das anzeigt, dass die Drehmomentwandlerkupplung festsitzt.
Die US 2011 / 0 313 632 A1 beschreibt eine Steuereinheit, die eine Fail-Safe-Steuerung ausführt. Die Fail-Safe-Steuerung löst zwangsweise eine Überbrückungskupplung, indem sie ein Fail-Safe-Ventil aktiviert. Zudem führt die Steuereinheit eine Abnormalitäts-Diagnose-Steuerung aus, die bestimmt, ob ein Magnetventil an einer Magnet-EIN-Abnormalität leidet, wenn das Fahrzeug mit der ausgeführten Fail-Safe-Steuerung gestartet wurde. Ferner führt die Steuereinheit eine Reproduktions-Steuerung durch, die simulativ einen Zustand reproduziert, der mit der Bedingung übereinstimmt, die die Ausführung der Abnormalitäts-Diagnose-Steuerung erlaubt, wenn das Fahrzeug ohne die ausgeführte Fail-Safe-Steuerung gestartet wurde.
Die US 5 609 550 A beschreibt ein Verfahren zur Diagnose eines Überbrückungsmechanismus für einen Drehmomentwandler in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren umfasst das Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Motordrehzahl, des Berechnens eines Verhältnisses von Fahrzeuggeschwindigkeit zu Motordrehzahl auf der Grundlage der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit und Motordrehzahl, des Erkennens, wann die Übergänge des Drehmomentwandlers zwischen dem entriegelten Zustand und dem verriegelten Zustand eingeleitet werden, das Bestimmens, ob das berechnete Verhältnis größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, wenn der Drehmomentwandler zwischen dem entriegelten Zustand und dem verriegelten Zustand übergeht, und das Schlussfolgerns, dass ein Ausfall des Überbrückungsmechanismus aufgetreten ist, wenn das berechnete Verhältnis nicht größer als der vorbestimmte Schwellenwert innerhalb einer vorbestimmten Zeit seit dem Übergang des Drehmomentwandlers ist.
Die US 2012 / 0 265 383 A1 beschreibt ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, einem Motor und einem Getriebe. Eine Kupplung ist so konfiguriert, dass sie eingreift, um ein reaktives Drehmoment auf den Verbrennungsmotor, den Motor und/oder das Getriebe zu übertragen. Die Kupplung ist so konfiguriert, dass sie während eines Übergangs von einem aktuellen Betriebsmodus zu einem Zielbetriebsmodus auskuppelt. Ein Controller ist so konfiguriert, dass er eine erwartete Schlupfrichtung der Kupplung bestimmt, einen Wert ungleich Null definiert, der zumindest teilweise auf der erwarteten Schlupfrichtung basiert, und das reaktive Drehmoment auf den Wert ungleich Null befiehlt, um die Kupplung so zu steuern, dass sie während des Übergangs vom aktuellen Betriebsmodus zum Zielbetriebsmodus Schlupf erzeugt.
Die DE 10 2013 218 273 A1 beschreibt Ein Fahrzeug mit einer Drehmoment erzeugenden Einrichtung, einem Getriebe und einem Controller. Das Getriebe weist eine oder mehrere Kupplungen auf. Der Controller führt ein Verfahren aus, das das Messen eines Betrages an Schlupf über identifizierte weggehende Kupplungen hinweg und das Ermitteln umfasst, ob die weggehenden Kupplungen geschlupft haben, bevor eine modellierte Kupplungsdrehmomentkapazität Null erreicht. Es wird ein Status zugewiesen, der angibt, dass die weggehenden Kupplungen gelöst sind, falls die weggehende Kupplung geschlupft hat, bevor die modellierte Kupplungskapazität Null erreicht. Der Controller leitet nach dem Aufzeichnen des Wertes Schlupf über die identifizierten weggehenden Kupplungen hinweg auf ein kalibriertes niedriges Nicht-Nullniveau ein, was umfasst, dass ein niedriger Nicht-Null-Schlupfwert unter Verwendung von einem oder mehreren Beschleunigungsprofilen in Kraft gesetzt wird.
Die DE 38 85 403 T2 beschreibt eine Kupplungsdrucksteuerung mit geschlossenem Regelkreis, die während des stationären (nicht schaltenden) Betriebs eines Kraftfahrzeuggetriebes wirksam ist, um den geplanten Kupplungsdruck einzustellen, um eine Drehmomentkapazität zu erzeugen, die im Wesentlichen dem Betrag entspricht, der zur Übertragung des Getriebeeingangsdrehmoments erforderlich ist. Wenn signifikanter Schlupf erkannt wird, wird der Druck nach oben geregelt, um die Drehmomentkapazität der Kupplung zu erhöhen. Wenn über einen Zeitraum von festgelegten Fahrzyklen kein signifikanter Schlupf festgestellt wird, wird der Druck nach unten geregelt, um die Drehmomentkapazität der Kupplung zu verringern. Dies führt zu einem niederfrequenten Kupplungsdruck-Grenzzyklus, der die Effizienz der Getriebesteuerung erhöht und gleichzeitig den Kupplungsschlupf in akzeptablen Grenzen hält.
Die DE 10 2013 206 033 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung eines Haftzustands einer mit vorgegebenem Schlupf zwischen einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil betriebenen Reibungskupplung. Um bei Differenzdrehzahlen im Bereich eines Rauschens dieser zu ermöglichen, wird aus über eine ungefilterte Drehzahldifferenz zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil erfassten Messwerten kontinuierlich ein Mittelwert und dessen Varianz gebildet und bei einem Unterschreiten des Mittelwerts unter einen vorgegebenen Schwellwert und gleichzeitig den Mittelwert überschreitender Varianz auf den Haftungszustand erkannt.
Die DE 10 2011 012 593 A1 beschreibt ein Verfahren zum Steuern wenigstens einer Kupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Bei dem offenbaren Verfahren werden in einer jeweiligen Berechnungsschleife zumindest die folgenden Schritte durchgeführt: Ermitteln wenigstens eines Schlupfwerts, der einen momentanen Schlupf zwischen verschiedenen Achsen des Kraftfahrzeugs oder zwischen verschiedenen Rädern einer Achse repräsentiert; Bilden eines Absolutwerts des Schlupfwerts, der dem Betrag des Schlupfwerts entspricht; Aufsummieren des Absolutwerts oder eines hieraus abgeleiteten Ersatzwerts auf einen zuletzt gebildeten Schlupfsummenwert, um einen momentanen Schlupfsummenwert zu bilden; Vergleichen des momentanen Schlupfsummenwerts mit einem Schlupfsummen-Schwellenwert; und Erzeugen eines Steuersignals zum Betätigen der Kupplung, falls der momentane Schlupfsummenwert den Schlupfsummen-Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
Die US 2011 / 0 087 397 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung für eine Kraftübertragungsvorrichtung eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung beinhaltet ein erstes Ventil, das die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu einer Laufkupplung in Verbindung mit dem Umschalten des Betriebszustands eines ersten Magnetventils steuert, ein zweites Ventil, das die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu einer Überbrückungskupplung in Verbindung mit dem Umschalten des Betriebszustands eines zweiten Magnetventils steuert, und ein lineares Magnetventil, das selektiv die Anpresskraft der Laufkupplung und der Überbrückungskupplung entsprechend der Zufuhr von Steuerdruck zu dem ersten Ventil und dem zweiten Ventil steuert. Die Steuervorrichtung erkennt einen Fehlerzustand eines Teils, das mit dem Betrieb der Kraftübertragungsvorrichtung zusammenhängt, durch den Betriebszustand der Laufkupplung und den Betriebszustand der Überbrückungskupplung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein System zur Verfügung zu stellen, das eine in der eingekuppelten Position festsitzende Drehmomentwandlerkupplung vor dem Absterben des Motors genau erfasst.
Beschreibung der Erfindung
Ein System zum Auswerten einer Position einer Drehmomentwandlerkupplung wird offenbart. Insbesondere sieht das offenbarte System und Verfahren einen Ansatz zum Bestimmen, ob die Drehmomentwandlerkupplung in einer eingekuppelten Position festsitzt, basierend auf dem Berechnen des angesammelten Schlupfes des Drehmomentwandlers zur Verfügung zu stellen. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Drehmomentwandlerkupplung in der eingekuppelten Position festsitzt, führt das System mindestens eine Abschwächungsmaßnahme durch.
Gemäß der Erfindung wird ein System für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs offenbart. Das Getriebe beinhaltet einen Drehmomentwandler mit einer Drehmomentwandlerkupplung, die ausgestaltet ist, um zwischen einer eingekuppelten Position und einer ausgekuppelten Position betätigt zu werden. Das System beinhaltet einen Getriebedrehzahlsensor, der ausgestaltet ist, um eine Drehzahl einer Getriebeeingangswelle zu überwachen, einen Motordrehzahlsensor, der ausgestaltet ist, um eine Drehzahl einer Kurbelwelle zu überwachen, die eine Motordrehzahl darstellt, einen Getriebebereichssensor in elektrischer Verbindung mit dem Getriebesteuermodul, wobei der Getriebebereichssensor ausgestaltet ist, um einen Getriebebereichswert an das Getriebesteuermodul zu senden, der eine Position eines Wählhebels anzeigt, und ein Steuermodul, das sich in elektrischer Verbindung mit dem Getriebedrehzahlsensor und dem Motordrehzahlsensor befindet. Das Steuermodul wertet die Drehmomentwandlerkupplung aus, indem er einen Wert eines Drehmomentwandlerkupplungsbefehls bestimmt. Der Drehmomentwandlerkupplungsbefehl zeigt eine Position der Drehmomentwandlerkupplung an. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Wert des Drehmomentwandlerkupplungsbefehls die ausgekuppelte Position anzeigt, berechnet das Steuermodul den angesammelten Schlupf des Drehmomentwandlers basierend auf der Getriebedrehzahl und der Motordrehzahl während einer Auswertungszeit, wobei die Auswertungszeit auf der Position des Wählhebels basiert. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Auswertungszeit abgelaufen ist, vergleicht das Steuermodul den angesammelten Schlupf mit einem kalibrierten Schlupfgrenzwert, wobei der kalibrierte Schlupfgrenzwert auf der Position des Wählhebels basiert. Als Reaktion darauf, dass der angesammelte Schlupf kleiner oder gleich dem kalibrierten Schlupfgrenzwert ist, bestimmt das Steuermodul, dass die Drehmomentwandlerkupplung in der eingekuppelten Position festsitzt. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Drehmomentwandlerkupplung in der eingekuppelten Position festsitzt, bestimmt das Steuermodul mindestens eine Abschwächungsmaßnahme.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden in der folgenden Beschreibung und durch die beigefügten Zeichnungen deutlich, wobei gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Komponenten, Elemente oder Merkmale beziehen.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

1 ist ein Diagramm eines exemplarischen Antriebsstrangs mit einem System zum Erfassen einer Drehmomentwandlerkupplung, die gemäß einer exemplarischen Ausführungsform in einer eingekuppelten Position festsitzt;
2 ist ein Diagramm, das die Betriebsbedingungen des in 1 dargestellten Systems veranschaulicht, wobei die Drehmomentwandlerkupplung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform in der eingekuppelten Position festsitzt;
3 ist ein Prozessablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen, dass die Drehmomentwandlerkupplung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform in der eingekuppelten Position festsitzt, veranschaulicht; und
4 ist ein Prozessablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen der Position der Drehmomentwandlerkupplung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform darstellt.

Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Kraftfahrzeug dargestellt und im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug 5 ist als Pkw veranschaulicht, aber es sollte klar sein, dass das Kraftfahrzeug 5 ein beliebiges Fahrzeug sein kann, wie ein Lastwagen, Lieferwagen oder SUV, ohne darauf beschränkt zu sein. Das Kraftfahrzeug 5 beinhaltet einen exemplarischen Antriebsstrang 10. Vorab ist darauf hinzuweisen, dass, während ein Heckantrieb-Antriebsstrang dargestellt ist, das Kraftfahrzeug 5 einen Frontantrieb-Antriebsstrang haben kann, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Der Antriebsstrang 10 beinhaltet im Allgemeinen einen Motor 12, der mit einem Getriebe 14 verbunden ist. Das Getriebe 14 beinhaltet einen Drehmomentwandler 16 und eine Drehmomentwandlerkupplung 18. Die Drehmomentwandlerkupplung 18 ist ausgestaltet, um zwischen einer eingekuppelten Position und einer ausgekuppelten Position betätigt zu werden. Wie im Folgenden erläutert, sieht die Offenbarung einen Ansatz zum Bestimmen, wann die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position festsitzt, vor, und bestimmt mindestens eine Abschwächungsmaßnahme als Reaktion auf das Erfassen des festsitzenden Zustands.
Mit weiterem Bezug auf 1 kann der Motor 12 ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor, ein Hybridmotor oder eine andere Art von Antriebsmaschine sein, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Der Motor 12 liefert über den Drehmomentwandler 16 ein Antriebsmoment an das Getriebe 14. In der eingekuppelten Position kuppelt die Drehmomentwandlerkupplung 18 den Ausgang des Motors 12 mechanisch mit dem Eingang des Getriebes 14. Daher besteht ein Verhältnis 1:1 zwischen dem Motor 12 und dem Getriebe 14. Ebenso besteht keine mechanische Verbindung zwischen dem Ausgang des Motors 12 und dem Eingang des Getriebes 14, wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der ausgekuppelten Position befindet.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist das Getriebe 14 ein stufenloses Getriebe. Es ist jedoch zu beachten, dass das Getriebe 14 jede Art von hydraulischem Getriebe mit Drehmomentwandler und Kupplung sein kann. So kann beispielsweise in einer weiteren Ausführungsform das Getriebe 14 ein Planetenradgetriebe sein. Das Getriebe 14 beinhaltet ein Metallgussgehäuse 19, das verschiedene Komponenten des Getriebes 14 umschließt und schützt. Das Gehäuse 19 beinhaltet eine Vielzahl von Öffnungen, Durchgängen, Seitenelementen und Flanschen (nicht dargestellt) zur Positionierung und Abstützung verschiedener innenliegender Komponenten. Das Getriebe 14 beinhaltet eine Getriebeeingangswelle 20 und eine Getriebeausgangswelle 22. Zwischen der Getriebeeingangswelle 20 und der Getriebeabtriebswelle 22 befindet sich eine Kraftflussanordnung 24 von Gängen, Kupplungen und Riemenscheiben. Die Getriebeeingangswelle 20 ist funktionell über den Drehmomentwandler 16 mit dem Motor 12 verbunden und empfängt dadurch das Eingangsdrehmoment oder die Leistung vom Motor 12. Die Getriebeabtriebswelle 22 kann mit einer Achsantriebseinheit 26 verbunden sein.
In der exemplarischen Ausführungsform, wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Achsantriebseinheit 26 eine Kardanwelle 28, eine Differentialbaugruppe 30 und Antriebsachsen 32. Die Antriebsachsen 32 sind mit den Rädern 33 des Kraftfahrzeugs 5 verbunden. Die Getriebeeingangswelle 20 ist mit der Kraftflussanordnung 24 gekoppelt und liefert das Antriebsmoment. Die Kraftflussanordnung 24 beinhaltet eine Vorwärtskupplung 34, eine Rückwärtskupplung oder Bremse 36 und eine Riemenscheibenanordnung 38. Die Kraftflussanordnung 24 kann auch eine Vielzahl von Getriebesätzen, eine Vielzahl von Wellen und zusätzliche Kupplungen oder Bremsen beinhalten. Die Vielzahl von Getriebesätzen kann einzelne ineinandergreifende Getriebe, wie beispielsweise Planetengetriebesätze, beinhalten, die mit der Vielzahl von Wellen durch die selektive Betätigung der Vielzahl von Kupplungen/Bremsen verbunden oder selektiv damit verbindbar sind. Die Vielzahl von Wellen kann Vorgelegewellen oder Vorgelegewellen, Hohl- und Zentralwellen, Rückwärtsgang oder freie Wellen, oder Kombinationen davon, beinhalten. Die Vorwärtskupplung 34 ist selektiv einrückbar, um einen Vorwärtsfahrmodus einzuleiten, während die Rückwärtskupplung oder Bremse 36 selektiv einrückbar ist, um einen Rückwärtsfahrmodus einzuleiten. Die Riemenscheibenanordnung 38 ist eine stufenlos verstellbare Einheit, die eine Kette oder einen Riemen beinhaltet, die zwischen einer primären Riemenscheibe und einer sekundären Riemenscheibe gewickelt ist (nicht dargestellt). Die Übersetzung der Riemenscheiben korreliert mit der Bewegung des Riemens oder der Kette, die kontinuierlich die Leistung oder das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 14 verändert.
Das Getriebe 14 beinhaltet ein Getriebesteuermodul 40. Das Getriebesteuermodul 40 ist eine elektronische Steuervorrichtung, die einen vorprogrammierten digitalen Computer oder Prozessor, eine Steuerlogik oder -schaltungen, einen Speicher, um Daten zu speichern, und wenigstens ein I/O-Peripheriegerät aufweist. Die Steuerlogik beinhaltet oder ermöglicht eine Vielzahl von Logikroutinen zum Überwachen, Manipulieren und Erzeugen von Daten und Steuersignalen. Das Getriebesteuermodul 40 steuert das Betätigen der Vorwärtskupplung 34, der Rückwärtskupplung oder Bremse 36, der Riemenscheibenanordnung 38 und der Drehmomentwandlerkupplung 18 über ein hydraulisches System 100. In einem weiteren Beispiel ist das Getriebesteuermodul 40 ein Motorsteuergerät (ECM) oder ein Hybridsteuermodul oder jede andere Art von Steuerung.
Das hydraulische System 100 ist innerhalb eines Ventilkörpers 101 angeordnet, der verschiedene Komponenten des hydraulischen Systems 100 enthält. Diese Komponenten beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf Druckregelventile, Wegeventile und Elektromagnete. Insbesondere beinhaltet das hydraulische System 100 in der in 1 dargestellten Ausführungsform ein Stellglied 98, wie beispielsweise einen Elektromagneten zum Steuern der Position der Drehmomentwandlerkupplung 18. Der Ventilkörper 101 des hydraulischen Systems 100 kann an einem unteren Abschnitt 108 des Getriebegehäuses 19 in Hinterradantriebsgetrieben befestigt sein. Der Ventilkörper 101 kann jedoch bei Getrieben mit Frontantrieb an einer Vorderseite des Getriebegehäuses 19 befestigt werden. Das hydraulische System 100 ist betreibbar, um die Kupplungen/Bremsen 34, 36, 18 selektiv in Eingriff zu bringen und das Getriebe 14 zu kühlen und zu schmieren, indem es selektiv ein Hydraulikfluid aus einem sich unter Druck befindlichem Sumpf 102 entweder von einer motorgetriebenen Pumpe 104 oder einem Speicher (nicht dargestellt) leitet. Die Pumpe 104 kann durch den Motor 12 oder durch einen Hilfsmotor oder Elektromotor angetrieben werden.
Das Kupplungsstellglied 98 ist ausgestaltet, um den Druck des Hydraulikfluids zu steuern, das der Drehmomentwandlerkupplung 18 bereitgestellt wird. Insbesondere wird das Kupplungsstellglied 98 durch das hydraulische System 100 zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position betätigt. Das Öffnen und Schließen des Kupplungsstellglieds 98 betätigt die Drehmomentwandlerkupplung 18 zwischen der eingekuppelten und der ausgekuppelten Position. Wenn sich das Kupplungsstellglied 98 in der geöffneten Position befindet, befindet sich die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position. Wenn sich das Kupplungsstellglied 98 in der geschlossenen Position befindet, wird die Drehmomentwandlerkupplung 18 auf ähnliche Weise ausgekuppelt.
Das Öffnen und Schließen des Kupplungsstellglieds 98 wird durch das Getriebesteuermodul 40 gesteuert. Es ist zu beachten, dass das Kupplungsstellglied 98 unter Umständen ausfallen kann. Das heißt, das Kupplungsstellglied 98 kann entweder in der offenen Position oder in der geschlossenen Position feststecken. Wenn das Kupplungsstellglied 98 in der geschlossenen Position festsitzt, kann die Drehmomentwandlerkupplung 18 nicht in Eingriff gebracht werden. Ebenso bleibt die Drehmomentwandlerkupplung 18 eingerastet, wenn das Kupplungsstellglied 98 in der geöffneten Position festsitzt. Wie im Folgenden näher erläutert, sieht die Offenbarung einen Ansatz zum Bestimmen vor, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position festsitzt (d. h. das Kupplungsstellglied 98 ist in der geöffneten Position ausgefallen).
Das Getriebesteuermodul 40 ist mit dem Kupplungsstellglied 98 über eine beliebige drahtgebundene Verbindung, wie z. B. ein Fahrzeugbusnetz, elektronisch verbunden. Das Getriebesteuermodul 40 sendet einen Drehmomentwandlerkupplungsbefehl, der vom Kupplungsstellglied 98 als Eingabe empfangen wird. Der Drehmomentwandlerkupplungsbefehl weist das Kupplungsstellglied 98 an, entweder zu öffnen oder zu schließen. Mit anderen Worten erzeugt das Getriebesteuerungsmodul 40 einen Drehmomentwandlerkupplungsbefehl, der wiederum die Drehmomentwandlerkupplung 18 ein- oder ausschaltet, die wiederum die Drehmomentwandlerkupplung 18 ein- und ausschaltet.
Das Getriebesteuermodul 40 bestimmt den Drehmomentwandlerkupplungsbefehl basierend auf einer Vielzahl von Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs 5. Wie in 1 zu sehen ist, steht das Getriebesteuermodul 40 in elektronischer Verbindung mit einer Vielzahl von Sensoren, die die Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs 5 überwachen. Insbesondere ist das Getriebesteuermodul 40 in elektrischer Verbindung mit einem Getriebereichssensor 106, einem Getriebeöltemperatursensor 110, der zum Überwachen einer Öltemperatur des Getriebes 14 ausgestaltet ist, einem Fahrzeugdrehzahlsensor 112, einem Getriebedrehzahlsensor 114, einem Motordrehzahlsensor 116 und einem Drosselklappenpositionssensor 118. Wie im Folgenden ausführlich erläutert, weist der Drehmomentwandlerkupplungsbefehl die Drehmomentwandlerkupplung 18 als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Öltemperatur des Getriebes 14 kleiner oder gleich einer Schwellentemperatur ist, an, ausgeschaltet zu werden (d. h. ausgekuppelt zu werden). Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Öltemperatur des Getriebes 14 größer als die Schwellentemperatur ist, wird der Drehmomentwandlerkupplungsbefehl auf der Drosselklappenposition, der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Position des Getriebewählhebels (nicht dargestellt) basiert.
Der Getriebebereichssensor 106 kann auch als Getriebebereichsschalter bezeichnet werden. Der Getriebebereichssensor 106 ist ausgestaltet, um eine Position des Getriebewählhebels (nicht dargestellt) zu bestimmen. Der Getriebebereichssensor 106 sendet einen Getriebebereichswert an das Getriebesteuermodul 40, das die Position des Getriebewählhebels anzeigt. Insbesondere kann der Getriebebereichswert einen positiven oder anderen Wert angeben, der angibt, dass der Wählhebel sich im Park- oder Leerlaufmodus befindet, oder alternativ kann der Getriebebereichswert einen negativen oder anderen Wert anzeigen, der anzeigt, dass der Wählhebel in einem anderen Gang (z. B. Antriebs- oder Leelaufmodus) positioniert ist.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 112 ist ausgestaltet, um eine Drehzahl der Räder 33 zu überwachen, wobei die Drehzahl der Räder 33 die Fahrzeuggeschwindigkeit angibt. Der Getriebedrehzahlsensor 114, der auch als Turbinendrehzahlsensor bezeichnet werden kann, ist ausgestaltet, um die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 20 zu überwachen. Der Motordrehzahlsensor 116 ist ausgestaltet, um die Drehzahl der Kurbelwelle 120 des Motors zu überwachen. Der Drosselklappensensor 118 überwacht die Position einer Drosselklappe 119. Die Drosselklappe 119 ist ausgestaltet, um den Kraftstoff- oder Luftstrom zum Motor 12 zu regeln und kann teilweise durch Fahrereingaben gesteuert werden. Insbesondere kann ein Fahrer auf ein Gaspedal (nicht dargestellt) drücken, damit sich die Drosselklappe 119 öffnen kann und mehr Luft an den Motor abgegeben wird. Die Position der Drosselklappe 119 kann als ein Prozentsatz der Öffnung ausgedrückt werden. So kann die Drosselklappenposition bei einem Fahrzeug, das im Leerlauf fährt, beispielsweise etwa 5% und die Drosselklappenposition bei einem Fahrzeug, das mit weit geöffneter Drosselklappe (WOT) fährt, etwa 90% betragen.
Der Drehmomentwandlerkupplungsbefehl wird an das Kupplungsstellglied 98 gesendet. Als Reaktion auf das Empfangen des Drehmomentwandlerkupplungsbefehls wird das Kupplungsstellglied 98 entweder in die offene oder geschlossene Position betätigt. Das Betätigen des Kupplungsstellglieds 98 betätigt die Drehmomentwandlerkupplung 18 entweder in die eingekuppelte oder in die ausgekuppelte Position. Wie im Folgenden ausführlich erläutert, befindet sich die Drehmomentwandlerkupplung 18 normalerweise in der eingekuppelten Position, wenn keine Drehmomentmultiplikation durch den Drehmomentwandler 16 erforderlich ist. Ebenso ist die Drehmomentwandlerkupplung 18 normalerweise die ausgekuppelte Position, wobei eine Drehmomentmultiplikation erforderlich ist.
Die Drehmomentwandlerkupplung 18 befindet sich als Reaktion darauf, dass das Getriebesteuermodul 40 bestimmt, dass die Temperatur des Getriebeöls niedriger als die vorgegebene Temperatur ist, normalerweise in der ausgekuppelten Position. Das Getriebeöl wird während des Betriebs des Kraftfahrzeugs 5 zunächst auf die vorgegebene Temperatur erwärmt, bevor die Drehmomentwandlerkupplung 18 in Eingriff gebracht werden kann. Das Getriebeöl wird auf die vorgegebene Temperatur erwärmt, was wiederum die Viskosität reduziert. Es ist zu beachten, dass das Reduzieren der Viskosität auch die parasitären viskosen Verluste reduziert, die dem Getriebeöl zugeschrieben werden. Das Reduzieren der parasitären viskosen Verluste, die dem Getriebeöl zugeschrieben werden, kann die Kraftstoffökonomie des Kraftfahrzeugs 5 erhöhen. In einer exemplarischen Ausführungsform beträgt die vorgegebene Temperatur etwa 20 Grad Celsius.
Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Öltemperatur des Getriebes 14 kleiner oder gleich der Schwellentemperatur ist, erzeugt das Getriebesteuermodul 40 einen Drehmomentwandlerkupplungsbefehl, der die Drehmomentwandlerkupplung dazu anweist, sich auszuschalten. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Öltemperatur des Getriebes 14 um die Schwellentemperatur liegt, bestimmt das Getriebesteuermodul 40 die Position der Drehmomentwandlerkupplung basierend auf der Drosselklappenposition und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Insbesondere bestimmt das Getriebesteuermodul 40 als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich einer Kupplungsbetätigungsgeschwindigkeit ist, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 ausgekuppelt ist (d. h. der Wert des Drehmomentwandlerkupplungsbefehls zeigt die ausgekuppelte Position an). Ebenso bestimmt das Getriebesteuerungsmodul 40 als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als die Kupplungsbetätigungsgeschwindigkeit ist, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 eingekuppelt ist (d. h. der Wert des Drehmomentwandlerkupplungsbefehls zeigt die eingekuppelte Position an). Die Kupplungsbetätigungsgeschwindigkeit stellt eine Grenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs dar, bei der die Drehmomentwandlerkupplung 18 angewiesen wird, für eine gegebene Drosselklappenposition in die eingekuppelte Position zu schalten. Ein Verfahren 400 zum Bestimmen der Position der Drehmomentwandlerkupplung 18 wird im Folgenden näher beschrieben und ist in 4 dargestellt.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 kann der Speicher des Getriebesteuermoduls 40 eine Vielzahl von Nachschlagetabellen speichern, die die Position der Drehmomentwandlerkupplung 18 basierend auf der Drosselklappenposition und der Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigen. Insbesondere zeigen die Nachschlagetabellen die Kupplungsbetätigungsgeschwindigkeit an, bei der die Drehmomentwandlerkupplung 18 für eine gegebene Drosselklappenposition in die eingekuppelte Position gebracht werden soll. Wenn die Drosselklappenposition beispielsweise etwa 30% beträgt, kann die Drehmomentwandlerkupplung 18 ausgekuppelt bleiben, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit etwa 25 Stundenkilometer (km/h) beträgt. Das heißt, die Kupplungsbetätigungsgeschwindigkeit bei einer Drosselklappenposition von ca. 30% beträgt 25 km/h. So beträgt die Kupplungsbetätigungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs bei einer Drosselklappenposition im mittleren Bereich, die von etwa 20% bis etwa 40% reichen kann, etwa 25 km/h. Wenn die Drosselklappe 119 sich in einer hohen Drosselklappenposition befindet, die größer als etwa 50% ist, dann kann die Kupplungsbetätigungsgeschwindigkeit etwa 35 km/h betragen. Daher ist zu beachten, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 ausgekuppelt bleibt, wenn das Fahrzeug bei oder unter einer Geschwindigkeit von 15 km/h fährt. Wenn das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von über 15 km/h fährt, steigt die Geschwindigkeit, mit der die Drehmomentwandlerkupplung 18 in Eingriff gebracht wird, mit der Drosselklappenposition. Die Drehmomentwandlerkupplung 18 wird in keiner Getriebebereichsposition mit Ausnahme des Fahrtmodus in Eingriff gebracht.
Wie im Folgenden näher erläutert, bestimmt das Getriebesteuermodul 40, wann die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position festsitzt. Das heißt, das Getriebesteuermodul 40 bestimmt, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 eingekuppelt ist, obwohl die Drehmomentwandlerkupplung 18 gemäß den Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs 5 ausgekuppelt sein sollte. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position festsitzt, bestimmt das Getriebesteuerungsmodul 40 mindestens eine Abschwächungsmaßnahme. Insbesondere erzeugt das Getriebesteuerungsmodul 40 in einer Ausführungsform einen Diagnosefehlercode (DTC), der anzeigt, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position festsitzt. Das Getriebesteuerungsmodul 40 deaktiviert auch einen angewendeten Hydraulikkreislauf der Drehmomentwandlerkupplung (nicht dargestellt), der Teil des hydraulischen Systems 100 ist. Das Deaktivieren des angewendeten Hydraulikkreislauf der Drehmomentwandlerkupplung zwingt das Kupplungsstellglied 98 dazu sich zu schließen, was wiederum die Drehmomentwandlerkupplung 18 in die ausgekuppelte Position zwingt.
Das Getriebesteuermodul 40 bestimmt, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 basierend auf dem angesammelten Schlupf des Drehmomentwandlers 16 im Eingriff festsitzt. Es ist zu beachten, dass der angesammelte Schlupf den Schlupf zwischen Motor 12 und Getriebeeingangswelle 20 während eines Zeitfensters berücksichtigt, das als Auswertungszeit bezeichnet werden kann. Mit anderen Worten wird der angesammelte Schlupf berechnet, indem der während der Auswertungszeit festgestellte Schlupf des Drehmomentwandlers summiert wird. Insbesondere wird der angesammelte Schlupf berechnet, indem der in jeder Software-Loop-Zeit erfasste Drehmomentwandlerschlupf während der Auswertungszeit summiert wird. Die Software-Loop-Zeit bezieht sich auf die Zeit zwischen den aufeinanderfolgenden Ausführungen von Software-Code. In einem Beispiel beträgt der Zeitaufwand zum Ausführen einer einzelnen Softwareschleife etwa 6,25 Millisekunden. Wie im Folgenden erläutert, ist die Auswertungszeit ein variabler Wert, der basierend auf der Getriebeöltemperatur und/oder der Motordrehzahl bestimmt wird. Im Gegensatz zum Ansatz hinsichtlich des angesammelten Schlupfs berücksichtigt der absolute Schlupf den zu einem bestimmten Zeitpunkt stattfindenden Schlupf. Da die Größenordnung des Schlupfes des Drehmomentwandlers jedoch relativ klein ist und innerhalb der Größenordnung des Systemrauschens liegt, kann es schwierig sein, Schwellenwerte festzulegen, die einen festgefahrenen Zustand der Drehmomentwandlerkupplung basierend auf dem absoluten Schlupf zuverlässig erkennen.
Der angesammelte Schlupf des Drehmomentwandlers 16 wird durch Gleichung 1 bestimmt: $A n g e s a m m e l t e r S c h l u p f = Σ_{0}^{A u s w e r t u n g s z e i t} (N_{e n g i n e} - N_{t u r b i n e})$
wobei N_engine die Motordrehzahl (d. h. die Drehzahl der Kurbelwelle 120) und N_turbine die Turbinendrehzahl (d. h. die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 20) ist. Das Getriebesteuerungsmodul 40 bestimmt, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position arretiert oder festsitzt, wenn Gleichung 2 wahr ist:
Angesammelter Schlupf < Kalibrierungsschwelle während der Auswertungszeit Das heißt, das Getriebesteuerungsmodul 40 bestimmt, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position festsitzt, wenn der angesammelte Schlupf kleiner als der kalibrierte Schwellenwert des angesammelten Schlupfes am Ende der Auswertungszeit ist. Der kalibrierte Schwellenwert des angesammelten Schlupfes stellt einen Schwellenwert des Schlupfes dar, der während der Auswertungszeit beobachtet wird. Es ist zu beachten, dass der Wert des kalibrierten Schwellenwerts des angesammelten Schlupfes basierend auf den tatsächlichen Testdaten bestimmt werden kann und vom Getriebebereichswert (d. h. der Position des Gangwählhebels) abhängig ist. Der kalibrierte Schlupfgrenzwert ist größer als der angesammelte Schlupf, der beim Festsitzen der Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position auftritt, und kleiner als der angesammelte Schlupf, wenn die Drehmomentwandlerkupplung 18 ausgekuppelt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass das System zuverlässig und genau erkennt, wenn die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position festsitzt.
Das Getriebesteuermodul 40 bestimmt einen Wert der Auswertungszeit basierend auf verschiedenen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs 5, wie beispielsweise einer Übergangszeit des Drehmomentwandlers 16, dem Schlupf des Drehmomentwandlers und dem Wert des Getriebebereichs. So liegt die Auswertungszeit in einer Ausführungsform basierend auf den Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs 5, beispielsweise in einem Bereich von etwa 0,4 bis etwa 2 Sekunden. Die Übergangszeit stellt eine Zeitspanne dar, in der der Drehmomentwandler 16 beim Auskuppeln der Drehmomentwandlerkupplung 18 von einem positiven zu einem negativen angesammelten Schlupf oder alternativ von einem negativen zu einem positiven angesammelten Schlupf übergeht. So kann der Drehmomentwandler den Übergang beispielweise durchführen, wenn ein Kraftfahrzeug durch Ausrollen zum Stillstand kommt oder wenn die Drosselklappe gedrückt und freigegeben wird, wenn sich das Fahrzeug im Park- oder Leerlaufmodus befindet. Es ist zu beachten, dass die Auswertungszeit größer als die Übergangszeit ist.
Die Werte der Übergangszeit des Drehmomentwandlers 16 und des Drehmomentwandlerschlupfes basieren auf der Getriebeöltemperatur und der Motordrehzahl. Insbesondere kann der Schlupf des Drehmomentwandlers mit steigender Temperatur der Getriebeflüssigkeit aufgrund einer Verringerung der parasitären Viskosität abnehmen (d. h. die Temperatur der Getriebeflüssigkeit erhöht die Viskosität und macht die Getriebeflüssigkeit dadurch weniger dick). Der Schlupf des Drehmomentwandlers kann mit zunehmender Motordrehzahl aufgrund von reduzierten Buchsen- und Lagerverlusten abnehmen.
Das Getriebesteuermodul 40 überwacht den Getriebedrehzahlsensor 114 und den Motordrehzahlsensor 116, um den angesammelten Schlupf basierend auf Gleichung 1 zu bestimmen, die oben zum Ausdruck gebracht wird. Das Getriebesteuermodul 40 wertet den Schlupf des Drehmomentwandlers aus, indem es den angesammelten Schlupf mit dem kalibrierten Schwellenwert des angesammelten Schlupfs vergleicht. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Wert des angesammelten Schlupfes kleiner als der Wert des Schwellenwerts des angesammelten Schlupfes ist, bestimmt das Getriebesteuermodul 40, dass die Auswertung fehlgeschlagen ist. In einer Ausführungsform kann das Getriebesteuermodul 40 zwei oder mehr aufeinanderfolgende Fehlauswertungen erfordern, bevor bestimmt wird, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position festsitzt. Das Erfordern von aufeinanderfolgenden fehlgeschlagenen Bewertungen kann die Genauigkeit und Robustheit des Systems erhöhen.
Bei der Auswertung der Position der Drehmomentwandlerkupplung 18 setzt das Getriebesteuermodul 40 zunächst einen Zähler auf Null. Der Zähler wird bei jeder fehlgeschlagenen Bewertung um eins erhöht. Die Auswertung beinhaltet das Bestimmen des Wertes des Drehmomentwandlerkupplungsbefehls, der an das Kupplungsstellglied 98 gesendet wird. Insbesondere bestimmt das Getriebesteuermodul 40, ob der Drehmomentwandlerkupplungsbefehl das Kupplungsstellglied 98 anweist, die Drehmomentwandlerkupplung 18 ein- (d. h. eingekuppelt) oder auszuschalten (d. h. ausgekuppelt). Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Drehmomentwandlerkupplungsbefehl die Drehmomentwandlerkupplung 18 ausschaltet, startet das Getriebesteuermodul 40 einen Auswertungszeitgeber. Das Getriebesteuermodul 40 bestimmt dann durch Berechnen des angesammelten Schlupfes während der Auswertungszeit, ob die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position festsitzt. Ein Prozessablaufdiagramm, das ein Verfahren 300 zum Bewerten der Drehmomentwandlerkupplung 18 veranschaulicht, wird im Folgenden näher erläutert und ist in 3 veranschaulicht.
Immer noch auf 1 bezogen, kann die Drehmomentwandlerkupplung 18 während einer beliebigen Anzahl von Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs 5 in der eingekuppelten Position feststecken. In einer Ausführungsform bestimmt das Getriebesteuermodul 40, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 während des Anfahrens in der eingekuppelten Position festsitzt. Insbesondere bestimmt das Getriebesteuermodul 40, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 vor einer Garagenschaltung in der eingekuppelten Position festsitzt (d. h., wenn ein Fahrer zunächst den Wählhebel entweder aus den Park- oder Leerlaufmodus in den Rückwärts- oder Fahrmodus schaltet). In einer weiteren Ausführungsform bestimmt das Getriebesteuermodul 40, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position festsitzt, wenn das Kraftfahrzeug 5 verlangsamt wird und zum Stillstand kommt. Als Reaktion auf das Bestimmen, ob die Drehmomentwandlerkupplung 18 eingekuppelt ist, deaktiviert das Getriebesteuermodul 40 die Betätigungsschaltung der Drehmomentwandlerkupplung (nicht dargestellt) und erzeugt einen DTC.
2 ist ein exemplarisches Diagramm, das den absoluten Schlupf und den angesammelten Schlupf über eine Auswertungszeit von etwa 0,4 Sekunden darstellt. Die Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, beinhaltet auch eine Software-Loop-Zeit 198 von etwa 0,01 Sekunden. Die linke Achse stellt den angesammelten Schlupf und die rechte Achse den absoluten Schlupf dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit (gemessen in Sekunden) dar. Der kalibrierte Schwellenwert des Schlupfes 200 ist in 2 als gestrichelte Linie dargestellt. Die Linie 202 stellt den angesammelten Schlupf dar und die Linie 204 stellt den absoluten Schlupf dar. Wie in 2 zu sehen ist, beginnt der angesammelte Schlupf 202 bei fast 0 U/min und erreicht am Ende der Auswertungszeit etwa -115 U/min. Der kalibrierte Schwellenwert des angesammelten Schlupfes 200 liegt bei etwa -100 U/min. Wie in 2 zu sehen ist, erreicht der Wert des angesammelten Schlupfes 202 den kalibrierten Schwellenwert des angesammelten Schlupfes 200 bei etwa 0,37 Sekunden, was kleiner als die Auswertungszeit von etwa 0,4 Sekunden ist. Daher wird die in 2 dargestellte Auswertung als bestanden markiert. Wenn der Wert des angesammelten Schlupfes 202 innerhalb von 0,4 Sekunden den kalibrierten Schwellenwert des Schlupfes 200 jedoch nicht erreicht hätte, dann wäre die Auswertung als fehlgeschlagen markiert worden.
Um auf 1 zurückzukommen, ist es zu beachten, dass sowohl der Getriebedrehzahlsensor 114 als auch der Motordrehzahlsensor 116 einen gewissen Genauigkeitsfehler aufweisen. Die Genauigkeit eines Sensors (z. B. des Getriebedrehzahlsensors 114 oder des Motordrehzahlsensors 116) stellt die maximale Differenz dar, die zwischen dem Istwert und dem angezeigten Wert am Ausgang des Sensors besteht. Manchmal kann sich der Genauigkeitsfehler der Sensoren 114, 116 im Laufe der Zeit ansammeln und dazu führen, dass das Getriebesteuermodul 40 fälschlicherweise bestimmt, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 nicht in der eingekuppelten Position festsitzt.
In einer Ausführungsform kann das Getriebesteuermodul 40 den angesammelten Fehler des Getriebedrehzahlsensors 114 und des Motordrehzahlsensors 116 korrigieren. Insbesondere bestimmt das Getriebesteuermodul 40 zunächst den durchschnittlichen Fehlerversatz des Getriebedrehzahlsensors 114 und des Motordrehzahlsensors 116, wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung 18 in einem Vollsperrmodus befindet. Der Vollsperrmodus wird eingesetzt, wenn die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position normal arbeitet (d. h. die Drehmomentwandlerkupplung 18 sitzt nicht in der eingekuppelten Position fest), um den Ausgang des Motors 12 mechanisch mit dem Eingang des Getriebes 14 zu verbinden. Wie bereits erläutert, befindet sich die Drehmomentwandlerkupplung 18 normalerweise in der eingekuppelten Position, wenn keine Drehmomentmultiplikation durch den Drehmomentwandler 16 erforderlich ist. Der durchschnittliche Fehlerversatz wird durch Gleichung 3 bestimmt: $D u r c h s c h n i t t l i c h e F e h l e r v e r s a t z = \frac{Σ_{0}^{A u s w e r t u n g s z e i t} (N_{e n g i n e} - N_{t u r b i n e})}{E v a l u a t i o n T i m e}$
wobei N_engine die Motordrehzahl und N_turbine die Turbinendrehzahl ist (d. h. die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 20).
Sobald der durchschnittliche Fehlerversatz bestimmt ist, bestimmt das Getriebesteuermodul 40 einen korrigierten Wert für den angesammelten Schlupf. Der korrigierte angesammelte Schlupf wird durch Gleichung 4 bestimmt, d. h.: $K a r r i g i e r t e S c h l u p f = Σ_{0}^{A u s w e r t u n g s z e i t} (N_{e n g i n e} - N_{t u r b i n e} - D u r c h s c h n i t t l i c h e F e h l e r v e r s a t z)$
3 ist ein exemplarisches Prozessablaufdiagramm, das ein Verfahren 300 zum Erfassen einer in der eingekuppelten Position festsitzenden Drehmomentwandlerkupplung 18 veranschaulicht. Unter allgemeiner Bezugnahme sowohl auf 1 als auch auf 3 kann das Verfahren bei Block 302 beginnen. In Block 302 stellt das Getriebesteuerungsmodul 40 den Zähler auf Null ein. Das Verfahren kann dann zu Block 304 übergehen.
In Block 304 bestimmt das Getriebesteuerungsmodul 40 den Wert des an das Kupplungsstellglied 98 gesendeten Drehmomentwandlerkupplungsbefehls. Ein Verfahren zum Bestimmen des Wertes des Drehmomentwandlerkupplungsbefehls wird im Folgenden beschrieben und in 4 dargestellt. Unter erneuter Bezugnahme auf 3, kann das Verfahren dann zu Entscheidungsblock 306 übergehen.
Wenn das Getriebesteuermodul 40 bestimmt, dass der Drehmomentwandlerkupplungsbefehl aktiviert ist, kehrt das Verfahren in Entscheidungsblock 306 zu Block 302 zurück, wo der Zähler auf Null eingestellt wird. Als Reaktion auf das Bestimmen des Wertes des Drehmomentwandlerkupplung, wird ein Befehl zum Auskuppeln des Motors erteilt, woraufhin das Verfahren 300 zu Block 308 übergeht.
In Block 308 startet das Getriebesteuermodul 40 den Auswertezeitgeber. Das Verfahren 300 kann dann zu Block 310 übergehen.
In Block 310 überwacht das Getriebesteuerungsmodul 40 den Getriebedrehzahlsensor 114 hinsichtlich der Drehzahl der Getriebeeingangswelle 20 und den Motordrehzahlsensor 116 hinsichtlich der Drehzahl der Kurbelwelle 120 des Motors. Das Verfahren 300 kann dann zu Block 312 übergehen.
Im Block 312 berechnet das Getriebesteuermodul 40 den angesammelten Schlupf basierend auf der Drehzahl der Getriebeeingangswelle 20 und der Drehzahl der Motorkurbelwelle 120 basierend auf Gleichung 1. Das Verfahren 300 kann dann zu Entscheidungsblock 314 übergehen.
Im Entscheidungsblock 314 vergleicht das Getriebesteuerungsmodul 40 den zu einem bestimmten Zeitpunkt berechneten angesammelten Schlupf mit dem kalibrierten Schwellenwert des angesammelten Schlupfes. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der angesammelte Schlupf größer als der kalibrierte Schlupfgrenzwert ist, wird der Auswertezeitgeber auf Null gesetzt und das Verfahren kehrt zu Block 308 zurück. Mit anderen Worten kann das Getriebesteuermodul 40 in einer Ausführungsform einen Schnelldurchlauf durchführen, wenn der kalibrierte Schlupfgrenzwert erreicht wurde, bevor die Auswertungszeit abgelaufen ist. Ein Schnelldurchlauf bezieht sich auf eine Situation, in der das System nicht auf den Ablauf der Auswertungszeit warten muss, da bereits erkennbar ist, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 ausgekuppelt ist. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der angesammelte Schlupf gleich oder kleiner als der kalibrierte Schwellenwert des Schlupfes ist (d. h. es darf kein Schnelldurchlauf stattfinden), geht das Verfahren 300 jedoch zu Block 316 über.
Im Entscheidungsblock 316 bestimmt das Getriebesteuermodul 40, ob die Auswertungszeit abgelaufen ist. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Auswertungszeit noch nicht abgelaufen ist, kehrt das Verfahren 300 zu Block 310 zurück. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Auswertungszeit abgelaufen ist, geht das Verfahren 300 zum Entscheidungsblock 318 über.
In Block 318 vergleicht das Getriebesteuermodul 40 den über die Auswertungszeit berechneten angesammelten Schlupf mit dem kalibrierten Schwellenwert des angesammelten Schlupfes. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der angesammelte Schlupf größer als der kalibrierte Schlupfgrenzwert ist, geht das Verfahren 300 zu Block 320 über. In Block 320 bestimmt das Getriebesteuermodul 40, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 nicht in der eingekuppelten Position festsitzt. Das Verfahren 300 kann dann zu Block 302 zurückkehren.
Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der angesammelte Schlupf gleich oder kleiner als der kalibrierte Schlupfgrenzwert ist, hat der angesammelte Schlupf die Auswertung nicht bestanden. Dementsprechend geht das Verfahren 300 zu Block 322 über.
In Block 322 erhöht das Getriebesteuermodul 40 den Zähler um einen Wert von eins. Das Verfahren kann dann zu Entscheidungsblock 324 übergehen.
Im Entscheidungsblock 324 vergleicht das Getriebesteuermodul 40 den Wert des Zählers mit einer Schwellenwertanzahl von fehlgeschlagenen Auswertungen. In einem Beispiel beinhaltet die Schwellenwertanzahl der fehlgeschlagenen Auswertungen zwei aufeinanderfolgende fehlgeschlagene Auswertungen. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Wert des Zählers kleiner als die Schwellenanzahl der fehlgeschlagenen Auswertungen ist, kann das Verfahren 300 dann zu Block 304 zurückkehren. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Wert des Zählers größer oder gleich der Schwellenwertanzahl von fehlgeschlagenen Auswertungen ist, bestimmt das Getriebesteuermodul 40, dass die Drehmomentwandlerkupplung 18 in der eingekuppelten Position festsitzt. Das Verfahren kann dann zu Block 326 übergehen.
In Block 326 führt das Getriebesteuermodul 40 mindestens eine Abschwächungsmaßnahme aus. So kann beispielsweise die Drehmomentwandlerkupplung 18 zum Auskuppeln gezwungen werden. Das Getriebesteuermodul 40 kann auch einen oder mehrere DTCs erzeugen, die anzeigen, dass die Drehmomentwandlerkupplung in der eingekuppelten Position festsitzt. Das Verfahren 300 kann dann enden.
4 ist ein exemplarisches Prozessablaufdiagramm, das ein Verfahren 400 zum Bestimmen des Wertes des Drehmomentwandlerkupplungsbefehls veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf die 1 und 4 beginnt das Verfahren bei Block 402. In Block 402 überwacht das Getriebesteuermodul 40 den Getriebeöltemperatursensor 110. Das Verfahren 400 kann dann zu Entscheidungsblock 404 übergehen.
Im Entscheidungsblock 404 vergleicht das Getriebesteuermodul 40 die Getriebeöltemperatur mit einer Schwellentemperatur der Getriebeölflüssigkeit. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Öltemperatur des Getriebes 14 kleiner oder gleich der Schwellentemperatur ist, geht das Verfahren 400 zu Block 406 über. In Block 406 erzeugt das Getriebesteuermodul 40 einen Drehmomentwandlerkupplungsbefehl, der die Drehmomentwandlerkupplung zum Abschalten anweist. Das Verfahren 400 kann dann enden.
Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Öltemperatur des Getriebes 14 größer als die Schwellentemperatur ist, geht das Verfahren 400 zu Block 408 über.
In Block 408 überwacht das Getriebesteuermodul 40 den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 112 für die Fahrzeuggeschwindigkeit und den Drosselklappensensor 118 die Position der Drosselklappe 119. Das Verfahren 400 kann dann zu Entscheidungsblock 410 übergehen.
Im Entscheidungsblock 410 bestimmt das Getriebesteuermodul 40 den Wert des Drehmomentwandlerkupplungsbefehls. Insbesondere geht das Verfahren 400 zu Block 412 über, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich der Kupplungsbetätigungsgeschwindigkeit ist, wobei der Wert des Drehmomentwandlerkupplungsbefehls auf ausgekuppelt eingestellt ist. Wenn jedoch die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als die Kupplungsbetätigungsgeschwindigkeit ist, geht das Verfahren 400 zu Block 414 über, wobei der Wert des Drehmomentwandlerkupplungsbefehls auf eingekuppelt eingestellt ist. Das Verfahren 400 kann dann enden.
Unter Bezugnahme auf die Figuren sieht das offenbarte System einen effektiven Ansatz zum Bestimmen, wann die Drehmomentwandlerkupplung in der eingekuppelten Position festsitzt, vor. Unter bestimmten Betriebsbedingungen wird das Kraftfahrzeug zunächst gestartet und dann in den Fahrmodus geschaltet. So kann beispielsweise ein Fahrer das Fahrzeug starten und innerhalb weniger Sekunden in den Fahrmodus schalten. Das offenbarte System sieht einen Ansatz zum Erkennen einer festsitzenden Drehmomentwandlerkupplung, während sich das Fahrzeug noch im Stillstand oder im Leerlauf befindet, vor, und schwächt den festsitzenden Zustand durch Auskuppeln der Drehmomentwandlerkupplung, bevor das Fahrzeug in den Park- oder Rückwärtsmodus geschaltet wird. Das Auskuppeln der Drehmomentwandlerkupplung verhindert im Wesentlichen das Absterben des Motors. In einem weiteren Beispiel kann das Kraftfahrzeug die Geschwindigkeit reduzieren und zum Stillstand kommen, während die Drehmomentwandlerkupplung in der eingekuppelten Position festsitzt, was zum Absterben des Motors führen kann. Das offenbarte System erkennt auch unter diesen Betriebsbedingungen rechtzeitig die verklemmte Drehmomentwandlerkupplung und verhindert so ein Absterben des Motors beim Anhalten des Fahrzeugs.
Andere Ansätze wurden verwendet, um eine festsitzende Drehmomentwandlerkupplung zu erfassen, wie beispielsweise das Überwachen des absoluten Schlupfes. Das Überwachen des absoluten Schlupfes wird jedoch in der Regel nicht verwendet, da es eine festsitzende Kupplung nicht immer erkennt. Darüber hinaus können die Alternativen zum absoluten Schlupf den festgefahrenen Zustand nicht rechtzeitig vor dem Absterben des Motors erkennen oder können eine festsitzende Drehmomentwandlerkupplung falsch erkennen. Im Gegensatz dazu kann der offenbarte Ansatz zum Überwachen des angesammelten Schlupfes eine höhere Zuverlässigkeit und Genauigkeit vorsehen. Dies liegt daran, dass beim Vergleichen der eingerückten und ausgerückten Positionen auch bei sehr geringem Schlupf beobachtbare Unterschiede im angesammelten Drehmomentwandlerschlupf vorhanden sind. Darüber hinaus kann das offenbarte System den Fehler der Drehzahlsensoren unter normalen Betriebsbedingungen erkennen, wenn die Drehmomentwandlerkupplung blockiert ist. Das offenbarte System kann den Fehler von Geschwindigkeitssensoren berücksichtigen, was wiederum die Genauigkeit und Robustheit des Systems erhöht.
Die Beschreibung der Offenbarung ist lediglich exemplarischer Natur und Abweichungen, die nicht vom allgemeinen Wesen der Offenbarung abweichen, sollen als im Rahmen der Offenbarung befindlich verstanden werden. Solche Variationen sollen nicht als eine Abweichung vom Geist und Umfang der Offenbarung betrachtet werden

Claims

System für ein Getriebe (14) eines Kraftfahrzeugs (5), wobei das Getriebe (14) einen Drehmomentwandler (16) mit einer Drehmomentwandlerkupplung (18) beinhaltet, die ausgestaltet ist, um zwischen einer eingekuppelten Position und einer ausgekuppelten Position betätigt zu werden, wobei das System das Folgende umfasst: einen Getriebedrehzahlsensor (114), der ausgestaltet ist, um eine Drehzahl einer Getriebeeingangswelle (20) zu überwachen, die eine Getriebedrehzahl darstellt; einen Motordrehzahlsensor (116), der ausgestaltet ist, um eine Drehzahl einer Kurbelwelle (120) zu überwachen, die eine Motordrehzahl darstellt; ein Getriebesteuermodul (40) in elektrischer Verbindung mit dem Getriebedrehzahlsensor (114) und dem Motordrehzahlsensor (116); und einen Getriebebereichssensor (106) in elektrischer Verbindung mit dem Getriebesteuermodul (40), wobei der Getriebebereichssensor (106) ausgestaltet ist, um einen Getriebebereichswert an das Getriebesteuermodul (40) zu senden, der eine Position eines Wählhebels anzeigt; wobei das Getriebesteuermodul (40) ausgestaltet ist zum: Bestimmen eines Wertes eines Drehmomentwandlerkupplungsbefehls, wobei der Drehmomentwandlerkupplungsbefehl eine Position der Drehmomentwandlerkupplung (18) anzeigt; als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Wert des Drehmomentwandlerkupplungsbefehls die ausgekuppelte Position anzeigt, Berechnen (312) des angesammelten Schlupfes (202) basierend auf der Getriebedrehzahl und der Motordrehzahl während einer Auswertungszeit, wobei die Auswertungszeit auf der Position des Wählhebels basiert; als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Auswertungszeit abgelaufen ist, Vergleichen des angesammelten Schlupfes (202) mit einem kalibrierten Schlupfgrenzwert (200), wobei der kalibrierte Schlupfgrenzwert (200) auf der Position des Wählhebels basiert; als Reaktion darauf, dass der angesammelte Schlupf (202) kleiner oder gleich dem kalibrierten Schlupfgrenzwert (200) ist, Bestimmen, dass die Drehmomentwandlerkupplung (18) in der eingekuppelten Position festsitzt; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Drehmomentwandlerkupplung (18) in der eingekuppelten Position festsitzt, Bestimmen mindestens einer Abschwächungsmaßnahme.