DE10338623B4

DE10338623B4 - Verfahren zur Erhöhung der Güte eines Drehmomentschätzwerts und Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10338623B4
Application number: DE10338623A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. Hans; Stefan Dipl.-Ing. Kanngiesser
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2023-08-23
Also published as: DE10338623A1

Abstract

Verfahren zur Erhöhungder Güte eines Drehmomentschätzwerts, welcher ein von einer Brennkraftmaschine (11) abgegebenes Drehmoment kennzeichnet, wobei das Kraftfahrzeug über ein Automatikgetriebe (19) und über einen zwischen der Brennkraftmaschine (11) und dem Automatikgetriebe (19) angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandler (14) verfügt und
die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden:
– Bestimmung eines ersten Drehmomentschätzwerts in Abhängigkeit von Betriebsgrößen und gespeicherten Kenngrößen der Brennkraftmaschine (11),
– Bestimmung eines zweiten Drehmomentschätzwerts in Abhängigkeit von Betriebsgrößen und gespeicherten Kenngrößen des Drehmomentwandlers (14) und
– Prüfung in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine (11) und/oder dem ersten und/oder dem zweiten Drehmomentschätzwert, ob die Brennkraftmaschine (11) innerhalb eines festlegbaren Teilbetriebsbereichs (50) betrieben wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
– bei positivem Ergebnis der genannten Prüfung in Abhängigkeit vom ersten und zweiten Drehmomentschätzwert
eine Anpassung von gespeicherten Kennwerten der Brennkraftmaschine (11) durchgeführt wird, mittels welchen nur innerhalb des genannten Teilbetriebsbereichs (50) ein dritter Drehmomentschätzwert bestimmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Güte eines Drehmomentschätzwerts, welcher ein von einer Brennkraftmaschine abgegebenes Drehmoment kennzeichnet, und ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.

Aus der DE 198 08 167 C1 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Genauigkeit einer Bestimmung eines rechnerisch ermittelten Drehmoments im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt. Das Drehmoment kennzeichnet ein von einer Brennkraftmaschine abgegebenes Drehmoment. In dem Fall, in dem das Kraftfahrzeug über ein Automatikgetriebe und einen zwischen der Brennkraftmaschine und dem Automatikgetriebe angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandler verfügt, entspricht das ermittelte Drehmoment dem an einer Pumpe des Drehmomentwandlers, also dem Eingang des Drehmomentswandlers wirkenden Drehmoment.

Bei dem bekannten Verfahren wird ein Kennwert der Bestimmung des Drehmoments, ein sogenannter Drehmoment-Adaptionswert, an die tatsächlichen Gegebenheiten im Kraftfahrzeug angepasst. Der Drehmoment-Adaptionswert beeinflusst die Bestimmung des Drehmoments im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine.

Eine Anpassung des Drehmoment-Adaptionswerts ist nur in einem sehr begrenzten Betriebsbereichs des Kraftfahrzeugs möglich, nämlich dann, wenn das tatsächlich an einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirkende Drehmoment gleich Null ist. Bei einem Kraftfahrzeug mit Drehmomentwandler ist dies nur dann der Fall, wenn Drehzahlen vor und nach dem Drehmomentwandler gleich groß sind und zusätzlich eine eventuell vorhandene Wandlerüberbrückungskupplung vollständig geöffnet ist. Da aus Kraftstoffverbrauchsgründen die Wandlerüberbrückungskupplung bei modernen Fahrzeugen möglich früh, also auch schon im 1. Gang kurz nach dem Anfahren geschlossen wird und anschließend geschlossen bleibt, ist eine Anpassung des Drehmoment-Adaptionswerts und damit der Einsatz des aus der DE 198 08 167 C1 bekannten Verfahrens quasi nicht mehr möglich.

Die DE 195 20 579 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erhöhung einer Güte eines Drehmomentschätzwerts für ein Antriebswellen-Drehmoment. Bei diesem Verfahren wird ein erster Drehmomentschätzwert, welcher in Abhängigkeit von Betriebsgrößen und gespeicherten Kenngrößen bestimmt wird, mit Hilfe eines zweiten Drehmomentschätzwerts korrigiert und die genannten gespeicherten Kenngrößen angepasst. Der zweite Drehmomentschätzwert wird bestimmt, indem ein Kräftegleichgewicht der in Längsrichtung des Fahrzeugs wirkenden Kräfte aufgestellt wird. Dazu müssen verschiedene Größen, wie beispielsweise das Fahrzeuggewicht abgeschätzt werden.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erhöhung der Güte eines Drehmomentschätzwerts vorzuschlagen, welches eine sehr genaue Bestimmung von Schätzwerten von in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs wirkenden Drehmomenten erlaubt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, mittels welchem ein komfortabler Betrieb des Antriebsstrangs ermöglicht wird. Dies wird durch ein Verfahren nach Anspruch 5 gelöst.

Erfindungsgemäß wird in einem ersten Schritt, beispielsweise von einer Steuerungseinrichtung der Brennkraftmaschine, ein erster Drehmomentschätzwert in Abhängigkeit von Betriebsgrößen und gespeicherten Kenngrößen der Brennkraftmaschine bestimmt. Betriebsgrößen sind beispielsweise eine Drehzahl der Brennkraftmaschine, eine Stellung einer Drosselklappe, eine Kraftstoffeinspritzmenge und/oder eine Temperatur der Brennkraftmaschine. Kenngrößen sind beispielsweise sogenannte Motorkennfelder, in denen ein abgegebenes Drehmoment der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Stellung der Drosselklappe oder von der Drehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge gespeichert sind.

In einem zweiten Schritt wird, beispielsweise von einer Steuerungseinrichtung des Automatikgetriebes, ein zweiter Drehmomentschätzwerts in Abhängigkeit von Betriebsgrößen und gespeicherten Kenngrößen des Drehmomentwandlers bestimmt. Betriebsgrößen sind beispielsweise eine Drehzahl einer Pumpe (n_Pumpe), welche der Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht, und eine Drehzahl einer Turbine (n_Turbine) des Drehmomentwandlers, welche einer Getriebeeingangsdrehzahl des Automatikgetriebes entspricht. Durch Division der Drehzahl der Turbine durch die Drehzahl der Pumpe erhält man das Drehzahlverhältnis ν:

Kenngrößen sind beispielsweise eine Wandlerleistungszahl λ, welche in Abhängigkeit des Drehzahlverhältnisses ν gemessen und abgespeichert wird, und eine sogenannte Konstruktionsgröße K, welche den geometrischen Aufbau des Drehmomentwandlers und eine Dichte eines Getriebeöls, mit welchem der Drehmomentwandler betrieben wird, berücksichtigt.

Damit kann der zweite Drehmomentschätzwert (M_S2), welcher dem Drehmoment an der Pumpe des Drehmomentwandlers (M_Pumpe) entspricht, nach folgender Formel berechnet werden: MS2 = MPumpe = K·λ·nPumpe

Es ist auch möglich, direkt das Produkt von Konstruktionsgröße K und Wandlerleistungszahl λ abzuspeichern. In diesem Fall kann eine Multiplikation bei der Berechnung des zweiten Drehmomentschätzwerts (M_S2) eingespart werden.

In einem dritten Schritt wird, beispielsweise von der Steuerungseinrichtung des Automatikgetriebes, in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine, beispielsweise der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder der Stellung der Drosselklappe, und/oder dem ersten und/oder dem zweiten Drehmomentschätzwert geprüft, ob die Brennkraftmaschine innerhalb eines festlegbaren Teilbetriebsbereichs betrieben wird.

Bei einem positivem Ergebnis der genannten Prüfung werden in einem vierten Schritt gespeicherte Kennwerte angepasst, mittels welchen innerhalb des genannten Teilbetriebsbereichs ein dritter Drehmomentschätzwert bestimmbar ist. Die Anpassung erfolgt in Abhängigkeit vom zweiten Drehmomentschätzwert oder vom ersten und zweiten Drehmomentschätzwert, beispielsweise von einer Differenz des ersten und zweiten Drehmomentschätzwertes.

Der dritte Drehmomentschätzwert kann beispielsweise von der Steuerungseinrichtung des Automatikgetriebes berechnet werden. In diesem Fall kann in der Steuerungseinrichtung des Automatikgetriebes für den genannten Teilbetriebsbereich ebenfalls ein Motorkennfeld abgespeichert sein, aus welchem der dritte Drehmomentschätzwert entsprechend dem ersten Drehmomentschätzwert ausgelesen werden kann. Bei der Anpassung der Kennwerte in Form der gespeicherten Drehmomentwerte werden die entsprechenden gespeicherten werte mit dem zweiten Drehmomentschätzwert verglichen. Bei einer Abweichung, die größer als ein festlegbarer Schwellwert ist, werden die gespeicherten Drehmomentwerte an den zweiten Drehmomentschätzwert angepasst. Alternativ dazu ist es möglich, dass in einem Kennfeld, beispielsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem ersten Drehmomentschätzwert, die Abweichungen des ersten zum zweiten Drehmomentschätzwerts abgespeichert sind. Zur Bestimmung des dritten Drehmomentschätzwerts wird dann zu dem ersten Drehmomentschätzwert die aus dem genannten Kennfeld bestimmte Abweichung hinzuaddiert. In diesem Fall werden die gespeicherten Abweichungen entsprechend dem beschriebenen Vorgehen angepasst.

Der dritte Drehmomentschätzwert kann auch dem ersten Drehmomentschätzwert entsprechen. In diesem Fall wird das in der Steuerungseinrichtung der Brennkraftmaschine gespeicherte Motorkennfeld in Abhängigkeit vom zweiten Drehmomentschätzwert oder vom ersten und zweiten Drehmomentschätzwert, beispielsweise entsprechend dem beschriebenen Vorgehen, angepasst.

Die Drehmomentschätzwerte werden beispielsweise von der Steuerungseinrichtung des Automatikgetriebes zur Ansteuerung von Kupplungen oder Bremsen bei einem Gangwechsel des Automatikgetriebes verwendet. Außerdem können die Drehmomentschätzwerte von einer Steuerungseinrichtung eines Fahrdynamiksystems verwendet werden.

Durch die erfindungsgemäße Beschränkung der Anpassung der Kennwerte für die Bestimmung des dritten Drehmomentschätzwerts ist es vorteilhaft möglich, dass die Anpassung nur in den Teilbetriebsbereichen erfolgt, in denen der erste Drehmomentschätzwert ungenau ist. Die Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise die Steuerungseinrichtung des Automatikgetriebes, kann damit in Betriebsbereichen, in denen der erste Drehmomentschätzwert genau ist, den ersten Drehmomentschätzwert und in dem genannten Teilbetriebsbereich, in denen der erste Drehmomentschätzwert ungenau ist, den dritten Drehmomentschätzwert nutzen. Auf diese Weise steht im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ein genauer Drehmomentschätzwert zur Verfügung.

Außerdem ist durch die Beschränkung der Anpassung der Kennwerte die Belastung der Steuerungseinrichtung, welche die Anpassung durchführt, im Vergleich zu einer Anpassung im gesamten Betriebsbereich erheblich geringer. Die Steuerungseinrichtung kann damit mit weniger Rechenleistung und damit kostengünstiger ausgeführt werden.

Das Automatikgetriebe kann beispielsweise als ein Planetenräder-Wechselgetriebe, ein Stirnradgetriebe oder ein stufenloses Getriebe ausgeführt sein.

Die Brennkraftmaschine kann beispielsweise als ein Otto- oder Dieselmotor ausgeführt sein. Neben der Brennkraftmaschine kann das Kraftfahrzeug noch weitere Antriebsmaschinen, beispielsweise einen Elektromotor, aufweisen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist wirkungsmäßig parallel zum Drehmomentwandler eine Wandlerüberbrückungskupplung angeordnet. Die Wandlerüberbrückungskupplung wird von der Steuerungseinrichtung des Automatikgetriebe mittels einer hydraulischen Steuerung angesteuert. Damit kann an der Wandlerüberbrückungskupplung ein gewünschter Druck eingestellt und damit die Wandlerüberbrückungskupplung geschlossen oder geöffnet werden. Außerdem kann ein gewünschter Schlupf an der Wandlerüberbrückungskupplung eingeregelt werden. Bei zumindest teilweise geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung wird ein Teil des Drehmoments der Brennkraftmaschine über den Drehmomentwandler und ein Teil über die Wandlerüberbrückungskupplung an das Automatikgetriebe übertragen. Der zweite Drehmomentschätzwert wird daher zusätzlich in Abhängigkeit von Betriebsgrößen und gespeicherten Kenngrößen der Wandlerüberbrückungskupplung bestimmt. Betriebsgrößen sind beispielsweise der Druck an der Wandlerüberbrückungskupplung (p_WK), welcher von der Steuerungseinrichtung geschätzt oder mittels eines Drucksensors gemessen werden kann. Kenngrößen sind beispielsweise ein Reibkoeffizient (μ_WK) und eine Reibfläche (A_WK). Das von der Wandlerüberbrückungskupplung übertragene Drehmoment (M_WK) berechnet sich damit nach folgender Formel: MWK = μWK·AWK·pWK

Damit ergibt sich der zweite Drehmomentschätzwert nach der Formel: MS2 = MPumpe + MWK

Damit kann auch dann, wenn die Wandlerüberbrückungskupplung ein Drehmoment überträgt, ein sehr genauer zweiter Drehmomentschätzwert bestimmt werden. Bei modernen Kraftfahrzeugen überträgt die Wandlerüberbrückungskupplung fast im gesamten Fahrbetrieb ein Drehmoment. Ohne die Berücksichtigung des von der Wandlerüberbrückungskupplung übertragenen Drehmoments wäre die Berechnung des zweiten Drehmomentschätzwerts damit während fast des gesamten Fahrbetriebs ungenau.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der genannte Teilbetriebsbereich in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem ersten oder zweiten Drehmomentschätzwert festlegbar. Insbesondere wird der genannte Teilbetriebsbereich in Richtung großer Drehmomente durch eine Grenzmomentenlinie beschränkt. Die Grenzen des Teilbetriebsbereichs und insbesondere die Grenzmomentenlinie sind in der Steuerungseinrichtung, welche die Anpassung der Kennwerte durchführt, abgespeichert.

Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass der erste Drehmomentschätzwert in Betriebsbereichen mit im Vergleich zu einem maximalen Drehmoment kleinen und mittleren Drehmomenten der Brennkraftmaschine sehr ungenau sein kann. Die Ursache dafür liegt beispielsweise in Schwankungen von Temperaturen der Außenluft oder einer Ansaugluft, oder Änderungen des Luftdrucks. Außerdem kann sich das Motorkennfeld über die Laufzeit der Brennkraftmaschine ändern. Da das Drehmoment der Brennkraftmaschine sehr stark von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig ist, kann der Teilbetriebsbereich, in welchem sich ungenaue erste Drehmomentschätzwert ergeben, in dem also eine Anpassung der Kennwerte für die Erzeugung des dritten Drehmomentschätzwerts erfolgen soll, sehr genau eingegrenzt werden. Insbesondere kann sich der genannte Teilbetriebsbereich über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine erstrecken und nur in Richtung großer Drehmomente durch eine sogenannte Grenzmomentenlinie begrenzt werden. Das für eine Drehzahl geltenden Grenzmoment kann beispielsweise 85% des für diese Drehzahl maximalen Drehmoments der Brennkraftmaschine betragen. Der genannte Teilbetriebsbereich kann damit sehr genau auf einen notwendigen Bereich eingegrenzt werden. Außerdem erfolgt damit die Begrenzung besonders einfach, da die für die Begrenzung notwendigen Werte in der Steuerungseinrichtung direkt und ohne weitere Berechnungen vorliegen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einem zwischen der Brennkraftmaschine und einem Automatikgetriebe angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandler nach Patentanspruch 5 wird das Automatikgetriebe zumindest in Teilbetriebsbereichen in Abhängigkeit von einem nach den Ansprüchen 1 bis 4 bestimmten dritten Drehmomentschätzwert angesteuert.

Das an einer Getriebeeingangswelle des Automatikgetriebes wirkende Drehmoment, das aus dem Drehmoment am Eingang des Drehmomentwandlers berechnet werden kann, ist eine für die Steuerungseinrichtung des Automatikgetriebes sehr entscheidende Größe. Dieses Drehmoment hat bei Stufengetrieben einen direkten Einfluss auf den Ablauf von Gangwechseln. Bei einem hydraulisch betätigten Stufengetriebe hängen die eingestellten Druckwerte für die Kupplungen und Bremsen direkt von dem genannten Drehmoment ab. Ein falsches Drehmoment führt damit zu unkomfortablen Schaltungen und im Extremfall zu Beschädigungen an den Kupplungen und Bremsen. Ausgehend von dem genannten Drehmoment wird außerdem entschieden, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Zug- oder Schubbetrieb befindet. Für die genannten Betriebszustände müssen jeweils passenden Gangwechsel durchgeführt werden. Die richtige Entscheidung kann nur auf Basis eines genauen Drehmoments am Eingang des Automatikgetriebes getroffen werden. Diese beiden Anwendungsfälle sind nur Beispiele aus einer sehr langen Liste von Fällen, in welchen die Steuerungseinrichtung des Automatikgetriebes einen genauen Drehmomentwert benötigt.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung des dritten Drehmomentschätzwerts steht in dem genannten Teilbetriebsbereich ein sehr genauer Drehmomentwert zur Verfügung. Damit wird ein sehr komfortabler und sicherer Betrieb des Automatikgetriebes und damit des Antriebsstrangs ermöglicht.

Das Drehmoment an der Getriebeeingangswelle, also das Drehmoment an der Turbine des Drehmomentwandlers (M_Turbine) kann bei geöffneter Wandlerüberbrückungskupplung aus einem Drehmomentschätzwert für das Drehmoment am Eingang des Drehmomentwandlers, also dem Drehmoment an der Pumpe des Drehmomentwandlers (M_Pumpe), und einer weiteren gemessenen und gespeicherten Kenngröße des Drehmomentwandlers, der Wandlung μ, berechnet werden: MTurbine = μ·MPumpe

Falls über die Wandlerüberbrückungskupplung parallel zum Drehmomentwandler ebenfalls ein Drehmoment übertragen wird, so kann dies entsprechend der oben genannten Formel berechnet und bei der Berechnung berücksichtigt werden.

In Ausgestaltung der Erfindung wird in Betriebsbereichen außerhalb der genannten Teilbetriebsbereichen das Automatikgetriebe in Abhängigkeit von einem nach Anspruch 1 bestimmten ersten Drehmomentschätzwert angesteuert.

Wie beschrieben ist der erste Drehmomentschätzwert außerhalb des genannten Teilbetriebsbereichs sehr genau. Durch die Verwendung des ersten Drehmomentschätzwert außerhalb des genannten Teilbetriebsbereichs wird im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ein sehr genauer Drehmomentwert für die Ansteuerung des Automatikgetriebes verwendet. Damit wird im gesamten Betriebsbereich ein sehr komfortabler und sicherer Betrieb des Automatikgetriebes ermöglicht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 ein Prinzipbild eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs,
2 eine graphische Darstellung eines Verlaufs einer Wandlerleistungszahl und einer Wandlung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers und
3 eine graphische Darstellung einer Volllastlinie und eines Teilbetriebsbereichs einer Brennkraftmaschine.
Gemäß 1 verfügt ein Antriebsstrang 10 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs über eine Brennkraftmaschine 11. Die Brennkraftmaschine 11 wird von einer Steuerungseinrichtung 27 angesteuert. Dazu steht die Steuerungseinrichtung 27 mit nicht dargestellten Stellgliedern der Brennkraftmaschine 11, wie beispielsweise einem Drosselklappenstellglied, und Sensoren, wie beispielsweise Drehzahlsensoren, in Signalverbindung. Damit kann die Steuerungseinrichtung 27 die Drehzahl einer Kurbelwelle 12 der Brennkraftmaschine 11 und damit die sogenannte Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 erfassen. Außerdem steht die Steuerungseinrichtung 27 mit einem als Fahrpedal ausgeführten Leistungsstellglied 28 in Signalverbindung, mittels welchem ein Fahrzeugführer eine Leistungsvorgabe für die Brennkraftmaschine 11 einstellen kann.
Die Kurbelwelle 12 der Brennkraftmaschine 11 ist mit einer Pumpe 13 eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 14 drehfest verbunden. Der Drehmomentwandler 14 verfügt außerdem über ein Leitrad 15, welches sich an einem festen Gehäuseteil 16 des Drehmomentwandlers 14 abstützen kann, und über eine Turbine 17, welche mit einer Getriebeeingangswelle 18 eines Automatikgetriebes 19 drehfest verbunden ist. Der Drehmomentwandler 14 ist mit Getriebeöl gefüllt, so dass ein Drehmoment der Brennkraftmaschine 11 über die Pumpe 13, das Leitrad 15 und die Turbine 17 auf die Getriebeeingangswelle 18 übertragen werden kann.
Zwischen der Turbine 17 und der Pumpe 13 kann mittels einer hydraulisch betätigbaren Wandlerüberbrückungskupplung 20 eine reibschlüssige Verbindung hergestellt werden. Bei komplett geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung 20 ist die Turbine 17 drehfest mit der Pumpe 13 verbunden. Die für die Betätigung der Wandlerüberbrückungskupplung 20 notwendige hydraulische Steuerung mit entsprechenden Hydraulikleitungen ist nicht dargestellt. Stellglieder, wie beispielsweise Elektromagnetventile, der hydraulischen Steuerung werden von einer Steuerungseinrichtung 29 angesteuert. Die Steuerungseinrichtung 29 steuert damit auch die Wandlerüberbrückungskupplung 20 an.
Damit kann über die Wandlerüberbrückungskupplung 20 ebenfalls ein Drehmoment von der Pumpe 13 auf die Turbine 17 übertragen werden. Die Wandlerüberbrückungskupplung 20 ist also wirkungsmäßig parallel zum Drehmomentwandler 14 angeordnet.
Das als ein automatische Stufengetriebe ausgeführte Automatikgetriebe 19 verfügt über mehrere Gänge, welche nicht in der 1 dargestellt sind. Das im Automatikgetriebe 19 gewandelte Drehmoment und eine Drehzahl werden über eine Getriebeausgangswelle 21 und eine Antriebswelle 23 an ein Achsgetriebe 24 übertragen, welches in an sich bekannter Weise das Drehmoment und die Drehzahl über zwei Abtriebswellen 25 an angetriebene Fahrzeugräder 26 überträgt.
Das Automatikgetriebe 19 wird ebenfalls von der Steuerungseinrichtung 29 angesteuert. Damit lassen sich die verschiedenen Gänge des Automatikgetriebes 19 ebenfalls über die hydraulische Steuerung einlegen.
Die Steuerungseinrichtung 29 steht außerdem mit nicht dargestellten Sensoren in Signalverbindung, mittels welchen Drehzahlen des Automatikgetriebes 19, beispielsweise die Drehzahlen der Getriebeeingangswelle 18 und damit die Drehzahl der Turbine 17, und der Getriebeausgangswelle 21, gemessen werden können. Die Steuerungseinrichtung 29 steht zusätzlich mit einem Wählhebel 30, mittels welchem der Fahrzeugführer Schaltungen des Automatikgetriebes 19 auslösen kann, und der Steuerungseinrichtung 27 der Brennkraftmaschine 11 in Signalverbindung. Von der Steuerungseinrichtung 27 erhält die Steuerungseinrichtung 29 Informationen über den Zustand der Antriebsmaschine 11, wie beispielsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 oder einen ersten Drehmomentschätzwert, der das Drehmoment an der Kurbelwelle 12 kennzeichnet.
Die Steuerungseinrichtungen 27 und 29 führen während des Betriebs des Antriebsstrangs 10 in einem festen Zeittakt von beispielsweise 20 ms ein Verfahren zur Erhöhung der Güte eines Drehmomentschätzwerts durch. Ziel des Verfahrens ist es, einen möglichst genauen Schätzwert für das von der Brennkraftmaschine 11 abgegebene Drehmoment zu erhalten. Ausgehend von diesem Drehmoment kann dann auf die beschriebene Weise das Drehmoment an der Getriebeeingangswelle 18 bestimmt werden.
In einem ersten Schritt bestimmt die Steuerungseinrichtung 27 einen ersten Drehmomentschätzwert. Dazu liest die Steuerungseinrichtung 27 in Abhängigkeit von der aktuell gemessenen Drehzahl der Kurbelwelle 12 und der aktuell gemessenen Stellung der Drosselklappe den ersten Schätzwert aus einem gespeicherten Motorkennfeld aus.
In einem zweiten Schritt bestimmt die Steuerungseinrichtung 29 einen zweiten Drehmomentschätzwert. Dazu bestimmt die Steuerungseinrichtung 29 aus der aktuellen Drehzahl der Kurbelwelle 12, welche die Steuerungseinrichtung 29 von der Steuerungseinrichtung 27 erhält, und der aktuell gemessenen Drehzahl der Getriebeeingangswelle 18 das Drehzahlverhältnis ν. Anschließend liest die Steuerungseinrichtung 29 in Abhängigkeit des Drehzahlverhältnisses ν aus einer gespeicherten Kennlinie die Wandlerleistungszahl λ aus.
In 2 ist ein exemplarischer Verlauf der Wandlerleistungszahl λ in Abhängigkeit des Drehzahlverhältnisses ν für den Zugbetrieb des Drehmomentwandlers dargestellt. Auf einer Abszisse 40 ist das Drehzahlverhältnis ν und auf einer Ordinate sind dimensionslose Größen aufgetragen. Die Linie 42 stellt den Verlauf der Wandlerleistungszahl λ und die Linie 43 den Verlauf der Wandlung μ dar. Die Wandlerleistungszahl λ steigt ausgehend von einem Anfangswert bei einem ν von 0, was einem Stillstand mit eingelegtem Gang entspricht, leicht an, um anschließend bis zu einem ν von ca. 0,8 leicht abzusinken. Bei einem ν von ca. 0,8 knickt die Kurve ab und fällt stark ab, bis sie bei ν = 1 den Wert 0 erreicht hat. Der Drehmomentwandler überträgt also bei einem ν von 1, bei welchem die Drehzahlen der Pumpe und der Turbine gleich groß sind, kein Drehmoment.
Die Wandlung μ fällt von einem Anfangswert größer 1 bei einem ν von 0 kontinuierlich bis zu einem ν von ca. 0,8 bis auf einen Wert von 1 ab. Anschließend bleibt der Wert konstant bis zu einem ν von 1.
Im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs ist außer beim Anfahren die Wandlerüberbrückungskupplung 20 fast immer zumindest teilweise geschlossen, so dass der Drehmomentwandler 14 außer beim Anfahren fast ausschließlich in einem Bereich des Drehzahlverhältnisses ν zwischen 0,8 und 1 betrieben wird.
Mit der aktuell bestimmten Wandlerleistungszahl λ, der gespeicherten Konstruktionsgröße K, welche beispielsweise den Wert 14 annehmen kann, und der Drehzahl der Kurbelwelle 12 bestimmt die Steuerungseinrichtung 29 nach der oben genannten Formel das Drehmoment an der Pumpe 13 (M_Pumpe).
Falls die Wandlerüberbrückungskupplung 20 zumindest teilweise geschlossen ist, bestimmt die Steuerungseinrichtung 29 auf Grund des angesteuerten Drucks an der Wandlerüberbrückungskupplung 20 und den gespeicherten Werten für den Reibkoeffizient (μ_WK), welcher beispielsweise 0,105 betragen kann, und der Reibfläche (A_WK) nach oben genannter Formel das übertragene Drehmoment der Wandlerüberbrückungskupplung 20 (M_WK).
Die Summe des Drehmoments an der Pumpe (M_Pumpe) und des von der Wandlerüberbrückungskupplung 20 übertragenen Drehmoments (M_WK) ergibt einen zweiten Drehmomentschätzwert (M_S2).
Anschließend überprüft die Steuerungseinrichtung 29 in einem dritten Schritt, ob der durch den ersten Drehmomentschätzwert und die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 definierte Betriebspunkt innerhalb eines gespeicherten Teilbetriebsbereichs liegt.
In 3 ist ein Teilbetriebsbereich 50 graphisch dargestellt. Auf einer Abszisse 44 ist eine Drehzahl und auf einer Ordinate 45 ein Drehmoment aufgetragen. Die Linie 46 stellt eine sogenannte Volllastlinie dar. Die Volllastlinie gibt für jede mögliche Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 das maximal mögliche Drehmoment der Brennkraftmaschine 11 an. Die Drehzahlen 47 und 48 repräsentieren eine minimale und eine maximale Drehzahl der Brennkraftmaschine 11, so dass die Drehzahlgrenzlinien 51 und 52, welche durch die Drehzahlen 47 und 48 verlaufen, den Teilbetriebsbereich 50 in Richtung kleiner und großer Drehzahlen beschränken. Eine Grenzmomentlinie 49 begrenzt den Teilbetriebsbereich 50 in Richtung Volllastlinie (Linie 46). Die Steuerungseinrichtung 29 prüft also, ob der genannte Betriebspunkt innerhalb des Teilbetriebsbetreichs 50 liegt.
Falls der aktuelle Betriebspunkt innerhalb des Teilbetriebsbetreichs 50 liegt, wird in einem vierten Schritt ein Korrektur-Kennfeld, mittels welchem ein dritter Drehmomentschätzwert bestimmt wird, überprüft und gegebenenfalls angepasst.
In dem Korrektur-Kennfeld sind in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 und dem ersten Drehmomentschätzwert Korrekturwerte abgelegt. Bei der Bestimmung des dritten Drehmomentschätzwerts wird, falls der genannte Betriebspunkt innerhalb des Teilbetriebsbereichs liegt, in Abhängigkeit des genannten Betriebspunkts ein aktueller Korrekturwert ausgelesen und zum ersten Drehmomentschätzwert hinzuaddiert. Die Steuerungseinrichtung 29 steuert in dem Fall, in dem der genannte Betriebspunkt innerhalb des Teilbetriebsbereichs 50 liegt das Automatikgetriebe 19 in Abhängigkeit von dem dritten Drehmomentschätzwert und im anderen Fall in Abhängigkeit von dem ersten Drehmomentschätzwert an.
Falls die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Drehmomentschätzwert größer ist als die Summe aus dem aktuellen Korrekturwert und einem Schwellwert, so wird das Korrektur-Kennfeld angepasst. Dazu werden ein oder mehrere gespeicherte werte so angepasst, dass der nach der Anpassung aus dem Korrektur-Kennfeld ausgelesene Wert der genannten Differenz entspricht oder sich zumindest der Differenz angenähert hat. Eine Möglichkeit besteht darin, den aktuellen Betriebspunkt direkt in das Kennfeld einzutragen. Alternativ dazu können auch andere bekannte Verfahren zur Anpassung von Kennfeldern angewendet werden.
Das beschriebene Verfahren kann auch vollständig von der Steuerungseinrichtung 27 ausgeführt werden. In diesem Fall stellt die Steuerungseinrichtung 29 der Steuerungseinrichtung 27 alle notwendigen Betriebsgrößen des Drehmomentwandlers 14 und der Wandlerüberbrückungskupplung 20 zur Verfügung. Die entsprechenden Kennwerte sind dann in der Steuerungseinrichtung 27 angespeichert.

Claims

Verfahren zur Erhöhungder Güte eines Drehmomentschätzwerts, welcher ein von einer Brennkraftmaschine (11) abgegebenes Drehmoment kennzeichnet, wobei das Kraftfahrzeug über ein Automatikgetriebe (19) und über einen zwischen der Brennkraftmaschine (11) und dem Automatikgetriebe (19) angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandler (14) verfügt und die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden: – Bestimmung eines ersten Drehmomentschätzwerts in Abhängigkeit von Betriebsgrößen und gespeicherten Kenngrößen der Brennkraftmaschine (11), – Bestimmung eines zweiten Drehmomentschätzwerts in Abhängigkeit von Betriebsgrößen und gespeicherten Kenngrößen des Drehmomentwandlers (14) und – Prüfung in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine (11) und/oder dem ersten und/oder dem zweiten Drehmomentschätzwert, ob die Brennkraftmaschine (11) innerhalb eines festlegbaren Teilbetriebsbereichs (50) betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass – bei positivem Ergebnis der genannten Prüfung in Abhängigkeit vom ersten und zweiten Drehmomentschätzwert eine Anpassung von gespeicherten Kennwerten der Brennkraftmaschine (11) durchgeführt wird, mittels welchen nur innerhalb des genannten Teilbetriebsbereichs (50) ein dritter Drehmomentschätzwert bestimmbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wirkungsmäßig parallel zum Drehmomentwandler (14) eine Wandlerüberbrückungskupplung (20) angeordnet ist und der zweite Drehmomentschätzwert in Abhängigkeit von Betriebsgrößen und gespeicherten Kenngrößen der Wandlerüberbrückungskupplung (20) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Teilbetriebsbereich (50) in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine (11) und dem ersten oder zweiten Drehmomentschätzwert festlegbar ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Teilbetriebsbereich (50) in Richtung großer Drehmomente durch eine Grenzmomentenlinie (49) beschränkt wird.
Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine (11) und einem zwischen der Brennkraftmaschine (11) und einem Automatikgetriebe (19) angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandler (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Automatikgetriebe (19) zumindest in Teilbetriebsbereichen (50) in Abhängigkeit von einem nach den Ansprüchen 1 bis 4 bestimmten dritten Drehmomentschätzwert angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Betriebsbereichen außerhalb der genannten Teilbetriebsbereiche (50) das Automatikgetriebe (11) in Abhängigkeit von einem nach Anspruch 1 bestimmten ersten Drehmomentschätzwert angesteuert wird.