-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abschätzung eines
Drehmoments, ein Verfahren zur Kompensation von Daten für die Berechnung
eines Drehmoments und eine Drehmomentabschätzvorrichtung; sie betrifft
insbesondere ein Verfahren zur Abschätzung eines durch ein Kraftübertragungssystem
zu übertragenden
Drehmoments mit einer hohen Genauigkeit, ohne dabei einen aufwendigen
oder teuren Drehmomentsensor zu verwenden.
-
Vor
kurzem wurde ein Verfahren vorgeschlagen, das darin besteht, das
Drehmoment eines Motors eines Kraftfahrzeugs beim Schalten eines
Automatikgetriebes durch eine Steuerung des Zündzeitpunkts des Motors zu
vermindern, in der Absicht einen Schaltstoß bzw. Schaltruck des Automatikgetriebes
zu reduzieren. Ebenfalls bekannt ist ein Verfahren, bei einer Traktionssteuerung
des Motors das Motordrehmoment durch die Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge
zu steuern, um die Antriebskraft der Antriebsräder des Fahrzeugs zu steuern.
Für die Steuerung
der Motorausgangsleistung, wie vorstehend beschrieben, muß das momentane
bzw. reale Antriebsdrehmoment der Antriebsräder (Reifen) erfaßt werden.
Bekannte Drehmomentsensoren sind jedoch teuer und leiden unter einer
nicht zufriedenstellenden Betriebszuverlässigkeit; sie werden daher in
kommerziell erhältlichen
Kraftfahrzeugen, die in der Lage sind solch ein Verfahren zu praktizieren, nicht
verwendet. Unter diesen Umständen
wird das tatsächliche
Antriebsdrehmoment der Antriebsräder im
allgemeinen in Abhängigkeit
von einem Verzeichnis mit vorgegebenen, grundlegenden Drehmomentdaten
des Motors und einem auf der Beschleunigung und der Trägheit bzw.
dem Trägheitsmoment
des Motors basierenden Kompensationsbetrag abgeschätzt; oder
es wird in Abhängigkeit
vom Drehmoment- oder Übersetzungsverhältnis eines
im Fahrzeug vorgesehenen Drehmomentwandlers abgeschätzt. SAE950900
weist nicht nur auf die Verwendung des Drehmomentverhältnisses,
sondern auch auf die Verwendung des Leistungskoeffizienten des Drehmomentwandlers
hin, um die Drehmomentabschätzgenauigkeit
zu verbessern.
-
Jedoch
sind Datenverzeichnisse, die dazu verwendet werden, das Motordrehmoment
in Abhängigkeit
von der Luftansaugmenge oder der Drosselklappenöffnung und der Motordrehzahl,
oder in Abhängigkeit
vom Drehmomentverhältnis
oder Leistungskoeffizienten des Drehmomentwandlers zu erhalten,
so vorgegeben, daß Motordrehmomentänderungen
nicht berücksichtigt
sind, welche aufgrund einiger Abweichungen bei der Herstellung der
einzelnen Kraftfahrzeuge und äußerer Störungen eintreten können. Im
Fall, daß das
Motordrehmoment in Abhängigkeit
vom Produkt aus einem bestimmten Motorträgheitsmoment und unmittelbaren
Beschleunigung des Motors kompensiert wird, wird die Motorbeschleunigung
durch eine Differentiation der erfaßten Motorgeschwindigkeit bzw.
Motordrehzahl erhalten. Beim Diffferenzieren der Motordrehzahl zum
Erhalt der Motorbeschleunigung, wird im allgemeinen ein Filter verwendet,
um eine unerwünschte
Störung zu
beseitigen. Die erhaltene Motorbeschleunigung stellt jedoch aufgrund
schwankender Faktoren oder Veränderungen
beim Erhalt der Motorbeschleunigung, beispielsweise aufgrund eines
Motordrehzahlerfassungsfehlers und einer Filterbetriebsinstabilität, die tatsächliche
Motorbeschleunigung nicht genau dar. Um solchen Veränderungen
gerecht zu werden, wurden verschiedene Verfahren zur Erhöhung der Genauigkeit
der Motordrehmomentabschätzung durch
eine Kompensation, die auf abgeschätzten Größen jener Veränderungen
basiert, oder eine Kompensation, die ein lernendes Steuerungsverfahren
verwendet, vorgeschlagen. Diese Verfahren sind jedoch hinsichtlich
der Gewährleistung
einer Drehmomentabschätzung
mit einer hohen Genauigkeit ebenfalls nicht zufriedenstellend.
-
Die
WO 92/13 208 A1 lehrt eine Vorrichtung zur Steuerung einer Kupplung,
die auf der Grundlage von Signalen von einem Motordrehzahlsensor
und einem Kupplungsbetätigungssensor
bestimmt, ob eine Kupplungssteuerung notwendig ist. Falls die Kupplungssteuerung
benötigt
wird, wird die Kupplung etwas geöffnet
bzw. geschlossen, um die Motordrehzahl an die Referenzdrehzahl anzunähern.
-
Die
DE 44 09 122 A1 offenbart
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Regeln einer Anfahreinrichtung
eines Fahrzeugantriebs, die einen Anfahrvorgang in zwei Phasen durchführen, nämlich einer ersten
Phase, in der die Eingangsdrehzahl zu einer Solldrehzahl hingeführt wird,
und einer zweiten Phase, in der ein aus der Differenz zwischen Eingangs- und
Ausgangsdrehzahl gebildetes Differenzdrehzahlsignal einem vorgegebenen
Sollwertverlauf bis zum Wert Null nachgeführt wird.
-
Die
WO 95/22 013 A1 zeigt ein Kupplungssteuerungssystem zur automatischen
Steuerung einer Kupplung für
ein Motorfahrzeug beim Starten, beim Schalten und beim Anhalten.
Der Grad des Eingriffs wird von einer Steuereinheit anhand eines
Vergleichs der Motordrehzahl mit einem Referenzddrehzahlsignal festgelegt,
wobei das Referenzsignal von der Steuereinheit abhängig von
der Drosselklappenstellung, der Leerlaufdrehzahl oder vergleichbaren Signalen
festgelegt wird.
-
Die
EP 494 608 A2 schlägt einen
Schlupfregelkreis vor, der die Differenz zwischen Ein- und Ausgangsdreh zahl
einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs mit einer Solldifferenz
vergleicht. Danach wird die Kupplung mittels eines Soll-Positionssignals eingestellt.
Zur Erhöhung
der Genauigkeit wird dem Soll-Positionssignal ein Soll-Positionssignal
aus einem Kupplungskennlinienspeicher additiv überlagert.
-
Die
DE 40 11 850 A1 lehrt
ein Verfahren zum Steuern einer zwischen einer Antriebsmaschine
und einem Getriebe wirksamen automatisierten Reibungskupplung für wenigstens
einen der Betriebszustände
wie Anfahren, Schalten, Beschleunigen, Abbremsen usw. bzw. von Übergängen zwischen
einzelnen Betriebszuständen.
-
Die
GB 22 10 126 A offenbart eine Kupplungssteuervorrichtung, bei der
eine Kupplung außer Eingriff
gebracht wird, wenn das Fahrzeug maximal mit Schrittgeschwindigkeit
fährt und
die Ausgangsdrehzahl unter der Leerlaufdrehzahl des Motors liegt.
-
Die
DE 44 26 260 A1 zeigt
eine Reibungskupplung für
ein Fahrzeug, die bei eingelegtem Gang und nicht betätigtem Gaspedal
ein Ankriechen des Fahrzeugs bewirkt.
-
Die
EP 361 849 A2 schlägt vor,
den Betrieb einer Kupplung durch eine Vorrichtung zu steuern, bei
der der Kupplungshub unter Verwendung eines Kupplungsstellglieds
angepasst wird, das mit der Kupplung derart gekoppelt ist, dass
der tatsächliche Kupplungshub
stets dem gewünschten
Hub entspricht.
-
Die
bekannten Verfahren eignen sich somit nicht für die Bestimmung des gewünschten
Werts oder Sollwerts des Motordrehmoments, wenn das Motordrehmoment
vermindert wird, um den Schaltruck des Automatikgetriebes zu reduzieren,
oder wenn das Motordrehmoment bei der Traktionssteuerung gesteuert
wird, um einen übermäßigen Schlupf der
Antriebsräder
durch eine allzu hohe Antriebskraft zu verhindern. Dementsprechend
lassen die bekannten Verfahren für
eine Verminderung des Schaltrucks oder für die Ausfühung der Traktionssteuerung
keine ausreichend genaue Rückkopplungssteuerung
bzw. Regelung des Antriebsdrehmoments zu.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein durch ein Kraftübertragungssystem übertragenes
Drehmoment mit einer hohen Genauigkeit abzuschätzen, ohne dabei einen aufwendigen oder
teuren Drehmomentsensor zu verwenden.
-
Diese
Aufgabe kann gemäß einem
ersten Aspekt dieser Erfindung gelöst werden, welcher ein Verfahren
zur Abschätzung
eines Übertragungsdrehmoments
nach Anspruch 1 vorsieht.
-
In
dem erfindungsgemäßen Drehmomentabschätzverfahren
wird die Eingriffskraft der im Kraftübertragungssystem vorgesehenen
Kopplungsvorrichtung so lange vermindert, bis die Kopplungsvorrichtung
in ihren Zwischenzustand versetzt ist; ferner wird das kritische
Eingriffsdrehmoment der in den Zwischenzustand versetzten Kopplungsvorrichtung erhalten.
Das Übertragungsdrehmoment
der Kopplungsvorrichtung wird in Abhängigkeit von dem erhaltenen
kritischen Eingriffsdrehmoment abgeschätzt. Das Übertragungsdrehmoment der Kopplungsvorrichtung
ist das Drehmoment, das durch die Kopplungsvorrichtung übertragen
wird, wenn die Kopplungsvorrichtung im wesentlichen vollständig in
Eingriff steht. Das Eingriffsdrehmoment der Kopplungsvorrichtung
kann in Abhängigkeit
von der Eingriffskraft, Durchmesserwerten und weiteren Parametern der
Kopplungsvorrichtung und in Abhängigkeit
von einer in der Technik bekannten Gleichung mit einer hohen Genauigkeit
erhalten werden. Die in den Zwischenzustand versetzte Kupplung soll
in Eingriff gebracht oder gelöst
werden. D. h. entweder, daß an der
Kopplungsvorrichtung, wenn sie in den Zwischenzustand versetzt wird,
ein Schlupf entsteht, oder, daß der
Schlupfbetrag der Kopplungsvorrichtung, an der ein Schlupf vorliegt,
Null wird. Das kritische Eingriffsdrehmoment der in den Zwischenzustand
versetzten Kopplungsvorrichtung repräsentiert das Drehmoment, welches
durch die Kopplungsvorrichtung tatsächlich übertragen wird, wenn die Kopplungsvorrichtung
im wesentlichen vollständig
in Eingriff steht. Daher kann das Übertragungsdrehmoment der Kopplungsvorrichtung
in Abhängigkeit
vom kritischen Eingriffsdrehmoment genau abgeschätzt werden, ohne daß dabei
ein teurer Drehmomentsensor verwendet wird. Das Übertragungsdrehmoment der Kopplungsvorrichtung
kann also, wenn diese im wesentlichen vollständig in Eingriff steht, dadurch
abgeschätzt
werden, daß einfach
der Zwischenzustand der Kopplungsvorrichtung zwischen dem vollständig in
Eingriff stehenden Zustand und dem vollständig gelösten Zustand (d. h. der teilweise
Schlupfzustand) erfaßt
wird. Die Verminderung der Eingriffskraft der Kopplungsvorrichtung,
um ein Versetzen der Kopplungsvorrichtung in den Zwischenzustand
zu bewirken, übt
demnach keinen entscheidenden Einfluß auf das durch die Kopplungsvorrichtung übertragene
tatsächliche
Drehmoment aus. Für
den Fall, daß die Kopplungsvorrichtung
eine Kupplung ist, repräsentiert
das kritische Eingriffsdrehmoment der Kupplung das Übertragungsdrehmoment,
wenn die Kupplung im wesentlichen vollständig eingerückt ist. Für den Fall, daß die Kopplungsvorrichtung
eine in einem Getriebe im Kraftübertragungssytem
verwendete Bremse ist, wird das Übertragungsdrehmoment
der Bremse, wenn diese im wesentlichen vollständig in Eingriff steht, in
Abhängigkeit
vom Übersetzungsverhältnis des
Getriebes und vom kritischen Eingriffsdrehmoment berechnet.
-
Das
Prinzip der vorliegenden Erfindung kann geeigneterweise praktisch
angewendet werden, um das Übertragungsdrehmoment
abzuschätzen,
das durch die im Kraftübertragungssystems
eines Kraftfahrzeugs befindliche Kopplungsvorrichtung übertragen
wird, wenn die Kopplungsvorrichtung im wesentlichen vollständig in
Eingriff steht. Das abgeschätzte Übertragungsdrehmoment
der Kopplungsvorrichtung kann in geeigneter Weise dazu verwendet
werden, ein Drehmomentdatenverzeichnis zu kompensieren, welches
eine Beziehung zwischen dem Drehmoment eines Fahrzeugmotors und
einem vorgegebenen oder bestimmten Betriebsparameter des Fahrzeugs darstellt.
Für den
Fall, daß die
Kopplungsvorrichtung beispielsweise eine Kupplung ist, kann die
vorliegende Erfindung praktisch angewendet werden, um das Drehmoment
abzuschätzen,
das durch ein anderes, als das in einem Kraftfahrzeug verwendete,
Kraftübertragungssystem übertragen
wird. Wenn die Erfindung für
ein Kraftübertragungssystem
eines Kraftfahrzeugs angewendet wird, ist die Kopplungsvorrichtung
vorzugsweise eine zwischen dem Motor und einem Getriebe befindliche
automatische Fahrzeuganfahrkupplung. Die Kopplungsvorrichtung kann
jedoch auch eine Schaltkupplung oder Bremse sein, die zum Schalten
eines Automatikgetriebes verwendet wird. Die Kopplungsvorrichtung,
deren Eingriffskraft steuer- oder veränderbar sein sollte, ist vorzugsweise
eine Reibkopplungsvorrichtung, die durch eine auf Reibbauteile wirkende
Reibungskraft in Eingriff gebracht wird, oder eine elektromagnetisch
betätigte Kopplungsvorrichtung,
die durch eine elektromagnetische Kraft in Eingriff gebracht wird.
Die Reibkopplungsvorrichtung ist vorzugsweise eine hydraulisch betätigte Vorrichtung,
deren Eingriffskraft durch einen auf diese aufgebrachten Hydraulikdruck
steuerbar ist. Die Reibkopplungsvorrichtung kann jedoch auch eine
elastische Einrichtung verwenden, wie zum Beispiel eine Tellerfeder,
die auf ein Reibbauteil eine Vorspannung aufbringt. Bei diesem Typ
von Reibkopplungsvorrichtung wird die Größe der elastischen Verformung
der elastischen Einrichtung verändert,
um die Reibschluß-
bzw. Reibeingriffskraft zu steuern. Das in dem vorstehend angegebenen
Kraftübertragungssystem
vorgesehene Getriebe kann ein Automatikgetriebe mit einer Vielzahl
an Übersetzungsverhältnissen,
ein kontinuierlich stufenloses Getriebe oder ein manuelles Getriebe
sein.
-
Das
Drehmomentabschätzverfahren
gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung kann ferner folgenden Schritt aufweisen: Erhöhen der
Eingriffskraft der Kopplungsvorrichtung unmittelbar nach der Abschätzung des Übertragungsdrehmoments
der Kopplungsvorrichtung, um zu bewirken, daß die Kopplungsvorrichtung
vollständig
in Eingriff gebracht wird. In diesem Fall ist die Verminderung der
Eingriffskraft der Kopplungsvorrichtung nur vorübergehend, so daß die Verminderung
im wesentlichen keinen Einfluß auf
das durch die Kopplungsvorrichtung übertragene, tatsächliche Übertragungsdrehmoment
ausübt.
-
Die
vorstehend angegebene Aufgabe kann auch gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
dieser Erfindung nach Anspruch 3 gelöst werden.
-
Das
Drehmomentabschätzverfahren
gemäß der Weiterbildung
dieser Erfindung hat im wesentlichen dieselben Vorteile wie das
Verfahren gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung. In dem augenblicklichen Verfahren
wird das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment
der Kupplung bei Beginn des Schleifens der Kupplung als das Übertragungsdrehmoment
der Kupplung bestimmt. Diese Anordnung ermöglicht eine einfachere und
effizientere Bestimmung oder Abschätzung des Übertragungsdrehmoments der
Kupplung als die Anordnung, bei der das Eingriffsdrehmoment der
Kupplung, wenn die infolge einer anfänglichen Verminderung der Eingriffskraft
schleifende Kupplung infolge einer anschließenden Erhöhung der Eingriffskraft vollständig in
Eingriff gebracht werden soll, als das Übertragungsdrehmoment bestimmt
wird.
-
Das
vorstehende Verfahren kann ferner folgenden Schritt aufweisen: Erhöhen der
Eingriffskraft der Kupplung unmittelbar nach der Abschätzung des Übertragungsdrehmoments
der Kupplung, um zu bewirken, daß die Kupplung vollständig in
Eingriff gebracht wird. Auch in diesem Fall hat die vorübergehende
Verminderung der Eingriffskraft der Kopplungsvorrichtung im wesentlichen
keinen Einfluß auf das
tatsächliche,
durch die Kopplungsvorrichtung übertragene Übertragungsdrehmoment.
-
Das
vorstehende verfahren gemäß der Erfindung
wird geeigneterweise durch eine gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung aufgebaute Vorrichtung nach Anspruch 6 ausgeführt.
-
Die
vorstehende Vorrichtung gemäß dem weiteren
Aspekt der Erfindung hat im wesentlichen dieselben Vorteile, wie
sie vorstehend bezüglich
dem Verfahren gemäß der Erfindung
beschrieben wurde.
-
Die
vorstehend angegebene Aufgabe kann auch gemäß einem Aspekt dieser Erfindung
nach Anspruch 4 gelöst
werden, welcher ein Verfahren zur Kompensation von Drehmomentdaten
vorsieht. In diesem Verfahren kann das Drehmoment an dem bestimmten
Punkt im Kraftübertragungssystem
in Abhängigkeit
von den kompensierten Drehmomentdaten mit einer hohen Genauigkeit
abgeschätzt
werden, und zwar ungeachtet verschiedener Unterschiede des Kraftübertragungssystems
einzelner Kraftfahrzeuge aufgrund von Abweichungen während der Herstellung
der Fahrzeuge, äußeren Störungen und zeitlichen
Veränderungen
des Kraftübertragungssystems.
Das somit aus den aktualisierten Drehmomentdaten erhaltene Drehmoment
kann für
verschiedene Zwecke bei der Steuerung des Kraftübertragungssystems verwendet
werden.
-
Bei
einer Ausführungsform
des Verfahrens gemäß dem vierten
Anspruch der Erfindung besteht der physikalische Parameter aus einer
Motorlast eines Motors, dessen Ausgangsleistung durch das Kraftübertragungssystem übertragen
wird, und einer Motordrehzahl des Motors, und das Verfahren weist ferner
folgenden Schritt auf: Berechnen eines Motordrehmoments in Abhängigkeit
von wenigstens dem abgeschätzten Übertragungsdrehmoment
der Kupplung und einem Motorträgheitsmoment.
In diesem Fall entsprechen die Drehmomentdaten einem Motordrehmomentdatenverzeichnis,
das für
das Motordrehmoment und die Motorlast und -drehzahl repräsentativ
ist, wobei das Motordrehmomentdatenverzeichnis in Abhängigkeit
von dem berechneten Motordrehmoment kompensiert wird.
-
Gemäß dieser
Erfindung wird ein Verfahren zur Abschätzung eines Übertragungsdrehmoments einer
in einem Kraftübertragungssystem
befindlichen Kupplung für
eine selektive Verbindung und Trennung des Kraftübertragungssystems nach Anspruch 1
vorgesehen. Das kritische Eingriffsdrehmoment kann das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment,
wie es in dem vorstehend beschriebenen Verfahren des zweiten Aspekts
der Erfindung verwendet wird, oder eine Schlupfende-Eingriffskraft
sein, die erhalten wird, wenn die Kupplung vollständig in
Eingriff gebracht oder der Schlupfbetrag der Kupp lung Null wird.
Das kritische Eingriffsdrehmoment kann ein Durchschnitt aus einer
Vielzahl von Eingriffsdrehmomentwerten sein, die während einer
wiederholten Verminderung und Erhöhung der Eingriffskraft der Kupplung
erhalten werden, wenn die Kupplung in ihren Zwischenzustand versetzt
wird. Die Kupplung kann durch eine im Kraftübertragungssystem, beispielsweise
in einem Automatikgetriebe, vorgesehene Bremse ersetzt werden.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt dieser Erfindung wird eine Vorrichtung nach Anspruch
6 zur Abschätzung
eines Übertragungsdrehmoments
einer Kupplung, beispielsweise einer hydraulisch betätigten Reibkupplung
vorgesehen, die sich zwischen einem Motor und einem Getriebe eines
Kraftfahrzeugs befindet und deren Eingriffskraft steuerbar ist.
-
Die
vorstehende Aufgabe und mögliche
Aspekte, Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle
Bedeutsamkeit dieser Erfindung geht aus der folgenden detaillierten
Beschreibung der augenblicklich bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen hervor, wobei:
-
1 eine
schematische Ansicht ist, die ein Kraftübertragungssystem eines mit
einem Automatikgetriebe ausgestatteten Kraftfahrzeugs veranschaulicht,
in welchem eine Drehmomentabschätzvorrichtung
eingebaut ist, die dazu geeignet ist, ein Drehmomentabschätzverfahren
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu praktizieren;
-
2 ein
Ablaufdiagramm ist, das eine Routine zur Verminderung eines Antriebsdrehmoments des
Antriebsrads des Kraftfahrzeugs durch das Einstellen einer automatischen
Fahrzeuganfahrkupplung in der Ausführungsform von 1 veranschaulicht;
-
3 eine
Schnittansicht der in der Ausführungsform
von 1 verwendeten automatischen Fahrzeuganfahrkupplung
ist;
-
4 ein
Zeitschaubild ist, das beispielhaft Änderungen verschiedener Parameter
einschließlich eines
durch die Kupplung übertragenen
Drehmoments bei einer Verminderung des Antriebsdrehmoments gemäß der Routine
von 2 zeigt;
-
5 eine
Ansicht ist, die die Beziehung zwischen der Schlupfdrehzahl ΔN und dem
Reibungskoeffizienten μ von
Naß- und
Trocken-Kupplungen zeigt;
-
6 eine
Schnittansicht ist, die einen anderen Typ einer im Kraftübertragungssystem
von 1 verwendeten automatischen Fahrzeuganfahrkupplung
zeigt;
-
7 ein
Ablaufdiagramm ist, das eine weitere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
-
8 ein
Ablaufdiagramm ist, das eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt.
-
Nachstehend
erfolgt eine ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.
-
Zuerst
sei auf die schematische Ansicht von 1 Bezug
genommen. In 1 ist ein Kraftübertragungssystem
eines mit einem Automatikgetriebe ausgerüsteten Kraftfahrzeugs dargestellt.
Das Kraftübertragungsystem
weist eine automatische Fahrzeuganfahrkupplung 12, durch
welche ein Ausgang bzw. eine Ausgangsleistung des Motors 10 an
ein Automatikgetriebe 14 mit einer Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen übertragen
wird, und weiterhin ein Achsübersetzungsgetriebe 16 auf,
durch welches eine Ausgangsleistung des Getriebes 14 auf
rechte und linke Antriebsräder 18 des
Kraftfahrzeugs übertragen
wird. Im Kraftübertragungssystem
ist eine Drehmomentabschätzvorrichtung
zum Abschätzen eines
Drehmoments der automatischen Fahrzeuganfahrkupplung 12 integriert.
-
Die
automatische Fahrzeuganfahrkupplung 12 ist beispielsweise
geeignet, in Abhängigkeit
von der Betätigung
eines Ausrück-
bzw. Schalthebels durch den Fahrzeugbediener eine automatische Verbindung
und Trennung eines Kraftübertragungswegs zwischen
dem Motor 10 und dem Automatikgetriebe 14 zu bewerkstelligen.
Die Kupplung 12 dient somit als eine Kopplungsvorrichtung,
die sich in einem Kraftübertragungssystem
befindet und deren Eingriffskraft steuerbar ist.
-
Die
automatische Fahrzeuganfahrkupplung 12 ist beispielsweise
eine hydraulisch betätigte
Mehrscheiben-Naß-Reibkupplung,
die in 3 gezeigt ist. Die Reibkupplung 12 weist
auf: ein an einer Kurbelwelle 11 des Motors 10 (1)
befestigtes Gehäuse 20,
eine Scheibe 24, die mit einer Eingangswelle 22 des
Automatikgetriebes 14 derart in Verbindung steht, daß sie sich
mit der Eingangswelle 22 dreht, eine Vielzahl von am Gehäuse 20 angebrachten Reibbauteilen 26,
die sich mit dem Gehäuse 20 drehen,
eine Vielzahl von an der Scheibe 24 angebrachten Reibbauteilen 28,
die sich mit der Scheibe 24 drehen, und einen Kolben 32,
der im Gehäuse 20 fluiddicht
angeordnet ist und über
einen durch einen Ölkanal 30 gelieferten
Hydraulikdruck betätigt
wird, um einen gegenseitigen Eingriff der Reibbauteile 26 und der
Reibbauteile 28 zu erzielen. Der auf den Kolben 32 aufgebrachte
Hydraulikdruck wird als "Kupplungsdruck
P" bezeichnet. Die
Eingriffskraft der Reibbauteile 26, 28 variiert
mit diesem auf den Kolben 32 aufgebrachten Kupplungsdruck
P. Da die Kupplung 12 bezüglich ihrer Achse (Mittellinie)
symmetrisch ist, ist in 3 nur die obere Hälfte der
Kupplung 12 dargestellt.
-
Der
Kupplungsdruck P wird durch ein Druckregulierventil 34 erzeugt,
welches einen Leitungsdruck PL aufnimmt und in Abhängigkeit
von einem aus einer Steuerung 36 aufgenommenen Druckreguliersignal
SP* gesteuert wird. Ein Drucksensor 38 ist vorgesehen,
um den Kupplungsdruck P zu erfassen, der durch das Druckregelventil 34 erzeugt
wird und auf den Kolben 32 der Kupplung 12 aufgebracht
wird. Die Steuerung 36 nimmt aus dem Drucksensor 38 ein Kupplungsdrucksignal
SP auf, das den Kupplungsdruck P angibt. Die Steuerung 36 nimmt
ferner aus einem Drehzahlsensor 40, der vorgesehen ist,
um eine Drehzahl Nin der Kurbelwelle 11 zu erfassen, ein Eingangsdrehzahlsignal
SNin sowie aus einem Drehzahlsensor 42, der vorgesehen
ist, um eine Drehzahl Nout einer Eingangswelle 22 des Automatikgetriebes 14 zu
erfassen, ein Ausgangsdrehzahlsignal SNout auf. Die automatische
Fahrzeuganfahrkupplung 12 befindet sich zwischen der Kurbelwelle 11 und
der Eingangswelle 22 des Automatikgetriebes 14.
Das Eingangsdrehzahlsignal SNin stellt die Drehzahl Nin der Kurbelwelle 11 dar,
während das
Ausgangsdrehzahlsignal Shout die Drehzahl Nout der Eingangswelle 22 darstellt.
-
Die
Steuerung 36 weist einen Mikrocomputer auf, in dem eine
zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), ein Direkt-Zugriff-Speicher
(RAM) und ein Nur-Lese-Speicher (ROM) eingebaut sind. Die CPU führt in Abhängigkeit
von im ROM gespeicherten Steuerprogrammen Signalverarbeitungsbetriebe durch,
während
sie dabei eine temporäre
Datenspeicherfunktion des RAM verwendet. Die Steuerprogramme weisen
ein Programm zur Ausführung
einer im Ablaufdiagramm von 2 dargestellten Drehmomentverminderungssteuerungsroutine
auf. Die Drehmomentverminderungssteuerungsroutine ist dazu geeignet,
die automatische Fahrzeuganfahrkupplung 12 so zu steuern,
daß das
Antriebsdrehmoment der Antriebsräder 1 während einer
Schaltaktion des Automatikgetriebes 14, insbesondere während einer
Herunterschaltaktion des Automatikgetriebes 14, wobei ein
Power-Schalter ausgeschaltet ist, zu vermindern, so daß ein Schaltruck
aufgrund der Schaltaktion des Automatikgetriebes 14 verhindert wird.
Der Power-Schalter ist für
die Einrichtung eines Power-Drive-Modus
vorgesehen, in dem das Automatikgetriebe 14 so geschaltet
wird, daß das
Fahrzeug mit einem relativ hohen Kraftantriebsgrad angetrieben wird.
Wenn der Power-Schalter ausgeschaltet ist, will der Fahrzeugbediener
im allgemeinen einen ruhigen Fahrzeugantrieb. Daher ist während einer Herunterschaltaktion
des Getriebes 14 bei ausgeschaltetem Power-Schalter ein
Schaltruck unerwünscht.
Wenn die Routine für
die Drehmomentverminderungssteuerung von 2 während einer Schaltaktion
des Automatikgetriebes 14 ausgeführt, wird von einer Getriebesteuerung
(nicht dargestellt), die für
die Steuerung des Getriebes 14 vorgesehen ist, ein Drehmomentverminderungsauslösebefehl aufgenommen,
um die Kupplung 12 für
eine Reduzierung des Antriebsdrehmoments der Antriebsräder 18 zu
steuern.
-
Alternativ
dazu kann die Drehmomentverminderungssteuerungsroutine von 2 dazu
geeinget sein, die automatische Fahrzeuganfahrkupplung 12 für die Verminderung
des Antriebsdrehmoments der Antriebsräder 18 während eines
Traktionssteuerungsbetriebs zu steuern, bei dem das Antriebsdrehmoment
reduziert wird, um einen allzu großen Schlupf der Antriebsräder 18 zu
verhindern. In diesem Fall wird von einer Traktionssteuerung (nicht
gezeigt) der Drehmomentverminderungsauslösebefehl aufgenommen, um die
Kupplung 12 für
die Reduzierung des Antriebsdrehmoments zu steuern.
-
Die
Drehmomentverminderungssteuerungsroutine von 2 beginnt
mit Schritt S1, in dem das Druckreguliersignal SP* von der Steuerung 36 an
das Druckregulierventil 34 geschickt wird, so daß der durch
das Ventil 34 erzeugte und auf die automatische Fahrzeuganfahrkupplung 12 aufgebrachte Kupplungsdruck
P um einen bestimmten Verminderungsbetrag ΔP verringert wird, wodurch die
Eingriffskraft (Reibungskraft zwischen den Reibbauteilen 26, 28)
der Kupplung 12 entsprechend reduziert wird. Der Verminderungsbetrag ΔP kann ein
vorgegebener feststehender Wert sein oder in Abhängigkeit vom Schleif- oder
Nicht-Schleifzustand der Kupplung 12, der befohlenen Schaltaktion
des Getriebes 14 oder einem anderen Betriebszustand des Fahrzeugs
und gemäß einem
gespeicherten bestimmten Datenverzeichnis oder einer gespeicherten Gleichung
variieren.
-
Anschließend geht
der Steuerungsablauf zum Schritt S2, in dem eine Schlupfdrehzahl
der Kupplung 12, d. h. eine Differenz ΔN = (Nin – Nout), in Abhängigkeit
vom Eingangsdrehzahl- und Ausgangsdrehzahlsignal SNin und SNout
berechnet wird. Auf den Schritt S2 folgt ein Schritt S3, um zu bestimmen,
ob die berechnete Schlupfdrehzahl ΔN der Kupplung 12 größer ist
als ein bestimm ter Schwellenwert ε (der
ein positiver Wert in der Nähe
von Null ist). Wenn im Schritt S3 eine negative Entscheidung (NEIN)
erhalten wird, d. h. falls die Schlupfdrehzahl ΔN nicht größer ist als der Schwellenwert ε, geht der Steuerungsablauf
zum Schritt S1 zurück,
und die Schritte S1 bis S3 werden so lange wiederholt, bis die Schlupfdrehzahl ΔN größer wird
als der Schwellenwert ε,
d. h. bis die Kupplung zu schleifen beginnt (wobei die Kupplung
gelöst
wird). Der Kupplungsdruck P wird somit mit einer dem Verminderungsbetrag ΔP entsprechenden
Rate reduziert. Wenn im Schritt S3 eine bejahende Entscheidung (JA)
erhalten wird, d. h. wenn die Schlupfdrehzahl ΔN den Schwellenwert ε überschreitet,
geht der Steuerungsablauf zum Schritt S4 und den folgenden Schritten.
-
Das
Zeitschaubild von 4 zeigt ein Beispiel von Änderungen
der Drehmomentwerte der automatischen Fahrzeuganfahrkupplung 12,
der Drehzahlen Nin und Nout der Kurbelwelle 11 und der
Eingangswelle 22 und des Kupplungsdrucks P der Kupplung 12,
wenn das durch die Kupplung 12 übertragene Drehmoment in einem
Traktionssteuerungsmodus vorübergehend
vermindert wird, um das Antriebsdrehmoment der Antriebsräder 18 zu
reduzieren, so daß ein übermäßiger Schlupf
der Antriebsräder 18 verhindert
wird. In der graphischen Darstellung von 4 bezeichnet "t1" einen Zeitpunkt,
an dem die Drehmomentverminderungssteuerungsroutine von 2 ausgelöst wird,
und "t2" einen Zeitpunkt,
an den im Schritt S3 der Routine die bejahende Entscheidung (JA)
erhalten wird. Die Strichpunktlinie der graphischen Darstellung
gibt ein Eingriffsdrehmoment T der Kupplung 12 an, wogegen
die volle Linie in der graphischen Darstellung das durch die Kupplung 12 an
das automatische Getriebe 14 tatsächlich übertragene Drehmoment angibt.
Das Eingriffsdrehmoment T repräsentiert
die Drehmomentübertragungsfähigkeit
der Kupplung 12, d. h. das maximale Drehmoment, das durch
die Kupplung 12 an das Getriebe 14 übertragen
werden kann. Das durch die Kupplung 12 tatsächlich übertragene
Drehmoment wird als "tatsächliches Übertragungsdrehmoment" der Kupplung 12 bezeichnet.
-
Im
Schritt S4 wird der Kupplungsdruck P an dem Zeitpunkt, an dem im
Schritt S3 die bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, als ein
Schlupfbeginn-Kupplungsdruck Pslip bestimmt. Auf den Schritt S4
folgt ein Schritt S5 zur Berechnung eines Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoments
Tslip der Kupplung 12, welches das Eingriffsdrehmoment
T an dem Zeitpunkt ist, an dem die Kupplung 12 zu schleifen
beginnt oder freigegeben wird. Das heißt, daß das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment
Tslip das maximale Drehmoment ist, das durch die Kupplung 12 an das
Getriebe 14 übertragen
werden kann, wenn die Kupplung 12 zu schleifen beginnt.
Das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip wird als eine Funktion
des Schlupfbeginn-Kupplungsdrucks Pslip berechnet, genauer gesagt
nach der folgenden Gleichung (1), die den Schlupfbeginn-Kupplungsdruck Pslip
enthält. Tslip = f(Pslip)
= 1/3·μPslip·A·n·(Df3 – df3)/(DF2 – df2) (1)wobei,
- μ
- der Reibkoeffizient
der Reiboberflächen
der Reibbauteile 26, 28,
- n
- die Zahl der Reiboberflächen,
- Df
- der Aussendurchmesser
der Reiboberflächen,
- df
- der Innendurchmesser
der Reiboberflächen,
- A
- die Oberfläche des
Kolbens 32 (wobei A = η/4*(Dp2 – dp2)),
- Dp
- der Aussendurchmesser
des Kolbens 32 und
- dp
- der Innendurchmesser
des Kolbens 32 ist.
-
Der
Kupplungsdruck P, der als der Schlupfbeginn-Kupplungsdruck Pslip bestimmt wird,
wird vorzugsweise durch das Kupplungsdrucksignal SP repräsentiert,
kann aber auch der Druck sein, der durch das Druckreguliersignal
SP* repräsentiert
wird, das von der Steuerung 36 zum Druckregulierventil 34 geschickt
wird. Im letzteren Fall kann der relativ teure Drucksensor 38 weggelassen
werden, wodurch die im Kraftübertragungssystem
eingebaute Drehmomentabschätzvorrichtung
kostengünstig
verfügbar ist.
-
Wie
es aus der graphischen Darstellung von 4 ersichtlich
ist, ist das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip der Kupplung 12 bei
Beginn des Schleifens der Kupplung 12 gleich dem tatsächlichen Übertragungsdrehmoment
der Kupplung 12 (d. h. dem durch die Kupplung 12 tatsächlich übertragenen Drehmoment),
wenn die Kupplung 12 anfangs vollständig in Eingriff steht, d.
h. dem Übertragungsdrehmoment
der Kupplung 12 bevor die Kupplung 12 zu schleifen
beginnt.
-
Es
sei darauf hingewiesen, daß die
Schritte S1 bis S5 eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Drehmomentabschätzverfahrens
vorsehen, und daß der
Schritt S1 eine Form eines Schritts zur Verminderung einer Eingriffskraft
der Kupplung 12 ist. Es sei auch darauf hingewiesen, daß die Schritte S2
und S3 eine Form eines Schritts zur Bestimmung, ob die Kupplung 12 zu
schleifen beginnt, und daß die Schritte
S4 und S5 eine Form eines Schritts zur Abschätzung eines Eingriffsdrehmoments
der Kupplung 12 sind. Weiterhin sei darauf hingewiesen,
daß die Steuerung 36 einen
Hauptteil einer Drehmomentabschätzvorrichtung
zum Abschätzen
des Eingriffsdrehmoments der Kupplung 12 bildet, und daß ein der
Durchführung
des Schritts S1 zugeteilter Teil der Steuerung 36 eine
Befehlseinrichtung bildet, um der Eingriffskraftsteuereinrichtung
zu befehlen, die Ein griffskraft der Kupplung 12 zu vermindern.
Es sei desweiteren darauf hingewiesen, daß ein der Durchführung der
Schritte S2 und S3 zugeteilter Teil der Steuerung 36 eine
Schlupfbeginn-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Kupplung 12 zu schleifen
beginnt, und ein der Durchführung
der Schritte S4 und S5 zugeteilter Teil der Steuerung 36 eine
Kupplungsdrehmomentabschätzeinrichtung,
um das Drehmoment der Kupplung 12 abzuschätzen, wenn
sie im wesentlichen vollständig
in Eingriff steht, bildet. Desweiteren sei darauf hingewiesen, daß das Druckregulierventil 34 als
die vorstehend angegebene Eingriffskraftsteuereinrichtung zur Steuerung
des auf die Kupplung 12 aufzubringenden Hydraulikdrucks
P in Abhängigkeit
von einem Ausgangssignal der vorstehend angegebenen Befehlseinrichtung fungiert,
um dadurch die Eingriffskraft der Kupplung 12 zu steuern.
-
In
der vorstehenden Gleichung (1) stellt der Wert (μ·Pslip·A·n) die Eingriffskraft der
Kupplung 12 bei Beginn des Schleifens dar. Wenn der Kupplungsdruck
P in Gleichung (1) durch den Schlupfbeginn-Kupplungsdruck Pslip
ersetzt wird, wird das durch die Strich-Punkt-Linie in 4 angegebene Eingriffsdrehmoment
T erhalten. Das Eingriffsdrehmoment T weist das tatsächliche Übertragungsdrehmoment
der Kupplung 12 bei Beginn des Schleifens auf.
-
Dann
geht der Steuerungsablauf zum Schritt S6, um ein Soll-Kupplungsübertragungsdrehmoment Tref
als eine Funktion des Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoments Tslip zu
bestimmen, welches das tatsächliche Übertragungsdrehmoment
der Kupplung 12 ist, wenn die Kupplung 12 vollständig in
Eingriff steht. D. h. daß das
Soll-Kupplungsübertragungsdrehmoment
Tref in Abhängigkeit
von einer vorgegebenen Funktionsgleichung berechnet wird, die das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment
Tslip aufweist. Auf den Schritt S6 folgt der Schritt S7, in dem der Kupplungsdruck
P derart geregelt wird, daß das
momentane Übertragungsdrehmoment
(das Eingriffsdrehmoment T) der Kupplung 12 das Soll-Kupplungsübertragungsdrehmoment
Tref einrichten kann. Die Regelung des Kupplungsdrucks P wird bewirkt, während das
Eingriffsdrehmoment T gemäß der vorstehend
angegebenen Gleichung (1) berechnet wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist die automatische Fahrzeuganfahrkupplung 12 eine Naß-Reibkupplung,
die die Reibbauteile 26, 28 verwendet, deren Reibkoeffizient μ mit der
Schlupfdrehzahl Δ N
der Kupplung 12 variiert, die in der graphischen Darstellung
von 5 durch eine volle Linie angegeben ist. Da der Änderungsbetrag
des Reibkoeffizienten μ der
Naß-Reibkupplung 12 mit
der Schlupfdrehzahl ΔN
kleiner ist als der einer Trocken-Reibkupplung, kann das Eingriffsdrehmoment T
gemäß der Gleichung
(1) selbst dann mit einer hohen Genauigkeit schnell erhalten werden,
wenn die Gleichung (1) denselben Reibkoeffizienten μ verwendet,
das heißt,
den Nenn-Reibkoeffizienten μ der Kupplung 12.
Für den
Fall, daß das
Eingriffsdrehmoment T mit einer höheren Genauigkeit erhalten
werden soll, oder für
den Fall, daß die
Kupplung 12 eine Trocken-Reibkupplung ist, deren Reibkoeffizient
sich deutlich mit der Schlupfdrehzahl ΔN verändert, wie es in 5 durch
eine Strich-Punkt-Linie angegeben ist, soll der in der Gleichung
(1) verwendete Reibkoeffizient μ vorzugsweise
bei einer Änderung
als eine Funktion der Schlupfdrehzahl ΔN verändert werden.
-
Der
Betrieb im Schritt S7 wird beendet, wenn die Steuerung 36 von
der Traktionssteuerung oder der Getriebesteuerung einen Drehmomentverminderungsbeendigungsbefehl
erhält.
Im Zeitschaubild von 4 stellt "t3" einen
Zeitpunkt dar, an dem die Steuerung 36 den Drehmomentverminderungsbeendigungsbefehl
erhält.
Nach der Beendigung der Drehmomentverminderungssteuerungsroutine
von 2 wird der Kupplungsdruck P erhöht, um das
tatsächliche Übertragungsdrehmoment
der Kupplung 12 auf einen Pegel anzuheben, der der augenblicklichen
Ausgangsleistung des Motors 10 entspricht.
-
In
dem augenblicklichen Kraftübertragungssystem
des Kraftfahrzeugs wird die Eingriffskraft der Kupplung 12 reduziert,
indem der Kupplungsdruck P solange vermindert wird, bis die Kupplung 12 zu schleifen
beginnt, und das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip bei Beginn
des Schleifens der Kupplung 12 als das tatsächliche Übertragungsdrehmoment
der Kupplung 12 erhalten, so daß das Soll-Kupplungsübertragungsdrehmoment
Tref in Abhängigkeit
vom Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip bestimmt wird. Das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment
Tslip wird in Abhängigkeit
vom Schlupfbeginn-Kupplungsdruck Pslip und gemäß der vorstehend angegebenen
Gleichung genau berechnet. Desweiteren stellt das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment
Tslip das tatsächliche
Drehmoment dar, das durch die Kupplung 12 übertragen
wird, wenn die Kupplung 12 zu schleifen beginnt, d. h.
wenn die Kupplung 12 im Begriff ist zwar zu schleifen, aber im wesentlichen
vollständig
in Eingriff steht. Das tatsächliche Übertragungsdrehmoment
der Kupplung 12, wenn die Kupplung 12 vollständig in
Eingriff steht, kann somit mit einer hohen Genauigkeit abgeschätzt werden,
ohne dabei einen aufwendigen Drehmomentsensor zu verwenden.
-
In
der Ausführungsform
von 2 wird das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip
erhalten, wenn die Kupplung 12 zu schleifen beginnt, während der
Kupplungsdruck P reduziert wird. Es kann aber auch ein Schlupfende-Eingriffsdrehmoment
erhalten werden, wenn das Schleifen der Kupplung 12 zu Ende
geht, während
der Kupplungsdruck P nach der anfänglichen Verminderung erhöht wird.
Genauer gesagt, der Kupplungsdruck P wird anfänglich reduziert, um ein Schleifen
der Kupplung 12 zu bewirken, und dann solange erhöht, bis
die Schlupfdrehzahl ΔN der
Kupplung 12 Null wird, d. h. bis die Kupplung wieder vollständig in
Eingriff steht. Das Schlupfende-Eingriffsdrehmoment ist das Eingriffsdrehmoment
der Kupplung 12, wenn die Schlupfdrehzahl der teilweise schleifenden
Kupplung Null wird oder wenn die teilweise schleifende Kupplung
infolge eines Anstiegs im Kupplungsdruck P vollständig in
Eingriff gebracht wird. Das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip und
das Schlupfende-Eingriffsdrehmoment werden gemeinsam als ein "kritisches Eingriffsdrehmoment" der Kupplung 12 bezeichnet,
das erhalten wird, wenn die Kupplung 12 in einen Zwischenzustand
zwischen dem vollständig
in Eingriff stehenden und gelösten Zustand
versetzt wird.
-
Bei
der augenblicklichen Ausführungsform von 2 wird
das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip bei Beginn des Schleifens
der automatischen Fahrzeuganfahrkupplung 12 erhalten, um
das tatsächliche Übertragungsdrehmoment
der Kupplung 12 zu bestimmen. Diese Anordnung ermöglicht eine einfachere
und effizientere Bestimmung oder Abschätzung des Übertragungsdrehmoments der Kupplung
als die Anordnung, bei der das vorstehend angegebene Schlupfende-Eingriffsdrehmoment
erhalten wird, um das Übertragungsdrehmoment
der Kupplung 12 zu bestimmen. Desweiteren ermöglicht die
Verwendung der Naß-Reibkupplung
als die Kupplung 12 eine einfache, effiziente genaue Einstellung der
Eingriffskraft der Kupplung 12 (d. h. maximale und tatsächliche Übertragungsdrehmomentwerte
der Kupplung 12), indem der auf den Kolben 32 aufzubringende
Kupplungsdruck P eingestellt bzw. reguliert wird.
-
Das
augenblickliche Kraftübertragungssystem
ist so angepaßt,
daß das
auf das Automatikgetriebe 14 übertragene Drehmoment oder
das Antriebsdrehmoment der An triebsräder des Fahrzeugs durch eine
Verringerung des Kupplungsdrucks P vermindert wird, um das tatsächliche Übertragungsdrehmoment
(das maximale Übertragungsdrehmoment oder
Eingriffsdrehmoment T) der Kupplung 12 zu vermindern, anstelle über eine
Reduzierung der Ausgangsleistung des Motors 10. Außerdem kann
das Soll-Kupplungsübertragungsdrehmoment
Tref in Abhängigkeit
vom Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip genau bestimmt werden,
das das tatsächliche Übertragungsdrehmoment
der Kupplung 12, wenn die Kupplung 12 im wesentlichen
vollständig
in Eingriff steht, genau repräsentiert.
Diese Anordnung erlaubt eine effiziente und genaue Einstellung des
Antriebsdrehmoments bei einer Schaltaktion des Automatikgetriebes 14 oder
einer Traktionssteuerung der Antriebsräder, wodurch ein Schaltruck
des Automatikgetriebes 14 und ein übermäßiger Schlupf der Antriebsräder effektiv
verhindert werden kann.
-
Als
nächstes
sei auf 6 Bezug genommen. In 6 ist
eine automatische Fahrzeuganfahrkupplung 50 gezeigt, die
in einer anderen Ausführungsform
dieser Erfindung anstelle der Kupplung 12 verwendet wird.
Die Kupplung 50 ist eine Trocken-Reibkupplung mit: einem
mit der Kurbelwelle 11 des Motors 10 in Verbindung
stehenden Schwungrad 52, einer Kupplungsscheibe 54,
die mit der Eingangswelle 22 des Automatikgetriebes 14 für eine Rotation mit
der Eingangswelle 22 in Verbindung steht und ein an ihrem äußeren Umfangsabschnitt
befindliches Reibbauteil aufweist, einer Druckplatte 56,
die an der vom Schwungrad abgelegenen Seite des Reibbauteils der
Kupplungsscheibe 54 angeordnet ist und mit dem Schwungrad 52 in
Rotation versetzt wird, und einer Tellerfeder 58, die die
Druckplatte 56 zum Schwungrad 52 hin vorspannt,
um auf die Kupplungsscheibe 54 einen Druck auzuüben. Die
Kupplung 50 wird von einer Betätigungsvorrichtung 60, beispielsweise
einem Elektromotor, betätigt.
Die Betätigungsvorrichtung 60 fungiert
als die Eingriffskraftsteuereinrichtung zur Steuerung der Eingriffskraft
der Kupplung 50. Wenn der innere Umfangsabschnitt der Membranfeder 58 durch
die Betätigungsvorrichtung 60 über eine
Entlastungsgabel 62 nach rechts (in 6) verschoben
wird, wird eine auf die Druckplatte 56 wirkende Last vermindert
und die Eingriffskraft der Kupplung 50 aufgrund der Reibung
dementsprechend reduziert. Zwischen der Betätigungsstärke der Betätigungsvorrichtung 60 (der
Entlastungsgabel 62) und der auf die Druckplatte 56 durch
die Membranfeder aufgebrachten Last besteht eine bestimmte Beziehung,
wonach die auf die Druckplatte 56 wirkende Last und daher
die Eingriffskraft der Kupplung 50 in Abhängigkeit
von der Betätigungsstärke der
Betätigungsvorrichtung 60 oder
der Entlastungsgabel 62 bestimmt werden kann. Alternativ
dazu kann die Eingriffskraft der Kupplung 50 in Abhängigkeit
von einer vorgegebenen Beziehung zwischen der durch die Betätigungsvorrichtung 60 erzeugten
Antriebskraft und der durch die Tellerfeder 58 auf die
Druckplatte 56 aufgebrachten Last erhalten werden.
-
Im
Kraftübertragungssystem,
das die automatische Trocken-Fahrzeuganfahrkupplung 50 gemäß der augenblicklichen
zweiten Ausführungsform verwendet,
kann das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment T der Kupplung 50 auf
dieselbe Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform erhalten werden.
Da der Reibkoeffizient μ der
Trocken-Reibungskupplung 50 mit einer Änderung in der Schlupfdrehzahl ΔN vergleichsmäßig stark
variiert, soll der in der vorstehend genannten Gleichung (1) verwendete Reibkoeffizient μ vorteilhafter
Weise als eine Funktion der Drehzahl ΔN verändert werden.
-
Bei
den ersten und zweiten Ausführungsformen
wird das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip der Kupplung 12, 50 in
Abhängigkeit
vom Schlupfbeginn-Kupp lungsdruck Pslip, wenn die Kupplung 12, 50 zu
schleifen beginnt, berechnet. Die Drehmomentverminderungssteuerungsroutine
von 2 kann jedoch, wie es im Ablaufdiagramm von 7 dargestellt
ist, auch abgewandelt werden. In dieser dritten Ausführungsform
von 7 wird der Kupplungsdruck P im Schritt R1 um den
bestimmten Verminderungsbetrag ΔP
vermindert und das Eingriffsdrehmoment T der Kupplung 12, 50 im
Schritt R2 als eine Funktion des Kupplungsdrucks P gemäß einer
vorgegebenen Gleichung berechnet, die abgesehen von der Verwendung
des Kupplungsdrucks P anstelle des Schlupfbeginn-Kupplungsdrucks
Pslip, der vorherigen Gleichung (1) identisch ist. Auf den Schritt
R2 folgt der Schritt R3 zur Berechnung der Schlupfdrehzahl ΔN der Kupplung 12, 50 und
der Schritt R4 zum Bestimmen, ob die berechnete Schlupfdrehzahl ΔN den bestimmten
Schwellenwert ε überschreitet,
d. h. um zu bestimmen, ob die Kupplung 12, 50 zu
schleifen beginnt. Die Schritte R1 bis R4 werden so lange wiederholt,
bis die Kupplung 12, 50 zu schleifen beginnt.
Wenn im Schritt R4 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird,
geht der Steuerungsablauf zum Schritt R5, in dem das Eingriffsdrehmoment
T der Kupplung 12, 50, wenn die Kupplung zu schleifen
beginnt, als das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip (das tatsächliche Übertragungsdrehmoment)
der Kupplung 12, 50 bestimmt wird. In dieser dritten
Ausführungsform
bildet ein der Durchführung
des Schritts R1 zugeteilter Teil der Steuerung 36 eine
Befehlseinrichtung, um der Eingriffskraftsteuereinrichtung zu befehlen,
die Eingriffskraft der Kupplung zu verringern, und ein der Durchführung der
Schritte R3 und R4 zugeteilter Teil der Steuerung 36 eine
Schlupfbeginn-Bestimmungseinrichtung, um zu bestimmen, ob die Kupplung
zu schleifen beginnt. Desweiteren bildet ein der Durchführung des
Schritts R2 zugeteilter Teil der Steuerung 36 die Kupplungsdrehmomentabschätzeinrichtung zum
Abschätzen
des Drehmoments der Kupplung, wenn die Kupplung im wesentlichen
vollständig
in Eingriff steht.
-
Obwohl
vorstehend die Verminderung des durch die Kupplung übertragenen
Drehmoments beschrieben wurde, ist das Prinzip der vorliegenden
Erfindung auch für
eine lernende Steuerung des Drehmoments des Motors 10 anwendbar.
Ein Beispiel einer Routine für
eine lernende Kompensation des Motordrehmomentdatenverzeichnisses
zur Steuerung des Drehmoments des Motors 10 gemäß einer vierten
Ausführungsform
der Erfindung ist im Ablaufdiagramm von 8 dargestellt.
-
Die
Routine von 8 beginnt mit dem Schritt Q1,
um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug in einem stationären Fahr-
bzw. Betriebszustand befindet, in dem der Öffnungswinkel θth der Drosselklappe
und die Fahrgeschwindigkeit Vdes Fahrzeugs im wesentlichen konstant
sind. Wenn im Schritt Q1 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten
wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt Q2, um eine Drehmomentabschätz-Unterroutine
auszuführen,
bei der das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip der Kupplung 12 als
das tatsächliche Übertragungsdrehmoment,
wenn die Kupplung im wesentlichen vollständig in Eingriff steht, erhalten
wird. Das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip wird auf dieselbe Art
und Weise wie in den Schritten S1 bis S5 der Routine von 5 oder
den Schritten R1 bis R5 der Routine von 7 berechnet.
Dann geht der Steuerungsablauf zum Schritt Q3, um zu bestimmen,
ob eine bestimmte Lernbedingung bzw. ein bestimmter Lernzustand
erfüllt
ist. Der Schritt Q3 ist beispielsweise so formuliert, daß bestimmt
wird, ob der Drosselklappenöffnungswinkel θth oder
die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit während der Ausführung der
Drehmomentabschätz-Unterroutine
im Schritt Q2 kleiner ist als ein bestimmter Schwellenwert. Wenn
im Schritt Q3 eine bejahende Ent scheidung (JA) erhalten wird, d.
h. wenn der bestimmte Lernzustand erfült ist, folgt auf den Schritt
Q3 der Schritt Q4, um die momentan erfaßte Drehzahl Ne des Motors 10,
den Drosselklappenöffnungswinkel θth und die
Beschleunigung dNe/dt des Motors 12 einzulesen. Dann geht
der Steuerungsablauf zum Schritt Q5, um ein Drehmoment Te des Motors 10 gemäß der folgenden
Gleichung (2) abzuschätzen,
die ein Trägheitsmoment
Ie des Motors 10 und der betreffenden Komponenten aufweist. Te = Tslip + Ie·(dNe/dt) (2)
-
Auf
den Schritt Q5 folgt der Schritt Q6, um ein Motordrehmomentdatenverzeichnis
zu aktualisieren, das eine Beziehung zwischen dem Motordrehmoment
Te und dem Drosselklappenöffnungswinkel θth und der
Motordrehzahl Ne darstellt. Genauer gesagt, das durch den momentan
erfaßten
Drosselklappenöffnungswinkel θth und die
Motordrehzahl Ne und in Abhängigkeit
vom augenblicklichen Motordrehmomentdatenverzeichnis bestimmte Motordrehmoment wird
mit dem abgeschätzten
Motordrehmoment Te verglichen. Wenn der Unterschied des in Abhängigkeit
vom augenblicklichen Motordrehmomentdatenverzeichnis bestimmten
Motordrehmoments und des abgeschätzten
Motordrehmoments Te größer ist
als ein bestimmter Schwellenwert, werden die augenblicklichen Motordrehmomentdaten
derart aktuallisiert, daß das
abgeschätzte
Motordrehmoment Te aus dem aktualisierten Motordrehmomentdatenverzeichnis
erhalten wird.
-
Die
augenblickliche vierte Ausführungsform der
Erfindung sieht ein Verfahren zur Aktualisierung oder Kompensation
von Drehmomentdaten vor, insbesondere zur Aktualisierung des Motordrehmomentdatenverzeichnisses,
derart, daß das
Drehmoment Te des Motors 10 in Abhängigkeit vom aktualisierten
Motordrehmomentdatenverzeichnis mit einer hohen Genauigkeit erhalten
wird, un geachtet verschiedener Abweichungen des Kraftübertragungssystems
von einzelnen Kraftfahrzeugen aufgrund Abweichungen während der
Herstellung der Fahrzeuge, äußeren Störungen und
zeitlichen Änderungen
des Kraftübertragungssystems.
Das aus dem aktualisierten Motordrehmomentdatenverzeichnis erhaltene Motordrehmoment
kann für
verschiedene Zwecke verwendet werden, beispielsweise für die Steuerung des
Hydraulikleitungsdrucks zur Betätigung
von im Automatikgetriebe 14 verwendeten Schaltkupplungen
oder für
die Steuerung des Hydraulikdrucks für die Betätigung einer in einem Drehmomentwandler vorgesehenen Überbrückungskupplung.
In diesen Fällen
wird der Druck in Abhängigkeit
von dem durch das aktualisierte Motordrehmomentdatenverzeichnis bestimmten
Motordrehmoment gesteuert.
-
Bei
der Drehmomentabschätz-Unterroutine des
Schritts Q2 wird die Eingriffskraft der Kupplung 12 so
lange reduziert, bis die Kupplung 12 zu schleifen beginnt,
und das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip der Kupplung 12 als
das momentane Übertragungsdrehmoment
der Kupplung 12 berechnet. D. h., daß das tatsächliche Übertragungsdrehmoment der Kupplung 12,
wenn diese im wesentlichen vollständig in Eingriff steht, so
abgeschätzt
wird, daß es
dem Drehmoment Tslip bei Beginn des Schleifens der Kupplung 12 gleich
ist. Nach der Abschätzung
des tatsächlichen Übertragungsdrehmoments
der Kupplung 12 im Schritt Q2 wird die Kupplung 12 in den
vollständig
in Eingriff stehenden Zustand zurückgebracht. Somit übt der Schritt
Q2 in der Motordrehmomentdatenverzeichnis-Lernkompensationsroutine
keinen Einfluß auf
das momentane Übertragungsdrehmoment
der Kupplung 12 aus.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand ihrer augenblicklich bevorzugten
Ausführungsformen genau
beschrieben wurde, soll sie nicht auf die Einzelheiten der veranschaulichten
Ausführungsformen beschränkt sein,
sondern auch anderweitig ausgeführt
werden können.
-
Das
Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip der Kupplung 12 wird
beispielsweise immer erhalten, indem der Kupplungsdrucks P so gesteuert
wird, daß die
Kupplung 12 in einem Zwischenzustand zwischen dem vollständig in
Eingriff stehenden Zustand und dem teilweisen Schleifzustand gehalten
wird, so daß das
Motordrehmoment Te im Fall des Eintretens irgend einer mit dem Motordrehmomentdatenverzeichnis
in Verbindung stehenden Fehlfunktion in Abhängigkeit vom Drehmoment Tslip
und gemäß der vorstehenden
Gleichung (2) erhalten wird. Desweiteren kann das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment Tslip
für eine
Rückkopplungssteuerung
bzw. Regelung des Motors 10, wenn das Antriebsdrehmoment der
Antriebsräder
des Fahrzeugs durch eine Reduzierung der Ausgangsleistung des Motors 10 vermindert
wird, verwendet werden.
-
Die
Ausführungsformen
von 2 und 7 sind so angepaßt, daß das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment
Tslip in Abhängigkeit
vom Schlupfbeginn-Kupplungsdruck Pslip bestimmt wird, wenn im Schritt
S3 die bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, oder so, daß es gleich
dem Eingriffsdrehmoment T ist, wenn im Schritt R4 die bejahende
Entscheidung (JA) erhalten wird. Der Druckwert Pslip oder der Drehmomentwert
T, die dazu verwendet werden, das Schlupfbeginn-Eingriffsdrehmoment
Tslip zu bestimmen, können
jedoch auch in Abhängigkeit
von dem Verminderungsbetrag ΔP,
der im Schritt S1 verwendet wird, oder der Schlupfdrehzahl ΔN, die im
Schritt S2 oder R3 berechnet wird, kompensiert werden.
-
Obwohl
die veranschaulichten Ausführungsformen
dazu geeignet sind, das Übertragungsdrehmoment
der Kupplung 12, 50 in einem Kraftübertragungssystem
des durch den Motor 10 angetriebenen Fahrzeugs abzuschätzen, ist
das Prinzip der vorliegenden Erfindung auch für die Abschätzung eines durch ein Kraftübertragungsystem
eines elektrischen Fahrzeugs anwendbar, das durch einen Elektromotor angetrieben
wird.
-
Es
ist klar, daß die
vorliegende Erfindung mit verschiedenen weiteren Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, welche für einen
Fachmann im Licht der vorhergehenden Lehre offensichtlich sind.
-
Die
Erfindung sieht somit ein Verfahren zur Abschätzung eines Übertragungsdrehmoments
vor, das durch eine Kopplungsvorrichtung (12, 50),
beispielsweise durch eine Kupplung, übertragen wird, welche sich
in einem Kraftübertragungssystem
befindet un deren Eingriffskraft steuerbar ist, wobei die Eingriffskraft
der Kopplungsvorrichtung vermindert wird, um zu bewirken, daß die Kopplungsvorrichtung in
einen Zwischenzustand zwischen vollständig in Eingriff stehenden
und vollständig
gelösten
Zuständen
versetzt wird, und ein kritisches Eingriffsdrehmoment (Tslip) der
Kopplungsvorrichtung erhalten wird, wenn die Kopplungsvorrichtung
in den Zwischenzustand versetzt wird, so daß das Übertragungsdrehmoment der Kopplungsvorrichtung,
wenn diese im wesentlichen voll in Eingriff steht, in Abhängigkeit
von dem erhaltenen kritischen Eingriffsdrehmoment abgeschätzt wird.
Das kritische Eingriffsdrehmoment kann dem Eingriffsdrehmoment entsprechen,
wenn an der Kopplungsvorrichtung ein Schlupf zu entstehen beginnt.