DE19856320A1 - Verfahren zum Steuern eines Automatgetriebes - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Automatgetriebes vorgeschlagen, bei dem eine Schaltung von einem ersten in ein zweites Übersetzungsverhältnis als eine Zug-Hochschaltung erfolgt, indem eine erste Kupplung öffnet und eine zweite Kupplung schließt, und ein elektronisches Getriebe-Steuergerät über elektromagnetische Ventile den Druckverlauf der ersten und der zweiten Kupplung während des Schaltvorgangs steuert. Der Schaltvorgang ist dabei in verschiedene Schaltphasen unterteilt, wobei innerhalb der Gradient-Einstell- (GE), der Gleit- (GL), der Gradient-Abbau- (GA) und der Schließphase (S) ein Motoreingriff durch eine Reduzierung des Motormoments erfolgt, indem ein Motoreingriffsfaktor (mdzegs) von dem Getriebe-Steuergerät an ein Motor-Steuergerät der Brennkraftmaschine übertragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Automatgetrie­ bes, bei dem eine Schaltung von einem ersten in ein zweites Übersetzungsverhältnis als eine Zug-Hochschaltung erfolgt. Dabei wird eine erste Kupplung geöffnet und eine zweite geschlossen und ein elektronisches Getriebe-Steuergerät steuert über elektromagnetische Ventile den Druckverlauf der ersten und der zweiten Kupplung während des Schaltvor­ gangs. Dieser besteht im einzelnen aus einer Schnellfüll-, einer Füllausgleichs-, einer Lastübernahme-, einer Gra­ dient-Einstell-, einer Gleit-, einer Gradient-Abbau- und einer Schließphase.

Ein derartiges Verfahren ist aus der Offenlegung DE 44 24 456 A1 der Anmelderin bereits bekannt, die hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung aufgenommen wird. In die­ ser Schrift wird insbesondere die Anwendung dieses Verfah­ rens bei einem Gruppengetriebe vorgeschlagen.

Aus dem Stand der Technik ("Der Motoreingriff" - ein neues Element der elektronischen Getriebesteuerung von Man­ fred Schwab und Alfred Müller, Bosch, Technische Berich­ te 7, 1983, Seiten 166 bis 174) ist es allgemein bekannt, einen Motoreingriff während eines Schaltvorgangs durchzu­ führen, wobei durch einen zeitlich exakt gesteuerten Ver­ lauf des Motormoments während der Schaltvorgänge eines au­ tomatischen Getriebes die Getriebe-Steuerung im Hinblick auf Schaltkomfort, Lebensdauer der Reibelemente und auf die übertragbare Leistung des Getriebes optimiert werden kann. Unter einem Motoreingriff sind dabei alle Maßnahmen zu ver­ stehen, die es gestatten, während eines Schaltvorgangs im Getriebe das durch den Verbrennungsvorgang erzeugte Motor­ moment gezielt zu beeinflussen, insbesondere zu reduzieren. Aufgrund der strengen Anforderung des Gesetzgebers an die Reaktionszeit und den zeitlichen Ablauf der Steuerung bei einer Gesamtdauer des Eingriffs von nur etwa 500 ms ist eine präzise, zeitliche Abstimmung der Schaltvorgänge er­ forderlich. Ein Motoreingriff läßt sich sowohl bei Hoch­ schaltungen als auch bei Rückschaltungen anwenden. Primäres Ziel des Motoreingriffs bei Hochschaltungen ist es, die während des Schaltvorgangs in den Reibelementen erzeugte Verlustenergie zu verringern, indem während des Synchroni­ sationsvorgangs das Motormoment reduziert wird, ohne die Zugkraft zu unterbrechen. Der hierdurch gewonnene Spielraum kann genutzt werden zur Erhöhung der Lebensdauer der Reib­ partner durch Schleifzeitverkürzung.

Aus der DE 42 09 091 A1 ist ferner ein Verfahren zur Reduzierung des Motormoments bei einem Gangwechsel in einem Kraftfahrzeug bekannt. Dabei wird das Drehenergiemoment, das durch zu verzögernde oder zu beschleunigende, rotieren­ de Massen bei einer gangwechselbedingten Änderung der Mo­ tordrehwinkelgeschwindigkeit entsteht, berechnet und das Motormoment wird beim Einkuppeln des neuen Getriebegangs um den Betrag dieses Drehenergiemoments reduziert.

Verfahren der oben genannten Art unterliegen einer ständigen Weiterentwicklung, insbesondere im Hinblick auf einen optimalen Einsatz des Motoreingriffs bei möglichst geringer Belastung der Schaltelemente sowie einem optimalen maximal möglichen Motoreingriffs in bezug auf Gemisch- bzw. Abgasbedingungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen opti­ mierten Einsatz des Motoreingriffs anzugeben, welcher ins­ besondere einen minimalen Applikationsaufwand erfodert, d. h., daß beispielsweise bei einem analytischen Berech­ nungsverfahren möglichst wenige Parameter erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem bei einem oben angegebenen gattungsgemäßen Verfahren innerhalb der Gradienten-Einstell-, der Gleit-, der Gradient-Abbau- und der Schließphasen ein Motoreingriff durch eine Reduzie­ rung des Motormoments erfolgt, wobei ein Motoreingriffsfak­ tor von dem Getriebe-Steuergerät an ein Motor-Steuergerät der Brennkraftmaschine übertragen wird. Dadurch wird vor­ teilhafterweise erreicht, daß der im Getriebe eingestellte Druckverlauf der zweiten, schließenden Kupplung und das daraus resultierende Reibmoment sowie das durch den Ein­ griffsfaktor erzeugte und vom Motor abgegebene Moment zeit­ lich optimal aufeinander abgestimmt sind, ohne daß aufwen­ dige Applikationsparameter und -aufwand notwendig sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschla­ gen, daß man einen maximalen Motoreingriffsfak­ tor mdzegsomax berechnet aus einem maximalen dynamischen Moment M_DYN, einem statischen Moment ohne Motorein­ griff M_STAT und einem maximal einstellbaren Motorkennfak­ tor KF_MDZ MAX.

Dieser maximale Motoreingriffsfaktor mdzegsomax wird berechnet als das Verhältnis aus dem dynamischen Motormo­ ment M_DYN zu dem statischen Motormoment M_STAT. Dies gilt für den Fall, daß der so errechnete Wert kleiner ist als der maximal einstellbare Motorkennfaktor KF_MDZ MAX. Falls jedoch der so errechnete Wert größer ist als der maximal einstellbare Motorkennfaktor KF_MDZ MAX, dann entspricht der maximale Motoreingriffsfaktor mdzegsomax dem maximal einstellbaren Motorkennfaktor KF_MDZ MAX.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß man den Motoreingriffsfaktor mdzegs in der Gradient-Einstellphase GE beginnend über der Zeit line­ ar steigert von einem Wert Null auf den Wert des maximalen Motoreingriffsfaktors mdzegsomax. In der sich daran an­ schließenden Gleitphase GL wird der Motoreingriffsfak­ tor mdzegs im wesentlichen konstant gehalten auf dem Wert mdzegsomax und in der sich daran anschließenden Gradienten- Abbauphase GA und Schließphase S wird der Motoreingriffs­ faktor mdzegs reduziert von dem maximalen Motoreingriffs­ faktor mdzegsomax auf den Wert Null.

Den Druck an der zweiten zu schließenden Kupplung P_K berechnet man vorteilhafterweise aus dem statischen Motor­ moment mit Motoreingriff M_STAT ME, dem dynamischen Motor­ moment M_DYN, einem Faktor F1 und einer Wandlerverstär­ kung WV sowie dem Absolutdruck P_ABS.

Das statische Motormoment mit Motoreingriff M_STAT ME wird dabei berechnet als das Produkt aus dem statischen Motormoment M_STAT mal der Summe von eins minus dem Mo­ toreingriffsfaktor mdzegs.

Der Kupplungsdruck P_K zu Beginn des Motoreingriffs, nämlich zu Beginn der Phase GE, wird berechnet als die Sum­ me aus dem Absolutdruck P_ABS und dem statischen Motor­ druck P_M STAT, welcher sich berechnet als Produkt aus dem Faktor F1 mal dem statischen Motormoment M_STAT mal der Wandlerverstärkung WV, wobei der Absolutdruck P_ABS der Druck ist, welcher zur Überwindung von Rückstellfederkräf­ ten und der Reibung am Betätigungskolben erforderlich ist.

Der Kupplungsdruck P_K während der Gleitphase GL be­ rechnet sich als die Summe aus dem Absolutdruck P_ABS und dem Druck P_M STAT ME des statischen Motormoments mit Mo­ toreingriff und dem Druck P_M DYN des dynamischen Motormo­ ments, wobei der Druck P_M DYN berechnet wird als das Pro­ dukt aus dem Faktor F1 mal der Wandlerverstärkung WV mal dem dynamischen Motormoment M_DYN.

Erfindungsgemäß nimmt der Druck der zweiten schließen­ den Kupplung während der Zug-Hochschaltung folgenden Ver­ lauf:
In der Schnellfüllphase SF wird die Kupplung mit hohem Druck beaufschlagt, in der Füllausgleichsphase FA auf einem niederen Druckniveau P_ABS befüllt und in der Lastübernah­ mephase LÜ wird der Druck auf einen Endwert P_ABS + P_M STAT erhöht. In der Gradient-Einstellphase GE wird der Druck vom Wert P_ABS + P_M STAT auf einen neuen End­ wert P_ABS + P_M STAT ME + P_M DYN erhöht und in der Gleit­ phase GL konstant gehalten bis zum Erreichen eines Vorsyn­ chronpunktes VSYNC. Danach schließt sich die Gradient-Ab­ bauphase GA an, in welcher der Druck auf einen End­ chronpunktes VSYNC. Danach schließt sich die Gradient-Ab­ bauphase GA an, in welcher der Druck auf einen End­ wert P_ABS + P_M STAT verringert wird und mit Erreichen dieses Endwertes beginnen die Schließphasen S1 und S2.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschla­ gen, daß man den Beginn des Motoreingriffs zur Synchroni­ sierung mit dem Schaltdruckaufbau in den Phasen GE und GL über eine Zeitstufe verzögert, wenn die Reaktion des Mo­ toreingriffs schneller ist als die Reaktion auf die Druck­ vorgaben. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, daß das Abtriebsmoment nicht unnötigerweise reduziert wird.

In Umkehrung der vorgenannten Merkmale wird vorge­ schlagen, daß man den Beginn des Schaltdruckaufbaus zur Synchronisierung mit dem Motoreingriff in den Phasen GE und GL über eine Zeitstufe verzögert, wenn die Reaktion des Motoreingriffs langsamer ist als die Reaktion auf Druckvor­ gaben. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, daß unnö­ tige Reibbelastungen an Schaltelementen vermieden werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird das dynami­ sche Motormoment M_DYN während der Gradient-Einstell­ phase GE von 0 auf 100% gesteigert, in der Gleitphase GL verbleibt es bei 100% und in der sich anschließenden Gra­ dient-Abbauphase GA wird das dynamische Motormoment M_DYN von 100% auf 0 wieder reduziert.

Der Motoreingriff wird im übrigen nur aktiviert, wenn die Motordrehzahl einen vorgebbaren Wert überschreitet, wodurch vorteilhafterweise ein Abwürgen des Motors verhin­ dert wird.

Vorteilhafterweise ist der maximal mögliche Motorein­ griffsfaktor mdzegsomax in einem Kennfeld in Abhängigkeit von Betriebsparametern, wie z. B. der Motordrehzahl, der Laststellung oder der Einspritzmenge oder des Motormoments oder der Luftmasse, abgespeichert.

Der maximal einstellbare Motorkennfaktor KF_MDZ MAX wird vom Motor-Steuergerät aktuell zurückgemeldet an das Getriebesteuergerät, wodurch eine schnelle Regelung des Motoreingriffsfaktors ermöglicht ist.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmög­ lichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels, welches in den Figu­ ren näher dargestellt ist. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfin­ dung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in ihren Ansprü­ chen und deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 den Verlauf des Motoreingriffsfaktors mdzegs über der Zeit und

Fig. 2 den Verlauf des Drucks P_K der zweiten schließenden Kupplung über der Zeit.

Der Motoreingriffsfaktor mdzegs (Fig. 1) startet zu Beginn der Gradient-Einstellphase GE von einem Wert Null entlang der Linie mdzegso linear auf den maximalen Motor­ eingriffsfaktor mdzegsomax. Dieser wird mit Ende der Gra­ dient-Einstellphase GE erreicht. Anschließend bleibt dieser dient-Einstellphase GE erreicht. Anschließend bleibt dieser Wert während der Gleitphase GL konstant und wird zu Beginn der Gradient-Abbauphase GA bis zum Ende der Schließphase S1 linear reduziert bis auf den Wert Null.

Der Verlauf des Motoreingriffsfaktors mdzegs wird zeitlich verzögert und erfolgt mit einer gegenüber dem un­ gefilterten Verlauf mdzegso geänderten Steigung entlang der Linie mdzegs, wenn die Reaktion des Motoreingriffs schnel­ ler ist als die Reaktion auf die Druckvorgaben.

Der Verlauf des Drucks P_K für die zweite zu schlie­ ßende Kupplung (Fig. 2) beginnt bei einem Druckwert Null, für den Zeitraum, in dem der alte Gang AG noch eingelegt ist. Daran schließt sich eine Schnellfüllphase SF an, in welcher die zur schließende Kupplung mit hohem Druck beauf­ schlagt wird. In der sich daran anschließenden Füllaus­ gleichsphase FA erfolgt eine Befüllung der Kupplung mit einem Druck niederen Niveaus P_ABS, wobei dieser dem Druck entspricht, der zur Überwindung von Rückstellfederkräften und der Reibung am Betätigungskolben erfoderlich ist. Da­ nach wird der Druck P_K linear angehoben auf einen Wert P_ABS + P_M STAT.

In der sich daran anschließenden Gradient-Ein­ stellphase GE steigt der Verlauf des Druckes auf ein Druck­ niveau, welches einem Wert P_ABS + P_M STAT ME + P_M DYN entspricht. Dieser Wert wird konstant gehalten bis zum Ende der Gleitphase GL, wobei dieser Zeitpunkt dem Vorsynchron­ punkt VSYNC entspricht, und anschließend in der Gradient- Abbauphase GA nahezu bis auf den zu Beginn der Gradient- Einstellphase GE bereits vorhandenen Druck P_ABS + P_M STAT wieder reduziert. Realerweise tritt der Synchronpunkt SYNC vor dem idealen Synohronpunkt nach der Zeit T_RASYN ein. In der Schließphase S1 erfolgt anschließend ein weiterer li­ nearer Anstieg des Drucks P_K und gleichzeitig die Beendi­ gung des Zündeingriffs. Bis zum Haften der Reibbeläge der zweiten zu schließenden Kupplung am Ende der Schließphase S2 schließt sich eine weitere Druckerhöhung der zweiten Kupplung an. Ab diesem Zeitpunkt wird der maximale Kupp­ lungsdruck P_MAX erreicht und ein neuer Gang NG ist ge­ schaltet.

Die beiden Phasen Lastübernahme LÜ sowie Gradient- Einstellen GE werden auch zusammengefaßt bezeichnet als die Phase der Rampe der Lastübernahme T_RALUE. Während der Gradient-Abbau-Phase GA entspricht der Verlauf des Drucks P_K der Rampe aus der Änderung des dynamischen Moments. Die Schließphase S1 entspricht einer Schließrampe plus einer Rampe aus der Änderung des Motormoments, während der Druck­ verlauf in der sich daran anschließenden Schließphase S2 ausschließlich der Schließrampe folgt.

Claims (15)

1. Verfahren zum Steuern eines von einer Brennkraftma­ schine angetriebenen Automatgetriebes, bei dem eine Schal­ tung von einem ersten in ein zweites Übersetzungsverhältnis als eine Zug-Hochschaltung erfolgt, indem eine erste Kupp­ lung öffnet und eine zweite Kupplung schließt und ein elek­ tronisches Getriebe-Steuergerät über elektromagnetische Ventile den Druckverlauf der ersten und der zweiten Kupp­ lung während des Schaltvorgangs steuert und die Schaltung aus einer Schnellfüll- (SF), einer Füllausgleichs- (FA), einer Lastübernahme- (LÜ), einer Gradient-Einstell- (GE), einer Gleit- (GL), einer Gradient-Abbau- (GA) und einer Schließphase (S) besteht, dadurch gekennzeich­ net, daß man innerhalb der Gradient-Einstell- (GE), der Gleit- (GL), der Gradient-Abbau- (GA) und der Schließ­ phasen (S) einen Motoreingriff durch eine Reduzierung des Motormoments (M_MOT) durchführt, wobei ein Motoreingriffs­ faktor (mdzegs) von dem Getriebe-Steuergerät an ein Motor- Steuergerät der Brennkraftmaschine übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man einen maximalen Motoreingriffs­ faktor (mdzegsomax) berechnet aus einem maximalen dynami­ schen Moment (M_DYN), einem statischen Motormoment ohne Motoreingriff (M_STAT) und einem maximal einstellbaren Mo­ torkennfaktor (KF_MDZ MAX).

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Motorein­ griffsfaktor (mdzegsomax) berechnet wird als das Verhältnis aus dem dynamischen Motormoment (M_DYN) zu dem statischen Motormoment (M_STAT) für den Fall, daß dieser Wert kleiner ist als der maximal einstellbare Motorkennfaktor (KF_MDZ MAX), falls dieser errechnete Wert größer ist als der maxi­ mal einstellbare Motorkennfaktor (KF_MDZ MAX), entspricht der maximale Motoreingriffsfaktor (mdzegsomax) dem maximal einstellbaren Motorkennfaktor (KF_MDZ MAX).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Mo­ toreingriffsfaktor (mdzegs) in der Phase (GE) über der Zeit linear steigert von Null auf den Wert des maximalen Mo­ toreingriffsfaktors (mdzegsomax), in der Phase (GL) im we­ sentlichen konstant hält und in den Phasen (GA) + (S) redu­ ziert von dem maximalen Motoreingriffsfaktor (mdzegsomax) auf Null.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kupp­ lungsdruck (P_K) an der schließenden Kupplung berechnet aus dem statischen Motormoment mit Motoreingriff (M_STAT ME), dem dynamischen Motormoment (M_DYN), einem Faktor (F1), einer Wandlerverstärkung (WV) und dem Absolutdruck (P_ABS).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das statische Motormoment mit Mo­ toreingriff (M_STAT ME) berechnet wird als das Produkt aus dem statischen Motormoment (M_STAT) mal der Summe von eins minus dem Motoreingriffsfaktor (mdzegs).

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupp­ lungsdruck (P_K) zu Beginn des Motoreingriffs, nämlich zu Beginn der Phase (GE), berechnet wird als die Summe aus dem Absolutdruck (P_ABS) und dem statischen Motor­ druck (P_M STAT), wobei dieser sich berechnet als Produkt aus dem Faktor (F1) mal dem statischen Motormoment (M_STAT) mal der Wandlerverstärkung (WV).

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupp­ lungsdruck (P_K) während der Gleitphase (GL) berechnet wird als die Summe aus dem Absolutdruck (P_ABS) und dem Druck (P_M STAT ME) des statischen Motormoments mit Mo­ toreingriff und dem Druck (P_M DYN) des dynamischen Motor­ moments, wobei (P_M DYN) berechnet wird als Produkt aus dem Faktor (F1) mal der Wandlerverstärkung (WV) mal dem dynami­ schen Motormoment (M_DYN).

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kupplung in der Zug-Hochschaltung während der Schnellfüll­ phase (SF) mit hohem Druck beaufschlagt, in der Füllaus­ gleichsphase (FA) auf einem niederen Druckniveau (P_ABS) befüllt wird und in der Lastübernahmephase (LÜ) der Druck der zweiten Kupplung auf einen Endwert (P_ABS + P_M STAT) erhöht und in der Gradient-Einstellphase (GE) der Druck vom Endwert (P_ABS + P_M STAT) auf einen Endwert (P_ABS + P_M STAT ME + P_M DYN) erhöht wird, in der Gleitphase (GL) der Druck konstant bleibt, bis an dieser ein Vorsynchron­ punkt (VSYNC) erkannt wird, in der Gradient-Abbauphase (GA) der Druck der zweiten Kupplung auf einen Endwert (P_ABS + P_M STAT) verringert wird und mit Erreichen des Endwertes die Schließphase (S1, S2) beginnt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Be­ ginn des Motoreingriffs zur Synchronisierung mit dem Schaltdruckaufbau in den Phasen (GE) und (GL) über eine Zeitstufe verzögert, wenn die Reaktion des Motoreingriffs schneller ist als die Reaktion auf Druckvorgaben.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Be­ ginn des Schaltdruckaufbaus zur Synchronisierung mit dem Motoreingriff in den Phasen (GE) und (GL) über eine Zeit­ stufe verzögert, wenn die Reaktion des Motoreingriffs lang­ samer ist als die Reaktion auf Druckvorgaben.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dynami­ sche Motormoment (M_DYN) während der Gradient-Einstell­ phase (GE) von Null auf 100% gesteigert wird, in der Gleitphase (GL) bei 100% verbleibt und in der Gradient- Abbauphase (GA) von 100% auf Null reduziert wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorein­ griff nur aktiviert wird, wenn die Motordrehzahl einen vor­ gebbaren Wert überschreitet.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der maximal mögliche Motoreingriffsfaktor (mdzegsomax) in einem Kenn­ feld in Abhängigkeit von Betriebsparametern, wie z. B. Mo­ tordrehzahl, Laststellung oder Einspritzmenge oder Motormo­ ment oder Luftmasse, abgespeichert ist.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der maximal einstellbare Motorkennfaktor (KF_MDZ MAX) vom Motor-Steuer­ gerät aktuell rückgemeldet wird an das Getriebe-Steuerge­ rät.