DE3936864A1 - Dualkupplungssteuersystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dualkupplungssteuersystem, genauer gesagt ein System zum Erhalten von verbesserten Drehmoment­ übertragungseigenschaften im Antriebszug einer Kraftmaschine unter Drosselklappen/Gaspedal-Steuerung. Das System sorgt für verbesserte Beschleunigungseigenschaften durch wirksamen Einsatz der kinetischen Energie der rotierenden Teile der Kraftmaschine und für eine genaue und zuverlässige Steuerung in Abhängigkeit von Gasänderungen, wodurch ein optimales "Antriebsgefühl" erreicht wird. Das System macht in wirk­ samer und zuverlässiger Weise von Steuerparametern Gebrauch, die durch statische und dynamische Eigenschaften der Komponenten des Antriebs­ zuges festgelegt sind, und ist vielseitig anwendbar sowie rasch anpaßbar, um Eigenschaften der Kraftmaschinen, Kupplungen, Getriebe und anderer Komponenten sowie Radschlupf zu berücksichtigen.

In der vorher eingereichten amerikanischen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 1 07 143 vom 9. Oktober 1987 ist ein verbessertes System beschrieben, das besonders vorteilhaft ist für eine Maschine mit hohem Drehmoment, beispielsweise eine Gasturbine, um eine Schnittstelle zwischen der Kraftmaschine und dem Getriebe bei einem Automobil oder einem anderen Kraftfahrzeug vorzusehen. Wie in dieser Anmeldung er­ örtert ist, ist eine Kupplung vorgesehen, die einen relativ kleinen Beaufschlagungsbereich und einen davon getrennten relativ großen Beaufschlagungsbereich zur Betätigung der Druckscheibe zum Einrücken der Kupplung aufweist. Getrennte Hydrauliksysteme dienen zum Steuern der Beaufschlagung der beiden Bereiche mit Hydraulikdruck. Bei dem System für den kleinen Beaufschlagungsbereich handelt es sich um ein System in der Form eines geschlossenen Kreises mit einem schnellen Ansprechver­ halten, während das System für den großen Bereich relativ langsam an­ spricht. Impulsbreitenmodulierte Signale können an die Solenoidventile der beiden Hydrauliksysteme angelegt werden, um die auf die Kolben­ flächen des kleinen und großen Beaufschlagungsbereiches einwirkenden Drücke zu steuern.

Weiterer Stand der Technik bezieht sich auf Kupplungen für kontinuier­ lich veränderbare Getriebe und umfaßt die amerikanische Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 0 25 391 vom 13. März 1987, die amerikanische Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 0 25 476 vom 13. März 1987 sowie die US-PS 46 48 496 vom 10. März 1987.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Verfügung zu stellen, mit dem verbesserte Drehmomentübertragungseigenschaften er­ reichbar sind und das im Betrieb besonders wirksam und zuverlässig ist sowie für ein optimales "Antriebsgefühl" sorgt.

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines Systems, das viel­ seitig und rasch anpaßbar ist, um mit Bestandteilen, die unterschied­ liche statische und dynamische Eigenschaften besitzen, und einer Vielzahl von Betriebsbedingungen verwendet zu werden.

Desweiteren soll erfindungsgemäß ein System geschaffen werden, das rasch und wirtschaftlich herstellbar ist.

Bei einem erfindungsgemäß konstruierten System wird eine Dualkupplungs­ anordnung, wie sie beispielsweise in der vorstehend erwähnten älteren Anmeldung beschrieben ist, zur Übertragung von Drehmoment von einer Gas­ turbine auf ein Getriebe im Antriebszug eines Automobils oder eines anderen Kraftfahrzeuges verwendet, wobei die Kraftmaschine über ein herkömmliches Fuß-Gaspedal gesteuert wird. Es versteht sich, daß die diversen Merkmale der Erfindung nicht auf den Einsatz einer derartigen Dualkupplung, wie sie in der vorstehend genannten älteren Patentanmel­ dung beschrieben ist, und nicht unbedingt auf die Verwendung mit einer Gasturbine beschränkt sind.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung betrifft die Steuerung einer Kupplung derart, daß man das rotierende Trägheitsmoment einer Kraft­ maschine, d. h. die kinetische Energie der rotierenden Teile, in vor­ teilhafter Weise ausnutzt, um verbesserte Beschleunigungseigenschaften bei viel Gas zu erzielen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Einstellpunkt der Drehzahl der Kraftmaschine zur Steuerung der Kupp­ lungsbetätigung eingesetzt und in Abhängigkeit von der Stellung des Gaspedales verringert, so daß, je mehr Gas gegeben wird, das Steuer­ system umso mehr das rotierende Trägheitsmoment zur Beschleunigung des Fahrzeuges nutzt.

Weitere Merkmale betreffen die Anordnung von Schemata und Filtern, die die statischen und dynamischen Eigenschaften von Komponenten sowie deren Beziehungen zur Betätigung des Gaspedales und zur zeitlichen Abstimmung berücksichtigen, um eine sehr beständige und zuverlässige Betriebsweise zu erhalten, die auch für ein optimales "Gefühl", eine optimale Wirksam­ keit und andere Vorteile sorgt.

Ein erfindungsgemäß ausgebildetes System dient dazu, Signale zu erzeugen und in einer logischen und geradeaus gerichteten Art und Weise zu kombinieren, so daß optimale Steuer- und Betriebseigenschaften erreicht werden, Instabilitäten zu vermeiden und eine Einstellung in Abhängig­ keit von den Betriebseigenschaften in Übereinstimmung mit den statischen und dynamischen Eigenschaften der Komponenten des Systems zu ermög­ lichen. Ein dargestelltes System besitzt eine Steuerung in Form eines geschlossenen Kreises (Regelung) des auf einen kleinen Kolbenbereich aufgebrachten Druckes sowie eine Steuerung in Form eines offenen Kreises des auf einen großen Kolbenbereich einwirkenden Druckes. Bei der Erzeu­ gung von Signalen zur Steuerung der beiden Drücke wird eine anfängliche Bestimmung des Vorwärtsdrehmomentes durchgeführt, um das tatsächliche Drehmoment der Turbine als Funktion der Stellung des Gaspedales zu er­ fassen. Dieses Drehmomentsignal wird einem Drehmomentbeaufschlagungs­ strategieabschnitt zugeführt, der Druckeinstellpunktsignale zum An­ legen an den inneren und äußeren Kolbendruckkreis erzeugt. Über den Vorwärtsdrehmomentermittlungsabschnitt und den Drehmomentbeaufschla­ gungsstrategieabschnitt wird ein Gesamtdruck angelegt, über den ein nutzbares Drehmoment von 0 erzeugt wird, so daß auf diese Weise die Kraftmaschine weder beschleunigt noch verzögert wird.

Ein Drehzahlkreis ist vorgesehen, um ein Drehzahlsignal der Kraftma­ schine als Feedback-Signal an den inneren Kolbendruckkreis zu legen, wobei dieser Kreis den Druckeinstellpunkt des inneren Kolbens, wie er vom Drehmomentbeaufschlagungsstrategieabschnitt ermittelt worden ist, dynamisch einstellt, so daß eine tatsächliche Kraftmaschinendrehzahl erhalten wird, die dem Einstellpunkt der Drehzahl der Kraftmaschine entspricht. Das Drehzahlsignal wird als Funktion der Gaspedalposition bestimmt und derart eingesetzt, daß eine Nutzung des rotierenden Träg­ heitsmomentes für eine rasche Beschleunigung erreicht wird, falls er­ forderlich.

Die Vorwärtsschub- und Kraftmaschinendrehzahl-Einstellpunkte werden durch Einsatz der Filter erzeugt, bei denen es sich vorzugsweise um Digitalfilter erster Ordnung handeln kann und die mit Zeitkonstanten betrieben werden, welche derart ausgewählt sind, daß ein optimales Gefühl des Fahrzeuglenkers in bezug auf den Kupplungseingriff sowie eine optimale Fahrzeugbeschleunigung erreicht werden. Zusätzliche Filter finden Verwendung, um eine optimale Steuerung in einer beständigen und zuverlässigen Weise zu erreichen. Bei diesen Filtern handelt es sich um Voreilungs/Nacheilungs-Filter (Lead/Lag) und Integral-Voreilungs-Filter im inneren und äußeren Kolbendruckkreis.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß aus­ gebildeten Dualkupplungssteuersystems;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das Sektionen einer Steuereinheit des Systems der Fig. 1 sowie deren Zusammenwirkung zeigt;

Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm, das eine Vorwärtsschub­ drehmomentsektion der Steuereinheit der Fig. 2 zeigt;

Fig. 4 eine Darstellung zur Verdeutlichung der Beziehung zwischen der Drehzahl eines Vergasers einer Turbine des Systems und der Gaspedalposition;

Fig. 5 eine Darstellung zur Verdeutlichung der stetigen Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl der Turbine bei unterschiedlichen Drehzahlen des Vergasers;

Fig. 6 eine Darstellung der Beziehung zwischen einem Drehmoment- Interzept-Wert und der Drehzahl des Vergasers;

Fig. 7 eine Darstellung der Beziehung zwischen der Drehmomentstei­ gung und der Drehzahl des Vergasers;

Fig. 8 ein schematisches Blockdiagramm einer Drehmomentbeaufschla­ gungsstrategiesektion der Steuereinheit der Fig. 2;

Fig. 9 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Druckansprech­ verhalten des äußeren Kolbens und dem Druckeinstellpunkt des äußeren Kolbens;

Fig. 10 eine Darstellung der Beziehung zwischen Signalen einer Dreh­ momentbeaufschlagungsstrategiesektion und einem Vorwärts­ schubdrehmomentsignal;

Fig. 11 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Funktions­ weise einer Drehmomentbeaufschlagungsstrategiesektion, die in Fig. 8 gezeigt ist;

Fig. 12 ein schematisches Blockdiagramm einer Drehzahlschleifen­ sektion der Steuereinheit der Fig. 2;

Fig. 13 eine Darstellung eines Kraftmaschinendrehzahl-Einstellpunkt- Schemas als Funktion der Gaspedalposition;

Fig. 14 eine Darstellung eines Einstellpunkt-Filter-Schemas als Funktion der Gaspedalposition;

Fig. 15 ein schematisches Blockdiagramm einer Innendruckkreis­ sektion der Steuereinheit der Fig. 2;

Fig. 16 eine Darstellung eines Leitungsdruckschemas als Funktion der Stellung des Gaspedales;

Fig. 17 eine Darstellung eines Druckkreis-Zunahmeschemas als Funktion des Leitungsdrucks;

Fig. 18 ein schematisches Blockdiagramm einer Außendruckkreis­ sektion der Steuereinheit der Fig. 2;

Fig. 19 ein schematisches Diagramm einer Betriebsartsteuersektion; und

die Fig. 20-28 Ablaufdiagramme, die die Arbeitsweise der Steuereinheit der Fig. 2 mit den in den Diagrammen der Fig. 3, 8, 12, 15, 18 und 19 dargestellten Sektionen zeigen.

In Fig. 1 ist ein System dargestellt, das nach den Prinzipien der Er­ findung konstruiert ist und eine Steuereinheit 10 zum Steuern einer An­ laufkupplungseinheit 11 aufweist, die Drehmoment zwischen einer Kraft­ maschine 12 und einem Getriebe 14, das eine Kopplung mit den Antriebs­ rädern (nicht gezeigt) des Fahrzeuges herstellt, aufbringt. Ein Gas­ pedal 15 und ein Schalthebel 16 steuern die Kraftmaschine 12 und das Getriebe 14 über nicht gezeigte Steuereinrichtungen und sind an Po­ sitionssensoren 17 und 18 angeschlossen, die die Steuereinheit 10 mit Steuersignalen versorgen.

Bei der dargestellten Kraftmaschine 12 handelt es sich um eine Gas­ turbine, beispielsweise um eine General Motors AG^T-5 Gasturbine, während es sich bei dem Getriebe 14 um ein automatisches Getriebe mit mehreren Gängen handeln kann. Die Anlaufkupplungseinheit 11 des dargestellten Systems ist eine Naßreibungskupplungseinheit, die auf zwei getrennt angelegte Steuerdrücke anspricht, die vorzugsweise von einer Hydraulik­ pumpe des Getriebes 14 abgeleitet sein können. Über die Steuereinheit 10 werden die Steuerdrücke in genauer und zuverlässiger Weise gesteuert, so daß sich glatte Beschleunigungen und das bestmögliche "Gefühl" einer Bedienungsperson über den vollständigen Bereich der Gaspedalpositionen ergeben. Wenn ein Schnellstart gewünscht wird, wird die Beschleunigung erhöht, indem man die kinetische Energie der rotierenden Teile der Kraftmaschine während Leerlaufbedingungen ausnutzt.

Ein weiterer wichtiger Vorteil des Systems besteht darin, daß dieses rasch anpaßbar ist, um eine optimale Betriebsweise mit Kraftmaschinen, Getrieben, Kupplungen und anderen Komponenten unterschiedlicher Typen und Eigenschaften zu erreichen. Bei der Offenbarung einer bevorzugten Ausführungsform in der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung können sich die verwendeten Werte der Betriebsparameter und Bereiche der Variablen insbesondere auf die Eigenschaften von speziellen Kupplungseinheiten, Kraftmaschinen, Getrieben oder anderen Komponenten beziehen, es versteht sich jedoch, daß sie nur beispielhaften Charakter besitzen und daß die verschiedenen wichtigen Merkmale des Systems der Erfindung auch bei anders ausgebildeten Komponenten, die andere Eigenschaften besitzen, Verwendung finden können.

Die Kupplungseinheit 11 besitzt vorzugsweise eine Konstruktion, die im einzelnen in der vorstehend erwähnten amerikanischen Patentanmeldung 1 07 143 beschrieben ist, auf deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird. Wie schematisch dargestellt ist, besitzt die Kupplungseinheit eine Kupplungsscheibe 20, die an einer mittleren Nabe 21 gelagert ist, welche mit einem Ende 22 a einer Welle 22 verkeilt ist, deren gegenüberliegendes Ende 22 b mit dem Getriebe 14 in Verbindung steht und eine Eingangswelle hiervon bildet. Die Kupplungsscheibe 21 besitzt in Umfangsrichtung verlaufende Reibflächen 23 und 24, die zwischen einer Reaktionsscheibe 25 und einer Druckscheibe 26 angeordnet und damit in Eingriff bringbar sind. Die Scheiben 25 und 26 sind in einer Einheit gelagert, die durch eine Abdeckung 27 und eine Abdeckungsplatte 28 gebildet wird. Die Abdeckungsplatte ist an einer mittleren Nabe 29 befestigt, die mit einer Ausgangswelle 30 der Kraftmaschine 12 verkeilt oder in anderer Weise verbunden ist.

Zum Einrücken der Kupplung 11 ist ein Betätigungskolben 32 vorgesehen, der die Druckscheibe 26 in Richtung auf die Reaktionsscheibe 25 bewegt, um einen Reibeingriff mit den Reibflächen 23 und 24 herzustellen und Drehmoment von der Einheit der Abdeckung 27 und der Abdeckungsplatte 28 auf die Kupplungsscheibe 20 und die Welle 22 zu übertragen. Bei der dargestellten Konstruktion weist der Kolben 32 einen ringförmigen, als Drehpunkt wirkenden Rippenabschnitt 32 a auf, der mit einem inneren Randabschnitt von einer Seite einer Belleville-Feder 33 in Eingriff steht, welche einen äußeren Randabschnitt besitzt, der in der aus der Abdeckung und der Abdeckplatte bestehenden Einheit befestigt ist. Ein Druckring ist zwischen einer gegenüberliegenden Seite der Belleville- Feder (Tellerfeder) und der Druckscheibe 26 angeordnet.

Um auf getrennt angelegte Steuerdrücke ansprechen zu können, besitzt der Betätigungskolben 32 einen inneren und äußeren konzentrischen Ringabschnitt 35 und 36, wobei der innere Ringabschnitt 35 eine kleinere Fläche aufweist als der äußere ringförmige Abschnitt 36. Die Abdeckung 27 wirkt mit diesen Kolbenabschnitten 35 und 36 kleiner und großer Fläche zusammen, so daß eine innere und äußere Kammer 37, 38 mit veränderlichem Volumen gebildet werden. Dichtungsringe 40, 41 und 42 sind in der dargestellten Weise vorgesehen und stehen in Gleiteingriff mit zylindrischen Flächenabschnitten der Abdeckung 27. Eine Drehdichtungseinheit 44 bildet Strömungskanäle von stationären Einlaßöffnungen 45 und 46 durch Bahnen in der Einheit, die durch gestrichelte Linien angedeutet sind, sowie durch Öffnungen 47 und 48 in der Abdeckung 27 zur inneren und äußeren Kammer 37, 38, um die Kolbenabschnitte 35 und 36 mit geringerer und großer Fläche mit Strö­ mungsmitteldruck zu beaufschlagen. Die Drehdichtungseinheit 44 kann auch Kanäle für einen Strömungsmittelabfluß zu einem Sumpf (nicht gezeigt) bilden, wobei die entsprechenden Verbindungen zum Sumpf in der Zeichnung mit "X" angedeutet sind.

Um unter Druck stehendes Strömungsmittel in gesteuerter Weise dem inneren Kolbenabschnitt 35 mit geringerer Fläche und dem äußeren Kolbenabschnitt 36 mit großer Fläche zuzuführen, sind die Einlaßöff­ nungen 45 und 46 über ein inneres Kupplungs-Steuerventil und ein äußeres Kupplungs-Steuerventil 51 und 52 mit einer Strömungsmitteldruckquelle 50 verbunden. Die Quelle 50 kann vorzugsweise die vorstehend erwähnte Hydraulikpumpe des Getriebes 14 sein, die einen relativ niedrigen Druck zur Verfügung stellt. Es stellt ein Merkmal des Systems der vorliegenden Erfindung dar, daß kein hoher Betriebsdruck erforderlich ist.

Bei den Ventilen 51 und 52 handelt es sich vorzugsweise um Trommelven­ tile, die über Vorsteuerventile 53 und 54 gesteuert werden, die über ein Modulatorventil 56 mit der Strömungsmitteldruckquelle 50 in Verbindung stehen. Die Vorsteuerventile 53 und 54 werden wiederum von Solenoiden 57 und 58, die mit der Steuereinheit 10 in Verbindung stehen, gesteuert. Die Steuereinheit 10 liefert impulsbreitenmodulierte Signale an die Solenoide 57 und 58, um die Vorsteuerventile 57 und 58 und dadurch das innere und äußere Kupplungssteuerventil 51 und 52 und dadurch die an den inneren und äußeren Kolbenabschnitt 35, 36 mit kleiner und großer Fläche angelegten Drücke zu steuern.

Wie gezeigt, ist eine Rückkopplungssteuerung in Form eines geschlossenen Kreises vorgesehen, um den an den Kolbenabschnitt 35 mit kleiner Fläche angelegten Druck zu steuern. Ein Drucksensor 59 steht mit der Einlaß­ öffnung 45 in Verbindung und ist elektrisch an die Steuereinheit 10 angeschlossen, um ein Steuersignal PCLU zur Verfügung zu stellen, das dem an den Kolbenabschnitt 35 mit kleiner Fläche angelegten Druck proportional ist.

Wenn das erforderliche Drehmoment innerhalb eines niedrigen Bereiches liegt, der niedriger ist als ein bestimmter Wert, muß nur der Kolben­ abschnitt 35 mit kleiner Fläche mit Druck beaufschlagt werden. Für höhere Drehmomentbereiche kann der Kolbenabschnitt 36 mit großer Fläche mit Druck beaufschlagt werden, um den auf den kleinen Kolbenabschnitt 35 einwirkenden Druck zu erhöhen. Mit diesem Merkmal kann ein ziemlich großes Drehmoment über die Kupplungseinheit 11 in Abhängigkeit von einem relativ niedrigen Steuerdruck übertragen werden. Der auf den Kolbenab­ schnitt 35 mit kleiner Fläche einwirkende Druck kann so schnell wie er­ forderlich verändert werden, und es ist nicht nötig, daß der auf den Kolbenabschnitt 36 mit großer Fläche einwirkende Druck rasch geändert wird, so daß unerwünschte Drehmomentschwankungen vermieden werden. Bei dem dargestellten System wird für den Kolbenabschnitt 36 mit großer Fläche eine Steuerung in Form eines offenen Kreises eingesetzt. Ein Druckspeicher 60 kann an die Leitung zwischen dem solenoidgesteuerten Vorsteuerventil 54 und dem Steuerventil 52 für die äußere Kupplung angeschlossen werden, um die Steuerung des Ventils 52 zu stabilisieren und rasche Veränderungen des auf den äußeren Kolbenabschnitt 36 mit großer Fläche einwirkenden Drucks zu verhindern.

Die Ausgestaltung mit zwei Kolbenflächen wurde gegenüber einer einzigen Fläche ausgewählt, um den Wirkungsgrad der Kupplung für den Regelkreis zu reduzieren. Bei dem Wirkungsgrad der Kupplung handelt es sich um eine physikalische Größe, die sich auf das Verhältnis zwischen dem Kupplungs­ drehmoment und dem Kupplungsdruck bezieht. Bei dieser Regelungsart ist der Zuführ- oder Leitungsdruck relativ niedrig. Daher ist ein relativ hoher Kupplungswirkungsgrad erforderlich, um die gewünschte Drehmoment­ leistung zu erreichen. Da der Kupplungswirkungsgrad relativ hoch ist, besitzt ein Regelkreis des Systems die Neigung, bei einem beträchtlichen Zuwachs (gain) der Steuereinheit, der zur Minimierung von bleibenden Ab­ weichungen erforderlich ist, unbeständig zu werden. Bei Einsatz der Aus­ führungsform mit den beiden Kolbenflächen beträgt der Kupplungswirkungs­ grad des inneren Kolbens etwa 30% des gesamten Kupplungswirkungsgrades, während die restlichen 70% des gesamten Kupplungswirkungsgrades auf die äußere Kolbenfläche zurückgehen. Hierdurch wird eine Regelung des Druckes des inneren Kolbens durch elektronische Einrichtungen möglich, wobei ein Druckumformer zum Messen des Drucks des inneren Kolbens Ver­ wendung findet. Der Druck des äußeren Kolbens wird über einen offenen Kreis gesteuert, wobei jedoch die Ausgestaltung des Drucksteuerventils der äußeren Kolbenfläche eine Hydraulikdruckrückkopplung ermöglicht.

Das System der Fig. 1 umfaßt desweiteren einen Getriebedrehzahlsensor 61, der mechanisch mit der Ausgangswelle des Getriebes 14 gekoppelt ist, und einen Kraftmaschinendrehzahlsensor 62, der mit der Ausgangswelle 30 der Kraftmaschine 12 mechanisch gekoppelt ist. Die Sensoren 61 und 62 führen der Steuereinheit 10 elektrische Signale zu, die Funktionen der Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes 14 und der Drehzahl der Ausgangswelle 30 der Kraftmaschine 12 sind.

Überblick über das Steuersystem

Das Steuersystem der Kupplungseinheit 11, das durch die Steuereinheit 10 verwirklicht wird, kann in sechs separate Abschnitte oder Sektionen unterteilt werden, von denen fünf im Blockdiagramm der Fig. 2 und in größeren Einzelheiten in den Fig. 3, 8, 12, 15 und 18 in Verbindung mit einer weiteren Steuersektion der Fig. 19 dargestellt sind. Diese Sektionen sind die folgenden:

1. Vorschubdrehmomentsektion 63 (Fig. 3)
2. Drehmomentbeaufschlagungsstrategiesektion 64 (Fig. 8)
3. Drehzahlkreissektion 65 (Fig. 12)
4. Druckkreissektion 66 für den inneren Kolben (Fig. 15)
5. Druckkreissektion 67 für den äußeren Kolben (Fig. 18)
6. Betriebsartsektion 68 (Fig. 19).

Bei dem dargestellten System werden diese Steuersektionen digital betrieben unter Anwendung von programmierten Schritten, die in den Ablaufdiagrammen der Fig. 20-28 dargestellt sind. Sie können jedoch auch durch andere äquivalente elektronische oder andere Einrichtungen verwirklicht werden. Kurz gesagt, die Funktion der Vorschubdrehmoment­ ermittlungssektion 65, die im einzelnen in Fig. 3 gezeigt ist, besteht darin, ein Drehmomentsignal abzugeben, das das tatsächliche Drehmoment der Turbine als Funktion der Gaspedalstellung wiedergibt. Das von dieser Sektion erzeugte Drehmomentsignal wird dann der Drehmoment­ beaufschlagungsstrategiesektion zugeführt.

Die im einzelnen in Fig. 8 gezeigte Drehmomentbeaufschlagungsstrategie­ sektion 64 teilt die Größe des Vorschubdrehmomentes in der Form von Einstellwerten auf die Druckkreissektionen des inneren und äußeren Kolbens auf, die die Vorschubkomponenten der Drücke steuern, die an die Abschnitte 35 und 36 des inneren und äußeren Kolbens angelegt werden. Diese Vorschubdrücke beaufschlagen die Kraftmaschine mit einem Drehmo­ ment, das an das tatsächliche Drehmoment der Kraftmaschine angepaßt ist, so daß in idealer Weise ein nutzbares Drehmoment von Null erreichbar sein soll, das weder zu einer Beschleunigung noch zu einer Verzögerung der Kraftmaschine führt.

Die im einzelnen in Fig. 12 dargestellte Drehzahlkreissektion 65 ist ein Regelkreis, der das Drehzahlsignal der Kraftmaschine als Rückkopp­ lungssignal benutzt. Die Sektion dient dazu, den Druckeinstellpunkt des inneren Kolbens, wie er von der Drehmomentbeaufschlagungsstrategie­ sektion ermittelt worden ist, dynamisch einzustellen, um eine tatsäch­ liche Maschinendrehzahl zu erhalten, die einem Einstellpunkt der Maschinendrehzahl entspricht. Hierdurch wird eine Korrektur in bezug auf Unterschiede zwischen dem tatsächlichen Maschiendrehmoment und dem Solldrehmoment der Maschine erreicht. Der Einstellpunkt der Maschinen­ drehzahl wird als Funktion eines Signales bestimmt, das vom Positions­ sensor 16 des Gaspedales zugeführt wird und der Stellung des Gaspedales 18 entspricht.

Digitalfilter erster Ordnung sind in den Sektionen 63 und 65 enthalten, um einen Vorschub- und Maschinendrehzahleinstellpunkt mit einer geeigneten Filterinitialisierung zu bestimmen. Die Filterzeitkonstante am Vorschubdrehmomentsignal wird so ausgewählt, daß sie dem Ansprechver­ halten des tatsächlichen Maschinendrehmomentes entspricht. Um das Gefühl des Fahrzeuglenkers in bezug auf das Einrücken der Kupplung und die Fahrzeugbeschleunigung während des Startbetriebes zu normalisieren, ist die Filterzeitkonstante am Einstellpunkt der Maschinendrehzahl so ausge­ wählt, daß sie eine Funktion der Gaspedalposition ist.

Die Funktion der Druckkreissektion 66 des inneren Kolbens, die im Detail in Fig. 15 gezeigt ist, besteht darin, den Druck der inneren Kupplung auf den Einstellpunkt zu steuern, der vom Drehmomentbeaufschlagungs­ strategiekreis, dem Drehzahlkreis und den Druckeinstellpunkten, um die Kupplung in Bewegung zu bringen (touch off), ermittelt worden ist. Der Druck, um die Kupplung in Bewegung zu bringen, ist der Maximaldruck, der erforderlich ist, um die Kupplungsscheiben ohne Drehmomentübertragung zusammenzubringen. Es handelt sich hierbei um einen Regelkreis unter Verwendung des inneren Kupplungsdrucks als Rückkopplung. Beim Ausgang dieser Regelung handelt es sich um einen Arbeitszyklus, der zur Modulation des PWM-Signales zum Solenoidventil verwendet wird.

Bei dem Kreis 67 für den äußeren Kolben, der im Detail in Fig. 18 gezeigt ist, handelt es sich um einen offenen Steuerkreis für den Druck des äußeren Kolbens auf den Einstellpunkt, der nur von der Drehmoment­ beaufschlagungsstrategiesektion ermittelt worden ist. Die äußere Kupplung findet in bezug auf die höheren Betriebsdrehmomente der Kraft­ maschine Anwendung. Beim Ausgang dieser Steuerung handelt es sich eben­ falls um einen Arbeitszyklus, der zum Modulieren des PWM-Signales zum Solenoidventil verwendet wird.

Die Betriebsartsteuersektion 68 des Systems, die in Fig. 19 gezeigt ist, enthält die Systemlogik. Die Logik ist erforderlich, um die Steuer­ einheiten, wie beispielsweise die Initialisierung der Filter und die Bestimmung der Einstellpunkte, richtig zu betreiben. Bei den Eingangs­ signalen der Logik handelt es sich um die Maschinendrehzahl, die Dreh­ zahl im Antriebszug, die Gaspedalstellung und die Schalthebelstellung.

Die hiernach erläuterten Tabellen 1 bis 13 enthalten diverse Parameter und Veränderliche, die im System verwendet werden. Einheiten und Werte für solche Parameter und Veränderliche sind in diesen Tabellen aufgeführt, um ein Ausführungsbeispiel aufzuzeigen. Es versteht sich, daß sie keinerlei Begrenzungen darstellen und daß diese Parameter und Werte in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Komponenten eines Systems und in Übereinstimmung mit speziellen Betriebseigenschaften, die erforderlich sind oder gewünscht werden, verändert werden können. In den nachfolgenden Abschnitten sind die Algorithmen beschrieben, die derartige Parameter und Veränderliche zur Durchführung der Steuer­ funktion des Systems verwenden.

Vorschubdrehmomentbestimmung

Das Vorschubdrehmomentbefehlssignal, das von der Sektion 63 der Fig. 3 erzeugt wird, besitzt eine Variable TE und wird so bestimmt, daß es dem geschätzten Maschinendrehmoment entspricht, und zwar als Funktion der Veränderlichen THRT für die Gaspedalstellung und eines Signals NESPCF, das von der Drehzahlkreissektion 65 der Fig. 12 abgeleitet wird.

Wie vorstehend erläutert, handelt es sich bei der Kraftmaschine des dar­ gestellten Systems um eine Gasturbine. Das System ist so ausgebildet, daß es in vorteilhafter Weise die Eigenschaften einer Gasturbine nutzt. Es versteht sich jedoch, daß diverse Merkmale der Erfindung auch bei an­ deren Arten von Kraftmaschinen Anwendung finden können. Die Parameter einer Turbine, die das Maschinendrehmoment festlegen, sind die Drehzahl des Vergasers und die tatsächliche Maschinendrehzahl. Die Turbine er­ zeugt ein stetiges Drehmoment, das mit der Ausgangsdrehzahl der Maschine linear abfällt. Somit wird der maximale Drehmomentausgang bei niedrigen Maschinendrehzahlen zur Verfügung gestellt. Das Maschinendrehmoment bei niedriger Drehzahl nimmt mit Ansteigen der Vergaserdrehzahl zu. Die Drehzahl des Vergasers steigt in Abhängigkeit von der Anforderung des Gaspedales an und erreicht einen Dauerzustandswert für eine spezielle Gaspedaleinstellung in etwa einer Sekunde. Während dieses Anstiegs der Drehzahl des Vergasers in Abhängigkeit von den Befehlen des Gaspedales steigt somit das Drehmoment der Maschine mit einer gewissen Verzögerung an.

Wie durch den Block 69 in Fig. 3 angedeutet, ist dort die bleibende Drehzahl des Vergasers als Funktion der Position des Gaspedales aufgeführt:

NG = f 1 (THRT),

wobei bedeuten:

NG = geschätzte Vergaserdrehzahl,
THRT = Gaspedalstellung,
f 1 = Vergaserdrehzahlkurve.

Diese Funktion ist in Fig. 4 dargestellt. Die Drehzahl passiert dann ein Nachlauffilter 70 erster Ordnung, um die tatsächliche Vergaser­ drehzahl zu schätzen. Die Gleichung für das Filter 70 im Frequenzbereich ist

wobei s die Laplace-Transformations-Variable und wff die Sperrfrequenz des Filters bedeuten. Die diskrete Form des Filters ist:

NGF (n) = XFFC (n),
XFFC (n + 1) = - BFFC * [NG (n) - XFFC (n)] + NG (n),

worin bedeuten:

Tsf = Abfrageperiode des Vorschubes,
BFFC = exp (- wff * Tsf),
n = Anzahl der Abfrageperioden seit der Steuerungs­ initiierung,
NGF = gefilterte Vergaserdrehzahl,
XFFC = Filterzustandsveränderliche

und wobei folgender Anfangszustand auftritt:

XFFC (0=39,0 (niedrigste Vergaserdrehzahl)).

Nach dem Erzeugen des gefilterten Vergaserdrehzahlsignales NGF wird das Maschinendrehmoment aus den tabullierten Funktionen des Einstellpunktes der gefilterten Maschinendrehzahl und der geschätzten Vergaserdrehzahl ermittelt. Diese Funktionen werden aus einem in Fig. 5 gezeigten Maschinendauerzustandsdiagramm gewonnen. Bei dem dargestellten Maschinendiagramm ist das Drehmoment durch Geraden in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl für eine vorgegebene Vergaserdrehzahl wiederge­ geben. Wie Fig. 3 zeigt, werden die Drehmoment-Interzept-Kurven und Drehmomentsteigungskurven-Operationen durch die Blöcke 71 und 72 ausge­ führt, um die folgenden Funktionen zu ermitteln:

TE 0 = f 2 (NGF),
KTE = f 3 (NGF),

worin bedeuten:

TE 0 = Interzept (Drehmoment bei einer Drehzahl von 0),
KTE = Steigung der Linie,
f 2 = Interzept-Kurve,
f 3 = Steigungskurve.

Die Diagramme, die die Interzept- und Steigungsfunktionen wiedergeben, sind in den Fig. 6 und 7 gezeigt. Das Maschinendrehmoment wird dann erhalten, indem man einen Multiplikationsvorgang 73, einen Summierungs­ vorgang 74 und einen zweiten Multiplikations- oder Vergrößerungsvorgang 75 durchführt, wie in Fig. 3 gezeigt, gemäß der Gleichung:

TE = KTRQ * (TE 0 - KTE * NESPCF),

worin bedeuten:

TE = geschätzter Wert des Maschinendrehmomentes,
NESPCF = Einstellpunkt der gefilterten Maschinendrehzahl,
KTRQ = Vergrößerungsfaktor, verwendet beim Testen.

Das Einstellpunktsignal NESPCF der gefilterten Maschinendrehzahl wird zugunsten der tatsächlichen Maschinendrehzahl verwendet, um keinen Kreis um die Maschinendrehzahl im Vorschubdrehmomentbefehl zu schließen. Die Bestimmung des Einstellpunktsignales der Maschinendrehzahl wird in Ver­ bindung mit der Beschreibung der in Fig. 12 gezeigten Drehzahlkreis­ sektion 65 erläutert.

Drehmomentbeaufschlagungsstrategie

Ein Blockdiagramm der Drehmomentbeaufschlagungsstrategiesektion ist in Fig. 8 dargestellt. Diese Sektion der Gesamtsteuerung legt die Druck­ einstellpunkte des inneren und äußeren Kolbens fest, die die Verteilung der von den Abschnitten 35 und 36 des inneren und äußeren Kolbens aufge­ brachten Kräfte bestimmen und dadurch die entsprechenden Komponenten des von der Kupplungseinheit 11 übertragenen Drehmomentes festlegen. Die Sektion arbeitet dabei in Abhängigkeit von dem geschätzten Drehmoment­ signal TE, das von der Vorschubdrehmomentbestimmungssektion 65 der Fig. 3 erzeugt worden ist, und ferner in Abhängigkeit von einem Drehzahl­ kreiseinstellsignal E 4SC von der Drehzahlkreissektion 65, die in Fig. 12 gezeigt ist. Ein Drehmomentbefehl TOUT der Fläche des äußeren Kolbens wird über einen Summiervorgang 77 in Abhängigkeit vom geschätzten Dreh­ momentsignal TE und einem Grenzdrehzahl-Begrenzungssignal TLIM, das von einem Block 78 angelegt wird, erzeugt, wobei ein Begrenzer 80 auf den Summiervorgang 77 zur Erzeugung des TOUT-Signales anspricht. Es findet die folgende Gleichung Anwendung:

wobei bedeuten

TOUT = Drehmomentbefehl der Fläche des äußeren Kolbens,
TLIM = maximaler Vorschub, der beim inneren Kolben Anwendung finden kann.

Mit dieser Bestimmung wird der Drehmomentbefehl der Fläche des äußeren Kolbens zu Null, bis das Vorschubdrehmoment größer ist als der Wert TLIM. Das Verfahren zur Ermittlung von TLIM wird hiernach in Verbindung mit der Drehzahlkreissektion 65 der Fig. 12 erläutert.

Vor der Bestimmung eines Drehmomentbefehls TIN des inneren Kolbens wird der Drehmomentbefehl TOUT des äußeren Kolbens durch ein Filter 81 erster Ordnung gefiltert, um ein TOUTF-Signal zu erzeugen. Ein Sperrfrequenz­ signal wpf wird an das Filter 81 angelegt. Es handelt sich hierbei um eine Funktion eines Druckbefehls PCOCM 0 der Fläche des äußeren Kolbens, die aus dem TOUT-Signal durch Multiplikation mit einem Umkehrparameter ATTCL 2 für die Fläche des äußeren Kolbens in einem Vorgang 82 erzeugt wurde. Der Befehl PCOCM 0 wird über einen Ansprechkurvenvorgang 83, der das Sperrfrequenzsignal wpf erzeugt, an das Filter 81 angelegt. Nachdem das Filter 81 das gefilterte TOUT-Signal TOUTF ermittelt hat, wird ein Drehmomentbefehl TIN für den inneren Kolben durch einen Summiervorgang 84 in Abhängigkeit von den TOUTF- und TE-Signalen bestimmt. Danach wird ein Einstellpunkt PCICM 0 für den inneren Druck durch einen Summiervor­ gang 85 bestimmt, über den das TIN-Signal und ein Drehzahlkreiseinstell­ signal E 4SC von der Drehzahlkreissektion 65 der Fig. 12 aufsummiert werden. Ein durch den Vorgang 85 erzeugtes Signal wird mit einem Umkehr­ zuwachsparameter ATTCLU für die innere Kolbenfläche in einem Multipli­ ziervorgang 86 multipliziert, um den Einstellpunkt PCICM 0 für den inneren Druck zu ermitteln.

Die Funktion des Filters 81 ist in Fig. 9 grafisch dargestellt. Diese Filterfunktion wird dazu verwendet, um das dynamische Ansprechverhalten des Drucks des äußeren Kolbens nachzuvollziehen. Die Form dieses Filters im Frequenzgebiet ist:

wobei wpf die Sperrfrequenz des Filters darstellt. Die diskrete Form des Filters ist:

TOUTF(n) = XPOCCV(n),
XPOCCV(n+1) = - BPOFLT [TOUT(n) - XPOCCV(n)] + TOUT(n),

worin bedeuten:

wpf = f 4 (PCOCM 0),
PCOCMD = Druckbefehl für die Fläche des äußeren Kolbens,
BPOFLT = exp (- wpf * Tsf),
TOUTF = gefilterter Drehmomentbefehl für die Fläche des äußeren Kolbens,
XPOCCV = Filterzustandsvariable

und wobei der Anfangszustand

XPOCCV (0) = 0,0

ist.

Nach Bestimmung des gefilterten TOUT-Signales TOUTF wird ein Drehmoment­ befehl TIN des inneren Kolbens durch den Summiervorgang 84 in Abhängig­ keit von den TOUTF- und TE-Signalen nach der folgenden Gleichung be­ stimmt:

TIN = TE - TOUTF,

worin

TIN = der Drehmomentbefehl der Fläche des inneren Kolbens ist.

Wenn sich das Filter 81 im stabilen Zustand befindet (TOUTF=TOUT), dann gilt

TIN = TE - TOUT

daher gelten

Eine Überprüfung der vorstehenden Formeln zeigt, daß der Drehmomentbe­ fehl des inneren Kolbens auf TLIM begrenzt ist. Fig. 10 zeigt diesen Dauerzustand in grafischer Weise.

Das Filter 81 am Ausgangsdrehmomentbefehlssignal hat die Aufgabe, dafür zu sorgen, daß anfangs TIN größer ist als TLIM, um der Verzögerung beim Aufbau des Drucks im äußeren Kolben Rechnung zu tragen. Das Ansprech­ verhalten des Drucks des äußeren Kolbens ist in signifikanter Weise langsamer als das des Drucks des inneren Kolbens, insbesondere bei niedrigeren Drücken des äußeren Kolbens. Fig. 11 zeigt ein grafisches Beispiel zur Darstellung des Funktionsprinzips dieses Merkmals. Der obere Abschnitt der Fig. 11 zeigt ein Beispiel der Veränderung des geschätzten Drehmomentsignales TE mit der Zeit; der mittlere Abschnitt zeigt, wie das TOUT-Signal dem TE-Signal nacheilt und auch wie das TIN-Signal anfangs mit dem TE-Signal ansteigt und dann beginnt, in Richtung auf den TLIM-Wert abzufallen; der untere Abschnitt zeigt, wie sich die Summe der TOUT- und TIN-Signale, als Gesamtkurve gezeigt, dem TE-Signal annähern würde.

Die nachfolgenden Gleichungen finden bei der Funktion der Ausgangsab­ schnitte der Drehmomentbeaufschlagungsstrategiesektion 64 der Fig. 8 Verwendung und zeigen, wie das Drehzahlkreiseinstellsignal E 4SC berücksichtigt werden muß:

PCOCM 0 = ATTCL 2 * TOUT

worin bedeuten

PCOCM 0 = Druckbefehl für äußeren Vorschub,
PCICM 0 = Befehl für inneren Druck,
ATTCL 2 = umgekehrter Kupplungswirkungsgrad für Fläche des äußeren Kolbens,
ATTCLU = umgekehrter Kupplungswirkungsgrad für Fläche des inneren Kolbens,
E 4SC = Drehzahlkreiseinstellung.

Die Begrenzung in bezug auf den Innendruckbefehl verhindert ein Negativ­ werden des Druckeinstellpunktes.

Drehzahlkreis

Ein Blockdiagramm der Drehzahlkreissektion 65 ist in Fig. 12 gezeigt. Diese Sektion 65 umfaßt einen Eingangsabschnitt, der auf das Gaspedal­ positionssignal THRT anspricht, um den Einstellpunkt NESPCF der gefilterten Maschinendrehzahl zu ermitteln, der an die Vorschubdreh­ momentbestimmungssektion der Fig. 3 angelegt wird. Sie umfaßt ferner einen Drehzahlkreissteuerabschnitt, der auf den Einstellpunkt NESPCF der gefilterten Maschinendrehzahl und auf ein gemessenes Maschinendrehzahl­ signal NE anspricht, um das Drehzahlkreiseinstellsignal E 4SC der Dreh­ momentbeaufschlagungsstrategiesektion 64 zuzuführen und auf diese Weise eine Regelung der Turbinendrehzahl im geschlossenen Kreis durchzuführen.

Der Einstellpunkt NESPCF der gefilterten Maschinendrehzahl wird durch ein Einstellpunktfilter 88 von einem Maschinendrehzahleinstellpunkt NESPC, der von einer Tabelle 89 abgeleitet wird, erzeugt, und ein Sperr­ frequenzsignal ws 1 wird durch einen Einstellpunktfilterstrategievorgang 90 erzeugt und an das Einstellpunktfilter 88 gelegt.

Die Funktionsweise der Drehzahleinstellpunkttabelle 89 ist wie folgt:

NESPC = f 5 (THRT),

worin bedeuten

NESPC = Maschinendrehzahleinstellpunkt,
f 5 = Maschinendrehzahleinstellpunktstrategie.

Diese Funktion ist in Fig. 13 dargestellt. Bis das Gaspedal eine bestimmte Position erreicht, nimmt der Maschinendrehzahleinstellpunkt als Funktion der Gaspedalposition ab. Je größer daher das Gaspedal geöffnet ist, desto mehr setzt das Steuersystem das rotierende Träg­ heitsmoment zur Beschleunigung des Fahrzeuges ein. Auch die Frequenz für den Maschinendrehzahleinstellpunkt wird ebenfalls als Funktion der Gas­ pedalposition vom Einstellpunktfilter 88 ermittelt. Dieses Filter im Frequenzgebiet ist wie folgt:

worin ws 1 die Sperrfrequenz des Filters bedeutet. Eine Darstellung, die die Beziehung zwischen der Filterfrequenz und dem Gaspedal zeigt, ist in Fig. 14 vorhanden. Die diskrete Form des Filters ist:

NESPCF(n) = XSFC(n),
XSFC(n+1) = - BSFC [NESPC(n) - XSFC(n)] + NESPC(n),

worin bedeuten

ws 1 = f 6 (THRT),
BSFC = exp (-ws 1 * Tsf),
NESPCF = Einstellpunkt der gefilterten Maschinendrehzahl,
XSFC = Filterzustandsvariable

und wobei der folgende Anfangszustand auftritt:

XSFC (0) = NEFIL (gefilterter Wert der tatsächlichen Maschinendrehzahl).

Das Filter 88 ist ein Nacheilfilter erster Ordnung wie die Filter 70 und 81 und wird zum Reduzieren der Abnahme des Einstellpunktes der Maschinendrehzahl verwendet. Der Hauptgrund für die Verwendung des Filters 88 besteht darin, ein sprunghaftes Drehmomentverhalten während schneller Änderungen der Gaspedalposition zu verhindern. Wenn der Ein­ stellpunkt der Maschinendrehzahl nicht gefiltert würde, würde eine stufenförmige Änderung der Gaspedalposition zu einer stufenförmigen Änderung des Einstellpunktes der Maschinendrehzahl führen. Dies würde zu einer stufenförmigen Änderung der Maschinendrehzahl-Fehlersignalkorrektur in bezug auf den Druckeinstellpunkt des inneren Kolbens führen. Bei geringfügigen Bewegungen des Gaspedales würde das auf die Räder aufge­ brachte Kupplungsdrehmoment ein unerwartetes sprunghaftes Verhalten zeigen, wenn das Gaspedal weiter durchgedrückt wird, um die Maschinen­ drehzahl auf den Einstellpunkt herunterzuziehen. Für derartige gering­ fügige Bewegungen wird der Einstellpunkt in starker Weise gefiltert, um dieses Drehmoment graduell anzulegen. Hierdurch erhält der Fahrzeug­ lenker ein gutes Gefühl. Bei größeren Gaspedalbewegungen wird jedoch das Filtern in bezug auf den Einstellpunkt herabgesetzt. Auch hier wiederum existiert der Gedanke, den vollen Vorteil des rotierenden Trägheits­ momentes der Turbine beim Beschleunigen des Fahrzeuges nutzbar zu machen. Bei großen Bewegungen des Gaspedals erwartet der Fahrzeuglen­ ker, daß er eine sprunghafte Zu- bzw. Abnahme des Drehmomentes fühlt.

Um das Filter 88 auf eine gefilterte Version der tatsächlichen Maschinendrehzahl zu initialisieren, beträgt das anfängliche Ausgangs­ signal des Filters Null, so daß daher vom Vorschub kein beträchtlicher Anteil des Drehzahlkreises abgezogen wird. Hierdurch wird erreicht, daß das Drehmoment über den Vorschub in glatter Weise von der Kupplung aus abgegeben wird, sobald dies der Fahrzeuglenker mit Hilfe des Gaspedales fordert. Wenn dieses Filter anfangs nicht initialisiert würde, würde wiederum ein sprunghaftes Drehmomentverhalten bei einer Gaspedalbetäti­ gung auftreten. Dies würde darauf hinzielen, daß der Drehzahlkreis plötzlich den Kupplungsdruckeinstellpunkt erhöht, bis die gewünschte Maschinendrehzahl erhalten wird.

Der Drehzahlkreissteuerabschnitt der Drehzahlkreissektion enthält eine Summiereinheit 91, die ein Signal E 1SC erzeugt, das zu der Differenz zwischen dem gefilterten Maschinendrehzahleinstellpunktsignal NESPCF und dem gemessenen Maschinendrehzahlsignal ME proportional ist. Die Sektion umfaßt ferner einen Proportionalzuwachsblock 92, der ein Signal E 2SC erzeugt, das zu dem Produkt aus dem E 1SC-Signal und einem Verstärkungs­ parameter KASC proportional ist, einen Voreilungs/Nacheilungs-Kompen­ sationsblock 93, der ein Signal E 3SC aus dem Signal E 2SC erzeugt, und einen Integral-Voreilungsblock 94, der das Ausgangskompensationssignal E 4SC aus dem Signal E 3SC erzeugt. Die von der Summiereinheit 91 und dem Proportionalverstärkungsblock 92 durchgeführten Vorgänge sind durch die nachfolgenden Formeln wiedergegeben:

E 1SC = NESPCF - NE,
E 2SC = KASC * EISC,

worin bedeuten

KASC = Drehzahlkreisproportionalverstärkung,
E 1SC = Drehzahlkreisfehler,
E 2SC = Drehzahlkreisfehler multipliziert mit Proportionalverstärkung,
NE = tatsächliche Maschinendrehzahl.

Der Voreilungs/Nacheilungs-Kompensationsblock 93 wird zur Optimierung des Ansprechverhaltens des Drehzahlkreises verwendet. Die Voreilungs/ Nacheilungs-Kompensation auf dem Frequenzgebiet besitzt die folgende Form:

worin ws Voreilung die Voreilungsfrequenz und ws Nacheilung die Nach­ eilungsfrequenz für die Drehzahlkreiskompensation sind.

Die diskrete Form wird wiedergegeben durch:

E 3SC (n) = CSDC [E 2SC (n) - XSDC(n)] + XSDC(n),
XSDC(n+1) = - BPSC [E 2SC (n) - XSDC(n)] + E 2SC (n),

worin bedeuten

E 3SC = Ausgang der Voreilung/Nacheilung,
Tss = Abtastperiode des Drehzahlkreises,
CSDC = ws Nacheilung/ws Voreilung,
BSDC = exp (- ws Nacheilung * Tss),
XSDC = Voreilungs-/Nacheilungs-Zustandsvariable

und wobei der Anfangszustand ist

XSDC (0) = 0.

Der Integral-Voreilungsblock 94 wird dazu verwendet, um den Dauerfehler im Drehzahlkreis auf Null zu bringen. Die bei dieser Kompensation er­ zeugte Voreilung wird benutzt, um das dynamische Ansprechverhalten des Kreises zu verbessern. Der Integral-Voreilungswert der Steuereinheit auf dem Frequenzgebiet ist wie folgt:

worin ws 2 Voreilung die Voreilungsfrequenz für diesen Wert ist. Der Integrator ist begrenzt, um eine Sättigung seiner Digitalimplementation zu verhindern.

Die diskrete Form dieser Steuereinheit wird wiedergegeben durch:

E 4SC (n) = X 2SIC(n) + E 3SC (n),
X 2SIC(n+1) = X 2SIC(n) + DSIC * E 3SC (n)

worin bedeuten:

E 4SC (n) = Drehzahlkreiseinstellung,
DSIC = ws 2 Voreilung * Tss,
Tss = Abtastzeit des Drehzahlkreises,
X 2SIC = Zustandsvariable des Integrators/Voreilung,
X 2LSIC = untere Grenze des Integrators,
X 2USIC = obere Grenze des Integrators

und wobei der Anfangszustand beträgt

X 2SIC (0) = 0,0.

Das Drehzahlkreiseinstellsignal E 4SC wird dann in der vorstehend beschriebenen Weise der Drehmomentbeaufschlagungsstrategie 64 der Fig. 8 zugeführt. Der Wert für TLIM in der Drehmomentbeaufschlagungsstrate­ gie wird derart ausgewählt, daß die Drehzahlkreiseinstellung in bezug auf den Innendruckbefehl keinen Druckeinstellpunkt erforderlich macht, der höher ist, als der Zuführ- oder Leitungsdruck zur Verfügung stellen kann. Mit anderen Worten, TLIM wird so ausgewählt, daß der Befehl für den inneren Vorschubdrehmomentdruck begrenzt wird. Hierdurch kann der Drehzahlkreis einen gewissen Spielraum zum Steuern der Maschinendreh­ zahl zur Verfügung haben.

Druckkreis für den inneren Kolben

Fig. 15 zeigt den Druckkreis 66 für den inneren Kolben, der eine Steuerung in Form einer geschlossenen Schleife (Regelung) vorsieht. Der Kreis umfaßt ein Addierglied 96, das eine algebraische Summierung bewirkt, um ein Kupplungsdruckeinstellpunktsignal PCISET mit einem Rückkopplungssignal PCLU vom Drucksensor 59 zu vergleichen und ein Fehlersignal E 1PC zu erzeugen. Ein Steuerabschnitt verarbeitet das Fehlersignal, um ein Ausgangssignal in der Form eines Arbeitszyklus­ signales OPWCLU für die innere Kupplung zur Steuerung des Solenoides 57 zur Verfügung zu stellen, das das Vorsteuerventil 53 steuert.

Die Größe des Kupplungsdruckeinstellpunktsignales PCISET hängt von den Betriebsbedingungen ab. Das Signal wird von einem Begrenzungsblock 98 derart erzeugt, daß es geringer ist als zwei an den Block 98 gelegte Steuersignale, wobei eines ein Signal PLSCHF ist, das einem geschätzten Wert des Leitungsdrucks entspricht, und wobei der Druck der inneren Kupplung auf diese Weise auf einen Wert begrenzt wird, der vom ge­ schätzten Leitungsdruck abhängt. Das Signal PLSCHF wird von einem Druckfilterblock 99 aus einem Signal PLSCH erzeugt, das ein geschätztes Dauerleitungsdrucksignal ist, das durch einen Leitungsdruckblock 100 aus dem Gaspedalsignal THRT erzeugt wird.

Das zweite Signal, das an den Begrenzungsblock 98 angelegt wird, ist ein Kupplungsdruckeinstellpunktbefehlssignal PCICM 1, das die Summe aus zwei an ein Addierglied 101 angelegten Signalen darstellt, von denen ein Signal ein Kupplungsbewegungsdrucksignal (clutch touch-off pressure signal) PCE, das von einem Block 102 erzeugt wird, und das andere ein von einem Logikschalter 104 erzeugtes Signal ist. In einer START- Position des Schalters 104 wird das Kolbendruckbefehlssignal PCICM 0 für die innere Kupplung von der Drehmomentbeaufschlagungsstrategiesektion 64 an das Addierglied 101 gelegt, wie in Fig. 8 gezeigt. In einer Antriebs-Stellung des Schalters 104 wird ein Rampensignal von einem Rampenfunktionsblock 106, der das geschätzte Dauerleitungsdrucksignal PLSCH vom Leitungsdrucktabellenblock 100 empfängt, an das Addierglied 101 gelegt.

Die Steuersektion des Kreises 66 für den inneren Kolben umfaßt ein Multiplizierglied 108, das ein Ausgangssignal E 2PC erzeugt, das dem Produkt aus dem Fehlersignal E 1PC vom Addierglied 96 und einem Proportionalverstärkungswert KAPC entspricht, der durch einen Druck­ kreisverstärkungskurvenblock 109 erzeugt wird, an den das PLSCHF-Signal vom Druckfilterblock 99 angelegt ist. Ein Voreilungs/Nacheilungs-Block 110 erzeugt ein E 3PC-Signal vom Signal E 2PC, und ein Integral-Vorei­ lungsblock 111 erzeugt ein E 4PC-Signal vom E 3PC-Signal. Ein Addierglied 112 bewirkt eine algebraische Summierung des E 4PC-Signales und eines NPC-Signales aus einem Ventilblock 114 zur Erzeugung eines E 5PC- Signales, das über den Arbeitszyklussteuerblock 116 in das Arbeits­ zyklus-Ausgangssteuersignal EPWCLU überführt wird.

Die Funktion des Logikschalters 104 wird genauer in Verbindung mit Fig. 19 beschrieben. Kurz gesagt kann dieser Schalter in Abhängigkeit von der Bewegung des Haltehebels 16 von einer neutralen oder Park-Stellung weg in eine HALTE-Position geschaltet werden. Er kann dann aus der HALTE-Position in eine START-Position bewegt werden, wie in Fig. 15 gezeigt, und zwar in Abhängigkeit von einer Gaspedaleinstellung, die größer ist als sein bestimmter Wert, um den Druckbefehl PCICM 0 des Kolbens der inneren Kupplung von der Drehmomentbeaufschlagsstrategie­ sektion 66 zum Addierglied 101 zu führen. Der Logikschalter 104 kann danach unter bestimmten Umständen von der START-Position auf eine ANTRIEBS-Position umgeschaltet werden, beispielsweise, wenn die Fahr­ zeuggeschwindigkeit auf einen hohen Wert angestiegen ist, und kann dann ein Signal vom Rampenfunktionsblock 106 zum Addierglied 101 führen.

In der START-Position des Schalters 104 erzeugt das Addierglied 101 das Befehlssignal PCICM 1 für den Druckeinstellpunkt der inneren Kupplung aus einer Summierung des Signales vom Rampenfunktionsblock 106 und dem Bewegungsdrucksignal PCE vom Filter 102, wie durch die nachfolgende Gleichung wiedergegeben:

PCICM 1 = PCICM 0 + PCE,

worin bedeuten

PCICM 1 = Kupplungsdruckeinstellpunkt,
PCE = Bewegungsdruck.

Der Bewegungsdruck (touch off pressure) wird vom Filter 102 erzeugt, das als Filter erster Ordnung bei Schaltvorgängen des Getriebeschalthebels 16 von einer Park- oder neutralen Stellung weg und in Richtung auf eine Antriebsposition wirkt, um den Druck auf einen Bewegungsbeginnpunkt zu bringen, wie er erforderlich ist, um die Kupplung in einer eingerückten Stellung zu halten, während nicht mehr als genug Drehmoment erzeugt wird, daß das Fahrzeug langsam kriechen kann, wenn es sich überhaupt bewegt. Das Filter 102 bringt den Druck langsam auf den Bewegungsbeginn­ punkt und hält ihn dort und sichert ein gutes Einrückgefühl für den Lenker. Die Wirkungsweise des Bewegungsbeginnfilters 102 auf dem Frequenzgebiet ist die folgende:

wobei wto die Sperrfrequenz des Filters ist. Die diskrete Form des Bewe­ gungsbeginnfilters 102 ist:

PCE(n) = XSTO(n),
XSTO(n+1) = - BSTO * [PCESET-XSTO(n)] + PCESET,

worin bedeuten

BSTO = exp (- wto * Tsp),
Tsp = Abtastzeit des Druckkreises,
PCESET = Bewegungsbeginndruckeinstellpunkt,
XSTO = Filterzustandsvariable

und wobei der Anfangszustand

XSTO (0) = 0,0

beträgt.

Der Begrenzungsblock 98 erzeugt das Druckeinstellpunktsignal PCISET für die innere Kupplung als Signal, das auf das PCICM 1-Signal oder den geschätzten Zuführdruckwert PLSCHF, welcher Wert immer der kleinere ist, begrenzt ist, und funktioniert in der folgenden Weise:

worin bedeuten

PCISET = Druckeinstellpunkt für die innere Kupplung,
PLSCHF = geschätzter Wert des Leitungsdrucks.

Die dargestellte Ausführungsform enthält den Block 100 für einen Einsatz, wenn ein Umformer nicht zur Verfügung steht, um den tatsächlichen Leitungsdruck zu messen, und wenn der Leitungsdruck über das Getriebe als Funktion der Gaspedalstellung in einem offenen Kreis gesteuert wird. Somit kann der Block 100 eine gefilterte Version des Leitungsdruckeinstellpunktes abgeben, um sich dem tatsächlichen Leitungsdruck anzunähern, und das Signal PLSCH, das dem geschätzten Wert für den Leitungsdruck entspricht, wird als Funktion der Gaspedalstellung in der folgenden Weise ermittelt:

PLSCH = f 7(THRT),

worin bedeuten

PLSCH = geschätzter Dauerleitungsdruck,
f 7 = Leitungsdruckschema.

Fig. 16 zeigt ein Leitungsdruckschema, bei dem der Druck konstant 10,34 bar beträgt. Dieser Druck wurde als wünschenswert angesehen, als die Steuereinheit in einem Fahrzeug verwendet wurde, bei dem der Druck vom Getriebe bei Niedriggas-Bedingungen nicht hoch genug war, um eine zufriedenstellende Betriebsweise zu sichern, und dieser Leitungsdruck wurde erzielt, indem man ein zusätzliches EIN-AUS-Solenoidventil im Getriebeventilgehäuse vorsah, um den normalen Getriebebetrieb zu umgehen. Es versteht sich, daß in dem Fall, in dem der vom Getriebe gelieferte Druck bei Niedriggas-Bedingungen und auch sonst zufrieden­ stellend ist, das Leitungsdruckschema keine Konstante ist, sondern eine Variable, die von den Betriebseigenschaften des Getriebes abhängt.

Um sich der Leitungsdruckdynamik anzunähern, wirkt das Leitungsdruck­ filter 99 auf das Signal PLSCH für den geschätzten Dauerleitungsdruck vom Block 100 ein und erzeugt das Signal PLSCHF für den geschätzten dynamischen Leitungsdruck, das im Frequenzgebiet wie folgt aussieht:

worin w 1p die Sperrfrequenz des Filters ist. Die diskrete Form des Filters ist:

PLSCHF(n) = XSLP(n),
XSLP(n+1) = - BPSFLT * [PLSCH(n) - XSLP(n)] + PLSCH(n),

worin bedeuten

BPSFLT = exp(- w 1p * Tsf),
PLSCHF = Bewegungsbeginndruckeinstellpunkt,
XSLP = Filterzustandsvariable

und wobei der Anfangszustand

XSLP (0) = 150,0 (Minimalwert des Leitungsdrucks)

beträgt.

Das Addierglied 96 erzeugt das Fehlersignal für den Druck der inneren Kupplung, das erhalten wird durch

E 1PC = PCISET - PCLU,

worin bedeuten

PCLU = gemessener Druck der inneren Kupplung,
E 1PC = Druckfehlersignal der inneren Kupplung.

Das Fehlersignal E 1PC wird dann dem Multiplizierglied 108 zugeführt, das eine Steuerung in Abhängigkeit vom Proportionalverstärkungswert KAPC vom Block 109 bewirkt. Der Proportionalverstärkungswert KAPC wird ebenfalls als Funktion des geschätzten Leitungsdrucks ermittelt, um Veränderungen der Verstärkung im offenen Kreis zu minimieren, während sich der Lei­ tungsdruck über einen vollständigen Schwankungsbereich desselben ändert.

Die Verstärkungsfunktion des Blocks 109 ist in Fig. 17 wiedergegeben und zeigt die umgekehrte Beziehung zwischen der Proportionalverstärkung und dem geschätzten Leitungsdruck:

KAPC = f 8(PLSCHF),

worin bedeuten

f 8 = Verstärkungsfunktion,
KAPC = Druckkreisproportionalverstärkung.

Im Multiplizierglied modifiziert der Proportionalverstärkungswert den Druckkreisfehler:

E 2PC = KAPC * E 1PC,

worin

E 2PC = der Ausgang vom Proportionalverstärkungswert ist.

Die Voreilungs/Nacheilungs-Kompensation wird vom Block 110 durchgeführt, der das Ansprechen des Druckkreises der inneren Kupplung optimiert.

Die Voreilungs/Nacheilungs-Kompensation auf dem Frequenzgebiet besitzt die folgende Form:

worin wpVoreilung die Voreilungsfrequenz und wpNacheilung die Nach­ eilungsfrequenz für die Druckkreiskompensation ist. Die diskrete Form des Filters ist:

E 3PC (n) = CPDC [E 2PC (n) - XIPDC(n)] + X 1PDC(n),
X 1PDC(n+1) = - BPDC [E 2PC (n) - XIPDC(n)] + E 2PDC(n),

worin bedeuten

E 3PC = Ausgangssignal der Voreilung/Nacheilung,
Tsp = Abtastperiode des Druckkreises,
CPDC = wpNacheilung/wpVoreilung,
BPDC = exp(- wpNacheilung * Tsp),
X 1PDC = Voreilungs/Nacheilungs-Zustandsvariable

und wobei der Anfangszustand

X 1PDC (0) = 0

beträgt.

Der Block 111 verwendet einen Integral-Voreilungswert, um zu bewirken, daß der Dauerfehler im Kreis gleich Null wird. Die bei dieser Kompensation eingesetzte Voreilung verbessert darüber hinaus das dynamische Ansprechverhalten des Kreises. Im Frequenzgebiet besitzt der vom Block 111 erhaltene Integral-Voreilungswert die Form

wobei wiVoreilung die Voreilungsfrequenz für diesen Wert ist. Der Integrator ist begrenzt, so daß die Sättigung seiner Digitalimple­ mentation nicht den Eingang des PWM-Generators sättigt. Die diskrete Form dieser Steuereinheit wird nachfolgend wiedergegeben:

E 4PC(n) = X 2PIC(n) + E 3PC(n),
X 2PIC(n+1) = X 2PIC(n) + DPIC * E 3PC(n),

worin bedeuten:

E 4PC (n) = Ausgangssignal des Integral-Voreilungswertes,
DPIC = wiVoreilung * Tsp,
X 2PIC = Zustandsvariable des Integrators/der Voreilung,
X 2LPIC = untere Grenze des Integrators,
X 2UPIC = obere Grenze des Integrators

und wobei der Anfangszustand

X 2PIC (0) = 0,0

beträgt.

Im Addierglied 112 wird dann das Ausgangssignal des Integral-Voreilungs­ blocks 11 zum Nullsignal NPC in der folgenden Weise addiert:

E 5PC (n) = NPC + E 4PC (n),

worin bedeuten

E 5PC (n) = Steuersignal, das zur Bestimmung des Arbeitszyklus verwendet wird,
NPC = Nullsignal für Ventil.

Im Block 114 wird das Steuersignal E 5PC in richtiger Weise auf die korrekten Einheiten zum Erzeugen des Ausgangssignales OPWCLU gebracht, wobei ein Umwandlungswert KPWM Anwendung findet. Das Ausgangssignal OPWCLU wird zur Steuerung des Arbeitszyklus der an das Solenoid 57 angelegten Antriebssignale verwendet, um das Ventil 53, das Ventil 51 und den an den Abschnitt 35 des inneren Kolbens angelegten Druck zu steuern. Die Funktionsweise kann mathematisch in der folgenden Weise ausgedrückt werden:

OPWCLU = KPWM * E 5PC,

worin bedeuten

KPWM = Arbeitszyklusumwandlungskonstante,
OPWCLU = Arbeitszyklus der inneren Kupplung.

Druckkreis für den äußeren Kolben

Die Druckkreissektion 67 für den äußeren Kolben sieht eine Steuerung des an den Abschnitt 36 mit großer Fläche des äußeren Kolbens des Ventils 11 angelegten Drucks in Form einer offenen Schleife vor. Ein Voreilungs/ Nacheilungs-Block 116 spricht auf ein von einem Logikschalter 117 zuge­ führtes Signal an. Dieser Logikschalter entspricht dem Logikschalter 104. Die Funktionsweise der Logikschalter 104 und 117 wird in größeren Einzelheiten in Verbindung mit dem Betriebsartsteuerschema der Fig. 19 beschrieben. In einer START-Position des Schalters 117 wird das Befehls­ signal PCOCM 0 für den Kolbendruck der äußeren Kupplung von der Dreh­ momentbeaufschlagsstrategiesektion 64 an den Block 116 gelegt, wie in Fig. 8 gezeigt. In einer ANTRIEBS-Position des Schalters 117 wird ein Rampensignal von einem Rampenfunktionsblock 118 dem Block 116 zugeführt. Der Block 118 empfängt das geschätzte Dauerleitungsdrucksignal PLSCH vom Leitungsdruckschemablock 100, der ebenfalls in Fig. 15 gezeigt ist und vorstehend beschrieben wurde.

Der Logikschalter 117 kann wie der Schalter 104 in eine HALTE-Position umgeschaltet werden, und zwar in Abhängigkeit von einer Bewegung des Schalthebels 16 von der neutralen oder Parkposition weg. Er kann dann von der HALTE-Position in eine START-Position umgeschaltet werden, wie in Fig. 18 gezeigt, wenn eine Gaspedaleinstellung größer ist als ein bestimmter Wert, um den Druckbefehl PCOCM 0 für den Kolben der inneren Kupplung von der Drehmomentbeaufschlagungsstrategiesektion 66 zum Vor­ eilungs/Nacheilungs-Block 116 zu führen. Der Logikschalter 117 kann dann unter bestimmten Umständen, beispielsweise beim Ansteigen der Maschinen­ drehzahl auf einen hohen Wert, von der START-Position auf eine ANTRIEBS- Position umgeschaltet werden, so daß dann ein Signal vom Rampenfunk­ tionsblock 118 dem Voreilungs/Nacheilungs-Block 116 zugeführt wird.

Der Voreilungs/Nacheilungs-Block 116 sorgt für eine Kompensation zur Verbesserung des Ansprechverhaltens der offenen Schleife des Drucks des äußeren Kolbens. Diese Voreilungs/Nacheilungs-Kompensation im Frequenz­ gebiet besitzt die Form:

worin woVoreilung die Voreilungsfrequenz und woNacheilung die Nach­ eilungsfrequenz bedeuten. Die diskrete Form des Filters ist:

PCOCM 1(n) = CPCOCM * [PCOCM 0(n) - XPCOCM(n)] + XPCOCM(n),
XPCOCM(n+1) = - BPCOCM * [PCOCM 0(n) - XPCOCM(n)] + XPCOCM(n),

worin bedeuten

PCOCM 1 = verstärkter Druckbefehl,
CPCOCM = wpNacheilung/wpVoreilung,
BPCOCM = exp(- wpNacheilung * Tsp),
XPCOCM = Voreilungs/Nacheilungszustandsvariable

und wobei der Anfangszustand

XPCOCM (0) = 0,0

beträgt.

Das Ausgangssignal vom Voreilungs/Nacheilungs-Block 116 ist das verstärkte Druckbefehlssignal PCOCM 1, das an einen Begrenzungsblock 120 gelegt wird, der eine entsprechende Funktion wie der Begrenzungsblock 98 der Sektion 66 für den inneren Druckkreis der Fig. 15 besitzt. Der Begrenzungsblock 120 erzeugt einen Einstellpunkt PCOSET für den Druck der äußeren Kupplung als ein Signal, das auf das PCOCM 1-Signal oder den geschätzten dynamischen Zuführdruckwert PLSCHF, der vom Druckfilterblock 99 erzeugt wird, begrenzt ist, welcher Wert auch immer der kleinere ist. Der Block 99 der Fig. 18 entspricht dem vorher beschriebenen Block 99 der Fig. 15. Die Funktionsweise ist wie folgt:

worin PCOSET der Druckeinstellpunkt für die äußere Kupplung ist.

Das Druckeinstellpunktsignal PCOSET für die äußere Kupplung wird über einen Arbeitszyklusverstärkungswertblock 121 in einen versetzten Arbeitszyklusverstärkungswert UC 2V überführt. Im Block 121 wird das Signal mit einem Verstärkungswert KUC 2 multipliziert, und über ein Addierglied 122 wird ein Versatzwert UC 20 von einem Block 124 addiert. Diese Funktionsweise kann mathematisch wie folgt ausgedrückt werden:

UC 2V = KUC 2 * PCOSET + UC 20,

worin bedeuten

UC 20 = Versatzarbeitszykluswert,
KUC 2 = Verstärkungswert,
UC 2V = Arbeitszyklus.

Der Versatzwert UC 20 wird so ausgewählt, daß der maximale, an das Solenoidventil des äußeren Kolbens angelegte Arbeitszyklus, der keinen Druck ergibt, erzeugt wird. Der Verstärkungswert wird so ausgewählt, daß die statischen Ventileigenschaften des Arbeitszyklus in bezug auf den Druck des äußeren Kolbens am besten wiedergegeben werden.

In einem Arbeitszyklusumwandlungsblock 125 wird das Arbeitszyklussignal UC 2V in richtiger Weise auf die korrekten Einheiten zu Erzeugen des Aus­ gangssignales OPWCLL gebracht, wobei ein Verstärkungswert KPWM verwendet wird. Das Ausgangssignal OPWCLL wird benutzt, um den Arbeitszyklus der Antriebssignale zu steuern, die an das Solenoid 58 angelegt werden, um auf diese Weise das Ventil 54, das Ventil 52 und den an den Abschnitt 36 des äußeren Kolbens gelegten Druck zu steuern. Die Funktionsweise ist wie folgt:

OPWCLL = KPWM * UC 2V,

worin bedeuten

KPWM = Arbeitszyklusumwandlungskonstante,
OPWCLL = Arbeitszyklus der äußeren Kupplung.

Betriebsartsteuerung

Die Betriebsartsteuerungssektion 68, die in Fig. 19 gezeigt ist, enthält die Hauptlogik, die für den richtigen Betrieb der Steuereinheit erforderlich ist. Nachfolgend werden die einzelnen Betriebsarten beschrieben:

Betriebsart AUS -
Kupplung außer Betrieb, und ein vollständiger AUS-Arbeitszyklus wird dem Ventil zugeführt.

Betriebsart HALTEN -
Die innere Kupplung wird auf den Bewegungs­ beginn-Druck eingesteuert.

Betriebsart STARTEN -
Die Druckeinstellpunkte für beide Kupplungen werden aus den vorstehend beschriebenen Algo­ rithmen zum Steuern der Turbinendrehzahl er­ mittelt.

Betriebsart ANTRIEB -
Die Kupplung wird blockiert. Die Druckeinstell­ punkte für beide Druckkreise werden auf den ge­ schätzten Wert des Leitungsdrucks hochgeführt.

Die von der Betriebsartsteuersektion 68 unter verschiedenen Bedingungen durchgeführten Arbeitsschritte sind wie folgt:

Bei dem dargestellten System existiert kein Sensor, um die Kupplungsein­ gangs- und Kupplungsausgangsdrehzahlen zu messen und einen Blockierzu­ stand festzulegen. Ein Timer "TLAPSE" wird eingesetzt, um die Betriebsart Steuerung von der Betriebsart Starten bis zur Betriebsart Antrieb auszulösen.

Während der Betriebsarten Starten kann die eigene Drehzahlsteuerung der Turbine die Startkupplungsdrehzahlsteuerung störend beeinflussen. Um dies zu verhindern, kann ein Signal von der Startkupplungssteuereinheit abgegeben werden, um während des Startbetriebes und des Antriebsbe­ triebes die Drehzahlsteuereinheit der Turbine außer Kraft zu setzen, wie schematisch durch die gestrichelte Linie 130 dargestellt ist.

Ablaufdiagramme zur Durchführung der einzelnen Arbeitsschritte der Sektionen 63-68 unter der Steuerung eines Mikroprozessors sind in den Fig. 20 bis 28 dargestellt. Es versteht sich, daß auch andere elektronische oder äquivalente Ausführungsformen Anwendung finden können.

Tabelle 1 zeigt die Logik zur Betätigung des Leitungsdruckverstärker­ solenoides und der Turbinendrehzahlsteuereinheit. Auflistungen von Steuerparameterwerten und Veränderlichen sind ebenfalls aufgeführt und in den Tabellen 2 bis 13 dargestellt. Die Tabellen 1 bis 13 sind nachfolgend wiedergegeben:

Tabelle 1

Kupplungssteuereinheits-Schnittstellensignale für die Turbine und die Getriebesteuereinheiten

Tabelle 2

Vorschubdrehmomentsfestlegungssteuerparameter

Tabelle 3

Vorschubdrehmomentsbestimmungssteuerveränderliche

Tabelle 4

Drehmomentbeaufschlagungsstrategiesteuerparameter

Tabelle 5

Drehmomentbeaufschlagungsstrategiesteuerveränderliche

Tabelle 6

Drehzahlkreissteuerparameter

Tabelle 7

Drehzahlkreissteuerveränderliche

Tabelle 8

Innendruckkreissteuerparameter

Tabelle 9

07609 00070 552 001000280000000200012000285910749800040 0002003936864 00004 07490

Veränderliche für die Innendruckkreissteuerung

Tabelle 10

Außendruckkreissteuerparameter

Tabelle 11

Außendruckkreissteuerveränderliche

Tabelle 12

Übrige Steuerparameter

Tabelle 13

Übrige Steuerveränderliche

Im Betrieb des Systems werden die Logikschalter 104 und 117 in Abhängig­ keit von der Bewegung der Getriebesteuerung oder des Schalthebels 16 aus einer Nichtantriebsstellung, d. h. einer neutralen Stellung oder einer Parkstellung, heraus in eine Halteposition und eine Antriebsposition gestellt. Das Bewegungsbeginn-Druckfilter 102 und die Druckkreise werden initialisiert, während Haltebetriebsbefehle an beide Druckkreise geleitet werden. Der Druck wird unter Steuerung des Filters 102 langsam aufgebracht, bis der Bewegungsbeginnpunkt bzw. Abhebepunkt erreicht ist. Wenn danach ein geringer Druck auf das Gaspedal 15 aufgebracht wird, legt das System den Kupplungsdruck allmählich an, wodurch sich eine glatte und langsame Beschleunigung und ein gutes Gefühl für den Fahr­ zeuglenker ergeben. Bei mehr Gas legt das System jedoch den Kupplungs­ druck schneller an, und zwar proportional zum Gas. Bei viel Gas ist die Beschleunigung ziemlich groß, was auf die Anwendung des rotierenden Trägheitsmomentes zur Erzielung einer Beschleunigung zurückzuführen ist. Es wird ein Effekt erzielt, der nahezu dem "Knallen" der Kupplung bei einem herkömmlichen Fahrzeug mit manuell schaltbarem Getriebe ent­ spricht. Bei sämtlichen Zwischeneinstellungen des Gaspedals erhält der Fahrzeuglenker ein ausgezeichnetes Gefühl in bezug auf die Betätigung der Kupplung.

Wenn das System in Verbindung mit einer Gasturbine eingesetzt wird, kann die abgelaufene Zeit zwischen der Gaspedalbetätigung und der Fahrzeug­ beschleunigung von einer Größenordnung von 2 sec oder mehr bis zu einem kleinen Bruchteil einer Sekunde, weniger als 0,25 sec, reduziert werden.

Das dargestellte und beschriebene System besitzt viele Vorteile ein­ schließlich der Tatsache, daß es ohne weiteres für die Verwendung von Kraftmaschinen, Motoren, Getrieben und anderen Teilen, die verschieden­ artige Eigenschaften besitzen, geeignet und ohne weiteres in Verbindung mit Steuerungen von Kraftmaschinen, Motoren und Getrieben verschieden­ artiger Typen und Eigenschaften eingesetzt werden kann.

Das System ist ferner insofern vorteilhaft, als daß es in Abhängigkeit von den erhältlichen Sensoren und Steuerungen modifiziert werden kann. Ein Vorteil des Systems besteht darin, daß die Vergaserdrehzahl von der Gaspedalbetätigung her geschätzt wird, so daß es nicht erforderlich ist, die Vergaserdrehzahl zu erfassen. Wenn jedoch ein Fühler für die Ver­ gaserdrehzahl eingesetzt wird, so ist dieses Merkmal nicht unbedingt erforderlich, und es kann eine größere Genauigkeit erzielt werden. Das dargestellte und beschriebene System macht ferner von einem Timer Ge­ brauch, um eine Blockierung der Kupplung festzulegen. Eine Alternative besteht darin, einen Kupplungsausgangsdrehzahlsensor vorzusehen, der insofern vorteilhaft ist, als daß er eine Rutschsteuerung bewirkt, um Schaltvorgänge im Getriebe zu glätten und in anderer Weise die Funk­ tionsfähigkeit zu verbessern. Obwohl das System mit relativ niedrigen Leitungsdrücken Verwendung finden kann, kann es auch ohne weiteres modifiziert werden, um den Vorteil von höheren Leitungsdrücken, wenn solche zur Verfügung stehen, zu erhalten. Eine Temperaturkompensation, eine automatische oder manuelle Steuerung des Abhebedrucks sowie des Kriechverhaltens und weitere wünschenswerte Merkmale können ohne weiteres in das System eingearbeitet werden.

Claims (26)

1. Steuersystem für den Antriebszug eines Fahrzeuges, das eine Kraft­ maschine mit einer zugehörigen Gasbetätigungseinrichtung (Gaspedal), ein Getriebe mit einer zugehörigen Steuerung, eine Kupplungseinheit zur Übertragung von Drehmoment von der Kraftmaschine zum Getriebe und Kupp­ lungssteuereinrichtungen zum Steuern des von der Kupplungseinheit über­ tragenen Drehmomentes in Abhängigkeit von mindestens einem angelegten Drehmomentsteuersignal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer­ system die folgenden Bestandteile umfaßt: Gaspedalpositionsabtastein­ richtungen zum Erzeugen eines der Position des Gaspedales (15) ent­ sprechenden Gaspedalsignales und eine Steuereinheit (10), die auf das Gaspedalsignal anspricht und das Drehmomentsteuersignal an die Kupp­ lungssteuereinrichtungen (51, 52) anlegt und die auf eine Weiterbewegung des Gaspedales (15) in Richtung auf eine weiter fortgeschrittene Position anspricht, um eine Steuerung der Kupplungseinheit (11) unter Verwendung des rotierenden Trägheitsmomentes der Kraftmaschine (12) durchzuführen und dadurch eine schnellere Fahrzeugbeschleunigung zu erreichen.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es des­ weiteren Erfassungseinrichtungen (62) für die Drehzahl der Kraftmaschine aufweist, um ein Maschinendrehzahlsignal zu erzeugen, und daß die Steuereinheit (10) Einrichtungen zum Modifizieren des Drehzahlsteuer­ signales in Abhängigkeit von dem Gaspedalsignal und dem Maschinendreh­ zahlsignal besitzt.

3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) Maschinendrehzahl-Einstellpunkt-Einrichtungen zum Erzeugen eines Drehzahleinstellpunktsignales in Abhängigkeit vom Gas­ pedalsignal und Einstelleinrichtungen zum Erzeugen eines Drehmomentein­ stellsignales in Abhängigkeit von einem Vergleich des Drehmomentein­ stellpunktsignales und des Maschinendrehzahlsignales umfaßt.

4. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine (12) eine bestimmte charakteristische Beziehung zu Positionsänderungen des Gas­ pedales (15) besitzt und daß die Steuereinheit (10) Signaleinrichtungen in bezug auf ein geschätztes Drehmoment aufweist, die auf das Gaspedal­ signal ansprechen und ein Signal für ein geschätztes Drehmoment als Funktion dieser charakteristischen Beziehung erzeugen.

5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) Maschinendrehzahl-Einstellpunkt-Einrichtungen zur Erzeugung eines Drehzahleinstellpunktsignales als Funktion des Gaspedal­ signales aufweist und daß die Signaleinrichtungen für das geschätzte Drehmoment auf das Drehzahleinstellpunktsignal ansprechen.

6. Steuersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Maschinendrehzahl-Einstellpunkt-Einrichtungen Einstell­ punkt-Schema-Einrichtungen zur Erzeugung eines Einstellpunkt-Schema- Signales aufweisen, das einer charakteristischen Beziehung zwischen der Maschinendrehzahl und der Gaspedalposition entspricht.

7. Steuersystem nach Anspruch 6 für eine Gasturbine o. ä., dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellpunkt-Schema-Signal in Abhängigkeit von einer Bewegung der Gaspedalposition von einer minimalen Gaspedalposition weg reduziert wird.

8. Steuersystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinendrehzahl-Einstellpunkt-Einrichtungen desweiteren Einstell- punkt-Filtereinrichtungen aufweisen, die auf das Einstellpunkt-Schema- Signal ansprechen und das Drehzahleinstellpunktsignal erzeugen.

9. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinendrehzahl-Einstellpunkt-Einrichtungen desweiteren Einrichtungen zum Modifizieren des Ansprechverhaltens der Einstellpunkt-Filterein­ richtungen als Funktion des Gaspedalsignales besitzen.

10. Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrfrequenz des Einstellpunkt-Filters in Abhängigkeit von einem Ansteigen des Gaspedalsignales erhöht wird.

11. Steuersystem zur Verwendung im Antriebszug eines Fahrzeuges, das eine Kraftmaschine mit einer zugehörigen Gasbetätigungseinrichtung (Gas­ pedal), welche ein Ausgangsdrehmoment aufweist, das eine bestimmte charakteristische Beziehung zu Änderungen in der Position des Gaspedales aufweist, ein Getriebe mit einer zugehörigen Steuerung, eine Kupplungs­ einheit zur Übertragung von Drehmoment von der Kraftmaschine auf das Getriebe und Kupplungssteuereinrichtungen zum Steuern des von der Kupp­ lungseinheit übertragenen Drehmomentes in Abhängigkeit von mindestens einem daran angelegten Drehmomentsteuersignal umfaßt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Steuersystem die folgenden Bestandteile umfaßt: Gaspedalpositionserfassungseinrichtungen (17) zur Erzeugung eines Gaspedalsignales, das der Position des Gaspedales (15) entspricht, und eine Steuereinheit (10), die auf das Gaspedal anspricht und das Drehmomentsteuersignal an die Kupplungssteuereinrichtungen (51, 52) anlegt und die Signaleinrichtungen für ein geschätztes Drehmoment aufweist, die auf das Gaspedalsignal ansprechen und ein Signal für ein geschätztes Drehmoment als Funktion der charakteristischen Beziehung erzeugen, und Einrichtungen, die auf das Signal für das geschätzte Drehmoment ansprechen und das Drehmomentsteuersignal erzeugen.

12. Steuersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es des­ weiteren Maschinendrehzahlerfassungseinrichtungen (62) zum Erzeugen eines Maschinendrehzahlsignales aufweist und daß die Steuereinheit (10) Einrichtungen zum Modifizieren des Drehzahlsteuersignales als Funktion des Gaspedalsignales und des Maschinendrehzahlsignales umfaßt.

13. Steuersystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) Maschinendrehzahl-Einstellpunkt-Einrichtungen zur Erzeugung eines Drehzahleinstellpunktsignales als Funktion des Gaspedal­ signales und Einstelleinrichtungen zum Erzeugen eines Drehmomentein­ stellsignales in Abhängigkeit von einem Vergleich des Drehzahleinstell­ punktsignales und des Maschinendrehzahlsignales umfaßt.

14. Steuersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) Maschinendrehzahl-Einstellpunkt-Einrichtungen zum Erzeugen eines Drehzahleinstellpunktsignales als Funktion des Gaspedal­ signales aufweist und daß die Signaleinrichtungen für das geschätzte Drehmoment auf das Drehzahleinstellpunktsignal ansprechen.

15. Steuersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinendrehzahl-Einstellpunkt-Einrichtungen Einstellpunkt-Schema-Ein­ richtungen zur Erzeugung eines Einstellpunkt-Schema-Signales, das einer charakteristischen Beziehung zwischen der Maschinendrehzahl und der Gas­ pedalposition entspricht, aufweisen.

16. Steuersystem nach Anspruch 15 für eine Gasturbine o. ä., dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellpunkt-Schema-Signal in Abhängigkeit von einem Weiterbewegen der Gaspedalposition von einer minimalen Gaspedal­ position weg reduziert wird.

17. Steuersystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinendrehzahl-Einstellpunkt-Einrichtungen desweiteren Einstellpunkt- Filtereinrichtungen aufweisen, die auf das Einstellpunkt-Schema-Signal ansprechen und das Drehzahleinstellpunktsignal erzeugen.

18. Steuersystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinendrehzahl-Einstellpunkt-Einrichtungen desweiteren Einrichtungen zum Modifizieren des Ansprechverhaltens der Einstellpunktfiltereinrich­ tungen als Funktion des Gaspedalsignales aufweisen.

19. Steuersystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrfrequenz des Einstellpunktfilters in Abhängigkeit von einem Ansteigen des Gaspedalsignales zunimmt.

20. Steuersystem zur Verwendung im Antriebszug eines Fahrzeuges, das eine Kraftmaschine mit einer zugehörigen Gasbetätigungseinrichtung (Gaspedal), ein Getriebe mit einer zugehörigen Steuerung, eine Kupp­ lungseinheit mit zwei Bereichen zur Übertragung von Drehmoment von der Kraftmaschine zum Getriebe in Abhängigkeit von einem ersten und zweiten, getrennt angelegten Strömungsmitteldruck und Kupplungssteuereinrich­ tungen zum Steuern des von der Kupplungseinheit übertragenen Drehmomen­ tes in Abhängigkeit von einem ersten Drehmomentsteuersignal, das den ersten Strömungsmitteldruck steuert, und einem zweiten Drehmomentsteuer­ signal, das den zweiten Strömungsmitteldruck steuert, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem eine Steuereinheit (10) aufweist, die Signaleinrichtungen für ein geschätztes Drehmoment zur Erzeugung eines Signales für ein geschätztes Drehmoment, Drehmomentbeaufschla­ gungsstrategieeinrichtungen (64), die auf das Signal für das geschätzte Drehmoment ansprechen und ein erstes und zweites Druckbefehlssignal erzeugen, erste Druckkreiseinrichtungen (66), die auf das erste Druckbefehlssignal ansprechen und das erste Drehmomentsteuersignal erzeugen, und zweite Druckkreiseinrichtungen (67), die auf das zweite Druckbefehlssignal ansprechen und das zweite Drehmomentsteuersignal erzeugen, umfaßt.

21. Steuersystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß es Druckabtasteinrichtungen (59) zur Erzeugung eines Drucksignales, das zum ersten Strömungsmitteldruck proportional ist, aufweist und daß die ersten Druckkreiseinrichtungen (66) auf das Drucksignal ansprechen und in Form eines geschlossenen Regelkreises betreibbar sind.

22. Steuersystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Druckkreiseinrichtungen (67) in Form eines offenen Steuerkreises betreibbar sind.

23. Steuersystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentbeaufschlagungsstrategieeinrichtungen (64) steuerbare Filter­ einrichtungen aufweisen, die derart betreibbar sind, daß sie schnelle Änderungen im zweiten Druckbefehlssignal verhindern und relativ rasche Änderungen im ersten Druckbefehlssignal erhalten, wenn dies erforder­ lich ist, um eine Drehmomentübertragung zu erzielen, die dem Signal für das geschätzte Drehmoment angemessen ist.

24. Steuersystem zur Verwendung im Antriebszug eines Fahrzeuges, das eine Kraftmaschine mit einer zugehörigen Gasbetätigungseinrichtung (Gaspedal), ein Getriebe mit einer zugehörigen Steuerung, das von einer Nichtantriebsposition in eine Antriebsposition bewegbar ist, eine Kupplungseinheit zur Übertragung von Drehmoment von der Kraftmaschine auf das Getriebe und Kupplungssteuereinrichtungen zum Steuern des von der Kupplungseinheit übertragenen Drehmomentes in Abhängigkeit von mindestens einem daran angelegten Drehmomentsteuersignal umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem die folgenden Bestandteile aufweist: Gaspedalpositionserfassungseinrichtungen (17) zur Erzeugung eines Gaspedalsignales, das der Position des Gaspedales (15) entspricht, und eine Steuereinheit (10) mit einer Abhebedrucksteuereinrichtung, die auf die Bewegung der Getriebesteuerung aus einer Nichtantriebsstellung in eine Antriebsstellung anspricht und ein Drehmomentsteuersignal an die Kupplungssteuereinrichtungen allmählich anlegt sowie ein kleines Dreh­ moment erzeugt, das nicht größer ist als erforderlich, um ein langsames Bewegen des Fahrzeuges zu erzeugen, wobei die Steuereinrichtungen Ein­ richtungen aufweisen, die auf das Gaspedalsignal ansprechen und ein Drehmomentsteuersignal an die Kupplungssteuereinrichtungen (51, 52) anlegen, um die Abhebedrucksteuereinrichtungen zu umgehen und eine Antriebsbewegung des Fahrzeuges zu erzeugen.

25. Steuersystem zur Verwendung im Antriebszug eines Fahrzeuges, das eine Gasturbine mit einem Vergaser, eine Kupplungseinheit zur Übertragung von Drehmoment von der Gasturbine auf ein Getriebe und Kupplungssteuereinrichtungen zum Steuern des von der Kupplungseinheit übertragenen Drehmomentes in Abhängigkeit von mindestens einem daran angelegten Drehmomentsteuersignal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem die folgenden Bestandteile umfaßt: Vergaserdrehzahl­ signaleinrichtungen zur Erzeugung eines Signales, das der Vergaserdreh­ zahl entspricht, Turbinendrehzahlsignaleinrichtungen zur Erzeugung eines Signales, das der Turbinendrehzahl entspricht, und eine Steuereinheit (10), die auf die Vergaserdrehzahl- und Turbinendrehzahlsignale anspricht und das Drehmomentsteuersignal an die Kupplungssteuereinrich­ tungen (51, 52) anlegt.

26. System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer­ einheit (10) Signaleinrichtungen für ein geschätztes Drehmoment, die Drehmoment-Interzept-Kurven-Einrichtungen und Drehmomentsteigungs- Kurven-Einrichtungen aufweisen, die auf das Vergaserdrehzahlsignal ansprechen und Drehmoment-Interzept-Kurven-Signale und Drehmomentstei­ gungs-Kurven-Signale erzeugen, und Einrichtungen zum Multiplizieren des Drehmomentsteigungs-Kurven-Signales mit dem Turbinendrehzahlsignal und zum Addieren des Produktes zum Drehmoment-Interzept-Kurven-Signal zur Erzeugung eines geschätzten Drehmomentsignales aufweist.