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Die Erfindung betrifft eine Regelstrategie
zur Regelung des Eingriffs einer Kupplung zur Vorwärtsfahrt
oder einer Kupplung zur Rückwärtsfahrt
in einer Fahrzeug-Transmission, die keinen hydrokinetischen Drehmomentwandler
einschließt.
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In herkömmlichen Mehrgeschwindigkeiten-Getrieben
ist gewöhnlich
ein hydrokinetischer Drehmomentwandler in der Transmission eingeschlossen.
Er ist zwischen der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und dem
Mehrgeschwindigkeiten-Getriebe angeordnet, das Drehmoment-Durchflußwege zu
den Fahrzeug-Antriebsrädern
schafft. Es wurden Versuche unternommen den Drehmomentwandler aus
der Transmission zu beseitigen, um die dem Wandler innewohnenden
hydrokinetischen Effizienzverluste zu eliminieren. Die Beseitigung
des Drehmomentwandlers vermindert außerdem die Rotationsmasse der
Drehmoment-Übertragungselemente
an der Eingangsseite des Mehrgeschwindigkeiten-Getriebes. Ein Getriebe
dieser Art kann unter Bezug auf unser U.S.-Patent Nr. 6 217 479
(entsprechend EP-A-1069349) gesehen werden.
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Eine Getriebeanordnung, die in der
Lage ist mit der Regelstrategie der vorliegenden Erfindung benutzt
zu werden, ist in U.S.-Patent 4 938 097 gezeigt. Die Strategie der
vorliegenden Erfindung ergänzt
die z. B. in U.S.-Patent 5 389 046 gezeigte Regelstrategie. Die
vollständige
Hydraulikschaltung und elektronische Regelstrategie für ein Getriebe
der in dem US Patent 4 938 097 gezeigten Art ist in dem US Patent
5 389 046 offenbart. Das US Patent 4 938 097 und das US Patent 5
389 046 sind, ebenso wie U.S. 6 217479 A.
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Die Erfindung kann in der Regelung
einer Kupplung zur Vorwärtsfahrt
und einer Kupplung zur Rückwärtsfahrt
für ein
Mehrgeschwindigkeiten-Getriebe der in U.S.-Patent Nr. 6,217,479
offenbarten Art verwendet werden. Sie kann außerdem mit einem Vorlegewellen-Handschaltgetriebe
verwendet werden, wo eine Kupplung für Vorwärtsfahrt und eine Kupplung
für Rückwärtsfahrt
gezielt Drehmoment zu einem Drehmoment-Eingangszahnrad für Vorwärtsfahrt
und zu einem Drehmoment-Eingangszahnrad für Rückwärtsfahrt liefern. Weiterhin
kann sie in einem stufenlos variablen Getriebe verwendet werden, das
antreibende und angetriebene Antriebsscheiben mit einem Endlosriemen
aufweist.
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Obgleich die Erfindung hier mit einem
Getriebe offenbart wurde, das Vorwärts- und Rückwärtskupplungen besitzt, kann
sie auch mit einer Automatikkupplung oder einer einzelnen Kupplung
zwischen dem Getriebe und dem Getriebe-Räderwerk benutzt werden.
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EP
0 731 294 legt die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch
1 offen, eine Regelung für
eine automatisierte Fahrzeugkupplung, und speziell Regelungen für verbesserten
Niedergeschwindigkeits-Betrieb von Fahrzeugen, die automatische Kupplungen
besitzen. Ein manuell wählbarer,
verbesserter Kriechmodus der Kupplungsregelung ist als ein Pseudo-Übersetzungsverhältnis auswählbar, in
welchem sich das niedrigste Übersetzungsverhältnis in
Eingriff befindet. Die Kupplung wird geregelt und der Fahrzeugmotor
wird – über einen
relativ großen
Teil der Drosselverstellung hinweg proportional abhängig von
der Drosselposition – über einen
relativ kleinen Teil der gesamten Betriebsbereiche hinweg mit Kraftstoff
versorgt (d. h. der Motor wird von 0% bis 25% der maximalen Kraftstoffversorgung
mit Kraftstoff versorgt, und der Kupplungsschlupf beträgt von 100%
bis 0%). Die Notwendigkeit für
eine tiefe Verminderung oder Kriechübersetzung wird dadurch vermieden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird nun ein Verfahren und eine Regelstrategie zur Regelung des
Eingriffs einer Reibungskupplung in einer Kraftfahrzeug-Transmission
bereitgestellt, die einen drosselgeregelten Verbrennungsmotor und
ein übersetztes
Getriebe besitzt, das Drehmoment-Durchflußwege zwischen dem Motor und
einer angetriebenen Welle definiert; einen vom Fahrer gesteuerten Übersetzungsbereichs-Wähler zur
Wahl des VorwärtsÜbersetzungsbereichs,
von Rückwärts und
Neutral; wobei die Kupplung zwischen dem Motor und Drehmoment-Eingangselementen
des Räderwerks
angeordnet ist, und das Getriebe einen elektronischen Regler einschließt, um die
Drehmoment übertragende
Kapazität
der Kupplung in Reaktion auf Änderungen
in Transmissionsvariablen zu variieren;
wobei die Regelstrategie
für den
Regler es einschließt,
mehrere Betriebsmodi für
das Getriebe zu schaffen, die – einer
bezüglich
des anderen – diskret sind;
für Eintritt
in jeden Betriebsmodus Eintrittsbedingungen für die Transmissionsvariablen
zu schaffen;
zum Verlassen jedes Betriebsmodus Austrittsbedingungen
für die
Transmissionsvariablen zu schaffen;
Transmissionseingangs-Betriebsvariablen
und Transmissionsausgangs-Betriebsvariablen zu messen; und
die
gemessenen Betriebsvariablen zu dem elektronischen Regler zu übertragen,
wobei der elektronische Regler auf die gemessenen Betriebsvariablen
reagiert, um die Drehmoment übertragende
Kapazität der
Kupplung mit jedem der diskreten Betriebsmodi vereinbar zu regeln,
wodurch schnelle und weiche Eingriffe der Reibungskupplung bewirkt
werden;
wobei die Betriebsmodi einschließen
einen Hubmodus, in
welchem die Kupplung in eine Position gehoben wird in welcher eine
beginnende Drehmomentübertragung
auftreten wird; und
einen Kriechmodus, während welchem eine minimale
Drehmomentübertragung über die
Kupplung hinweg erreicht wird, während
sich die Motordrossel in einer Nullstellung befindet;
gekennzeichnet
dadurch, daß weitere
Betriebsmodi bereitgestellt sind, einschließlich eines Anfahrmodus, während welchem
der Motor bei zugestellter Drossel arbeitet und die Kupplung vollständig eingerückt ist;
einen
weichen Verriegelungsmodus, welcher Drehmomentübertragung durch eine rutschende
Kupplung Rechnung trägt;
einen
harten Verriegelungsmodus, während
welchem die Kupplung vollständig
eingerückt
ist;
einen Eintippmodus, während
welchem die Motordrossel schnell zugestellt wird; und
einen
Austippmodus, während
welchem Drehmomentübertragung
geregelt wird, während
die Motordrossel rasch entspannt wird.
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Eine die Erfindung verkörpernde
Methode und Regelstrategie schließt einen Füllmodus ein, während welchem
die Kupplung mit Ansteuerfluid gefüllt wird; und einen Schaltmodus,
in dem das Regelventil-System – in
Reaktion auf sich ändernde
Betriebsvariablen – Übersetzungsverhältniswechsel
für die
Transmission bewirkt.
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Die Regelstrategie schafft jene Bedingungen die
erfüllt
werden müssen,
um den Eintritt in oder Austritt aus irgendeinem der Betriebsmodi
für das Regelsystem
zu erzielen. Die Transmissionsvariablen, welche Bedingungen zum
Eintritt in oder zum Austritt aus irgendeinem der Modi erzielen,
werden während
jeder Regelschleife des Mikroprozessors geprüft. Ist die Austrittsbedingung
für irgendeinen
gegebenen Modus befriedigt, so wird die Regellogik für den Modus
ausgeführt,
in den von dem existierenden Modus aus eingetreten wird. Ist die
Austrittsbedingung für
keinen gegebenen Modus erfüllt,
so wird die Regelroutine in diesem gegenwärtigen Modus verbleiben, und
die Regellogik für
diesen Modus wird in der Ausführung
fortfahren.
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Jene die Erfindung verkörpernde
Regellogik macht es möglich
einen schnellen und weichen Eingriff einer Reibungskupplung während des
Anfahrens eines Fahrzeugs in Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt zu
erzielen. Es ist außerdem
möglich
einen Fahrzeug-Kriechmodus zu erzielen, angenommen die notwendigen
Eintrittsbedingungen für
diesen Modus werden durch den Prozessor detektiert, wann immer der
Getriebe-Bereichswähler
sich nicht in den Neutral- oder Parkstellungen befindet und die
Fahrzeugbremsen nicht angelegt sind.
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Die Strategie wird es möglich machen
für jede
gegebene Motordrehzahl und für
jede gegebene Motordrossel-Stellung maximale Beschleunigung mit maximalem
Motordrehmoment zu erzielen. Die Beschleunigung wird während der
Anfahrperiode mit maximaler Weichheit erreicht.
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Jene die Erfindung verkörpernde
Strategie wird eine vorübergehende
Dämpfung
der Kupplung erlauben, indem sie es der Kupplung – während den sogenannten
Eintipp- und Austipp-Regelzuständen – erlaubt
mit einem geregelten Ausmaß an
Schlupf zu schleifen, während
die Motordrossel schnell zugestellt oder rückgestellt wird.
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Maximale Fahrzeugbeschleunigung wird
erreicht indem man die Motordrehzahl so steuert, daß der Motor
für jede
gegebene Motordrossel-Stellung bei seinem maximalen Drehmomentwert
arbeitet.
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Die vorliegende Erfindung wird nun,
anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
weiter beschrieben werden, in denen:
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1 eine
teilweise Schnittansicht eines Getriebes für eine Kraftfahrzeug-Transmission
ist, in der die Motor-Kurbelwelle durch einen Dämpfer anstatt durch einen hydrokinetischen
Drehmomentwandler an die Drehmoment-Eingangselemente des Räderwerks
angeschlossen ist;
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1a eine
schematische Darstellung der Getriebeelemente für das Getriebe von 1 ist;
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1b eine
Tabelle ist, die Kupplungs- und Bremseneingriffs- und -lösemuster
für das
Getriebe von 1 zeigt;
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1c ein
Blockdiagramm ist, das die Beziehung des Getriebes bezüglich des
Motors und der Antriebsräder
zeigt;
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2 eine
Darstellung des Motordrehzahl-Profils ist, in dem die gewünschte Motordrehzahl
gegen die Eingriffszeit für
die Kupplung aufgetragen ist;
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2a eine
Auftragung einer gewünschten Änderung
in der Motordrehzahl-Kalibriervariablen
als eine Funktion der Motor-Zieldrehzahl während eines Kupplungs-Eingriffintervalls
ist;
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2b eine
Auftragung eines Kalibriermultiplikators für die in 2a aufgetragene, gewünschte Motordrehzahl-Änderung
ist, wobei der Multiplikator von der Regelschleifen-Zählung für den Mikroprozessor
während
des Eingriffintervalls abhängt;
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3 ein
Blockdiagramm der verschiedenen Betriebsmodi ist, einschließlich zulässiger Übergangswege
zwischen den Modi;
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4 ein
Blockdiagramm des elektronischen Regelsystems zur Regelung der Kupplung
in Reaktion auf Transmissionsvariablen ist, einschließlich Motor-Betriebsvariablen;
und
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5 ein
detailliertes Blockdiagramm ist, das dem Blockdiagramm von 3 entspricht, das die Eintritts-
und Austrittsbedingungen für
jeden der Betriebsmodi anzeigt.
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1 zeigt
in schematischer Form ein Mehrgeschwindigkeiten-Automatikgetriebe,
durch Bezugsnummer 10 identifiziert, und einen Verbrennungsmotor 12.
Der Motor 12 schließt
eine Kurbelwelle 14 ein, welche an eine Drehmoment-Eingangswelle 16 für das Getriebe 10 gekoppelt
ist. Diese Kopplung wird durch einen Dämpferaufbau 18 von herkömmlicher
Konstruktion erzielt. Die Drehmoment-Eingangsseite des Dämpfers 18 kann
durch eine Antriebsplatte 20 an die Kurbelwelle 14 gekoppelt
sein.
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Das Getriebe 10 schließt ein erstes
Planetensammelgetriebe 22 und ein zweites Planetensammelgetriebe 24 ein.
Hohlrad 26 des Sammelgetriebes 24 definiert ein
Antriebs-Kettenrad
für eine
Antriebskette 28, welche sich zum angetriebenen Kettenrad 30 des
abschließenden
Antriebs-Planetensammelgetriebes 32 erstreckt.
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Das Drehmoment-Eingangselement von
Planetensammelgetriebe 32 ist Hohlrad 34, welches durch
Planetenritzel 36 angegriffen wird. Das Hohlrad 38 des
Sammelgetriebes 32 ist an Getriebegehäuse 40 verankert.
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Der Träger für die Planetenritzel 36 treibt
den Differentialträger 42 für ein Differentialsammelgetriebe 44 an.
Planeten-Kegelritzel 46 auf dem Träger 42 greift jedes
der Seitenzahnräder 48 und 50 an.
Jedes Seitenzahnrad 48 und 50 ist antriebsfähig an eine Achsen-Halbwelle angeschlossen,
wie entsprechend bei 52 und 54 gezeigt. Jede Achsen-Halbwelle
ist an ein Fahrzeug-Antriebsrad angeschlossen.
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Das Planetengetriebe schließt eine
Rückwärtskupplung 56,
eine Direktantriebskupplung 58 und eine Vorwärtsantriebskupplung 60 ein.
Die Funktion dieser Kupplungen wird allgemein unter Bezug auf das
schematische Diagramm von 1a beschrieben
werden.
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Wie in 1a zu
sehen ist die Motor-Kurbelwelle 14 an Drehmoment-Eingangswelle 16 gekoppelt,
welche durch Vorwärtskupplung 60,
welche während
Betrieb in jedem der ersten drei Übersetzungsverhältnisse
für Vorwärtsfahrt
eingerückt
ist, Drehmoment zum zentralen Ritzel 62 des Planetensammelgetriebes 22 überträgt. Eingangswelle 16 ist während Betrieb
in dem dritten Übersetzungsverhältnis für Vorwärtsfahrt
durch Direktkupplung 58 an Hohlrad 64 angeschlossen.
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Das Drehmoment des Hohlrads 64 wird durch
den Planetenträger
von Sammelgetriebe 24 übertragen.
Der Träger
für Sammelgetriebe 64 ist
an Hohlrad 26 des Sammelgetriebes 24 angeschlossen. Drehmoment-Eingangswelle 16 ist
durch die Rückwärtskupplung 56 an
das Sonnenrad 66 des Sammelgetriebes 24 angeschlossen.
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Der Träger für das Sammelgetriebe 24 ist während Rückwärtsfahrt
und während
Betrieb mit niedrigem Übersetzungsverhältnis durch
eine Nieder- und Rückwärts-Scheibenbremse 68 selektiv
verankert.
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1b zeigt
den Kupplungs- und Bremseneingriff- und -Lösemuster für die in 1a gezeigten Kupplungen und Bremsen.
Die Kupplungen und Bremsen werden gezielt eingerückt und gelöst, um jedes der vier Übersetzungsverhältnisse
für Vorwärtsfahrt
und ein einzelnes Verhältnis
für Rückwärtsfahrt
zu schaffen. Die Symbole RC, FC, DC, L/R und 2/4, in 4 gezeigt, bezeichnen die
Kupplungen und Bremsen, die in 1a ähnlich bezeichnet sind.
Diese Kupplungen und Bremsen sind entsprechend durch Bezugsnummern 56, 60, 58, 68 und 70 identifiziert.
Bremse 70 verankert das Sonnenrad 66 während Betrieb
im zweiten Übersetzungsverhältnis und
Betrieb im vierten Übersetzungsverhältnis, wobei
Letzteres das Schnellgang-Übersetzungsverhältnis ist.
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1c ist
ein allgemeines Blockdiagramm, das die Transmission für ein Kraftfahrzeug
zeigt. Die Motor-Kurbelwelle für
Motor 12 ist durch einen Dämpfer 18 direkt an
das Getriebe 10 angeschlossen, und die Abgabe-Halbwellen
an den Antriebsrädern 72.
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Die Automatikkupplung-Regellogik
der Erfindung besteht aus neun Modi, welche in 3 identifiziert sind. Diese sind der
Füllmodus,
der Hubmodus, der Kriechmodus, der Anfahrmodus, der weiche Verriegelungsmodus,
der harte Verriegelungsmodus; der Schaltmodus,
die Eintipp- und Austippmodi.
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4 zeigt
den Mikroprozessor-Regler bei 100. Er schließt einen
Rechenblock und einen Automatikkupplung-Block bei 102 ein,
welcher Eingangssignale von dem Getriebeöl-Signalflußweg 104, dem Getriebebereichs-Auswahlstellungs-Signalflußweg 106,
dem Motor-Drosselstellungs-Signalflußweg 108,
und dem Radbremsen-Signalflußweg 110 empfängt. Eine
Treiberschaltung 112, welche Teil von Mikroprozessor 100 sein
kann, liefert die Ausgabe des Prozessors zu dem Magnetventil 114.
Dieses Ventil kann ein Elektromagnet mit variabler Kraft oder ein pulsweitenmodulierter
Elektromagnet sein. Der Elektromagnet 114 regelt das Automatikkupplung-System 116.
Das Motordrehzahl-Signal an der Abgabeseite des Automatikkupplung-Systems
wird durch Signalflußweg 118 zu
dem Berechnungsblock 102 geliefert. Ähnlich wird ein Kupplungseingangsdrehzahl-Signal, welches
ein gemessenes Signal ist, durch einen Signalflußweg 120 zu dem Block 102 übertragen.
Die Abgabedrehzahl für
die Kupplung 116 wird durch Signalflußweg 122 zu dem Block 102 geliefert.
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Wie in 3 zu
sehen erfordern die Eintrittsbedingungen für den Füllmodus bei 124, daß der Getriebebereichswähler sich
entweder in der Parkstellung oder in der Neutralstellung befindet.
Die Regelstrategie kann dann bei 126 zu dem Hubmodus austreten.
Wenn der Bereichswähler
sich nicht in den Park- oder Neutralstellungen befindet, so ist
der Druck in der Kupplung, der während
des Füllmodus besteht,
der angeordnete Druck, welcher erforderlich ist um die Leitungen
mit Fluid gefüllt
zu halten.
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Wenn sich die Regelsequenz dann bei 126 im
Hubmodus befindet, so kann die Regelung bei 128 zum Anfahrmodus
hin austreten, wenn die Drosselstellung größer ist als ein niedriger Wert,
wie etwa 2,5 Prozent Drossel, und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
sehr gering ist (zum Beispiel unterhalb von 5 mph (8 km/h)). Der
Prozessor wird außerdem
bestimmen, ob die Hubphase abgeschlossen ist, bevor möglicherweise
ein Austritt zum Anfahrmodus vorgenommen wird. Die Hubphase wird
als abgeschlossen angezeigt, wenn die Motordrehzahl geringfügig abfällt, während die
Reibungselemente der Kupplung beginnen einzugreifen.
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Abschluß der Hubphase kann außerdem detektiert
werden, indem man den Kupplungsdruck mißt und bestimmt, ob er gleich
oder größer dem Hubdruck
ist.
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Wie in 3 gezeigt
kann die Regelsequenz den Hubmodus zu dem Anfahrmodus 128 hin verlassen,
oder zu dem Kriechmodus 130, oder zu dem weichen Verriegelungsmodus 132.
Die Regelung wird zu dem Kriechmodus hin austreten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
niedriger ist als 5 mph und wenn die Hubphase abgeschlossen ist.
In den weichen Verriegelungsmodus wird eingetreten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
gleich oder höher
als 5 mph (8 km/h) ist, und wenn die Hubphase abgeschlossen ist.
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Wenn Vorkehrungen getroffen werden
um einen Kupplungsdruck-Sensor zu verwenden, so kann die Regelstrategie
zum Verlassen des Hubmodus eine Druckrückführung im geschlossenen Regelkreis verwenden.
Dies beinhaltet zwei Phasen: eine sogenannte Verstärkungsphase
und eine Hubphase. In der Verstärkungsphase
ist der angeordnete Druck der Verstärkungsdruck in der Kupplung.
Ein Zeitgeber wird gestartet und es ist nicht möglich die Verstärkungsphase
zu verlassen, bis der Zeitgeber abläuft. Dies wird sicherstellen,
daß der
Kolben der Kupplung während
der Hubphase vollständig
ausfährt.
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Die Regelstrategie erfordert eine
Bestimmung des gewünschten
Drucks, welcher eine Funktion des Drehmoments und eine Funktion
der Temperatur ist. Der Prozessor bestimmt dann jeglichen Fehler
zwischen dem gewünschten
Druck und dem tatsächlichen
Druck. Der neu angeordnete Druck ist dann gleich dem alten angeordneten
Druck plus dem Fehler. Dies wird durch eine Druckregelung im geschlossenen
Regelkreis bestimmt, in der die Änderung
im Druck oder der Fehler unter Verwendung einer Proportional-Integral-Derivativ-Regelung
im geschlossenen Regelkreis zu dem alten angeordneten Druck hinzuaddiert
wird.
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Wenn das Regelsystem keinen Drucksensor einschließt, so beinhaltet
es die Verstärkungsphase wiederum
zur Hubphase hin auszutreten, wenn der Zeitgeber abgelaufen ist.
Wie in dem vorigen Fall ist der angeordnete Druck gleich dem Verstärkungsdruck,
und die Verstärkungszeit
ist eine Funktion von Drosselstellung und Temperatur, welche Kalibriervariablen
sind, die in Orten im RAM gespeichert sind. Der Verstärkungsdruck
wird durch einen im ROM angeordneten Kalibrierparameter repräsentiert.
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Nachdem diese Verstärkungsphase
abgeschlossen ist tritt der Prozessor in eine Hubphase ein, wo ein
lineares Ansteigen des Drucks auftritt. Ein Zeitgeber wird verwendet
um die Länge
der Rampenphase zu bestimmen, während
welcher der Kupplungsdruck erhöht
wird. Der angeordnete Druck ist eine Funktion von Drehmoment und
Temperatur, und die durch den Zeitgeber festgelegte Hubzeit ist
einer der Kalibrierparameter.
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Wie in 3 zu
sehen ist es möglich
von Hubmodus 126 in den Kriechmodus 130 einzutreten. Die
Bedingungen um in den Kriechmodus einzutreten erfordern, daß die Bremsen
angelegt werden, bis der Motor fast blockiert. Alternativ kann das
Fahrzeug mit einer Drosselstellung von weniger als 1,5 Prozent bis
zu einer niedrigen Geschwindigkeit hinab und einer Motordrehzahl
von weniger als ungefähr
1100 U/min rollen. Diese Bedingung wird wie folgt ausgedrückt: (vs_rate < –2 mph/Schleife & vs. < 10 mph) oder
(ne_rate < –100 U/min/Schleife & ne < 1000 U/min)
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Wenn das Fahrzeug verzögert wird
eine Rate von weniger als 2 mph (3,2 km/h) pro Regelschleife (welche
um 16 ms betragen kann) und eine Fahrzeuggeschwindigkeit von weniger
als 10 mph (16 km/h) die Eintrittsbedingungen befriedigen.
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Der Prozessor kann zu dem Anfahrmodus 128 austreten,
wenn die Drosselstellung größer als 2,5
Prozent ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit weniger als ungefähr 5 mph
(8 km/h) beträgt.
Der Prozessor wird dann zu dem weichen Verriegelungsmodus 132 hin
austreten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als oder gleich ungefähr 5 mph
ist. Die Regelstrategie für
den Kriechmodus, wenn die Bremsen angelegt sind, wird wie folgt
ausgedrückt: pr_cmd = pr_cmd (Modusbeginn) + PRDLCRLO (langsames
Schleichen) + PKAM
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Sind die Bremsen gelöst, so wird
die Regelstrategie für
den Kriechmodus wie folgt ausgedrückt:
pr_cmd
= pr_cmd (Modusbeginn) + PRDLCRHI (schnelles Schleichen) + PKAM
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In den vorstehenden Gleichungen sind
die Ausdrücke „PRDLCRLO" und „PRDLCRHI" Kalibrierparameter,
und der Term „PKAM" ist ein akkumulierter,
erlernter Wert aus den vorangehenden Eingriffen.
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Die Regelstrategie kann eine Nachschlagetabelle
verwenden, um die Regelparameter zu erhalten; oder es kann eine
Regelung im geschlossenen Regelkreis verwendet werden, wenn das
System einen Kupplungsdruck-Sensor einschließt.
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Wenn sich die Strategie im Anfahrmodus 128 befindet,
kann sie zu dem Schaltmodus 134 hin austreten, wo eine
Getriebeschaltung auftreten kann, vorausgesetzt der Kupplungsschlupf
liegt bei weniger als 100 U/min. Die Strategie kann während harter Bremsung
bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten oder Betrieb mit niedriger
Drossel oder geringer Fahrzeuggeschwindigkeit zu dem Kriechmodus 130 hin
austreten. Die Strategie kann vom Anfahrmodus 128 zu dem
weichen Verriegelungsmodus 132 austreten, wenn der Kupplungsschlupf
weniger als 100 U/min beträgt
oder die maximal zulässige
Zeit abgelaufen ist; oder wenn die Fahrzeugbeschleunigung weniger
als die normale Fahrzeugbeschleunigung ist, und die Kupplungsausgangs-Drehzahl
hoch genug ist, so daß der
Motor eine minimal akzeptable Beschleunigung bereitstellen wird,
nachdem die Kupplung vollständig
verriegelt ist. Wird die thermische Kapazität der Kupplung überstiegen,
so wird eine Vorkehrung getroffen um den Anfahrmodus zu verlassen.
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Die Regelstrategie für den Anfahrmodus
besteht aus einer anfänglichen
Anfahrphase, eine Kapazitätsphase,
einer Geschwindigkeitsquadratphase, einer Motordrehzahl-Profilphase
und einer Motordrehzahl-Regelphase. Das Motordrehzahl-Ziel ist gleich
der Drehzahl maximalen Drehmoments oder der Zieldrehzahl für die gegenwärtige Drosselstellung.
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Während
der anfänglichen
Anfahrphase wird die Regelstrategie wie folgt ausgedruckt: pr_cmd = pr_cmd (im Kriechmodus) + fn_(tp_flt) (Druck
wird allmählich
gesteigert)
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Wird die Regelstrategie in einem
Regelsystem mit elektronischer Drosselregelung verwendet (z. B.
eine Drive-by-Wire-Regelung), so kann der Ausdruck für die gefilterte
Drosselstellung durch einen die tatsächliche Gaspedalstellung darstellenden Term
ersetzt werden.
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Wenn die für die anfängliche Anfahrphase tatsächlich zugelassene
Zeit verstrichen ist, oder wenn die Motordrehzahl größer ist
als die Zieldrehzahl mal einem Kalibiermultiplikator, und die Motordrehzahl
größer ist
als die minimale Motordrehzahl in der Anfangsphase, so wird die
Regelstrategie für
die Kapazitätsphase
wie folgt ausgedrückt:
- – tq_target
= fn(für
gegenwärtige
tp gewünschtes Spitzendrehmoment)
- – Erzeuge
gewünschtes
Kupplungskapazitäts-Profil
unter Verwendung einer Profilgestaltungs-Funktion. Wenn die Motordrehzahl
steigt
- – Tq_dl_des
= fn_(tq_target – tq_des_old)
- – Tq_des_new
= tq_des_old + tq_dl_des, ansonsten behalte Drehmoment der vorigen
Schleife bei (alternativ kann ein Filter erster Ordnung verwendet
werden, um das. Drehmoment auf tq_target anzuheben)
- – Wandle
Kapazität
in Druck um (pr_cmd = Kapazität/gain_cl
+ Hubdruck)
- – Alternative
Logik:
- – Setze
Basisdruck = fn(ne_target)
- – Setze
ungefilterten, angeordneten Druck = Basisdruck + Rampe (Funktion
von tp flt). Die Rampe stellt einen allmählich ansteigenden Druck bereit.
- – Wenn
Motordrehzahl oder Kupplungsschlupf ansteigt, wird der Kupplungsdruck
durch Filterung des angeordneten Drucks unter Verwendung eines Filters
erster Ordnung angeordnet. Die Zeitkonstante des Filters ist eine
Funktion der Drosselstellung.
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Erreiche pr_cmd_new entweder durch
eine Nachschlagetabelle fn(pr_cmd) oder durch Regelung in geschlossenem
Regelkreis.
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Die Prozessor-Regelroutine wird zur
Geschwindigkeitsquadratphase hin austreten, nachdem eine maximal
zugelassene Zeit verstrichen ist, oder die Motordrehzahl höher ist
als die Zieldrehzahl mal einem Kalibriermultiplikator, und die Motordrehzahl höher ist
als die minimale Motordrehzahl in der Kapazitätsphase.
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Die Geschwindigkeitsquadratphase
ist jedoch optional. Anstatt in die Geschwindigkeitsquadratphase
einzutreten wird die Strategieroutine gewöhnlich die Geschwindigkeitsquadratphase
auslassen und dann in die Motordrehzahl-Profilphase des Anfahrmodus
eintreten.
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Wenn die Routine in die Geschwindigkeitsquadratphase
des Anfahrmodus eintritt, versucht die Strategie innerhalb der Drehmomentgrenzen
des Systems die Funktion eines Drehmomentwandlers oder einer Flüssigkeitskupplung
zu emulieren.
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Die Regelstrategie um dies zu erreichen
wird wie folgt ausgedrückt:
Drehmoment = ne2*TR/K2,
wobei TR = fn (Kupplungsabgabedrehzahl/ Kupplungseingangsdrehzahl)
und K = fn (Kupplungsabgabedrehzahl/Kupplungseingangsdrehzahl)
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Wenn (Motordrehzahl steigt) pr_cmd_new
= (Drehmoment/GAINcl + PRSTRK), ansonsten
behalte Druck der vorhergehenden Schleife bei.
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Erreiche pr_cmd_new entweder durch
eine Nachschlagetabelle fn(pr_cmd) oder durch Regelung in geschlossenem
Regelkreis. Die Regelung in geschlossenem Regelkreis wird verwendet
wenn das System einen Kupplungsdruck-Sensor besitzt.
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Nachdem die Geschwindigkeitsquadratphase
abgeschlossen ist, wird die Routine zur Motordrehzahl-Profilphase
hin austreten. Dies tritt ein, wenn die maximal zulässige Zeit
verstrichen ist oder wenn die Motordrehzahl höher ist als die Zieldrehzahl mal
dem Kalibriermultiplikator und die Motordrehzahl höher ist
als eine Minimaldrehzahl in der Geschwindigkeitsquadratphase.
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Auf Eintreten in die Motordrehzahl-Profilphase
hin regelt die Regelstrategie den Motor auf das in 2 zu sehende Motordrehzahl-Profil. Es
wird zugelassen, daß die
Motordrehzahl gemäß einem
Profil ansteigt, das durch eine kalibrierbare Funktion gestaltet
ist. Der anfängliche
Teil des Profils wird weiterhin durch einen Multiplikator angepaßt, welcher
eine Funktion der Schleifenzählung
ist. Dies ist in 2b zu
sehen. 2a ist eine Auftragung
des gewünschten
Drehzahlunterschiedes oder der Änderung
in der Motordrehzahl, welche eine Funktion des Unterschiedes zwischen
der Zieldrehzahl und der tatsächlich
vorliegenden Drehzahl ist. Diese Motordrehzahl-Gestaltungsstrategie
ist wie folgt dargestellt:
- – ne_dl_des = fn(nc_target – ne_flt)
- – Beschränke Änderung
in ne_dl_des auf innerhalb der physikalischen Fähigkeiten des Systems.
- – ne_dl_des
= ne_dl_des*fn(loop_count) (modifiziere anfänglichen Drehzahlanstieg des
Profils)
- – ne_des
= ne_flt + ne_dl_des – ne_rate
(Änderungsrate
der Motordrehzahl)
- – Fehler
= ne_des + ne_flt
- – ΔPr = pid(Fehler,
kp, kl, kd, kc(tp_flt))
- – pr_cmd_new
= pr_cmd_old + ΔPr
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Nachdem jeder Modus abgeschlossen
ist, wird ein neuer angeordneter Druck in jener in der vorstehenden
Gleichung beschriebenen Art und Weise berechnet. Dies resultiert
in einem neuen Druck und dem Kupplungsdruck-Regelmagnet.
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Nachdem die Motordrehzahl-Profilphase
abgeschlossen ist, wird die Strategie in die Motordrehzahl-Regelphase
eintreten. Diese tritt auf wenn die Motordrehzahl höher ist
als die Zieldrehzahl oder nahe der Zieldrehzahl liegt, und die Motordrehzahl-Anstiegsrate
nicht zu hoch ist. Die Regelstrategie für die Motordrehzahl-Regelphase
wird wie folgt ausgedrückt:
- – ne_dl_des
= fn(ne_target – ne)
- – Kappe
ne_dl_ds auf einen kleinen positiven oder negativen Wert mit einer
Kappung der Gesamtänderung
von Basis ne target.
- – Wiederhole
die Logik wie für
die Drehzahlprofil-Regelphase beschrieben (siehe oben).
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Ist die Regelroutine in den weichen
Verriegelungsmodus 132 eingetreten, so ist es möglich den weichen
Verriegelungsmodus zu verlassen und direkt zu dem Schaltmodus 134 oder
dem Kriechmodus 130 zu gehen, oder zu dem Anfahrmodus 128, oder
zu dem Eintippmodus 136, oder zu dem Austippmodus 138,
oder zu dem harten Verriegelungsmodus 140. Die Bedingungen,
die bestehen um jeden dieser Modi zu verlassen, sind wie folgt ausgedrückt:
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Austritt zum Schaltmodus
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flg_shf zeigt an daß eine Schaltung
auftritt
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Austritt zum Kriechmodus
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Niedrige Drossel und niedrige Fahrzeuggeschwindigkeit
oder
hartes Bremsen und niedrigere Fahrzeuggeschwindigkeit
oder
Abbruch aus dem Wegfahren oder Anfahren und niedrige Fahrzeuggeschwindigkeit
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Austritt zum Anfahrmodus
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tp flt > 2% (zum Beispiel), und niedrige Fahrzeuggeschwindigkeit,
und hoher Kupplungsschlupf
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Austritt zum Eintippmodus
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Nicht schaltend und hohe Drossel-Anstiegsrate,
und Drossel oberhalb eines minimalen Schwellenwertes
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Austritt zum Austippmodus
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Nicht schaltend und hohe Drossel-Abnahmerate,
und Drossel unterhalb eines Schwellenwertes
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Austritt zum harten Verriegelungsmodus
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Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb
eines Schwellenwertes, und niedriger Kupplungsschlupf
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Wird in den weichen Verriegelungsmodus 132 eingetreten,
so wird der Kupplung erlaubt zu schleifen. Dies erfordert die Berechnung
eines Schlupfziels, welches eine Funktion der Kupplungs-Ausgangsdrehzahl,
der Drosselstellung und des gegenwärtigen Ganges ist. Ist der Zielschlupf
geringer als ungefähr
4 U/min, so wird der Prozessor den Kupplungsdruck allmählich steigern,
um ungefähr
eine zusätzliche
Kapazität
von 10 Prozent zu erhalten.
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Die vorangegangene Regelstrategie
für die weiche
Verriegelung nimmt an, daß das
System keinen Drucksensor aufweist. Ist der Zielschlupf gleich oder
größer als
ungefähr
4 U/min, so würde
die Strategie wie folgt sein:
- – slip_dl_des
(Änderung
im gewünschten
Schlupf) = fn(slip_act) tatsächlicher
Schlupf)
- – slip_cmd
= slp_act + sl_dl_des – fslip_rate
(Rate der Schlupfänderung)
- – Fehler
= slp_cmd – slp_act
- – Δpr = pid(Fehler,
kp, kl, kd, kc(Fehler)) + Δpr aus Drehmoment-Vorwärtskopplung
- – pr_cmd_new
= pr_cmd_old + Δpr
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Wenn der Bediener in die Drossel „hineintritt" oder aus ihr „heraustritt" wird der Prozessor
den Kupplungsdruck basierend auf dem entsprechenden Drehmoment berechnen,
der bestehen würde.
Dies stellt eine sofortige Druckänderung
an der Kupplung bereit. Es besteht keine Notwendigkeit einen Fehler im
Druck zu berechnen und dann – unter
Verwendung einer Rückführung im
geschlossenen Regelkreis – ein
Fehlersignal für
eine Druckänderung
zu berechnen. Diese Prozedur ist in der Industrie als „Drehmoment-Vorwärtskopplungs-Regelung" bekannt.
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Wenn die Regelroutine des Prozessors
in den Eintippmodus 136 eintritt, ist es möglich zum Schaltmodus 134 hin
auszutreten, oder zu dem weichen Verriegelungsmodus 132,
oder zu dem Austippmodus 132. Der Austritt zu dem Schaltmodus
kann erreicht werden, wenn ein Schaltmerker gesetzt ist, der anzeigt
daß eine
Schaltung auftritt. Ein Austritt zu dem weichen Verriegelungsmodus
kann stattfinden, wenn ein Eintipp-Zeitgeber abgelaufen ist. Ein
Austritt zum Austipp-Modus findet statt, wenn das Getriebe nicht
schaltet und eine hohe Drossel-Abnahmerate
besteht, und die Drosseleinstellung unterhalb eines Schwellenwertes
liegt. Die Regelstrategie während
des Eintippmodus vermindert die Kupplungskapazität, was sie unter Verwendung
eines Schlupf-Rückführungsreglers
dazu bringt, um einen kleinen Betrag zu rutschen.
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Eintritt in den Austippmodus 138 wird
die Kupplungskapazität
vermindern, was sie dazu bringt unter Verwendung eines Schlupf-Rückführungsreglers
um einen kleinen Betrag zu rutschen. Es ist möglich von dem Austippmodus
zu dem Schaltmodus hin auszutreten, wenn der Schaltmerker anzeigt,
daß eine
Schaltung auftritt. Ein Austritt zu dem weichen Verriegelungsmodus
kann stattfinden, wenn ein Austipp-Zeitgeber abgelaufen ist. Ein
Austritt zu dem Eintippmodus findet statt, wenn das Getriebe nicht schaltet
und die Drosselstellung mit hoher Geschwindigkeit ansteigt, und
die Drosselstellung sich bei einem minimalen Schwellenwert befindet.
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Wenn sich die Regelsequenz in dem
Schaltmodus befindet, ist es möglich
zu dem weichen Verriegelungsmodus 132 hin auszutreten,
wenn die Gangschaltung abgeschlossen ist. Die Regelstrategie für dieses
bringt den Kupplungsdruck dazu zu steigen, und verriegelt dadurch
die Kupplung. Ist eine Dämpfung
von Schwingungen gewünscht,
so kann man die Kupplung unter Verwendung eines Schlupf-Rückführungsreglers
um einen kleinen Betrag rutschen lassen.
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Die Kupplung beginnt zu Beginn der Übersetzungsverhältnis-Wechselphase
des Schaltmodus zu rutschen und hört kurz vor Ende der Schaltung
zu rutschen auf. Der gewünschte
Schlupf des Inbetriebnahme-Kupplungsprofils ist eine Funktion des
Drehzahlverhältnisses.
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Wenn die Regelroutine sich in dem
harten Verriegelungsmodus 140 befindet, ist es möglich zu dem
Schaltmodus hin auzuteten, oder zu dem weichen Verriegelungsmodus
bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten; oder zu dem Eintippmodus,
wenn das Getriebe nicht schaltet und die Drosselstellung mit einer
höheren
Rate zunimmt und die Drosselstellung oberhalb eines Schwellenwertes
liegt. Austritt von dem harten Verriegelungsmodus zu dem Austippmodus
kann erreicht werden, wenn das Getriebe nicht schaltet und die Drosseleinstellung
mit einer hohen Geschwindigkeit abnimmt, und sich die Drosseleinstellung
unterhalb eines Schwellenwertes befindet. Die Regelstrategie während Betrieb
in dem harten Verriegelungsmodus wird durch die folgende Gleichung
ausgedrückt:
pr_cmd = pr_cmd_old + Druckunterschied bis Maximaldruck
erreicht ist
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5 zeigt
ein Blockdiagramm für
die in der vorstehenden Beschreibung beschriebene Regelstrategie.
In 5 sind die Eintritts-
und Austrittsbedingungen für
jeden der Betriebsmodi gemäß der vorstehenden
Besprechung gezeigt.
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In 3 und 5 sind der Schaltmodus, der weiche
Verriegelungsmodus, die Eintipp- und
Austippmodi und der harte Verriegelungsmodus in einer gestrichelten
Linie eingeschlossen. Dieser Teil der Regelsequenz wird während der
Fahrt verwendet. Die Teile des Diagramms, die sich außerhalb
der gestrichelten Linie befinden, sind jene Teile die während der
Inbetriebnahme des Fahrzeuges verwendet werden.
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In den Anfahrmodus während Inbetriebnahme
wird eingetreten wenn der Fahrer die Drosselklappe vorrückt. Ist
die Drosseleinstellung zu diesem Zeitpunkt größer als zum Beispiel 2,5 Prozent,
und wenn die Getriebe-Eingangsdrehzahl niedriger als 1000 U/min
beträgt,
und wenn der Schlupf höher
als ungefähr
50 U/min (80,5 km/h) liegt, wird in den Anfahrmodus eingetreten.
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Wenn sich das Fahrzeug im Anfahrmodus befindet,
kann ein starkes Eintippen der Drosselklappe in einem Eintritt zum
Schaltmodus hin resultieren. Wenn ein geringfügiges Eintippen vorliegt, kann
die Routine zu dem weichen Verriegelungsmodus schalten.
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Die Schaltung vor und zurück zwischen
dem Eintippmodus und dem Austippmodus hängt nur von der Rate der Drosselstellungs-Änderung
ab.
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Wenn das Fahrzeug in dem harten Verriegelungsmodus
arbeitet und wenn das Fahrzeug verzögert, ist es dann möglich zu
dem weichen Verriegelungsmodus zu gehen. Zum Beispiel kann die Geschwindigkeit
zu dieser Zeit 5 mph (8 km/h) betragen.
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Wenn sich die Routine im harten Verriegelungsmodus
befindet und die Fahrzeuggeschwindigkeit unter ungefähr 45 mph
(72,4 km/h) verringert wird, kann aus NHV-Gründen (Noise, Vibration and Harshness;
Lärm, Vibration
und Ruppigkeit) in den weichen Verriegelungsmodus eingetreten werden. Wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb ungefähr 50 mph (80,5 km/h) liegt,
wird die Kupplung in dem harten Verriegelungsmodus verbleiben.