DE602004000650T2

DE602004000650T2 - Steuerverfahren für ein Doppelkupplungsgetriebe

Info

Publication number: DE602004000650T2
Application number: DE602004000650T
Authority: DE
Inventors: Mark Rochester Hills Buchanan; Russell Illawong Lemon; Melissa Howell Koenig
Original assignee: BorgWarner Inc; Borg Warner Automotive Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: JP4126023B2; DE602004000650D1; EP1449708A1; US6790159B1; US20040166992A1; JP2004251455A; EP1449708B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft generell die Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes, genauer gesagt ein Verfahren zum Steuern der Beschleunigung des Motors eines Motorfahrzeuges durch Steuern der Drehmomentübertragung der Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes.
Generell gesagt machen Landfahrzeuge einen Antriebszug erforderlich, der aus drei Basiskomponenten besteht. Diese Komponenten umfassen eine Arbeitsmaschine (wie einen Verbrennungsmotor), ein Getriebe und Räder. Die Getriebekomponente wird üblicherweise einfach als das „Getriebe" bezeichnet. Das Motordrehmoment und die Drehzahl werden im Getriebe in Abhängigkeit vom Zugkraftbedarf des Fahrzeuges umgewandelt. Gegenwärtig gibt es zwei typische Getriebearten, die zum Einsatz in herkömmlichen Motorfahrzeugen zur Verfügung stehen. Das erste und älteste Getriebe ist das manuell betätigte Getriebe. Diese Getriebe weisen eine fußbetätigte Anfahrkupplung zum Verbinden und Lösen des Antriebzuges mit bzw. von der Arbeitsmaschine und einen Schalthebel zum wahlweisen Ändern der Gänge innerhalb des Getriebes auf. Wenn ein Fahrzeug mit einem manuell schaltbaren Getriebe angetrieben wird, muss der Fahrzeuglenker die Betätigung des Kupplungspedales, des Schalthebels und des Gaspedales koordinieren, um einen sanften und wirksamen Schaltvorgang von einem Gang zum nächsten zu erreichen. Die Konstruktion eines manuell schaltbaren Getriebes ist einfach und robust und sorgt für einen guten Kraftstoffverbrauch, da eine direkte Kraftübertragung vom Motor zu den Antriebsrädern des Fahrzeuges stattfindet. Da ferner der Fahrzeuglenker die vollständige Steuerung über die Zeitpunkte der Schaltvorgänge besitzt, kann er auf dynamische Weise den Schaltvorgang so einstellen, dass das Fahrzeug besonders wirtschaftlich gefahren werden kann. Ein Nachteil eines derartigen manuell schaltbaren Getriebes besteht jedoch darin, dass während des Schaltens eine Unterbrechung der Antriebsverbindung auftritt. Ferner bedarf es für den Fahrzeuglenker einer großen physikalischen Anstrengung, um die Gänge in einem manuell betätigten Getriebe zu schalten.
Der zweite Typ eines Getriebes, der in einem herkömmlichen Motorfahrzeug Verwendung findet, ist ein automatisches Getriebe. Automatische Getriebe ermöglichen eine einfache Handhabung. Der Lenker eines Fahrzeuges, das mit einem automatischen Getriebe ausgestattet ist, muss nicht beide Hände für das Lenkrad und für den Schalthebel und beide Füße für die Kupplung und für das Gas- und Bremspedal verwenden, um das Fahrzeug auf sichere Weise zu handhaben. Des Weiteren bietet ein automatisches Getriebe eine größere Bequemlichkeit in Stopp- und Go-Situationen, da der Fahrzeuglenker nicht kontinuierlich schalten muss, um eine Anpassung an die sich fortdauernd ändernde Geschwindigkeit des Verkehrs zu erreichen. Obwohl herkömmliche automatische Ge triebe eine Unterbrechung in der Antriebsverbindung während des Schaltens vermeiden, weisen sie den Nachteil einer reduzierten Effizienz auf, da sie hydrokinetische Vorrichtungen, wie Drehmomentwandler, zwischen dem Ausgang des Motors und dem Eingang des Getriebes benötigen, um dazwischen kinetische Energie zu übertragen.
Bei niedrigen Drehzahlverhältnissen UpM-Ausgang/UpM-Eingang multiplizieren oder erhöhen Drehmomentwandler die Drehmomentübertragung vom Motor. Während der Drehmomentmultiplikation ist das Ausgangsdrehmoment größer als das Eingangsdrehmoment für den Drehmomentwandler. Bei hohen Geschwindigkeitsverhältnissen ist jedoch keine Drehmomentmultiplikation vorhanden und wird der Drehmomentwandler zu einer Fluidkupplung. Fluidkupplungen besitzen einen inhärenten Schlupf. Ein Drehmomentwandlerschlupf ist vorhanden, wenn das Drehzahlverhältnis geringer ist als 1,0 (UpM-Eingang > UpM-Ausgang des Drehmomentwandlers). Durch den inhärenten Schlupf wird die Effizienz des Drehmomentwandlers verringert.
Obwohl Drehmomentwandler für eine sanfte Kupplung zwischen dem Motor und dem Getriebe sorgen, führt der Schlupf des Drehmomentwandlers zu parasitären Verlusten, so dass auf diese Weise die Effizienz des gesamten Antriebszuges verringert wird. Ferner benötigt der Drehmomentwandler selbst ein unter Druck stehendes hydraulisches Strömungsmittel zusätzlich zum Bedarf nach Druckmitteln für die Durchführung der Schaltungsvorgänge. Das bedeutet, dass ein automatisches Getriebe eine Pumpe großer Leistung besitzen muss, um den erforderlichen hydraulischen Druck sowohl für das Akti vieren des Drehmomentwandlers als auch für Schaltvorgänge zur Verfügung zu stellen. Durch die zum Antreiben der Pumpe und zum unter Druck setzen des Strömungsmittels erforderliche Kraft werden zusätzliche parasitäre Effizienzverluste im automatischen Getriebe verursacht.
In einem Versuch, ein Fahrzeuggetriebe zu schaffen, das die Vorteile von beiden Getriebearten mit weniger Nachteilen hiervon aufweist, sind Kombinationen der traditionellen „manuell schaltbaren" und „automatischen" Getriebe entwickelt worden. In neuerer Zeit sind „automatisierte" Varianten von herkömmlichen manuell schaltbaren Getrieben entstanden, die ohne irgendein Eingangssignal vom Fahrzeuglenker automatisch schalten. Solche automatisierten manuell schaltbaren Getriebe besitzen üblicherweise eine Vielzahl von kraftbetätigten Betätigungseinheiten, die über eine Getriebesteuereinheit oder irgendeine Art einer elektronischen Steuereinheit (ECU) gesteuert werden, um automatisch synchronisierte Kupplungen zu schalten, die den Eingriff von miteinander kämmenden Zahnrädern steuern, welche traditionell in manuell schaltbaren Getrieben vorhanden sind. Diese Konstruktionsvarianten weisen entweder elektrische oder hydraulisch betätigte Betätigungseinheiten zur Durchführung der Gangwechsel auf. Selbst mit diesen inhärenten Verbesserungen dieser neueren automatisierten Getriebe haben diese jedoch immer noch den Nachteil einer Unterbrechung der Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle während eines sequentiellen Schaltens. Ein Schalten bei unterbrochener Kraftübertragung führt zu einem rauen Schaltgefühl, das generell als nichtakzeptabel angesehen wird, wenn es mit dem sanften Schaltgefühl ver glichen wird, das bei den meisten herkömmlichen automatischen Getrieben vorhanden ist.
Um dieses Problem zu überwinden, sind andere automatisierte manuell schaltbare Getriebe entwickelt worden, bei denen kraftbetätigte Schaltvorgänge durchgeführt werden können, um Schaltvorgänge unter Last zu ermöglichen. Beispiele von derartigen automatisierten schaltbaren Getrieben mit kraftbetätigten Schaltvorgängen sind in den US-PS'en 5 711 409 und 5 966 989 beschrieben. Diese speziellen Varianten von automatisierten manuell schaltbaren Getrieben besitzen zwei Kupplungen und werden generell einfach als Doppelkupplungsgetriebe oder Zwillingskupplungsgetriebe bezeichnet. Die Doppelkupplungskonstruktion ist oft koaxial und zusammenwirkend so ausgebildet, dass Kraft von einer einzigen Motorschwungradanordnung abgeleitet wird. Einige Konstruktionen besitzen jedoch eine Doppelkupplungseinheit, die koaxial ausgebildet ist, bei der jedoch die Kupplungen auf gegenüberliegenden Seiten der Getriebeeinheit angeordnet sind und unterschiedliche Eingangsquellen haben. Unabhängig davon entspricht diese Konstruktion zwei Getrieben in einem Gehäuse, nämlich einer Getriebeeinheit auf jeder von zwei Eingangswellen, die gleichzeitig eine Ausgangswelle antreiben. Jedes Getriebe kann unabhängig geschaltet und gekuppelt werden. Auf diese Weise ist ein ununterbrochenes Heraufschalten und Herunterschalten zwischen Gängen zusammen mit der hohen mechanischen Effizienz eines manuell schaltbaren Getriebes in der Form eines automatischen Getriebes erhältlich. Durch die effektive Verwendung von bestimmten automatisierten manuell schaltbaren Getrieben sind daher signifikante Verbesserungen des Kraftstoffverbrauchs und des Fahrzeugverhaltens möglich.
Die Doppelkupplungsgetriebekonstruktion kann zwei Scheibenkupplungen aufweisen, von denen jede mit ihrer eigenen Kupplungsbetätigungseinheit ausgestattet ist, um das Einrücken und Ausrücken der beiden Kupplungen unabhängig voneinander zu steuern. Obwohl die Kupplungsbestätigungseinheiten vom elektromechanischen Typ sein können, da ein Schmiersystem im Getriebe noch eine Notwendigkeit darstellt und somit eine Pumpe erforderlich ist, finden bei einigen Doppelkupplungsgetrieben hydraulische Schaltvorgänge und Kupplungssteuervorgänge Verwendung. Bei diesen Pumpen handelt es sich oft um Gerotor-Typen, die viel kleiner sind als die in herkömmlichen automatischen Getrieben verwendeten Pumpen, da sie typischerweise keinen Drehmomentwandler versorgen müssen. Somit werden die parasitären Verluste gering gehalten. Die Schaltvorgänge werden durchgeführt, indem das gewünschte Zahnrad vor einem Schaltereignis und nach dem Einrücken der entsprechenden Kupplung in Eingriff gebracht wird. Mit zwei Kupplungen und zwei Eingangswellen kann sich das Doppelkupplungsgetriebe zu bestimmten Zeiten in zwei unterschiedlichen Gängen befinden, wobei jedoch nur eine Kupplung eingerückt ist und Kraft zu einem bestimmten vorgegebenen Zeitpunkt überträgt. Um zum nächst höheren Gang zu schalten, werden zuerst die gewünschten Zahnräder an der Eingangswelle der nichtangetriebenen Kupplungseinheit eingerückt, wonach die angetriebene Kupplung ausgerückt und die nichtangetriebene Kupplung eingerückt wird.
Dies erfordert, dass das Doppelkupplungsgetriebe so ausgebildet ist, dass die Vorwärtsgänge abwechselnd auf ihren entsprechenden Eingangswellen angeordnet sind. Mit anderen Worten, um vom ersten zum zweiten Gang herauf zu schalten, müssen der erste und zweite Gang auf unterschiedlichen Eingangswellen liegen. Daher sind die ungeraden Gänge einer Eingangswelle und die geraden Gänge der anderen Eingangswelle zugeordnet. Angesichts dieser Tatsache werden die Eingangswellen generell als ungerade und gerade Wellen bezeichnet. Typischerweise übertragen die Eingangswellen das aufgebrachte Drehmoment auf eine einzige Gegenwelle, die Zahnräder aufweist, die mit den Eingangswellenzahnrädern kämmen. Die Zahnräder der Gegenwelle kämmen in konstanter Weise mit den Zahnrädern auf den Eingangswellen. Die Gegenwelle besitzt des Weiteren ein Ausgangszahnrad, das mit einem Zahnrad auf der Ausgangswelle kämmt. Somit wird das Eingangsdrehmoment vom Motor von einer der Kupplungen auf eine Eingangswelle, über einen Zahnradsatz auf die Gegenwelle und von der Gegenwelle auf die Ausgangswelle übertragen.
Das Einrücken der Zahnräder in einem Doppelkupplungsgetriebe entspricht dem in einem herkömmlichen manuell schaltbaren Getriebe. Eines der Zahnräder in jedem der Zahnradsätze ist auf seiner entsprechenden Welle so angeordnet, dass es sich frei um die Welle drehen kann. Ein Synchronisator ist ebenfalls auf der Welle benachbart zum sich frei drehenden Zahnrad angeordnet, so dass der Synchronisator wahlweise das Zahnrad mit der Welle in Eingriff bringen kann. Um das Getriebe zu automatisieren, wird die mechanische Auswahl eines jeden Zahnradsatzes typischerweise von irgendeiner Art von Betätigungseinheit durchgeführt, die die Synchronisatoren bewegt. Ein Rückwärtsgangsatz besitzt ein Zahnrad auf einer der Eingangswellen, ein Zahnrad auf der Gegenwelle und ein Zwischenzahnrad, das auf einer separaten Gegenwelle montiert ist und zwischen den beiden kämmt, so dass eine Rückwärtsbewegung der Ausgangswelle erhalten werden kann.
Obwohl diese Doppelkupplungsgetriebe mit kraftbetätigten Schaltvorgängen einige Nachteile, die mit den herkömmlichen Getrieben und den neueren automatisierten manuell schaltbaren Getrieben verbunden sind, überwinden, wurde festgestellt, dass das Steuern und Regulieren der automatisch betätigten Doppelkupplungsgetriebe eine komplizierte Sache ist und dass die gewünschten Bequemlichkeitsziele der Fahrzeuginsassen in der Vergangenheit nicht erreicht wurden. Es gibt eine große Zahl von Ereignissen, die zeitlich richtig abgestimmt und im Getriebe ausgeführt werden müssen, um einen sanften und effizienten Betrieb zu erreichen, und zwar nicht nur während der Schaltereignisse, sondern auch über den gesamten Betriebsbereich des Getriebes. Diesbezüglich haben herkömmliche Steuerschemata und Verfahren generell versagt, um diese Fähigkeit zu erreichen. Daher besteht ein Bedarf im Stand der Technik nach besseren Verfahren zum Steuern der Funktionsweise von Doppelkupplungsgetrieben.
Ein spezieller Verbesserungsbereich, der erforderlich ist, ist die Steuerung der Motorbeschleunigung durch die Steuerung des über die Kupplungen des Getriebes übertragenen Drehmomentes. Die Natur der Doppelkupplungsgetriebe, d.h. die vorstehend beschriebene manuell schaltbare Konfigurati on, bei der automatisch betätigte Scheibenkupplungen Verwendung finden, macht eine genaue Steuerung des Einrückens der Kupplung und somit des über die Kupplung übertragenen Drehmomentes erforderlich. Genauer gesagt ist es wünschenwert, die Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes so zu betätigen, dass die Beschleunigung des Motors und somit des Fahrzeuges über jeden seiner Gänge durch Veränderung der Größe des über die Kupplung übertragenen Drehmomentes gesteuert wird, mit anderen Worten, bestimmte Größen an Kupplungsschlupf in bestimmten Teilen des Betriebsbereiches des Fahrzeuges induziert werden.
Die Steuerung des über die Kupplungen übertragenen Drehmomentes und somit die Steuerung der Motorbeschleunigung muss einen sanften Betrieb vorsehen, eine harte oder feststellbare Verriegelung der Kupplung mit dem Getriebe vermeiden und eine wirksame Wechselwirkung zwischen Motor und Getriebe ermöglichen. Die Steuerschemata für bekannte Doppelkupplungsgetriebe sind nicht in der Lage, in angemessener Weise für eine feine Steuerung der Motorbeschleunigung zu sorgen, um diesem Bedarf gerecht zu werden. Speziell weisen sie nicht die Fähigkeit auf, das über die Kupplungen übertragene Drehmoment so fein zu steuern, dass der hohe Genauigkeitsgrad erreicht wird, der für einen sanften Betrieb des Getriebes und des Motors erforderlich ist. Des Weiteren befassen sich die momentanen Steuerverfahren für die Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes generell mit einem einfachen Einrücken und Ausrücken der Kupplungseinheiten, während sie nicht in angemessener Weise für die entsprechende Steuerung sämtliche Aspekte und Phasen der Motorbeschleunigung, Fahrzeugbewegung und Bewegungsvorbereitung sorgen.
Diesbezüglich gibt es einige Kupplungssteuerverfahren des Standes der Technik für Doppelkupplungsgetriebe einer spezielleren Natur, die als Anlaufverfahren oder Strategien bezeichnet werden. Typischerweise sind diese Verfahren auf eine begrenzte Steuerung der Motorbeschleunigung und Fahrzeugbewegung von einem stehenden Start bis zu einem Anfangsabschnitt des Betriebsbereiches des Fahrzeuges gerichtet. Diese herkömmlichen Strategien sind wenig erfolgreich, um eine Bewegung des Fahrzeuges auf akzeptable Weise zu erreichen. Der Begriff „Anlaufen" kann jedoch auch erweitert werden, insbesondere im Falle des Doppelkupplungsgetriebes, um nicht nur die Bewegung des Fahrzeuges von einem stehenden Start aus, sondern auch sämtliche Kupplungsaktivitäten (d.h. Drehmomentübertragung) in jedem der zur Verfügung stehenden Gänge eines Schaltvorganges abzudecken. Somit bedeutet der hier verwendete Begriff „Anlaufen" die Kupplungssteuerung der Drehmomentübertragung in jedem Gang, so dass die Steuerung der Motorbeschleunigung (und Verzögerung) über jedes Zahnrad des Getriebes (ausschließlich der Schaltvorgänge) einer Anlaufstrategie folgt. Dies zeigt ein weiteres Problem bei den Steuerschemata der Doppelkupplungsgetriebe des Standes der Technik. Speziell sind die Kupplungssteuerschemata, die im Stand der Technik bekannt sind, primär so konzipiert, dass sie ein stationäres Fahrzeug bewegen und nicht in der Lage sind, für eine angemessene Steuerung der Drehmomentübertragung für sämtliche Aktivitäten der Kupplungen zu sorgen, sowie nicht dazu konzipiert sind, ein „Anlaufen" eines jeden Zahnrades des Getriebes zu bewirken. Diese Inadäquanz beeinflusst auch wie die vorstehend beschriebenen direkt die Sanftheit und Effizienz des gesamten Antriebszuges des Fahrzeuges.
Beispielsweise können einige gegenwärtige Doppelkupplungsgetriebesteuerverfahren keine nachteiligen Motoransprecheffekte infolge eines Einrückens der Kupplung verhindern, wie beispielsweise ein Abwürgen des Motors oder ein Überdrehen. Der Abwürgeeffekt tritt auf, wenn eine Kupplung ohne angemessene Motordrehzahl heftig eingerückt und der Motor übermäßig stark belastet wird, was zu Stößen und Rauheit führt. Der Überdreheffekt tritt auf, wenn das Einrücken der Kuplung langsam erfolgt und hinter der Beschleunigung des Motors liegt, so dass ein übermäßiger Schlupf auftritt und Kraft verloren geht. Andere gegenwärtige Steuerverfahren, die das Abwürgen und Überdrehen für den ersten Gang und den Start des Fahrzeuges verhindern, verhindern diese Probleme nicht in anderen Gängen oder in irgendeinem anderen Teil des Betriebsbereiches des Fahrzeuges. Daher verbleibt ein Bedarf im Stand der Technik nach einem Verfahren zum operativen und aktiven Steuern des Anlaufens eines jeden Zahnrades des Doppelkupplungsgetriebes durch Vorsehen einer Steuerung über die gesamten Drehmomentübertragungsaktivitäten der Kupplungen.
In der EP-A-1072820 ist ein Verfahren zum Steuern des über eine der drei Kupplungen eines Fahrzeuges, das mit einem Doppelkupplungsgetriebe versehen ist, übertragenen Drehmomentes zum Vorsehen einer vorgegebenen Motordrehzahl beschrieben, wobei dieses Verfahren auf Gangwechsel anwendbar ist, bei denen eine Übergangsmotordrehzahl eingestellt und während des Einrückens einer Kupplung und des Ausrückens der anderen Kupplung aufrechterhalten wird.
Die Nachteile des Standes der Technik werden von der vorliegenden Erfindung überwunden, die gemäß einem Aspekt der Erfindung nach Anspruch 1 ein Verfahren zum Steuern des über die eingerückte Kupplung eines Fahrzeuges mit Doppelkupplungsgetriebe übertragenen Drehmomentes bereitstellt, um eine vorgegebene Motorbeschleunigungskurve für jedes Zahnrad auf der Basis der Drosselklappenposition des Motors und von folgenden Änderungen der Kupplungsdrehzahl, wenn der Motor auf der Basis der Drosselklappenposition auf eine vorgegebene Drehzahl beschleunigt, vorzusehen, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Abtasten der Drosselklappenposition des Motors;
Ermitteln des momentan eingerückten Zahnrades des Getriebes;
Abtasten der Drehzahl des angetriebenen Elementes der eingerückten Kupplung;
Ermitteln einer Sollmotordrehzahl auf der Basis der Drosselklappenposition des Motors, des momentan eingerückten Zahnrades und der Kupplungsdrehzahl;
Ermitteln eines dynamischen Drehmomentsignales, das die Größe des Drehmomentes wiedergibt, die über die eingerückte Kupplung übertragen werden muss, damit der Motor in Abhän gigkeit von der Drosselklappenposition der Sollmotordrehzahl folgt;
Ermitteln eines stetigen Drehmomentsignales, das eine zusätzliche Drehmomentgröße wiedergibt, die über die eingerückte Kupplung übertragen werden muss, um Änderungen der Antriebsbedingungen zu kompensieren;
Summieren des dynamischen Drehmomentsignales und des stetigen Drehmomentsignales, um ein Solldrehmomentsignal vorzusehen, das die Gesamtgröße des Drehmomentes wiedergibt, die über die eingerückte Kupplung übertragen werden muss, damit der Motor der Sollmotordrehzahl in Abhängigkeit von der Drosselklappenposition und von Änderungen der Antriebsbedingungen folgt; und
kontinuierliches Verändern des über die eingerückte Kupplung übertragenen Drehmomentes, damit der Motor in Richtung auf das Solldrehmomentsignal beschleunigt und diesem folgt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt man die eingerückte Kupplung operativ rutschen, damit der Motor auf sanfte Weise einer vorgegebenen Solldrehzahl folgt, und sorgt auf diese Weise für eine effiziente Funktion mit dem gewünschten sanften Antriebsgefühl. Somit kann ein hartes Verriegeln der Kupplung und ein Abwürgen des Motors vermieden werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung nach Anspruch 7 wird ein Verfahren zum Steuern des über die eingerückte Kupplung eines Fahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe übertragenen Drehmomentes zur Verfügung gestellt, um eine vorgegebene Motorbeschleunigungskurve für jedes Zahnrad auf der Basis der Drosselklappenposition des Motors und nachfolgenden Änderungen der Kupplungsdrehzahl in Abhängigkeit vom operativen Erhöhen des über die eingerückte Kupplung übertragenen Drehmomentes, wenn der Motor auf der Basis der Drosselklappenposition auf eine vorgegebene Drehzahl beschleunigt, vorzusehen, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Ermitteln der Drosselklappenposition des Motors;
Ermitteln des momentan eingerückten Zahnrades des Getriebes;
Abtasten der Drehzahl des angetriebenen Elementes der eingerückten Kupplung;
Auswählen einer Mindestdrehzahl des Motors für das momentane Zahnrad und die Drosselklappenposition des Motors, bei der eine zunehmende Übertragung von Drehmoment über die eingerückte Kupplung eine weitere Beschleunigung des Motors stoppt und den Motor auf einer konstanten Drehzahl hält, aus einer Nachschlagtabelle;
Ermitteln einer Sollmotordrehzahl auf der Basis der Mindestdrehzahl des Motors;
Erhöhen des über die eingerückte Kupplung übertragenen Drehmomentes, damit die tatsächliche Motordrehzahl ansteigt und sich der Sollmotordrehzahl nähert;
kontinuierliches erneutes Ermitteln der Sollmotordrehzahl, nachdem die Kupplungsdrehzahl einen vorgegebenen Prozentsatz der Mindestdrehzahl des Motors erreicht hat, wobei die Kupplungsdrehzahl in Abhängigkeit von der ansteigenden Motordrehzahl zunimmt, damit auf diese Weise die Motordrehzahl der ansteigenden Sollmotordrehzahl der Motordrehzahl der Motorbeschleunigungskurve folgt; und
Erhöhen des über die eingerückte Kupplung übertragenen Drehmomentes, um die Kupplung und den Motor operativ miteinander zu verriegeln, wenn die Kupplungsdrehzahl einen vorgegebenen vielfachen Wert der Mindestdrehzahl des Motors erreicht.
Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor. Hiervon zeigen:
1 eine generalisierte schematische Darstellung eines Doppelkupplungsgetriebes, das über die Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung gesteuert wird;
2 eine schematische Darstellung der elektrohydraulischen Steuerschaltung für die Kupplungsbetätigungseinheiten eines Doppelkupplungsgetriebes, das durch die Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung gesteuert wird;
3 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens der vorliegen den Erfindung zum Steuern eines Doppelkupplungskupplungsgetriebes;
4 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Steuern eines Doppelkupplungsgetriebes;
5 ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Steuern eines Doppelkupplungsgetriebes; und
6 ein Diagramm der Beschleunigungskurve des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Steuern eines Doppelkupplungsgetriebes.
Ein repräsentatives Doppelkupplungsgetriebe, das durch die vorliegende Erfindung gesteuert werden kann, ist in 1 schematisch dargestellt und mit 10 bezeichnet. Wie in 1 dargestellt, besitzt das Doppelkupplungsgetriebe 10 eine generell mit 12 bezeichnete koaxiale Doppelkupplungseinheit, eine generell mit 14 bezeichnete erste Eingangswelle, eine generell mit 16 bezeichnete zweite Eingangswelle, die koaxial zur ersten Eingangswelle angeordnet ist, eine generell mit 18 bezeichnete Gegenwelle, eine Ausgangswelle 20, eine Rückwärts-Gegenwelle 22 und eine Vielzahl von generell mit 24 bezeichneten Synchronisatoren.
Das Doppelkupplungsgetriebe 10 bildet einen Teil des Antriebszuges eines Fahrzeuges und nimmt Drehmoment von einer primären Bewegungseinheit, wie einem Verbrennungsmotor, auf und überträgt das Drehmoment über auswählbare Gänge (Über setzungsverhältnisse) an die Antriebsräder des Fahrzeuges. Das Doppelkupplungsgetriebe 10 überträgt das angelegte Drehmoment vom Motor über die koaxiale Doppelkupplungseinheit 12 entweder auf die erste Eingangswelle 14 oder die zweite Eingangswelle 16. Die Eingangswellen 14 und 16 besitzen eine erste Reihe von Zahnrädern, die in konstanter Weise mit einer zweiten Reihe von Zahnrädern kämmen, welche auf der Gegenwelle 18 angeordnet sind. Jedes Zahnrad aus der ersten Reihe von Zahnrädern wirkt mit einem Zahnrad aus der zweiten Reihe von Zahnrädern zusammen, um für die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse zur Übertragung des Drehmomentes zu sorgen. Die Gegenwelle 18 besitzt ferner ein erstes Ausgangszahnrad, das in konstanter Weise mit einem zweiten Ausgangszahnrad kämmt, welches auf der Ausgangswelle 20 angeordnet ist. Die Vielzahl der Synchronisatoren 24 ist auf den beiden Eingangswellen 14, 18 und auf der Gegenwelle 18 angeordnet und wird durch die Vielzahl der Schaltbetätigungselemente (nicht gezeigt) gesteuert, um wahlweise einen der Gänge einzurücken. Auf diese Weise wird daher Drehmoment vom Motor auf die koaxiale Doppelkupplungseinheit 12, eine der Eingangswellen 14 oder 16, die Gegenwelle 18 über einen der Zahnradsätze und die Ausgangswelle 20 übertragen. Die Ausgangswelle 20 beaufschlagt den restlichen Teil des Antriebszuges mit dem Ausgangsdrehmoment. Des Weiteren besitzt die Rückwärts-Gegenwelle 22 ein Zwischenzahnrad, das zwischen einem Zahnrad aus der ersten Reihe von Zahnrädern und einem Zahnrad aus der zweiten Reihe von Zahnrädern angeordnet ist und eine Rückwärtsdrehung der Gegenwelle 18 und der Ausgangswelle 20 ermöglicht. Jede dieser Komponenten wird nachfolgend in größeren Einzelheiten beschrieben.
Speziell besitzt die koaxiale Doppelkupplungseinheit 12 einen ersten Kupplungsmechanismus 32 und einen zweiten Kupplungsmechanismus 34. Der erste Kupplungsmechanismus 32 ist teilweise physikalisch mit einem Abschnitt des Motorschwungrades (nicht gezeigt) verbunden und teilweise physikalisch an der ersten Eingangswelle 14 befestigt, so dass der erste Kupplungsmechanismus 32 die erste Eingangswelle 14 in Bezug auf das Schwungrad wahlweise einrücken oder ausrücken kann. In entsprechender Weise ist der zweite Kupplungsmechanismus 34 teilweise physikalisch mit einem Abschnitt des Schwungrades verbunden und teilweise physikalisch an der zweiten Eingangswelle 16 befestigt, so daß der zweite Kupplungsmechanismus 34 wahlweise die zweite Eingangswelle 16 in Bezug auf das Schwungrad einrücken und ausrücken kann. Wie aus 1 hervorgeht, sind der erste und zweite Kupplungsmechanismus 32, 34 koaxial und konzentrisch ausgebildet, so dass das Außengehäuse 28 des ersten Kupplungsmechanismus 32 in das Außengehäuse 36 des zweiten Kupplungsmechanismus 34 gepasst ist. In entsprechender Wiese sind die erste und zweite Eingangswelle 14, 16 so koaxial und kozentrisch angeordnet, dass die zweite Eingangswelle 16 hohl ausgebildet ist und einen Innendurchmesser aufweist, der ausreicht, dass sich die erste Eingangswelle 14 hindurcherstrecken kann und teilweise von der zweiten Eingangswelle 16 gelagert wird. Die erste Eingangswelle 14 besitzt ein erstes Eingangszahnrad 38 und ein drittes Eingangszahnrad 42. Die erste Eingangswelle 14 ist länger als die zweite Eingangswelle 16, so dass das erste Eingangszahnrad 38 und das dritte Eingangszahnrad 42 auf dem Abschnitt der ersten Eingangswelle 14 angeordnet sind, der sich über die zweite Eingangswelle 16 hinaus erstreckt. Die zweite Eingangswelle 16 besitzt ein zweites Eingangszahnrad 40, ein viertes Eingangszahrad 44, ein sechstes Eingangszahnrad 46 und ein Rückwärtseingangszahnrad 48. Wie in 1 gezeigt, sind das zweite Eingangszahnrad 40 und das Rückwärtseingangszahnrad 48 fest auf der zweiten Eingangswelle 16 und das vierte Eingangszahnrad 44 sowie das sechste Eingangszahnrad 46 drehbar auf Lagereinheiten 50 um die zweite Eingangswelle 16 gelagert, so dass ihre Drehung nicht behindert wird, es sei denn, dass der zugehörige Synchronisator eingerückt ist, wie später in größeren Einzelheiten erläutert wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Gegenwelle 18 eine einzige einstückige Welle, die Gegenzahnräder zu den Zahnrädern auf den Eingangswellen 14, 16 aufweist. Wie in 1 gezeigt, besitzt die Gegenwelle 18 ein erstes Gegenzahnrad 52, ein zweites Gegenzahnrad 54, ein drittes Gegenzahnrad 56, ein viertes Gegenzahnrad 58, ein sechstes Gegenzahnrad 60 und ein Rückwärtsgegenzahnrad 62. Die Gegenwelle 18 hält das vierte Gegenzahnrad 58 und das sechste Gegenzahnrad 60 auf feste Weise, während das erste, zweite, dritte und Rückwärtsgegenzahnrad 52, 54, 56, 62 über Lagereinheiten 50 um die Gegenwelle 18 so gelagert sind, dass ihre Drehung nicht behindert wird, wenn nicht der zugehörige Synchronisator eingerückt ist, wie in größeren Einzelheiten nachfolgend erläutert wird. Die Gegenwelle 18 lagert ferner auf feste Weise ein erstes Antriebszahnrad 64, das mit dem entsprechenden zweiten angetriebenen Zahnrad 66 auf der Ausgangswelle 20 kämmt. Das zweite angetriebene Zahnrad 66 ist fest auf der Ausgangswelle 20 gelagert. Die Aus gangswelle 20 erstreckt sich vom Getriebe 10 nach außen, um eine Befestigung für den restlichen Teil des Antriebszuges vorzusehen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Rückwärtsgegenwelle 22 eine relativ kurze Welle mit einem einzigen Rückwärtszwischenzahnrad 72, das zwischen dem Rückwärtseingangszahnrad 48 auf der zweiten Eingangswelle 16 und dem Rückwärtsgegenzahn 62 auf der Gegenwelle 18 angeordnet ist und mit diesen kämmt. Wenn daher die Rückwärtszahnräder 48, 62 und 72 miteinander kämmen, bewirkt das Rückwärtszwischenrad 72 auf der Rückwärtsgegenwelle 22, dass sich die Gegenwelle 18 in entgegengesetzter Drehrichtung gegenüber den Vorwärtszahnrädern dreht und auf diese Weise eine Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle 20 bewirkt. Es versteht sich, dass sämtliche Wellen des Doppelkupplungsgetriebes 10 über irgendwelche Lagereinheiten, wie Rollenlager, die beispielsweise bei 68 in 1 gezeigt sind, im Getriebe 10 angeordnet und drehbar gelagert sind.
Das Einrücken und Ausrücken der verschiedenen Vorwärts- und Rückwärtszahnräder wird durch die Betätigung der Synchronisatoren 24 im Getriebe erreicht. Wie in 1 bei diesem Beispiel eines Doppelkupplungsgetriebes 10 gezeigt, sind vier Synchronisatoren 74, 76, 78 und 80 vorgesehen, die dazu dienen, die sechs Vorwärtsgänge und den Rückwärtsgang zu schalten. Es versteht sich, dass es eine Vielzahl von bekannten Typen von Synchronisatoren gibt, die ein Zahnrad mit einer Welle in Eingriff bringen können, und dass die spezielle Art des Synchronisators, die für diesen Zweck eingesetzt wird, jenseits des Schutzumfangs der vorliegen den Erfindung liegt. Allgemein gesagt, es kann jede Art von Synchronisator Verwendung finden, die über eine Schaltgabel oder eine ähnliche Vorrichtung bewegbar ist. Wie im Beispiel der 1 gezeigt, handelt es sich bei den Synchronisatoren um zweiseitige, zweifach betätigte Synchronisatoren, die ein Zahnrad mit seiner Welle in Eingriff bringen, wenn sie aus einer mittleren Neutralposition nach rechts bewegt werden, und ein anderes Zahnrad mit seiner Welle in Eingriff bringen, wenn sie nach links bewegt werden.
Die Funktionsweise des Doppelkupplungsgetriebes 10 wird über irgendeine Steuervorrichtung, wie eine elektronische Steuereinheit (ECU), gemanagt, die die Funktion des Getriebes 10 überwacht, oder über eine elektronische Steuereinheit für das Fahrzeug, in dem das Doppelkupplungsgetriebe 10 installiert werden kann. Unabhängig davon ist eine Steuervorrichtung jenseits des Schutzumfangs der Erfindung vorhanden, die das Doppelkupplungsgetriebe über ein gespeichertes Steuerschema oder eine Reihe von Steuerschemata steuert und betreibt, wobei die vorliegende Erfindung hiervon lediglich einen Teil darstellt. Die Steuervorrichtung besitzt die Fähigkeit, geeignete Spannungen, Signale und/oder Hydraulikdrücke zur Betätigung des Getriebes 10 und insbesondere der Kupplungseinrückfunktionen vorzusehen. Dabei kann das nachfolgend beschriebene Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung ein Einzelprozeß oder lediglich ein Teil, wie ein Unterprogramm oder eine Reihe von Unterprogrammen, eines größeren Steuerschemas innerhalb der ECU sein.
Der erste und zweite Kupplungsmechanismus 32 und 34 der koaxialen Doppekkupplungseinheit 12 werden in koordinierter Weise in Bezug auf die Betätigungseinheit der verschiedenen Zahnradsätze vom Synchronisator 24 eingerückt und ausgerückt, um wahlweise Drehmoment auf die Ausgangswelle 20 zu übertragen. Wenn beispielsweise Drehmoment auf die Antriebsräder des Fahrzeuges übertragen wird, um von einem stehenden Start aus eine Bewegung zu initiieren, wird wahrscheinlich der niedrigste oder erste Gang des Doppelkupplungsgetriebes 10 eingerückt. Wie in 1 gezeigt, wird daher ein Synchronisator 78 nach links angetrieben, um das erste Gegenzahnrad 52 mit der Gegenwelle 18 in Eingriff zu bringen, und wird der erste Kupplungsmechanismus 32 eingerückt, um Drehmoment vom Motor auf die Ausgangswelle 20 über den ersten Zahnradsatz zu übertragen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt und die ECU ermittelt, dass die Bedingungen ein Schalten in den zweiten Gang erfordern, wird der Synchronisator 80 zuerst nach rechts angetrieben, um das zweite Gegenzahnrad 54 mit der Gegenwelle 18 in Eingriff zu bringen. Dann wird der zweite Kupplungsmechanismus 34 eingerückt, wenn der erste Kupplungsmechanismus 32 ausgerückt wird. Auf diese Weise wird ein kraftbetätigtes Schalten, bei dem keine Kraftunterbrechung auftritt, durchgeführt. wenn sie sich im eingerückten Zustand befinden und ein spezielles Zahnrad antreiben, werden ferner der erste und zweite Kupplungsmechanismus 32 und 34 über bestimmte gespeicherte Programme so gesteuert, dass sie auf die Kupplungsscheiben verschieden große Eingriffskräfte aufbringen und dadurch die Größe des Drehmomentes, die über die Kupplungen übertragen wird, und die resultierende Motordrehzahl steuern. Von spezieller Bedeutung für diese Erfindung ist das Drehzahlsteuerprogramm, das bewirkt, dass die Motordrehzahl einer vorgegebenen Solldrehzahl bei vorgegebenen Eingangsparametern folgt, indem der aufgebrachte Eingriffsdruck über die Kupplungsscheiben variiert wird. Diesbezüglich sind die Betätigungskomponenten des ersten und zweiten Kupplungsmechanismus 32 und 34 nicht gezeigt. Es versteht sich, dass jede beliebige Anzahl von geeigneten bekannten Vorrichtungen vorhanden sein kann, die in der Lage ist, den aufgebrachten Eingriffsdruck zwischen den Kupplungsscheiben wahlweise zu variieren. Hierzu zählen beispielsweise mechanische Betätigungseinheiten, hydromechanische Betätigungseinheiten, elektromechanische Betätigungseinheiten oder vollständig elektrische Betätigungseinheiten.
Beispielsweise werden bei einer Ausführungsform des Doppelkupplungsgetriebes 10 der erste und zweite Kupplungsmechanismus 32 und 34 der koaxialen Doppelkupplungseinheit 12 über hydraulischen Druck betätigt, der vom ersten und zweiten Kupplungsbetätigungssolenoid zugeführt wird. Die Kupplungsbetätigungssolenoide sind in 2 schematisch dargestellt und mit 120 und 122 bezeichnet. Wie gezeigt, werden sie mit unter Druck stehendem Hydraulikmittel über eine bei 82 gezeigte Regulierschaltung versehen. wie vorstehend erläutert, kann die Betätigung der Komponenten des Doppelkupplungsgetriebes 10 auch auf elektrische und nicht auf elektrohydraulische Weise erfolgen. In diesem Fall werden das erste und zweite Kupplungsbetätigungssolenoid 120, 122 durch irgendeine Art von physikalischen Antriebsvorrichtungen ersetzt, um wahlweise den ersten und zweiten Kupplungsmechanismus 32 und 34 einzurücken.
Wie in 2 für dieses Beispiel eines Doppelkupplungsgetriebes 10 gezeigt, sind zwei EIN/AUS-Solenoide, die generell mit 124 und 126 bezeichnet sind, und zwei Freigabeventile, die mit 128 und 130 bezeichnet sind und die Kupplungsbetätigungssolenoide 120 und 122 mit Hydraulikdruck beaufschlagen, vorgesehen. Eine Hauptdruckzuführleitung 92, die mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Hydraulikmittels von einer Pumpe im Getriebe 10 (nicht gezeigt) in Verbindung steht, versorgt die beiden EIN/AUS-Solenoide 124 und 126 mit unter Druck stehendem Hydraulikmittel. Die EIN/AUS-Solenoide 124 und 126 besitzen jeweils ein wahlweise bewegliches Ventilelement 134, das in einem Ventilkörper 136 angeordnet ist, der innere Hydraulikdurchflusskanäle 138 und 140 aufweist. Im aktivierten Zustand werden die Ventilelemente 134 der EIN/AUS-Solenoide 124 und 126 von Betätigungseinheiten 142 und 144 nach links angetrieben. Die EIN/AUS-Solenoide 124 und 126 stellen dann wahlweise Hydraulikdruck über die Druckleitungen 148 und 150 zur Verfügung, damit dieser auf die rechten Seiten der Freigabeventile 128 und 130 einwirkt, wie in 2 gezeigt. In ihrem normalerweise deaktivierten Zustand bewirkt ein Vorspannelement 152, dass das Ventilelement 134 nach rechts zurückgetrieben wird und irgendwelcher Restdruck in den Druckleitungen 148 oder 150 abgebaut und zum Strömungsmittelsumpf, der bei 90 gezeigt ist, zurück abgegeben wird.
Die Freigabeventile 128 und 130 besitzen ferner jeweils ein wahlweise bewegliches Ventilelement 154, das in einem Ventilkörper 156 angeordnet ist, der innere Hydraulikmitteldurchflusskanäle 158 und 160 aufweist. Der aufgebrachte Hydraulikdruck von den EIN/AUS-Solenoiden 124 und 126 drückt die Ventilelemente 154 der Freigabeventile 128 und 130 nach links, um den inneren Hydraulikkanal 158 zu öffnen und das Kupplungsbetätigungssolenoid 120 und 122 über die Druckzufuhrleitungen 162 und 164 mit Hydraulikdruck zu versorgen. In ihrem normalerweise aberregten Zustand bewirkt das Vorspannelement 166, dass das Ventilelement 154 nach rechts zurückgetrieben wird und jeglicher restlicher Druck in den Druckleitungen 162 oder 164 abgebaut und zurück an den Strömungsmittelsumpf 90 abgegeben wird.
Obwohl dies über den Umfang der Erfindung hinausgeht und hier nicht gezeigt ist, stehen ferner die beiden Freigabeventile 128 und 130 mit den Synchronisatorbetätigungssolenoiden in Strömungsmittelverbindung und versorgen diese mit Hydraulikdruck. Diese Solenoide treiben die Synchronisatoren 24 des Getriebes 10 zwischen ihren Eingriffsstellungen und neutralisierten Stellungen an. Es versteht sich daher, dass die beiden EIN/AUS-Solenoide 124 und 126 und die beiden Freigabeventile 128 und 130 auch andere hydraulische Schaltfunktionen im Getriebe 10 haben, wobei die EIN/AUS-Solenoide 124 und 126 wahlweise betätigbar sind, um hydraulischen Betätigungsdruck aufzubauen und abzubauen und eine ungesteuerte Betätigung der Mechanismen im Getriebe 10 zu verhindern.
Wenn die EIN/AUS-Solenoide 124 und 126 betätigt werden und die Freigabeventile 128 und 130 die Druckzuführleitungen 162 und 164 zu den Kupplungsbetätigungssolenoiden 120 und 122 unter Druck gesetzt haben, sind der erste und zweite Kupplungsmechanismus 32 und 34 steuerbar. Die Kupplungsbetätigungssolenoide 120 und 122 stehen in Strömungsmittel verbindung mit den Kupplungsmechanismen 32 und 34 über Kupplungsdruckleitungen 170 und 172. Jedes der Kupplungsbetätigungssolenoide 120 und 122 hat ein wahlweise bewegliches Ventilelement 176, das in einem Ventilkörper 178 angeordnet ist, der innere hydraulische Durchflusskanäle 180 und 182 besitzt. Die Kupplungsbetätigungssolenoide 120 und 122 besitzen ferner externe hydraulische Feedbackkanäle 184. Ein Solenoid 188 treibt wahlweise das Ventilelement 176 aus einer deaktivierten, in 2 nach links vorgespannten Position in seine aktivierte Position an, die den Durchfluss von unter Druck gesetztem Hydraulikmmittel durch den Innenkanal 182 aus der Kupplungsdruckleitung 170, 172 heraus zur Kupplung 32, 34 ermöglicht.
Die Kupplungsbetätigungssolenoide 120 und 122 sind stromgesteuerte variable Regulierventile, so dass ein vorgegebener Steuerstrom, der den Solenoiden 188 zugeführt wird, zu einem speziellen Ausgangsdruck in den Kupplungsdruckleitungen 170, 172 führt. Die Regulierung der Kupplungsbetätigungssolenoide 120, 122 wird des Weiteren über das Druckfeedback durch die Kanäle 184 erreicht. Wie bei den EIN/AUS-Solenoiden 124 und 126 und den Freigabeventilen 128 und 130 haben die Kupplungsbetätigungssolenoide 120 und 122 Innenkanäle 180, um restlichen Druck von Kupplungsdruckleitungen 170 und 172 zurück an den Sumpf abzugeben, wenn das Solenoid aberregt wird.
Das Verfahren zum Steuern des Doppelkupplungsgetriebes in Bezug auf das Anlaufen und die Funktionsweise eines jeden Zahnrades wird nunmehr in größeren Einzelheiten in Verbindung mit den 3–6 erläutert. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird an irgendeinem Punkt im Betrieb des Fahrzeuges initialisiert, wenn festgestellt wird, dass der Motor unter der Beschleunigungssteuerung der Anlaufstrategie für das momentan eingerückte Zahnrad stehen sollte. Es versteht sich, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung für die Steuerung sämtlicher Kupplungsaktivitäten mit Ausnahme der Schaltvorgänge konzipiert ist. Die offenbarte vorliegende Erfindung kann jedoch in gleicher Weise nur in Abschnitten der Motor- und Kupplungsbetriebsbereiche für jedes Zahnrad des Getriebes 10 Verwendung finden, falls gewünscht. Diesbezüglich findet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie später in größeren Einzelheiten erläutert, eine Motorbeschleunigungskurve Anwendung, die eine Reihe von Sektionen aufweist, welche durch vorgegebene Schwellenpunkte getrennt sind, wobei die unterschiedlichen Sektionen die Art und Weise der Steuerung der Drehmomentübertragung über die eingerückte Kupplung festlegen. Somit hängen die Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, dessen Initialisierung und dessen Betriebsdauer im Betriebsbereich des Motors und Motorfahrzeuges von einem Steuerprogramm höherer Ordnung oder einer Steuereinheit ab, die befiehlt, wann die vorliegende Erfindung zu Anwendung gelangt.
Wie generell bei 200 in 3 gezeigt, steuert das Verfahren der vorliegenden Erfindung das über die eingerückte Kupplung 32, 34 eines Fahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe 10 übertragene Drehmoment, um eine vorgegebene Motorbeschleunigungskurve gemäß 6 für jedes Zahnrad auf der Basis der Drosselklappenposition des Motors und nachfolgenden Veränderungen der Kupplungsdrehzahl vorzusehen, die in Abhängigkeit von einer Veränderung des die einge rückte Kupplung übertragenen Drehmomentes auftreten, wenn der Motor auf eine vorgegebene Drehzahl auf der Basis der Drosselklappenposition beschleunigt. Das Verfahren beginnt am Startblock 202 und umfasst die Schritte der Ermittlung der Drosselklappenposition des Motors, wie bei 208 gezeigt, der Ermittlung des momentan eingerückten Zahnrades des Getriebes 10, wie bei 210 gezeigt, und der Abtastung der Drehzahl des angetriebenen Elementes der Kupplung, wie bei 212 gezeigt. Danach wird eine Sollmotordrehzahl auf der Basis der Drosselklappenposition des Motors, des momentan eingerückten Zahnrades und der Kupplungsdrehzahl ermittelt, wie bei 214 gezeigt. Das Verfahren verändert dann kontinuierlich das über die eingerückte Kupplung 32, 34 übertragene Drehmoment, damit der Motor der Sollmotordrehzahl folgt, wie bei 218 gezeigt, um auf diese Weise die in 6 gezeigte Beschleunigungskurve zu erzeugen. Auf diese Weise wird die Kurve auf Basis der Änderungen der Kupplungsdrehzahl erzeugt, die in Abhängigkeit von einer Änderung des über die eingerückte Kupplung tragenden Drehmomentes erfolgen, wenn der Motor auf Basis der Drosselklappenposition auf eine vorgegebene Drehzahl beschleunigt. Wenn das Verfahren der vorliegenden Erfindung durch die ECU oder eine Befehlsfunktion auf höherem Niveau außer Betrieb gesetzt oder in anderer Weise beendet wird, hört es bei Schritt 204 auf.
Wenn die ECU oder eine andere Steuervorrichtung ermittelt (über irgendeinen anderen Satz von Steuerparamtern, die über den Umfang der Erfindung hinausgehen), dass eine Motorbeschleunigungssteuerung erforderlich ist, wird das Verfahren der vorliegenden Erfindung initiiert. Genauer gesagt, können beispielsweise die in 3 gezeigten Verfahrensschritte die mit 220 bezeichneten und in Verbindung mit 4 beschriebenen Schritte enthalten. Wenn daher bei diesem Beispiel der Erfindung eine Initialisierung am Startblock 222 stattgefunden hat, bewegen sich die Verfahrensschritte zum Prozessblock 224, der die Drosselklappenposition des Motors ermittelt, dann zum Prozessblock 226, um das momentan eingerückte Zahnrad zu bestimmen, und zum Prozessblock 228, um die Drehzahl des angetriebenen Elementes der eingerückten Kupplung abzutasten. Diese Werte finden im Prozessblock 230 Verwendung, um eine Sollmotordrehzahl auf der Basis der Drosselklappenposition des Motors (224), des momentan eingerückten Zahnrades (226) und der Kupplungsdrehzahl (228) zu ermitteln. Die Bezugnahme auf die Kupplungsdrehzahl in dieser Beschreibung soll einfach bedeuten, dass die Drehzahl des angetriebenen Elementes der speziellen erläuterten Kupplungseinheit betroffen ist.
Wenn eine Sollmotordrehzahl im Prozessblock 230 ermittel worden ist, bestimmt Block 232 den Unterschied zwischen der Sollmotordrehzahl und der tatsächlichen (gemessenen) Motordrehzahl, indem eine Summierung der beiden Werte durchgeführt wird, um einen Drehzahlfehler zu erzeugen. Dieser Drehzahlfehler vom Prozessblock 232 wird dem Prozessblock 234 zugeführt, der ein dynamisches Drehmomentsignal ermittelt. Der Prozessblock 234 besitzt eine Umwandlungsschaltung, die den Rohwert des Drehzahlfehlers in ein Fehlersignal überführt, das relativ zu einem vorgegebenen Bereich proportional ist. Das proportionale Fehlersignal bildet das dynamische Drehmomentsignal, das die Größe des Drehmomentes kennzeichnet, die über die eingerückte Kupplung übertragen werden muss, damit der Motor der Sollmotordrehzahl in Abhängigkeit von der Drosselklappenposition folgt. Mit anderen Worten, es wird die tatsächliche Motordrehzahl ermittelt, die Sollmotordrehzahl mit der tatsächlichen Motordrehzahl verglichen, um ein Drehzahlfehlersignal zu erzeugen, und der Wert des Drehzahlfehlersignales wird zu einem Relativwert in einem vorgegebenen Bereich in Proportion gesetzt, um das dynamische Drehmomentsignal vorzusehen. Dieses dynamische Drehmomentsignal wird dann dazu verwendet, um die Basis für ein Soldrehmomentsignal zu bilden, das dann dazu eingesetzt wird, um die Drehmomentübertragung über die eingerückte Kupplung zu variieren, damit der Motor der Sollmotordrehzahl folgt.
Es versteht sich, dass das Solldrehmomentsignal ein zusammengesetztes Signal ist, das das vorstehend erwähnte dynamische Drehmomentsignal und ein stetiges Drehmomentsignal umfasst. Der Begriff „dynamisch" wird in diesem Zusammenhang dazu verwendet, um aufzuzeigen, dass die Drehmomentübertragung über die eingerückte Kupplung in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Sollmotordrehzahl und der tatsächlichen Motordrehzahl variiert wird. Somit wird der Drehzahlfehler reduziert, wenn sich die tatsächliche Motordrehzahl der Sollmotordrehzahl nähert. Das „stetige" Drehmomentsignal kennzeichnet eine zusätzliche Drehmomentgröße, die über die eingerückte Kupplung übertragen werden muss, um Änderungen in den Antriebsbedingungen zu kompensieren, die sonst die Drehzahlsteuerung des Motors unter Verwendung allein des dynamischen Signales stören würden. Wie nachfolgend in größeren Einzelheiten beschrieben, wird das stetige Drehmomentsignal als Differenz zwischen vorhergesagten Än derungen der Motordrehzahl und der tatsächlichen Änderung auf der Basis bekannter Motor- und Getriebeansprechzeiten gegenüber Änderungen im Solldrehmomentsignal abgeleitet. Wenn sich daher die Motordrehzahl in Abhängigkeit von bekannten Ansprechzeiten nicht verändert, sind externe Kräfte aufgetreten, die berücksichtigt werden müssen. Wenn beispielsweise das Fahrzeug auf einen Hügel fährt, während zur Steuerung der Motordrehzahl das dynamische Drehzahlsignal allein wirkt, geht ein Teil der Veränderung der Drehmomentübertragung, die vom dynamischen Drehmomentsignal befohlen wurde, für die erhöhte Last verloren und ändert sich die Motordrehzahl nicht in erwarteter Weise. Somit wird das stetige Drehmomentsignal ermittelt und zum dynamischen Drehmomentsignal addiert, so dass das dynamische Drehmomensignal die Motordrehzahl auf „stetige" Weise ohne schädliche Einflüsse von sich ändernden Antriebsbedingungen steuert.
Daher summiert Prozeßblock 236 das dynamische Drehmomentsignal und das stetige Drehmomentsignal, um ein Solldrehmomentsignal vorzusehen, das die gesamte Größe des Drehmomentes kennzeichnet, die über die eingerückte Kupplung übertragen werden muss, damit der Motor in Abhängigkeit von der Drosselklappenposition und von Änderungen in den Antriebsbedingungen der Sollmotordrehzahl folgt. Dann wird das Solldrehmomentsignal benutzt, um das über die eingerückte Kupplung übertragene Drehmoment zu variieren, damit der Motor dem Solldrehmomentsignal folgt. Dies ist in 4 durch den Pfad vom Prozessblock 236 zum Getriebe und zur Motoreinheit, die in Block 260 gekennzeichnet sind, gezeigt. Wenn die tatsächliche Motordrehzahl die Sollmotor drehzahl für die spezielle Kupplungsdrehzahl vom Prozessblock 228 erreicht oder nahe daran ist, diese zu erreichen, wird im Prozessblock 330 eine neue Sollmotordrehzahl ermittelt, um einen anderen Drehzahlfehler im Prozessblock 232 zu erzeugen, so dass der Motor beschleunigt wird und der neuen Sollmotordrehzahl folgt. Dies stellt einen sich wiederholenden Vorgang dar, so dass eine Motordrehzahlschleife durch jede neue Sollmotordrehzahl in Abhängigkeit von den Änderungen der Kupplungsdrehzahl ermittelt wird, wenn der Motor die momentane Sollmotordrehzahl erreicht.
Um ein stetiges Drehmomentsignal zu erreichen, das im Prozessblock 236 mit dem dynamischen Drehmomentsignal summiert wird, muss ein Messwert, der das erzeugte tatsächliche dynamische Drehmoment repräsentiert, vom Motor und der Kupplung abgeleitet werden (4, Block 260). Das gemessene dynamische Drehmoment wird generell aus Berechnungen abgeleitet, die Motor- und Getriebeausgangsmessungen benutzen. Beispielsweise wird die Beschleunigung des Motors in Block 238 ermittelt und die Beschleunigung der eingerückten Kupplung in Block 240 ermittelt, wonach die Motorbeschleunigung und die Kupplungsbeschleunigung summiert werden, um die Kupplungsrutschbeschleunigung in Block 242 zu bestimmen. Schließlich wird das über die eingerückte Kupplung übertragene gemessene dynamische Drehmoment aus der Kupplungsrutschbeschleunigung ermittelt. Es gibt eine Reihe von Wegen, um diesen Wert herzuleiten. Es können auch andere Parameter, wie beispielsweise die bekannte Schlupfträgheit, in die Berechnung eingearbeitet werden. Die Art und Weise, wie der gemessene dynamische Drehmomentwert erreicht wird, ist jedoch für diese Steuerverfahren nicht kritisch und liegt jenseits des Schutzumfangs dieser Erfindung. Der gemessene dynamische Drehmomentwert wird Prozessblock 244 zugeführt, in dem er mit einem vorhergesagten dynamischen Drehmomentwert summiert wird.
Der vorhergesagte dynamische Drehmomentwert wird in Prozessblock 246 hergeleitet, indem zuerst der Wert des gesamten Drehmomentes, das über die eingerückte Kupplung übertragen werden soll, vorhergesagt wird, und zwar auf der Basis des Solldrehmomentsignales und von bekannten Getriebeansprechzeiten auf den Eingang dieses speziellen Solldrehmomentsignales. Dieser vorhergesagte Wert kann aus einer gespeicherten Nachschlagtabelle gewonnen oder direkt berechnet werden. Dann wird in Prozessblock 248 ein Feedbacksignal des stetigen Drehmomentwertes, das aus der vorhergehenden Iteration über die Motordrehzahlsteuerschleife ermittelt wurde, von diesem vorhergesagten Gesamtdrehmomentwert (von Prozessblock 246) abgezogen, um einen vorhergesagten dynamischen Drehmomentwert vorzusehen. Mit anderen Worten, wenn man das Solldrehmomentsignal, das aus dem dynamischen Drehmomentsignal und dem stetigen Drehmomentsignal besteht, nimmt, dann einen Gesamtdrehmomentwert vorhersagt, der über die eingerückt Kupplung für dieses Solldrehmomentsignal übertragen werden soll, und diesen Wert mit der vorher hergeleiteten Kompensation für die Antriebsbedingungen (Feedback des vorherigen stetigen Drehmomentwertes) summiert (d.h. subtrahiert), wird als Rest ein Wert erhalten, der den vorhergesagten dynamischen Drehmomentsignalteil des Solldrehmomentsignales repräsentiert.
Das gemessene dynamische Drehmoment wird mit dem vorhergesagten dynamischen Drehmomentwert in Prozessblock 244 summiert, um festzustellen, ob ein dynamischer Drehmomentfehler existiert. Ein dynamischer Drehmomentfehler repräsentiert die Differenz zwischen dem gemessenen Motor/Kupplungsausgang und dem vorhergesagten Ausgang, der für das vorgegebene Solldrehmomenteingangssignal erwartet wird. Dieser Fehler zeigt an, dass Änderungen in den Antriebsbedingungen aufgetreten sind, die kompensiert werden müssen, indem eine Korrektur am Solldrehmomentsignal vorgenommen wird. Genauer gesagt, wenn ein vorhergesagter oder erwarteter Ausgangswert der Drehmomentübertragung über die Kupplung für ein spezielles Solldrehmomentsignal auftreten sollte und das tatsächliche oder gemessene Drehmoment, das auftritt, hiervon verschieden ist, sind externe Faktoren (d.h. Straßen- und/oder Antriebsbedingungen) aufgetreten, die die Drehmomentübertragung der Kupplung negativ beeinflussen.
Wenn der dynamische Drehmomentfehler in Prozessblock 242 ermittelt wurde, wird er in Prozessblock 250 integriert, um das stetige Drehmomentsignal vorzusehen. Wie vorstehend erläutert, wird das stetige Drehmomentsignal mit dem dynamischen Drehmomentsignal in Prozessblock 236 summiert, um das Solldrehmomentsignal vorzusehen, das die gesamte Drehmomentgröße repräsentiert, die über die eingerückte Kupplung übertragen werden muss, damit der Motor in Abhängigkeit von der Drosselklappenposition und Änderungen der Antriebsbedingungen der Sollmotordrehzahl folgt. Da der stetige Drehmomentwert ein Kompensationswert ist, der zum dynamischen Drehmomentsignal addiert wird, wenn sich der gemessene Drehmomentausgangswert vom vorhergesagten Drehmomentwert unterscheidet, löst irgendein anderes Ereignis, das auch zu einer Differenz dieses Wertes führt, eine fehlerhafte stetige Kompensation aus. Um das Auftreten hiervon zu verhindern und zur Aufrechterhaltung des korrekten Niveaus des stetigen Drehmomentsignals beizutragen, wird in Prozessblock 252 ein zusätzlicher Kompensationswert zum stetigen Drehmomentsignal addiert.
In der Praxis ist das einzige Ereignis, das eine fehlerhafte Korrektur durch die stetige Drehmomentkompensation bewirkt, eine Veränderung der Drosselklappenposition. Genauer gesagt, wenn eine Änderung der Drosselklappenposition befohlen wird, ändert sich die Sollmotordrehzahl und somit das Solldrehmomentsignal sofort in Abhängigkeit vom dynamischen Drehmomentsignalteil des Ablaufdiagrammes. Da jedoch das stetige Drehmomentsignal vom gemessenen Motor- und Kupplungsausgang hergeleitet wird und es eine Zeitverzögerung gibt, die der Motor benötigt, um auf die Eingangsignale der Motorsteuereinheit auf der Basis von Drosselklappenpositionsänderungen anzusprechen, wird eine fehlerhafte stetige Drehmomentkompensation erzeugt. Genauer gesagt, aufgrund der Verzögerung der gemessenen Motoransprechzeiten im Vergleich zu den sofortigen Änderungen im vorhergesagten Gesamtdrehmoment und den vorhergesagten dynamischen Drehmomenwerten ist das stetige Drehmomentsignal nicht in der Lage, sich mit gleicher Geschwindigkeit zu ändern, so dass bei der Kompensation eine fehlerhafte Änderung im stetigen Drehmomentwert verursacht wird. Daher wird in Prozessblock 252 ein stetiges Verzögerungssignal zum integrierten dynamischen Drehmomentfehler (von Prozessblock 250) addiert, um den stetigen Drehmomentwert für eine rasche Kompensation der Änderung des befohlenen Drehmomentes zu unterstützen.
Mit Beginn im Prozessblock 254 bestimmt das Verfahren der vorliegenden Erfindung die stetige Verzögerung, indem zuerst der Wert des stetigen Drehmomentsignales auf der Basis von Eingangssignalen von einer Motorsteuereinheit vorhergesagt wird, wenn eine Änderung der Drosselklappenposition zu einer neuen Motorsolldrehzahl führt. Dieser vorhergesagte Wert entspricht dem korrekten stetigen Wert, der in Abhängigkeit von der neuen Drosselklappenposition erzeugt werden sollte. Dann wird in wird in Prozessblock 256 auf der Basis von bekannten Motoransprechzeiten gegenüber Änderungen im Solldrehmomentsignal die Zeitverzögerung, die der Motor benötigt, um die Sollmotordrehzahl zu erreichen, und somit die Verzögerung des stetigen Drehmomentes zum Erreichen seines richtigen Niveaus vorhergesagt. Wie bei den vorstehend erwähnten vorhergesagten Werten kann dieser Verzögerungswert aus einer gespeicherten Nachschlagtabelle ermittelt oder direkt berechnet werden. Schließlich wird in Prozessblock 252 der vorhergesagte stetige Drehmomentwert (Prozessblock 256) mit dem integrierten dynamischen Drehmomentfehlerwert summiert, um das richtige stetige Drehmomentsignal zu erzeugen. wenn auf diese Weise ein nichtkorrekter dynamischer Drehmomentfehler in Prozessblock 244 erzeugt wird, wird in Abhängigkeit von der Veränderung der Drosselklappenposition der integrierte dynamische Drehmomentfehler durch die Summierung des stetigen Verzögerungssignales in Prozessblock 252 erhöht, so dass die fehlerhafte Kompensation berücksichtigt wird. Dies wird fortgesetzt, bis die vorhergesagte Verzögerung der Motoransprache (Pro zessblock 258) ausläuft, so dass die stetige Drehmomentkompensation (von Prozessblock 252) wieder eingesetzt wird, wenn die Effekte aus der Verzögerung in Abhängigkeit von der Änderung der Drosselklappenposition vorübergehen. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung gemäß den 3 und 4 sorgt für eine Motorbeschleunigungskurve durch Anheben der Sollmotordrehzahl, wenn die Kupplungsdrehzahl in Abhängigkeit von der Motordrehzahlerhöhung ansteigt, und sorgt für eine Kompensation der sich verändernden Motorsolldrehzahl für eine wirksame und sanfte Funktionsweise, wenn sich die Antriebsbedingungen verändern.
Für den Fachmann ist klar, dass bei der Verwendung einer Sollmotordrehzahl zur Entwicklung einer Beschleunigungskurve, die zum Steuern des Kupplungseinrückens verwendet wird, um die Drehzahl eines beschleunigenden Motors zur regulieren, der Begriff „Sollmotordrehzahl" und seine zugehörigen Konzepte in der üblichen Praxis eine Reihe von Bedeutungen haben können, wobei die hier verwendete Terminologie klargestellt werden sollte. Im generellen Gebrauch wird der Begriff „Sollmotordrehzahl" hier in Verbindung mit einem „Motordrehzahlsteuerungs"-Schema oder einer entsprechenden Strategie beschrieben. Der hier verwendete Begriff „Motordrehzahlsteuerung" kann das Halten des Motors auf einer speziellen Drehzahl (UpM) oder das Begrenzen des Motors auf eine spezielle Drehzahl oder das Steuern der Motordrehzahl (und somit der Beschleunigung des Motors) über seinen Betriebsbereich bedeuten. Somit kann bei der Motordrehzahlsteuerung unter Verwendung einer Sollmotordrehzahl deren Soll entweder als statischer Punkt oder als dynamische Steuerung gebraucht werden.
Genauer gesagt, wenn ein Motor mit einer aufgebrachten Last (Fahrzeugmasse und Trägheit), der über einen Antriebszug und einen ausgewählten Gang mit der Kupplung eines Getriebes (in diesem Falle eines Doppelkupplungsgetriebes) verbunden ist, beschleunigt werden soll, kann eine statische Sollmotordrehzahl ermittelt werden. Diese statische Sollmotordrehzahl ist ein spezieller UpM-Wert, der so ausgewählt ist, dass die Motordrehzahl über die Steuerung der Drehmomentübertragung über die eingerückte Kupplung beschleunigt werden kann. Wie vorstehend erwähnt, ist die Verwendung einer statischen Sollmotordrehzahl allein bei einem Verfahren zum Steuern der Motordrehzahl für das Doppelkupplungsgetriebe nicht wünschenswert. Somit sieht das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine Beschleunigungskurve vor, bei der es sich in Wirklichkeit um eine sich in konstanter Weise verändernde oder dynamische Sollmotordrehzahl für die vorgegebene Drosselklappenposition und den ausgewählten Gang auf der Basis der Änderungen der Kupplungsdrehzahl handelt. Diese Kurve kann auch als Kurve angesehen werden, die aus einer Reihe von kontinuierlich wieder ermittelten Sollmotordrehzahlen, denen die Motorbeschleunigung folgen kann, geformt ist.
Aus der nachfolgenden Beschreibung wird deutlich, dass die Beschleunigungskurve in Abschnitte mit vorgegebenen Schwellenwerten separiert werden kann. Der Anfangsabschnitt der Beschleunigungskurve wird als erstes unter Verwendung einer statischen Sollmotordrehzahl eingestellt. Wenn sich jedoch die Motordrehzahl ändert, bewegt sich die Kurve in einen kontinuierlich wiederbestimmten Sollmotordrehzahlabschnitt bei Anstieg der Kupplungsdrehzahl. Diesbezüglich ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung generell bei 280 in 5 gezeigt. Diese Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Steuern des über die eingerückte Kupplung eines Fahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe übertragenen Drehmomentes, um eine vorgegebene Motorbeschleunigungskurve für jeden Gang vorzusehen. Das Verfahren basiert auf der Motordrosselklappenposition und nachfolgenden Änderungen der Kupplungsdrehzahl in Abhängigkeit von einem Anstieg des über die eingerückte Kupplung übertragenen Drehmomentes, wenn der Motor auf der Basis der Drosselklappenposition auf eine vorgegebene Drehzahl beschleunigt wird.
Dieses Verfahren umfasst die Schritte der Ermittlung der Motordrosselklappenposition, der Ermittlung des momentan eingerückten Zahnrades des Getriebes und der Abtastung der Drehzahl des angetriebenen Elementes der eingerückten Kupplung. Wenn diese Werte ermittelt worden sind, wählt das Verfahren eine Motorüberbeanspruchungsdrehzahl (aus einer Nachschlagtabelle) für das momentan eingerückte Zahnrad und die Motordrosselklappenposition aus. Bei der Überbeanspruchungsdrehzahl handelt es sich um den Punkt, bei dem eine zunehmende Drehmomentübertragung über die eingerückte Kupplung eine weitere Motorbeschleunigung stoppt und den Motor auf einer konstanten Drehzahl hält. Die Überbeanspruchungsdrehzahl wird nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert. Unter Verwendung der Überbeanspruchungsdrehzahl ermittelt das Verfahren eine Sollmotordrehzahl auf der Basis der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl und der Kupplungsdrehzahl und erhöht dann das über die eingerückte Kupplung übertragene Drehmoment, so dass die tatsächliche Motordreh zahl ansteigt und sich der Sollmotordrehzahl nähert. Wenn der Motor beschleunigt, ermittelt das Verfahren auf kontinuierliche Weise wieder die Sollmotordrehzahl, um die Motorbeschleunigungskurve zu erzeugen, nachdem die Kupplungsdrehzahl einen vorgegebenen Prozentsatz der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl erreicht hat. Die Kupplungsdrehzahl erhöht sich in Abhängigkeit von der ansteigenden Motordrehzahl, wodurch die Motordrehzahl der ansteigenden Sollmotordrehzahl der Motorbeschleunigungskurve folgt. Schließlich erhöht das Verfahren das über die eingerückte Kupplung übertragene Drehmoment, um die Kupplung und den Motor operativ zu verriegeln, wenn die Kupplungsdrehzahl ein vorgegebenes Vielfaches der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl erreicht.
Bei dem in Verbindung mit 5 erläuterten Verfahren kann der Motor beschleunigen, während die ansteigende Motordrehzahl einer Beschleunigungskurve folgt, die aus separaten Steuerabschnitten gebildet ist. Der erste Abschnitt der Beschleunigungskurve enthält eine Bestimmung einer anfänglichen statischen Sollmotordrehzahl, wonach ein Abschnitt mit kontinuierlichen wiederbestimmten (dynamischen) Sollmotordrehzahlen folgt, dem schließlich ein Abschnitt der Kurve folgt, in dem die Kupplungsdrehzahl die Motordrehzahl erreicht hat und die Kupplung mit dem Motor verriegelt wird.
Wenn, wie in 5 gezeigt, die ECU oder eine andere Steuervorrichtung bestimmt, dass die Motordrehzahlsteuerung erforderlich ist, wird diese Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung am Startblock 282 initiiert. Der Ablauf der Verfahrensschritte erreicht dann einen Prozessblock 284, in dem die Position der Motordrosselklappe ermittelt wird. Dann wird in Prozessblock 286 das momentan eingerückte Zahnrad des Getriebes ermittelt, das eine Referenz auf den momentanen Betriebsbereich des Fahrzeuges vorsieht, um zu bestimmen, welche der beiden Kupplungen momentan eingerückt ist und Drehmoment überträgt. Im Prozessblock 288 wird dann die Kupplungsdrehzahl ermittelt. Im Prozessblock 290 wird die Überbeanspruchungsdrehzahl für diesen Motor und die Kupplungskonfiguration für die Drosselklappenposition (284) bestimmt.
Der Schritt der Bestimmung der Motorüberbeanspruchungsdrehzahlen ist wichtig, um die Beschleunigungskurve in Verbindung mit der in 5 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu ermitteln. In Verbindung mit einem beschleunigenden Motor, dessen Drehzahl durch Veränderung der Drehmomentübertragung über eine Kupplung gesteuert wird, betrifft der Begriff „Motorüberbeanspruchungsdrehzahl" den Punkt, bei dem der ansteigende Kupplungsdruck bewirkt, dass der Motor nicht länger beschleunigt und eine konstante UpM beibehält. Die Überbeanspruchungsdrehzahl des Motors hängt von der befohlenen Drosselklappenposition, dem momentan eingerückten Zahnrad, der Drehmomenterzeugungsfähigkeit des speziellen Motors und dem Drehmomentübertragungsvermögen der Kupplungseinheit ab. Es versteht sich, dass die Überanspruchungsdrehzahl eines Motors und einer Kupplungseinheit auf unterschiedliche Weise hergeleitet werden kann, beispielsweise durch empirisches Testen oder über eine mathematische Modellbildung.
Die Motorüberbeanspruchungsdrehzahl wird von der befohlenen Drosselklappenposition in der nachfolgenden weise beeinflusst. Wenn der Befehl gegeben wird, den Motor aus einer niedrigen Drehzahl oder Leerlaufdrehzahl über eine Drosselklappenpositionsveränderung zu beschleunigen, kann die Kraft oder der Druck zum Einrücken der Kupplung und dadurch das über die Kupplung übertragene Drehmoment bis zu einem Punkt erhöht werden, bei dem die Kupplung den Motor auf einer konstanten Drehzahl hält. Dies ist die Motorüberbeanspruchungsdrehzahl für diese spezielle Drosselklappeneinstellung. Je höher die befohlene Drosselklappenposition ist, desto höher ist die Überbeanspruchungsdrehzahl. Das bedeutet, dass die Überbeanspruchungsdrehzahl über einen Bereich in Verbindung mit der Drosselklappenposition variiert. Überbeanspruchungsdrehzahlen zeigen im Wesentlichen, wie die Kupplung die Motordrehzahl beeinflusst, so dass die Überbeanspruchungsdrehzahlen als Größe der Kupplungseinrückkraft, als Größe des über die Kupplung übertragenen Drehmomentes oder als Kupplungsdrehzahl in Abhängigkeit von der Motordrehzahl (d.h. Rutschen der Kupplung), bei der der Motor die Beschleunigung stoppt, ausgedrückt werden können.
Ferner wird der Bereich der Überbeanspruchungsdrehzahlen vom ausgewählten Gang und dem speziellen Motor, der im Fahrzeug Verwendung findet, in der folgenden Weise beeinflusst. Als erstes hat der ausgewählte Gang einen Sekundäreffekt durch die Last, die das spezielle Zahnrad auf das angetriebene Element der Kupplung aufbringt. Als zweites beeinflusst das Drehmomenterzeugungsvermögen des Motors die Überbeanspruchungsdrehzahl. Wenn beispielsweise zwei Motoren mit Kupplungen mit vergleichbarem Drehmomentübertra gungsvermögen verbunden werden, sind die Überbeanspruchungsdrehzahlen des Motors, der eine vorgegebene Drehmomentgröße erzeugt, wobei der größte Teil des Drehmoments im unteren Abschnitt des UpM-Bereiches erzeugt wird, niedriger als die des Motors, der etwa die gleiche Drehmomentgröße erzeugt, jedoch diese in einem höheren UpM-Bereich erzeugt. Ferner hat auch das Drehmomentübertragungsvermögen der speziellen Kupplung einen Einfluss auf die Überbeanspruchungsdrehzahlen. Da Überbeanspruchungsdrehzahlen für eine vorgegebene Drosselklappenposition über den Bereich der Drosselklappenpositionen für jeden Gang und für jede spezielle Motor- und Getriebekonfiguration konstant sind, werden sie, wenn sie einmal ermittelt worden sind, generell in einer Nachschlag- oder Referenztabelle gespeichert.
Im Anfangsabschnitt der Motorbeschleunigungskurve, d.h. wenn der Motor vom unteren Ende seines Beschleunigungsbereiches hochgefahren wird, entweder im ersten Gang vom stehenden Start eines Fahrzeuges oder von der Beschleunigung nach einem Gangwechsel, findet die aus Prozessblock 290 ermittelte Überbeanspruchungsdrehzahl Verwendung, um eine statische Sollmotordrehzahl einzustellen. Da die Überbeanspruchungsdrehzahl der Punkt ist, bei dem der höchste Kupplungsdruck für eine vorgegebene Drosselklappenposition angelegt werden kann, bevor der Motor verzögert wird, liefert sie die maximale Drehmomentübertragung für die Motordrehzahl und damit die maximale Fahrzeugbeschleunigung für den Motor bei der speziellen Drosselklappeneinstellung. Dies ist deswegen der Fall, weil durch das Konstanthalten der Motordrehzahl und damit der Drehmomentabgabe durch den Kupplungseinrückdruck, wenn der Motor bis zur Drosselklap penposition zu beschleunigen versucht, die Kupplungsdrehzahl noch ansteigt und das Fahrzeug beschleunigt. Somit stellt bei diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens der vorliegenden Erfindung der Prozessblock 292 die Anfangs-Soll-motordrehzahl auf die Motorüberbeanspruchungsdrehzahl ein. Dieser Versuch des Haltens des Sollmotordrehzahl auf der Überbeanspruchungsdrehzahl hat jedoch eine praktische Begrenzung, da für die vorgegebene Motordrehzahl nur ein Teil der zur Verfügung stehenden Drehmomentabgabe des Motors erreicht wird. Auch erreicht die Kupplungsdrehzahl eine Grenze relativ weit unter der Motordrehzahl, da der Kupplungsdruck über das Halten des Motors auf der Überbeanspruchungsdrehzahl hinaus nicht beliebig weiter erhöht werden kann oder die Motordrehzahl und die Drehmomentabgabe abfallen. Wenn daher eine einzige statische Sollmotordrehzahl verwendet würde, wie dies bei einigen herkömmlichen Verfahren des Standes der Technik der Fall ist, treten die vorstehend erwähnten Nachteile eines rauen Fahrverhaltens auf, da der Fahrzeuglenker kontinuierlich die Drosselklappenposition erhöhten muss, um eine höhere Motordrehzahl vorzugeben, was zu einem Steuern der Motordrehzahl in getrennten und bemerkbaren Stufen führt. Diese im Stand der Technik bekannten Steuerverfahren bewirken ferner, dass der Fahrzeuglenker die Drosselklappe auf ihre höchste Einstellung bringt, jedes Mal dann, wenn ein Anstieg der Motordrehzahl gewünscht ist, um eine kontinuierliche Motorbeschleunigung zu erreichen, was zu einem Verlust von Effizienz führt. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung berücksichtigt jedoch die Grenze der statischen Sollmotordrehzahl, indem es in einen dynamischen Abschnitt der Be schleunigungskurve bei einem vorgegebenen Schwellenwert eindringt.
Wenn, wie beim Verfahren der vorliegenden Erfindung, eine dynamische Sollmotordrehzahl verwendet wird, gibt es selbst dann, wenn man eine statische Sollmotordrehzahl benutzt, um den Motor anfangs in Richtung auf die Überbeanspruchungsdrehzahl zu beschleunigen, einen Übergangspunkt, bei dem der Kupplungsdruck und somit die Drehmomentübertragung geringfügig reduziert werden sollten, um einen Anstieg der Motordrehzahl zu ermöglichen. Der Übergangspunkt kann an einem Punkt definiert werden, bei dem die Kupplungsdrehzahl einen gewissen Anteil der Überbeansruchungsdrehzahl des Motors erreicht. Der Übergangspunkt ist der Anfangssteuerpunkt der Motordrehzahlsteuerkurve der vorliegenden Erfindung und tritt zu einem solchen Zeitpunkt auf, damit die ansteigende Motordrehzahl und das Einrücken der Kupplung sanft und effizient ablaufen. Dieser Übergangspunkt wird später in größeren Einzelheiten erläutert. Wenn dieser erste Übergangspunkt erreicht wird und der Kupplungsdruck geringfügig reduziert wird, um einen Anstieg der Motordrehzahl zu ermöglichen, nimmt jedoch auch die Kupplungsdrehzahl zu, bis ein zweiter Übergangspunkt erreicht ist. Dieser zweite Übergangspunkt ist der Punkt, bei dem die Kupplungsdrehzahl der Motordrehzahl entspricht und die Kupplung und der Motor im Wesentlichen verriegelt sind. Die Bestimmung der Sollmotordrehzahl ist in diesem Bereich zwischen den Übergangspunkten, in dem die Kupplung einen Anstieg der Motordrehzahl ermöglicht, besonders wichtig.
Wenn, wie in 5 gezeigt, der Prozessblock 292 die Überbeanspruchungsdrehzahl ermittelt und die Sollmotordrehzahl auf diesen Wert eingestellt hat, ermittelt der Entscheidungsblock 294, ob die Kupplungsdrehzahl einen von einem vorgegebenen Prozentsatz der Motorbeanspruchungsdrehzahl gebildeten Übergangspunkt erreicht hat. Wenn die Kupplungsdrehzahl diesen Übergangspunkt noch nicht erreicht hat, wird die statische Sollmotordrehzahl als Sollmotordrehzahl dem restlichen Teil des Verfahrens, beginnend mit Prozessblock 300, zugeführt. Wie nachfolgend erläutert wird, wird durch den restlichen Teil des Prozesses das über die eingerückte Kupplung übertragene Drehmoment erhöht, so dass bewirkt wird, dass die tatsächliche Motordrehzahl ansteigt und sich der Sollmotordrehzahl nähert. Wenn jedoch die Kupplungsdrehzahl den Übergangspunkt, der dem vorgegebenen Prozentsatz der Motordrehzahl entspricht, erreicht oder überschritten hat, rückt das Verfahren weiter zu Prozessblock 296 vor. Die Sollmotordrehzahl wird im Prozessblock 296 kontinuierlich neu ermittelt, um den dynamischen Abschnitt der Motorbeschleunigungskurve gemäß 6 zu erzeugen. Die Kupplungsdrehzahl nimmt in Abhängigkeit von der ansteigenden Motordrehzahl zu, so dass bewirkt wird, dass die Motordrehzahl der ansteigenden Sollmotordrehzahl des dynamischen Abschnittes der Motorbeschleunigungskurve folgt.
Wenn Prozessblock 296 kontinuierlich den dynamischen Abschnitt der Beschleunigungskurve neu ermittelt, ermittelt der Entscheidungsblock 297, ob die Kupplungsdrehzahl einen anderen Übergangspunkt erreicht hat, der von einem vorgegebenen Vielfachen der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl gebil det wird. Wenn die Kupplungsdrehzahl diesen Übergangspunkt noch nicht erreicht hat, wird die kontinuierlich neu ermittelte dynamische Sollmotordrehzahl dem Prozessblock 300 zugeführt. Wenn jedoch die Kupplungsdrehzahl den Übergangspunkt, der dem vorgegebenen Vielfachen der Motordrehzahl entspricht, erreicht oder überschritten hat, läuft das Verfahren weiter zum Prozessblock 298, in dem bewirkt wird, dass die ECU das über die eingerückte Kupplung übertragene Drehmoment erhöht, um die Kupplung und den Motor operativ miteinander zu verriegeln. An diesem Punkt, der generell hoch im Motor-UpM-Bereich liegt, sind die Kupplungsdrehzahl und Motordrehzahl gleich, so dass daher die Beschleunigungskurve bis zum maximalen Wert für die vorgegebene Drosselklappenposition ansteigt oder die anderen Bedingungen (über den Umfang dieser Erfindung hinaus) so sind, dass ein Schaltvorgang durchgeführt wird. Der Prozessblock 299 ermöglicht eine Rückkehr durch die Verfahrensschritte oder einen Abschied von der Beschleunigungskurve, wenn andere Vorgänge (Schaltvorgänge) durchgeführt werden sollen. Es versteht sich jedoch, dass die Drosselklappenposition auch verändert werden kann, um eine niedrigere Motordrehzahleinstellung ohne einen Schaltvorgang wiederzugeben, und der Motor in entsprechender Weise in einer Verzögerungskurve gesteuert wird.
Auf diese Weise sieht das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch eine vorgegebene Motorverzögerungskurve für jedes Zahnrad bzw. jeden Gang auf der Basis der Motordrosselklappenposition und von nachfolgenden Änderungen der Kupplungsdrehzahl in Abhängigkeit einer Veränderung des über die eingerückte Kupplung übertragenen Drehmomentes vor, wenn der Motor auf der Basis der Drosselklappenposition auf eine vorgegebene Drehzahl verzögert wird. Um dies zu erreichen, umfasst das Verfahren ferner die Schritte der Ermittlung des momentan eingerückten Zahnrades des Getriebes und der Abtastung der Kupplungsdrehzahl, wenn eine Reduktion in der Motordrosselklappenposition detektiert wird. Dann wird der an die eingerückte Kupplung angelegte Druck anfangs auf lineare Weise verringert, wenn der Motor verzögert wird, um auf diese Weise den Wert der Fahrzeugverzögerung zu steuern. Ferner wird eine Anfangsverzögerungssollmotordrehzahl auf der Basis des momentan eingerückten Zahnrades und der Motordrosselklappenposition ermittelt. Dann wird das über die eingerückte Kupplung übertragene Drehmoment variiert, um zu bewirken, dass die Motordrehzahl auf die Anfangsverzögerungssollmotordrehzahl verzögert wird. Nachdem die sich verzögernde Motordrehzahl einen vorgegebenen Prozentsatz der Anfangsverzögerungssollmotordrehzahl infolge des Ansprechens der Kupplung auf die sich verzögernde Motordrehzahl erreicht hat, wird die Sollmotordrehzahl schrittweise neu bestimmt, um die Motorverzögerungskurve zu erzeugen und auf diese Weise zu bewirken, dass die Motordrehzahl der sich verzögernden Sollmotordrehzahl der Motorverzögerungskurve folgt. Schließlich wird das über die eingerückte Kupplung übertragene Drehmoment kontinuierlich verändert, damit der Motor entlang der Motorverzögerungskurve verzögert wird.
In 5 entsprechen der Prozessblock 300 und der Rest der Blöcke der 5 in ihrer Funktion denen der 4. Somit ermittelt der Prozessblock 300 die Differenz zwischen der Sollmotordrehzahl und der tatsächlichen Motordrehzahl, d.h. im wesentlichen die Differenz zwischen der Sollmotorbeschleunigungskurve und der tatsächlichen (gemessenen) Motordrehzahl, durch Addieren der beiden Werte zur Erzeugung eines Drehzahlfehlers. Der Drehzahlfehler von Prozessblock 300 wird Prozessblock 302 zugeführt, der ein dynamisches Drehmomentsignal ermittelt. Prozessblock 302 entspricht einer Umwandlungsschaltung, die den Rohdrehzahlfehlerwert in ein Fehlersignal umwandelt, das relativ zu einem vorgegebenen Bereich proportioniert ist. Bei dem proportionalen Fehlersignal handelt es sich um das dynamische Drehmomentsignal, dass die Drehmomentgröße kennzeichnet, die über die eingerückte Kupplung übertragen werden muss, damit der Motor der Sollmotordrehzahlkurve in Abhängigkeit von der Drosselklappenposition folgt. Mit anderen Worten, die tatsächliche Motordrehzahl wird ermittelt, die Sollmotordrehzahlkurve wird mit der tatsächlichen Motordrehzahl verglichen, um ein Drehzahlfehlersignal zu erzeugen, und der Wert des Drehzahlfehlersignals wird in Bezug auf einen Relativwert innerhalb eines vorgegebenen Bereiches proportioniert, um das dynamische Drehmomentsignal zu liefern. Dieses dynamische Drehmomentsignal wird dann dazu benutzt, um die Basis für ein Solldrehmomentsignal zu bilden, welches dann dazu verwendet wird, die Drehmomentübertragung über die eingerückte Kupplung zu variieren, damit der Motor der Sollmotordrehzahl folgt.
Das Solldrehmomentsignal ist ein zusammengesetztes Signal, das das vorstehend erwähnte dynamische Drehmomentsignal und ein stetiges Drehmomentsignal umfasst. Der Begriff „dynamisch" wird in diesem Zusammenhang benutzt, um zu kennzeichnen, dass die Drehmomentübertragung über die einge rückte Kupplung in Abhängigkeit von der Differenz von der Sollmotordrehzahl und der tatsächlichen Motordrehzahl variiert wird. Somit wird der Drehzahlfehler reduziert, wenn sich die tatsächliche Motordrehzahl der Sollmotordrehzahl nähert. Das „stetige" Drehmomentsignal repräsentiert eine zusätzliche Drehmomentgröße, die über die eingerückte Kupplung übertragen werden muss, um Änderungen in den Antriebsbedingungen zu kompensieren, die sonst die Drehzahlsteuerung des Motors unter Verwendung des dynamischen Signals allein aufspalten würden. Das stetige Drehmomentsignal wird als die Differenz zwischen vorhergesagten Änderungen der Motordrehzahl und der tatsächlichen Änderung auf der Basis von bekannten Motor- und Getriebeansprechzeiten auf Änderungen im Solldrehmomentsignal hergeleitet. Somit wird das stetige Drehmomentsignal ermittelt und dem dynamischen Drehmomentsignal hinzugefügt, so dass das dynamische Drehmomentsignal die Motordrehzahl auf „stetige" Weise ohne schädliche Einflüsse von sich ändernden Antriebsbedingungen steuert.
Daher summiert der Prozessblock 34 das dynamische Drehmomentsignal und das stetige Drehmomentsignal, um ein Solldrehmomentsignal vorzusehen, das die Gesamtgröße an Drehmoment repräsentiert, die über die eingerückte Kupplung übertragen werden muss, damit der Motor der Sollmotordrehzahl in Abhängigkeit von der Drosselklappenposition und Änderungen in den Antriebsbedingungen folgt. Dann wird das Solldrehmomentsignal benutzt, um das über die eingerückte Kupplung übertragene Drehmoment zu variieren, damit der Motor dem Solldrehmomentsignal folgt. Dies ist in 5 durch das Ablaufdiagramm vom Prozessblock 304 zur Getriebe- und Motoreinheit, die durch Block 306 gekennzeichnet ist, wiedergegeben. Es versteht sich, dass dann, wenn die tatsächliche Motordrehzahl einen Punkt auf der Sollmotordrehzahlkurve für die spezielle Kupplungsdrehzahl vom Prozessblock 294 erreicht oder nahezu erreicht, ein anderer Drehzahlfehler im Prozessblock 300 ermittelt wird, so dass der Motor beschleunigt und der Sollmotordrehzahlkurve folgt, oder dass der Motor lediglich beschleunigen kann, jedoch auf der Sollmotordrehzahlkurve in Relation zur Kupplungsdrehzahl durch Prozessblock 298 gehalten wird. Unabhängig davon wird eine Sollmotordrehzahlkurve geschaffen, die eine Steuerung des über die eingerückte Kupplung übertragenen Drehmomentes für das vorgegebene Zahnrad und die vorgegebene Drosselklappenposition vorsieht.
Um ein stetiges Drehmomentsignal zu erhalten, das im Prozessblock 304 mit dem dynamischen Drehmomentsignal summiert wird, muss ein Messwert, der das erzeugte tatsächliche dynamische Drehmoment repräsentiert, vom Motor und der Kupplung hergeleitet werden (Block 306, 5). Das gemessene dynamische Drehmoment wird generell über Berechnungen hergeleitet, die Ausgangsmessungen von Motor und Getriebe nutzen. Beispielsweise wird die Beschleunigung des Motors in Block 308 ermittelt und die Beschleunigung der eingerückten Kupplung in Block 310 bestimmt, wonach die Motorbeschleunigung und die Kupplungsbeschleunigung summiert werden, um die Kupplungsrutschbeschleunigung in Block 312 zu ermitteln. Schließlich wird das gemessene dynamische Drehmoment, das über die eingerückte Kupplung übertragen wird, aus der Kupplungsrutschbeschleunigung ermittelt. Es versteht sich, dass es eine Reihe von Wegen gibt, um diesen Wert herzulei ten, und dass andere Parameter, wie beispielsweise die bekannte Schlupfträgheit, in die Berechnung eingearbeitet werden können. Die Art und Weise, mit der der tatsächliche dynamische Drehmomentwert erreicht wird, ist jedoch für dieses Steuerverfahren nicht kritisch und liegt nicht innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung. Dieser gemessene dynamische Drehmomentwert wird Prozessblock 314 zugeführt, in dem er mit einem vorhergesagten dynamischen Drehmomentwert summiert wird.
Der vorhergesagte dynamische Drehmomentwert wird in Prozessblock 316 hergeleitet, indem zuerst der Wert des gesamten Drehmomentes, das über die eingerückte Kupplung auf der Basis des Solldrehmomentsignals und des bekannten Getriebeansprechverhaltens auf den Eingang dieses speziellen Solldrehmomentsignals übertragen werden soll, vorhergesagt wird. Dieser vorhergesagte wert kann aus einer gespeicherten Nachschlagtabelle gewonnen oder direkt berechnet werden. Dann wird in Prozessblock 313 ein Feedbacksignal des stetigen Drehmomentwertes, der aus der vorhergehenden Iteration über die Motordrehzahlregelschleife ermittelt wurde, von diesem vorhergesagten Gesamtdrehmomentwert (von Prozessblock 316) subtrahiert, um einen vorhergesagten dynamischen Drehmomentwert vorzusehen. Mit anderen Worten, unter Berücksichtigung des Solldrehmomentsignals, das aus dem dynamischen Drehmomentsignal und dem stetigen Drehmomentsignal besteht, wird dann ein Gesamtdrehmomentwert vorhergesagt, der über die eingerückte Kupplung für dieses Solldrehmomentsignal übertragen werden soll, und wird dieser Wert mit der vorher hergeleiteten Kompensation für die Antriebsbedingungen (Feedback des vorherigen stetigen Drehmo mentwertes) summiert (d.h. subtrahiert), wobei als Rest ein Wert verbleibt, der den vorhergesagten dynamischen Drehmomentsignalanteil des Solldrehmomentsignals repräsentiert.
Das gemessene dynamische Drehmoment wird mit dem vorhergesagten dynamischen Drehmomentwert in Prozessblock 314 summiert, um festzustellen, ob ein dynamischer Drehmomentfehler vorhanden ist. Ein dynamischer Drehmomentfehler kennzeichnet die Differenz zwischen dem gemessenen Motor/Kupplungsausgang und dem vorhergesagten Ausgang, der für das vorgegebene Solldrehmomenteingangssignal erwartet wird. Dieser Fehler zeigt an, dass Änderungen in den Antriebsbedingungen aufgetreten sind, die kompensiert werden müssen, um eine Korrektur am Solldrehmomentsignal vorzunehmen. Genauer gesagt, wenn ein vorhergesagter oder erwarteter Ausgangswert der Drehmomentübertragung über die Kupplung für ein spezielles Solldrehmomentsignal auftritt und das tatsächliche oder gemessene Drehmoment verschieden ist, sind externe Faktoren (d.h. Straßen- und/oder Antriebsbedingungen) aufgetreten, die die Drehmomentübertragung der Kupplung negativ beeinflussen.
Wenn der dynamische Drehmomentfehler in Prozessblock 314 ermittelt wurde, wird er in Prozessblock 320 integriert, um das stetige Drehmomentsignal vorzusehen. wie vorstehend erläutert, wird das stetige Drehmomentsignal mit dem dynamischen Drehmomentsignal im Prozessblock 304 summiert, um das Solldrehmomentsignal vorzusehen, das die Gesamtgröße des Drehmomentes repräsentiert, die über die eingerückte Kupplung übertragen werden muss, damit der Motor der Sollmotordrehzahl sowohl in Abhängigkeit von der Drosselklappenposi tion als auch in Abhängigkeit von Änderungen in den Antriebsbedingungen folgt. Da der stetige Drehmomentwert ein Kompensationswert ist, der zum dynamischen Drehmomentsignal addiert wird, wenn der gemessene Drehmomentausgangswert sich vom vorhergesagten Drehmomentwert unterscheidet, löst irgendein anderes Ereignis, das ebenfalls zu einer Differenz in diesem Wert führt, eine fehlerhafte stetige Kompensation aus. Um dies zu verhindern und um zur Aufrechterhaltung eines korrekten Niveaus des stetigen Drehmomentsignals beizutragen, wird ein zusätzlicher Kompensationswert im Prozessblock 322 zum stetigen Drehmomentsignal addiert.
Praktisch das einzige Ereignis, das zu einer fehlerhaften Korrektur durch die stetige Drehmomentkompensation führt, ist eine Änderung der Drosselklappenposition. Genauer gesagt, wenn eine Änderung der Drosselklappenposition befohlen wird, ändert sich die Sollmotordrehzahl und somit das Solldrehmomentsignal sofort in Abhängigkeit vom dynamischen Drehmomentsignalanteil des Verfahrens. Da jedoch das stetige Drehmomentsignal von den gemessenen Motor- und Kupplungsausgängen hergeleitet wird und es eine Zeitverzögerung gibt, die der Motor benötigt, um auf Basis der Drosselklappenpositionsänderungen auf die Eingangssignale der Steuereinheit des Motors anzusprechen, wird eine fehlerhafte stetige Drehmomentkompensation erzeugt. Genauer gesagt, infolge der Verzögerung des gemessenen Motoransprechverhaltens im Vergleich zu den momentanen Änderungen des vorhergesagten Gesamtdrehmomentes und der vorhergesagten dynamischen Drehmomentwerte kann sich das stetige Drehmomentsignal nicht mit der gleichen Geschwindigkeit ändern, so dass eine fehlerhafte Änderung im stetigen Drehmomentwert beim Kom pensationsversuch verursacht wird. Daher wird im Prozessblock 322 ein stetiges Verzögerungssignal zum integrierten dynamischen Drehmomentfehler (von Prozessblock 320) addiert, um zu einer raschen Kompensation des stetigen Drehmomentwertes für die Änderung des befohlenen Drehmomentes beizutragen.
Beginnend am Prozessblock 324 ermittelt das Verfahren der vorliegenden Erfindung die stetige Verzögerung, indem es zuerst den Wert des stetigen Drehmomentsignals auf der Basis von Eingangssignalen einer Motorsteuereinheit vorhersagt, wenn eine Änderung in der Drosselklappenposition zu einer neuen Motorsolldrehzahl führt. Dieser vorhergesagte Wert entspricht dem korrekten stetigen Wert, der in Abhängigkeit von der neuen Drosselklappenposition erzeugt werden sollte. Dann wird in Prozessblock 326 auf der Basis von bekannten Motoransprechzeiten gegenüber Änderungen im Solldrehmomentsignal die Verzögerung der Zeit, die der Motor benötigt, um eine neue Sollmotordrehzahl zu erreichen, und somit die Verzögerung beim Erreichen des richtigen Niveaus des stetigen Drehmomentes vorhergesagt. Wie bei den vorhergehenden vorhergesagten Werten kann dieser Verzögerungswert aus einer gespeicherten Nachschlagtabelle gewonnen oder direkt berechnet werden. Schließlich wird im Prozessblock 322 der vorhergesagte stetige Drehmomentwert (Prozessblock 324) mit dem integrierten dynamischen Drehmomentfehlersignal summiert, um das richtige stetige Drehmomentsignal zu liefern. Wenn auf diese Weise ein nicht korrekter dynamischer Drehmomentfehler im Prozessblock 314 erzeugt wird, wird in Abhängigkeit vom der Drosselklappenpositionsveränderung der integrierte dynamische Drehmomentfehler durch die Summation des stetigen Verzögerungssignals im Prozessblock 22 vergrößert, so dass die fehlerhafte Kompensation berücksichtigt wird. Dies wird fortgeführt, bis die vorhergesagte Verzögerung im Motoransprechverhalten abläuft (Prozessblock 326), so dass die stetige Drehmomentkompensation (von Prozessblock 320) wieder eingesetzt wird, wenn die Effekte aus der Verzögerung in Abhängigkeit von der Änderung der Drosselklappenposition vorbei sind.
Um die Fähigkeit der vorliegenden Erfindung weiterzuverfeinern, das gewünschte Fahrverhalten und den gewünschten Komfort in Bezug auf das Einrücken der Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes 10 und den Beschleunigungswert des Motors und somit des Fahrzeuges zu berücksichtigen, sieht das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch die Verwendung einer Gleichung bei der Berechnung der Beschleunigungskurve vor. Diese Gleichung besitzt eine operativ wählbare Steuerkonstante, die direkt den Anstiegswert der Motor- und Kupplungsdrehzahl beeinflusst und somit eine operative Steuerung über die Laufeigenschaften des Fahrzeuges vorsieht.
Die vorliegende Erfindung stellt daher auch ein Verfahren zum Steuern des Drucks zur Verfügung, der auf die eingerückte Kupplung eines Fahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe aufgebracht wird, um das über die eingerückte Kupplung übertragene Drehmoment zu steuern, indem eine vorgegebene Motorbeschleunigungskurve für jedes Zahnrad auf der Basis der Motordrosselklappenposition und von nachfolgenden Änderungen der Kupplungsdrehzahl in Abhängigkeit vom operativen Verändern des Drucks auf die eingerückte Kupplung, wenn der Motor auf eine vorgegebene Drehzahl auf Ba sis der Drosselklappenposition beschleunigt, verwendet wird. Dieses Verfahren umfasst die Schritte des Ermittelns der Motordrosselklappenposition, des Ermittelns des momentan eingerückten Zahnrades des Getriebes und des Abtastens der Drehzahl des angetriebenen Elementes der eingerückten Kupplung. Dann wird eine Motorüberbeanspruchungsdrehzahl für das momentane Zahnrad und die Motordrosselklappenposition aus einer Nachschlagtabelle ausgewählt, und auf der Basis der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl wird eine Sollmotordrehzahl ermittelt. Das über die eingerückte Kupplung übertragene Drehmoment wird erhöht, um ein Erhöhen der Motordrehzahl und eine Annäherung an die Sollmotordrehzahl zu bewirken und auf diese Weise die Kupplungsdrehzahl zu erhöhen und das Fahrzeug zu beschleunigen. Der auf die eingerückte Kupplung aufgebrachte Druck wird dann reduziert, damit der Motor weiterhin in Richtung auf die Sollmotordrehzahl beschleunigen kann, wenn die Kupplungsdrehzahl einen vorgegebene Prozentsatz der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl erreicht, um auf diese Weise das Erhöhen der Kupplungsdrehzahl fortzusetzen, während gleichzeitig das Fahrzeug beschleunigt wird.
Eine Sollmotordrehzahl wird kontinuierlich auf der Basis der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl der Kupplungsdrehzahl neu ermittelt, wobei eine Sollmotordrehzahlgleichung Verwendung findet, die den Anstiegswert der Motor- und Kupplungsdrehzahl beeinflusst, nachdem die Kupplungsdrehzahl den vorgegebenen Prozentsatz der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl erreicht hat. Diese Sollmotordrehzahlgleichung ist wie folgt definiert:
worin T die Sollmotordrehzahl, S die aus dem momentan eingerückten Zahnrad und der Drosselklappenposition ermittelte Überbeanspruchungsdrehzahl, C die Kupplungsdrehzahl und K eine Steuerkonstante bedeuten. Unter Verwendung dieser Gleichung im Verfahren der vorliegenden Erfindung kann die Kupplungsdrehzahl in Abhängigkeit von der ansteigenden Motordrehzahl erhöht werden, um auf diese Weise zu bewirken, dass die Motordrehzahl der ansteigenden Sollmotordrehzahl folgt. Schließlich wird der auf die eingerückte Kupplung aufgebrachte Druck erhöht, um die Kupplung und den Motor miteinander zu verriegeln, wenn die Kupplungsdrehzahl ein vorgegebenes Vielfaches der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl erreicht.
Im Wesentlichen bewirkt die Anwendung dieser Gleichung eine detailliertere Art und Weise der Ermittlung der Sollmotordrehzahl im Block 294 bis 297 der 5, wie vorstehend zur Entwicklung der Beschleunigungskurve erläutert. Die Kurve und ihre zugehörigen Komponenten sind grafisch in 6 dargestellt. In 6 ist die relative Drosselklappenposition über der Zeit grafisch verdeutlicht und generell bei 400 angegeben. Eine Erhöhung der Drosselklappenposition ist bei 402 gezeigt. Diese Änderung der Drosselklappenposition kann bewirken, dass die ECU das Verfahren der vorliegenden Erfindung initiiert, indem sie eine Beschleunigung des Motors befiehlt. Eine Verringerung der Drosselklappenposition ist bei 404 gezeigt. Wie generell bei 420 in 6 dargestellt, sind die in Beziehung stehenden Aktivitäten des Motors und der Kupplung in Bezug auf die ermittelte Sollmotordrehzahl dargestellt. Speziell ist die Kupplungsdrehzahl als durchgezogene Linie 406 gezeigt. Die Steuerung der Drehmomentübertragung über die Kupplung versucht zu bewirken, dass der Motor der als gestrichelte Linie 408 gezeigten Sollmotordrehzahl folgt, um auf diese Weise die resultierende Motorbeschleunigungskurve zu erzeugen, die generell als durchgezogene Linie bei 410 gezeigt ist. Um diese Wechselwirkung grafisch darzustellen, ist die Drehzahl als Relativwert auf der Vertikalachse wiedergegeben, während die Zeit entlang der Horizontalachse angegeben ist. Die Zeitreferenz für die Linien bei 420 entspricht der für die Drosselklappenposition bei 400 gezeigten Zeit und der generell bei 440 angedeuteten Druckkurve. Die Druckkurve 440 zeigt den Druck, der auf die eingerückte Kupplung aufgebracht wird, damit der Motor der Beschleunigungskurve 410 folgt.
Es wird nunmehr wieder auf den Prozessblock 298 in 5 Bezug genommen. Die Sollmotordrehzahl wird auf der Basis des momentan eingerückten Zahnrades und der Motordrosselklappenposition unter Verwendung einer Gleichung ermittelt, die eine vorgegebene Steuerkonstante aufweist, welche die Anstiegsrate der Motor- und Kupplungsdrehzahl und damit die Fahrzeugbeschleunigung beeinflusst. Dies ist auch die Rate, mit der die Kupplung den Motor einrückt, wobei sie der Rauhigkeit des Kupplungseingriffs entspricht. Im Entscheidungsblock 294 wird ermittelt, ob die Kupplungsdrehzahl den ersten Übergangspunkt erreicht oder überschritten hat. Wenn im Entscheidungsblock 294 ermittelt wird, dass die Kupp lungsdrehzahl noch nicht den ersten Übergangspunkt erreicht hat, wird der „NEIN"-Pfad verfolgt und wird die Motorüberbeanspruchungsdrehzahl als statische Solldrehzahl dem Prozessblock 300 zugeführt, wie in 5 gezeigt und grafisch als Abschnitt 412 der Motorbeschleunigungskurve in 6 dargestellt ist.
In 6 ist der Relativwert der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl für die vorgegebene Drosselklappenposition als gestrichelte horizontale Linie 422 dargestellt. Der erste Übergangspunkt tritt entlang der gestrichelten vertikalen Linie 424 auf, wo die ansteigende Kupplungsdrehzahl auf den vorgegebenen Anteil der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl trifft, wie als horizontale gestrichelte Linie 430 gezeigt.
Wenn der Entscheidungsblock 294 feststellt, dass die Kupplungsdrehzahl den ersten Übergangspunkt erreicht hat, wird der „JA"-Pfad verfolgt und die vorstehend erwähnte Gleichung im Prozessblock 296 (5) verwendet, um auf kontinuierliche Weise die dynamische Sollmotordrehzahl erneut zu bestimmen. Die erste Lösung der Gleichung sieht eine Sollmotordrehzahl für die spezielle momentane Kupplungsdrehzahl vor, die dem Prozessblock 300 zugeführt wird, um sie mit der gemessenen (tatsächlichen) Motordrehzahl zur Erzeugung einer Differenz oder eines Fehlers zwischen der Sollmotordrehzahl und der gemessenen Motordrehzahl zu summieren. Diesem Ereignis folgen die wiederholten Lösungen der Gleichung, die die dynamische Sollmotordrehzahl (den Abschnitt der Motorbeschleunigungskurve, der in 6 mit 414 bezeichnet ist) liefern, indem die Gleichung wiederholt gelöst wird, wenn die Kupplungsdrehzahl in Abhängigkeit von der Motordrehbeschleunigung ansteigt. Es ergibt sich somit nicht nur eine einzige Kurve für die spezielle Drosselklappenposition bei dem speziellen ausgewählten Zahnrad, sondern es wird ein gesamter Bereich von Sollmotorkurven danach für jede mögliche Drosselklappenposition bei jedem zur Verfügung stehenden Zahnrad erzeugt. Es versteht sich, dass die wiederholte Lösung dieser momentanen Gleichung auch über die Sampling-Rate oder einen anderen Schrittindex gesteuert werden kann, anstatt eine Non-Stopp-Umgestaltung des Sollwertes durchzuführen. Es versteht sich ferner, dass dann, wenn einmal die geeigneten Sollmotordrehzahlkurven ermittelt worden sind, diese gespeichert und auf diese Bezug genommen werden kann, anstatt eine Fortsetzung des Gleichungsschrittes (im Prozessblock 296) als einen beginnnenden mathematischen Prozess erforderlich zu machen.
Was die Übergangspunkte anbetrifft, die durch den Entscheidungsblock 294 und 297 ermittelt werden, so stellen die Überbeanspruchungsdrehzahl und die Steuerkonstante A die festlegenden Faktoren dar. Generell gesagt, aus Gleichung (1) und 6 kann man entnehmen, dass dann, wenn einmal die Motordrehzahl den ersten Übergangspunkt erreicht und überschritten hat und die Gleichung eingesetzt worden ist (in Block 296), um die dynamische Sollmotordrehzahl zu bestimmen, der zur Überbeanspruchungsdrehzahl „S" addierte komplexe Parameter bewirkt, dass die dynamische Sollmotordrehzahl anfangs geringfügig höher eingestellt wird als die Überbeanspruchungsdrehzahl. Der Kupplungsdruck wird dann geringfügig verringert, damit der Motor in weiterer Abhängigkeit von der anbefohlenen Drosslklappenposition beschleunigen kann. Dies ist grafisch in 6 dargestellt, wobei die Motordrehzahllinie 410 durch den ersten Übergangspunkt bei der gestrichelten Linie 424 läuft und mit ihrem Anstieg im dynamischen Beschleunigungsabschnitt 414 beginnt. Dann nimmt über die Fortsetzung des dynamischen Beschleunigungsabschnittes 414 der Kurve bei einem Anstieg der Kupplungsdrehzahl (C) (406, 6), die Sollmotordrehzahl (T) zu (408, 6) und zwar mit einer geringeren Rate bis zu dem Punkt, bei dem die Kupplungsdrehzahl und die Motordrehzahl einander entsprechen (zweiter Übergangspunkt). Wie in 6 gezeigt, tritt der zweite Übergangspunkt entlang der vertikalen gestrichelten Linie 426 auf, bei der die ansteigende Kupplungsdrehzahl das vorgegebene Vielfache der als horizontale gestrichelte Linie 432 gezeigten Motorüberbeanspruchungsdrehzahl, trifft.
Der K-Wert ist für die Einstellung der Übergangspunkte der Sollmotordrehzahlkurve wichtig. Dieser K-Wert ist eine Konstante, die die Rate steuert, mit der sich die Kupplungsdrehzahl der Motordrehzahl annähert. Daher sorgt das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch für eine selektive Steuerung über den ersten Übergangspunkt, wobei der vorgegebene Prozentsatz der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl weiter als Beziehung ([2 – K]·S) definiert wird. Dabei entspricht K der ausgewählten Steuerkonstanten und S der Überbeanspruchungsdrehzahl für die vorgegebene Drosselklappenposition. Diese spezielle Beziehung ist in 6 als horizontale gestrichelte Linie 430 gezeigt, die den vorgegebenen Prozentsatz der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl wiedergibt, der den ersten Übergangspunkt einstellt, und weiter als Relativgeschwindigkeit, gekennzeichnet durch den wert ([2 – K]·S), angegeben wird.
Des Weiteren sieht das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine selektive Steuerung über den zweiten Übergangspunkt vor, die operativ die Kupplung und den Motor miteinander verriegelt, indem das vorgegebene Vielfache der Motorüberbeanspruchungsgeschwindigkeit als Beziehung (K·S) eingestellt wird, wobei K die ausgewählte Steuerkonstante und S die Überbeanspruchungsgeschwindigkeit für die vorgegebene Drosselklappenposition bedeuten. Diese spezielle Beziehung ist in 6 als horizontale gestrichelte Linie 432 dargestellt, die das vorgegebene Vielfache der Motorüberbeanspruchungsgeschwindigkeit darstellt, das den zweiten Übergangspunkt einstellt und des Weiteren als Relativgeschwindigkeit, gekennzeichnet durch den Wert (K·S), angegeben ist.
Das Ziel der Motorbeschleunigungskurve der vorliegenden Erfindung besteht nicht nur darin, eine Verfolgung der Sollmotordrehzahl durch den Motor zu bewirken, sondern auch darin, ein sanftes Einrücken der Kupplung mit der wirksamsten Übertragung des Motordrehmoments zu bewirken. Der K-Wert und seine Beziehung zur Überbeanspruchungsdrehzahl 422 bestimmen die Anstiegsrate der Sollmotordrehzahl 408 und die Rate, mit der die Kupplungsdrehzahl 406 die Motordrehzahl 410 trifft, um auf diese Weise für das relative „Gefühl" oder die Sanftheit des Kupplungseingriffs zu sorgen. Der Relativwert von K steuert die Rate des Kupplungseingriffs und somit die Rate der Fahrzeugbeschleunigung. Mathematisch gesehen muss K größer sein als 1 und geringer sein als 2. Wenn der Wert für K näher an 1 eingestellt wird, werden der Kupplungseingriff und somit der Betrieb des Fahrzeuges rauer, wobei sich ein sehr rascher Kupplungseingriff und eine schärfere Motorbeschleunigung von der statischen Sollmotordrehzahl bis zu einem Kupplungsverriegelungsereignis ergeben. Mit anderen Worten, die Einstellung des Wertes von K näher an 1 bringt die beiden Übergangspunkte, die durch die vertikalen gestrichelten Linien 424 und 426 gekennzeichnet sind, näher an die Überbeanspruchungsdrehzahl heran, so dass der dynamische Abschnitt 141 der Beschleunigungskurve 410 (zwischen den Linien 424 und 426 in 6) viel kleiner ist. In diesem Fall wird die Kupplung sehr rasch mit kaum Kupplungsschlupf verriegelt.
Wenn der K-wert näher an zwei ausgewählt wird, wird der Kupplungseingriff sanfter und verlängerter, so dass das Fahrzeug sanfter mit einer langsameren Motorbeschleunigung bis zum Kupplungsverriegelungspunkt fährt. Der mittlere K-Wert von 1,5 wird generell als bester Kompromiss in Bezug auf Beschleunigung und Sanftheit für die meisten gegenwärtig vorhandenen Motoren und Fahrzeuge angesehen. Dies wird jedoch stark von der Motor- und Kupplungsleistung beeinflusst, wie vorstehend erläutert, sowie von der Gangwahl und dem Fahrzeuggewicht. Auf diese Weise steuert der K-Wert die Sanftheit der Beschleunigung des Fahrzeuges und die Rauhigkeit des Kupplungseingriffs. Er stellt einen einstellbaren Wert dar, der ausgewählt werden kann, um eine programmierbare Variable auf der Basis eines vorgegebenen gewünschten „charakteristischen" Antriebsgefühls für irgendein vorgegebenes Fahrzeug vorzusehen. Da die Ermittlung der Sollmotordrehzahl teilweise auf dem ausgewählten Gang basiert, kann für jeden Gang ein unterschiedlicher K-Wert Verwendung finden, falls gewünscht. Aufgrund der vom K-Wert vorgesehenen Flexibilität kann K im Rahmen der vorliegenden Erfindung so eingestellt werden, dass er mit jeder beliebigen Motor- und Doppelkupplungsgetriebekombination in einem Fahrzeug funktioniert.
Für den Fachmann ist klar, dass es bei bestimmten Anwendungsfällen wünschenswert sein kann, das sanfte Gefühl des Kupplungs-Motor-Eingriffs weiterzuverbessern, indem keine vollständige Verriegelung der Kupplung mit dem Motor vorgesehen wird. Somit sieht das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch den Schritt der Erhöhung des aufgebrachten Drucks auf die eingerückte Kupplung vor, wenn die Kupplungsdrehzahl ein vorgegebenes Vielfaches der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl erreicht, um die Kupplung und den Motor nicht operativ miteinander zu verriegeln, sondern eine kleine vorgegebene Größe an Schlupf zu ermöglichen und dadurch für eine sanfte Übertragung der Bewegungskraft zwischen der Kupplung und dem Motor zu sorgen. Dies ist grafisch in 6 als Abschnitt dargestellt, der zwischen den vertikalen gestrichelten Linien 426 und 428 angeordnet ist und auch als „Verriegelungsschlupf oder minimaler Schlupf" bezeichnet wird. In diesem Abschnitt kann der bei 446 dargestellte Kupplungsdruck entweder einem Wert entsprechen, der hoch genug ist, um eine Verriegelung der Kupplung und des Motors in der vorstehend beschriebene Weise zu erreichen, oder einem etwas geringeren vorgegebenen Druckwert entsprechen, der einen minimalen Schlupf zulässt.
Da jedes Zahnrad im Doppelkupplungsgetriebe so ausgebildet ist, dass es Drehmoment aufnimmt, um für eine Bewegungs kraft für das Fahrzeug zu sorgen, tritt die beginnende Kupplung in einen „Standby"-Abschnitt der im Diagramm 420 dargestellten Beschleunigungskurve ein. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung sieht somit vorbereitende Schritte zur Durchführung einer vorbereitenden Kupplungsdruckerhöhung ohne Übertragung von Drehmoment auf die Kupplung, bei der es sich um die eingerückte Kupplung für das erste Zahnrad oder das Zahnrad unmittelbar über oder dem momentan eingerückten Zahnrad handelt, vor. Dies ist in 6 bei 444 als der Druck dargestellt, der anfangs entlang der Kupplungsdrucklinie 442 in der Kurve 440 ansteigt. Die vorbereitende Kupplungsdruckerhöhung wird in Bezug auf die Kupplung des ersten Zahnrades durchgeführt, wenn das Fahrzeug stationär angeordnet und die Bremse angelegt ist, und wird in Bezug auf jedes andere Zahnrad unmittelbar vor dem Schaltvorgang durchgeführt. Der Standby-Abschnitt zeigt an, dass noch keine Motorbeschleunigung aufgetreten ist, gibt jedoch eine Zeitdauer vor der Drehmomentübertragung über die Kupplung wieder, die das spezielle Zahnrad antreibt.
Obwohl das Verfahren der vorliegenden Erfindung auf jedes Zahnrad des Doppelkupplungsgetriebes anwendbar ist, ist eine zusätzliche Anforderung für das erste Zahnrad bzw. den ersten Gang erforderlich, um das Fahrzeug von einem stehenden Start anlaufen zu lassen. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst daher auch die Schritte der Durchführung einer vorgegebenen nominalen Erhöhung bis zu dem Druck, der auf die Kupplung aufgebracht wird, die das erste Zahnrad nach dem Standby-Abschnitt der Motorbeschleunigungskurve für das erste Zahnrad, wenn das erste Zahnrad eingerückt ist, antreibt. Dies ist in 6 bei 448 dar gestellt, wenn der Druck entlang der Kupplungsdrucklinie 442 in der Kurve 440 ansteigt. Der vorgegebene nominale Druckanstieg wird durchgeführt, um ein geringfügiges Vorwärtskriechen des Fahrzeugs in Antipation einer erhöhten Drehmomentübertragung über die Kupplung zum Vorwärtsantreiben des Fahrzeuges zu bewirken. Wie im „Kriech"-Abschnitt der Motorbeschleunigungskurve in 6 gezeigt, wird das Kriechen für das erste Zahnrad ermittelt, das für den vorgegebenen nominalen Druckanstieg für die Kupplung repräsentativ ist, wodurch angezeigt ist, dass nur eine geringe Motorbeschleunigung aufgetreten ist, die die Periode unmittelbar vor der Übertragung von Drehmoment über die Kupplung, die das erste Zahnrad antreibt, kennzeichnet.
In entsprechender Weise sieht das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch eine vorgegebene Motorverzögerungskurve für jedes Zahnrad auf der Basis der Motordrosselklappenposition und nachfolgenden Änderungen der Kupplungsdrehzahl in Abhängigkeit vom operativen Verändern des Drucks auf die eingerückte Kupplung vor, wenn der Motor auf der Basis der Drosselklappenposition bis auf eine vorgegebene Drehzahl verzögert wird. Somit umfasst das Verfahren des Weiteren die Schritte der Ermittlung des momentan eingerückten Zahnrades des Getriebes, der Abtastung der Kupplungsdrehzahl, wenn eine Änderung der Motordrosselklappenposition, die eine anbefohlene Verzögerung anzeigt, detektiert wird, und des Erniedrigens des auf die eingerückte Kupplung aufgebrachten Drucks anfangs in linearer Weise, wenn der Motor verzögert wird, um auf diese Weise die Rate der Fahrzeugverzögerung zu steuern. Dann wählt das Verfahren eine Motorüberbeanspruchungsdrehzahl für das momentan eingerückte Zahnrad und die Motordrosselklappenposition aus einer Nachschlagtabelle aus. Unter Verwendung der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl ermittelt das Verfahren eine Sollmotordrehzahl auf der Basis der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl und der Kupplungsdrehzahl unter Verwendung einer Sollmotordrehzahlgleichung, die die Erniedrigungsrate des Kupplungseingriffsdrucks beeinflusst. Die Sollmotordrehzahlgleichung wird definiert als
worin T die Sollmotordrehzahl, S die für das momentan eingerückte Zahnrad und die Drosselklappenposition ermittelte Überbeanspruchungsdrehzahl, C die Kupplungsdrehzahl und K eine Steuerkonstante bedeuten. Das Verfahren steuert dann die Verringerung des auf die eingerückte Kupplung ausgeübten Drucks und bewirkt eine Verzögerung der Motordrehzahl auf die Sollmotordrehzahl, wenn die Kupplungsdrehzahl einen vorgegebenen Prozentsatz der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl erreicht. Die Sollmotordrehzahl wird kontinuierlich neu bestimmt, nachdem die Kupplungsdrehzahl einen vorgegebenen Prozentsatz der Motorüberbeanspruchungsdrehzahl erreicht hat, so dass auf diese Weise bewirkt wird, dass die Motordrehzahl der abnehmenden Sollmotordrehzahl folgt.
Die Verzögerungskurve ist grafisch in 6 als Fortsetzung der Beschleunigungskurve 410 dargestellt. Wenn ein Zustand existiert, in dem das Getriebe nicht in einen höheren Gang schaltet oder dies nicht kann, beginnt der Motor schließlich zu verzögern und passiert die Kurve 410 die Li nie 428, wie in 6 gezeigt. Die Kurve 410 kann auch nach einem Abwärtsschalten erreicht werden, bei dem eine weitere Motorverzögerung erforderlich ist. Unabhängig davon wird in Abhängigkeit von der reduzierten Drosselklappenposition, die ein anbefohlenes Abwärtsschalten wiedergibt, eine Verzögerungsüberbeanspruchungsdrehzahl ermittelt. Diese Verzögerungsüberbeanspruchungsdrehzahl (S)_Decel ist in 6 als gestrichelte horizontale Linie 434 gezeigt. In entsprechender Weise wie der erste und zweite Übergangspunkt, die während der Motorbeschleunigung auftreten, gibt es zwei Verzögerungsübergangspunkte, die als gestrichelte vertikale Linien 450 und 452 dargestellt sind. Diese Verzögerungsübergangspunkte sind an Punkten angeordnet, bei dem die (K·S)_Decel (bei der gestrichelten Linie 436) und die ([2 – K]·S)_Decel (bei der gestrichelten Linie 438) Beziehungen auftreten, und sind im Wesentlichen identisch mit den vorstehend erläuterten Übergangspunkten, wobei jedoch die Verzögerungsüberbeanspruchungsdrehzahl (S)_Decel für die vorgegebene reduzierte Drosselklappenposition Verwendung findet.
Daher sieht das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Bestimmung einer Sollmotordrehzahl vor, die auf dem momentan eingerückten Zahnrad und der Motordrosselklappenposition basiert, indem eine wiederholt ermittelte Steuerkonstante verwendet wird, die die Rate beeinflusst, mit der die Kupplung mit dem Motor in Eingriff tritt. Die Steuerkonstante K sorgt für das relative „Gefühl" oder die Sanftheit des Kupplungseingriffs. Auf diese Weise sieht die vorliegende Erfindung eine Motorbeschleunigungskurve (6) vor, die die vorgegebene Auswahl der relativen Sanftheit der Beschleunigung des Fahrzeuges und Rauhigkeit des Kupp lungseingriffs durch Variation der Steuerkonstanten gemäß Gleichung (1) ermöglicht. In entsprechender Weise sieht das Verfahren eine Motorverzögerungskurve vor, mit der die gleichen Ziele erreicht werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung überwindet somit die Nachteile sämtlicher Doppelkupplungsgetriebe-Motordrehzahlsteuerschemata des Standes der Technik.
Die Erfindung wurde vorstehend beispielhaft erläutert. Es versteht sich, dass die hier verwendete Terminologie lediglich beschreibenden Charakter besitzt und in keiner Weise die Erfindung beschränkt. Viele Modifikationen und Variationen der Erfindung sind im Rahmen der vorstehend wiedergegebenen Lehre möglich. Daher kann die Erfindung im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche auch anders ausgeübt werden als vorstehend speziell beschrieben.

Claims

Verfahren zum Steuern des über die eingerückte Kupplung (32, 34) eines Fahrzeuges mit Doppelkupplungsgetriebe (10) übertragenen Drehmomentes, um eine vorgegebene Motorbeschleunigungskurve für jedes Zahnrad auf der Basis der Drosselklappenposition des Motors und von folgenden Änderungen der Kupplungsdrehzahl, wenn der Motor auf der Basis der Drosselklappenposition auf eine vorgegebene Drehzahl beschleunigt, bereitzustellen, während dieses Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Abtasten der Drosselklappenposition des Motors; Ermitteln des momentan eingerückten Zahnrades des Getriebes (10); Abtasten der Drehzahl des angetriebenen Elementes (28, 36) der eingerückten Kupplung (32, 34); Ermitteln einer Sollmotordrehzahl auf der Basis der Drosselklappenposition des Motors, des momentan eingerückten Zahnrades und der Kupplungsdrehzahl; Ermitteln eines dynamischen Drehmomentsignales, das die Größe des Drehmomentes wiedergibt, die über die eingerückte Kupplung (32, 34) übertragen werden muss, damit der Motor in Abhängigkeit von der Drosselklappenposition der Sollmotordrehzahl folgt; Ermitteln eines stetigen Drehmomentsignales, das eine zusätzliche Drehmomentgröße wiedergibt, die über die eingerückte Kupplung (32, 34) übertragen werden muss, um Änderungen der Antriebsbedingungen zu kompensieren; Summieren des dynamischen Drehmomentsignales und des stetigen Drehmomentsignales, um ein Solldrehmomentsignal vorzusehen, das die Gesamtgröße des Drehmomentes wiedergibt, die über die eingerückte Kupplung (32, 34) übertragen werden muss, damit der Motor der Sollmotordrehzahl in Abhängigkeit von der Drosselklappenposition und von Änderungen der Antriebsbedingungen folgt; und kontinuierliches Verändern des über die eingerückte Kupplung (32, 34) übertragenen Drehmomentes, damit der Motor in Richtung auf das Solldrehmomentsignal beschleunigt und diesem folgt.
Verfahren zum Steuern des über die eingerückte Kupplung (32, 34) eines Fahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe (10) übertragenen Drehmomentes nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Ermittelns eines dynamischen Drehmomentsignales des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Ermitteln der tatsächlichen Motordrehzahl; Vergleichen der Sollmotordrehzahl mit der tatsächlichen Motordrehzahl und Erzeugen eines Drehzahlfehlersignales; und Proportionieren des wertes des Drehzahlfehlersignales auf einen Relativwert innerhalb eines vorgegebenen Bereiches, um das dynamische Drehmomentsignal vorzusehen.
Verfahren zum Steuern des über die eingerückte Kupplung eines Fahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe (10) übertragenen Drehmomentes nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt der Ermittlung eines stetigen Drehmomentsignals des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Ermitteln der Beschleunigung des Motors; Ermitteln der Beschleunigung der eingerückten Kupplung (32,34); Summieren der Motorbeschleunigung und der Kupplungsbeschleunigung zum Ermitteln der Kupplungsrutschbeschleunigung; Ermitteln des über die Kupplung übertragenen tatsächlichen dynamischen Drehmomentes aus der Kupplungsrutschbeschleunigung; Vorhersagen eines dynamischen Drehmomentwertes, der über die eingerückte Kupplung (32, 34 für das vorgegebene Solldrehmomentsignal übertragen werden sollte; Ermitteln eines dynamischen Drehmomentfehlers durch Summieren des tatsächlichen dynamischen Drehmomentes und des vorhergesagten dynamischen Drehmomentwertes, wobei diese Summe anzeigt, dass Änderungen in den Antriebsbedingungen aufgetreten sind, die dadurch kompensiert werden müssen, dass eine Korrektur am Solldrehmomentsignal durchgeführt wird; und Ermitteln des stetigen Drehmomentsignales durch Integrieren des dynamischen Drehmomentfehlers, wobei diese Integration den Korrekturwert darstellt.
Verfahren zum Steuern des über die eingerückte Kupplung (32, 34) eines Fahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe (10) übertragenen Drehmomentes nach Anspruch 3, bei dem der Schritt des Ermittelns eines stetigen Drehmomentsignales des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Vorhersagen des Wertes des stetigen Drehmomentsignales auf der Basis von Eingangssignalen von einer Motorsteuereinheit, wenn eine Änderung der Drosselklappenposition zu einer neuen Motorsolldrehzahl führt; Vorhersagen der Verzögerung beim Erreichen der neuen Motorsolldrehzahl durch den Motor auf der Basis von bekannten Motoransprechzeiten auf Änderungen im Solldrehmomentsignal; und Summieren der vorhergesagten Verzögerung mit dem integrierten dynamischen Drehmomentfehlersignal, um das stetige Drehmomentsignal vorzusehen.
Verfahren zum Steuern des über die eingerückte Kupplung (32, 34) eines Fahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe (10) übertragenen Drehmomentes nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der Schritt des Vorhersagens eines dynamischen Drehmomentwertes des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Vorhersagen des Wertes des Gesamtdrehmomentes, das über die eingerückte Kupplung (32, 34) bei vorgegebenem Solldrehmomentsignal übertragen werden sollte, und zwar auf der Basis von bekannten Getriebeansprechzeiten auf den Eingang des Solldrehmomentsignales; Subtrahieren eines Feedback-Signales des stetigen Drehmomentwertes vom vorhergesagten Gesamtdrehmomentwert, um den vorhergesagten dynamischen Drehmomentwert vorzusehen.
Verfahren zum Steuern des über die eingerückte Kupplung (32, 34) eines Fahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe (10) übertragenen Drehmomentes nach einem der Ansprüche 1–5, das des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Ermitteln des momentan eingerückten Zahnrades des Getriebes (10) und Abtasten der Kupplungsdrehzahl, wenn eine Verringerung der Drosselklappenposition des Motors detektiert wird; Erniedrigen des an die eingerückte Kupplung (32, 34) angelegten Drucks, wenn der Motor verzögert wird, um auf diese Weise den Grad der Fahrzeugverzögerung zu steuern; Ermitteln einer Anfangsverzögerungssollmotordrehzahl auf der Basis des momentan eingerückten Zahnrades und der Drosselklappenposition des Motors; Verändern des über die eingerückte Kupplung (32, 34) übertragenen Drehmomentes, damit sich die Motordrehzahl in Richtung auf die Anfangsverzögerungssollmotordrehzahl verzögert; schrittweises erneutes Ermitteln der Sollmotordrehzahl, nachdem die Kupplungsdrehzahl einen vorgegebenen Prozentsatz der Anfangssollmotordrehzahl infolge des Kupplungsansprechens auf die sich verzögernde Motordrehzahl erreicht hat, um auf diese Weise zu bewirken, dass die Motordrehzahl der abnehmenden Sollmotordrehzahl der Motorverzögerungskurve folgt; und kontinuierliches Verändern des über die eingerückte Kupplung (32, 34) übertragenen Drehmomentes, um den Motor entlang der Motorverzögerungskurve zu verzögern.
Verfahren zum Steuern des über die eingerückte Kupplung (32, 34) eines Fahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe (10) übertragenen Drehmomentes, um eine vorgegebene Motorbeschleunigungskurve für jedes Zahnrad auf der Basis der Drosselklappenposition des Motors und nachfolgenden Änderungen der Kupplungsdrehzahl in Abhängigkeit vom operativen Erhöhen des über die eingerückte Kupplung (32, 34) übertragenen Drehmomentes, wenn der Motor auf der Basis der Drosselklappenposition auf eine vorgegebene Drehzahl beschleunigt, vorzusehen, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ermitteln der Drosselklappenposition des Motors; Ermitteln des momentan eingerückten Zahnrades des Getriebes (10); Abtasten der Drehzahl des angetriebenen Elementes (28, 36) der eingerückten Kupplung (32, 34); Auswählen einer Mindestdrehzahl des Motors für das momentane Zahnrad und die Drosselklappenposition des Motors, bei der eine zunehmende Übertragung von Drehmoment über die eingerückte Kupplung (32, 34) eine weitere Beschleunigung des Motors stoppt und den Motor auf einer konstanten Drehzahl hält, aus einer Nachschlagtabelle; Ermitteln einer Sollmotordrehzahl auf der Basis der Mindestdrehzahl des Motors; Erhöhen des über die eingerückte Kupplung (32, 34) übertragenen Drehmomentes, damit die tatsächliche Motordrehzahl ansteigt und sich der Sollmotordrehzahl nähert; kontinuierliches erneutes Ermitteln der Sollmotordrehzahl, nachdem die Kupplungsdrehzahl einen vorgegebenen Prozentsatz der Mindestdrehzahl des Motors erreicht hat, wobei die Kupplungsdrehzahl in Abhängigkeit von der ansteigenden Motordrehzahl zunimmt, damit auf diese Weise die Motordrehzahl der ansteigenden Sollmotordrehzahl der Motorbeschleunigungskurve folgt; und Erhöhen des über die eingerückte Kupplung (32, 34) übertragenen Drehmomentes, um die Kupplung und den Motor operativ miteinander zu verriegeln, wenn die Kupplungsdrehzahl einen vorgegebenen vielfachen Wert der Mindestdrehzahl des Motors erreicht.