DE69108343T2

DE69108343T2 - Verfahren zum Herunterschalten eines automatischen Getriebes.

Info

Publication number: DE69108343T2
Application number: DE69108343T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Roy Butts; Kumaraswamy V Hebbale
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1991-10-02
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2011-10-03
Also published as: JPH04262165A; DE69108343D1; JP2696020B2; EP0482690B1; EP0482690A1; US5079970A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Steuerung eines Kraftfahrzeugautomatikgetriebes und insbesondere eine beschleunigungsgestützte Steuerung eines unter Leistung stattfindenden Abwärtsschaltens oder eines Abwärtsschaltens positiven Drehmoments.
Ereignissequentierte elektronische Steuerungen sind für ein Kupplung-nach-Kupplung-Schalten in Automatikgetrieben als eine Alternative zu strikten Offene-Schleifeoder Geschlossene-Schleife-Steuerungen eingesetzt worden. Ein Beispiel einer ereignisseguentierten Steuerung für ein Kupplung-nach-Kupplung-Abwärtsschalten ist in der US-A-4 796 490 dargelegt. Derartige Steuerungen unterteilen im allgemeinen einen Schaltvorgang in mehrere aufeinanderfolgende Steuerungsstufen, wobei ein Eintritt in eine gegebene Steuerungsstufe in Abhängigkeit von dem Nachweis einer vordefinierten Eingangsgeschwindigkeit oder Kupplungsschlupfbedingung initiiert wird. Die EP-A-0 235 892 offenbart ein Verfahren zum Abwärtsschalten, das die Schritte im Oberbegriff von Anspruch 1 einschließt.
Ein Verfahren zum Abwärtsschalten gemäß der vorliegenden Erfindung ist über die EP-A-0-235 892 hinaus durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 spezifizierten Merkmale gekennzeichnet.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine ereignisseguentierte Steuerung für ein unter Leistung stattfindendes Kupplung-nach-Kupplung-Abwärtsschalten oder ein Kupplung-nach-Kupplung-Abwärtsschalten positiven Drehmoments gerichtet, das mehrere Steuerungsstufen in den Trägheits- und Drehmomentphasen des Schaltvorgangs mit einbezieht, worin ein Eintritt in eine Vervollständigungsstufe des Schaltvorgangs in Abhängigkeit von der Erzielung spezifizierter Kriterien initiiert wird, die auf der Beschleunigung der Getriebeausgangswelle und den Kupplungsschlupfgeschwindigkeiten basieren. Ein Schlupf der aufkommenden Kupplung wird verwendet, um eine Erzielung einer Eingangsgeschwindigkeitssynchronisation nachzuweisen. Die Ausgangswellenbeschleunigung wird verwendet, um die Kapazität der aufkommenden Kupplung nachzuweisen und das Lösen der abgehenden Kupplung auszulösen. Die Ausgangswellenbeschleunigung wird aus einer einfachen Wellengeschwindigkeitsmessung abgeschätzt, und zwar durch die Verwendung einer Kalman-Filtertechnik, die in Fachkreisen bekannt ist.
Sobald die aufkommende Kupplung gefüllt ist, wird die abgehende Kupplung teilweise gelöst, um eine Erhöhung in der Getriebeeingangsgeschwindigkeit zu gestatten, wodurch der Beginn der Trägheitsphase markiert ist. Während die Eingangsgeschwindigkeit auf die synchrone Geschwindigkeit des gewünschten Verhältnisses zu ansteigt, wird der aufkommende Kupplungsdruck auf einem Wert eben über dem Kupplungsrückholfederdruck gehalten. Wenn die Eingangsgeschwindigkeit im wesentlichen die synchrone Geschwindigkeit erreicht, wie durch einen Schlupf der aufkommenden Kupplung nahe Null festgestellt, tritt die Steuerung in die Drehmomentphase des Schaltvorgangs ein. In der Drehmomentphase wird der aufkommende Kupplungsdruck auf den Getriebeleitungsdruck zu erhöht, und der abgehende Kupplungsdruck wird in der Art einer geschlossenen Schleife gesteuert, um den Eingangsgeschwindigkeitssynchronisationszustand aufrecht zuerhalten. Wenn die aufkommende Kupplung signifikante Drehmomentkapazität entwickelt, entwickelt sich eine Bindung oder Blockierung zwischen den aufkommenden und abgehenden Kupplungen, wodurch ein Abfall in der Ausgangswellenbeschleunigung verursacht wird. Der Abfall wird durch die Steuerungseinheit nachgewiesen und die abgehende Kupplung wird rampenartig gelöst, sobald die Änderungsrate in der Ausgangsbeschleunigung eine Referenzrate überschreitet. Der Abschluß der Drehmomentphase, und des Schaltvorgangs, tritt ein, wenn sich die aufkommende Kupplung vollständig in Eingriff befindet. Motordrehmomentsteuerungen werden während des Übergangs zwischen den Trägheits- und Drehmomentphasen eingesetzt, um einen glatten Ausgangsdrehmomentübergang am Ende des Schaltvorgangs sicherzustellen.
Obwohl die Steuerungsstrategie gemäß dieser Erfindung in einem Zustand kleiner Bindung und einem entsprechenden Übergangsausgangsdrehmoment resultiert, erzielt es eine konsistent hohe Schaltvorgangsqualität unter allen Betriebsbedingungen, indem ein zuverlässiger Nachweis der Drehmomentkapazität der aufkommenden Kupplung geschaffen wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Figur 1a ein Diagramm eines Kraftfahrzeugleistungszugs ist, der ein Automatikgetriebe und einen Motor aufweist, und zwar gesteuert gemäß dieser Erfindung durch eine computergestützte Steuerungseinheit,
Figur 1b ein Diagramm ist, das die Reibungskupplungseingriffsmuster anzeigt, die erforderlich sind, um die verschiedenen Geschwindigkeitsbereiche des in Figur 1a gezeigten Automatikgetriebes zu errichten,
Figur 2 Graphen A-C einen unter Leistung stattfindenden Kupplung-nach-Kupplung-Abwärtsschaltvorgang des in Figur 1a gezeigten Automatikgetriebes zeigen, wobei im allgemeinen die Füll-, Trägheits- und Drehmomentphasen eines Abwärtsschaltvorgangs identifiziert sind,
Figur 3 Graphen A-E, und Figur 4, Graphen A-C, einen Kupplung-nach-Kupplung-Abwärtsschaltvorgang gemäß dieser Erfindung zeigen, und
Figuren 5-11 Flußdiagramme sind, die ein Computerprogramm repräsentieren, das durch die Steuerungseinheit von Figur 1a beim Durchführen der Steuerung dieser Erfindung ausgeführt wird.
In Figur 1a bezeichnet die Bezugsziffer 10 allgemein einen Kraftfahrzeugleistungszug mit einem Motor 12, der gekuppelt ist, um drehbar die Eingangswelle 14 eines automatischen Getriebes 16 anzutreiben. Die Eingangswelle 14 ist gekuppelt, um den Impeller (Eingang) 18 eines (Fluid-)Drehmomentkonverters 20 anzutreiben, und die Turbine (Ausgang) 22 des Drehmomentkonverters 20 ist gekuppelt, um drehbar die Eingangswelle 24 eines Mehr-Verhältnis-Zahnradsatzes 26 über ein Zahnrad 28 und eine Kette 29 anzutreiben. Die Ausgangswelle 30 des Mehr-Verhältnis-Zahnradsatzes 26 ihrerseits ist mit einem Differentialzahnradsatz 32 verbunden, dessen Ausgangswellen 34, 36 gekuppelt sind, um ein Paar von Fahrzeugrädern (nicht gezeigt) anzutreiben.
Der Drehmomentkonverter 20 weist außerdem einen Kupplungsmechanismus 40 auf, der in Eingriff bringbar ist, um mechanisch den Impeller 18 und die Turbine 22 während spezifizierter Fahrzeugbetriebsbedingungen zu kuppeln. Wenn ein Betrieb mit offenem Konverter erwünscht ist, liefert ein Konverterkupplungsventil 42 Konverterzufuhrdruck auf die Löseseite des Kupplungsmechanismus 40 über eine Leitung 44. Das Rückkehrfluid wird zu einem Fluidkühler (nicht gezeigt) über eine Leitung 46 ausgelassen. Wenn ein Betrieb mit geschlossenem Konverter oder ein Blockierbetrieb gewünscht ist, leitet das Konverterkupplungsventil 42 Fluiddruck von einem linearen Betätigungsvorrichtungsventil 48 zur Aufbringseite des Kupplungsmechanismus 40 über die Leitung 46, während der Bereich zwischen dem Kupplungsmechanismus 40 und dem Gehäuse des Drehmomentkonverters 20 über die Leitung 44 entleert wird.
Der Mehr-Verhältnis-Zahnradsatz 26 weist drei Planetenzahnradsätze auf, wie allgemein durch die Bezugsziffern 50, 52 und 54 bezeichnet. Planetenträger 56/58 und Ringzahnräder 60/62 der Planetenzahnradsätze 50/52 sind kreuzgekuppelt, wie gezeigt. Die Planetenträger- und Ringzahnradkombination 58/60 schafft einen Eingang zu einer Sonne 64 des Planetenzahnradsatzes 54, deren Planetenträger 66 gekuppelt ist, um die Ausgangswelle 30 anzutreiben. Die Planetenträger- und Ringzahnradkombination 56/62 kann mit der Eingangswelle 24 über eine Kupplung C2 oder mit dem Gehäuse des automatischen Getriebes 16 als Basis über die Bremse B2 verbunden sein. Eine Sonne 68 des Planetenzahnradsatzes 52 kann mit dem Gehäuse als Basis über die Bremse Bl verbunden sein. Eine Sonne 70 des Planetenzahnradsatzes 50 kann mit dem Gehäuse des automatischen Getriebes 16 als Basis über die Kupplung C4 oder mit der Eingangswelle 24 über die Kupplung C1 verbunden sein.
Die Kupplungen/Bremsen C1, C2, C4, B1 und B2 sind selektiv in Eingriff bringbar gemäß der Reibungselementzustandstabelle von Figur 1b, um vier Vorwärtsgänge (1., 2., 3. und 4.) und einen Rückwärtsgang zu schaffen. Wie in dem Abschnitt unten rechts von Figur 1a angedeutet, wird die Zufuhr von Fluiddruck zu den Kupplungen C1, C2 und C4 jeweils durch lineare Betätigungsvorrichtungsventile (LAVs) 72, 74 und 76 gesteuert. Die Bremse B1 wird durch ein LAV 78 und einen fluidbetriebenen Servo 80 und die Bremse B2 durch ein manuelles Ventil 104 und einen fluidbetriebenen Servo 82 gesteuert.
Bei vier Vorwärtsbereichen sind drei Aufwärtsschaltvorgänge möglich: 1-2, 2-3 und 3-4. Der 1-2-Aufwärtsschaltvorgang erfordert gleichzeitig ein Lösen der C1-Kupplung und einen Eingriff der C2-Kupplung. Der 2-3-Aufwärtsschaltvorgang erfordert gleichzeitig ein Lösen der B1-Bremse und einen Eingriff der C1-Kupplung. Der 3-4-Aufwärtsschaltvorgang erfordert gleichzeitig ein Lösen der C1-Kupplung und einen Eingriff der C4-Kupplung.
Das Betriebsfluid für den Drehmomentkonverter 20, die fluidbetriebenen Servos 80-82 und LAVs 48 und 72-78 wird durch einen Fluidzufuhrkreis mit einer Pumpe 90, einem Druckregulatorventil (PRV) 92 und einem LAV 94 erzeugt. Die Pumpe 90 zieht Fluid vom Reservoir 96, wodurch unter Druck gesetztes Fluid geschaffen wird, das hierin als Leitungsdruck bezeichnet wird, und zwar in Leitung 98. Das PRV 92 arbeitet in Abhängigkeit von einer Federvorspannung und einer hydraulischen Vorspannung, um den Druck in Leitung 98 zu regulieren, indem ein variabler Teil des Pumpenausgangs zum Reservoir 96 zurückgebracht wird. Die hydraulische Vorspannung wird durch das LAV 94 entwickelt, welches einen gesteuerten Druck zu einem Endsteg des PRV 92 über eine Leitung 100 liefert. Ein Überdruckventil 102 begrenzt den Leitungsdruck auf einen vorbestimmten Wert.
Der durch die Pumpe 90 entwickelte Leitungsdruck wird direkt zum Konverterkupplungsventil 42, zu den LAVs 48 und 72 und dem manuellen Ventil 104 geliefert. Das manuelle Ventil 104 leitet Leitungsdruck zu den LAVs 74-78 und dem fluidbetriebenen Servo 82, und zwar in Abhängigkeit von der Verschiebung seiner Ventilspule 106. Die Ventilspule 106 ist mechanisch an eine vom Bediener betätigte Bereichsauswahlvorrichtung (nicht gezeigt) gekoppelt und in eine von sieben Rastpositionen entsprechend den Getriebebereichen bewegbar. Die Rastpositionen, die mit L, 2, 3, D, N, R und P bezeichnet sind, entsprechen jeweils den 1., 2., 3., 4., Neutral-, Rückwärts- und Parkbereichen. Leitungsdruck wird zum fluidbetriebenen Servo 82 geliefert, wenn die Ventilspule 106 an der R-Arretierung positioniert ist. Leitungsdruck wird zu den LAVs 74-78 geliefert, wenn die Ventilspule 106 an den 1-, 2-, 3- oder D-Arretierungen positioniert ist.
Die LAVs 48, 94 und 72-78 sind einstufige solenoidbetriebene Druckregulierungsvorrichtungen, die jeweils eine Armatur aufweisen, die als eine Funktion des zur jeweiligen Solenoidspule gelieferten durchschnittlichen Stroms positioniert ist. Aufgrund der linearen Natur des Ventils treten im wesentlichen keine Pulsierungen in den gelieferten Drucksignalen auf.
Der Motor 12 umfaßt eine Drossel 110, die so ausgebildet ist, daß sie durch den Fahrzeugbediener zur Steuerung des Motorleistungsausgangs positioniert wird, und ein Modul für eine elektronische Zündzeitsteuerung (EST), um die Zündzeitsteuerung gemäß einem Voreil/Verzögerung-Signal auf einer Leitung 114 festzulegen.
Die Steuerung des Motor-EST-Moduls und der LAVs 48, 72-78 und 94 wird durch eine (computergestützte) Steuerungseinheit 120 durchgeführt. Beim Ausführen einer derartigen Steuerung spricht die Steuerungseinheit 120 auf verschiedene Eingänge an, die ein Drosselpositionssignal auf einer Leitung 122, ein Turbinengeschwindigkeitssignal auf einer Leitung 124 und ein Ausgangsgeschwindigkeitssignal auf einer Leitung 126 einschließen. Eine Anzeige des Motordrehmomentausgangs To kann zur Steuerungseinheit 120 auf einer Leitung 128 geliefert werden.
Die verschiedenen Eingangssignale werden unter Verwendung herkömmlicher Transducertechnologie erhalten. Der Drosseltransducer T kann ein Potentiometer sein, und die Geschwindigkeitstransducer 130 und 132 können konventionelle magnetische Geschwindigkeitsaufnehmer darstellen. Im Fall des (Turbinen-)Geschwindigkeitstransducers 130 kann der Aufnehmer so positioniert sein, daß er mit den Zähnen des Zahnrads 28 zusammenwirkt. Im Fall des Geschwindigkeitstransducers 132 kann der Aufnehmer so positioniert sein, daß er mit Zähnen zusammenwirkt, die auf einer mit dem Ausgang in Beziehung stehenden Welle ausgebildet sind, wie gezeigt.
Die Steuerungseinheit 120 enthält herkömmliche Computerelemente, einschließlich eines Mikrocomputers, Speicherelementen zum Speichern von Betriebsanweisungen und Daten, A/D-Konverterelementen zum Konditionieren verschiedener Analogeingänge und Eingang/Ausgang-Elementen zum Empfangen und Erzeugen der verschiedenen Eingangsund Ausgangssignale. Flußdiagramme, die Computerprogramme repräsentieren, die durch den Mikrocomputer beim Durchführen der Steuerungsfunktionen dieser Erfindung ausgeführt werden, werden nachstehend anhand der Figuren 5-11 beschrieben.
In Figur 2 zeigen die Graphen A-C auf einer gemeinsamen Zeitbasis die Turbinengeschwindigkeit Nt, das Getriebeausgangsdrehmoment oder die Beschleunigung und die befohlenen aufkommenden und abgehenden Kupplungsdrücke für einen ereignissequentierten, unter Leistung stattfindenden Kupplung-nach-Kupplung-Abwärtsschaltvorgang ähnlich der Steuerung, die in dem US-Patent Nr. US-A-4 796 490 offenbart ist, auf das oben verwiesen wird. Der Schaltvorgang wird zum Zeitpunkt to mit dem Füllen der aufkommenden Kupplung initiiert. Der befohlene Druck Ponc während der Füllperiode ist vordef iniert, und die Füllung wird für eine vorbestimmte Dauer fortgesetzt, die als t0-t1 gezeigt ist. Unterdessen wird der zur abgehenden Kupplung gelieferte Druck Pofg progressiv reduziert, bis ein Schlupf der abgehenden Kupplung nachgewiesen wird. Technisch kann die Füllperiode der aufkommenden Kupplung verzögert werden, da die Aufbringung der aufkommenden Kupplung nicht vor dem Zeitpunkt t3 stattfindet, wie nachstehend beschrieben.
Die Trägheitsphase beginnt zum Zeitpunkt t2, wenn der Schlupf der abgehenden Kupplung nachgewiesen wird. Während der Trägheitsphase wird der aufkommende Kupplungsdruck eben oberhalb des Kupplungsrückholfederdrucks gehalten, um die Kupplung in einem gefüllten Zustand zu halten. Die Reduzierung des abgehenden Kupplungsdrucks wird aufgeschoben, um eine gesteuerte Erhöhung im Schlupf der aufkommenden Kupplung zu gestatten. Während dieser Periode steigen die Motor- und Turbinengeschwindigkeiten auf ihre Nach-Schaltvorgang-Geschwindigkeits werte an.
Die Drehmomentphase beginnt zum Zeitpunkt t3, wenn die aufkommende Kupplung einen Nullschlupfzustand erreicht, der hierin als Synchronisation bezeichnet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der aufkommende Kupplungsdruck erhöht, während der abgehende Kupplungsdruck verringert wird, wodurch das Eingangsdrehmoment von der abgehenden Kupplung zur aufkommenden Kupplung übertragen und der Schaltvorgang zum Zeitpunkt t4 vollendet wird. In dieser Phase des Schaltvorgangs zeigt sich die Geschwindigkeitsverhältnisänderung in der Ausgangsdrehmoment/Beschleunigung-Linie von Graph B. Motorsteuerungen wie beispielsweise Zündverzögerung können verwendet werden, um den glatten Transfer von Drehmoment von der abgehenden Kupplung zur aufkommenden Kupplung zu steigern.
In Schaltvorgängen des obigen Typs ist entscheidend, daß die aufkommende Kupplung die erforderliche Kapazität aufweist, wenn die abgehende Kupplung gelöst wird. Aufgrund von Unbestimmtheiten im Kupplungsfüllprozeß ist die erforderliche Drehmomentkapazität der aufkommenden Kupplung nicht immer garantiert. In solchen Fällen kann das Lösen der abgehenden Kupplung ein Motoraufflakkern und eine Herabsetzung der Schaltvorgangsqualität verursachen. Jedoch sorgt das nachstehend beschriebene beschleunigungsgestützte Ereignissequentieren der Drehmomentphase für ein Niveau einer interaktiven Einstellung, die irgendwelche Herstellungs- oder Umgebungsvariationen in der Kupplungsleistung kompensiert, wodurch ein konsistentes Schalten hoher Qualität erzielt wird.
Figur 3 zeigt qualitativ einen unter Leistung stattfindenden Kupplung-nach-Kupplung-Abwärtsschaltvorgang gemäß dieser Erfindung. Auf einer gemeinsamen Zeitbasis zeigen die Graphen A-E die abgeschätzte Beschleunigung der Ausgangswelle 30 (Graph A), die aufkommenden und abgehenden Kupplungsdrücke Ponc, Pofg (Graph B), den Schlupf der aufkommenden Kupplung (Graph C), den Schlupf der abgehenden Kupplung (Graph D) und das Motorzündzeitsteuerungsverzögerungssignal (Graph E).
Figur 4 definiert quantitativ jeweils die Drucksteuerungsschritte und die Schaltvorgangsauslöserpunkte, die verwendet werden, um aufeinanderfolgende Drucksteuerungsschritte zu initiieren. Auf einer gemeinsamen Zeitbasis zeigen die Graphen A-C die abgeschätzte Ausgangsbeschleunigung der Ausgangswelle 30 (Graph A), die Druckbefehle für die aufkommende Kupplung und die abgehende Kupplung Ponc, Pofg (Graph B) und den Schlupf der aufkommenden Kupplung (Graph C).
Durch herkömmliche Schaltvorgangsmustererzeugungstechniken stellt die Steuerungseinheit 120 fest, daß ein unter Leistung stattf indender Abwärtsschaltvorgang erforderlich ist, und der Schaltvorgang wird zum Zeitpunkt to mit dem Start der Füllphase der aufkommenden Kupplung initiiert. Die Füllzeit für jede Kupplung und jeden Bremsenservo ist eine vordef inierte druck- und temperaturabhängige Größe, die bevorzugt adaptiv durch eine Technik wie beispielsweise diejenige, die in dem US-Patent Nr. US-A-4 707 789 offenbart und beansprucht wird, aktualisiert wird. Der befohlene Fülldruck wird als eine kombinierte Funktion aus der Drehmoment-gegen-Druck-Charakteristik der aufkommenden Kupplung, des abgeschätzten Zahnradsatzeingangsdrehmoments und der Drehgeschwindigkeit der aufkommenden Kupplung bestimmt. Nachdem die Kupplung zum Zeitpunkt t1 gefüllt ist, wird der Befehlsdruck eben über den Kupplungsrückholfederdruck eingestellt und auf einem vom Eingangsdrehmoment abhängigen Wert durch die Trägheitsphase des Schaltvorgangs hindurch gehalten.
Sobald der Schaltvorgang zum Zeitpunkt t0 initiiert ist, wird der abgehende Kupplungsdruck befohlen, um rampenartig nach unten zu gelangen, und zwar mit einer vordef inierten Rate, bis ein Schlupf der abgehenden Kupplung zum Zeitpunkt t2 nachgewiesen wird. An diesem Punkt wird eine Geschlossene-Schleife-Steuerung der abgehenden Kupplung initiiert, um den Schlupf der aufkommenden Kupplung an ein glattes zeitgestütztes Profil ähnlich demjenigen anzupassen, das in Graph C von Figur 3 gezeigt ist. Wenn der Schlupf der aufkommenden Kupplung sich einer Synchronisation (Nullschlupfzustand) zum Zeitpunkt t4 nähert, ist die Trägheitsphase vollendet.
Die Graphen von Figur 4 zeigen ausführlich die Auslöser, die eingesetzt werden, um die Drehmomentphasensteuerungsschritte sequentiell ablaufen zu lassen. Der erste Drehmomentphasenauslöser AUSLÖSER1 findet zum Zeitpunkt t4 statt, wenn der Schlupf der aufkommenden Kupplung eine Synchronisation erreicht. In diesem Moment wird der Befehl für aufkommenden Kupplungsdruck Ponc mit einer vordefinierten Rampenrate auf den Getriebeleitungsdruck zu erhöht. Gleichzeitig wird der Befehl für abgehenden Kupplungsdruck Pofg konstant auf dem Niveau gehalten, das zuvor von der Geschlossene-Schleife- Steuerung berechnet wurde. Dadurch wird ein Binde- oder Blockierzustand zwischen den aufkommenden und abgehenden Kupplungen induziert, und die Beschleunigung der Ausgangswelle 30 beginnt abzunehmen, wie am besten in Graph A von Figur 4 zu sehen ist.
Die Steuerungseinheit 120 überwacht den Abfall in der Ausgangsbeschleunigung und initiiert den zweiten Auslöser AUSLÖSER2, wenn die Abnahmerate in der Ausgangsbeschleunigung eine Referenzrate überschreitet. An diesem Punkt, gezeigt als Zeitpunkt t5, wird der abgehende Kupplungsdruck Pofg rampenartig nach unten auf Null geführt, und zwar mit einer vordef inierten Rampenrate. Der aufkommende Kupplungsdruck Ponc steigt weiter mit der vorherigen Rampenrate an. Die Drehmomentphase ist zum Zeitpunkt t6 vollendet, wenn der abgehende Kupplungsdruck Null wird und die aufkommende Kupplung genug Drehmomentkapazität aufweist, um das Eingangsdrehmoment zu tragen.
Die Motorsteuerung umf aßt eine gesteuerte Verzögerung der Zündzeitsteuerung während des Übergangs von der Trägheitsphase zur Drehmomentphase. Der Schlupf der aufkommenden Kupplung überschreitet einen vordef inierten negativen Wert zum Zeitpunkt t3. Die Motorzündzeitsteuerung wird verzögert, wie zum Zeitpunkt t3 in Graph E von Figur 3 gezeigt, und zwar um einen solchen Betrag, daß das Motorausgangsdrehmoment um einen vordef inierten Betrag reduziert wird. Die Zündverzögerung wird unverzüglich mit einer Offene-Schleife-Rampenrate rampenartig auslaufen gelassen, wodurch ein glattes Übergangsdrehmoment auf eine Vollendung des Schaltvorgangs hin sichergestellt ist.
Die Flußdiagramme der Figuren 5-11 repräsentieren ein einzelnes Computerprogramm, das durch die Steuerungseinheit 120 zur Durchführung der Steuerung dieser Erfindung ausgeführt wird. Die Haupt- oder Ausführungsschleife ist in Figur 5 gezeigt und umfaßt die Anweisungsblökke 202-210, die wiederholt und sequentiell während des Betriebs des Fahrzeugs ausgeführt werden, wie durch die Flußdiagrammlinien angedeutet. Der Block 200 bezeichnet einen Satz von Programmanweisungen, die zu Beginn jeder Fahrzeugbetriebsperiode ausgeführt werden, um die verschiedenen Register, Zeitglieder etc. zu initialisieren, die beim Durchführen der Steuerungsfunktionen dieser Erfindung verwendet werden.
Der Block 202 liest und verarbeitet die verschiedenen Eingangssignale, die an die Steuerungseinheit-Eingang/Ausgang-Vorrichtung angelegt sind, und erhöht die Steuerungszeitgliedeinheiten. Der Block 204 berechnet verschiedene Terme, die in der Steuerung dieser Erfindung verwendet werden, wie beispielsweise das Getriebeeingangsdrehmoment T0 (falls dies nicht anders zur Verfügung steht) und die abgeschätzte Geschwindigkeit und Beschleunigung der Ausgangswelle 30 aus Geschwindigkeitsmessungen. Wie oben angegeben, werden die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsabschätzungen aus den gemessenen Ausgang- (No-) Geschwindigkeitsdaten bestimmt, und zwar unter Verwendung einer Kalman-Filtertechnik. Für die Ausgangswelle 30 lauten die Kalman-Gleichungen für die Geschwindigkeit W, die Beschleunigung A und die Einspritzung J wie folgt:
W = W(zuletzt) + T * A(zuletzt) + H1 * EE,
A = A(zuletzt) + T * J(zuletzt) + H2 * EE, und
J = J(zuletzt) + H3 * EE,
wobei das in Klammern gesetzte "zuletzt" einen zuvor berechneten Wert bedeutet, die Terme H1, H2 und H3 Filterverstärkungswerte sind, T das Abtastintervall der Geschwindigkeitsmessung No darstellt und der Term EE ein Abschätzungsfehler ist, der gegeben ist durch den Ausdruck:
EE = No - W(zuletzt) - T * A(zuletzt)
Block 206 bestimmt das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis gestützt auf Eingänge, die die Drosselposition, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Position des manuellen Ventils einschließen. Block 208 bestimmt Kupplungsund Banddruckbefehle, um gegebenenfalls einen Schaltvorgang zu bewirken. Die Druckbefehle für das Druckregulierungsventil PRV und nichtschaltende Kupplungsvorrichtungen werden ebenfalls bestimmt. Block 210 konvertiert die Druckbefehle in PWM-Tastverhältniswerte zur Erzeugung des erforderlichen Spulenstroms in den LAVs 48, 72-78 und 94.
Die Flußdiagramme der Figuren 6-11 zeigen den Kupplungs- und PRV-Druckbestimmungsalgorithmus, der oben mit Bezug auf Block 208 erwähnt wird. Nach Figur 6 stellt der Entscheidungsblock 212 fest, ob ein Schaltvorgang in Gange ist, wie durch die SCHALTVORGANG- IN-GANGE-Marke angezeigt. Wenn die Marke gesetzt ist, springt dann die Steuerung zum Block 218, und die geeigneten Druckbefehle werden für die in den Schaltvorgang mit einbezogenen Kupplungsvorrichtungen entwickelt - Block 220 für einen Aufwärtsschaltvorgang oder Block 222 für einen Abwärtsschaltvorgang. Wenn die SCHALTVORGANG-IN-GANGE-Marke nicht gesetzt ist, wird der Entscheidungsblock 214 ausgeführt, um festzustellen, ob das tatsächliche Geschwindigkeitsverhältnis gleich dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis ist. Wenn die zwei Verhältnisse die gleichen sind, ist dann ein Schaltvorgang nicht erforderlich, und die Steuerung springt zum Block 224. Wenn ein Schaltvorgang erforderlich ist, wird Block 216 ausgeführt, um die Anfangsbedingungen für einen Verhältnisschaltvorgang einzurichten. Dieser Block setzt das alte Verhältnis Rold auf das tatsächliche Verhältnis Ract, setzt die SCHALTVORGANG-IN-GANGE-Marke, löscht die Schaltvorgangszeitglieder und berechnet die Füllzeit tfill für die aufkommende Kupplung. Wie oben angegeben, wird die Füllzeit tfill als eine Funktion des Fluiddrucks und der Temperatur bestimmt. Wie oben werden die Blöcke 218-222 dann ausgeführt, um die geeigneten Druckbefehle für die in den Schaltvorgang mit einbezogenen Kupplungsvorrichtungen zu berechnen. Die Blöcke 224 und 226 werden dann ausgeführt, um Druckbefehle für die nichtschaltenden Kupplungen und das Druckregulierungsventil PRV zu bestimmen.
Die Anweisungen des Blocks 222 zum Entwickeln von Betätigungsvorrichtungsdruckbefehlen und Motorzündbefehlen für einen unter Leistung stattfindenden oder einen Leistung-Ein-Abwärtsschaltvorgang werden ausführlicher in den Flußdiagrammen der Fig. 7-11 gezeigt. Nach Figur 7 wird der Entscheidungsblock 232 zuerst ausgeführt, um festzustellen, ob ein unter Leistung stattf indender Schaltvorgang bereits in Gange ist. Wenn die LEISTUNG- EIN-Marke nicht bereits gesetzt ist, stellt der Entscheidungsblock 234 fest, ob der auszuführende Schaltvorgang vom Leistung-Ein- oder Leistung-Aus-Typ ist. Wenn ein Leistung-Aus- oder ein ohne Leistung stattfindender Abwärtsschaltvorgang auszuführen ist, wird Block 236 ausgeführt, um den Schaltvorgang durchzuführen. Da diese Erfindung auf einen unter Leistung stattfindenden Abwärtsschaltvorgang gerichtet ist, sind die Anweisungen für einen ohne Leistung stattfindenden Abwärtsschaltvorgang nicht beschrieben.
Wenn dem Entscheidungsblock 234 bejahend geantwortet wird, wird die LEISTUNG-EIN-Marke bei Block 238 gesetzt, und der Entscheidungsblock 240 wird ausgeführt, um festzustellen, welche Phase des unter Leistung stattfindenden Abwärtsschaltvorgangs wirkt. Die vier Marken A, B, C und D werden verwendet, um die aktive Phase zu bezeichnen. Marke A repräsentiert die Anfangsphase, die die Füllung der aufkommenden Kupplung und ein rampenartiges Führen des abgehenden Drucks einschließt, Marke B repräsentiert die Trägheitsphase, Marke C die Drehmomentphase und Marke D die Vollendungsphase. Wenn keine der Marken gesetzt ist, bedeutet dies, daß der Schaltvorgang gerade initiiert worden ist, und Block 242 wird ausgeführt, um die Marke A zu setzen und das Schaltvorgangszeitglied wieder zurückzusetzen. Die Entscheidungsblöcke 244, 246 und 248 stellen fest, welcher Satz von Steuerungsanweisungen auszuführen ist. Die Steuerungsanweisungen für die A-Phase des Schaltvorgangs sind in dem Flußdiagramm von Figur 8, für die B-Phase in Figur 9, die C-Phase in Figur 10 und die D-Phase in Figur 11 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf die Anfangs-(A-) Phase von Figur 8 wird der Block 252 zuerst ausgeführt, um die Schaltvorgangszeitglieder zu erhöhen. Block 254 berechnet dann den abgehenden Druck, eine Rampenzeit (RAMPENZEIT 1) und eine Rampenrate, mit welcher der Druck zu reduzieren ist. Der Schlupf der abgehenden Kupplung wird in Block 256 überprüft. Wenn die Kupplung schlupft, wird dann Block 258 ausgeführt, um die B-Marke zu setzen und den Befehl für abgehenden Druck für Trägheitsphasenberechnungen zu speichern. An dieser Stufe verlassen die Steuerungen Phase A. Wenn die aufkommende Füllung an dieser Stufe nicht vollendet ist, muß die Füllung in Phase B fortgesetzt werden. Wenn die abgehende Kupplung nicht schlupft, wird der Entscheidungsblock 260 ausgeführt, um festzustellen, ob die Füllphase vollendet ist, und zwar gestützt auf den Füllzeitterm tfill. Falls nicht, wird der Block 262 ausgeführt, um den Befehl für aufkommenden Kupplungsdruck auf einen vorbestimmten Fülldruck Pfill zu setzen. Wenn die Füllphase vollendet ist, wird der Block 264 ausgeführt, um den aufkommenden Kupplungsdruck Ponc auf einen vorbestimmten Anfangsdruck Pion zu setzen, der ausreicht, die Kupplungsrückholfeder daran zu hindern, die Kupplung nicht zu füllen.
Unter Bezugnahme auf die Trägheits-(B-)Phase von Figur 9 werden die Blöcke 272 und 274 zuerst ausgeführt, um das Schaltvorgangszeitglied zu erhöhen und festzustellen, ob die Füllung vollendet ist. Wie oben erläutert, wird dann, wenn die Füllung vollendet ist, der aufkommende Druck auf Pion gesetzt, und zwar in Block 278. Wenn die Füllung nicht vollendet ist, wird der Druck Pfill auf der aufkommenden Kupplung befohlen, und zwar in Block 276. Eine Geschlossene-Schleife-Steuerung des abgehenden Kupplungsdrucks wird in Block 280 initiiert, wobei der Rückkopplungsterm der Schlupf der aufkommenden Kupplung ist, und der gewünschte Schlupf wird auf ein glattes Profil eingestellt, wie in Graph C von Figur 3 gezeigt.
Block 282 wird initiiert, um zu überprüfen, ob die Marke ZÜNDAUS gesetzt ist. Wenn die ZÜNDAUS-Marke nicht gesetzt ist, wird dann die ZÜNDEIN-Marke in Block 284 überprüft. Wenn die ZÜNDEIN-Marke nicht gesetzt ist, wird der aufkommende Schlupf in Block 286 überprüft, um festzustellen, ob die Zündsteuerung gestartet werden muß. Wenn der aufkommende Schlupf größer als ein negativer Referenzwert REF1 ist, wird die Zündsteuerung in Block 288 initiiert und die ZÜNDEIN-Marke gesetzt. Danach wird dem Entscheidungsblock 284 bejahend geantwortet, und die Blöcke 286-288 werden übersprungen. Die Zündverzögerung wird unverzüglich rampenartig zurück auf den MBT- (Minimale-Zündzeitsteuerung-Für-Bestes-Drehmoment-)Wert mit einer vordef inierten Rate geführt, wie bei Block 29 angedeutet. Block 292 führt eine Überprüfung durch, um festzustellen, ob die Zündzeitsteuerung zurück auf dem MBT-Wert ist. Falls ja, setzt dann der Block 294 die Zündung gleich ihren MBT-Wert, und die ZÜNDAUS-Marke wird gesetzt. Danach wird dem Entscheidungsblock 282 bejahend geantwortet, und die Blöcke 284-294 werden übersprungen. Block 296 wird als nächstes ausgeführt, um zu überprüfen, ob der aufkommende Schlupf größer als ein weiterer vordefinierter negativer Referenzwert REF2 entsprechend dem Synchronisationszustand ist. Falls der Schlupf die Synchronisation erreicht hat, wird die Marke C gesetzt in Block 298 und Phase B verlassen. An dieser Stufe kann die Zündsteuerung nach wie vor aktiv sein, und in diesem Fall muß sie in Phase C vollendet werden. Wenn dem Entscheidungsblock 296 negativ geantwortet wird, wird die Steuerung von Phase B in der nächsten Schleife fortgesetzt.
Unter Bezugnahme auf die Drehmoment-(C-)Phase von Figur 10 wird der Block 302 zuerst ausgeführt, um das Schaltvorgangszeitglied zu erhöhen. Wenn die ZÜNDAUS-Marke nicht gesetzt ist, wird dann die ZÜNDEIN-Marke in Block 306 überprüft. Wie oben erläutert, werden die Blöcke 308-312 ausgeführt, um die Zündung auf den MBT-Wert zurückzubringen. Wenn die ZÜNDAUS-Marke gesetzt ist, wie durch den Entscheidungsblock 304 festgestellt, werden die Blöcke 306-312 übersprungen.
Block 314 berechnet den aufkommenden Druck gestützt auf Rampenrate, Rampenzeit etc. In Block 316 wird die Abnehmrate in der Beschleunigung der Ausgangswelle mit einer vordef inierten Rate REFRATE verglichen. Wenn die tatsächliche Rate die Referenzrate überschreitet, wird das rampenartige Nach-Unten-Führen des abgehenden Drucks mit einer vordef inierten Rampenrate initiiert, wie bei Block 318 angedeutet. Wenn die tatsächliche Rate kleiner als die Referenzrate ist, setzt Block 320 die Geschlossene-Schleife-Steuerung des abgehenden Drucks fort.
Die Blöcke 322 und 324 führen eine Überprüfung durch, um festzustellen, ob der aufkommende Kupplungsdruck den Leitungsdruck erreicht hat. Auf ähnliche Weise führen die Blöcke 326 und 328 eine Überprüfung durch, um festzustellen, ob der abgehende Druck vollständig abgelassen worden ist. In Block 330 wird eine Überprüfung durchgeführt, um festzustellen, ob beide Drücke ihre Nach-Schaltvorgang-Werte erreicht haben. Falls ja, wird die Marke D gesetzt, und zwar in Block 332, und Phase C verlassen.
Unter Bezugnahme nunmehr auf die Vollendungs-(D-)Phase von Figur 11 werden die Blöcke 340-342 ausgeführt, um die Schaltvorgangszeit zu erhöhen, die aufkommenden und abgehenden Kupplungsdrücke auf ihre Nach-Schaltvorgang-Werte zu setzen und die Zündung auf den MBT-Wert zu setzen. Alle Marken werden zurückgesetzt, bevor Phase D verlassen wird.

Claims

1. Ein Verfahren zum Abwärtsschalten eines Kraftfahrzeugautomatikgetriebes (16) mit einer Eingangswelle (24), die durch einen Motor (12) angetrieben wird, und einer Ausgangswelle (30), die gekuppelt ist, um ein Fahrzeugrad anzutreiben, wobei das Abwärtsschalten mit einbezieht, daß ein abgehender Druck (Pofg) gelöst, um eine abgehende Drehmomentübertragungsvorrichtung (C1, C2, C4) außer Eingriff zu bringen, und dabei ein aufkommender Druck (Ponc) erhöht wird, um eine aufkommende Drehmomentübertragungsvorrichtung (C1, B1) in Eingriff zu bringen, und das Verfahren die Schritte umf aßt, daß das Lösen des abgehenden Drucks gesteuert wird, um dem Motor zu erlauben, die Eingangswellengeschwindigkeit auf eine synchrone Geschwindigkeit zu erhöhen, bei der eine Schlupfgeschwindigkeit über der aufkommenden Drehmomentübertragungsvorrichtung nahe Null ist, und danach der abgehende Druck auf einem Niveau gesteuert wird, um die Eingangswelle auf einer derartigen synchronen Geschwindigkeit zu halten; und eine progressive Erhöhung des aufkommenden Drucks initiiert wird, wenn die Eingangswelle sich der synchronen Geschwindigkeit nähert, um dadurch progressiv die aufkommende Drehmomentübertragungsvorrichtung in Eingriff zu bringen; dadurch ge)tennzeichnet, daß die Beschleunigung der Ausgangswelle überwacht wird, um einen Abfall nachzuweisen, der einen Bindezustand anzeigt, der durch gleichzeitigen Eingriff der abgehenden und aufkommenden Drehmomentübertragungsvorrichtungen verursacht wird; und daß vollständig der abgehende Druck gelöst wird, wenn der Bindezustand nachgewiesen wird, wobei der Abwärtsschaltvorgang vollendet ist, wenn der aufkommende Druck vollständig die aufkommende Drehmomentübertragungsvorrichtung in Eingriff bringt.

2. Ein Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, worin der Schritt des Steuerns des Lösens des abgehenden Drucks die Schritte einschließt, daß der abgehende Druck mit einer Offene-Schleife-Rampenrate gelöst wird, bis ein Schlupf der abgehenden Drehmomentübertragungsvorrichtung (C1, C2, C4) beobachtet wird; und daß danach eine Geschlossene-Schleife-Steuerung des abgehenden Drucks initiiert wird, um die Geschwindigkeit der Eingangswelle (24) auf die synchrone Geschwindigkeit zu erhöhen und die Eingangswelle auf der synchronen Geschwindigkeit zu halten.

3. Ein Verfahren wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2 beansprucht,

worin der Schritt des Initiierens einer progressiven Erhöhung des aufkommenden Drucks die Schritte einschließt, daß der aufkommende Druck erhöht wird auf einen Fülldruck für eine vorbestimmte Füllperiode, um die aufkommende Drehmomentübertragungsvorrichtung (C1, B1) in Vorbereitung für ihren Eingriff zu füllen; daß der aufkommende Druck am Ende der Füllperiode auf ein Niveau reduziert wird, das ausreicht, die aufkommende Drehmomentübertragungsvorrichtung in einem gefüllten Zustand zu halten; und daß der aufkommende Druck mit einer Offene-Schleife-Rampenrate erhöht wird, wenn sich die Geschwindigkeit der Eingangswelle (24) der synchronen Geschwindigkeit nähert, um progressiv die aufkommende Drehmomentübertragungsvorrichtung in Eingriff zu bringen.

4. Ein Verfahren wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht,

worin der Schritt des Überwachens der Beschleunigung der Ausgangswelle (30) die Schritte einschließt, daß die Abnehmrate in der Beschleunigung der Ausgangswelle mit einer Referenzabnehmrate verglichen wird; und daß das Auftreten eines Bindezustands angezeigt wird, wenn die überwachte Abnehmrate die Referenzabnehmrate überschreitet.

5. Ein Verfahren wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht,

worin der Motor (12) ein Funkenzündung-Verbrennungsmotor mit einer einstellbaren Zündzeitsteuerung ist und das Verfahren die Schritte einschließt, daß eine Verzögerung der Motorzündzeitsteuerung initiiert wird, wenn die Größe der Schlupfgeschwindigkeit über der aufkommenden Drehmomentübertragungsvorrichtung (C1, B1) kleiner als eine Referenzschlupfgröße wird; und daß danach die Verzögerung der Motorzündzeitsteuerung mit einer vordef inierten Rate entfernt wird.