DE102005005061B4

DE102005005061B4 - Kupplungssteuerung für ein automatisiertes Schaltgetriebe (AMT)

Info

Publication number: DE102005005061B4
Application number: DE102005005061.1A
Authority: DE
Inventors: Douglas J. Babcock
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2016-12-15
Anticipated expiration: 2025-02-04
Also published as: US20050176556A1; US7070538B2; DE102005005061A1

Abstract

Fahrzeug mit einem Motor (12) und einem automatisierten Schaltgetriebe (AMT) (16), umfassend: eine elektronisch gesteuerte Kupplung (ECC) (14), die den Motor (12) und das AMT (16) selektiv kuppelt, um ein Antriebsdrehmoment auf das AMT (16) zu übertragen, und einen Controller (28), der den Betrieb des Motors (12), der Kupplung (14) und des AMT (16) steuert und der mit der ECC (14) und dem Motor (12) kommuniziert; dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (28) ein Lastsignal auf der Grundlage einer voraussichtlichen Motorlast erzeugt, die auf der Kupplungskapazität, der Drehmomentanforderung des Fahrers, der Gangstufe, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl und dem Saugrohrabsolutdruck beruht, wobei der Controller (28) entweder den Zündzeitpunkt des Motors (12) oder den ECC-Druck auf der Grundlage des Lastsignals vor dem Einrücken der ECC (14) verstellt, und der den Zündzeitpunkt des Motors (12) auf der Grundlage einer Änderungsrate der Motordrehzahl nach dem Einrücken der ECC (14) verstellt, wobei das Einrücken der ECC (14) basierend auf einem Einrückungssignals bestimmt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben bzw. Gangschalten eines automatisierten Schaltgetriebes (AMT von Automated Manual Transmission) gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 bzw. des Anspruchs 10, wie es beispielsweise aus der DE 197 51 225 A1 bekannt geworden ist.
Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik wird auf die Druckschriften DE 100 24 034 A1 und DE 101 26 080 A1 verwiesen.
Viele Fahrzeuge, die heute auf den Markt kommen, umfassen automatisierte Schaltgetriebe (AMT). Der Schaltvorgang eines AMT ist ähnlich wie der eines Handschaltgetriebes. Das AMT umfasst jedoch eine elektronisch gesteuerte Kupplung und elektronisch gesteuerte Schaltgabeln. Ein traditionelles Handschaltgetriebe umfasst ein Kupplungspedal und von Hand betätigte Schaltgabeln. Die elektronisch gesteuerte Kupplung kuppelt das AMT und den Motor selektiv auf der Grundlage von Signalen von einem Controller.
AMTs vereinfachen den Fahrzeugbetrieb, erhöhen den Fahrkomfort und helfen bei der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen. Fahrzeuge, die traditionelle AMTs einsetzen, erfahren jedoch unerwünschte Schwingungen der Kraftübertragung. Insbesondere wenn die elektronisch gesteuerte Kupplung einrückt, enthält die Frequenz des angelegten Motordrehmoments die Eigenfrequenz der Kraftübertragung. Infolgedessen schwingt die Kraftübertragung, wodurch ein Klingeln erzeugt wird.
Es sind Steuerungstechniken entwickelt worden, um Schwingungen der Kraftübertragung entgegenzuwirken. Diese Techniken haben jedoch Mängel. Herkömmliche Techniken sind vielmehr reagierend als proaktiv, indem sie Schwingungen der Kraftübertragung verhindern. Beispielsweise stellt eine von der Drehzahl abgeleitete Zündzeitpunktsteuerung (RDSC von RPM Derivative Spark Control) den Zündzeitpunkt auf der Grundlage der Änderungsrate der Motordrehzahl ein, um die Amplitude und Dauer der Schwingungen der Kraftübertragung zu verringern. Jedoch reagiert die RDSC-Einrichtung während des Einrückens der Kupplung auf die Änderung der Motordrehzahl. Daher tritt als erstes Schwingung der Kraftübertragung und als zweites RDSC-Hemmung auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor erläuterte Schwingungsproblematik zu lindern.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1, sowie mit einem Verfahren gemäß Anspruch 6 oder Anspruch 10.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem Motor und einem automatisierten Schaltgetriebe (AMT) bereit. Das Fahrzeug umfasst eine elektronisch gesteuerte Kupplung (ECC von Electronically Controlled Clutch), die den Motor und das AMT selektiv kuppelt, um Antriebsdrehmoment von dem Motor auf das AMT zu übertragen. Ein Controller kommuniziert mit der ECC und dem Motor und erzeugt ein Lastsignal auf der Grundlage einer voraussichtlichen Motorlast. Der Controller stellt den Zündzeitpunkt des Motors auf der Grundlage des Lastsignals vor dem Einrücken der ECC ein. Der Controller stellt den Zündzeitpunkt des Motors auf der Grundlage einer Änderungsrate der Motordrehzahl nach dem Einrücken der ECC ein.
Gemäß einem Merkmal umfasst das Fahrzeug darüber hinaus einen Kupplungseinrückungssensor, der ein Einrückungssignal auf der Grundlage eines Einrückungsgrades der FCC erzeugt. Der Controller erzeugt das Lastsignal, wenn das Einrückungssignal empfangen wird. Der Kupplungseinrückungssensor erzeugt das Einrückungssignal unmittelbar vor dem vollen Einrücken der FCC.
Gemäß einem anderen Merkmal umfasst das Fahrzeug ferner einen Motordrehzahlsensor, der ein Motordrehzahlsignal erzeugt, und einen Saugrohrabsolutdruck-(MAP-)Sensor, der ein Drucksignal erzeugt. Das Lastsignal beruht auf dem Motordrehzahlsignal und dem Drucksignal. Das Fahrzeug umfasst darüber hinaus einen Gangstufensensor, der ein Gangsignal erzeugt, das einen gegenwärtig arbeitenden Gang des AMT angibt. Das Lastsignal beruht ferner auf dem Gangsignal.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehend angegebenen ausführlichen Beschreibung deutlich werden. Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen ist:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das ein Steuerungssystem für ein automatisiertes Schaltgetriebe (AMT) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
2 eine detailliertere Ansicht eines Teils des Fahrzeugs von 1, die Sensoren veranschaulicht, die einem Motor, einer Kupplung und dem AMT zugeordnet sind; und
3 ein Flussdiagramm, das die AMT-Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Der Klarheit wegen werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Bauelemente zu kennzeichnen.
In 1 ist ein Fahrzeug 10 schematisch dargestellt. Das Fahrzeug 10 umfasst einen Motor 12 eine Kupplung 14 und ein Getriebe 16. Die Kupplung 14 kuppelt selektiv den Motor 12 und das Getriebe 16, um Antriebsdrehmoment von dem Motor 12 auf das Getriebe 16 zu übertragen und somit das Fahrzeug 10 anzutreiben. Das Getriebe 16 ist ein automatisiertes Schaltgetriebe (AMT von Automated Manual Transmission), und die Kupplung 14 ist eine hydraulisch gesteuerte Nass- oder Trockenkupplung.
Der Motor 12 umfasst eine Drossel 20 und ein Saugrohr 22. Luft wird in das Saugrohr 22 durch die Drossel 20 eingesogen. Die Drossel 20 umfasst eine Drosselklappe 24, die verstellbar ist, um den Luftstrom in das Saugrohr 22 zu regulieren. Die in das Saugrohr 22 eingesogene Luft wird mit Kraftstoff zur Verbrennung in Zylindern (nicht gezeigt) des Motors 12 gemischt. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches wird durch Zündkerzen eingeleitet, die durch ein Zündsystem 26 gesteuert werden. Die zeitliche Ansteuerung der Zündkerzen kann durch das Zündsystem 26 in Bezug auf die Lage von verschiebbar in den Zylindern angeordneten Kolben (nicht gezeigt) im Takt verstellt werden. Die Zündzeitpunktverstellung nach früh oder nach spät in Bezug auf die Kolbenstellung im Takt verändert die Drehmomentabgabe des Motors 12.
Ein Controller 28 steuert den Betrieb des Motors 12, der Kupplung 14 und des Getriebes 16 auf der Grundlage der AMT-Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Controller 28 kommuniziert mit dem Zündsystem 26, um den Zündzeitpunkt zu steuern, und einem Stellglied 30, um das Einrücken der Kupplung zu steuern. Das Stellglied 30 kann ein mechanisches Stellglied oder ein hydraulisches Stellglied sein, das das Einrücken der Kupplung durch Verändern von Hydraulikdruck reguliert. Der Controller 28 kommuniziert auch mit einem Drosselstellungssensor (TPS von Throttle Position Sensor) 32 und einem Drosselstellglied 34. Der TPS 32 erzeugt ein Drosselstellungssignal, und das Drosselstellglied 34 verstellt die Stellung der Drosselklappe 24 auf der Grundlage des von dem Controller 28 erzeugten Steuersignals.
Der Controller 28 kommuniziert auch mit einem Saugrohrabsolutdruck-(MAP-)Sensor 36, einem Motordrehzahlsensor 38, einem Getriebedrehzahlsensor 40, einem Gangsensor 42 und einem Kupplungseinrückungssensor 44. Der MAP-Sensor 36 erzeugt ein Drucksignal, und der Motordrehzahlsensor 38 erzeugt ein Drehzahlsignal, das die Drehzahl RPM des Motors angibt. Der Getriebedrehzahlsensor 40 erzeugt ein Signal, das die Drehgeschwindigkeit einer Getriebeabtriebswelle (nicht gezeigt) angibt, und der Gangsensor 42 erzeugt ein Signal, das den gegenwärtigen Gang angibt, in dem das Getriebe arbeitet. Der Kupplungseinrückungssensor 44 detektiert die Stellung der Kupplungsscheibe in Bezug auf das Schwungrad des Motors und erzeugt ein Signal in dem Moment, in dem der Kontakt zwischen Kupplungsscheibe und Schwungrad unmittelbar bevorsteht. Die Sensoren sind in 2 gezeigt.
Das Fahrzeug 10 umfasst darüber hinaus ein Gaspedal 46 (d. h. einen Drosseleingang) und eine Bereichswähleinrichtung 48 (d. h. einen Schalteingang). Ein Gaspedalstellungs-(APP-)Sensor 47 erzeugt ein APP-Signal (APP von accelerator pedal position), das an den Controller 28 übermittelt wird. Der Controller 28 steuert die Betätigung der Drosselklappe 24 auf der Grundlage des APP-Signals. Die Bereichswähleinrichtung 48 ist ein Mehrzustandsschalter und umfasst Tipptasteneingänge 49 für das Hochschalten und Herunterschalten. Die Bereichswähleinrichtung 48 kommuniziert elektrisch mit dem Getriebe 16, um eine Betriebsart des Getriebes 16 anzugeben. Die Betriebsarten können Rückwärts, Neutral, Drive und Tipptastenschalten umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. In der Drive-Betriebsart bestimmt der Controller 28 das Schalten der Gänge auf der Grundlage eines Schaltplans. In der Tipptastenschalt-Betriebsart kann ein Fahrzeugbediener ein Gangschalten (nach oben oder nach unten) befehlen. In jeder Betriebsart wird ein Schaltsignal erzeugt, das angibt, dass ein Gangschaltvorgang erwünscht ist.
Der Controller 28 steuert den Motor 12, die Kupplung 14 und das Getriebe 16 auf der Grundlage der AMT-Steuerung. Obwohl der Controller 28 als ein einzelner Controller beschrieben ist, der den Antriebsstrang des Fahrzeuges 10 steuert und überwacht, ist vorauszusehen, dass der Controller 28 separate Steuermodule umfassen kann, wie etwa ein Motorsteuermodul (ECM) und ein Getriebesteuermodul (TCM), die über einen seriellen Bus kommunizieren. Der Controller tastet die Motordrehzahl, die Drehzahl der Getriebeantriebswelle, den Gang des Getriebes, APP, MAP und die Kupplungsstellung ab und bestimmt, ob eine Klopfgrenze für die Zündung aktiv ist. Eine Zündungsklopfgrenze ist der maximale Betrag einer Zündzeitpunktverstellung, der zulässig ist, bevor Motorklopfen auftritt.
Um das Ingangsetzen eines Fahrzeuges einzuleiten, drückt der Fahrer das Gaspedal 46 nieder, während das Fahrzeug steht. Bei einer Anzeige eines Ingangsetzens des Fahrzeugs leitet der Controller 28 das Einrücken der Kupplung ein. Bei Empfang des Signals des unmittelbar bevorstehenden Einrückens der Kupplung, das von dem Kupplungseinrückungssensor 44 erzeugt wird, bestimmt der Controller 28 eine voraussichtliche Motorlast. Die voraussichtliche Motorlast beruht auf der Kupplungskapazität (d. h. der Drehmomentübertragungskapazität der Kupplung), der APP (d. h. Drehmomentanforderung des Fahrers), der Gangstufe, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl und dem MAP. Unmittelbar vor dem Einrücken der Kupplung verstellt der Controller 28 den Zündzeitpunkt des Motors auf der Grundlage der voraussichtlichen Motorlast. Der Controller 28 bestimmt und plant den Zündzeitpunkt auf der Grundlage der voraussichtlichen Motorlast, wobei die Zündungsklopfgrenze berücksichtigt wird.
Durch Verstellen des Zündzeitpunktes unmittelbar vor dem Einrücken der Kupplung wird ein Abfall der anfänglichen Drehzahl des Motors minimiert, und es wird ein schnelleres Einrücken der Kupplung ermöglicht. Zusätzlich wird die Erregung der Eigenfrequenz der Kraftübertragung verhindert, wodurch Schwingungen der Kraftübertragung und Klingeln verhindert wird. Nachdem die Kupplung 14 eingerückt worden ist, verstellt der Controller 28 den Zündzeitpunkt auf der Grundlage einer von der Drehzahl abgeleiteten Zündungssteuerung (RDSC). RDSC verstellt den Zündzeitpunkt auf der Grundlage der Änderungsrate der Motordrehzahl RPM. Die Richtung und Größe der Motordrehzahl RPM bestimmt die Zündzeitpunktverstellung. RDSC verhindert auch Schwingungen der Kraftübertragung, indem eine Erregung der Eigenfrequenz der Kraftübertragung verhindert wird. Auf diese Weise wird der Zündzeitpunkt während des gesamten Ingangsetzens des Fahrzeugs und danach verwendet, um das Motordrehmoment zu verringern/zu erhöhen und somit zu verhindern, dass die Motordrehzahl einbricht oder der Motor hochdreht.
Anhand von 3 werden die Schritte der AMT-Steuerung veranschaulicht. Bei Schritt 100 bestimmt die Steuerung, ob ein Ingangsetzen eines Fahrzeuges eingeleitet worden ist. Wenn nicht, endet die Steuerung. Sonst tastet die Steuerung bei Schritt 102 die Motordrehzahl, den Gang, die APP, den MAP und die Kupplungsstellung ab. Bei Schritt 104 bestimmt die Steuerung eine Drehmomentanforderung eines Fahrers auf der Grundlage des APP-Signals. Bei Schritt 106 bestimmt die Steuerung die Drehmomentkapazität der Kupplung. Der Kupplungseinrückungssensor erzeugt bei Schritt 108 das Kupplungsstellungssignal.
Bei Schritt 110 bestimmt die Steuerung, ob ein Einrücken der Kupplung unmittelbar bevorsteht. Wenn ein Einrücken der Kupplung nicht unmittelbar bevorsteht, fährt die Steuerung mit Schritt 108 fort. Wenn ein Einrücken der Kupplung unmittelbar bevorsteht, fährt die Steuerung mit Schritt 112 fort. Bei Schritt 112 erzeugt die Steuerung einen Befehl für eine Zündzeitpunktverstellung nach früh auf der Grundlage der Drehmomentanforderung des Fahrers und der Drehmomentkapazität der Kupplung. Bei Schritt 113 erzeugt die Steuerung den Kupplungssteuerungsbefehl. Bei Schritt 114 tastet die Steuerung die Motordrehzahl, die Antriebswellendrehzahl des Getriebes und den Gang ab. Bei Schritt 116 führt die Steuerung eine Kupplungssteuerung auf der Grundlage des Befehls der Zündzeitpunktverstellung nach früh und des Kupplungssteuerungsbefehls durch. Die Steuerung bestimmt bei Schritt 118, ob das Ingangsetzen des Fahrzeugs abgeschlossen ist. Wenn das Ingangsetzen des Fahrzeugs abgeschlossen ist, endet die Steuerung. Wenn das Ingangsetzen des Fahrzeugs nicht abgeschlossen ist, fährt die Steuerung mit Schritt 114 fort, um wieder eine Kupplungssteuerung auf der Grundlage der abgetasteten Motordrehzahl, der Antriebswellendrehzahl und des Ganges durchzuführen.

Claims

Fahrzeug mit einem Motor (12) und einem automatisierten Schaltgetriebe (AMT) (16), umfassend: eine elektronisch gesteuerte Kupplung (ECC) (14), die den Motor (12) und das AMT (16) selektiv kuppelt, um ein Antriebsdrehmoment auf das AMT (16) zu übertragen, und einen Controller (28), der den Betrieb des Motors (12), der Kupplung (14) und des AMT (16) steuert und der mit der ECC (14) und dem Motor (12) kommuniziert; dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (28) ein Lastsignal auf der Grundlage einer voraussichtlichen Motorlast erzeugt, die auf der Kupplungskapazität, der Drehmomentanforderung des Fahrers, der Gangstufe, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl und dem Saugrohrabsolutdruck beruht, wobei der Controller (28) entweder den Zündzeitpunkt des Motors (12) oder den ECC-Druck auf der Grundlage des Lastsignals vor dem Einrücken der ECC (14) verstellt, und der den Zündzeitpunkt des Motors (12) auf der Grundlage einer Änderungsrate der Motordrehzahl nach dem Einrücken der ECC (14) verstellt, wobei das Einrücken der ECC (14) basierend auf einem Einrückungssignals bestimmt wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kupplungseinrückungssensor (44), der das Einrückungssignal auf der Grundlage eines Einrückungsgrades der ECC (14) erzeugt, wobei der Controller (28) das Lastsignal erzeugt, wenn das Einrückungssignal empfangen wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungseinrückungssensor (44) das Einrückungssignal unmittelbar vor dem vollen Einrücken der Kupplung (14) erzeugt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: einen Motordrehzahlsensor (38), der ein Motordrehzahlsignal erzeugt, und einen Saugrohrabsolutdruck-(MAP-)Sensor (36), der ein Drucksignal erzeugt, wobei das Lastsignal auf dem Motordrehzahlsignal und dem Drucksignal beruht.
Fahrzeug nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Gangstufensensor (42), der ein Gangsignal erzeugt, das einen gegenwärtig arbeitenden Gang des AMT (16) angibt, wobei das Lastsignal ferner auf dem Gangsignal beruht.
Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Schaltgetriebes (AMT) (16) mit einer elektronisch gesteuerten Kupplung (ECC) (14), die selektiv eingerückt wird, um das AMT (16) mit dem Motor (12) zu kuppeln, mit den kennzeichnenden Schritten: Erzeugen eines Lastsignals, Verstellen entweder des Zündzeitpunktes des Motors (12) oder des ECC-Druckes auf der Grundlage des Lastsignals vor dem Einrücken der ECC (14), und Verstellen des Zündzeitpunkts des Motors (12) auf der Grundlage der Änderungsrate der Motordrehzahl nach dem Einrücken der ECC (14), wobei das Einrücken der ECC (14) basierend auf einem Einrückungssignals bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Schritte: Einleiten des Einrückens der ECC (14), und Detektieren eines Einrückungsgrades der ECC (14), wobei das Lastsignal erzeugt wird, wenn ein nahezu vollständiges Einrücken der ECC (14) detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Schritte: Erzeugen eines Motordrehzahlsignals, und Erzeugen eines Saugrohrabsolutdruck-(MAP-)Signals, wobei das Lastsignal auf dem Motordrehzahlsignal und dem MAP-Signal beruht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lastsignal eine voraussichtliche Motorlast ist, die auf der Kupplungskapazität, der Drehmomentanforderung des Fahrers, der Gangstufe, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl und dem Saugrohrabsolutdruck beruht.
Verfahren zum Schalten von Gängen eines automatisierten Schaltgetriebes (AMT) (16) mit einer elektronisch gesteuerten Kupplung (ECC) (14), mit den Schritten: Einleiten eines Einrückens der ECC (14), Detektieren eines Einrückungsgrades der ECC (14), sowie den kennzeichnenden Schritten: Erzeugen eines Lastsignals beim Detektieren eines nahezu vollständigen Einrückens der ECC (14), Verstellen des Zündzeitpunktes des Motors (12) auf der Grundlage des Lastsignals vor dem vollen Einrücken der ECC (14), und Verstellen des Zündzeitpunktes des Motors (12) auf der Grundlage einer Änderungsrate der Motordrehzahl nach dem Einrücken der ECC (14).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lastsignal auf einer voraussichtlichen Motorlast beruht, die ihrerseits auf der Kupplungskapazität, der Drehmomentanforderung des Fahrers, der Gangstufe, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl und dem Saugrohrabsolutdruck beruht.
Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Schritte: Erzeugen eines Motordrehzahlsignals, und Erzeugen eines Saugrohrabsolutdruck-(MAP-)Signals, wobei das Lastsignal auf dem Motordrehzahlsignal und dem MAP-Signal beruht.