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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption verschachtelter
Schaltungen eines Automatgetriebes, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Die
immer steigenden Anforderungen an die Funktionalität der Automatgetriebe
durch die Forderung nach mehr Spontaneität, die immer größer werdende
Anzahl der zu schaltenden Gänge,
die verbrauchsoptimierte Auslegung der Automatgetriebe mit größeren Fahranteilen
in den hohen Gängen
sowie die große
Anzahl der auszuführenden
Rückschaltungen
beim Abbremsen des Fahrzeugs bis zum Stillstand führen dazu,
dass Gänge
eines Automatgetriebes immer schneller und häufiger hintereinander geschaltet
werden sollen.
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Um
eine Gangschaltung durchzuführen, muss
das zu schaltende Schaltelement zuerst für die Momentenübemahme
vorbereitet, d.h. befüllt
werden. Ebenso können
auch vorbereitende Maßnahmen
an dem abschaltenden Schaltelement getroffen werden, wobei dies
erst nach Abschluss der vorhergehenden Schaltung möglich ist.
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Üblicherweise
wird der vorbereitende Befüllvorgang
eines Schaltelements in eine Schnellfüllphase und eine Füllausgleichsphase
aufgeteilt: Im Rahmen der Schnellfüllphase wird das Schaltelement
mit Öl
befüllt,
wohingegen in der Füllausgleichsphase der
Kolben mit geringer Last angelegt wird.
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Die
bekannten Adaptionsverfahren für
verschachtelte Schaltungen zielen zumeist darauf ab, die Kupplungsbefüllung zu
adaptieren oder den entsprechenden Fülldruck der einzelnen Kupplungen
zu detektieren. Ebenso wird die Übertragungsfähigkeit der
einzelnen Kupplungen bzw. Schaltelemente durch geeignete Verfahren
adaptiert. Aus dem Stand der Technik sind zudem Adaptionsverfahren
bekannt, bei denen Einzel-, Hoch- und Rückschaltungen adaptiert werden.
Bei diesen Einzelschaltungen werden üblicherweise die Schaltverläufe über Sensoren
(z.B. Drehzahlsensoren, Momentensensoren, Druckmessdosen) beurteilt
und die an der Einzelschaltung beteiligten zwei Kupplungen adaptiert,
wobei das Zusammenspiel der Kupplungen durch die Korrektur der Druckansteuerung
einer oder beider an der Schaltung beteiligten Kupplungen beeinflusst
wird.
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Aus
der
DE 100 35 479
A1 der Anmelderin ist ein Verfahren zur Verbesserung der
Schaltgeschwindigkeit von Automatgetrieben bekannt, im Rahmen dessen
bei jeder ersten Schaltung das für
die nächste
Schaltung in gleicher Richtung benötigte zu schaltende bzw. abzuschaltende
Schaltelement während der
laufenden ersten Schaltung vorbereitet bzw. auf Schaltdruck abgesenkt
wird, derart, dass bei Erreichen der Synchrondrehzahl der ersten
Schaltung die sofortige Durchführung
der nächsten
Schaltung ermöglicht
wird.
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Jedoch
erweisen sich die bekannten Adaptionsverfahren und auch die in der
DE 100 35 479 A1 beschriebene
Einzelschaltungs- oder Kupplungsadaption aufgrund von Serienstreuungen
oft als nicht ausreichend. Dies ist insbesondere der Fall, wenn durch
die Variation der Schaltungen in Richtung Komfort und Spontaneität, wie es
beispielsweise im Rahmen der
DE 10 2004 010 269 A1 der Anmelderin beschrieben
ist, und auch durch entsprechende dazwischenliegende Applikationsvarianten
die Streuungen nicht abgedeckt werden können.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Adaption verschachtelter Schaltungen eines Automatgetriebes
anzugeben, welches die an einem Fahrzeug applizierten Abläufe, auch über die
Fahrzeug (Motor-Antriebsstrang, ...) und Getriebetoleranzen in der
Serie ausreichend gut optimiert, um eine maximale Endkundenakzeptanz
in der Serie zu erzielen.
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Insbesondere
sollen die Schaltungen bzw. die Kupplungen bzw. die Schaltelemente
derart adaptiert werden, dass die erwähnten verschachtelten Schaltungen
für den
Fahrer wie eine Schaltung wahrgenommen werden; hierbei sollen Schaltqualität und Komfort über eine
Serie möglichst
konstant gehalten werden. Bei verschachtelten Schaltungen soll das Schalten über mehrere
Gänge so
gestaltet werden, dass zwischen den Schaltungen keine bzw. eine
für den
Fahrer nicht spürbare
Verweilzeit im Synchronpunkt zwischen den Schaltungen stattfindet.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, über die Lebensdauer des Getriebes
die für
die Darstellung sehr sportlicher Schaltungen notwendigen steilen
Drehzahlgradienten und die erforderlichen Zu- und Abschaltpunkte
optimal einzustellen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere
erfindungsgemäße Ausgestaltungen
und Varianten gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Demnach
wird für
eine verschachtelte Schaltung, bei der bei jeder der Schaltungen
jeweils ein Schaltelement zugeschaltet und jeweils ein Schaltelement
abgeschaltet wird, vorgeschlagen, zunächst zu prüfen, ob im Verlauf der Drehzahl
im Bereich des Synchronpunktes des Zwischenganges der verschachtelten
Schaltung eine optimale (d.h. nicht zu frühe und nicht zu späte) Synchronisation
der ersten Schaltung stattgefunden hat und ob diese Synchronisation
so kurz war, dass diese verschachtelte Schaltung vom Fahrer als
eine Schaltung wahrgenommen wird.
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Zu
diesem Zweck erfolgt eine Auswertung der Turbinendrehzahl in Bezug
auf die Abtriebsdrehzahl. In einem eingelegten Gang entspricht die
Abtriebsdrehzahl mal der Gangübersetzung
der Turbinendrehzahl. Gemäß der Erfindung
wird anhand der Auswertung der Turbinendrehzahlen in Bezug auf die Abtriebsdrehzahl
an den Enden eines definierten Intervalls um die Synchrondrehzahl
des Zwischenganges die Verweilzeit in/um Synchron ermittelt.
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Auf
diese Weise wird ein "Aufsetzen
auf der Synchrondrehzahl des Zwischenganges" erkannt. Ist die Zeit, in der sich
die Turbinendrehzahl in diesem Fenster befindet zu kurz (es besteht
die Gefahr, die Zwischensynchronisation zu verfehlen) oder zu lang (es
besteht die Gefahr, dass zu lange im Synchron verblieben wird),
dann wird versucht, durch geeignete Bewertungsverfahren die Ursache
hierfür
einer Kupplung bzw. einem Schaltelement oder auch mehreren der an
der Bildung des Übergangs
im Zwischengang beteiligten Schaltelemente zuzuschreiben, um diese
Schaltelemente anschließend
zu adaptieren.
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Hierbei
kommt die Korrektur der Drücke
der Schaltelemente (Gradient und Niveau) bzw. die Korrektur der
Zu- und Abschaltzeitpunkte erst bei der nächsten Schaltung zum Tragen
und wird dann auch erneut bewertet und optimiert.
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Zudem
erfolgt gemäß der Erfindung
eine Drehzahlgradientenbewertung im Bereich Synchron des Zwischenganges.
Der Drehzahlgradient der Turbinendrehzahl muss im Synchron bzw.
kurz vor Synchron abflachen und nach Synchron wieder steil verlaufen.
Erfolgt dieser Vorgang nach Synchron, dann erfolgte die Synchronisation
der ersten Schaltung zu spät.
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Ein
zu frühes
Zuschalten der zuschaltenden Kupplung der ersten Schaltung hätte kurz
vor Synchron einen deutlich steileren Drehzahlgradienten zur Folge,
der ebenfalls über
eine Drehzahlgradientenbewertung beurteilt werden kann.
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Das
Ergebnis der Drehzahlgradientenbewertung wird dem beteiligten Schaltelement
oder einem oder mehreren der an der Bildung des Übergangs im Zwischengang beteiligten
Schaltelemente zugeschrieben, wobei in diesem Betriebsbereich entsprechend
adaptiert wird, um bei der nächsten
Schaltung eine Verbesserung zu erzielen.
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Wie
aus dem Stand der Technik bekannt, kann die Adaptionshöhe anhand
der Abweichung vom Zielwert oder auch in konstanten Schritten erfolgen.
Zudem kann der Adaptionswert global oder lokal verändert werden.
Dies bedeutet, dass der Adaptionswert im gesamten Betriebsbereich
greift bzw. verändert
wird oder nur speziell in einem Punkt (z.B. in Abhängigkeit
von Temperatur, Druck, Moment, Drehzahl, und/oder der Schaltart,
etc. ...).
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Darstellung der Verläufe
wichtiger Parameter einer verschachtelten Schubrückschaltung, bei der bei jeder
Schaltung jeweils ein Schaltelement zugeschaltet und jeweils ein
Schaltelement abgeschaltet wird;
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2 eine
Darstellung eines idealen Ablaufs einer verschachtelten Schaltung
mit optimalem Beschleunigungsverlauf am Beispiel einer Rückschaltung;
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3 eine
Darstellung einer negativen Überschneidung
einer verschachtelten Schaltung, bei der die Verweilzeit in Synchron
des Zwischenganges für
den Fahrer spürbar
ist;
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4 eine
Darstellung einer verschachtelten Schaltung, bei der die Zwischensynchronisation
verfehlt wird;
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5 eine
Darstellung einer verschachtelten Schaltung, bei der das Zuschalten
der Synchronkupplung, d.h. der zuschaltenden Kupplung der ersten
Schaltung zu früh
erfolgt;
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6 eine
Darstellung der Auswertung der in 3 gezeigten
Schaltung als Funktion der Zeit in/um Synchron und des Verlaufs
des Drehzahlgradienten der Turbinendrehzahl;
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7 eine
Darstellung der Auswertung der in 4 gezeigten
Schaltung als Funktion der Zeit in/um Synchron und des Verlaufs
des Drehzahlgradienten der Turbinendrehzahl;
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8 eine
Darstellung der Auswertung der in 5 gezeigten
Schaltung als Funktion der Zeit in/um Synchron und des Verlaufs
des Drehzahlgradienten der Turbinendrehzahl; und
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9 eine
schematische Darstellung der wichtigsten Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Gemäß 1 startet
beim Einleiten einer beispielhaften Schubrückschaltung die Vorbereitung des
zu schaltenden Schaltelements P_KZU(1) mit der Schnellfüllung des
Schaltelements. Das abschaltende Schaltelement P_KAB(1) beginnt
mit der Schaltphase. Das vorbereitete zu schaltende Schalt element
P_VKZU(1) bleibt auf Minimaldruck. Das vorbereitete abschaltende
Schaltelement P_VKAB(1) wird auf einen definierten Druck gesetzt. Dieser
Zeitpunkt wird in der 1 mit A bezeichnet.
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Anschließend (Punkt
B in 1) wechselt das zu schaltende Schaltelement P_KZU(1)
innerhalb der Vorbereitungsphase in die Füllausgleichszeit. Die Zustände der
anderen Abläufe ändern sich nicht.
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Während sich
die Zustände
der dieser Schaltung zugehörigen
Schaltelemente P_KZU(1), P_KAB(1) und des vorbereiteten abschaltenden Schaltelements
P_VKAB(1) nicht ändern,
beginnt erfindungsgemäß die Vorbereitungsphase
des vorzubereitenden zuschaltenden Schaltelements P_VKZU(1) für die nächste Schaltung
mit der Schnellfüllung,
wie in der 1 zum Zeitpunkt C gezeigt. Der
Startpunkt von P_VKZU(1) ist applizierbar und kann zeit- oder ereignisgesteuert
sein; ein Beispiel für
die Zeitsteuerung ist die Zeit T_VKZUVxy.
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Voraussetzung
für den
Beginn der Vorbereitungsphase ist das Vorliegen von bestimmten Bedingungen,
wie z.B. einer Verzögerungszeit
nach der Schnellfüllung
des zu schaltenden Schaltelements P_KZU(1). Dies bedeutet, dass
der Zeitpunkt des Beginns der Vorbereitungsphase durch schaltungsspezifische
Applikationsparameter in weiten Grenzen beeinflussbar ist.
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Anschließend wechselt
das zu schaltende Schaltelement P_KZU(1) von der Vorbereitungsphase
in die Schaltphase, wobei die Phasen der anderen Schaltelemente
unverändert
bleiben. Dies wird durch einen Druckanstieg zum Zeitpunkt D veranlasst.
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Anschließend geht
erfindungsgemäß das vorzubereitende
zu schaltende Schaltelement P_VFZU(1) innerhalb der Vorbereitungsphase
in eine Phase konstanten Drucks über.
Diese Phase wird durch das Absenken des Drucks auf das Niveau des Füllausgleichsdrucks
(Punkt E) eingeleitet.
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In
einem nächsten
Schritt wird bei einem definierten nachfolgenden Zeitpunkt F die Übergangsphase
des vorbereiteten abschaltenden Schaltelements P_VKAB(1) gestartet:
Der Übergang
kann beispielsweise durch die Zeit bis zur Schaltphase der folgenden
Schaltung definiert werden. Die Zustände der anderen Schaltelemente ändern sich
nicht. Der Zeitpunkt des Übergangs
ist durch schaltungsspezifische Applikationsparameter in weiten
Grenzen beeinflussbar.
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Das
vorbereitete zu schaltende Schaltelement P_VKZU(1) verlässt an diesem
definieren Punkt (z.B. durch einen Drehzahlvorbehalt vor Synchron)
den Füllausgleich
der Vorbereitungsphase und geht in die Schaltphase über, wobei
der Übergang
bevorzugterweise rampenförmig
verläuft.
Die Zustände
der anderen Schaltelemente bleiben unverändert. Diese Phase entspricht
Punkt G in 1.
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Zwischen
dem Ablauf des vorbereiteten abschaltenden Schaltelements P_VKAB(1)
(z.B. Hintergrundablauf) und des ersten zu schaltenden Schaltelements
P_KZU(1) – Punkt
H in 1 – findet
der Übergang
statt, wobei der Wechsel zwischen dem Hintergrundablauf und dem
aktiven Ablauf durchgeführt
wird. Das in der ersten Schaltung vorbereitete Schaltelement P_VKZU(1)
wird zum zu schaltenden Schaltelement P_KZU(2) der folgenden Schaltung. Das
erste abschaltende Schaltelement P_KAB(1) wird weggeschaltet.
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Die
vorbereiteten Schaltelemente P_VKZU(1) und P_VKAB(1) der ersten
Schaltung sind nun (Punkt I) die aktiven Schaltelemente P_KZU(2)
und P_KAB(2) dieser Schaltung, während die
für die
nächste
Schaltung notwendigen Schaltelemente – wie bereits erläutert – vorbereitet
werden P_VKZU(2) und P_VKAB(2). Dies wird mit dem für die Zuschaltung
notwendigen Schaltele ment P_VKZU(2) an einer beispielsweise durch
eine Verzögerungszeit
nach der Übergangsbedingung
definierten Stelle (siehe Punkt J in 1) durchgeführt.
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In 2 ist
beispielhaft eine verschachtelte Rückschaltung mit optimalem Beschleunigungsverlauf
dargestellt. Hierbei entspricht Kurve A' dem Verlauf der Turbinendrehzahl, Kurve
B' dem Verlauf der Synchrondrehzahl
des ursprünglich
geschalteten Ganges, Kurve C' dem
Verlauf der Synchrondrehzahl des Zwischenganges und Kurve D' dem Verlauf der Synchrondrehzahl
des Zielganges. Kurve E' gibt
den Verlauf der Beschleunigung bzw. des Antriebsmomentes wieder,
wobei der zeitliche Verlauf der Fahrpedalstellung durch Kurve F' wiedergegeben wird. Diese
Bezeichnungen der Verläufe
gelten auch für die 3, 4, 5, 6, 7 und 8. Aufgrund
des im Wesentlichen linearen Verlaufs der Turbinendrehzahl um den
Synchronpunkt des Zwischenganges wird die in 2 dargestellte
verschachtelte Schaltung vom Fahrer wie eine Schaltung wahrgenommen.
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Ein
Beispiel einer nicht optimierten Schaltung ist Gegenstand der 3.
Bei dem gezeigten Schaltungsverlauf ist die Verweilzeit t in Synchron des
Zwischenganges für
den Fahrer spürbar,
so dass die verschachtelte Schaltung vom Fahrer nicht als eine Schaltung
wahrgenommen werden kann; in nachteiliger Weise wird die abschaltende
Kupplung der zweiten Schaltung zu spät abgeschaltet.
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In
der Praxis tritt auch oft die Situation auf, bei der die Verweilzeit
in Synchron des Zwischenganges sehr kurz ist, bzw. bei der die Zwischensynchronisation
verfehlt wird; diese Situation wird anhand 4 veranschaulicht.
Hierbei wird die zuschaltende Kupplung der Zwischenschaltung zu
spät zugeschaltet
und die Zwischensynchronisation verfehlt. Weitere nicht optimale
Schaltungsverläufe
können
z.B. daraus resultieren, dass die zuschaltende Kupplung der ersten
Schaltung zu früh
zugeschaltet wird, dass die abschaltende Kupplung der ersten Schaltung
zu früh
abgeschaltet wird, oder dass die abschaltende Kupplung der ersten
Schaltung zu spät
abgeschaltet wird. Zudem ist auch eine Kombination mehrerer ungünstiger
Toleranzlagen bzw. Kupplungsverhalten möglich; beispielsweise kann
die abschaltende Kupplung der zweiten Schaltung zu spät abgeschaltet
werden und die zuschaltende Kupplung der ersten Schaltung zu früh zugeschaltet
werden.
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In 5 ist
die Situation dargestellt, bei der das Zuschalten der Synchronkupplung,
d.h. der zuschaltenden Kupplung der Zwischenschaltung, zu früh (also
vor Synchron) erfolgt; dieser Zeitpunkt ist mit t' bezeichnet. Wie
aus 5 ersichtlich, entsteht dadurch in nachteiliger
Weise ein spürbarer
Knick im Verlauf E' der
Beschleunigung bzw. des Abtriebsmomentes.
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6 veranschaulicht
die erfindungsgemäße Vorgehensweise
zur Auswertung einer Schaltung als Funktion der Verweilzeit in/um
Synchron und des Drehzahlgradienten der Turbinendrehzahl anhand der
Auswertung der in 3 gezeigten Schaltung.
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In
einem eingelegten Gang entspricht die Abtriebsdrehzahl mal der Gangübersetzung
der Turbinendrehzahl. Gemäß der Erfindung
wird anhand der Auswertung der Turbinendrehzahl in Bezug auf die Abtriebsdrehzahl
n_ab an den Enden n_1, n_2 eines definierten Intervalls (n_1, n_2)
um die Synchrondrehzahl des Zwischenganges, die durch n_ab·i_gang
gegeben ist, die Verweilzeit in/um Synchron ermittelt.
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In 6 sind
auch die Einzelintervalle delta_na und delta_ne eingezeichnet, welche
dem Intervall zwischen n_1 und Synchrondrehzahl bzw. zwischen Synchrondrehzahl
und n_2 entsprechen. Ist die Zeit, in der sich die Turbinendrehzahl
in diesem Fenster bzw. Intervall (n_1, n_2) befindet, zu kurz bzw.
kürzer
als ein vorgegebener Wert, so besteht die Gefahr, dass die Zwischensynchronisation verfehlt
wird; ist diese Zeit andererseits länger als ein vorgegebener Wert,
so besteht die Gefahr, dass zu lange im Synchron verblieben wird,
was für
den Fahrer spürbar
ist. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel ist die
Zeit t um Synchron zu lang, so dass sie für den Fahrer in nachteiliger
Weise spürbar
ist.
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Ein
weiteres Kriterium der Auswertung einer Schaltung ist gemäß der Erfindung
eine Drehzahlgradientenbewertung der Turbinendrehzahl im Bereich Synchron
des Zwischenganges. Der Drehzahlgradient muss im Synchron bzw. kurz
vor Synchron abflachen und nach Synchron wieder steil verlaufen. Wenn
dies nach Synchron erfolgt, dann erfolgte die Synchronisation der
ersten Schaltung zu spät.
Diese Situation wird anhand 7 veranschaulicht.
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Bei
dem in 7 gezeigten Beispiel wurde die zuschaltende Kupplung
der ersten Schaltung (Zwischenschaltung) zu spät geschaltet, was durch das
im Bezug zu dem Zeitpunkt des Erreichens der Synchrondrehzahl verspätete Abflachen
des Drehzahlgradienten der Turbinendrehzahl erkannt wird. Bei dem
gezeigten Beispiel ist zudem die Verweilzeit t um Synchron sehr
kurz, so dass hier Adaptionsbedarf hinsichtlich des Zuschaltzeitpunktes
der zuschaltenden Kupplung der ersten Schaltung besteht.
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In 8 ist
die Auswertung der in 5 gezeigten Schaltung als Funktion
der Zeit in/um Synchron und des Verlaufs des Drehzahlgradienten
der Turbinendrehzahl dargestellt. Auch bei dieser Figur sind die
Einzelintervalle delta_na und delta_ne eingezeichnet, welche dem
Intervall zwischen n_1 und Synchrondrehzahl bzw. zwischen Synchrondrehzahl und
n_2 entsprechen. Der Drehzahlgradient verläuft in diesem Fall kurz vor
Synchron steil und flacht bei Synchron ab, im Gegensatz zu einem
optimalen Verlauf, bei dem der Dreh zahlgradient kurz vor Synchron abflacht.
In diesem Fall entsteht Adaptionsbedarf, da die zuschaltende Kupplung
das Moment zu früh überträgt.
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Bei
Erkennung eines Adaptionsbedarfs anhand der Bewertung der Abweichung
von einem optimalen Verlauf wird erfindungsgemäß die Ursache hierfür einer
oder mehreren Größen der Übergangssteuerung
zugeordnet bzw. einer Kupplung oder auch mehrerer der an der Bildung
des Übergangs
im Zwischengang beteiligten Kupplungen zugeschrieben, um eine Adaption über eine
Korrektur der Kupplungsdrücke
(Gradient und/oder Niveau) bzw. eine Korrektur der Zu- und Abschaltzeitpunkte
der Schaltelemente durchzuführen.
Wenn eine Zuordnung der Ursache der Abweichung vom optimalen Verlauf nicht
möglich
ist, wird keine Adaption durchgeführt. Diese Vorgehensweise wird
in 9 schematisch dargestellt.
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Als
verschachtelte Schaltungen können
gemäß der Erfindung
Einzelschaltungen (z.B. 5-4 mit 4-3 oder 3-4 mit 4-5) oder Mehrfachschaltungen
betrachtet werden (z.B. 6-4 mit 4-3 oder 6-5 mit 5-3, 6-2 mit 2-1,
6-4 mit 4-2, 2-4 mit 4-5).
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- P_KZU(1)
- zu
schaltendes Schaltelement
- P_KAB(1)
- abschaltendes
Schaltelement
- P_VKZU(1)
- vorbereitetes
zu schaltendes Schaltelement
- P_VKAB(1)
- vorbereitetes
abschaltendes Schaltelement
- T_VKZUVxy
- Startpunkt
von P_VKZU(1)
- P_KZU(2)
- zu
schattendes Schaltelement der folgenden Schaltung
- n_t
- Turbinendrehzahl
- i_gang
- Gangübersetzung
- n_ab
- Abtriebsdrehzahl
- (n_1,
n_2)
- Intervall
um die Synchrondrehzahl des Zwischenganges
- delta_na
- Intervall
zwischen n_1 und Synchrondrehzahl
- delta_ne
- Intervall
zwischen Synchrondrehzahl und n_2
- A'
- Verlauf
der Turbinendrehzahl
- B'
- Verlauf
der Synchrondrehzahl des ursprünglich
geschalteten Ganges
- C'
- Verlauf
der Synchrondrehzahl des Zwischenganges
- D'
- Verlauf
der Synchrondrehzahl des Zielganges
- E'
- Verlauf
der Beschleunigung bzw. des Antriebsmomentes
- F'
- Verlauf
der Fahrpedalstellung