DE102006006832B4

DE102006006832B4 - Verfahren zum Steuern einer Motor- und/oder Getriebetemperatur

Info

Publication number: DE102006006832B4
Application number: DE102006006832A
Authority: DE
Inventors: Edmond M. New Palestine Etchason; Joseph K. S. Danville Johansson; John P. Martinsville Kresse; Jeffrey E. Zionsville Shultz; Mark A. Indianapolis Rushing
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2026-02-15
Also published as: DE102006006832A1; US20060183596A1; US7223205B2; CN100501195C; CN1821627A

Abstract

Verfahren zum Steuern einer Getriebeöltemperatur, wobei das Verfahren umfasst, dass
eine vorbestimmte Getriebeöl-Referenztemperatur festgelegt wird;
eine momentane Getriebeöltemperatur gemessen wird;
eine Getriebeöltemperaturdifferenz durch Subtrahieren der momentanen Getriebeöltemperatur von der Getriebeöl-Referenztemperatur ermittelt wird;
eine Motorleistungsgrenze auf der Grundlage der Getriebeöltemperaturdifferenz festgelegt wird; und
eine Ausgangsleistung eines Motors auf die Motorleistungsgrenze begrenzt wird, um auf diese Weise die Getriebeöltemperatur zu begrenzen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Motor- und/oder Getriebetemperatur.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Kühlung für mit einem Drehmomentwandler ausgestattete Automatikgetriebe wird typischerweise durch einen Getriebewärmetauscher vorgesehen, der die Wärme des Getriebeöls zu dem Motorkühlmittel transferiert. Demgemäß wird die Getriebeöltemperatur durch die Motorkühlmitteltemperatur, das Volumen des Motorkühlsystems und die Fähigkeit des Motorkühlsystems, die zusätzliche Getriebewärmebelastung zu reduzieren, beeinflusst. Ähnlich wird die Motorkühlmitteltemperatur durch die Getriebeöltemperatur, das Volumen des Motorkühlsystems und die Fähigkeit des Motorkühlsystems, die zusätzliche Getriebewärmebelastung zu reduzieren, beeinflusst.
Es kann erwünscht sein, die Getriebeöltemperatur und/oder die Motorkühlmitteltemperatur über das hinaus zu reduzieren, was mit einem gegebenen Motorkühlsystem eines Fahrzeugs möglich ist. Als ein Beispiel erzeugen verschiedene Systeme, die ausgebildet sind, um Emissionen zu reduzieren (d. h. Rückführung von Abgas, um Stickstoffoxide zu reduzieren), zusätzlich Wärme. Für solche Systeme kann es vorteilhaft sein, die Getriebeöltemperatur und/oder die Motorkühlmitteltemperatur unter ei ner vorbestimmten Grenze zu halten, ohne die Kapazität des Motorkühlsystems zu erhöhen.
Aus der DE 197 55 128 A1 ist ein Steuersystem zum Regeln der Temperatur eines Getriebefluids in einem automatischen Lastschaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs bekannt. Das System umfasst einen Öltemperatursensor zum Erfassen einer Getriebetemperatur, die mit der Temperatur des Getriebefluids korreliert ist, und eine Drehmomentreduzierungseinrichtung, die mit einem elektronischen Motorsteuersystem verbunden ist, um das Motorausgangsdrehmoment kontinuierlich zu reduzieren, wenn die Getriebetemperatur oberhalb eines vorbestimmten Temperaturwerts liegt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern der Getriebeöltemperatur zu schaffen, das verhindert, dass die Getriebeöltemperatur einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, ohne das Motorkühlsystem zu belasten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist ausgebildet, um eine Getriebeöltemperatur zu steuern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Motorkühlmitteltemperatur zusätzlich zu oder ungeachtet der Getriebeöltemperatur gesteuert werden. Um die Getriebe- und/oder Motortemperatur aufrechtzuerhalten, ist die vorliegende Erfindung vorzugsweise ausgebildet, um die Leistung des Motors zu begrenzen, wenn es erforderlich ist, sicherzustellen, dass sich der Antriebsstrang (Motor und Getriebe) nicht überhitzt. Die Reduzierung der Motorleistung wird vor zugsweise in Abhängigkeit von dem Motortyp durch Reduzieren der eingespritzten Kraftstoffmenge, Reduzieren des Lufteinlasses des Motors oder Einstellen des Zündzeitpunktes erreicht.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der Erfindung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen klar ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Abschnitt des Verfahrens in 1 zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ausgebildet, um die Temperatur des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs durch Begrenzen der Motorleistung nach Bedarf, um eine Überhitzung zu vermeiden, zu steuern. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung ist ”Antriebsstrang” als den Motor und das Getriebe eines Fahrzeugs umfassend definiert. Alternativ kann die vorliegende Erfindung ausgebildet sein, um entweder die Getriebetemperatur oder die Motortemperatur eines Fahrzeugs einzeln zu steuern, wie es hierin nachfolgend ausführlich beschrieben ist. Die Reduzierung der Motorleistung wird vorzugsweise durch Ändern der eingespritzten Kraftstoffmenge und/oder des Lufteinlasses des Motors erreicht. Es sei jedoch angemerkt, dass eine Reduzierung der Motorleistung auch durch Einstellen des Zündzeitpunktes erreicht werden kann.
In 1 ist ein Steueralgorithmus 10 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Steueralgorithmus 10 befindet sich vorzugsweise in einem Getriebesteuermodul oder TCM (nicht dargestellt), obwohl er sich in jedem Steuermodul befinden könnte, das in dem Fahrzeug vorhanden ist und einen Zugang zu Komponententemperaturinformationen hat und die Fähigkeit aufweist, das Motordrehmoment und/oder die -leistung (das heißt über eine serielle Datenkommunikationsverbindung) zu reduzieren. Der Steueralgorithmus 10 ist ausgebildet, um die Ausgangsleistung des Motors zu begrenzen und somit zu verhindern, dass sich das Getriebe überhitzt, wie es hierin nachfolgend ausführlich beschrieben ist.
Der Steueralgorithmus 10 umfasst eine Reihe von Blöcken 12–30, die Schritte darstellen, die kontinuierlich durch das TCM zu einem Intervall Δ_t ausgewertet werden (bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt Δt 0,025 Sekunden, es ist jedoch ein breiter Bereich von möglichen Werten für Δ_t in Betracht zu ziehen). In Schritt 12 wird eine vorbestimmte Referenztemperatur für das Getriebeöl festgelegt. Die Getriebeöl-Referenztemperatur kann in Abhängigkeit von der Anwendung abweichen, aber stellt im Allgemeinen die maximale zulässige Temperatur für ein bestimmtes Getriebe dar. In Schritt 14 wird die momentane Getriebeöltemperatur gemessen. In Schritt 16 wird eine Getriebeöltemperaturdifferenz Δ_trans durch Subtrahieren der momentanen Getriebeöltemperatur von der Referenzgetriebeöltemperatur berechnet.
Die folgenden Schritte 18–24 sind optional, aber sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform implementiert. In Schritt 18 wird eine vorbestimmte Referenztemperatur für das Motorkühlmittel festgelegt. Die Motorkühlmittel-Referenztemperatur kann in Abhängigkeit von der Anwendung abweichen, aber stellt im Allgemeinen die maximale zulässige Temperatur für einen bestimmten Motor dar. In Schritt 20 wird die momentane Motorkühlmitteltemperatur gemessen. In Schritt 22 wird eine Motorkühlmitteltemperaturdifferenz Δ_engine durch Subtrahieren der momentanen Motorkühlmitteltemperatur von der Referenzmotorkühlmitteltemperatur berechnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind sowohl die Getriebetemperatur als auch die Motortemperatur gesteuert, wie es hierin oben beschrieben ist. Es sei jedoch angemerkt, dass gemäß einer alternativen Ausführungsform nur die Getriebetemperatur gesteuert wird, die Schritte 18–24 nicht ausgeführt werden, und eine minimale Temperaturdifferenz Δ_min (wie es hierin nachfolgend ausführlich beschrieben ist) auf die Getriebeöltemperaturdifferenz Δ_trans gesetzt wird. Gemäß einer anderen alternativen Ausführungsform wird nur die Motortemperatur gesteuert, die Schritte 12–16 und 24 werden nicht ausgeführt, und die minimale Temperaturdifferenz Δ_min (hierin nachfolgend ausführlich beschrieben) wird auf die Motorkühlmitteltemperaturdifferenz Δ_engine gesetzt.
In Schritt 24 wird die minimale Temperaturdifferenz Δ_min durch Auswählen des Minimums von Δ_trans und Δ_engine festgelegt. In Schritt 26 wird die minimale Temperaturdifferenz Δ_min in eine Motorleistungsgrenze umgewandelt, wie es hierin nachfolgend ausführlich beschrieben ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist Schritt 28 implementiert, um die Motorleistungsgrenze von Schritt 26 in eine Drehmomentgrenze umzuwandeln. In Schritt 30 wird die Motordrehmomentgrenze, die in Schritt 28 festgelegt wird, vorzugsweise von dem Getriebesteuermodul über eine serielle Kommunikationsdatenverbindung (nicht dargestellt) zu einem Motorsteuermodul (ECM, nicht dargestellt) gesendet. Zusätzlich begrenzt das ECM in Schritt 30 das momentane Motordrehmoment vorzugsweise auf einen Wert, der gleich der Motordrehmomentgrenze in Schritt 28 ist.
Schritt 26 kann in Verbindung mit jedem Controller implementiert sein, der ausgebildet ist, um die minimale Temperaturdifferenz Δ_min in eine Motorleistungsgrenze umzuwandeln. Ein einfaches Beispiel solch eines Controllers wäre ein Steuer-Controller, der ausgebildet ist, um die Motorausgangsleistung durch eine vorbestimmte Größe (zum Beispiel 20 Prozent) zu begrenzen, wann immer die minimale Temperaturdifferenz Δ_min unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt. Die vorbestimmte Schwelle ist vorzugsweise eine Grenze oder ein Trigger, die oder der angibt, dass der Antriebsstrang gekühlt werden sollte. Diese Steuerung würde deshalb eine maximale Motorausgangsleistung zulassen, wenn bei dem Antriebsstrang nicht die Gefahr eines Überhitzens besteht (d. h. die minimale Temperaturdifferenz Δ_min liegt über der vorbestimmten Schwelle), und würde eine Motorausgangsleistung reduzieren, wenn der Antriebsstrang beginnt, sich zu überhitzen (d. h. die minimale Temperaturdifferenz Δ_min liegt unter der vorbestimmten Schwelle).
In Bezug auf 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Gemäß der Ausführungsform in 2 wird Schritt 26 mit einem herkömmlichen Steueralgorithmus ausgeführt, der zum Beispiel einen Controller mit proportionalen und integralen Steuertermen (PI-Controller) umfassen kann, der ausgebildet ist, um den Wert der Motorleistungsgrenze in Ansprechen auf die minimale Temperaturdifferenz Δ_min einzustellen.
In Schritt 32 in 2 wird die minimale Temperaturdifferenz Δ_min mit einer Proportionalverstärkung K_P multipliziert, um den proportionalen Steuerterm P zu erzeugen. Die Proportionalverstärkung K_P ist konfigurierbar, um sich an verschiedene Antriebsstrangsysteme anzupassen, und stellt einen Multiplikationsfaktor dar, der erforderlich ist, um Δ_min für den proportionalen Steuerterm P in eine Motorleistungsgrenze umzuwandeln. In Schritt 34 wird die minimale Temperaturdifferenz Δ_min mit einer Integralverstärkung K_i multipliziert. Die Integralverstärkung K_i ist auch konfigurierbar, um sich an verschiedene Antriebsstrangsysteme anzupassen, und stellt einen Multiplikationsfaktor dar, der auf Δ_min angewandt wird, das dann zu dem akkumulierten Wert addiert wird, um auf diese Weise den integralen Leistungssteuerterm I zu erzeugen. In Schritt 36 wertet der Algorithmus 10 eine Rücksetzbedingung aus, wie es hierin nachfolgend ausführlich beschrieben ist. In Schritt 38 legt der Algorithmus 10 einen Rücksetzwert R fest. Der Rücksetzwert R wird im Allgemeinen durch Auswerten einer bestimmten Kühlsystemkapazität eines Fahrzeugs festgelegt, und stellt vorzugsweise einen reduzierten Motorausgangsleistungswert relativ zu dem tatsächlich installierten dar, der ausgewählt ist, um sicherzustellen, dass sich der Antriebsstrang des Fahrzeugs unter Annahme ungünstigster Entwurfsbedingungen nicht überhitzt. In Schritt 40 wird ein Integrierer auf die Eingänge von den Schritten 34–38 angewandt, um den integralen Steuerterm I zu erzeugen, wie es hierin nachfolgend ausführlich beschrieben ist. In Schritt 42 wird der proportionale Steuerterm P zu dem integralen Steuerterm I addiert, um einen Ausgang O zu erzeugen.
Schritt 36, in dem der Algorithmus 10 eine Rücksetzbedingung auswertet, ist vorzugsweise implementiert, um durch Rücksetzen des integralen Steuerterms I einen Integrierer-Wind-Up zu verhindern. Wie es Fachleuten bekannt ist, ist ein Integrierer-Wind-Up ein bekanntes Phänomen bei Integrierern und es muss sich damit befasst werden, um eine Steuersystemungenauigkeit zu vermeiden. Deshalb setzt der Algorithmus 10 in Schritt 36, wenn die minimale Temperaturdifferenz Δ_min kleiner als ein vorbestimmter Kalibrierungswert ist und der Ausgang O größer als der Rücksetzwert R ist, den integralen Steuerterm I auf den Rücksetzwert R zurück.
Der Integrierer in Schritt 40 ist ausgebildet, um den integralen Steuerterm I in Ansprechen auf Eingänge von den Schritten 34–38 zu erzeugen. Genauer setzt der Integrierer, wenn die Rücksetzbedingungen in Schritt 36 erfüllt sind, den integralen Steuerterm I auf den Rücksetzwert R. Wenn die Rücksetzbedingungen in Schritt 36 nicht erfüllt sind, erzeugt der Integrierer vorzugsweise den integralen Steuerterm I entsprechend der folgenden Gleichung: It = Ki × Δmin + It-1 wobei I_t der Wert des integralen Steuerterms zur Zeit t ist, K_i die Integralverstärkung ist, Δ_min die minimale Temperaturdifferenz ist, und I_t-1 der vorherige Wert des integralen Steuerterms ist, der während der letzten Iteration dieser Gleichung berechnet wurde. Es sei auch angemerkt, dass, wenn die obige Gleichung zum ersten Mal ausgeführt wird, der Wert von I_t-1 undefiniert ist, und deshalb auf den Rücksetzwert R gesetzt wird.
Die Schritte, die in 1–2 gezeigt und hierin beschrieben sind, müssen nicht in der gezeigten Reihenfolge ausgeführt werden, wenn es hierin nicht anders angegeben ist.
Während die geeignetsten Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung ausführlich beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche auszuführen.

Claims

Verfahren zum Steuern einer Getriebeöltemperatur, wobei das Verfahren umfasst, dass eine vorbestimmte Getriebeöl-Referenztemperatur festgelegt wird; eine momentane Getriebeöltemperatur gemessen wird; eine Getriebeöltemperaturdifferenz durch Subtrahieren der momentanen Getriebeöltemperatur von der Getriebeöl-Referenztemperatur ermittelt wird; eine Motorleistungsgrenze auf der Grundlage der Getriebeöltemperaturdifferenz festgelegt wird; und eine Ausgangsleistung eines Motors auf die Motorleistungsgrenze begrenzt wird, um auf diese Weise die Getriebeöltemperatur zu begrenzen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Begrenzen der Ausgangsleistung des Motors ein Ändern des Kraftstoffverbrauchs des Motors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Begrenzen der Ausgangsleistung des Motors ein Ändern des Lufteinlasses des Motors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Begrenzen der Ausgangsleistung des Motors ein Einstellen eines Zündzeitpunktes des Motors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Festlegen der Motorleistungsgrenze ein Berechnen einer Motorausgangsleistungsgrenze proportional zu der Getriebeöltemperaturdifferenz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Festlegen der Motorleistungsgrenze ein Integrieren der Getriebeöltemperaturdifferenz, um eine Motorausgangsleistungsgrenze zu berechnen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren umfasst, dass die Motorleistungsgrenze von einem ersten Steuermodul über eine serielle Kommunikationsdatenverbindung zu einem Motorsteuermodul übertragen wird.
Verfahren zum Steuern einer Antriebsstrangtemperatur, wobei der Antriebsstrang ein Getriebe und einen Motor umfasst, das Getriebe Getriebeöl aufweist, der Motor Motorkühlmittel aufweist und das Verfahren umfasst, dass eine vorbestimmte Getriebeöl-Referenztemperatur festgelegt wird; eine vorbestimmte Motorkühlmittel-Referenztemperatur festgelegt wird; eine momentane Getriebeöltemperatur gemessen wird; eine momentane Motorkühlmitteltemperatur gemessen wird; eine Getriebeöltemperaturdifferenz durch Subtrahieren der momentanen Getriebeöltemperatur von der Getriebeöl-Referenztemperatur ermittelt wird; eine Motorkühlmitteltemperaturdifferenz durch Subtrahieren der momentanen Motorkühlmitteltemperatur von der Motorkühlmittel-Referenztemperatur ermittelt wird; eine minimale Temperaturdifferenz durch Auswählen des Minimums der Getriebeöltemperaturdifferenz und der Motorkühlmitteltemperaturdifferenz ermittelt wird; eine Motorleistungsgrenze auf der Grundlage der minimalen Temperaturdifferenz festgelegt wird; und die Motorausgangsleistung auf die Motorleistungsgrenze begrenzt wird, um auf diese Weise die Antriebsstrangtemperatur zu begrenzen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Begrenzen der Motorausgangsleistung ein Ändern des Kraftstoffverbrauchs des Motors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Begrenzen der Motorausgangsleistung ein Ändern des Lufteinlasses des Motors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Begrenzen der Motorausgangsleistung ein Einstellen des Zündzeitpunktes des Motors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Festlegen der Motorleistungsgrenze ein Berechnen einer Motorausgangsleistungsgrenze proportional zu der minimalen Temperaturdifferenz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Festlegen der Motorleistungsgrenze ein Integrieren der minimalen Temperaturdifferenz, um eine Motorausgangsleistungsgrenze zu berechnen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, das des weiteren umfasst, dass die Motorleistungsgrenze von einem Getriebesteuermodul über eine serielle Kommunikationsdatenverbindung zu einem Motorsteuermodul übertragen wird.
Verfahren zum Steuern einer Antriebsstrangtemperatur, wobei der Antriebsstrang ein Getriebe und einen Motor umfasst, das Getriebe ein Getriebesteuermodul und Getriebeöl aufweist, der Motor ein Motorsteuermodul und Motorkühlmittel aufweist und das Verfahren umfasst, dass eine vorbestimmte Getriebeöl-Referenztemperatur festgelegt wird; eine vorbestimmte Motorkühlmittel-Referenztemperatur festgelegt wird; eine momentane Getriebeöltemperatur gemessen wird; eine momentane Motorkühlmitteltemperatur gemessen wird; eine Getriebeöltemperaturdifferenz durch Subtrahieren der momentanen Getriebeöltemperatur von der Getriebeöl-Referenztemperatur ermittelt wird; eine Motorkühlmitteltemperaturdifferenz durch Subtrahieren der momentanen Motorkühlmitteltemperatur von der Motorkühlmittel-Referenztemperatur ermittelt wird; eine minimale Temperaturdifferenz in dem Getriebesteuermodul durch Auswählen des Minimums der Getriebeöltemperaturdifferenz und der Motorkühlmitteltemperaturdifferenz ermittelt wird; eine Motorleistungsgrenze auf der Grundlage der minimalen Temperaturdifferenz festgelegt wird; die Motorleistungsgrenze von dem Getriebesteuermodul zu dem Motorsteuermodul übertragen wird; und die Motorausgangsleistung auf die Motorleistungsgrenze begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Begrenzen der Motorausgangsleistung ein Ändern des Kraftstoffverbrauchs des Motors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Begrenzen der Motorausgangsleistung ein Ändern des Lufteinlasses des Motors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Begrenzen der Motorausgangsleistung ein Einstellen des Zündzeitpunktes des Motors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Festlegen der Motorleistungsgrenze ein Berechnen einer Motorausgangsleistungsgrenze proportional zu der minimalen Temperaturdifferenz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Festlegen der Motorleistungsgrenze ein Integrieren der minimalen Temperaturdifferenz, um eine Motorausgangsleistungsgrenze zu berechnen, umfasst.