DE102013208859B4

DE102013208859B4 - Verfahren zum Steuern des Leistungsvermögen eines Fahrzeugs aus einem stationären Zustand

Info

Publication number: DE102013208859B4
Application number: DE102013208859.0A
Authority: DE
Inventors: Christopher E. Whitney; Klaus Pochner; Colin Hultengren; Krishnendu Kar
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: DE102013208859A1

Abstract

Verfahren zum Steuern des Leistungsvermögens eines Fahrzeugs aus einem stationären Zustand, wobei das Verfahren umfasst: Detektieren eines Ausrückens einer vom Fahrer betätigten Bremsvorrichtung; Anwenden einer Reibungskupplung, um eine Kraftmaschinenkurbelwelle des Fahrzeugs mit einer Eingangswelle des Getriebes zu koppeln, wobei die Reibungskupplung nur dann angewendet wird, wenn das Ausrücken der Bremsvorrichtung detektiert wurde und eine Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit geringer als eine Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl ist; Bestimmen eines Drehmomentsteuerungsbefehls, um das Fahrzeug mit einer vorbestimmten Rate zu beschleunigen; Liefern des Drehmomentsteuerungsbefehls zu einer Kraftmaschinensteuereinheit, um ein Eingangsdrehmoment in das Getriebe steuerbar zu erhöhen, während die Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl aufrechterhalten wird, wobei das Eingangsdrehmoment in das Getriebe sprunghaft zum Zeitpunkt des Ausrückens der Bremsvorrichtung erhöht wird, um Haftreibung des Fahrzeugs und dessen Antriebsstrang zu überwinden; Betreiben eines Kraftmaschinendrehzahl-Regelungsmoduls, um zu verhindern, dass die Kurbelwellendrehzahl unter eine vorbestimmte Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl verlangsamt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Kraftmaschinendrehmomentsteuerung und insbesondere auf ein Verfahren zum Steuern des Leistungsvermögens eines Fahrzeugs aus einem stationären Zustand.
HINTERGRUND
Moderne Fahrzeuge sind häufig mit einem Mehrgang-Doppelkupplungsgetriebe (DCT) als Teil des Antriebsstrangs des betreffenden Fahrzeugs ausgestattet. Solche DCTs werden wegen ihrer erhöhten mechanischen Effizienz im Vergleich zu typischen mit einem Drehmomentwandler ausgestatteten Automatikgetrieben bevorzugt.
Ein typisches DCT verwendet zwei Reibungskupplungen zum Schalten zwischen seinen Vorwärtsverhältnissen und führt solche Schaltvorgänge durch Abwechseln des Einrückens zwischen einer und der anderen der zwei Reibungskupplungen durch. Ein solches Mehrgang-Doppelkupplungsgetriebe kann in einem Hybridfahrzeug, d. h. einem Fahrzeug, das zwei oder mehr unterschiedliche Leistungsquellen, wie z. B. eine Kraftmaschine und einen Elektromotor, zum Übertragen der Antriebsenergie auf die angetriebenen Räder des betreffenden Fahrzeugs verwendet, verwendet werden.
Wie bei DCTs können andere Getriebekonfigurationen Reibungskupplungen in einer Reihenanordnung mit der Getriebeeingangswelle verwenden, um selektiv das Getriebe von der Kraftmaschine zu isolieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Steuern der Leistung eines Fahrzeugs aus einem stationären Zustand enthält das Betreiben eines Fahrzeugantriebsstrangs in einem Kriechmodus nach dem Lösen einer vom Fahrer betätigten Bremsvorrichtung; und das Betreiben des Fahrzeugantriebsstrangs in einem Anfahrmodus nach einem Einrücken einer vom Fahrer betätigten Beschleunigungsvorrichtung im Anschluss an das Lösen der vom Fahrer betätigten Bremsvorrichtung. Derartige Verfahren sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 197 16 828 A1 , DE 197 51 225 A1 , DE 601 30 058 T2 , DE 197 21 034 A1 , DE 10 2006 037 835 A1 , DE 10 2007 047 363 A1 und DE 10 2009 053 039 A1 bekannt geworden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern des Leistungsvermögens eines Fahrzeugs aus einem stationären Zustand umfasst die Merkmale des Anspruchs 1.
Ebenso kann das Betreiben eines Fahrzeugantriebsstrangs in einem Anfahrmodus das Liefern eines Antriebsdrehmomentbefehls zur Kraftmaschinensteuereinheit in einer Regelungsweise, um das Fahrzeug mit einer gewünschten Anfahrrate zu beschleunigen, und das Erhöhen eines Kraftmaschinendrehzahl-Sollwerts nach dem Einrücken der vom Fahrer betätigten Fahrpedalvorrichtung umfassen.
In einer Konfiguration kann der Kriechmodus deaktiviert werden, wenn die vom Fahrer betätigte Bremsvorrichtung vor dem Einrücken einer vom Fahrer betätigten Beschleunigungsvorrichtung erneut eingerückt wird. Das Deaktivieren des Kriechmodus kann das Ausrücken der Reibungskupplung umfassen, um die Kraftmaschinenkurbelwelle von der Eingangswelle des Getriebes abzukoppeln.
Der Anfahrmodus kann deaktiviert werden, sobald die Drehzahl der Getriebeeingangswelle den Kraftmaschinendrehzahl-Sollwert erfüllt. Das Deaktivieren des Anfahrmodus kann dann das Verändern des Antriebsdrehmomentbefehls direkt in Ansprechen auf das Einrücken einer vom Fahrer betätigten Beschleunigungsvorrichtung umfassen.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugantriebsstrangs in Kommunikation mit einem Kraftmaschinensteuermodul und einem Getriebesteuermodul.
2 ist ein schematisches Funktionsdiagramm einer Ausführungsform eines Kraftmaschinensteuermoduls in Kommunikation mit einem Getriebesteuermodul.
3 ist ein schematischer Graph eines Getriebedrehmoments und einer Getriebedrehzahl während einer Kriechmodus-Kraftmaschinensteuerung.
4 ist ein schematischer Ablaufplan einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Einleiten einer Kriechmodus-Kraftmaschinensteuerung.
5 ist ein schematischer Graph eines Getriebedrehmoments und einer Getriebedrehzahl während einer Anfahrmodus-Kraftmaschinensteuerung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In den Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen in allen verschiedenen Ansichten auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10 mit einem Antriebsstrang 12, der eine Kraftmaschine 14 und ein Getriebe 16 umfasst. Die Kraftmaschine 14 ist eine Brennkraftmaschine mit Funkenzündung. In einer anderen Ausführungsform kann die Kraftmaschine 14 eine Dieselkraftmaschine ohne die hier erörterte Funkenbetätigung sein. Das Getriebe 16 kann ein Automatikgetriebe mit mehreren miteinander verzahnenden Zahnrädern und selektiv einrückbaren Kupplungen sein, die Drehzahlverhältnisse zwischen einem Getriebeeingangselement 18 und einem Getriebeausgangselement 20 herstellen. Eine Kurbelwelle 22 der Kraftmaschine 14 ist zur Drehung mit dem Getriebeeingangselement 18 verbindbar, um ein Drehmoment vom Eingangselement 18 zum Ausgangselement 20 mit einem Übersetzungsverhältnis zu liefern, das durch das Getriebe 16 festgelegt wird. Das Drehmoment vom Ausgangselement 20 wird durch einen Endantriebsmechanismus 24 zu Fahrzeugrädern 26 geliefert. In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 ein Hybridfahrzeug mit einem oder mehreren Elektromotor/Generatoren sein. Ein Motor/Generator 28 kann beispielsweise mit der Kurbelwelle 22 durch eine Riemen- und Riemenscheibenanordnung oder anderweitig verbunden sein und steuerbar sein, um ein Drehmoment zu liefern, um das Drehmoment an der Kurbelwelle 22 zu erhöhen oder das Drehmoment an der Kurbelwelle 22 zu verringern, wie z. B. wenn er als Generator in einem Modus zum regenerativen Bremsen betrieben wird.
Das Fahrzeug 10 weist ein Steuersystem 30 auf, das mindestens ein Kraftmaschinensteuermodul (ECM) 32 und ein Getriebesteuermodul (TCM) 34 umfasst. Das ECM 32 kann als erster Controller bezeichnet werden und das TCM 34 kann als zweiter Controller bezeichnet werden. Das ECM 32 und das TCM 34 sind miteinander betriebsfähig verbunden, um die Steuerung der Kraftmaschine 14 und des Getriebes 16 zu koordinieren. Alternativ können das ECM 32 und das TCM 34 als einzelnes Antriebsstrangsteuermodul mit der Funktionalität sowohl des ECM 32 als auch des TCM 34 konfiguriert sein.
Wie nachstehend weiter beschrieben wird, können das ECM 32 und das TCM 34 dazu konfiguriert sein, zusammen zu arbeiten, um den reibungslosen Betrieb des Fahrzeugantriebsstrangs zu steuern. Beispielsweise kann das TCM 34 mit dem ECM 32 kommunizieren, um das Schalten von Gängen innerhalb des Getriebes 16 durch vorübergehendes Verringern des Drehmoments an der Kurbelwelle 22 (d. h. des Kurbelwellendrehmoments) während des Schaltens zu koordinieren. Ebenso kann das TCM 34 dazu konfiguriert sein, das durch die Kraftmaschine gelieferte maximale Drehmoment zu begrenzen, um die Getriebekomponenten zu schützen.
Das ECM 32 umfasst einen Prozessor 36, der dazu konfiguriert ist, Kraftmaschinenfunktionen zu steuern. Der Prozessor 36 kann beispielsweise einen gespeicherten Algorithmus aufweisen, der das an der Kurbelwelle 22 durch das ECM 32 befohlene Drehmoment auf der Basis von Fahrzeugbetriebsbedingungen, einer Fahrereingabe und, wie hier beschrieben, Anforderungen vom TCM 34 für ein Drehmomentmanagement vor und während Getriebe schaltvorgängen bestimmt. Wie nachstehend weiter beschrieben, kann der Algorithmus auch verschiedene Drehmomentkapazitäten an der Kurbelwelle 22 bestimmen, die verfügbar sind, wenn verschiedene Drehmomentaktuatoren so gesteuert werden, dass sie sich in verschiedenen Zuständen befinden. Wie hier verwendet, ist ein ”Drehmomentaktuator” ein System, das einen Kraftmaschinenparameter verändert, um das Kurbelwellendrehmoment zu beeinflussen. Einige der Drehmomentaktuatoren, die durch das ECM 32 steuerbar sein können, um das Drehmoment an der Kurbelwelle 22 zu modifizieren, umfassen beispielsweise einen Luftströmungsaktuator oder ein Luftströmungsaktuatormodul 50, das die Luftströmung zu den Kraftmaschinenzylindern 46 steuert, einen Zündfunkenaktuator oder ein Zündfunkenaktuatormodul 52, das den Funkenzündungszeitpunkt steuert, und einen Kraftstoffaktuator oder ein Kraftstoffaktuatormodul 56, das den Kraftstoff für die Kraftmaschinenzylinder 46 steuert.
Das TCM 34 kann ebenso einen Prozessor 38 mit einem Algorithmus umfassen, der betriebsfähig ist, um den Zeitablauf und die Dauer von Getriebeschaltvorgängen zu steuern. Der TCM-Prozessor 38 kann auch dazu konfiguriert sein, einen Bereich einer Drehmomentverringerung an der Kurbelwelle 22 zu bestimmen, die vom ECM 32 während eines Schaltvorgangs des Getriebes 16 wie z. B. eines Hochschaltvorgangs angefordert werden soll. Der Bereich der angeforderten Drehmomentverringerung basiert zumindest teilweise auf den durch das ECM 32 bestimmten Drehmomentkapazitäten.
Eine Anforderung für ein Drehmoment oder eine Menge an Drehmomentverringerung oder Entfernung der Drehmomentverringerung über die Steuerung des Zündfunkens, Kraftstoffs oder des Elektromotors/Generators wird als unmittelbare Drehmomentanforderung oder Anforderung für ein unmittelbares Drehmoment bezeichnet, während eine Anforderung für ein Drehmoment oder eine Menge an Drehmomentverringerung aufgrund der Steuerung der Luftströmung als vorhergesagte Drehmomentanforderung oder Anforderung für ein vorhergesagtes Drehmoment bezeichnet wird. Änderungen des Zündfunkenzeitpunkts und Änderungen der Kraftstoffzufuhr wie z. B. Kraftstoffabschaltung (auch als Kraftstoffabsperrung bezeichnet), finden relativ schnell im Vergleich zu einer Änderung der Luftströmung statt. Die Luftströmung wird daher als relativ langsamer Drehmomentaktuator bezeichnet, während der Zündfunkenzeitpunkt und die Kraftstoffabschaltung als relativ schnelle Drehmomentaktuatoren bezeichnet werden.
Der von der Kraftmaschine 14 bereitgestellte Luftströmungsaktuator wirkt sich auf das Drehmoment an der Kurbelwelle 22 aufgrund der Steuerung der Luftströmung durch die Drosselklappe 40 aus, wie z. B. durch Öffnen oder Schließen der Drosselklappe 40 in einem größeren oder geringeren Grad, Steuerung der Luftströmung durch Turbolader oder Lader 42, um den Luftdruck in der Kraftmaschine 14 zu beeinflussen, und Steuerung der Luftströmung durch Nockenphasensteller 44, die den Zeitablauf von Einlassventilen und Auslassventilen für die Kraftmaschinenzylinder 46 steuern. Der Luftströmungsaktuator kann ein Teil des Luftströmungs-Aktuatormoduls 50 sein, das Betätigungssignale zur Drosselklappe 40, zum Turbolader und/oder Lader 42 und zu den Phasenstellern 44 sendet. Die Steuerung des Drehmoments durch Änderungen der Luftströmung hat eine innewohnende Verzögerung zwischen der Betätigung oder Implementierung einer Luftströmungs-Drehmomentanforderung und der Wirkung der Anforderung auf das Kurbelwellendrehmoment. Daher wird eine solche Anforderung als vorhergesagte Anforderung bezeichnet, da sie für eine Wirkung auf das Kurbelwellendrehmoment dient, von dem vorhergesagt wird, dass es nach einer gewissen Verzögerung, nachdem die Betätigung stattfindet, auftritt. Eine Änderung der Drosselklappenposition weist beispielsweise keine volle Wirkung auf das Kurbelwellendrehmoment auf, bis Luft, die sich gegenwärtig im Krümmer und in den Zylindern 46 befindet, durch die Kraftmaschine 14 geschoben wird. Das zeitliche Ansprechen des Kurbelwellendrehmoments auf eine vorhergesagte Drehmomentanforderung kann aufgrund der Art der Luftströmungssteuerung auf der Basis von vielen Faktoren variieren. Ein solcher Faktor ist die Kraftmaschinendrehzahl. Das Durchführen von Schaltvorgängen mit einer vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentverringerung kann mehr Gesamtverringerung als mit einer unmittelbaren Drehmomentverringerung allein schaffen. Mehr Koordination der Zeitsteuerung der Drehmomentanforderungen kann jedoch aufgrund der Art des Ansprechens auf vorhergesagte Drehmomentanforderungen bei Benzinkraftmaschinen mit Funkenzündung erforderlich sein.
Der Zündfunkenaktuator kann ein Teil des Zündfunkenbetätigungsmoduls 52 sein, das Betätigungssignale zum Steuern des Zeitpunkts des durch Zündkerzen 54 (eine gezeigt) erzeugten Zündfunkens relativ zum oberen Totpunkt (TDC) der Kolben innerhalb der Zylinder 46 sendet. Für ein gegebenes Kraftmaschinen-Verbrennungsgemisch gibt es einen optimalen Zündfunkenzeitpunkt, der eine Funktion der Kraftmaschinendrehzahl, der Menge an verbrennbarer Luft im Gemisch, der Ladungstemperatur und anderer Faktoren ist. Das Zeitsteuern des Zündfunkens später als dieser optimale Zündfunkenzeitpunkt wird als Zündfunkenreduktion bezeichnet, da es verursacht, dass die Verbrennung innerhalb des Zylinders 46 weniger Drehmoment an der Kurbelwelle 22 erzeugt.
Der Kraftstoffaktuator kann ein Teil des Kraftstoffbetätigungsmoduls 56 sein, das Betätigungssignale zum Steuern der Kraftstoffströmung wie z. B. durch eine Kraftstoffeinspritzdüse 58 für jeden der Zylinder 46 (einer gezeigt) sendet. Wenn das Kraftstoffdrehmoment-Betätigungssignal dazu dient, dass die Kraftstoffabschaltung stattfindet, findet keine Verbrennung in den Zylindern 46 statt und das Kurbelwellendrehmoment wird signifikant verringert.
Das am Getriebeausgangselement 20 gelieferte Achsdrehmoment wird teilweise auf der Basis eines vom Betreiber angeforderten Achsdrehmoments und von Drehmomenteingriffsanforderungen, die von anderen Fahrzeugsystemen empfangen werden, bestimmt, wobei die Drehmomenteingriffsanforderungen Begrenzungen unterliegen, die durch das TCM 34 und ECM 36 auferlegt werden, das den Antrieb in einer Bewegungsrichtung entgegengesetzt zur beabsichtigten Bewegungsrichtung steuert und weitgehend verhindert und auch eine übermäßige Verlangsamung des Fahrzeugs 10 verhindert. Der Betreiber kann ein Fahrer sein, in welchem Fall das vom Betreiber angeforderte Achsdrehmoment das vom Fahrer gewünschte Achsdrehmoment ist. In einer Konfiguration können die vom TCM 34 und/oder ECM 32 durchgeführten Steueralgorithmen entweder auf dem gewünschten Kurbelwellendrehmoment oder dem Achsdrehmoment basieren.
Eine vom Fahrer betätigte Fahrpedalvorrichtung 60 wie z. B. ein Fahrpedal ist betriebsfähig, um ein Signal 62 für das vom Fahrer angeforderte Achsdrehmoment zum ECM 32 zu liefern. Das Signal 62 für das vom Fahrer angeforderte Achsdrehmoment kann ein elektrisches Signal sein, das die Position der Fahrpedalvorrichtung 60 darstellt, die mit einem vom Fahrer angeforderten Achsdrehmoment am Getriebeausgangselement 20 korreliert sein kann. Die Achsdrehmomentanforderung ist die Summe des Drehmoments an allen Achsen. In einer Allradantriebsanwendung kann eine Anforderung von 400 Nm mit 200 Nm an beiden Achsen oder 300 Nm an einer Achse und 100 Nm an der anderen Achse erreicht werden.
Eine vom Fahrer betätigte Bremsvorrichtung 64 wie z. B. ein Bremspedal ist betriebsfähig, um ein Signal 66 für ein vom Fahrer angefordertes Bremsdrehmoment zum TCM 34 zu liefern. Das Signal 66 für das vom Fahrer angeforderte Bremsdrehmoment stellt die Position der Bremsvorrichtung 64 dar, die mit einem vom Fahrer angeforderten Bremsdrehmoment korreliert sein kann, das über ein Bremssystem aufgebracht wird, das auf eines oder mehrere der Fahrzeugräder 26 angewendet wird. Das Bremsdrehmoment ist ein Achsdrehmoment in einer Richtung entgegengesetzt zum vom Fahrer angeforderten Achsdrehmoment, das der Fahrpedalvorrichtung 60 zugeordnet ist.
Mit Bezug auf 2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Kraftmaschinensteuersystems dargestellt. Eine beispielhafte Implementierung eines ECM 32 umfasst ein Fahrerdrehmomentanforderungsmodul 102, ein Achsdrehmomententscheidungsmodul 104. Das Fahrerdrehmomentanforderungsmodul 102 kann alle Drehmomentanforderungen empfangen, einschließlich jener von der Fahrereingabe 62 und/oder jener vom TCM 34, und das gewünschte Drehmoment zum Achsdrehmomententscheidungsmodul 104 weiterleiten, das zwischen dem beabsichtigten Eingangsdrehmoment und konkurrierenden Anforderungen von Überwachungs- oder Traktionskontrollsystemen entscheiden kann, die andere Achsdrehmomentanforderungen 105 liefern können. Die Fahrereingabe 62 kann beispielsweise auf der Position eines Fahrpedals basieren. Die Fahrereingabe 62 kann auch auf einem Tempomat basieren, der ein adaptiver Tempomat sein kann, der einen vorgebestimmten Folgeabstand aufrechterhält.
Drehmomentanforderungen können Zieldrehmomentwerte sowie Rampenanforderungen wie z. B. eine Anforderung zum Absenken des Drehmoments auf ein minimales Kraftmaschinenabschaltdrehmoment oder Anheben des Drehmoments vom minimalen Kraftmaschineabschaltdrehmoment umfassen. Achsdrehmomentanforderungen 105 können eine Drehmomentverringerung umfassen, die während eines Radschlupfs durch ein Traktionskontrollsystem angefordert wird. Achsdrehmomentanforderungen 105 können auch Drehmomentanforderungserhöhungen umfassen, um einem negativen Radschlupf entgegenzuwirken, bei dem ein Reifen des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche rutscht, da das Achsdrehmoment negativ ist.
Achsdrehmomentanforderungen 105 können auch Bremsmanagementanforderungen, Fahrzeugübergeschwindigkeits-Drehmomentanforderungen und/oder Fahrzeugkriechanforderungen mit niedriger Geschwindigkeit umfassen. Bremsenmanagementanforderungen können das Kraftmaschinendrehmoment verringern, um sicherzustellen, dass das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment die Fähigkeit der Bremsen, das Fahrzeug zu halten, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, nicht überschreitet. Fahrzeugübergeschwindigkeits-Drehmomentanforderungen können das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment verringern, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Achsdrehmomentanforderungen 105 können auch durch Karosseriestabilitätskontrollsysteme durchgeführt werden. Achsdrehmomentanforderungen können ferner Kraftmaschinenabschaltanforderungen umfassen, wie sie z. B. erzeugt werden können, wenn ein kritischer Fehler detektiert wird.
Das Achsdrehmomententscheidungsmodul 104 gibt ein vorhergesagtes Drehmoment und ein unmittelbares Drehmoment auf der Basis der Ergebnisse der Entscheidung zwischen den empfangenen Drehmomentanforderungen aus. Das vorhergesagte Drehmoment ist die Menge an Drehmoment, auf deren Erzeugung das ECM 32 vorbereitet, und kann häufig auf der Drehmomentanforderung des Fahrers basieren. Das unmittelbare Drehmoment ist die Menge des aktuell gewünschten Drehmoments, das geringer sein kann als das vorhergesagte Drehmoment.
Das unmittelbare Drehmoment kann geringer sein als das vorhergesagte Drehmoment, um Drehmomentreserven zu schaffen, wie nachstehend genauer beschrieben, und um vorübergehende Drehmomentverringerungen zu erfüllen. Nur als Beispiel können vorübergehende Drehmomentverringerungen angefordert werden, wenn sich eine Fahrzeuggeschwindigkeit einem Übergeschwindigkeitsschwellenwert nähert, wenn das Traktionskontrollsystem ein Raddurchdrehen erfasst.
Das unmittelbare Drehmoment kann durch Verändern von Kraftmaschinenaktuatoren, die schnell ansprechen, erreicht werden, während langsamere Kraftmaschinenaktuatoren verwendet werden können, um auf das vorhergesagte Drehmoment vorzubereiten. Wie vorstehend beschrieben, kann beispielsweise eine Frühzündung schnell eingestellt werden, während die Nockenphasenstellerposition und die Luftströmung aufgrund einer mechanischen Verzögerungszeit langsamer ansprechen können. Ferner unterliegen Änderungen der Luftströmung Lufttransportverzögerungen im Einlasskrümmer. Außerdem werden Änderungen der Luftströmung nicht als Drehmomentveränderungen gezeigt, bis die Luft in einen Zylinder gesaugt, komprimiert und verbrannt wurde.
Eine Drehmomentreserve kann durch Einstellen von langsameren Kraftmaschinenaktuatoren, um ein vorhergesagtes Drehmoment zu erzeugen, erzeugt werden, während schnellere Kraftmaschinenaktuatoren eingestellt werden, um ein unmittelbares Drehmoment zu erzeugen, das geringer ist als das vorhergesagte Drehmoment. Ein Drosselventil kann beispielsweise geöffnet werden, wodurch die Luftströmung erhöht wird und zur Erzeugung des vorhergesagten Drehmoments vorbereitet wird. Unterdessen kann die Frühzündung verringert werden (mit anderen Worten, der Zündfunkenzeitpunkt kann verzögert werden), was das tatsächliche Kraftmaschinenausgangdrehmoment auf das unmittelbare Drehmoment verringert.
Die Differenz zwischen dem vorhergesagten und dem unmittelbaren Drehmoment kann Drehmomentreserve genannt werden. Wenn eine Drehmomentreserve vorhanden ist, kann das Kraftmaschinendrehmoment schnell vom unmittelbaren Drehmoment auf das vorhergesagte Drehmoment durch Ändern eines schnelleren Aktuators erhöht werden. Das vorhergesagte Drehmoment wird dadurch ohne Warten, dass sich eine Änderung des Drehmoments von einer Einstellung von einem der langsameren Aktuatoren ergibt, erreicht.
Das Achsdrehmomententscheidungsmodul 104 gibt das vorhergesagte Drehmoment und das unmittelbare Drehmoment an ein Antriebsdrehmomententscheidungsmodul 106 aus. In verschiedenen Hybridimplementierungen (d. h. mit einem Motor/Generator 28) kann das Achsdrehmomententscheidungsmodul 104 das vorhergesagte Drehmoment und das unmittelbare Drehmoment an ein Hybridoptimierungsmodul 108 ausgeben. Das Hybridoptimierungsmodul 108 bestimmt, wie viel Drehmoment durch eine Kraftmaschine erzeugt werden sollte und wie viel Drehmoment durch einen Motor/Generator 28 erzeugt werden sollte. Das Hybridoptimierungsmodul 108 gibt dann modifizierte vorhergesagte und unmittelbare Drehmomentwerte an das Antriebsdrehmomententscheidungsmodul 106 aus.
Das vorhergesagte und das unmittelbare Drehmoment, die vom Antriebsdrehmomententscheidungsmodul 106 empfangen werden, können von einem Achsdrehmomentbereich (Drehmoment an den Rädern) in einen Antriebsdrehmomentbereich (Drehmoment an der Kurbelwelle) umgewandelt werden. Diese Umwandlung kann vor, nach, als Teil von oder anstelle des Hybridoptimierungsmoduls 108 stattfinden.
Das Antriebsdrehmomententscheidungsmodul 106 kann zwischen Antriebsdrehmomentanforderungen, einschließlich der umgewandelten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomente, entscheiden. Das Antriebsdrehmomententscheidungsmodul 106 kann ein festgesetztes vorhergesagtes Drehmoment und ein festgesetztes unmittelbares Drehmoment erzeugen. Die festgesetzten Drehmomente können durch Auswählen einer gewinnenden Anforderung aus den empfangenen Anforderungen erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich können die festgesetzten Drehmomente durch Modifizieren von einer der empfangenen Anforderungen auf der Basis einer anderen oder mehreren der empfangenen Anforderungen erzeugt werden.
Andere Antriebsdrehmomentanforderungen 109 können Drehmomentverringerungen für einen Kraftmaschinenüberdrehzahlschutz, Drehmomenterhöhungen für die Abwürgeverhinderung und Drehmomentverringerungen, die durch das TCM 34 angefordert werden, um auf Gangschaltvorgänge einzustellen, umfassen. Antriebsdrehmomentanforderungen 109 können sich auch von einem Kupplungskraftstoffabsperren ergeben, was das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment verringern kann, wenn der Fahrer das Kupplungspedal in einem Handschaltgetriebefahrzeug herabtritt.
Antriebsdrehmomentanforderungen 109 können auch eine Kraftmaschinenabschaltanforderung umfassen, die eingeleitet werden kann, wenn ein kritischer Fehler detektiert wird. Nur als Beispiel können kritische Fehler die Detektion eines Fahrzeugdiebstahls, einen stecken gebliebenen Startermotor, Probleme der elektronischen Drosselklappensteuerung und unerwartete Drehmomenterhöhungen umfassen. Nur als Beispiel können Kraftmaschinenabschaltanforderungen immer die Entscheidung gewinnen, wodurch sie als festgesetzte Drehmomente ausgegeben werden, oder können die Entscheidung völlig umgehen, wobei einfach die Kraftmaschine ohne Rücksicht auf das Drehmoment abgeschaltet wird. Das Antriebsdrehmomententscheidungsmodul 106 kann immer noch diese Abschaltanforderungen empfangen, so dass beispielsweise geeignete Daten zu anderen Drehmomentanfordernden zurückgeführt werden können. Alle anderen Drehmomentanfordernden können beispielsweise informiert werden, dass sie die Entscheidung verloren haben.
Ein Drehzahlsteuermodul 110, das auch als Fahrzeugleerlaufsteuermodul 110 bezeichnet wird, kann auch vorhergesagte und unmittelbare Drehmomentanforderungen an das Antriebsdrehmomententscheidungsmodul 106 ausgeben. Die Drehmomentanforderungen vom Drehzahlsteuermodul 110 können bei der Entscheidung maßgebend sein, wenn sich das ECM 32 im Drehzahlmodus befindet. Der Drehzahlmodus kann ausgewählt werden, wenn der Fahrer seinen Fuß vom Fahrpedal entfernt, wie z. B. wenn das Fahrzeug leerläuft oder von einer höheren Geschwindigkeit ausrollt. Alternativ oder zusätzlich kann der Drehzahlmodus ausgewählt werden, wenn das vom Fahrerdrehmomentanforderungsmodul 102 und/oder Achsdrehmomententscheidungsmodul 104 angeforderte vorhergesagte Drehmoment geringer ist als ein kalibrierbarer Drehmomentwert.
Das Drehzahlsteuermodul 110 kann eine gewünschte Drehzahl von einem Drehzahlverlaufsmodul 112 empfangen und kann die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen steuern, um die Differenz zwischen der gewünschten Drehzahl und der tatsächlichen Drehzahl zu verringern. Nur als Beispiel kann das Drehzahlverlaufsmodul 112 eine linear abnehmende gewünschte Drehzahl für Fahrzeugausrollen, bis die Kraftmaschinendrehzahl eine Leerlaufdrehzahl erreicht, ausgeben. Das Drehzahlverlaufsmodul 112 kann dann weiterhin die Leerlaufdrehzahl als gewünschte Drehzahl ausgeben. Alternativ kann das Drehzahlsteuermodul 110 unter der Leitung des TCM 34 arbeiten, wenn es sich unter niedrigen Drehzahlbedingungen befindet.
Ein Reserven/Lasten-Modul 120 kann die festgesetzten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen vom Antriebsdrehmomententscheidungsmodul 106 empfangen. Verschiedene Kraftmaschinenbetriebsbedingungen können sich auf das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment auswirken. In Ansprechen auf diese Bedingungen kann das Reserven/Lasten-Modul 120 eine Drehmomentreserve durch Erhöhen der vorhergesagten Drehmomentanforderung erzeugen.
Nur als Beispiel kann ein Katalysatoranspringprozess oder ein Kaltstart-Emissionsverringerungsprozess die Frühzündung für eine Kraftmaschine direkt verändern. Das Reserven/Lasten-Modul 120 kann daher die vorhergesagte Drehmomentanforderung erhöhen, um dem Effekt dieser Frühzündung auf das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment entgegenzuwirken. In einem anderen Beispiel können das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Kraftmaschine und/oder die Luftmassenströmung direkt verändert werden, wie z. B. durch diagnostische intrusive Äquivalenzverhältnisprüfung und/oder neue Kraftmaschinenspülung. Entsprechende vorhergesagte Drehmomenterhöhungen können durchgeführt werden, um Änderungen des Kraftmaschinenausgangsdrehmoments während dieser Prozesse zu kompensieren.
Das Reserven/Lasten-Modul 120 kann auch eine Reserve in Erwartung einer zukünftigen Last erzeugen, wie z. B. das Einrücken der Klimaanlagen-Kompressorkupplung oder ein Servolenkungspumpenbetrieb. Die Reserve für das Klimaanlagenkupplungseinrücken kann erzeugt werden, wenn der Fahrer zum ersten Mal eine Klimatisierung anfordert. Wenn die Klimaanlagenkupplung einrückt, dann kann das Reserven/Lasten-Modul 120 die erwartete Last der Klimaanlagenkupplung zur unmittelbaren Drehmomentanforderung addieren.
Ein Betätigungsmodul 124 empfängt die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen, wie durch das Reserven/Lasten-Modul 120 ausgegeben. Das Betätigungsmodul 124 kann bestimmen, wie die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen erreicht werden. Das Betätigungsmodul 124 kann kraftmaschinentypspezifisch mit verschiedenen Steuerschemen für Benzinkraftmaschinen gegenüber Dieselkraftmaschinen sein. In verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 124 die Grenze zwischen Modulen vor dem Betätigungsmodul 124, die von der Kraftmaschine unabhängig sind, und Modulen, die von der Kraftmaschine abhängen, definieren.
In einer Benzinkraftmaschine kann das Betätigungsmodul 124 beispielsweise die Öffnung der Drosselklappe 40 verändern, was einen breiten Bereich von Drehmomentsteuerung ermöglicht. Das Öffnen und Schließen der Drosselklappe 40 kann jedoch zu einer relativ langsamen Änderung des Drehmoments führen. Das Deaktivieren von Zylindern schafft auch einen breiten Bereich von Drehmomentsteuerung, kann jedoch ebenso langsam sein und außerdem Fahrverhaltens- und Emissionssorgen beinhalten. Das Ändern der Frühzündung ist relativ schnell, schafft jedoch nicht so viel Bereich von Drehmomentsteuerung. Außerdem ändert sich die Menge an mit dem Zündfunken möglicher Drehmomentsteuerung (als Zündfunkenkapazität bezeichnet), wenn sich die Luft pro Zylinder ändert.
In verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 124 eine Luftdrehmomentanforderung 125 auf der Basis der vorhergesagten Drehmomentanforderung erzeugen. Die Luftdrehmomentanforderung kann gleich der vorhergesagten Drehmomentanforderung sein, was verursacht, dass die Luftströmung so festgelegt wird, dass die vorhergesagte Drehmomentanforderung einfach durch Änderungen an anderen Aktuatoren erreicht werden kann.
Ein Luftsteuermodul 128 kann gewünschte Aktuatorwerte für langsame Aktuatoren auf der Basis der Luftdrehmomentanforderung bestimmen. Das Luftsteuermodul 128 kann beispielsweise den gewünschten Krümmerabsolutdruck (MAP), die gewünschte Drosselklappenfläche und/oder die gewünschte Luft pro Zylinder (APC) steuern. Der gewünschte MAP kann verwendet werden, um die gewünschte Aufladung zu bestimmen, und die gewünschte APC kann verwendet werden, um gewünschte Nockenphasenstellerpositionen zu bestimmen.
In Benzinsystemen kann das Betätigungsmodul 124 auch eine Zündfunkendrehmomentanforderung 129, eine Zylinderabschaltdrehmomentanforderung 130 und eine Kraftstoffmassendrehmomentanforderung 131 erzeugen. Die Zündfunkendrehmomentanforderung kann von einem Zündfunkensteuermodul 132 verwendet werden, um zu bestimmen, wie viel der Zündfunke von einer kalibrierten Frühzündung verzögert werden soll (was das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment verringert). Das Zündfunkensteuermodul 132 steuert das Zündfunkenaktuatormodul 52. In Dieselsystemen kann die Kraftstoffmasse der primäre Aktuator zum Steuern des Kraftmaschinenausgangsdrehmoments sein.
Die Zylinderabschaltdrehmomentanforderung kann von einem Zylindersteuermodul 136 verwendet werden, um zu bestimmen, wie viele Zylinder deaktiviert werden sollen. Das Zylindersteuermodul 136 kann ein Kraftstoffsteuermodul 132 anweisen, das Liefern von Kraftstoff für deaktivierte Zylinder zu stoppen, und kann das Zündfunkensteuermodul 140 anweisen, das Liefern eines Zündfunkens für deaktivierte Zylinder zu stoppen.
Die Kraftstoffmassendrehmomentanforderung 131 kann vom Kraftstoffsteuermodul 138 verwendet werden, um die Menge an Kraftstoff, die zu jedem Zylinder 46 geliefert wird, zu verändern. Nur als Beispiel kann das Kraftstoffsteuermodul 138 eine Kraftstoffmasse bestimmen, die, wenn sie mit der aktuellen Menge an Luft pro Zylinder 46 kombiniert wird, eine stöchiometrische Verbrennung ergibt. Das Kraftstoffsteuermodul 138 kann das Kraftstoffaktuatormodul 56 anweisen, diese Kraftstoffmasse für jeden aktivierten Zylinder 46 einzuspritzen. Während des normalen Kraftmaschinenbetriebs kann das Kraftstoffsteuermodul 138 versuchen, ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten.
Das Kraftstoffsteuermodul 138 kann die Kraftstoffmasse über den stöchiometrischen Wert erhöhen, um das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment zu erhöhen, und kann die Kraftstoffmasse verringern, um das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment zu verringern. In verschiedenen Implementierungen kann das Kraftstoffsteuermodul 138 ein gewünschtes Luft/-Kraftstoff-Verhältnis empfangen, das sich von der Stöchiometrie unterscheidet. Das Kraftstoffsteuermodul 138 kann dann eine Kraftstoffmasse für jeden Zylinder 46 bestimmen, die das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis erreicht.
Ein Drehmomentabschätzmodul 140 kann das Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine abschätzen. Dieses abgeschätzte Drehmoment kann vom Luftsteuermodul 128 verwendet werden, um eine Regelung der Kraftmaschinenluftströmungsparameter, wie z. B. MAP, Drosselklappenfläche und Phasenstellerpositionen, durchzuführen. Nur als Beispiel kann eine Drehmomentbeziehung wie z. B. definiert werden, wobei das Drehmoment (T) eine Funktion der Luft pro Zylinder (APC), der Frühzündung (S), der Einlassnockenphasenstellerposition (I), der Auslassnockenphasenstellerposition (E), des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (AF), der Öltemperatur (OT) und der Anzahl von aktivierten Zylindern (#) ist. Zusätzliche Variablen können berücksichtigt werden, wie z. B. der Grad der Öffnung eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventils).
Diese Beziehung kann durch eine Gleichung modelliert werden und/oder kann als Nachschlagetabelle gespeichert werden. Das Drehmomentabschätzmodul 140 kann die APC auf der Basis des gemessenen MAF und der aktuellen Drehzahl bestimmen, wodurch eine Luftregelung auf der Basis der tatsächlichen Luftströmung ermöglicht wird. Die verwendeten Einlass- und Auslassnockenphasenstellerpositionen können auf tatsächlichen Positionen basieren, da sich die Phasensteller in Richtung der gewünschten Positionen bewegen können. Außerdem kann ein kalibrierter Frühzündungswert verwendet werden. Dieses abgeschätzte Drehmoment kann als Luftdrehmoment bezeichnet werden, d. h. eine Abschätzung dessen, wie viel Drehmoment bei der aktuellen Luftströmung erzeugt werden könnte, ungeachtet des tatsächlichen Kraftmaschinenausgangsdrehmoments, das sich auf der Basis der Frühzündung verändert.
Das Luftsteuermodul 128 kann ein gewünschtes Flächensignal erzeugen, das verwendet wird, um das Drosselventil 40 zu regeln, um die gewünschte Drosselklappenfläche zu erzeugen. Das Luftsteuermodul 128 kann das abgeschätzte Drehmoment und/oder das MAF-Signal verwenden, um eine Regelung durchzuführen. Das gewünschte Flächensignal kann beispielsweise auf der Basis eines Vergleichs des abgeschätzten Drehmoments und der Luftdrehmomentanforderung gesteuert werden.
Das Luftsteuermodul 128 kann auch ein Signal für die gewünschte Luft pro Zylinder (APC) erzeugen, das an ein Phasenstellerzeitplanungsmodul 144 ausgegeben wird. Auf der Basis des Signals für die gewünschte APC und des Drehzahlsignals kann das Phasenstellerzeitplanungsmodul 144 Positionen der Einlass- und/oder Auslassnockenphasensteller 44 steuern.
Wenn sich das Fahrzeug 10 im Stillstand befindet und die Bremsvorrichtung 64 ein Bremsdrehmomentsignal 66 liefert, kann das Getriebe 16 von der Kurbelwelle 22 durch die Verwendung von einer oder mehreren offenen Kupplungen ausgerückt werden. In dieser Weise kann der Verschleiß an der Kupplung verringert werden und die Kraftstoffsparsamkeit kann verbessert werden, da die Kraftmaschine nicht belastet ist. Wenn die Bremsvorrichtung 64 gelöst wird, muss die Kupplung erneut eingerückt werden, um ein Eingangsdrehmoment zum Getriebe 16 zu liefern und zu ermöglichen, dass das Fahrzeug mit einer gesteuerten Rate vorwärts ”kriecht”. Ebenso muss die Drehzahl der Kraftmaschine gesteuert werden, wenn das Drehmoment erneut angewendet wird, um eine Abwürgebedingung zu verhindern. Die Wirkung der Lieferung des Kriechdrehmoments ist ein erwünschtes Merkmal, da es das Fahrverhalten bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit verbessern kann und auch eine Rückrollsicherungserleichterung auf Steigungen schaffen kann. Aus diesem Grund muss das ”Kriech”-Merkmal (das naturgemäß an Getrieben mit einem Drehmomentwandler bereitgestellt wird) durch Drehmomentsteuerung an einem Automatikgetriebe, das eine Reibungseingangskupplungstechnologie verwendet, wie z. B. an einem DCT oder MTA-Getriebe, emuliert werden.
Daher kann das Getriebe ein Kriechsteuermodul 150 umfassen, das mit der Bremsvorrichtung 64 in Kommunikation steht und dazu konfiguriert ist, eine Angabe des Bremsdrehmomentsignals 66 zu empfangen. Beim Feststellen des Übergangs des Bremsdrehmomentsignals 66 von einem angewendeten Zustand auf einen nicht angewendeten Zustand kann das Kriechsteuermodul 150 einen Kriechmodus innerhalb eines Getriebelastanforderungsmoduls 152 aktivieren. Wie nachstehend erörtert wird, kann das Getriebelastanforderungsmodul 152 dann eine Drehmomentanforderung erzeugen, die zum Fahrerdrehmomentanforderungsmodul 102 und/oder zum Drehzahlsteuermodul 110 gesendet werden kann. Wie vorstehend beschrieben, kann die Anforderung an das Fahrerdrehmomentanforderungsmodul 102 das angeforderte Raddrehmoment festlegen, um das Fahrzeug bis zu einer gewissen im Wesentlichen konstanten Leerlauf/-Kriech-Drehzahl zu beschleunigen. Die Anforderung an das Drehzahlsteuermodul 110 kann entsprechend die Drehzahl der Kraftmaschine 12 steuern, um das Auftreten einer Abwürgebedingung zu vermeiden. An sich ist das tatsächliche Achsdrehmoment die Menge an Drehmoment, die von der Kraftmaschine 12 über das Getriebe 16 übertragen wird, um die Kraftmaschine auf der gewünschten Leerlaufdrehzahl zu halten.
Typischerweise kann nach der Deaktivierung/dem Lösen der Bremsvorrichtung 64 ein Fahrer entweder die Bremsvorrichtung erneut anwenden, wobei somit das Fahrzeug zu einem Stopp gebracht wird, oder kann die Fahrpedalvorrichtung 60 betätigen, um ein gewünschtes Drehmoment zu den Rädern 26 zu liefern. Im Fall einer anschließenden Beschleunigung kann ein Anfahrsteuermodul 154 das TCM 34 in einen gesteuerten Anfahrbeschleunigungsmodus lenken. An sich kann das Anfahrsteuermodul 154 das Getriebelastanforderungsmodul 152 und ein Kraftmaschinendrehzahlanforderungsmodul 156 anweisen, eine Beschleunigungsdrehmomentanforderung zum Fahrerdrehmomentanforderungsmodul 102 zu liefern.
3 stellt ein schematisches Diagramm von verschiedenen Kraftmaschinen/Getriebe-Zuständen während des Kriechmodus dar, die durch das Kriechsteuermodul 150 aktiviert werden können. Ebenso stellt 5 ein schematisches Diagramm von verschiedenen Kraftmaschinen/Getriebe-Zuständen während des Anfahrmodus dar, die durch das Anfahrsteuermodul 154 aktiviert werden können.
3 stellt fünf unterschiedliche Graphen dar, die in der Zeit koordiniert sind (d. h. die Zeit ist entlang der gemeinsamen X-Achse dargestellt). Von oben nach unten sind gezeigt: das Signal 62 für das vom Fahrer angeforderte Beschleunigungsdrehmoment; das Signal 66 für das vom Fahrer angeforderte Bremsdrehmoment; der Kriechmoduszustand 160 (wie durch das Kriechsteuermodul 150 ausgegeben); das Antriebsdrehmoment 162 (an der Getriebeeingangswelle 18); und die Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 relativ zur Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 166. Wie gezeigt, wird zum Zeitpunkt 168 das Bremspedal durch den Fahrer losgelassen (im Allgemeinen bei 170) und die Getriebeeingangskupplungs-Winkelgeschwindigkeit 164 ist geringer als die Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 166. Angesichts dieser zwei Zustände kann das Kriechsteuermodul 150 den Kriechmodus beispielsweise durch Übergehen von niedrig auf hoch einleiten (im Allgemeinen bei 172).
Sobald der Kriechmodus bei 172 eingeleitet ist, kann die Kupplung fortschreitend anwenden, um das Empfangen eines Drehmoments von der Kraftmaschine 12/Kurbelwelle 22 zu beginnen. Anfänglich wird das Antriebsdrehmoment 162 während eines Drehmomentsteuermodus auf einen hohen Zustand erhöht (im Allgemeinen bei 174), um die Haftreibung des Fahrzeugs und Antriebsstrangs zu überwinden, und um das Fahrzeug 10 in Bewegung zu setzen. Gleichzeitig wird die Kraftmaschinendrehzahl 166 an der Kurbelwelle in einer informierten Regelungsweise gesteuert, um eine konstante Drehzahl trotz des erhöhten Widerstandsdrehmoments, das durch das Getriebe 16 auferlegt wird, aufrechtzuerhalten. Eine solche Leerlaufdrehzahlsteuerung wird beispielsweise durch das Drehzahlsteuermodul 110 angesichts des abgeschätzten Antriebsdrehmoments sowie unter Verwendung von anderen PID-Regelungstechniken durchgeführt.
Über die Zeit kann das Antriebsdrehmoment 162 an der Eingangswelle 18 des Getriebes 16 verursachen, dass das Getriebe und das Fahrzeug auf die Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 166 beschleunigen. An diesem Punkt kann das befohlene Antriebsdrehmoment 162 von einem Kriechdrehmomentsteuermodus 174 auf einen Drehzahlsteuermodus (im Allgemeinen bei 176) überführt werden, wo das Antriebsdrehmoment 162 nur moduliert wird, um die konstante Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 aufrechtzuerhalten.
Zu einem zweiten Zeitpunkt 180, zu dem das Kriechsteuermodul 150 die Anwendung der Bremsvorrichtung 60 detektiert (im Allgemeinen bei 182), kann das Kriechsteuermodul 150 den Kriechmodus deaktivieren (bei 184), die Getriebekupplung ausrücken (wobei somit die Drehmomentlast von der Kurbelwelle entfernt wird (bei 186), und ermöglichen, dass die Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 in Ansprechen auf die Reibung oder regeneratives Bremsen des Fahrzeugs verlangsamt (im Allgemeinen bei 188).
Das TCM 34 kann das Befehlen eines Antriebsdrehmoments 162 an der Kraftmaschine 12 mit einer Rate, die schneller ist, als das ECM 32 Last hinzufügen kann und einen stabilen Leerlauf ohne tiefe Senkungen aufrechterhalten kann, vermeiden. Das TCM 34 kann den Antriebsdrehmomentbefehl 162 mit einem Signal übertragen, das der tatsächlichen Anwendung der Eingangskupplungslast vorangeht, um Verzögerungen beim Erhöhen des Drehmoments an Benzinkraftmaschinen mit Funkenzündung zu berücksichtigen.
Der Befehl des Antriebsdrehmoments 162 kann die Menge an Drehmoment festlegen, die von der Kraftmaschine 12 am Eingang des Getriebes 18 erforderlich ist, um das Fahrzeug 10 mit der gewünschten Kriechrate zu beschleunigen. Anders ausgedrückt, das befohlene Antriebsdrehmoment 162 sollte sich 0 Nm nähern, wenn sich die Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 der Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 166 nähert.
Während des Kriechdrehmomentsteuermodus 174 kann das TCM 34 seinen Befehl des Antriebsdrehmoments 162 mit einer Rate erhöhen, die für ein gutes Kriechansprechen und -gefühl gewünscht ist. Es sollte auch die Steuerung des Eingangskupplungsdrucks/der Eingangskupplungslast mit einer Drehzahlregelungseinheit mit einer Ansprechrate, die ähnlich zu oder schneller als die Leerlaufdrehzahlregelung des ECM ist, vermeiden.
4 stellt ein Verfahren 200 zum Implementieren eines Fahrzeugkriechalgorithmus an einem Fahrzeug mit einem DCT dar. Wie gezeigt, kann das Verfahren in Schritt 202 beginnen, wenn die Getriebeeingangskupplung ausgerückt ist. In Schritt 204 kann eine Steuereinheit eine erfasste Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 mit der Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 166 vergleichen, wenn die Geschwindigkeit 164 unter der Leerlaufdrehzahl 166 liegt, kann die Steuereinheit dann ein Signal 66 für ein vom Fahrer angefordertes Bremsdrehmoment überwachen, um in Schritt 206 zu detektieren, ob eine Bremse gelöst wurde. Wenn die Bremse gelöst wurde, kann eine Kupplung in Schritt 208 in einer gesteuerten Weise angewendet werden, um die Kurbelwelle 22 steuerbar mit der Eingangswelle des Getriebes zu koppeln. Ein Drehmomentsteuerungsbefehl kann in Schritt 210 erzeugt werden, um dann das Eingangsdrehmoment in das Getriebe steuerbar zu erhöhen, während die Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl aufrechterhalten wird. Das Getriebe kann die Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 mit der Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 166 in Schritt 212 vergleichen und kann in einen Drehzahlsteuermodus 214 übergehen, wenn die Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 innerhalb einer vordefinierten Toleranz der Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 166 liegt. Die Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 kann dann in Schritt 216 auf der Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 166 gehalten werden, bis der Kriechmodus in Schritt 218 deaktiviert wird. Sobald der Kriechmodus in Schritt 218 deaktiviert ist (wie z. B. durch erneute Anwendung der Bremsvorrichtung 64, Anwendung des Fahrpedals 60, oder dass die Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 die Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 166 übersteigt), kann die Eingangskupplung in Schritt 220 ausgerückt werden, wobei folglich die Kurbelwelle 22 von der Eingangswelle 18 des Getriebes 16 getrennt wird.
5 stellt sechs unterschiedliche Graphen dar, die in der Zeit koordiniert sind (d. h. die Zeit ist entlang der gemeinsamen X-Achse dargestellt), und im Allgemeinen den Anfahrmodus darstellen, der nach dem Kriechmodus aktiviert wird. Fünf von diesen Graphen sind ähnlich zu dem in 3 gezeigten. Von oben nach unten sind gezeigt: das Signal 62 für das vom Fahrer angeforderte Beschleunigungsdrehmoment; das Signal 66 für das vom Fahrer angeforderte Bremsdrehmoment; der Kriechmoduszustand 160 (wie durch das Kriechsteuermodul 150 ausgegeben); der Anfahrmoduszustand 250 (wie durch das Anfahrsteuermodul 154 ausgegeben), das Antriebsdrehmoment 162 (an der Getriebeeingangswelle 18); und die Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 relativ zur Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 166. Wie gezeigt, wird zum Zeitpunkt 168 das Bremspedal durch den Fahrer gelöst (im Allgemeinen bei 170) und die Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 ist geringer als die Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 166. Angesichts dieser zwei Zustände kann das Kriechsteuermodul 150 den Kriechmodus beispielsweise durch Übergehen von niedrig auf hoch (im Allgemeinen bei 172) einleiten.
Zu einem zweiten Zeitpunkt 252 kann die Fahrpedalvorrichtung 60 betätigt werden, um das Signal 62 für das vom Fahrer angeforderte Achsdrehmoment von niedrig auf hoch zu überführen (im Allgemeinen bei 254). Dieses erfasste Signal kann bewirken, dass der Kriechmodus deaktiviert (im Allgemeinen bei 256), während der Anfahrmodus durch das Anfahrsteuermodul 154 eingeleitet wird (im Allgemeinen bei 258). Sobald er aktiviert ist, kann das Anfahrsteuermodul 154 maximale und minimale Kraftmaschinendrehzahlgrenzen der Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 164 auferlegen und kann in einem Drehzahlsteuermodus betrieben werden (im Allgemeinen bei 260). An sich kann der Kraftmaschinendrehzahl-Steuersollwert 166 in Erwartung einer anschließenden Beschleunigung mit höherer Drehzahl erhöht werden (im Allgemeinen bei 262).
Wenn mit einem Eingangskupplungsgetriebe angefahren wird, ist es erwünscht, das Erzeugen von mehr Schlupf als erforderlich zwischen der Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 164 und der Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 zu vermeiden. Höhere Niveaus eines Schlupfs führen zu höheren Niveaus von Kupplungsverschleiß, was die Haltbarkeit der Eingangskupplung verschlechtern kann. Andererseits besteht auch ein Bedarf, die Kraftmaschinendrehzahl über normale Leerlaufdrehzahlen zu erhöhen, um die verfügbare Kraftmaschinenleistung zum Anfahren zu erhöhen, und Kupplungs-”Rattern” zu vermeiden. ”Rattern” ist die Resonanz der Kupplung bei einer bestimmten Menge an Schlupf über der Kupplungsgrenzfläche.
Bei einem Anfahren auf Drehmoment- oder Leistungsbasis müsste das TCM 34 das Kupplungsdrehmoment steuern, um die Kraftmaschinendrehzahl auf dem gewünschten Niveau für das Anfahren zu halten. Dies kann unpraktisch sein aufgrund des Kupplungshardwareansprechens und des Hochfrequenzdrehmoments, das es letztendlich auf die Räder überträgt. Das vorliegende System führt stattdessen eine Drehzahlsteuerung auf dem gewünschten Niveau durch, während das TCM 34 die Getriebelast mit einer Rate steuerbar erhöht, die berechnet wird, um die gewünschte Beschleunigungsrate zu erreichen.
Während des Anfahrmodus kann der Antriebsdrehmomentbefehl 162 moduliert werden, um die Menge an Drehmoment festzulegen, die von der Kraftmaschine 12 am Eingang des Getriebes 16 erforderlich ist, um das Fahrzeug 10 mit der gewünschten Anfahrrate zu beschleunigen. Im Gegensatz zum Kriechmodus sollte sich der Antriebsdrehmomentbefehl 162 nicht 0 Nm nähern, wenn sich die Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 der Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 166 nähert. Dies liegt daran, dass typischerweise ein Wunsch besteht, die Beschleunigung des Fahrzeugs 10 fortzusetzen, nachdem die Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 die Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl 166 erfüllt.
Sobald die Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit 164 die erhöhte anfahrgesteuerte Kraftmaschinendrehzahl 166 erfüllt (d. h. zum Zeitpunkt 264), kann der Anfahrmodus deaktiviert werden (im Allgemeinen bei 266) und der Antriebsdrehmomentbefehl 162 vom Getriebelastanforderungsmodul 152 kann auf null fallen (im Allgemeinen bei 268), um zu ermöglichen, dass das Achsdrehmoment vollständig durch den Fahrer gesteuert wird (anstatt durch das TCM 34 gesteuert). In einer anderen Konfiguration kann das ECM 32 das Drehmoment vom Drehzahlsteuereinheits-Anforderungsmodul 156 mit der normalen Pedalinterpretationsdrehmomentanforderung (d. h. dem Signal 62 für das vom Fahrer angeforderte Achsdrehmoment) kombinieren, wenn der Anfahrmodus durch das TCM 34 beendet wird.
Mit erneutem Bezug auf 2 gibt das TCM 34 dem ECM 32 an, wenn das System entweder im Kriechmodus oder im Anfahrmodus arbeitet. Wenn das TCM 34 den Anfahrmodus angibt, entscheidet das ECM 32 die Anfahrdrehzahlsteueranforderung des TCM als Fahreranforderung, was bedeutet, dass es die tatsächliche Fahreranforderung ersetzen kann, obwohl andere Drehmomenteingriffsfunktionen die Entscheidung gewinnen und das Drehmoment oder die Drehzahl modifizieren können. Die Traktionskontrolle sollte beispielsweise das Drehmoment von der Anfahrfunktion verringern können. Wenn das TCM 34 den Kriechmodus angibt, kann das ECM 32 die Anforderung des Antriebsdrehmoments 162 des TMC als Steuerungsparameter im Drehzahlsteuermodul 110 addieren, das entsprechend das Nullpedaldrehmoment erhöhen kann.
In einer Konfiguration kann der Kriechmodus nicht verwendet werden, wenn die Eingangskupplungsdrehzahl über der Leerlaufdrehzahl liegt. Wenn beispielsweise der Fahrer das Bremssignal beseitigt, wobei die Eingangskupplungsdrehzahl unter der Leerlaufdrehzahl liegt, kehrt der Kriechmodus zurück. Wenn der Fahrer das Bremssignal beseitigt, wobei die Eingangskupplungsdrehzahl über der Leerlaufdrehzahl liegt, wird jedoch der Kriechmodus nicht verwendet.
Wie verständlich sein kann, sind, obwohl die gegenwärtig offenbarten Techniken und Methodologien im Allgemeinen mit Bezug auf ein Doppelkupplungsgetriebe beschrieben sind, sie gleichermaßen anwendbar und können mit einem Handschaltgetriebe (MTA) oder irgendeinem anderen ähnlich konfigurierten Getriebe, das auf Gangschaltvorgängen mit Abgleich einer synchronen Drehzahl beruhen kann, verwendet werden.

Claims

Verfahren zum Steuern des Leistungsvermögens eines Fahrzeugs aus einem stationären Zustand, wobei das Verfahren umfasst: Detektieren eines Ausrückens einer vom Fahrer betätigten Bremsvorrichtung; Anwenden einer Reibungskupplung, um eine Kraftmaschinenkurbelwelle des Fahrzeugs mit einer Eingangswelle des Getriebes zu koppeln, wobei die Reibungskupplung nur dann angewendet wird, wenn das Ausrücken der Bremsvorrichtung detektiert wurde und eine Getriebeeingangswellen-Winkelgeschwindigkeit geringer als eine Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl ist; Bestimmen eines Drehmomentsteuerungsbefehls, um das Fahrzeug mit einer vorbestimmten Rate zu beschleunigen; Liefern des Drehmomentsteuerungsbefehls zu einer Kraftmaschinensteuereinheit, um ein Eingangsdrehmoment in das Getriebe steuerbar zu erhöhen, während die Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl aufrechterhalten wird, wobei das Eingangsdrehmoment in das Getriebe sprunghaft zum Zeitpunkt des Ausrückens der Bremsvorrichtung erhöht wird, um Haftreibung des Fahrzeugs und dessen Antriebsstrang zu überwinden; Betreiben eines Kraftmaschinendrehzahl-Regelungsmoduls, um zu verhindern, dass die Kurbelwellendrehzahl unter eine vorbestimmte Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl verlangsamt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Verringern eines Getriebeeingangsdrehmoments auf null umfasst, wenn die vom Fahrer betätigte Bremsvorrichtung erneut eingerückt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner das Ausrücken der Reibungskupplung umfasst, um die Kraftmaschinenkurbelwelle von der Eingangswelle des Getriebes abzukoppeln, wenn die vom Fahrer betätigte Bremsvorrichtung erneut eingerückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Durchführen eines drehzahlgesteuerten Anfahrens umfasst, wenn die vom Fahrer betätigte Fahrpedalvorrichtung eingerückt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das drehzahlgesteuerte Anfahren das Liefern eines Antriebsdrehmomentbefehls zur Kraftmaschinensteuereinheit umfasst, um das Fahrzeug mit einer gewünschten Anfahrrate zu beschleunigen.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner das Erhöhen eines Kraftmaschinendrehzahl-Sollwerts nach dem Einrücken der vom Fahrer betätigten Fahrpedalvorrichtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Deaktivieren des Kraftmaschinendrehzahl-Regelungsmoduls umfasst, wenn die Getriebeeingangswellendrehzahl die vorbestimmte Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl um einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der gelieferte Antriebsdrehmomentbefehl abnimmt, wenn die Drehzahl der Eingangswelle des Getriebes sich der vorbestimmten Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl nähert.