DE102014216973A1

DE102014216973A1 - Verfahren zum Begrenzen der Menge an in einer Reibungskupplung verlorener Energie während des Einrückens der Kupplung

Info

Publication number: DE102014216973A1
Application number: DE102014216973.9A
Authority: DE
Inventors: Nicholas Dashwood Crisp; Themi Philemon Petridis
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2015-03-05
Anticipated expiration: 2034-08-27
Also published as: CN104417534A; RU2014135484A; GB2517816B; RU2675294C2; GB201407234D0; GB2517816A; GB201315505D0; CN104417534B; DE102014216973B4; GB2517753A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Begrenzen der Menge an Energie, die in einer Reibungskupplung 13, die eine Kraftmaschine 10 mit einem Getriebe 12 antreibend koppelt, verloren geht, offenbart, bei dem eine Sollkraftmaschinendrehzahl NT festgelegt wird und die Kraftmaschine 10 auf der Basis der festgelegten Sollkraftmaschinendrehzahl NT gesteuert wird. Die Sollkraftmaschinendrehzahl NT ist nicht fest, sondern variabel auf der Basis zumindest teilweise des Einrückzustandes der Kupplung 13, um die Kraftmaschinendrehzahl NE sanft auf die Drehzahl NI eines Eingangs in das Getriebe 12 zu überführen. Wenn die Kupplung 13 eingerückt wird, konvergiert die Sollkraftmaschinendrehzahl NT mit einer Eingangsdrehzahl NI des Getriebes 12 auf einen Wert geringfügig über der Eingangsdrehzahl NI des Getriebes 12.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Straßenkraftfahrzeuge und insbesondere auf ein Verfahren zum Begrenzen der Menge an Energie, die in einer Reibungskupplung, die eine Kraftmaschine mit einem Getriebe antreibend verbindet, während einer Zeitdauer, in der die Kupplung eingerückt wird, verloren geht.
Es ist bekannt, dass, sobald eine Reibungskupplung ausgerückt wird, eine Drehzahldifferenz zwischen der Kraftmaschine und einem Eingang in das Getriebe bestehen kann, die beseitigt wird, wenn die Kupplung vollständig eingerückt ist. Die Synchronisation der Kraftmaschinen- und Getriebeeingangsdrehzahlen, während ein Gang im Getriebe eingelegt wird, erzeugt Energie, die in der Kupplung als Wärme verloren geht.
Dies ist ein spezielles Problem, wenn der Fahrer ein hohes Drehmomentniveau von der Kraftmaschine während der Einrückphase der Kupplung verlangt. Das hohe Drehmomentniveau führt normalerweise zum "Kraftmaschinenaufheulen", wenn die Kupplung teilweise eingerückt ist, aufgrund der Schwierigkeit, die Fahrpedal- und Kupplungspedalbewegungen genau zu synchronisieren. Das "Kraftmaschinenaufheulen" findet statt, wenn die Drehzahl der Kraftmaschine aufgrund der Anwesenheit eines hohen Niveaus eines Ausgangsdrehmoments und keiner signifikanten Last schnell ansteigt, um der Beschleunigung der Kraftmaschine Widerstand zu leisten, wie es der Fall ist, wenn die Kupplung ausgerückt oder teilweise eingerückt ist.
Die Wärmeerzeugung innerhalb der Reibungskupplung wird zu einem zunehmenden Problem aufgrund der Tatsache, dass Kupplungsdrehmomentkapazitäten verringert werden, um moderne Unterbringungsanforderungen zu erfüllen.
Die Wärmeerzeugung ist ein spezielles Problem während eines Lastherunterschaltens, da die Kraftmaschinendrehzahl während des Schaltens ansteigen muss, um zu ermöglichen, dass sie mit dem Eingang in das Getriebe am Ende des Herunterschaltens synchronisiert wird. Wenn die Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl zum Ende des Kupplungseinrückens hin zu schnell ist, dann werden ein Endantriebsschleifen und eine Beschleunigungsstörung vom Fahrer gespürt.
Es ist erwünscht, insbesondere im Fall eines Lastherunterschaltens, wenn die Kraftmaschinendrehzahl am Ende des Kupplungseinrückens geringfügig höher ist als die Getriebedrehzahl, da dies dem Fahrer den Eindruck von Dringlichkeit vermittelt und die Beschleunigung verbessert.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Begrenzen der Menge an Energie, die in einer Reibungskupplung verloren geht, während des Einrückens der Reibungskupplung zu schaffen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Begrenzen der Menge an Energieverlust in einer Reibungskupplung eines Straßenkraftfahrzeugs, die eine Kraftmaschine mit einem Getriebe antreibend koppelt, während des Einrückens der Kupplung, während sich das Getriebe im Gang befindet, geschaffen, wobei das Verfahren das Erzeugen einer Sollkraftmaschinendrehzahl und das Steuern der Kraftmaschine auf der Basis der Sollkraftmaschinendrehzahl umfasst, wobei die Sollkraftmaschinendrehzahl eine Sollkupplungsschlupfdrehzahl auf der Basis einer Kombination einer aktuellen Eingangsdrehzahl in das Getriebe und einer Übergangsdrehzahl auf der Basis des Einrückzustandes der Kupplung ist.
Die Übergangsdrehzahl kann als Funktion des Kupplungseinrückzustandes zwischen einem Maximalwert, wenn der Kupplungseinrückzustand ausgerückt ist, und einem Minimalwert, wenn der Kupplungseinrückzustand vollständig eingerückt ist, variieren.
Die Kraftmaschine kann gesteuert werden, um die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl an die Sollkraftmaschinendrehzahl anzupassen.
Das Verfahren kann ferner das Erzeugen einer Anfahrkraftmaschinendrehzahl zur Verwendung beim Anfahren des Straßenkraftfahrzeugs aus dem Stillstand umfassen und die Sollkraftmaschinendrehzahl kann das Maximum der Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl und der Sollkupplungsschlupfdrehzahl sein.
Die Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl kann die niedrigste vorhergesagte Kraftmaschinendrehzahl zum Erzeugen eines Fahrzeuganfahrens mit geringem Energieverlust in der Kupplung sein.
Alternativ kann die Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl eine von einem Bereich von vorhergesagten Kraftmaschinendrehzahlen zum Erzeugen eines Fahrzeuganfahrens mit geringem Energieverlust in der Kupplung sein.
Der Einrückzustand der Kupplung kann auf der Basis der Position eines Kupplungspedals bestimmt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein System zum Begrenzen des Energieverlusts in einer Reibungskupplung eines Straßenkraftfahrzeugs, die eine Kraftmaschine mit einem Getriebe antreibend koppelt, während des Einrückens der Kupplung, während sich das Getriebe im Gang befindet, geschaffen, wobei das System eine elektronische Steuereinheit zum Steuern der Kraftmaschine und eine Kupplungsschlupfsteuereinheit zum Erzeugen einer Sollkraftmaschinendrehzahl zur Verwendung beim Steuern der Kraftmaschine auf der Basis der Sollkraftmaschinendrehzahl umfasst, wobei die Sollkraftmaschinendrehzahl eine Sollkupplungsschlupfdrehzahl auf der Basis einer Kombination einer aktuellen Eingangsdrehzahl in das Getriebe und einer Übergangsdrehzahl auf der Basis des Einrückzustandes der Kupplung ist.
Die elektronische Steuereinheit steuert die Drehzahl der Kraftmaschine, um sie an die Sollkupplungsschlupfdrehzahl anzupassen.
Das Getriebe weist einen Eingang auf, der durch die Kupplung angetrieben wird, die Kupplung wird durch ein Kupplungspedal betätigt, ein Kupplungspedal-Positionssensor wird verwendet, um den Einrückzustand der Kupplung zu bestimmen, und die Sollkupplungsschlupfdrehzahl basiert auf einer Kombination einer aktuellen Drehzahl des Eingangs in das Getriebe und einer Übergangsdrehzahl auf der Basis der Position des Kupplungspedals.
Die Übergangsdrehzahl kann zwischen einem Maximalwert, wenn das Kupplungspedal vollständig durchgedrückt ist, und einem Minimalwert, wenn das Kupplungspedal vollständig gelöst ist, variieren.
Das System kann ferner eine Anfahrsteuereinheit umfassen, um eine Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl zum Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stillstand zu erzeugen, und die Sollkraftmaschinendrehzahl ist das Maximum der Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl und der Sollkupplungsschlupfdrehzahl und die Kraftmaschine wird durch die elektronische Steuereinheit auf der Basis der Sollkraftmaschinendrehzahl gesteuert.
Die Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl, die durch die Anfahrsteuereinheit erzeugt wird, kann die niedrigste vorhergesagte Kraftmaschinendrehzahl zum Erzeugen eines erfolgreichen Fahrzeuganfahrens mit geringem Energieverlust in der Kupplung sein.
Alternativ kann die Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl, die durch die Anfahrsteuereinheit erzeugt wird, eine von einem Bereich von vorhergesagten Kraftmaschinendrehzahlen zum Erzeugen eines erfolgreichen Fahrzeuganfahrens mit geringem Energieverlust in der Kupplung sein.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Straßenkraftfahrzeug mit einem System geschaffen, das gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung konstruiert ist.
Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
1a ein schematisches Diagramm eines Straßenkraftfahrzeugs gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung mit einem System gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist;
1b ein schematisches Diagramm einer Drehmomentsteuereinheit, die einen Teil des in 1a gezeigten Systems bildet, ist;
2a ein Diagramm ist, das die Änderung des Kupplungseinrückzustandes während eines Lastherunterschaltens zeigt;
2b ein Diagramm ist, das für dieselbe Zeitachse wie 2a den Gangzustand während des Lastherunterschaltens zeigt;
2c ein Diagramm ist, das für dieselbe Zeitachse wie 2a eine unregulierte Kraftmaschinendrehzahl, eine Getriebeeingangsdrehzahl und eine Sollkraftmaschinendrehzahl für das Lastherunterschalten zeigt;
3a ein Diagramm ist, das den Gangzustand während eines Fahrzeuganfahrens zeigt;
3b ein Diagramm ist, das für dieselbe Zeitachse wie 3a die Änderung des Kupplungseinrückzustandes während des Anfahrens zeigt;
3c ein Diagramm ist, das für dieselbe Zeitachse wie 3a eine unregulierte Kraftmaschinendrehzahl, eine Getriebeeingangsdrehzahll, eine Sollkupplungsschlupfdrehzahl und eine Sollkraftmaschinendrehzahl für das Anfahren zeigt;
4 ein Diagramm ist, das für dieselbe Zeitachse wie 2a eine unregulierte Kraftmaschinendrehzahl, eine Getriebeeingangsdrehzahl und eine Sollkraftmaschinendrehzahl für ein Lasthochschalten zeigt;
5 eine schematische Darstellung von verschiedenen Kupplungspedalpositionen und der resultierenden Kupplungseinrückzustände ist;
6 ein Ablaufplan hoher Ebene eines ersten Verfahrens zum Begrenzen der Menge an Energie, die in einer Reibungskupplung verloren geht, gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist;
7 ein Ablaufplan hoher Ebene eines zweiten Verfahrens zum Begrenzen der Menge an Energie, die in einer Reibungskupplung verloren geht, gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist; und
8 ein Verfahren zum Kombinieren des in 6 und 7 gezeigten ersten und zweiten Verfahrens ist.
In 1 ist ein Straßenkraftfahrzeug 5 mit vier Laufrädern 6 und einer Kraftmaschine 10 gezeigt, die ein Handschaltgetriebe 12 über eine Reibungskupplung 13 antreibt. Die Kupplung 13 wird durch ein Kupplungspedal (nicht dargestellt) über einen Betätigungsmechanismus (nicht dargestellt) irgendeines bekanntenn Typs betätigt, wie auf dem Fachgebiet gut bekannt ist. Ein Eingang in die Kupplung 13 dreht sich mit einer Drehzahl N_E, die zur Drehzahl der Kraftmaschine 10 äquivalent ist, und ein Ausgang aus der Kupplung 13 dreht sich mit einer Drehzahl N_I, die zur Drehzahl der Eingangswelle des Handschaltgetriebes 12 äquivalent ist. Wenn die Kupplung 12 vollständig eingerückt ist, besteht im Wesentlichen kein Schlupf über der Kupplung 13 und somit sind die Eingangs- und die Ausgangsdrehzahl der Kupplung gleich und die Kraftmaschinendrehzahl ist gleich der Eingangsdrehzahl in das Getriebe 12 (N_E = N_I).
Das Getriebe 12 treibt in diesem Fall die Vorderräder 6 des Kraftfahrzeugs 5 über einen Endantrieb 16 an, es ist jedoch zu erkennen, dass die Erfindung gleichermaßen auf Allradantrieb- und Hinterradantrieb-Kraftfahrzeuge anwendbar ist.
Eine elektronische Steuereinheit 20 ist vorgesehen, um den Betrieb der Kraftmaschine 10 in Reaktion auf eine Anzahl von Eingaben 14, 15, 17, 18, 19 zu steuern.
Eine erste Eingabe ist ein Kraftmaschinendrehzahlsensor 14, der ein Signal zur elektronischen Steuereinheit 20 liefert, das die Kraftmaschinendrehzahl (N_E) angibt.
Eine zweite Eingabe ist ein Sensor für den ausgewählten Gang (SGS) 15, der eine Eingabe in die elektronische Steuereinheit 20 liefert, die mindestens einen gegenwärtig eingelegten Gang und in einigen Fällen auch eine Angabe eines noch einzulegenden Gangs angibt.
Eine dritte Eingabe ist ein Kupplungspedal-Positionssensor 17, der eine Eingabe liefert, die eine aktuelle Kupplungspedalposition (C_P) angibt. Die Kupplungspedalposition wird im Fall dieses Beispiels verwendet, um den Einrückzustand der Kupplung 13 abzuleiten, es ist jedoch zu erkennen, dass andere Verfahren zum Ableiten des Kupplungseinrückzustandes verwendet werden könnten, wie beispielsweise ein Ausrücklagerverlagerungssensor oder ein Systemdrucksensor im Fall einer hydraulisch betätigten Kupplung 13. Das bevorzugte Verfahren ist die Verwendung des Kupplungspedal-Positionssensors 17, da er kosteneffizient ist und da solche Sensoren üblicherweise bereits für andere Steuerfunktionen vorhanden sind.
Eine vierte Eingabe ist ein Fahrgeschwindigkeitssensor 18, der in diesem Fall ein üblicher Sensor ist, der von einem Antiblockierbremssystem verwendet wird, aber ein beliebiger Typ von Sensor sein könnte, der verwendet wird, um die Drehzahl des Endantriebs stromabwärts vom Getriebe 12 zu erfassen.
Eine fünfte Eingabe ist ein Fahrpedal-Positionssensor 19, der verwendet wird, um eine Eingabe des angeforderten Drehmoments T_D von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 5 zu liefern.
Im Fall dieses Beispiels wird die Drehzahl N_I der Eingangswelle in das Getriebe 12 auf der Basis des ausgewählten Übersetzungsverhältnisses und der Fahrgeschwindigkeit abgeleitet, aber in anderen Ausführungsformen könnte ein separater Drehzahlsensor vorgesehen sein.
Während der normalen Verwendung steuert die elektronische Steuereinheit 20 die Kraftmaschine 10 in Reaktion auf eine Drehmomentanforderung vom Fahrer, wie durch den Fahrpedalsensor 19 übermittelt. In diesem Fall ist die Kraftmaschine 10 eine Dieselkraftmaschine, und wenn mehr Drehmoment angefordert wird, werden somit die Menge an Kraftstoff, der durch ein Kraftstoffeinspritzsystem 11 zugeführt wird, und der Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs in die Kraftmaschine verändert, um den angeforderten Bedarf zu erfüllen. Im Fall einer funkengezündeten Kraftmaschine können verschiedene Verfahren verwendet werden, um das Ausgangsdrehmoment aus der Kraftmaschine zu verändern, wie auf dem Fachgebiet gut bekannt ist.
Die elektronische Steuereinheit 20 umfasst eine Kupplungsschlupfsteuereinheit (CSC) 25, deren Funktion darin besteht, die Menge an Energie, die in der Kupplung 13 verloren geht, während einer Einrückphase der Kupplung 13 zu begrenzen.
Die elektronische Steuereinheit 20 ist betriebsfähig, um die Drehmomentanforderung an die Kraftmaschine 10 während des Einrückens der Kupplung 13 zu modulieren, so dass ein Kraftmaschinenaufheulen verringert wird, wodurch die Menge an Energie, die in der Kupplung 13 verloren geht, begrenzt wird. In einer Ausführungsform umfasst die elektronische Steuereinheit 20 eine Drehmomentsteuereinheit, die schematisch in 1b gezeigt ist, deren Effekt darin besteht, die Drehmomentanforderung T_D vom Fahrer, wie vom Fahrpedal-Positionssensor 19 abgeleitet, zu begrenzen, wenn das Anforderungsdrehmoment T_D eine höhere als erwünschte Kraftmaschinendrehzahl N_E erzeugt. Die Sollkraftmaschinendrehzahl wird durch die CSC 25 festgelegt und die Drehmomentanforderungs-Begrenzungsfunktion könnte auch als Teil der CSC 25 integriert sein.
Im Drehmomentbegrenzer, der in 1b gezeigt ist, wird das aktuelle Niveau der Drehmomentanforderung T_ECur um δ verringert, wenn die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl größer ist als das Kraftmaschinendrehzahlziel N_T, das durch die CSC 25 festgelegt wird. Wenn die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl nicht größer ist als das durch die CSC 25 festgelegte Kraftmaschinendrehzahlziel N_T, dann wird das vom Fahrer angeforderte Drehmoment T_D verwendet. Der Wert von δ kann ein fester oder variabler Wert sein. Im Fall eines variablen Werts könnte er auf der Differenz zwischen der aktuellen Kraftmaschinendrehzahl und der Sollkraftmaschinendrehzahl basieren.
Der Betrieb der CSC 25 ist wie folgt, wenn das Signal vom Kupplungspedalsensor 17 angibt, dass die Kupplung 13 ausgerückt ist, und das Signal vom SGS 15 angibt, dass ein Gang ausgewählt ist, ist die CSC 25 betriebsfähig, um ein Kraftmaschinendrehzahlziel N_T für die Kraftmaschine 10 für die aktuelle Kupplungspedalposition C_P festzulegen.
5 zeigt in einer schematischen Form verschiedene Kupplungseinrückzustände, wie sie sich auf die Kupplungspedalposition C_P beziehen.
In einer ersten Zone von Kupplungspedalpositionen wird das Kupplungspedal 23 als gelöst (R) bezeichnet. In der gelösten Zone ist der Zustand der Kupplung 13 immer eingerückt.
In einer zweiten Zone von Kupplungspedalpositionen wird das Kupplungspedal als getreten (P) bezeichnet. In der getretenen Zone ändert sich der Zustand der Kupplung 13 von einem eingerückten Zustand in einen ausgerückten Zustand. Der "Schleifpunkt" der Kupplung 13 tritt immer in der getretenen Zone auf. Eben in der getretenen Zone tritt die Mehrheit des Wärme erzeugenden Schlupfs aufgrund des teilweise eingerückten Zustandes der Kupplung 13 auf.
In einer dritten Zone von Kupplungspedalpositionen wird das Kupplungspedal als durchgedrückten (D) bezeichnet. In der durchgedrückten Zone hat der Fahrer das Kupplungspedal ein großes Ausmaß aus seiner normalen Ruheposition bewegt und in der durchgedrückten Zone ist die Kupplung 13 immer ausgerückt. In der durchgedrückten Zone wird keine Wärme in der Kupplung 13 erzeugt, da sie ausgerückt ist.
In einem Beispiel war die relative Kupplungspedal-Prozentsatzgrenze für die gelöste Zone 0 bis 20% des gesamten Kupplungspedalhubs, die relevanten Kupplungspedal-Prozentsatzgrenzen für die getretene Zone waren 20% bis 85% des gesamten Kupplungspedalhubs und die relevante Kupplungspedal-Prozentsatzgrenze für die durchgedrückte Zone war 85% bis 100% des gesamten Kupplungspedalhubs. Der Schleifpunkt trat in einer Kupplungspedalposition von 75% auf. Es ist zu erkennen, dass zwischen dem Schleifpunkt und dem Start der durchgedrückten Zone der Kupplungspedalschlupf auftritt, aber das übertragene Drehmoment unzureichend ist, um das Kraftfahrzeug 5 zu bewegen.
Die Zonen "R", "P" und "D" werden als Teil eines Kalibrierungsprozesses für das Kupplungspositionserfassungssystem festgelegt und die gegebenen Werte sind nur Beispiele von möglichen kalibrierten Werten.
Wenn die Kupplungspedalposition C_P vom Kupplungspedalsensor 17 als durchgedrückt angegeben wird und der SGS 15 angibt, dass ein Gang eingelegt ist, kann daher geschlussfolgert werden, dass Wärme verloren geht, wenn die Kupplung 13 anschließend eingerückt wird, und somit ist die CSC 25 aktiv, um die Menge an Energie, die in der Kupplung 13 verloren geht, zu begrenzen.
Die CSC 25 bestimmt eine Sollkraftmaschinendrehzahl N_T für die Kraftmaschine 10 während des Einrückprozesses. Dies wird unter Verwendung der aktuellen Fahrgeschwindigkeit und des ausgewählten Übersetzungsverhältnisses durchgeführt, um einen vorhergesagten Wert für die Eingangsdrehzahl N_I der Eingangswelle des Getriebes 12 zu erzeugen. Die vorhergesagte Eingangsdrehzahl N_I wird dann in Kombination mit einer Übergangsdrehzahl N_LSL auf der Basis der aktuellen Kupplungspedalposition C_P verwendet, um einen Wert für die Sollkupplungsschlupfdrehzahl N_TSL zu erzeugen. Die Übergangsdrehzahl N_LSL variiert auf der Basis der Kupplungspedalposition C_P.
Daher ist die Sollkupplungsschlupfdrehzahl N_TSL = (N_I + N_LSL)
Es ist zu erkennen, dass die Beziehung zwischen der Kupplungspedalposition C_P und der Übergangsdrehzahl N_LSL eine beliebige gewünschte Beziehung sein kann.
Der Wert für N_LSL kann als Beziehung zwischen der Kupplungspedalposition C_P und der Übergangsdrehzahl N_LSL in Form einer Nachschlagetabelle gespeichert werden oder könnte wiederholt unter Verwendung eines Algorithmus berechnet werden.
Wenn das System nur eine CSC 25 aufweist, dann wird der Wert der Sollkupplungsschlupfdrehzahl N_TSL als Sollkraftmaschinendrehzahl N_T verwendet.
Sobald ein Wert für N_T durch die CSC 25 erzeugt wurde, verwendet die elektronische Steuereinheit 20 diesen Wert, um die Drehmomentanforderung T_E an die Kraftmaschine 10 zu steuern, um die Kraftmaschinendrehzahl N_E in Richtung der Sollkraftmaschinendrehzahl N_T zu bringen. In einer Situation, in der die Drehmomentanforderung T_D vom Fahrer eine Kraftmaschinendrehzahl N_E erzeugt, die niedriger ist als die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T, wird diese direkt verwendet, um die Kraftmaschine 10 zu steuern. Wenn jedoch die aktuelle Fahrerdrehmomentanforderung T_D eine Kraftmaschinendrehzahl erzeugt, die höher ist als die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T, wird die Fahrerdrehmomentanforderung T_D modifiziert oder begrenzt, um zu ermöglichen, dass die Kraftmaschinendrehzahl mit der Sollkraftmaschinendrehzahl N_T konvergiert.
Es ist zu erkennen, dass die Kraftmaschinendrehzahl N_E nicht notwendigerweise gleich der Sollkraftmaschinendrehzahl N_T ist, da es nicht möglich sein kann, dass die Kraftmaschine 10 schnell genug verlangsamt, um den Änderungen der Sollkraftmaschinendrehzahl N_T zu folgen, aber trotzdem wird die Kraftmaschinendrehzahl N_E durch die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T eingeschränkt, wodurch die Menge an in der Kupplung 13 zu verlierender Energie durch Verringern der Drehzahldifferenz über der Kupplung 13 begrenzt wird.
Während die CSC 25 aktiv ist, reagiert die Kraftmaschine 10 nicht auf die übermäßigen Drehmomentanforderungen vom Fahrer, die verursachen würden, dass die Kraftmaschinendrehzahl N_E die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T überschreitet. In dieser Weise wird das Aufbrausen der Kraftmaschinendrehzahl N_E während des Kupplungseinrückens vermieden und somit ist die verlorene Energie geringer, als wenn ermöglicht werden würde, dass das Aufbrausen auftritt.
Die Beziehung zwischen der Kupplungspedalposition C_P und der Kraftmaschinenübergangsdrehzahl N_LSL kann kontinuierlich für den ganzen Bereich des Kupplungspedalhubs variieren. Es ist jedoch bevorzugt, wenn eine kleine Differenz zwischen der Sollkraftmaschinendrehzahl N_T und der Eingangswellendrehzahl N_I wie beispielsweise 50 min^–1 vorgesehen wird, selbst wenn die Kupplungspedalposition in der gelösten Zone liegt. Es ist zu erkennen, dass schließlich die Kraftmaschinendrehzahl N_E gleich der Eingangswellendrehzahl N_I ist, und dies tritt auf, wenn die Kupplungspedalposition C_P in der gelösten Zone liegt. Dies liegt daran, dass die CSC 25 nur eine Sollkraftmaschinendrehzahl N_T schafft und keine tatsächliche Kraftmaschinendrehzahl N_E festlegt.
Es ist zu erkennen, dass die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T kein fester Wert ist, sondern auf der Basis der Kupplungspedalposition C_P und der aktuellen Eingangsdrehzahl N_I in das Getriebe 12 zyklisch aktualisiert wird.
Die elektronische Steuereinheit 20 umfasst ferner in diesem Beispiel eine Anfahrsteuereinheit 28, kann jedoch in anderen Ausführungsformen nur die CSC 25 umfassen.
Die Funktion der Anfahrsteuereinheit 28 besteht darin, eine Sollanfahrdrehzahl N_TL für die Kraftmaschine 10 zu erzeugen, die dazu ausgelegt ist, ein gutes Anfahren mit geringem Energieverlust in der Kupplung 13 zu schaffen. Die Sollanfahrdrehzahl N_TL, die von der Anfahrsteuereinheit 28 festgelegt wird, ist derart, dass die Verwendung einer Kraftmaschinendrehzahl unter der Sollanfahrdrehzahl N_TL wahrscheinlich zu einem misslungenen Anfahren entweder aufgrund eines schlechten Ansprechverhaltens oder Abwürgen der Kraftmaschine 10 führt.
Es ist zu erkennen, dass die gezeigte Struktur dem Wesen nach beispielhaft ist und dass die CSC 25 und die Anfahrsteuereinheit 28 separate Einheiten sein könnten und kein Teil einer einzelnen elektronischen Steuereinheit sein müssen und dass die Funktionalität dieser Steuereinheiten in irgendeiner anderen Weise erzeugt werden könnte. Ferner ist zu erkennen, dass die Funktionalität der CSC 25 und der Anfahrsteuereinheit 28 durch Software bereitgestellt werden könnte und dass sie keine physikalischen Entitäten sein können.
2a bis 2c zeigen ein typisches Lastherunterschalten, und wie die Schlupfsteuereinheit CSC 25 arbeitet, um die in der Kupplung 13 verlorene Energie zu begrenzen.
In 2c ist die Linie "A" jene für eine repräsentative Kraftmaschinendrehzahl ohne Drehzahlsteuerung, die Linie "B" ist die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T, die von der CSC 25 festgelegt wird (N_T = N_TSL), und die Linie N_I ist die Eingangsdrehzahl in das Getriebe 12. Die tatsächliche Kraftmaschinendrehzahl N_E liegt nahe der Linie "B", fällt jedoch nicht notwendigerweise mit dieser zusammen. Es ist zu erkennen, dass 2a bis 2c dem Wesen nach schematisch sind und nicht notwendigerweise ein tatsächliches Lastherunterschalten darstellen.
Zum Zeitpunkt "0" wird das Kupplungspedal 23 aus seiner Ruheposition weg in Richtung der vollständig durchgedrückten Position bewegt und der Kupplungszustand ändert sich von vollständig eingerückt auf vollständig ausgerückt.
Zum Zeitpunkt "1" wird ein niedrigerer Gang ausgewählt, während die Kupplung 13 vollständig ausgerückt ist (in der durchgedrückten Zone), und die CSC 25 wird aktiv und setzt in diesem Fall die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T = N_I + 300 min^–1.
Zwischen dem Zeitpunkt "1" und dem Zeitpunkt "2" wird das Kupplungspedal 23 aus der durchgedrückten Zone gelöst, wobei es zum Zeitpunkt "2" in die getretene Zone eintritt, und der Kupplungszustand ändert sich von ausgerückt auf einen teilweise eingerückten Zustand, wobei der "Schleifpunkt" (BP) zum Zeitpunkt "3" erreicht wird. Im Fall des gezeigten Beispiels bleibt der Wert der Sollkraftmaschinendrehzahl N_T konstant während dieser Zeitdauer auf N_I + 300 min^–1. In anderen Beispielen variiert die Beziehung zwischen der Eingangsdrehzahl N_I und der Sollkraftmaschinendrehzahl N_T kontinuierlich, sobald in die getretene Zone des Kupplungspedals eingetreten wird.
Zum Zeitpunkt "4" befindet sich das Kupplungspedal 23 immer noch in der getretenen Zone, aber die Kupplung 13 ist fast vollständig eingerückt. Die Kraftmaschinenübergangsdrehzahl N_LSL wird durch die CSC 25 von dieser Kupplungspedalposition, bis das Kupplungspedal vollständig gelöst ist, auf eine konstante Drehzahl (50 min^–1) über der aktuellen Eingangswellendrehzahl N_I des Getriebes 12 gesetzt, und somit verfolgt die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T die Eingangsdrehzahl N_I, ist jedoch 50 min^–1 höher gesetzt.
Zwischen dem Zeitpunkt "2" und dem Zeitpunkt "4" befindet sich die Kupplungspedalposition C_P in der getretenen Zone und die Kupplung 13 wird eingerückt.
Zum Zeitpunkt "5" tritt die Kupplung 13 in die gelöste Zone ein und zum Zeitpunkt 6 ist die Kupplung 13 vollständig eingerückt und die Kraftmaschinendrehzahl N_E wird mit der Eingangswellendrehzahl N_I synchronisiert.
Es ist zu beachten, dass, wenn die Zeit vom Zeitpunkt "2" zum Zeitpunkt "4" vergeht, die Differenz zwischen der Sollkraftmaschinendrehzahl N_T und der Eingangswellendrehzahl N_I des Getriebes 12 allmählich verringert wird, um einen gesteuerten und sanften Gangwechsel zu schaffen.
Da die in der Kupplung 13 verlorene Energie mit der Fläche, die von den Linien "A" und "N_I" eingeschlossen ist, für den Fall ohne gesteuerten Schlupf, und "B" und "N_I" für den Fall mit gesteuertem Schlupf, in Beziehung steht, unter der Annahme, dass jederzeit die Kraftmaschinendrehzahl N_E gleich der Sollkraftmaschinendrehzahl N_T ist, was nicht notwendigerweise der Fall ist, da die tatsächliche Kraftmaschinendrehzahl nicht direkt gesteuert wird. Daher wird die in der Kupplung 13 verlorene Energie um ein Ausmaß verringert, das im Wesentlichen äquivalent zur Fläche über der Linie "B" ist, die durch die Linien "A" und "B" begrenzt ist (tatsächlich durch die echte Kraftmaschinendrehzahl N_E (nicht dargestellt) und die Linie A begrenzt).
Daher wird eine signifikante Verringerung der in der Kupplung 13 verlorenen Energie im Vergleich zur Situation mit unbegrenzter Kraftmaschinendrehzahl erhalten und dieser niedrigere Energieverlust führt zu niedrigeren Kupplungstemperaturen und einem geringeren Kupplungsverschleiß.
3a bis 3c' zeigen ein typisches Anfahren aus dem Stillstand, und wie die Schlupfsteuereinheit CSC 25 verwendet werden kann, um die in der Kupplung 13 verlorene Energie zu verringern oder zu begrenzen.
In 3c und 3c' ist die Linie "A" jene für eine repräsentative Kraftmaschinendrehzahl ohne Schlupfsteuerung, die Linie "B" ist eine Sollkraftmaschinendrehzahl N_T für die Kraftmaschine 10 während des Anfahrens, die Linie "C" ist eine Sollkraftmaschinendrehzahl N_TSL, die durch die Kupplungsschlupfsteuereinheit 25 erzeugt wird, und die Linie N_I ist die Getriebeeingangsdrehzahl. Es ist zu erkennen, dass 3a bis 3c' dem Wesen nach schematisch sind und nicht notwendigerweise ein tatsächliches Anfahren darstellen.
Zum Zeitpunkt "0" befindet sich das Kupplungspedal 23 in der gelösten Zone und beginnt sich von seiner Ruheposition weg in Richtung der vollständig durchgedrückten Position zu bewegen. Da die Fahrzeuggeschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt null ist, leitet die elektronische Steuereinheit 20 ab, dass die erforderliche Funktionalität jene ist, die zum Anfahren des Fahrzeugs 5 aus dem Stillstand erforderlich ist.
Zwischen dem Zeitpunkt "0" und dem Zeitpunkt "1" ändert sich der Kupplungszustand von eingerückt auf ausgerückt und das Kupplungspedal 23 bewegt sich in eine vollständig durchgedrückte Position zu einem Zeitpunkt, der zwischen dem Zeitpunkt "0" und dem Zeitpunkt "1" liegt.
Zum Zeitpunkt "1" wird ein Startgang wie z. B. der erste Gang ausgewählt, während die Kupplung 13 vollständig ausgerückt ist, und der Betrieb der Kupplungsschlupfsteuereinheit 25 und der Anfahrsteuereinheit 28 beginnt.
Die CSC 25 legt eine Sollkraftmaschinendrehzahl N_TSL gleich N_I + 300 min^–1 fest, und da während dieser Zeitdauer N_I = 0, ist der Wert von N_TSL = 300 min^–1. Die Anfahrsteuereinheit 28 legt eine Sollanfahrdrehzahl N_TL fest, die in diesem Fall 1200 min^–1 ist, aber in der Praxis ein Bereich von Drehzahlwerten ist. Die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T für die Kraftmaschine 10 wird auf das Maximum von N_TL oder N_TSL festgelegt, was in diesem Fall zu einer Sollkraftmaschinendrehzahl N_T = 1200 min^–1 führt. Die Kraftmaschine 10 beginnt zu beschleunigen, um diese Sollkraftmaschinendrehzahl zu erreichen, die sie in diesem Fall zum Zeitpunkt "3" erreicht, der in diesem Fall dem Zeitpunkt entspricht, zu dem der Schleifpunkt der Kupplung 13 erreicht wird.
Zum Zeitpunkt "2" tritt das Kupplungspedal 23 in die getretene Zone ein und die Kupplung 23 wird teilweise eingerückt, aber ein Schleifpunkt (BP) wurde nicht erreicht und die Werte für N_T, N_TL und N_TSL bleiben vom Zeitpunkt "1" bis zum Zeitpunkt "3" gleich.
Zum Zeitpunkt "3" wurde das Kupplungspedal 23 von der durchgedrückten Zone in die getretene Zone bewegt und der Kupplungszustand ändert sich von ausgerückt auf einen teilweise eingerückten Zustand, der als "Schleifpunkt" bezeichnet wird, wo der Antrieb stattzufinden beginnt.
Zwischen dem Zeitpunkt "3" und dem Zeitpunkt "4" bleibt der Wert der Sollanfahrdrehzahl N_TL gleich, aber der Wert für die Sollkupplungsschlupfdrehzahl N_TSL nimmt mit zunehmender Getriebeeingangsdrehzahl N_I zu, aber nicht so schnell wie die Rate der Zunahme der Eingangsdrehzahl N_I, da der Betrieb der CSC 25 derart ist, dass sie bewirkt, dass die Sollkupplungsschlupfdrehzahl N_TSL mit der Eingangsdrehzahl N_I während dieser Zeitdauer konvergiert. Die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T ist immer noch gleich N_TL, da N_TL > N_TSL.
Zum Zeitpunkt "4" wird die Kupplung 13 virtuell eingerückt und die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T basiert immer noch auf der Sollanfahrdrehzahl N_TL, die von der Anfahrsteuereinheit 28 auf eine Drehzahl festgelegt wird, die als optimaler Wert für das Anfahren bestimmt wird.
Zum Zeitpunkt "4" befindet sich das Kupplungspedal 23 noch in der getretenen Zone, aber die Kupplung 13 ist fast vollständig eingerückt. Die Kraftmaschinenübergangsdrehzahl N_LSL wird durch die CSC 25 von dieser Kupplungspedalposition, bis das Kupplungspedal vollständig gelöst ist, auf eine konstante Drehzahl (50 min^–1) über der aktuellen Eingangswellendrehzahl N_I des Getriebes 12 festgelegt, und somit verfolgt die Sollkraftmaschinendrehzahl N_TSL die Eingangsdrehzahl N_I, aber ist 50 min^–1 höher festgelegt.
Die Kraftmaschinendrehzahl N_E ist nicht vollständig mit der Eingangswellendrehzahl N_I synchronisiert und die Sollkupplungsschlupfdrehzahl N_TSL, die von der Schlupfsteuereinheit 25 erzeugt wird, ist immer noch geringer als die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T, die von der Anfahrsteuereinheit 28 festgelegt wird.
Daher ändert sich zum Zeitpunkt "4" die Beziehung zwischen der Eingangsdrehzahl N_I und der Kupplungspedalposition C_P so, dass für Kupplungspedalpositionen C_P, die gleich oder weniger als dies verlagert sind, eine konstante Drehzahldifferenz von 50 min^–1 für das Kupplungsschlupfdrehzahlziel N_TSL festgelegt wird. Es ist zu erkennen, dass diese Änderung in einer anderen Kupplungspedalposition stattfinden könnte und nicht mit der Tatsache in Beziehung steht, dass in diesem Fall der Fahrer das Bewegen des Kupplungspedals 23 zu diesem Zeitpunkt unter Verwendung derselben Kupplungspedalposition beginnt.
Zum Zeitpunkt "5" wird die Kupplung 13 in die gelöste Zone bewegt und wird vollständig eingerückt und die Kraftmaschinendrehzahl N_E wird mit der Eingangswellendrehzahl N_I zum Zeitpunkt "6" synchronisiert.
Im Bereich zwischen dem Zeitpunkt "4" und dem Zeitpunkt "5" ändert sich die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T von einem von der Anfahrsteuereinheit 28 festgelegten Sollwert N_TL auf eine von der CSC 25 festgelegte Solldrehzahl N_TSL, da die Solldrehzahl N_TSL, die von der CSC 25 abgeleitet wird, die Solldrehzahl N_TL, die von der Anfahrsteuereinheit 28 abgeleitet wird, an irgendeinem Punkt während dieser Zeitdauer überschreitet.
Der Betrieb der Anfahrsteuereinheit 28 besteht darin, die Kraftmaschinendrehzahl N_E zu prüfen und zwischen oberen und unteren Grenzen zu halten, die gewählt sind, um ein optimales Anfahren mit minimaler übermäßiger Energieproduktion zu schaffen.
Wenn die CSC 25 allein für ein Fahrzeuganfahren verwendet werden würde, dann würde die Kraftmaschine 10 wahrscheinlich absterben oder würde sehr langsam ansprechen, da die Solldrehzahl N_TSL auf der Basis der Kraftmaschinenübergangsdrehzahl N_LSL und N_I niedriger wäre als die Kraftmaschinendrehzahl N_E, die erforderlich ist, um das Kraftfahrzeug 5 erfolgreich anzufahren.
Wenn jedoch eine Anfahrsteuereinheit 28 allein verwendet wird, dann würde dies die Kraftmaschinendrehzahl N_E am Ende des Anfahrens, wenn N_E = N_I, verhindern, wodurch die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 5 begrenzt wird.
Der Effekt der Kombination der zwei Steuereinheiten 25, 28 kann am besten mit Bezug auf 3c' verstanden werden, die eine Vergrößerung des Bereichs "X" ist, der in 3c gezeigt ist.
Die Steuerung der Sollkraftmaschinendrehzahl N_T basiert auf der Verwendung des höheren Werts der Kraftmaschinendrehzahl N_TL, die von der Anfahrsteuereinheit 28 abgeleitet wird, und der Sollkraftmaschinendrehzahl N_TSL, die von der Schlupfsteuereinheit 25 abgeleitet wird.
Daher ist links vom Punkt "P" in 3c' N_TL die höhere der zwei Drehzahlgrenzen N_TSL, N_TL und somit wird die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T auf dieses Niveau gesetzt.
Die Kraftmaschinendrehzahl-Anfahrgrenze N_TL kann entweder ein vordefinierter fester Wert für das Kraftfahrzeug 5 sein oder kann auf der Basis der aktuellen Situation des Kraftfahrzeugs 5 bestimmt werden, wie beispielsweise seines Gewichts und ob es sich auf einer Aufwärtsneigung, Abwärtsneigung oder auf ebenem Boden befindet.
Rechts vom Punkt "P" ist der Wert der Kraftmaschinendrehzahlgrenze N_TSL, die durch die CSC 25 erzeugt wird, größer als die Anfahrdrehzahlgrenze N_TL von der Anfahrsteuereinheit 28, und somit wird diese als Sollkraftmaschinendrehzahl N_T anstelle der Sollanfahrdrehzahl N_TL verwendet.
Es ist zu erkennen, dass, wenn nur die Anfahrdrehzahlgrenze N_TL verwendet wird, dann die Kraftmaschine 10 nicht über die Drehzahl N_TL beschleunigen kann, wenn die Anfahrsteuereinheit 28 aktiv ist und sie aktiv bleibt, während eine positive Drehzahldifferenz zwischen der Kraftmaschinendrehzahl N_E und der Eingangsdrehzahl N_I in das Getriebe 12 besteht.
Wenn ein Schlupf aufgrund dessen auftritt, dass der Fahrer das Kupplungspedal 23 bewegt, ist daher die Kraftmaschinendrehzahl N_E niemals gleich der Eingangsdrehzahl N_I und Energie geht in der Kupplung 23 verloren, bis der Fahrer das Kupplungspedal 23 vollständig löst. Unter Verwendung der CSC 25 ist es jedoch möglich, mit der Beschleunigung fortzufahren, während nur ein kleines Ausmaß an Schlupf aufrechterhalten wird, wodurch ein sanftes Ende für die Anfahrphase mit guter Beschleunigung ohne übermäßigen Energieverlust in der Kupplung 23 geschaffen wird. In diesem Fall begrenzt daher, dass der Fahrer die Kupplung bewegt, nicht die Beschleunigung des Fahrzeugs 5 im gleichen Umfang, wie wenn die Sollanfahrdrehzahl N_TL verwendet wird.
Wie vorher variiert die Übergangsdrehzahl N_LSL, die von der CSC 25 erzeugt wird, mit der Kupplungspedalposition C_P.
Wie vorher wird eine signifikante Verringerung der in der Kupplung 13 verlorenen Energie erhalten, was zu niedrigeren Kupplungstemperaturen und einem geringeren Kupplungsverschleiß führt.
4 zeigt ein repräsentatives Diagramm für ein Lasthochschalten. Die Kupplungsposition und die Gangschaltdiagramme wurden weggelassen, wären jedoch ähnlich zu den in 2a und 2b gezeigten, außer dass im Fall von 2b der Gangwechsel ein Hochschalten, kein Herunterschalten ist.
In 4 ist die Linie "A" jene für eine repräsentative Kraftmaschinendrehzahl ohne Drehzahlsteuerung, die Linie "B" ist eine Sollkraftmaschinendrehzahl N_T für die Kraftmaschine 10 während des Wechsels und die Linie N_I ist die Getriebeeingangsdrehzahl. Es ist zu erkennen, dass 4 dem Wesen nach schematisch ist und nicht notwendigerweise einen tatsächlichen Gangwechsel darstellt.
Zum Zeitpunkt "0" wird das Kupplungspedal 23 von seiner Ruheposition weg in Richtung der vollständig durchgedrückten Position bewegt und der Kupplungszustand ändert sich von eingerückt auf ausgerückt.
Zum Zeitpunkt "1" wird ein höherer Gang vollständig ausgewählt, während die Kupplung 13 ausgerückt ist, die Eingangswellendrehzahl N_I fällt aufgrund des höheren Übersetzungsverhältnisses und da das Fahrzeug zu verlangsamen beginnt.
Die CSC 25 wird zum Zeitpunkt "1", wenn der Gang ausgewählt wird, aktiv und beginnt, die Kraftmaschinendrehzahl N_E zu prüfen und auf die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T zu bringen.
Während das Kupplungspedal 23 von der durchgedrückten Zone in die getretene Zone übergeht, das heißt zwischen den Zeitpunkten "1" und "2", wird die Übergangskraftmaschinendrehzahlgrenze N_LSL auf 300 min^–1 gesetzt und somit liegt die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T 300 min^–1 über der aktuellen Eingangswellendrehzahl N_I und verfolgt somit die Eingangswellendrehzahl N_I, wie gezeigt.
Zum Zeitpunkt "3" befindet sich das Kupplungspedal 23 in der getretenen Zone und der Kupplungszustand ist ein teilweise eingerückter Zustand, der als "Schleifpunkt" bezeichnet wird, wo der Antrieb stattzufinden beginnt. Die Übergangsdrehzahl N_LSL wird nun auf der Basis der Kupplungspedalposition C_P verändert, bis zum Zeitpunkt "4" die Kupplung 13 virtuell eingerückt wird, und die Übergangsdrehzahl N_LSL wird dann durch die CSC 25 auf einem konstanten Wert über der aktuellen Eingangswellendrehzahl N_I des Getriebes 12 bis zum Ende des Einrückens gehalten.
Zum Zeitpunkt "5" wird die Kupplung 13 eingerückt und die Kupplungspedalposition tritt in die gelöste Zone ein und zum Zeitpunkt "6 wird das Kupplungspedal 23 vollständig gelöst und die Kraftmaschinendrehzahl N_E synchronisiert mit der Eingangswellendrehzahl N_I.
Zwischen den Zeitpunkten "1" und "6" ist die CSC 25 aktiv und verringert die Kraftmaschinendrehzahl N_E auf die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T, die durch die Linie "B" angegeben ist.
Wie vorher steht die in der Kupplung 13 verlorene Energie direkt mit der Fläche, die von den Linien "A" und "N_I" umschlossen ist, für den Fall ohne gesteuerten Schlupf, und "B" und "N_I" für den Fall mit gesteuertem Schlupf in Beziehung. Tatsächlich ist es die Fläche, die durch die tatsächliche Kraftmaschinendrehzahl N_E und N_I umschlossen ist, da jedoch die Kraftmaschinendrehzahl N_E sich der Sollkraftmaschinendrehzahl N_T nähert, ist die durch "B" und "N_I" begrenzte Fläche eine gute Näherung.
Daher wird die in der Kupplung 13 verlorene Energie um ein Ausmaß verringert, das äquivalent zu der Fläche über der Linie "B" ist, die durch die Linien "A" und "B" begrenzt ist, was eine signifikante Verringerung der in der Kupplung 13 verlorenen Energie ist und zu niedrigeren Kupplungstemperaturen und einem geringeren Kupplungsverschleiß führt.
Es ist zu erkennen, dass die Übergangsdrehzahl N_LSL in irgendeiner Weise in Bezug auf die Kupplungspedalposition C_P variieren kann, vorausgesetzt, dass die Differenz zwischen der Sollkupplungsschlupfdrehzahl N_TSL und der Eingangsdrehzahl N_I sich verringert, wenn das Kupplungspedal aus der durchgedrückten in die gelöste Position bewegt wird.
Mit speziellem Bezug auf 6 ist eine erste Ausführungsform 100 eines Verfahrens für die Menge an Energie, die in einer Reibungskupplung verloren geht, während des Einrückens der Kupplung gezeigt, das für die Verwendung im Fall eines Gangschaltens bei eingeschalteter Leistung besonders geeignet ist.
Das Verfahren beginnt im Kasten 110 und geht dann zum Kasten 120 weiter, wo geprüft wird, ob ein Gang im Getriebe 12 eingelegt ist und ob die Kupplung 13 ausgerückt ist.
Wenn die Kupplungspedalposition C_P angibt, dass die Kupplung 13 nicht ausgerückt ist oder gegenwärtig kein Gang eingelegt ist, dann läuft das Verfahren im Zyklus um den Kasten 120. Es ist zu erkennen, dass ein Gang eingelegt sein muss, damit eine Eingangsdrehzahl N_I des Getriebes 12 bestimmt wird, wenn nicht ein separater Drehzahlsensor vorgesehen ist, und ferner ist zu erkennen, dass im Wesentlichen keine Energie in der Kupplung 13 verloren gehen kann, während sich das Getriebe 12 in der Neutralstellung befindet.
Wenn die Bedingungen des Kastens 120 erfüllt sind, geht das Verfahren zum Kasten 130 weiter, in dem die aktuelle Eingangsdrehzahl N_I des Getriebes 12 bestimmt wird. Es ist zu erkennen, dass dies eine direkte Messung unter Verwendung eines Sensors sein könnte oder von der Fahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung des aktuellen ausgewählten Übersetzungsverhältnisses und der effektiven Getriebeübersetzung zwischen dem Getriebe 12 und der Straße abgeleitet werden könnte.
Vom Kasten 130 geht das Verfahren zum Kasten 140 weiter, in dem der aktuelle Kupplungseinrückzustand auf der Basis der Kupplungspedalposition C_P bestimmt wird.
Dann wird im Kasten 150 der Wert von C_P verwendet, um einen aktuellen Wert der Sollkraftmaschinendrehzahl N_T zu bestimmen. Wie vorher erörtert, basiert die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T auf einer Kombination der aktuellen Eingangsdrehzahl N_I und eines Werts N_LSL, der von der CSC 25 auf der Basis der Kupplungspedalposition C_P erzeugt wird.
Daher gilt Sollkraftmaschinendrehzahl N_T = N_TSL = (N_I + N_LSL)
Das heißt, da in diesem Fall nur eine Sollkupplungsschlupfdrehzahl N_TSL erzeugt wird, wird diese als Sollkraftmaschinendrehzahl N_T verwendet.
Mit der Fortbewegung vom Kasten 150 zum Kasten 160 wird geprüft, um festzustellen, ob die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl N_E, wie vom Kraftmaschinendrehzahlsensor 14 erfasst, größer ist als die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T.
Wenn die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl N_E nicht größer ist als die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T, geht das Verfahren zum Kasten 180 weiter, in dem geprüft wird, ob die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl N_E gleich der aktuellen Eingangsdrehzahl N_I ist, und wenn dies der Fall ist, endet das Verfahren 100 im Kasten 190, wenn dies jedoch nicht der Fall ist, kehrt das Verfahren zum Kasten 130 zurück.
Wenn im Kasten 160 die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl N_E, wie vom Kraftmaschinendrehzahlsensor 14 erfasst, als größer als die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T festgestellt wird, geht das Verfahren zum Kasten 170 weiter.
Im Kasten 170 steuert die elektronische Steuereinheit 20 die Kraftmaschine 10 auf die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T. In den meisten Fällen beinhaltet dies, dass die Fahreranforderung für das Drehmoment gedämpft oder verringert wird, um zu ermöglichen, dass die Kraftmaschine 10 in einer passiven Weise verlangsamt, kann jedoch auch ein aktives Kraftmaschinenbremsen wie z. B. Aufbringen einer Last auf die Kraftmaschine 10 über einen angebrachten elektrischen Generator oder Kompressor oder durch Schließen eines Drosselventils oder einer Motorbremse umfassen.
Vom Kasten 170 kehrt das Verfahren zum Kasten 130 zurück und die anschließenden Kästen werden erneut ausgeführt.
Es ist zu erkennen, dass die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T während eines Einrückens nicht konstant ist, sondern vielmehr zyklisch aktualisiert wird, wenn sich der Wert der Sollkupplungsschlupfdrehzahl N_TSL ändert. Eine Zykluszeit von ungefähr 10 ms ist für diese zyklische Aktualisierung möglich.
Mit speziellem Bezug auf 7 ist eine zweite Ausführungsform 200 eines Verfahrens zum Begrenzen der Menge an Energie, die in einer Reibungskupplung verloren geht, während des Einrückens der Kupplung gezeigt, das für die Verwendung im Fall eines Fahrzeuganfahrens besonders geeignet ist.
Das Verfahren beginnt im Kasten 210 und geht dann zum Kasten 215 weiter, in dem geprüft wird, ob ein Gang im Getriebe 12 eingelegt ist und ob die Kupplung 13 ausgerückt ist.
Wenn die Kupplungspedalposition C_P angibt, dass die Kupplung 13 nicht ausgerückt ist oder gegenwärtig kein Gang eingelegt ist, dann läuft das Verfahren im Zyklus um den Kasten 215. Es ist zu erkennen, dass ein Gang eingelegt sein muss, damit eine Eingangsdrehzahl N_I des Getriebes 12 bestimmt wird, wenn nicht ein separater Drehzahlsensor vorgesehen ist, und ferner ist zu erkennen, dass im Wesentlichen keine Energie in der Kupplung 13 verloren gehen kann, während sich das Getriebe 12 in der Neutralstellung befindet.
Wenn die Bedingungen des Kastens 215 erfüllt sind, geht das Verfahren zum Kasten 220 weiter, in dem eine Sollkraftmaschinenanfahrdrehzahl N_TL auf der Basis entweder von gespeicherten Parametern oder durch direkte Berechnung festgelegt wird. Ein Bereich von Sollanfahrdrehzahlen kann festgelegt werden, um ein erfolgreiches Anfahren mit niedrigem Energieverlust in der Kupplung 13 zu schaffen.
Vom Kasten 220 geht das Verfahren zum Kasten 230 weiter, wo die aktuelle Eingangsdrehzahl N_I des Getriebes 12 bestimmt wird. Es ist zu erkennen, dass dies eine direkte Messung unter Verwendung eines Sensors sein könnte oder von der Fahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung des ausgewählten aktuellen Übersetzungsverhältnisses und der effektiven Getriebeübersetzung zwischen dem Getriebe 12 und der Straße abgeleitet werden könnte. Die aktuelle Kupplungspedalposition C_P wird auch in diesem Fall im Kasten 230 auf der Basis der Ausgabe vom Kupplungspedal-Positionssensor 17 bestimmt, dies könnte jedoch separat bestimmt werden.
Vom Kasten 230 geht das Verfahren zum Kasten 240 weiter, in dem die aktuelle Kupplungspedalposition C_P in Kombination mit der aktuellen Eingangsdrehzahl N_I verwendet wird, um einen Wert der Sollkupplungsschlupfdrehzahl N_TSL zu erzeugen. N_TSL = (N_I + N_LSL).
Dann wird im Kasten 250 der Wert von N_TL von der Anfahrsteuereinheit 28 mit dem Wert von N_TSL, der von der CSC 25 erhalten wird, verglichen.
Wenn der Wert von N_TL größer ist als der Wert von N_TSL, dann wird der Wert von N_TL für die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T verwendet, wie im Kasten 260 angegeben, ansonsten wird der Wert von N_TSL für die Sollkraftmaschinendrehzahl N_T verwendet, wie im Kasten 270 angegeben.
Vom Kasten 260 geht das Verfahren zum Kasten 265 weiter, um zu prüfen, ob die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl N_E im Wesentlichen gleich der aktuellen Eingangsdrehzahl N_I in das Getriebe 12 ist und, wenn dies der Fall ist, endet das Verfahren 200 im Kasten 290. Es ist zu erkennen, dass eine sehr kleine Differenz zwischen der Kraftmaschinendrehzahl N_E und der Eingangsdrehzahl N_I möglich ist, und dieser Test soll prüfen, ob die Kraftmaschine 10 und das Getriebe 12 synchronisiert sind, was bedeutet, dass die Schlupfsteuerung nicht mehr erforderlich ist.
Wenn im Kasten 265 festgestellt wird, dass die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl N_E nicht gleich der aktuellen Eingangsdrehzahl N_I in das Getriebe 12 ist, kehrt das Verfahren zum Kasten 230 zurück und die anschließenden Kästen werden erneut ausgeführt.
Mit Rückkehr zum Kasten 270 geht das Verfahren vom Kasten 270 zum Kasten 280 weiter, um zu prüfen, ob die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl N_E im Wesentlichen gleich der aktuellen Eingangsdrehzahl N_I in das Getriebe 12 ist, und wenn dies der Fall ist, endet das Verfahren 200 im Kasten 285.
Wenn im Kasten 280 festgestellt wird, dass die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl N_E nicht gleich der aktuellen Eingangsdrehzahl N_I in das Getriebe 12 ist, kehrt das Verfahren zum Kasten 230 zurück und die anschließenden Kästen werden erneut ausgeführt.
Im Fall dieses Beispiel wird die einmal festgelegte Sollanfahrdrehzahl N_TL für die Dauer des Anfahrens beibehalten. In anderen Ausführungsformen kann jedoch der Wert für die Sollanfahrdrehzahl zyklisch aktualisiert werden wie der Wert der Sollkupplungsschlupfdrehzahl N_TSL. Eine Zykluszeit von ungefähr 10 ms ist für diese zyklische Aktualisierung möglich.
Mit speziellem Bezug auf 8 ist gezeigt, wie die in 6 und 7 gezeigten Verfahren kombiniert werden können, um ein Verfahren zu schaffen, das entweder für ein Fahrzeuganfahren oder einen Gangwechsel bei eingeschalteter Leistung verwendbar ist.
Das Verfahren 300 bestimmt im Kasten 310, ob sich das Fahrzeug 5 bewegt, und wenn dies der Fall ist, geht es zum Kasten 320 weiter, der eine Übertragung zum Kasten 110 in 6 ist, und wenn es sich nicht bewegt, geht das Verfahren vom Kasten 310 zum Kasten 330 weiter, der eine Übertragung zum Kasten 210 in 7 ist.
Es ist zu erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen Verfahren dem Wesen nach beispielhaft sind und dass die Erfindung nicht auf die exakte Kombination von Verfahrensschritten oder die gezeigte und beschriebene Sequenz begrenzt ist.
Zusammengefasst schafft das Verfahren eine Sollkraftmaschinendrehzahl N_T für die Kraftmaschine 10, die zumindest teilweise auf dem Einrückzustand der Kupplung 13 basiert.
Wenn die Kupplung 13 ausgerückt wird, wird eine große Differenz (N_E – N_I) in der Drehzahl zwischen der Kraftmaschine 10 und dem Eingang in das Getriebe 12 ermöglicht, aber wenn sich die Kupplung 13 dem vollständigen Einrücken nähert, wird die zulässige Differenz in der Drehzahl (N_E – N_I) verringert.
Vorzugsweise wird eine kleine positive Differenz zwischen der Sollkraftmaschinendrehzahl N_T und der Eingangsdrehzahl N_I beibehalten, selbst wenn die Kupplung 13 vollständig eingerückt ist, um ein positives Gefühl für die Endstufen des Einrückens zu schaffen.
Durch Verringern der zulässigen Differenz der Drehzahl zwischen der Kraftmaschine 10 und dem Eingang in das Getriebe 12 (N_E – N_I) auf der Basis des Kupplungseinrückzustandes wird ein sanfterer Übergang geschaffen und es besteht weniger Risiko für ein Endantriebsschleifen.
Für den Fachmann auf dem Gebiet ist zu erkennen, dass, obwohl die Erfindung beispielhaft mit Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, sie nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, und dass alternative Ausführungsformen konstruiert werden könnten, ohne vom Schutzbereich der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Begrenzen der Menge an Energieverlust in einer Reibungskupplung eines Straßenkraftfahrzeugs, die eine Kraftmaschine mit einem Getriebe antreibend koppelt, während des Einrückens der Kupplung, während sich das Getriebe im Gang befindet, wobei das Verfahren das Erzeugen einer Sollkraftmaschinendrehzahl und das Steuern der Kraftmaschine auf der Basis der Sollkraftmaschinendrehzahl umfasst, wobei die Sollkraftmaschinendrehzahl eine Sollkupplungsschlupfdrehzahl auf der Basis einer Kombination einer aktuellen Eingangsdrehzahl in das Getriebe und einer Übergangsdrehzahl auf der Basis des Einrückzustandes der Kupplung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Übergangsdrehzahl als Funktion des Kupplungseinrückzustandes zwischen einem Maximalwert, wenn der Kupplungseinrückzustand ausgerückt ist, und einem Minimalwert, wenn der Kupplungseinrückzustand vollständig eingerückt ist, variiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Kraftmaschine gesteuert wird, um die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl an die Sollkraftmaschinendrehzahl anzupassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren ferner das Erzeugen einer Anfahrkraftmaschinendrehzahl für die Verwendung beim Anfahren des Straßenkraftfahrzeugs aus dem Stillstand umfasst und die Sollkraftmaschinendrehzahl das Maximum der Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl und der Sollkupplungsschlupfdrehzahl ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl die niedrigste vorhergesagte Kraftmaschinendrehzahl zum Erzeugen eines Fahrzeuganfahrens mit geringem Energieverlust in der Kupplung ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl eine von einem Bereich von vorhergesagten Kraftmaschinendrehzahlen zum Erzeugen eines Fahrzeuganfahrens mit geringem Energieverlust in der Kupplung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Einrückzustand der Kupplung auf der Basis der Position eines Kupplungspedals bestimmt wird.
System zum Begrenzen des Energieverlusts in einer Reibungskupplung eines Straßenkraftfahrzeugs, die eine Kraftmaschine mit einem Getriebe antreibend koppelt, während des Einrückens der Kupplung, während sich das Getriebe im Gang befindet, wobei das System eine elektronische Steuereinheit zum Steuern der Kraftmaschine und eine Kupplungsschlupfsteuereinheit zum Erzeugen einer Sollkraftmaschinendrehzahl für die Verwendung beim Steuern der Kraftmaschine auf der Basis der Sollkraftmaschinendrehzahl umfasst, wobei die Sollkraftmaschinendrehzahl eine Sollkupplungsschlupfdrehzahl auf der Basis einer Kombination einer aktuellen Eingangsdrehzahl in das Getriebe und einer Übergangsdrehzahl auf der Basis des Einrückzustandes der Kupplung ist.
System nach Anspruch 8, wobei die elektronische Steuereinheit die Drehzahl der Kraftmaschine steuert, um sie an die Sollkupplungsschlupfdrehzahl anzupassen.
System nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei das Getriebe einen Eingang aufweist, der durch die Kupplung angetrieben wird, die Kupplung durch ein Kupplungspedal betätigt wird, ein Kupplungspedal-Positionssensor verwendet wird, um den Einrückzustand der Kupplung zu bestimmen, und die Sollkupplungsschlupfdrehzahl auf einer Kombination einer aktuellen Drehzahl des Eingangs in das Getriebe und einer Übergangsdrehzahl auf der Basis der Position des Kupplungspedals basiert.
System nach Anspruch 10, wobei die Übergangsdrehzahl zwischen einem Maximalwert, wenn das Kupplungspedal vollständig durchgedrückt ist, und einem Minimalwert, wenn das Kupplungspedal vollständig gelöst ist, variiert.
System nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei das System ferner eine Anfahrsteuereinheit umfasst, um eine Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl zum Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stillstand zu erzeugen, und die Sollkraftmaschinendrehzahl das Maximum der Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl und der Sollkupplungsschlupfdrehzahl ist und die Kraftmaschine durch die elektronische Steuereinheit auf der Basis der Sollkraftmaschinendrehzahl gesteuert wird.
System nach Anspruch 12, wobei die Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl, die durch die Anfahrsteuereinheit erzeugt wird, die niedrigste vorhergesagte Kraftmaschinendrehzahl zum Erzeugen eines erfolgreichen Fahrzeuganfahrens mit geringem Energieverlust in der Kupplung ist.
System nach Anspruch 12, wobei die Sollanfahrkraftmaschinendrehzahl, die durch die Anfahrsteuereinheit erzeugt wird, eine von einem Bereich von vorhergesagten Kraftmaschinendrehzahlen zum Erzeugen eines erfolgreichen Fahrzeuganfahrens mit geringem Energieverlust in der Kupplung ist.
Straßenkraftfahrzeug mit einem System nach einem der Ansprüche 8 bis 14.
Verfahren zum Begrenzen der Menge an Energie, die in einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs verloren geht, die eine Kraftmaschine mit einem Getriebe antreibend koppelt, während des Einrückens der Kupplung, im Wesentlichen wie hier mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
System zum Begrenzen der Menge an Energie, die in einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs verloren geht, die eine Kraftmaschine mit einem Getriebe antreibend koppelt, während des Einrückens der Kupplung, im Wesentlichen wie hier mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Straßenkraftfahrzeug, im Wesentlichen wie hier mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.