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Die vorliegende Erfindung betrifft Automatikgetriebe für Fahrzeuge und insbesondere Steuerverfahren, um die Motorleerlaufdrehzahl in einem Fahrzeug einzustellen, das ein Automatikgetriebe mit einem Drehmomentwandler umfasst.
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Fahrzeuge, wie beispielsweise Autos, Lastwagen, etc., umfassen typischerweise einen Verbrennungsmotor, der durch einen hydraulischen Drehmomentwandler mit einem Automatikgetriebe gekoppelt ist. Der hydraulische Drehmomentwandler umfasst ein Gehäuse, eine Turbine, einen Ständer und eine Pumpe. Das Gehäuse ist mit dem Schwungrad des Motors verschraubt. Das Gehäuse dreht sich mit derselben Drehzahl wie der Motor. Die Pumpe umfasst Rippen, die an dem Gehäuse befestigt sind. Das Fluid wird durch die Rippen radial auswärts in Rippen an der Turbine gelenkt, was zur Folge hat, dass sich die Turbine dreht. Die Turbine ist mit dem Getriebe verbunden. Als Ergebnis überträgt der hydraulische Drehmomentwandler Motordrehmoment an das Getriebe.
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Ein Motorsteuermodul (ECM) steuert den Verbrennungsmotor und modifiziert die Motorleerlaufdrehzahl. Das Motorsteuermodul modifiziert die Motorleerlaufdrehzahl unter Verwendung von Leerlaufluftsteuerung (IAC), elektronischer Drosselsteuerung (ETC) oder anderen ähnlichen Funktionen. Das Motorsteuermodul empfängt typischerweise die folgenden Steuereingaben: Motordrehzahl, Getriebeeingangsdrehzahl, Getriebetemperatur, Stellung des Getriebegangwählhebels und Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Getriebeeingangsdrehzahl ist gleich einer Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers.
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Um ein rückfreies Anfahren zu ermöglichen, beschreibt die
DE 196 03 239 A1 ein Verfahren, bei dem die Getriebeeingangskupplung so gesteuert wird, dass diese vor dem Variatorband eines CVT-Getriebes durchrutscht. Hierzu ist es erforderlich, dass zur Kompensation der reduzierten Kraftübertragung infolge der durchrutschenden Getriebeeingangskupplung die Motordrehzahl entsprechend erhöht wird.
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Aus der Druckschrift
US 5,855,533 A ist ferner ein Verfahren zum Beibehalten einer konstanten Motorleerlaufdrehzahl während des Schaltens eines Automatikgetriebes mit einem Drehmomentwandler von einer Getriebestellung ohne Fahrt in eine Fahrt-Getriebestellung bekannt, bei dem die Motorleistung, bevor eine Abnahme der Motorleerlaufdrehzahl erfolgt, auf Grundlage der Getriebetemperatur erhöht wird, um eine erhöhte Motorlast zu kompensieren und eine Regulierung der Motorleerlaufdrehzahl beizubehalten.
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Automatikgetriebe umfassen typischerweise einen Gangwählhebel zur Auswahl von Getriebestellungen ohne Fahrt, wie beispielsweise Park- oder Neutralstellungen, und Fahrt-Getriebestellungen, wie beispielsweise Rückwärts oder Vorwärts. Eine Rangierfolge (garage shift) findet statt, wenn der Fahrer das Automatikgetriebe von einer Getriebestellung ohne Fahrt in eine Fahrt-Getriebestellung schaltet. Wenn die Rangierfolge statt findet, steigt die Last auf den Motor erheblich an, wenn das Getriebe Drehmoment von dem Motor an die Antriebsräder übertragen kann. Der Drehmomentanstieg erfolgt nicht augenblicklich. Stattdessen ist eine Zeitverzögerung vorhanden, wenn das Getriebe mit einer Getriebeeingangskupplung in Eingriff tritt. Die Zeitverzögerung ist eine Funktion des Getriebetyps, des Pumpendrucks, der Öltemperatur und anderen Faktoren. Zusätzlich ist die Anfangslast, die von dem Getriebe aufgebracht wird, gewöhnlich größer als die Dauerlast bzw. stationäre Last (steady state load). Mit anderen Worten ist mehr Anstrengung erforderlich, um das Getriebefluid in dem Getriebe anfänglich zu scheren und zu drehen, als die Getriebedrehung beizubehalten. Während der Rangierfolge variieren die Größe der Getriebelast und ihr zeitlicher Verlauf stark. Infolge dieser Variation kann die Beibehaltung einer konstanten Motorleerlaufdrehzahl während der Rangierfolge eine Herausforderung für das Motorsteuermodul darstellen.
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In 1 ist eine schlecht kompensierte Rangierfolge gezeigt. Es sind die Motorleerlaufdrehzahl 10, die Getriebeeingangsdrehzahl 12 und die Kompensation der Motorleerlaufdrehzahl 14 wie auch ihre jeweiligen zeitlichen Verläufe gezeigt. Der Start der Rangierfolge erfolgt bei 20 und endet bei 22. Eine Zeitverzögerung, die durch Pfeil 26 gezeigt ist, tritt auf, wenn das Getriebe die Getriebeeingangskupplung aufbringt. Es sei angemerkt, dass die Last des Getriebes auf den Motor schnell ansteigt, wie bei 30 gezeigt ist, was zur Folge hat, dass die Motordrehzahl einbricht bzw. durchsackt, wie bei 32 gesehen werden kann.
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Herkömmliche Verfahren zur Kompensation der Motorleerlaufdrehzahl während der Rangierfolge umfassen gewöhnlich geregelte Rückkopplungssysteme, die das Durchsacken des Motors detektieren und die Motorleerlaufdrehzahl nachfolgend erhöhen. Andere Verfahren hemmen eine geregelte Leerlaufsteuerung, bis die Getriebelast vorhanden ist, oder verwenden einen fixierten Zeitverlauf, um der erhöhten Lastanforderung zuvor zu kommen. Geregelte Systeme erfordern, dass ein Durchsacken der Motordrehzahl auftritt. Ein fixierter Zeitablauf ist anfällig gegenüber Variationen im Getriebekupplungseingriff und kann zur Folge haben, dass die Motordrehzahl durchsackt oder hochdreht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem mit einfachen Mitteln und zuverlässig während einer Rangierfolge die Motorleerlaufdrehzahl konstant gehalten werden kann.
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Ein Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf und hält eine konstante Motorleerlaufdrehzahl während einer Rangierfolge eines Automatikgetriebes mit einem Drehmomentwandler bei. Ein Motorsteuermodul oder anderer Prozessor erkennt, wenn eine Füllung der Getriebeeingangskupplung erfolgt. Das Motorsteuermodul erhöht die Motorleistung auf Grundlage des Füllungszustands der Getriebeeingangskupplung und der Getriebetemperatur bevor eine Abnahme der Motorleerlaufdrehzahl erfolgt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hält ein Speicher, der mit dem Motorsteuermodul in Verbindung steht, die Turbinendrehzahl und das Drehzahlverhältnis fest. Das Motorsteuermodul gibt eine Füllung der Getriebeeingangskupplung an, wenn die festgehaltene Turbinendrehzahl minus einer gegenwärtigen Turbinendrehzahl größer als eine erste Kalibrierungskonstante ist. Das Motorsteuermodul gibt auch eine Füllung der Getriebeeingangskupplung an, wenn das festgehaltene Drehzahlverhältnis minus eines gegenwärtigen Drehzahlverhältnisses größer als eine zweite Kalibrierungskonstante ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform erhöht das Motorsteuermodul die Motorleistung, nachdem eine erste Zeitverzögerung abgewartet worden ist, nachdem die Füllung der Getriebekupplung erfolgt ist. Das Motorsteuermodul trägt stationäre Motorleistungsverstärkungen und dynamische Motorleistungsverstärkungen bei. Die dynamische Motorleistungsverstärkung kompensiert die anfängliche Scherlast innerhalb des Getriebes. Das Motorsteuermodul verringert die dynamische Verstärkung über die Zeit mit einer ersten Rate. Die dynamische Motorleistungsverstärkung wie auch die stationäre Motorleistungsverstärkung stehen mit der Getriebetemperatur in Verbindung. Die stationäre Motorleistungsverstärkung kompensiert die stationäre Last des Automatikgetriebes.
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Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine nicht kompensierte Rangierfolge nach dem Stand der Technik zeigt;
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2 ein Funktionsblockdiagramm eines Motorsteuermoduls (ECM) gemäß der vorliegenden Erfindung zur Kompensation von Rangierfolgen ist, um eine konstante Motorleerlaufdrehzahl vorzusehen;
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3 eine kompensierte Rangierfolge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die von dem Motorsteuermodul von 2 vorgesehen wird;
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4 ein Flussdiagramm zeigt, das Schritte zur Detektion der Füllung der Getriebeeingangskupplung zeigt, die durch das Motorsteuermodul von 2 ausgeführt wird; und
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5 ein Flussdiagramm ist, das Schritte zur Kompensation der Motorleerlaufdrehzahl auf Grundlage der detektierten Füllung der Getriebeeingangskupplung zeigt, die durch das Motorsteuermodul von 2 ausgeführt wird.
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Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) ist lediglich beispielhafter Natur.
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Die vorliegende Erfindung detektiert eine Füllung der Getriebeeingangskupplung und führt eine Kompensation der Motorleerlaufdrehzahl aus, um während der Rangierfolge einen konstanten Motorleerlauf vorzusehen. Im Gegensatz zu geregelten Rückkopplungssystemen, die kompensieren, nachdem die Motorleerlaufdrehzahl abnimmt, kommt die vorliegende Erfindung einer Verringerung der Motorleerlaufdrehzahl zuvor, bevor diese auftritt, und sieht eine Kompensation vor. Infolgedessen wird die Motorleerlaufqualität drastisch verbessert. Während die Detektion einer Füllung der Getriebekupplung wie auch die Motorleerlaufkompensation in Verbindung mit dem Motorsteuermodul (ECM) beschrieben ist, kann die vorliegende Erfindung auch durch einen oder mehrere andere Fahrzeugprozessoren ausgeführt werden.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist ein Motorsteuermodul 50 mit einem Motor 52 und einem Getriebe 54, das einen Drehmomentwandler umfasst, verbunden. Das Motorsteuermodul 50 empfängt die folgenden Eingaben von dem Motor 52 und dem Getriebe 54: Motordrehzahl SE, Getriebeeingangsdrehzahl ST, Getriebetemperatur TT, Stellung des Getriebegangwählhebels GEHR, und die Fahrzeuggeschwindigkeit SV.
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Das Motorsteuermodul 50 gemäß der vorliegenden Erfindung ist entwickelt worden, um die Lastvariabilität und die Variabilität des zeitlichen Verlaufs anzupassen, die bei Rangierfolgen auftreten. Das Motorsteuermodul kommt der Lastzunahme und der entsprechenden Motordrehzahlstörung zuvor. Das Motorsteuermodul 50 bringt eine Kompensation auf, bevor die Motorleerlaufdrehzahl den geregelten Zustand verlässt. Bei geregelten Rückkopplungssystemen verlässt die Motorleerlaufdrehzahl den geregelten Zustand, bevor eine Kompensation ausgeführt wird, was die Motorleerlaufqualität verringert.
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Ein erstes Verfahren (in 4 gezeigt) erkennt, wann das Getriebe Motordrehmoment übertragen kann, nachdem die Gangwählhebelstellung von Neutral auf Fahrt gewechselt wird. Mit anderen Worten erkennt das erste Verfahren die Füllung der Getriebeeingangskupplung. Der zeitliche Verlauf der Füllung der Getriebeeingangskupplung ist wichtig, da er die genaue Zeit darstellt, wann die Motorlastzunahme beginnt. Wenn die Motorleistung vor dieser Zeit erhöht wird, resultiert ein Hochdrehen der Motordrehzahl. Umgekehrt erfolgt, wenn die Motorleistung signifikant nach diesem Punkt erhöht wird, ein Durchsacken der Motordrehzahl. Durch genaue Detektion des Füllens der Getriebeeingangskupplung kann die Erhöhung der Leistung des Motors so angewendet werden, dass weder ein Hochdrehen der Motordrehzahl noch ein Durchsacken der Motordrehzahl erfolgt.
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Eine Detektion der Füllung einer Getriebeeingangskupplung wird dadurch erreicht, dass die Turbinendrehzahl und das Drehzahlverhältnis (Turbinendrehzahl/Motordrehzahl) zu Beginn der Rangierfolge festgehalten werden. Anschließend werden die gegenwärtige Turbinendrehzahl und das gegenwärtige Drehzahlverhältnis bei einer periodischen Rate mit den Messungen verglichen, die zu Beginn der Rangierfolge festgehalten wurden. Wenn die festgehaltene Turbinendrehzahl minus einer gegenwärtigen Turbinendrehzahl größer als ein Kalibrierungswert K3 ist oder das festgehaltene Drehzahlverhältnis minus ein gegenwärtiges Drehzahlverhältnis größer als ein Kalibrierungswert K2 ist, dann ist die Füllung der Getriebeeingangskupplung erfolgt. Das Drehzahlverhältnis wie auch die Turbinendrehzahl werden beide zur Detektion einer Füllung der Getriebekupplung verwendet, da sich unter gewissen Umständen das Drehzahlverhältnis nicht signifikant ändert, wenn die Getriebelast aufgebracht wird. Jedoch verringert sich die Turbinendrehzahl in Richtung Null und löst die Detektion einer Füllung der Getriebeeingangskupplung aus. Unter den meisten Umständen ist das Drehzahlverhältnis jedoch ein empfindlicherer und erwünschter Indikator.
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Das zweite Verfahren (in 5 gezeigt) wirkt auf die Detektion einer Füllung der Getriebeeingangskupplung ein und bestimmt die geeignete Motordrehzahlkompensation, um ein Durchsacken des Motors oder ein Hochdrehen des Motors zu verhindern. Die Kompensation wird hinzugefügt, nachdem eine Zeitverzögerung K6 abgelaufen ist. Es existieren zwei Komponenten der Motorleerlaufkompensation, die zusammen hinzugefügt werden: eine stationäre Verstärkung K4 und eine dynamische Verstärkung K5. Die stationäre Verstärkung K4 kompensiert die zusätzliche stationäre Last infolge des Getriebes. Die dynamische Verstärkung K5 kompensiert die anfängliche Scherlast (statische Last) des Getriebes und wird über die Zeit mit einer Rate K7 verringert (wie in 3 gezeigt ist). Die Größen der Verstärkungsterme K4 und K5 sind eine Funktion der Getriebetemperatur TT oder stehen mit dieser in Verbindung. Typischerweise wird, je kälter das Getriebe ist, die Größe der Leerlaufdrehzahlkompensation, die erforderlich ist, um so größer.
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Wie in den 3, 4 und 5 gezeigt ist, detektiert das Motorsteuermodul 50 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Füllung der Getriebeeingangskupplung und führt eine Kompensation bezüglich der Motorleerlaufdrehzahl aus, um während einer Rangierfolge einen konstanten Motorleerlauf vorzusehen. Die in 4 gezeigten Schritte werden von dem Motorsteuermodul 50 ausgeführt, um eine Füllung der Getriebeeingangskupplung zu detektieren.
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Die Schritte zum Detektieren der Füllung einer Getriebeeingangskupplung beginnen mit Schritt 100. Bei Schritt 102 bestimmt das Motorsteuermodul 50, ob die Eingangsdaten falsch sind. Wenn dies nicht der Fall ist, bestimmt das Motorsteuermodul 50 bei Schritt 104, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit SV größer als ein erster Kalibrierungswert K1 ist. Wenn dies nicht der Fall ist, bestimmt das Motorsteuermodul 50 bei Schritt 106, ob der Gangwählhebel in der Park- oder Neutralstellung ist. Wenn dies nicht der Fall ist, bestimmt das Motorsteuermodul bei Schritt 108, ob der Gangwählhebel in der Rückwärts- oder der Fahrt-Stellung ist. Wenn dies nicht der Fall ist, bestimmt das Motorsteuermodul 50 bei Schritt 110, ob die letzte Gangwählhebelstellung die Park- oder Neutralstellung war.
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Wenn Schritt 110 zutrifft, setzt das Motorsteuermodul die festgehaltene Turbinendrehzahl gleich der Turbinendrehzahl, das festgehaltene Drehzahlverhältnis gleich dem Drehzahlverhältnis, und der Flag betreffend die Vervollständigung der Kupplungsfüllung wird auf falsch (F) gesetzt. Die Steuerung fährt von Schritt 112 mit Schritt 114 fort, bei dem der Flag betreffend die letzte Stellung des Gangwählhebels in Neutral auf falsch gesetzt wird. Die Steuerung endet mit Schritt 116. Wenn die Schritte 102 oder 104 wahr sind oder Schritt 108 falsch ist, fährt das Motorsteuermodul mit Schritt 118 fort, bei dem der Flag betreffend die Vervollständigung der Kupplungsfüllung auf wahr (W) gesetzt wird und der Flag betreffend die Neutralstellung des Gangwählhebels auf falsch gesetzt wird. Die Steuerung fährt von Schritt 118 mit Schritt 116 fort.
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Wenn Schritt 106 wahr ist, fährt das Motorsteuermodul 50 mit Schritt 120 fort, bei dem der Flag betreffend die Vervollständigung der Kupplungsfüllung auf wahr und der Flag betreffend die letzte Stellung des Gangwählhebels in Neutral auf wahr gesetzt wird. Die Steuerung fährt von Schritt 120 mit Schritt 116 fort. Wenn Schritt 110 falsch ist, bestimmt das Motorsteuermodul 50 bei Schritt 130, ob der Flag betreffend die Vervollständigung der Kupplungsfüllung auf wahr gesetzt ist. Wenn dies nicht der Fall ist, setzt das Motorsteuermodul 50 das Drehzahlverhältnis gleich der Turbinendrehzahl geteilt durch die Motordrehzahl. Bei Schritt 136 bestimmt das Motorsteuermodul 50, ob das festgehaltene Drehzahlverhältnis minus eines gegenwärtigen Drehzahlverhältnisses größer als eine Kalibrierungskonstante K2 ist. Wenn dies nicht der Fall ist, bestimmt das Motorsteuermodul 50 bei Schritt 138, ob die festgehaltene Turbinendrehzahl minus einer gegenwärtigen Turbinendrehzahl größer als eine dritte Kalibrierungskonstante K3 ist. Wenn dies nicht der Fall ist, fährt die Steuerung mit Schritt 114 fort. Wenn die Schritte 136 oder 138 wahr sind, fährt die Steuerung mit Schritt 140 fort, bei dem der Flag betreffend die Vervollständigung der Kupplungsfüllung auf wahr gesetzt wird und die Wartezeit (hold off time) gleich einem sechsten Kalibrierungswert K6 gesetzt wird.
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Wie zuvor oben beschrieben wurde, bestimmen die Schritte, die in 4 gezeigt und oben beschrieben sind, wann die Füllung der Getriebekupplung vollständig ist. Das in 5 gezeigte Verfahren sieht eine Kompensation der Motorleerlaufdrehzahl vor. Die Steuerung beginnt mit Schritt 150. Bei Schritt 152 bestimmt das Motorsteuermodul 50, ob der Gangwählhebel in der Park- oder Neutralstellung ist. Wenn dies nicht der Fall ist, bestimmt das Motorsteuermodul 50, ob der Flag betreffend die Vervollständigung der Kupplungsfüllung auf wahr gesetzt ist. Wenn dies der Fall ist, bestimmt das Motorsteuermodul 50 bei Schritt 160, ob die Wartezeit K6 gleich Null ist. Wenn dies der Fall ist, fährt das Motorsteuermodul 50 mit Schritt 166 fort, bei dem die stationäre Kompensation gleich einer ersten Kalibrierungsfunktion K4 gesetzt wird, die mit der Getriebeöltemperatur in Verbindung steht. Die Steuerung fährt mit Schritt 170 fort, bei dem das Motorsteuermodul 50 bestimmt, ob der Flag betreffend eine hinzugefügte dynamische Kompensation auf falsch gesetzt ist. Wenn dies der Fall ist, setzt das Motorsteuermodul bei Schritt 174 die dynamische Kompensation gleich einer zweiten Kalibrierungsfunktion K5, die mit der Getriebeöltemperatur in Verbindung steht. Die Steuerung fährt mit Schritt 178 fort, bei dem der Flag betreffend eine hinzugefügte dynamische Kompensation auf wahr gesetzt wird. Bei Schritt 180 setzt das Motorsteuermodul 50 die Gesamtkompensation gleich der stationären Kompensation plus der dynamischen Kompensation. Die Steuerung endet mit Schritt 182.
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Wenn Schritt 152 wahr ist, wird der Flag bezüglich einer hinzugefügten dynamischen Kompensation auf falsch gesetzt, und die Steuerung fährt mit Schritt 182 fort. Wenn Schritt 154 falsch ist, fährt die Steuerung mit Schritt 182 fort. Wenn Schritt 160 falsch ist, fährt die Steuerung mit Schritt 190 fort, bei dem die Wartezeit verringert wird. Die Steuerung fährt von Schritt 190 mit Schritt 182 fort. Wenn Schritt 170 falsch ist, fährt die Steuerung mit Schritt 192 fort, bei dem eine dynamische Kompensation gleich der dynamischen Kompensation minus eines Kalibrierungswertes K7 gesetzt wird. Die Steuerung fährt von Schritt 192 mit Schritt 180 fort.
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Zusammengefasst hält ein Steuersystem und -verfahren eine konstante Motorleerlaufdrehzahl während einer Rangierfolge eines mit einem Automatikgetriebe ausgerüsteten Fahrzeugs mit einem Drehmomentwandler bei. Ein Motorsteuermodul oder anderer Prozessor deklariert, wenn eine Füllung einer Getriebeeingangskupplung erfolgt. Das Motorsteuermodul erhöht die Motorleistung auf Grundlage der Füllung der Getriebeeingangskupplung und bevor eine Abnahme der Motorleerlaufdrehzahl erfolgt. Das Motorsteuermodul hält eine Turbinendrehzahl und ein Drehzahlverhältnis (Turbinendrehzahl/Motordrehzahl) fest. Das Motorsteuermodul deklariert eine Füllung einer Getriebeeingangskupplung, wenn die festgehaltene Turbinendrehzahl minus einer gegenwärtigen Turbinendrehzahl größer als die erste Kalibrierungskonstante ist, oder wenn das festgehaltene Drehzahlverhältnis minus ein gegenwärtiges Drehzahlverhältnis größer als die zweite Kalibrierungskonstante ist. Das Motorsteuermodul erhöht die Motorleistung, nachdem eine erste Zeitverzögerung nach der Füllung der Getriebekupplung abgewartet wurde.
