DE19544516C2 - Steuereinrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe - Google Patents
Steuereinrichtung für ein automatisches KraftfahrzeuggetriebeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine solche Steuereinrichtung dient zum Schalten eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes,
wobei während einer Schaltung das Motordrehmoment verringert wird, um ein komforta
bles, d. h. ruckfreies Schalten zu ermöglichen und die Verlustleistung in den Reibelemen
ten des Getriebes möglichst gering zu halten. Eine solche Steuerung ist bei Hochschaltun
gen und bei Rückschaltungen sinnvoll, bei Rückschaltungen wird insbesondere eine Kom
forterhöhung angestrebt, da hier während der Zugkraftunterbrechung keine Verlustleistun
gen auftreten.
Eine bekannte Getriebesteuerung gibt beim Schalten eines automatischen Getriebes ein
Eingriffssignal an die Motorsteuerung. Diese verändert daraufhin das Motordrehmoment
und ermöglicht so ein ruckfreies und verschleißarmes Schalten. Die Getriebesteuerung
ermittelt den Anteil, um den das Motordrehmoment zu ändern ist und gibt diesen Anteil als
Steuerinformation an die Motorsteuerung (EP 0 518 855 B1).
Bei einem bekannten Verfahren zur elektronischen Steuerung eines automatischen Fahr
zeuggetriebes mit elektrohydraulisch betätigbaren Reibelementen zur Umschaltung zwi
schen den verschiedenen Übersetzungsstufen wird eine den Schaltvorgang charakterisie
rende Istgröße mit einer gespeicherten Sollgröße verglichen und in Falle einer Abweichung
ein Korrekturwert ermittelt, der den hydraulischen Druck für die Reibelemente des Getrie
bes adaptiv verändert (EP 0 176 750 B1). Als die den Schaltvorgang charakterisierende
Größe wird unter anderem der Gradient der Getriebeeingangsdrehzahl während des Schal
tens der Reibelemente verwendet. Zur Erkennung des Freilaufpunktes kann auch die zeitli
che Ableitung der Getriebeeingangsdrehzahl überwacht werden. Zur Erkennung des Syn
chronpunktes kann aus der Getriebeeingangsdrehzahl am Freilaufpunkt und dem Gangs
prung, unter der Voraussetzung einer konstanten Abtriebsdrehzahl, die Synchrondrehzahl
bestimmt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Freilauf- und den Synchronpunkt des Ge
triebes anhand von einfach zu bestimmenden Drehzahlen im Getriebe zu ermitteln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Steuereinrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Automatikgetriebes gemäß der Erfindung;
Fig. 2 für die rechnerische Ermittlung von Getriebedaten wesentliche Bestandteile des
Getriebe nach Fig. 1, in schematischer Darstellung;
Fig. 3 den zeitlichen Verlauf des Abtriebsmoments eines Getriebes bei einer Zugkraft
schaltung;
Fig. 4 die Verläufe der Differenzdrehzahl eines zuschaltenden und eines lösenden Schal
telements bei dem Getriebe nach Fig. 2;
Fig. 5 ein in der Steuereinrichtung des Getriebes nach Fig. 1 oder 2 verwendetes Fuzzy-
System;
Fig. 6 ein Programm zur Erkennung von Beginn und Ende der Momentenreduzierung;
Fig. 7 ein Fuzzy-System zur Parametrisierung der Momentenreduktion;
Fig. 8-10 die Zugehörigkeitsfunktionen von Ein- und Ausgangsgrößen des Fuzzy-
Systems nach Fig. 7;
Fig. 11 und 12 den Verlauf des Abtriebdrehmoments und des Motordrehmoments bei ei
ner Zugrückschaltung ohne Momentenreduzierung;
Fig. 13 und 14 den Verlauf des Abtriebdrehmoments und des Motordrehmoments bei ei
ner Zugrückschaltung mit Momentenreduzierung.
Ein Antrieb 1 eines Kraftfahrzeugs schließt ein Getriebe 2 ein, das zur Drehzahl- und
Drehmomentenwandlung einen Planetenradsatz 3 aufweist, der zum Beispiel in Ravig
neaux-, Simpson- oder Wilsonbauweise ausgeführt ist. Als Anfährelement dient ein hydro
dynamischer Drehmomentwandler 4 - auch als Föttinger-Wandler bekannt -, der zur Ver
besserung des Wirkungsgrades mit einer mechanischen Kupplung (hier nicht dargestellt)
überbrückt werden kann. Gesteuert wird das Getriebe 2 durch eine elektro-hydraulische
Steuereinrichtung 6, die - wie in der Zeichnung angedeutet - Befehle und Daten von dem
Fahrer und dem Kraftfahrzeug erhält und Daten mit dem Motor austauscht. Die Steuerein
richtung 6 besteht aus einer elektronischen Steuereinrichtung in engeren Sinne und aus ei
nem von dieser gesteuerten hydraulischen Betätigungsteil, der Aktuatoren für die verschie
denen Reibelemente im Getriebe - Kupplungen, Bremsen und Freiläufe - mit Druckflüssig
keit versorgt.
Das automatische Getriebe 2 ist in dem hier beschriebenen Beispiel als ein Wandler-
Vierganggetriebe realisiert. Dessen Grundaufbau ist aus Fig. 2 ersichtlich, in der ein Pla
netengetriebe nach dem Ravigneaux-Prinzip sowie mehrere Kupplungen und Bremsen zur
Realisierung der Gangschaltungen dargestellt sind, nicht aber der allgemein bekannte hy
drodynamische Wandler 4. Bauteile des Getriebes 2 sind: eine Eingangs- oder Antriebswelle
An, eine Ausgangs- oder Abtriebswelle Ab, eine erste Kupplung K1, eine zweite Kupplung
K2, eine erste Bremse B1, eine zweite Bremse B2 und ein Freilauf F. Die Zahnräder des
Getriebes sind durch ihre nachfolgend aufgeführten Zähnezahlen gekennzeichnet: z1 = 26
für ein kleines Sonnenrad, z2 = 34 für ein großes Sonnenrad, z3 = 22 für ein kurzes Plane
tenrad, z4 = 20 für ein langes Planetenrad und z5 = 74 für ein Hohlrad.
Ein Schnellgang (Overdrive) wird durch das Verbinden des Getriebeeingangs mit dem
Stützglied des ersten Gangs (Steg) über eine zusätzliche Kupplung realisiert. Das Stütz
glied im 4. Gang ist wie im 2. Gang das große Sonnenrad. Durch diese Bauweise kann auf
eine Zusatzgruppe zur Realisierung des Schnellgangs verzichtet werden.
Die beiden Hauptaufgaben einer elektronischen Getriebesteuerung bestehen in der Schalt
punktsteuerung und in der Schaltübergangssteuerung. Die Schaltpunktsteuerung geschieht
in bekannter Weise über Kennfelder (mit gespeicherter Drosselklappenstellung über der
Abtriebsdrehzahl). Die Auswahl der im Steuergerät abgelegten Kennfelder (z. B. "Sport",
"Ökonomisch" und "Winter") wird manuell oder adaptiv durch die Auswertung von im
Fährbetrieb gemessenen Größen durchgeführt.
Der weitaus komplexere Teil der elektronischen Getriebesteuerung ist die Steuerung des
Schaltübergangs. Mit ihrer Hilfe wird ein möglichst "weicher" Gangwechsel angestrebt.
Dazu sind neben der Beeinflussung des Druckes in den an der Schaltung beteiligten Reib
elementen eine Vielzahl anderer, in der nachfolgenden Tabelle dargestellter Aktivitäten
nötig. Ein den heutigen Ansprüchen an ein automatisches Getriebe genügender Schaltüber
gang kann nur durch den Einsatz sogenannter intelligenter Steuerelektronik erreicht wer
den. Auf der schaltungstechnischen Seite (Hardware) ist dazu eine hohe Bauteileintegration
und eine hohe Leistungsfähigkeit der verwendeten Mikrocontroller nötig, da eine große
Anzahl von Daten in einer sehr kurzen Zeit verarbeitet werden müssen.
Die beiden wesentlichen Aspekte der Schaltübergangssteuerung sind die Steuerung des
Motordrehmomentes (auch Motormomentensteuerung) und die Drucksteuerung. Bei der
Motormomentensteuerung wird während der Schaltung ein Eingriff in die Motorsteuerung
vorgenommen. Dazu werden Daten zwischen der Getriebesteuerung und der Motorsteue
rung ausgetauscht. Mit Hilfe der Drucksteuerung wird das Schalten und Lösen der Schalte
lemente im Getriebe gesteuert. Dazu wird mit Proportional- oder Schnellschaltventilen eine
Druckmodulation durchgeführt. Beide Aspekte stehen im engen Zusammenhang und be
einflussen sich gegenseitig. Die Drucksteuerung bei Schaltungen wird in einer parallel ein
gereichten Patentanmeldung (DE 195 44 517 A1) beschrieben, auf die
hiermit verwiesen wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde eine auf Fuzzy-Logik basierte Schaltüber
gangssteuerung entworfen und mit einer "closed-loop"-Simulation erprobt. Das Hauptau
genmerk wurde dabei auf Zugkraftschaltungen gelegt. Das Getriebe 2 ist als ein Viergang-
Ravigneaux-Satz mit Föttinger-Wandler ausgebildet.
Im wesentlichen sind dabei folgende Schritte durchgeführt worden:
- - Erstellung eines Simulationsmodells für ein 4-Gang Ravigneaux-Getriebe innerhalb eines einfachen Antriebsstrangs
- - Entwurf eines Modells der hydraulischen Steuereinrichtung
- - Entwurf einer Fuzzy-Logik basierten Motormomentensteuerung
- - Entwurf einer Fuzzy-Logik basierten Drucksteuerung
- - Erprobung der Schaltübergangssteuerung in der Simulation.
Der Einsatz von Fuzzy-Systemen zur Steuerung des automatischen Getriebes 2 wurde we
gen der Komplexität der Aufgabenstellung und der Vielzahl zu verarbeitender Größen ge
wählt. Außerdem kann ein solches System mit verfügbaren Entwicklungssystemen (Tools)
relativ schnell erstellt werden.
Im folgenden wird die Steuerung des Motormoments bei Schaltungen im Zugbetrieb be
schrieben. Prinzipiell ist es auch möglich, den Schaltablauf einer Schubschaltung durch ei
nen Motoreingriff zu beeinflussen. Zur Beeinflussung des Motormoments stehen folgende
Möglichkeiten zur Verfügung: Zündwinkelverstellung, Ausblendung von Einspritzungen,
elektronische Verstellung der Drosselklappe und elektronische Verstellung der Leerlauffül
lung. Wegen der relativ aufwendigen Realisierung und Trägheit der elektronischen Verstel
lung der Drosselklappe und der Leerlauffüllung sowie der ungünstigen Beeinflussung des
Abgasverhaltens durch die Ausblendung von Einspritzungen, wird hier die Zündwinkel
verstellung eingesetzt.
Nachfolgend wird die Steuerung des Motormoments bei Zugkraftschaltungen erläutert.
Zugkraftschaltungen sind die hinsichtlich der in den Schaltelementen auftretenden Verlust
leistung und der daraus resultierenden thermischen Beanspruchung der Reibbeläge kri
tischsten Schaltungen. Ohne einer Reduzierung des Motormomentes während der Schal
tung kommt es sehr leicht zur Zerstörung der Reibbeläge. Mit einer erfindungsgemäßen
Motormomentensteuerung kann die aus Fig. 3 dargestellte Überhöhung des Abtriebs
drehmoments Mab in der Inertia-Phase einer Schaltung eines herkömmlichen Getriebes ab
gebaut werden, so daß es zu einer Glättung des Getriebeabtriebsmoments und damit zu ei
ner merklichen Verbesserung des Fahrkomforts kommt.
Aus nachstehender Gleichung 1 läßt sich die Möglichkeit einer Verringerung der im zu
schaltenden Schaltelement (Freilaufschaltung) auftretenden Verlustarbeit durch eine Re
duzierung des Motormoments ersehen.
Hierin sind:
ai Drehzahlfaktor für Antrieb
al Drehzahlfaktor des lösenden Schaltelements für den Antrieb
ineu Übersetzung des neuen Gangs
ialt Übersetzung des alten Gangs
Jein getriebeeingangsseitiges Trägheitsmoment
MMot Motormoment
nab Getriebeabtriebsdrehzahl
wan = wein Antriebswinkelgeschwindigkeit
wab Abtriebswinkelgeschwindigkeit.
ai Drehzahlfaktor für Antrieb
al Drehzahlfaktor des lösenden Schaltelements für den Antrieb
ineu Übersetzung des neuen Gangs
ialt Übersetzung des alten Gangs
Jein getriebeeingangsseitiges Trägheitsmoment
MMot Motormoment
nab Getriebeabtriebsdrehzahl
wan = wein Antriebswinkelgeschwindigkeit
wab Abtriebswinkelgeschwindigkeit.
Aus dieser Gleichung ist zu erkennen, daß sich die in der Kupplung umgesetzte Verlustar
beit aus einem kinetischen Anteil (Abbremsung der Motormassen) und einem durch die
Verbrennung im Motor entstehenden Anteil zusammensetzt. Es besteht die Möglichkeit,
durch eine Reduzierung des Motormomentes die während der Schaltung auftretende Ver
lustarbeit in den Schaltelementen zu verringern. Weiterhin wird deutlich, daß bei einer
Verringerung des Motormomentes die Schleifzeit des Schaltelementes erhöht werden kann,
ohne daß sich die Verlustarbeit erhöht. Durch diese Erhöhung der zur Verfügung stehenden
Schleifzeit wird der Schaltkomfort verbessert.
Bei der Beurteilung der Möglichkeiten, die durch dem Motormomenteneingriff gegeben
sind, ist das Produkt aus Motormoment und Schaltzeit ausschlaggebend. Die Schaltzeit
wird dabei als Funktion des Kupplungsmomentes betrachtet, da dieses von außen her be
einflußbar ist. Wird das Motormoment nicht beeinflußt, muß zur Realisierung einer für die
Größe der Verlustarbeit unkritischen Schleifzeit ein hohes Kupplungsmoment aufgebracht
werden. Bleibt das Kupplungsmoment konstant und wird das Motormoment verringert,
verkürzt sich die Schleifzeit und damit die Verlustarbeit. Soll dagegen die Schleifzeit trotz
Verringerung des Motormomentes konstant bleiben, kann das Kupplungsmoment entspre
chend reduziert werden. Wichtig ist hierbei, eine Optimierung der Dauer der Schleifzeit
hinsichtlich Schaltkomfort und Beanspruchung der Reibelemente vorzunehmen.
Nachfolgend wird die Ablaufsteuerung des Motoreingriffs bei Zugkraftschaltungen be
schrieben. Hauptproblem der Ablaufsteuerung ist die präzise zeitliche Abstimmung des
Motoreingriffs. Das Motormoment darf keinesfalls vor dem vollständigen Lösen des
Schaltelements (Freilaufpunkt), welches den alten Gang trägt, einsetzen. Bis zu diesem
Zeitpunkt bleibt die Übersetzung des alten Gangs erhalten und eine Verringerung des Mo
tormoments wurde zu einem verstärkten Momenteneinbruch in der Torque-Phase führen.
Es ist also notwendig, den Freilaufpunkt exakt zu erfassen. Beim Erreichen des Freilauf
punktes kann das Motormoment sofort auf einen vorgegebenen Wert reduziert werden.
Der Zeitpunkt für die Beendigung des Motoreingriffs muß so gewählt werden, daß die
Rückstellung des Motormomentes auf seinen Ausgangswert so kurz wie möglich vor dem
Synchronpunkt (Schaltungsende) liegt und die Aufregelung bis zum Schaltende zeitlich
realisierbar ist. Bisherige Vorschläge gehen zum Beispiel wie erwähnt von einer Überwa
chung der zeitlichen Ableitung der Getriebeeingangsdrehzahl zur Erkennung des Freilauf
punktes aus. Zur Erkennung des Synchronpunktes kann aus der Getriebeeingangsdrehzahl
am Freilaufpunkt und dem Gangsprung, unter der Voraussetzung einer konstanten Ab
triebsdrehzahl, die Synchrondrehzahl bestimmt werden. Kurz vor Erreichen dieser Dreh
zahl wird das Moment auf seinen ursprünglichen Wert zurückgestellt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden der Freilauf- und der Synchronpunkt an
hand der Differenzdrehzahlen der an der Schaltung beteiligten ermittelt. Diese Drehzahlen
der Schaltelementhälften können aus der Getriebeeingangsdrehzahl, der Abtriebsdrehzahl
und den Drehzahlfaktoren bestimmt werden. Sollte die Getriebeeingangsdrehzahl nicht zur
Verfügung stehen, kann auch mit der Drehzahl einer getriebeinneren Welle gerechnet wer
den, da Eingangsdrehzahl ωan, Abtriebsdrehzahl ωab und Koppelwellendrehzahl ωi immer
über folgende Gleichung 2 verknüpft sind:
ωi = ai.ωan + bi.ωab (Gl. 2).
Die Drehzahlfaktoren ai und bi sind Zahnezahlverhältnisse und charakterisieren die Win
kelgeschwindigkeiten der entsprechenden Koppelwellen in Abhängigkeit der Winkelge
schwindigkeiten von An- und Abtrieb. Zur Berechnung wird jeweils der Antrieb bzw. der
Abtrieb als feststehend betrachtet. Es gilt dabei:
ai + bi = 1.
Die Drehzahlfaktoren der Schaltelementhälften müssen für das entsprechende Getriebe be
rechnet werden, und mit einer Zuordnung zur Schaltungsart (1-2, 2-3 . . .) in einem Speicher
zur Verfügung stehen, der durch folgende Tabelle dargestellt ist.
Darin sind:
a Drehzahlfaktor auf Antrieb bezogen
b Drehzahlfaktor auf Abtrieb bezogen
l lösendes Schaltelement
s zuschaltendes Schaltelement
1. Ziffer Schaltelementhälfte
2. Ziffer Schaltungsart.
a Drehzahlfaktor auf Antrieb bezogen
b Drehzahlfaktor auf Abtrieb bezogen
l lösendes Schaltelement
s zuschaltendes Schaltelement
1. Ziffer Schaltelementhälfte
2. Ziffer Schaltungsart.
Damit können die Drehzahlen der an der Schaltung beteiligten Schaltelementhälften be
stimmt werden. Aus diesen einzelnen Drehzahlen können nun wiederum die Differenz
drehzahlen der Hälften der Schaltelemente mit den folgenden Gleichungen 3 und 4 berech
net werden:
- - lösende Kupplung: (Bsp.: Schaltung 1-2)
nl11 = al11.nein + bl11.nab
nl21 = al21.nein + bl21.nab
abs(ndiffl1) = abs(nl11-nl21) (Gl. 3)
mit:
nl11: Drehzahl der 1. Hälfte des lösenden Schaltelements für Schaltübergang 1-2
nl21:Drehzahl der 2. Hälfte des lösenden Schaltelements für den Schaltübergang 1-2
ndiffl1: Differenzdrehzahl an des lösenden Schaltelements für den Schaltübergang 1-2. - - zuschaltende Kupplung: (Bsp.: Schaltung 1-2)
ns11 = as11.nein + bs11.nab
ns21 = as21.nein + bs21.nab
abs(ndiffs1) = abs(ns11-ns21) (Gl. 4)
mit:
ns11: Drehzahl der 1. Hälfte des zuschaltenden Schaltelements für den Schaltübergang 1-2
ns21: Drehzahl der 2. Hälfte des zuschaltenden Schaltelements für den Schaltübergang 1-2
ndiffs1: Differenzdrehzahl an dem zuschaltenden Schaltelement für den Schaltübergang 1-2.
Somit stehen für die aktuelle Schaltung die Differenzdrehzahlen an den beiden Schaltele
menten zur Verfügung. Mit den Absolutwerten dieser Differenzdrehzahlen können nun der
Freilaufpunkt (Differenzdrehzahl des lösenden Schaltelements wird größer als null) und
der Synchronpunkt (Differenzdrehzahl des zuschaltenden Schaltelements wird null) exakt
bestimmt werden. Die Verläufe der Differenzdrehzahlen des schaltenden und des lösenden
Schaltelements sind aus Fig. 4 ersichtlich.
Wie schon weiter oben angedeutet, kann bei Erkennung auf "Freilaufpunkt" das Motor
moment sofort reduziert werden. Diese Reduzierung muß kurz vor dem Synchronpunkt be
endet werden, damit noch genügend Zeit zur Rückstellung bleibt. Um dies zu realisieren,
wird eine Schwelldrehzahldifferenz festgelegt, so daß bei Unterschreitung dieser Schwelle
durch die Drehzahldifferenz der schaltenden Kupplung der Motoreingriff beendet wird.
Das reduzierte Motormoment wird jetzt wieder auf seinen Ausgangswert zurückgeführt.
Die Festlegung der Schwelldrehzahl erfolgt durch einen Fuzzy-Algorithmus, der in einem
Fuzzy-System 11 abläuft (Fig. 5). Dieser Algorithmus wird zu Beginn der Schaltung
aufgerufen und erhält folgende Eingangsgrößen 12 bis 14, die in einer Regelbasis 15 abge
arbeitet werden:
- - 12 = Stärke der Momentenreduzierung (Faktor 0 . . . 1),
- - 13 = normiertes Motormoment zu Schaltbeginn:
- - 14 = normierte Differenzdrehzahl am zuschaltenden Schaltelement:
Während der Zugkraftschaltung ändert sich das Motormoment wegen den getroffenen Vor
aussetzungen nicht wesentlich. Daher kann aus dem Motormoment zu Beginn der Schal
tung und der Größe der Momentenreduzierung der bei der Rückstellung notwendige Mo
mentensprung abgeschätzt werden. Es muß genügend Zeit zur Verfügung stehen, um die
sen Momentensprung z. B. durch eine Zündwinkelverstellung zu vollführen.
Der Wert der Differenzdrehzahl zu Schaltbeginn läßt bei relativ konstanten Schaltzeiten ei
ne Aussage über die Größe des negativen Anstiegs des Differenzdrehzahlverlaufes zu. Bei
einem starken negativen Anstieg muß die Differenzdrehzahlschwelle angehoben werden,
da sonst die bis zum Schaltende verbleibende Zeit für die Momentenrückstellung zu kurz
ist.
Ausgangsgröße 16 des Fuzzy-Algorithmus ist eine normierte Schwelldrehzahl nswnorm,
wobei eine Normierung auf eine Differenzdrehzahl von 130*1/min durchgeführt wurde.
Die Struktur des Fuzzy-Algorithmus ist aus Fig. 5 ersichtlich. Darin werden folgende
Größen verwendet:
- - kredf_zh: Stärke der Momentenreduzierung für die Zughochschaltung,
- - m0_norm: normiertes Motormoment,
- - ndsk_norm: normierte Differenzdrehzahl des zuschaltenden Schaltelements,
- - nsw_zh_norm: normierte Drehzahlschwelle.
In Fig. 6 ist der Gesamtalgorithmus zur Erkennung von Beginn und Ende der Momenten
reduzierung für die Zughochschaltung in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt. Das
Ablaufdiagramm ist selbsterklärend. Es ist zu erkennen, daß im Wandlerbereich keine
Momentenbeeinflussung durchgeführt wird, da die Schaltung bei sehr kleinen Momenten
abläuft. Die Erkennung des Wandlerbereichs geschieht durch Überwachung des Verlaufes
der Wandlerverstärkung µ.
Nachfolgend wird Stärke der Momentenreduzierung bei Zugkraftschaltungen erläutert. Wie
schon weiter oben angedeutet, zielt die Momentenreduzierung bei Zughochschaltungen auf
eine Verbesserung des Schaltkomforts und auf eine Verringerung der während des
Schaltübergangs auftretenden Verlustarbeit. Die Verbesserung des Schaltkomforts wird
dadurch erreicht, daß durch eine Momentenreduzierung das für die Schaltung nötige
Kupplungsmoment reduziert werden kann. Damit wird eine starke Überhöhung des Ab
triebsmoments in der Inertia-Phase vermieden. Die Möglichkeit der Reduzierung der Ver
lustarbeit wurde anhand von Gleichung Gl. 1 gezeigt.
Das hier erläuterte System zur Momentenbeeinflussung parametrisiert die Stärke der Mo
mentenreduktion zu Beginn der Zughochschaltung. Dazu ist es nötig, mittels aussagekräf
tiger Größen bei Schaltbeginn auf die zu erwartende Verlustarbeit zu schließen, und danach
die Stärke der Momentenreduzierung festzulegen. Dies geschieht mit Hilfe von zwei Ein
gangsgrößen Gangsprung und Getriebeeingangsdrehzahl. Die Auswahl dieser beiden Grö
ßen stützt sich darauf, daß die Verlustarbeit wesentlich durch die Schaltzeit bestimmt wird,
und diese wiederum durch den Gangsprung und die Getriebeeingangsdrehzahl (Gleichung
5.9). Dabei bewirkt eine Vergrößerung der beiden Größen eine Erhöhung der Verlustarbeit.
Wird die Schaltzeit durch die Drucksteuerung einigermaßen konstant gehalten, kann bei
einer Momentenreduzierung das dazu nötige Kupplungsmoment verringert werden, was zu
einer Verbesserung des Schaltkomforts führt.
Zur Parametrisierung der Stärke der Momentenbeeinflussung wird ein Fuzzy-System 18
(Fig. 7) eingesetzt, das aus den Eingangsgrößen Gangsprung igs_fuzzy und Getriebeein
gangsdrehzahl n1_fuzzy in einer Regelbasis 21 als Ausgangswert 22 die Stärke der Mo
mentenreduzierung generiert (Fig. 7). Für die weitere Verarbeitung innerhalb der Getrie
besteuerung dient dieser Ausgangswert als Reduzierungsfaktor. Unter Parametrisierung
wird hier die genaue Ermittlung einer Größe unter Verwendung von bekannten oder abzu
leitenden Getriebeparametern verstanden.
Der Einsatz des Fuzzy-Systems ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil es keinen prakti
schen Sinn ergibt, die Eingangsgröße "Getriebeeingangsdrehzahl" und die Ausgangsgröße
"Reduzierungsfaktor" scharf abzugrenzen.
Die in Fig. 7 enthaltenen Größen bedeuten:
igs_fuzzy: Gangsprung,
n1_fuzzy: normierte Getriebeeingangsdrehzahl,
kred_zh: Faktor der Momentenreduzierung für die Zughochschaltung [0 . . . 1],
nsw-rules: Regeln der Regelbasis 21.
igs_fuzzy: Gangsprung,
n1_fuzzy: normierte Getriebeeingangsdrehzahl,
kred_zh: Faktor der Momentenreduzierung für die Zughochschaltung [0 . . . 1],
nsw-rules: Regeln der Regelbasis 21.
Die Getriebeeingangsdrehzahl ist dabei auf ihren Maximalwert normiert worden.
Die Fuzzy-Sets der Ein- und Ausgangsgrößen des Fuzzy-Systems 18 sind aus den Fig.
8, 9 und 10 ersichtlich. Diese zeigen die Zugehörigkeitsfunktionen der drei Fuzzy-
Variablen, d. h. die Zugehörigkeitsgrade der Größen igs, n1_fuzzy und kred_zh.
Die Regelbasis 21 enthält nachstehend wiedergegebene Fuzzyregeln:
Die Ergebnisse der Momentenreduzierung bei Zugrückschaltungen werden nun anhand der
Fig. 11 bis 14 erläutert. Die Fig. 11 und 12 zeigen den zeitlichen Verlauf des Ab
triebdrehmoments Mab bzw. des Motordrehmoments Mmot bei einer Zugrückschaltung oh
ne Momentenreduzierung. Deutlich ist der starke Sprung des Abtriebdrehmoments (durch
einen Pfeil markiert) beim Fassen des Freilaufs zu erkennen. Dieser Momentensprung, der
mit einem Beschleunigungsruck und einer Verdrehung der Abtriebswelle verbunden ist,
soll durch den Momenteneingriff verringert werden.
Die Fig. 13 und 14 zeigen den zeitlichen Verlauf des Abtriebdrehmoments Mab bzw.
des Motordrehmoments Mmot bei einer Zugrückschaltung, bei der eine Momentenreduzie
rung gemäß der Erfindung durchgeführt wurde. Die durch die Motormomentreduzierung
bewirkte Glättung des Momentensprungs an der Abtriebswelle an dem für ein sanftes
Schalten maßgeblichen Ende des Schaltvorgangs ist deutlich erkennbar (oberer Pfeil in Fig.
13). Es wird somit durch die Erfindung der Schaltkomfort des mit einem automati
schen Getriebe 2 versehenen Antriebs 1 eines Kraftfahrzeugs merklich verbessert und die
beim Schalten auftretende Verlustarbeit verringert.
Claims (5)
1. Steuereinrichtung (6) für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe (2), durch die zur Er
höhung des Schaltkomforts während einer Schaltung, insbesondere bei einer Schaltung im
Zugbetrieb, das Motordrehmoment verringert wird, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Motordrehmomentreduktion durch die Steuereinrichtung (6) frühestens beim Er reichen des Freilaufpunkts des Getriebes (2) begonnen und kurz vor Erreichen des Syn chronpunktes des Getriebes (2) beendet wird, und
- - daß der Freilauf- und der Synchronpunkt des Getriebes (2) anhand von Drehzahldifferen zen (ndiffl1, ndiffs1) der an der jeweiligen Schaltung beteiligten Schaltelemente festgestellt werden.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahldifferen
zen von aus je zwei Schaltelementhälften bestehenden Schaltelementen des Getriebes (2)
aus der Getriebeeingangdrehzahl, aus der Abtriebsdrehzahl (nab) und aus Drehzahlfaktoren
(ai, bi), die sich aus Zähneverhältnissen im Getriebe (2) ergeben, ermittelt werden.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Motordrehmoment
reduziert wird, sobald die Drehzahldifferenz des jeweils zuschaltenden Schaltelements un
gleich null ist.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Motordrehmoment
auf seinen Ausgangswert zurückgeführt wird, sobald die Drehzahldifferenz (ndiffs1) des
jeweils zuschaltenden Schaltelements eine vorgegebene Schwelldrehzahl (nswnorm) über
schreitet.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelldrehzahl
durch ein Fuzzy-System (11) festgelegt wird, von dem als Eingangsgrößen eine vorgege
bene Stärke der Motormomentreduzierung (12), ein normiertes Motordrehmoment (13) zu
Schaltbeginn und eine normierte Differenzdrehzahl (14) an dem zuschaltenden Schaltele
ment ausgewertet werden.
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8305 | Restricted maintenance of patent after opposition | ||
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Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |