DE19636629B4

DE19636629B4 - Steuerung für ein Automatikgetriebe mit einem hydraulischen Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE19636629B4
Application number: DE19636629A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr. Hinrichsen; Peter Dipl.-Ing. Merk; Hanno Dipl.-Ing. Jelden
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2016-09-11
Also published as: DE19636629A1

Abstract

Steuerung für ein Automatikgetriebe mit einem hydraulischen Drehmomentwandler, mit einer Pumpenwelle, die von einer Kraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, und einer ein Abtriebsmoment liefernden Abtriebswelle, und mit einem ein Stellsignal generierenden Betätigungsorgan zum Einstellen eines gewünschten Abtriebsmomentes durch Einstellen des von der Kraftmaschine generierten Drehmoments, dadurch gekennzeichnet, daß einer das Stellsignal (28) führenden Leitung ein Zweig (30) parallel geschaltet ist, in dem Übertragungsglieder angeordnet sind, von denen zumindest eins differenzierende und zumindest eins verzögernde Übertragungscharakteristik hat.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für ein Automatikgetriebe mit einem hydraulischen Drehmomentwandler, mit einer Pumpenwelle, die von einer Kraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, und einer ein Abtriebsmoment liefernden Abtriebswelle, und mit einem ein Stellsignal generierenden Betätigungsorgan zum Einstellen eines gewünschten Abtriebsmomentes durch Einstellen des von der Kraftmaschine generierten Drehmoments.
Die Erfindung betrifft weitehin ein Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes mit den werteren Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.
Automatikgetriebe der gattungsgemäßen Art werden häufig als Kennungswandler in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um den an sich ungünstigen Orehmomentverlauf einer Verbrennungskraft maschine an die Bedürfnisse im Fahrzeugbetrieb anzupassen.
In einem hydraulischen Drehmomentwandler wird die mechanische Eingangsleistung über die Schaufeln einer Kreiselpumpe auf den Massenstrom eines flüssigen Mediums (meist On übertragen und in den Schaufeln des Turbinenrades wieder in mechanische Leistung zurükgewandelt. Solche Strömungsgetriebe sind durch zwei dimensionslose Großen gekennzeichnet: Leistungszahl λ und Wandlung μ, die beide eine Funktion des Drehzahlverhältnisses ν Turbine zur Pumpe sind. ν = ωT/ωP
Die Wandlung μ bestimmt bei gegebenen Pumpmoment M_P die Große des Turbinenmoments M_T.
Aus dieser Beziehung resultiert, daß das Ausgangsdrehmoment des Wandlers (Turbinenmoment) und damit auch das Antriebsmoment des Fahrzeugs verzögert auf eine Änderung des Eingangsdrehmoments (Pumpenmoment, beim Kraftfahrzeug = dem Motordrehmoment) reagiert, da das Ausgangsdrehmoment wesentlich vom Wandlerschlupf (d. h. von der Wandlung μ) abhängt und weniger direkt vom Eingangsdrehmoment Dieses Vefial ten führt insbesondere bei niedrigen Wandlerausgangsdrehzahlen zu einem schlechten Ansprechverhalten des Antriebs.

So ist aus der DE 42 35 821 A1 eine Steuerung bzw. ein Verfahren bekannt, bei dem zunächst mittels eines Lastwunsches das Sollturbinenmoment ermittelt wird. Hiernach wird aus dem Sollturbinenmoment auf Basis des durch den Wandler einzustellenden Solldrehzahlverhältnisses das Sollmotormoment berechnet. Hierbei fließen diese Sollwerte in eine entsprechende Vorsteuerstrategie ein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung bzw. ein Verfahren für ein Automatikgetriebe so zu verbessern, dass das Ansprechverhalten, d.h. das Befolgen eines vom Benutzer, insbesondere einem Autofahrer, indizierten Lastwunsches verbessert ist.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist für die Steuerung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese zuvor aufgezeigte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 8 gelöst.

Der der eigentlichen, das Stellsignal führenden Leitung parallel geschaltete Zweig enthält vorzugsweise ein Glied mit einer Übertragungscharakteristik, die eine Kettenschaltung eines Differenziergliedes und eines Verzögerungsgliedes erster Ordnung darstellt, mithin ein sogenanntes D-T₁-Glied. Hierdurch wird ein zusätzliches Signal, d.h. ein Lastvorlalt, generiert, der aus einem Anteil besteht, der proportional zu einem Änderungswunsch ist, d.h. proportional zu dem Gradienten der gewünschten Laständerung. Dieser Anteil wird durch das Differenzierglied erzeugt. Der Anteil des Verzögerungsgliedes erster Ordnung führt dazu, dass das zusätzlich generierte Signal, der sogenannte Lastvorhalt, mit der Zeit abklingt.

Der parallele Zweig reagiert also nur auf geänderte Lastvorgaben bzw. Lastwunschänderungen. Bei gleichbleibendem Lastwunsch, mithin gleichbleibender Stellung des Betätigungsorgans, insbesondere des Fahrpedals eines Kraftfahrzeuges, erzeugt der parallel geschaltete Zweig kein zusätzliches Signal, d.h. keinen Lastvorhalt.

Bevorzugt sind dabei in dem parallel angeordneten Zweig ein D-Glied und ein T₁-Glied in Reihe geschaltet, so dass ein D-T₁-Glied gebildet wird. Es hat sich herausgestellt, dass ein D-T₁-Glied eine besonders vorteilhafte Charakteristik aufweist.

Bevorzugt ist insbesondere vorgesehen, dass die Übertragungscharakteristik oder Übertragungscharakteristiken der in dem parallelen Zweig angeordneten Übertragungsglieder in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Automatikgetriebes veränderbar sind. Hiermit wird insbesondere in einem Kraftfahrzeug den spezifischen Gegebenheiten verschiedener Fahrge schwindigkeiten, eingelegter Gänge etc. Rechnung getragen. Insbesondere kann bei einem Automatikgetriebe, das eine Wandlerüberbrückungskupplung aufweist, vorgesehen sein, dass die Steuerung abgeschaltet wird, wenn der hydraulische Drehmomentwandler des Automatikgetriebes durch die Wandlerüberbrückungskupplung mechanisch überbrückt ist. Bei einem solchen Betriebszustand ist der durch den hydraulischen Drehmomentwandler gegebene Nachteil der verzögerten Reaktion auf einem Laständerungswunsch nicht gegeben, so dass sich die Steuerung negativ auswirken würde.

Bevorzugt wird die Steuerung insbesondere in ein Aggregate-Management-System (AMS) eines Kraftfahrzeuges integriert.

Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zum Einstellen eines gewünschten Abtriebmomentes (Lastwunsch) bei Änderung des Lastwunsches bis zum Erreichen des für den neuen Lastwunsch benötigten Wandlerschlupfes bei einer Lastanhebung ein größeres, bei einer Lastabsenkung ein kleineres Drehmoment der Kraftmaschine eingestellt wird, als dem neuen Lastwunsch entspricht. Im Rahmen dieser Anmeldung wird die Differenz zwischen tatsächlichem Lastwunsch und eingestelltem Lastwunsch als Lastüberhöhung, Lastvorhalt oder auch als Zusatzlast bezeichnet.

Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass einem Lastwunsch mittels eines Wandlerkennfeldes ein hierfür benötigter Sollschlupf zugeordnet wird, dass der Istschlupf des hydraulischen Drehmomentwandlers gemessen und mit dem Sollschlupf verglichen wird, und dass eine Zusatzlast als Stellgröße generiert wird, um die Differenz zwischen Sollschlupf und Istschlupf zu verringern.

Auch bei einer Schlupfregelung kann wiederum vorgesehen sein, dass die Parameter der Regelung, d.h. die Übertragungscharakteristik zumindest eines Übertragungsgliedes und/oder die Regelungscharakteristik des Schlupfreglers in Abhängigkeit vom Betriebspunkt des Automatikgetriebes angepasst werden.

Insbesondere wenn das zu regelnde Automatikgetriebe in einem Kraftfahrzeug eingebaut und von einer Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, wird verschiedenen Fahrzuständen des Kraftfahrzeuges Rechnung getragen, so dass der subjektive Eindruck des Fahrers verbessert und sein Fahrvergnügen erhöht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 einen Graphen zweier Funktionen, repräsentierend den Lastwunsch und den Wandlerschlupf,

2 eine schematische Darstellung des vom Fahrpedal eines elektronisch gesteuerten Kraftfahrzeuges zum Motor führenden Signalstrangs, und

3 eine alternative Ausführungsform einer Steuerungseinrichtung für ein Automatikgetriebe mit integrierter Schlupfregelung.

1 zeigt im oberen Teil des Koordinatensystems eine Funktion, die den Lastwunsch repräsentiert, den ein Autofahrer beispielsweise bei einem Überholvorgang hat. Der Graph 10 des Lastwunsches ist in einem ersten Bereich 12 konstant. Dieser Bereich entspricht der Stationärfahrt, d.h. das vom Getriebeausgang zu den Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges gelieferte Abtriebsdrehmoment ist gerade ausreichend, um die Fahrzeugwiderstände bei Stationärfahrt zu überwinden. Zum Beschleunigen tritt der Fahrer des Kraftfahrzeuges das Fahrpedal nieder, gleichbedeutend einer Lastwunschänderung 14 auf ein höheres Niveau 16, gefolgt von einem Zurücknehmen des Fahrpedals in einer Phase 18 nach Beendigen des Überholvorganges, um mit der ursprünglichen Geschwindigkeit und einem daher zurückgesetzten Lastwunsch 20 weiterzufahren.
Damit der Lastwunsch konkret realisiert wird und damit das Fahrzeug auf den Fahrer einen agilen Eindruck macht, müsste der in 1 ebenfalls dargestellte Schlupf zwischen Pumpenrad und Wandlerrad eine geometrische ähnliche Form aufweisen wie die Lastwunschkurve.
1 zeigt als durchgezogene Linie 22 den in der Praxis tatsächlich eintretenden Schlupfverlauf, dessen Verlauf vom angestrebten Verlauf erheblich abweicht.
Um den Schlupfverlauf und damit das Abtriebsmoment mehr an den Lastwunsch anzunähern, ist vorgesehen, den Lastwunsch in Bereichen, wo sich der Lastwunsch ändert, zu überhöhen. Dies ist in 1 durch die gestrichelten Linien 24 und 26 angedeutet.
2 zeigt eine Schaltung zur Realisierung einer solchen Lastüberhöhung oder eines solchen Lastvorhaltes. Das von einem Fahrpedal generierte Stellsignal wird über eine Leitung 28 geleitet. In einem parallel geschalteten Zweig 30 ist ein D-T₁-Glied 32 angeordnet. Kommt es zu einer Änderung des Lastwunsches, wie beispielsweise im Bereich 14 in 1, so erzeugt das D-T₁-Glied 32 ein Zusatzsignal, dessen Höhe proportional zum Gradienten, d. h. proportional zur Steigung des Bereichs 14 des Graphen 10 ist. Der Verzögerungsanteil der Übertragungscharakteristik des D-T₁-Gliedes 32 sorgt dafür, daß das Zusatzsignal im Laufe der Zeit wieder abklingt. Das Zusatzsignal wird dem ursprünglich generierten Stellsignal in der Leitung 28 zugemischt, so daß die in 1 oben dargestellte Lastüberhöhung oder Zusatzlast generiert wird. Ein Schalter 33 erlaubt eine Unterbrechung des Zweigs 30, beispielsweise wenn der hydraulische Drehmomentwandler, dessen Trägheit korrigiert werden soll, durch eine Wandlerüberbrückungskupplung überbrückt ist.
1 zeigt in ihrem unteren Bereich durch die gestrichelt dargestellten Linien des Graphen 22, wie sich der Wandlerschlupf dem gewünschten Verlauf besser annähert.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der im parallel angeordneten Zweig 30 anstelle des D-T₁-Gliedes ein Schlupfregler 34 angeordnet ist Der aus der Leitung 28 ausgekoppelte Lastwunsch bzw. das entsprechende Signal wird in einer entsprechenden Vorrichtung 36, in der das Wandlerkennfeld abgespeichert ist, einem Sollschlupf zugeordnet, bei dem das gewünschte Abtriebsmoment erzeugt wird. Der Sollschlupf wird als Sollgroße dem Schlupfregler 34 zugeordnet. Das Automatikgetriebe selbst wird hierbei als Regelstrecke 38 aufgefaßt. Die Drehzahl der Pumpenwelle ist entweder gleich oder proportional der Drehzahl der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeuges, während die Drehzahl der Turbinenwelle direkt gemessen oder bei bekanntem Übersetzungsverhältnis aus der gemessenen Getriebeausgangsdrehzahl berechnet werden kann. Hieraus läßt sich der Istschlupf berechnen. Der Istschlupf wird als Istgröße dem Schlupfregler 34 zugeführt Der Schlupfregler 34 erzeugt eine Stellgröße, die wiederum einer Zusatzlast oder Lastüberhöhung entspricht und dem auf der eigentlichen Stellsignalleitung 28 geführten Signal zugemischt wird. Die in 3 nicht dargestellte Verbrennungskraftmaschine wird entsprechend anders eingestellt. Liegt eine Erhöhung als Lastwunsch vor, so wird beispielsweise beim Otto-Motor die Drosselklappe um ein entsprechend größeres Maß geöffnet oder bei einem Dieselmotor die Einspritzmenge entsprechend größer eingestellt, als dem eigentlichen Lastwunsch entsprechen würde.
Vorteilhafterweise kann das Lastsignal nach der Summationsstelle, also der Stelle, in die Leitungen 28, 30 der 2, 3 zusammengeführt werden, auf eine Maximal- oder Minimallast wert begrenzt werden.
Die in den 2 und 3 dargestellten Schaltungsprinzipien lassen sich im Rahmen der Steuer- und Regelungselektronik eines modernen Kraftfahreuges problemlos unterbringen, insbesondere in einem sogenannten AMS, einem Aggregate-Management-System.

10: Lastwunschverlauf
12: Lastwunsch bei Stationärfahrt
14: Lastwunsch beim Beschleunigen
16: Lastwunsch beim Überholen, stationär
18: Lastwunsch beim Abbremsen
20: Lastwunsch bei Stationärfahrt
22: Wandlerschlupfverlauf
24: Lastüberhöhung durch Zusatzlast
26: negative Lastüberhöhung
28: Stellsignalleitung
30: paralleler Zweig (zu 28)
32: D-T₁-Glied
33: Schalter
34: Schlupfregler
36: Wandlerkennfeld
38: Regelstrecke

Claims

Steuerung für ein Automatikgetriebe mit einem hydraulischen Drehmomentwandler, mit einer Pumpenwelle, die von einer Kraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, und einer ein Abtriebsmoment liefernden Abtriebswelle, und mit einem ein Stellsignal generierenden Betätigungsorgan zum Einstellen eines gewünschten Abtriebsmomentes durch Einstellen des von der Kraftmaschine generierten Drehmoments, dadurch gekennzeichnet, daß einer das Stellsignal (28) führenden Leitung ein Zweig (30) parallel geschaltet ist, in dem Übertragungsglieder angeordnet sind, von denen zumindest eins differenzierende und zumindest eins verzögernde Übertragungscharakteristik hat.
Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein D-Glied und ein T₁-Glied ein D-T₁-Glied (32) bildend geschaltet sind.
Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungscharakteristik oder Übertragungscharakteristiken in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Automatikgetriebes veränderbar sind.
Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem parallel geschalteten Zweig (30) ein Schalter (33) angeordnet ist, mit dem der Zweig unterbrochen werden kann, wenn der hydraulische Drehmomentwandler des Automatikgetriebes durch eine Wandler-Überbrückungskupplung mechanisch überbrückt ist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kennwert K_D des D-Glieds in Abhängigkeit von der Drehzahl der Turbinenwelle verändert wird.
Stuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Automatikgetriebe in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, daß die Kraftmaschine eine Verbrennungskraftmaschine ist und daß das Betätigungsorgan das Fahrpedal des Kraftfahrzeuges ist.
Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung in ein Aggregate-Management-System (AMS) des Kraftfahrzeugs integriert ist.
Verfahren zum Steuern eines als Kennungswandler für eine Kraftmaschine verwendeten Automatikgetriebes mit einem hydraulischen Drehmomentwandler, mit einer Pumpenwelle, die von der Kraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, und einer ein Abtriebsmoment, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges, liefernden Abtriebswelle, und mit einem ein Stellsignal generierenden Betätigungsorgan, insbesondere dem Fahrpedal eines Kraftfahrzeuges, zum Einstellen eines gewünschten Abtriebsmoments durch Einstellen des von der Kraftmaschine erzeugten Drehmoments, dadurch gekennzeichnet, dass – zum Einstellen eines gewünschten Abtriebsmomentes (Lastwunsch) bei Anderung des Lastwunsches bis zum Erreichen des für den neuen Lastwunsch benötigten Wandlerschlupfes bei einer Lastanhebung ein größeres, bei einer Lastabsenkung ein kleineres Drehmoment der Kraftmaschine eingestellt wird, als dem neuen Lastwunsch entspricht, – einem Lastwunsch mittels eines Wandlerkennfeldes (36) ein hierfür benötigter Sollschlupf zugeordnet wird, – der Istschlupf des hydraulischen Drehmomentwandlers gemessen und mit dem Sollschlupf verglichen wird, – eine Zusatzlast als Stellgröße generiert wird, um die Differenz zwischen Sollschlupf und Istschlupf zu verringern (Schlupfregelung).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungscharakteristik und/oder die Regelungscharakteristik des Schlupfreglers in Abhängigkeit von der Drehzahl der Turbinenwelle eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lastsignal nach der Summation mit dem Zusatzsignal auf einen Maximal- oder Minimallastwert begrenzt wird.