DE19636629A1

DE19636629A1 - Steuerung für ein Automatikgetriebe mit einem hydraulischen Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE19636629A1
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: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2016-09-11
Also published as: DE19636629B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für ein Automatikgetriebe mit einem hydraulischen Drehmomentwandler, mit einer Pumpenwelle, die von einer Kraftmaschine mit einem Dreh moment beaufschlagt wird, und einer ein Abtriebsmoment liefernden Abtriebswelle, und mit ei nem ein Stellsignal generierenden Betätigungsorgan zum Einstellen eines gewünschten Ab triebsmomentes durch Einstellen des von der Kraftmaschine generierten Drehmoments.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.

Automatikgetriebe der gattungsgemäßen Art werden häufig als Kennungswandler in Kraftfahr zeugen eingesetzt, um den an sich ungünstigen Drehmomentverlauf 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 Öl) über tragen und in den Schaufeln des Turbinenrades wieder in mechanische Leistung zurückge wandelt. Solche Strömungsgetriebe sind durch zwei dimensionslose Größen gekennzeichnet: Leistungszahl λ und Wandlung µ, die beide eine Funktion des Drehzahlverhältnisses ν Turbine zur Pumpe sind.

ν = ω_T/ω_P.

Die Wandlung µ bestimmt bei gegebenen Pumpmoment M_P die Größe 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 Motor drehmoment) reagiert, da das Ausgangsdrehmoment wesentlich vom Wandlerschlupf (d. h. von der Wandlung µ) abhängt und weniger direkt vom Eingangsdrehmoment. Dieses Verhal niedrigen Wandlerausgangsdrehzahlen zu einem schlechten Ansprechverhalten des Antriebs, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, auf einen Laständerungswunsch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung für ein Automatikgetriebe so zu verbessern, daß das Ansprechverhalten, d. h. das Befolgen eines vom Benutzer, insbeson dere einem Autofahrer, indizierten Lastwunsches verbessert wird. Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Steuerung für ein Automatikgetriebe dadurch gekennzeichnet, daß einer das Stellsignal führenden Leitung ein Zweig parallel geschaltet ist, in dem Übertra gungsglieder angeordnet sind, von denen zumindest eins differenzierende und zumindest eins verzögernde Übertragungscharakteristik hat.

Hinsichtlich des Verfahrens zum Steuern eines Automatikgetriebes ist die Lösung dadurch charakterisiert, daß bis zum Erreichen des für einen neuen Lastwunsch benötigten Wandler schlupfes bei einer Lastanhebung ein größeres, bei einer Lastabsenkung ein kleineres Ein gangsdrehmoment eingestellt wird, als dem neuen Lastwunsch entspricht.

Der der eigentlichen, das Stellsignal führenden Leitung parallel geschaltete Zweig enthält vor zugsweise ein Glied mit einer Übertragungscharakteristik, die eine Kettenschaltung eines Dif ferenziergliedes und eines Verzögerungsgliedes erster Ordnung darstellt, mithin ein sogenann tes D-T₁-Glied. Hierdurch wird ein zusätzliches Signal, d. h. ein Lastvorhalt, 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. Lastwunschänderun gen. Bei gleichbleibendem Lastwunsch, mithin gleichbleibender Stellung des Betätigungsor gans, 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 für die Zwecke der Erfindung aufweist.

Bevorzugt ist insbesondere vorgesehen, daß die Übertragungscharakteristik oder Übertra gungscharakteristiken der in dem parallelen Zweig angeordneten Übertragungsglieder in Ab hängigkeit vom Betriebszustand des Automatikgetriebes veränderbar sind. Hiermit wird insbe sondere 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 erfindungsgemäße Steuerung abgeschaltet wird, wenn der hydraulische Drehmoment wandler des Automatikgetriebes durch die Wandlerüberbrückungskupplung mechanisch über brückt ist. Bei einem solchen Betriebszustand ist der durch den hydraulischen Drehmoment wandler gegebene Nachteil der verzögerten Reaktion auf einem Laständerungswunsch nicht gegeben, so daß sich die erfindungsgemäße Steuerung negativ auswirken würde.

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

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß zum Einstellen eines ge wünschten Abtriebsmomentes (Lastwunsch) bei Änderung des Lastwunsches bis zum Errei chen 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, Last vorhalt oder auch als Zusatzlast bezeichnet.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann insbesondere vorge sehen sein, daß einem Lastwunsch mittels eines Wandlerkennfeldes ein hierfür benötigter Sollschlupf zugeordnet wird, daß der Istschlupf des hydraulischen Drehmomentwandlers ge messen und mit dem Sollschlupf verglichen wird, und daß eine Zusatzlast als Stellgröße gene riert wird, um die Differenz zwischen Sollschlupf und Istschlupf zu verringern. Eine solche Schlupfregelung löst die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besonders exakt und ele gant.

Auch bei einer Schlupfregelung kann wiederum vorgesehen sein, daß die Parameter der Re gelung, d. h. die Übertragungscharakteristik zumindest eines Übertragungsgliedes und/oder die Regelungscharakteristik des Schlupfreglers in Abhängigkeit vom Betriebspunkt des Auto matikgetriebes 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 verbes sert und sein Fahrvergnügen erhöht wird.

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

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

Fig. 2 eine schematische Darstellung des vom Fahrpedal eines elektronisch ge steuerten Kraftfahrzeuges zum Motor führenden Signalstrangs, und

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform einer Steuerungseinrichtung für ein Auto matikgetriebe mit integrierter Schlupfregelung.

Fig. 1 zeigt im oberen Teil des Koordinatensystems eine Funktion, die den Lastwunsch re präsentiert, den ein Autofahrer beispielsweise bei einem Überholvorgang hat. Der Graph 10 des Lastwunsches ist in einem ersten Bereich 12 konstant. Dieser Bereich entspricht der Sta tionärfahrt, d. h. das vom Getriebeausgang zu den Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges gelie ferte Abtriebsdrehmoment ist gerade ausreichend, um die Fahrzeugwiderstände bei Stationär fahrt 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 Überholvorgan ges, um mit der ursprünglichen Geschwindigkeit und einem daher zurückgesetzten Last wunsch 20 weiterzufahren.

Damit der Lastwunsch konkret realisiert wird und damit das Fahrzeug auf den Fahrer einen agilen Eindruck macht, müßte der in Fig. 1 ebenfalls dargestellte Schlupf zwischen Pumpen rad und Wandlerrad eine geometrisch ähnliche Form aufweisen wie die Lastwunschkurve.

Fig. 1 zeigt als durchgezogene Linie 22 den in der Praxis tatsächlich eintretenden Schlupfver lauf, dessen Verlauf vom angestrebten Verlauf erheblich abweicht.

Um den Schlupfverlauf und damit das Abtriebsmoment mehr an den Lastwunsch anzunähern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Lastwunsch in Bereichen, wo sich der Lastwunsch än dert, zu überhöhen. Dies ist in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien 24 und 26 angedeutet.

Fig. 2 zeigt eine Schaltung zur Realisierung einer solchen Lastüberhöhung oder eines sol chen 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 Fig. 1, so erzeugt das D-T₁-Glied 32 ein Zusatzsignal, dessen Höhe proportional zum Gradienten, d. h. propor tional zur Steigung des Bereichs 14 des Graphen 10 ist. Der Verzögerungsanteil der Übertra gungscharakteristik 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 Fig. 1 oben dargestellte Lastüberhöhung oder Zusatzlast gene riert wird. Ein Schalter 33 erlaubt eine Unterbrechung des Zweigs 30, beispielsweise wenn der hydraulische Drehmomentwandler, dessen Trägheit korrigiert werden soll, durch eine Wandle rüberbrückungskupplung überbrückt ist.

Fig. 1 zeigt in ihrem unteren Bereich durch die gestrichelt dargestellten Linien des Graphen 22, wie sich der Wandlerschlupf dem gewünschten Verlauf besser annähert.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der im parallel angeordneten Zweig 30 an stelle des D-T₁-Gliedes ein Schlupfregler 34 angeordnet ist. Der aus der Leitung 28 ausge koppelte Lastwunsch bzw. das entsprechende Signal wird in einer entsprechenden Vorrich tung 36, in der das Wandlerkennfeld abgespeichert ist, einem Sollschlupf zugeordnet, bei dem das gewünschte Abtriebsmoment erzeugt wird. Der Sollschlupf wird als Sollgröße 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 ober bei bekanntem Übersetzungsverhältnis aus der ge messenen 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 Fig. 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 ent sprechend größer eingestellt, als dem eigentlichen Lastwunsch entsprechen würde.

Vorteilhafterweise kann das Lastsignal nach der Summationsstelle, also der Stelle, in die Lei tungen 28, 30 der Fig. 2, 3 zusammengeführt werden, auf eine Maximal- oder Minimallast wert begrenzt werden.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Schaltungsprinzipien lassen sich im Rahmen der Steuer- und Regelungselektronik eines modernen Kraftfahrzeuges problemlos unterbringen, insbesondere in einem sogenannten AMS, einem Aggregate-Management-System.

Bezugszeichenliste

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

1. 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 gekenn zeichnet, daß einer das Stellsignal (28) führenden Leitung ein Zweig (30) parallel geschaltet ist, in dem Obertragungsglieder angeordnet sind, von denen zumindest eins differenzierende und zumindest eins verzögernde Übertragungscharakteristik hat.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein D-Glied und ein T₁-Glied ein D-T₁-Glied (32) bildend geschaltet sind.

3. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungscharakteristik oder Übertragungscharakteristiken in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Automatikgetriebes veränderbar sind.

4. 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 Automatikge triebes durch eine Wandler-Überbrückungskupplung mechanisch überbrückt ist.

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kenn wert K_D des D-Glieds in Abhängigkeit von der Drehzahl der Turbinenwelle verändert wird.

6. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Automatikgetriebe in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, daß die Kraftmaschine einer Verbrennungskraftmaschine ist und daß das Betätigungsorgan das Fahrpedal des Kraft fahrzeuges ist.

7. Steuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuerung in ein Aggregate-Management-System (AMS) des Kraftfahr zeugs integriert ist.

8. 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 Ab triebsmoment, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges, liefernden Abtriebswelle, und mit einem ein Stellsignal generierenden Betätigungsorgan, insbesondere dem Fahr pedal eines Kraftfahrzeuges, zum Einstellen eines gewünschten Abtriebsmoments durch Einstellen des von der Kraftmaschine erzeugten Drehmoments, dadurch gekennzeich net, daß zum Einstellen eines gewünschten Abtriebsmomentes (Lastwunsch) bei Ände rung 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.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß einem Lastwunsch mittels eines Wandlerkennfeldes (36) 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 (Schlupfregelung).

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Über tragungscharakteristik zumindest eines Übertragungsgliedes und/oder die Regelungscha rakteristik des Schlupfreglers in Abhängigkeit vom Betriebspunkt des Automatikgetriebes angepaßt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungscharakte ristik und/oder die Regelungscharakteristik des Schlupfreglers in Abhängigkeit von der Drehzahl der Turbinenwelle eingestellt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastsi gnal nach der Summation mit dem Zusatzsignal auf einen Maximal- oder Minimallastwert begrenzt wird.