CN105517833A - 用于四轮驱动车辆的控制系统 - Google Patents

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Abstract

当在2WD_d行驶期间将行驶切换至4WD行驶或2WD行驶时，甚至在切换期间难以增加发动机转矩(Te)的情形下，替换控制部(119)抑制四轮驱动车辆(8)的驱动力的波动，因此能够抑制在切换至4WD行驶或2WD行驶的期间所发生的切换震动以及不自然的减速感。

Description

用于四轮驱动车辆的控制系统
技术领域
本发明涉及四轮驱动(4WD)车辆的控制，尤其涉及包括中断向具体旋转元件的动力传递(T/M)的断开机构的4WD车辆的控制。
背景技术
4WD车辆是可获得的，其包括：辅助驱动轮，在4WD行驶期间动力从发动机(E/G)传递至该辅助驱动轮；以及断开机构，其设置在E/G和辅助驱动轮之间的动力T/M路径中并且中断向用于传递动力至辅助驱动轮的具体旋转元件的动力T/M，从而停止具体旋转元件的旋转。日本专利申请公开2010-100280(JP2010-100280A)和日本专利申请公开60-30433(JP60-30433A)描述的4WD车辆是其示例。
在JP2010-100280A和JP60-30433A中的每一个的4WD车辆中，当满足具体条件时，通过操作断开机构，防止具体旋转元件的共同旋转，从而改善了燃料效率。
附带提及，当在涉及断开机构的操作的两轮驱动(2WD)行驶期间取消断开机构的操作时，具体地，当2WD行驶切换为4WD行驶或者正常2WD行驶时，取消了中断向已经防止共同旋转的具体旋转元件的动力T/M，并且因此由具体旋转元件的速度的增加引起的旋转惯性增大。在JP60-30433A中，当行驶从涉及断开机构的操作的2WD行驶切换至4WD行驶时(断开机构的操作取消)通过增加E/G转矩，抵消具体旋转元件的旋转惯性的增大，并且抑制在切换期间所发生的切换震动以及不自然的减速感。
发明内容
但是，在用于JP60-30433A的4WD车辆的控制装置中，例如，当在控制E/G输出的电子控制单元(ECU)(E/G-ECU)和控制4WD车辆的驱动状态的ECU(4WD-ECU)之间发生通信异常时，变得难以在将行驶从涉及断开机构的操作的2WD行驶切换至4WD行驶时增加E/G转矩。此外，当节流阀传感器等故障时，也变得难以增加E/G转矩。在这些情况下，变得难以通过使用E/G转矩来抵消当在涉及断开机构的操作的2WD行驶期间取消断开机构的操作时所产生的具体旋转元件的旋转惯性，因此存在当在该状态中实施切换时发生切换震动和不自然的减速感的可能性。
本发明提供了一种用于4WD车辆的控制系统，甚至在构造为能够切换行驶至涉及断开机构的操作的2WD行驶的4WD车辆中难以增加E/G转矩的情形下，该用于4WD车辆的控制系统也能够抑制当在涉及断开机构的操作的2WD行驶期间取消断开机构的操作时发生的切换震动和不自然的减速感。
本发明的方案涉及一种用于4WD车辆的控制系统。控制系统包括发动机、辅助驱动轮、断开机构以及电子控制单元。在四轮驱动车辆的四轮驱动行驶期间动力从发动机被传递至辅助驱动轮。断开机构设置在发动机和辅助驱动轮之间的动力传递路径中。断开机构被构造为中断向具体旋转元件的动力的传递以便停止具体旋转元件的旋转，具体旋转元件将动力传递至辅助驱动轮。电子控制单元被构造为：(a)当在断开机构中断动力的传递的两轮驱动行驶期间中断被取消时，取消动力的传递的中断并且增加发动机的转矩，(b)判定发动机的转矩是否能够增加，以及(c)当电子控制单元判定发动机的转矩不能够增加时，抑制在中断取消期间所发生的四轮驱动车辆的驱动力的波动。
利用该布置，甚至当在涉及断开机构的操作的2WD行驶期间取消断开机构的操作时难以增加E/G转矩的情形下，也能操作抑制4WD车辆的驱动力的波动的替换控制部，因此能够抑制在断开机构的操作取消期间所发生的切换震动和不自然的减速感。
在控制系统中，电子控制单元可以被构造为延长具体旋转元件的速度增加的时间段。利用该布置，当取消断开机构的操作时具体旋转元件的转速逐渐增加，因此能够抑制在取消期间所发生的切换震动和不自然的减速感。
控制系统可以包括自动变速器。自动变速器可以设置在E/G和断开机构之间的动力传递路径中。电子控制单元可以被构造为改变自动变速器的速度比，使得驱动力增加。利用该布置，当断开机构的操作被取消时自动变速器的速度比被改变至驱动力的增加侧，因此增加具体旋转元件的旋转的转矩被抵消，并且能够抑制在断开机构的操作取消期间所发生的切换震动和不自然的减速感。
在控制系统中，被构造为增加具体旋转元件的速度的机构可以是被构造为控制传递至辅助驱动轮的转矩的离合器。利用该布置，通过控制离合器的T/M转矩以逐渐增加离合器的T/M转矩，能够将具体旋转元件的速度增加模式改变至速度增加时间段的增加侧。
在控制系统中，ECU可以被构造为当电子控制单元判定发动机的转矩不能够增加时，禁止中断或者限制用于中断的条件。利用该布置，在难以增加E/G转矩的情形下，能够通过禁止断开机构的操作或者提前使得用于断开机构操作的条件严格来阻碍断开机构的操作。结果，行驶几乎不切换至涉及断开机构的操作的2WD行驶，其结果是，防止了断开机构的操作的取消。其结果是，能够抑制在断开机构的操作取消期间所发生的切换震动和不自然的减速感。
在控制系统中，电子控制单元可以被构造为当电子控制单元判定发动机的转矩不能够增加时以及当中断被实施时，禁止中断的取消或者限制用于中断取消的条件。利用该布置，在断开机构的操作期间难以增加E/G转矩的情形下，通过禁止断开机构的操作的取消或者使得用于禁止的条件严格来阻碍断开机构的操作的取消，因此能够抑制在取消期间所发生的切换震动和不自然的减速感。
在控制系统中，电子控制单元可以包括这样一种机构：该机构被构造为当电子控制单元判定发动机的转矩不能够增加时，通知驾驶员在中断取消期间所发生的四轮驱动车辆的驱动力的波动被抑制。此外，电子控制单元可以包括这样一种机构：该机构被构造为当电子控制单元判定发动机的转矩不能够增加时，通知驾驶员在中断取消期间所发生的四轮驱动车辆的驱动力的波动已经被抑制。利用该布置，驾驶员能够知道替换控制部的操作。
附图说明
以下将参考附图描述本发明的示范实施例特征、优势以及技术及工业重要性，其中相似标记指代相似元件，并且其中：
图1是示意地说明适当应用本发明的4WD车辆的构造的骨架图；
图2是说明控制图1的4WD车辆的ECU的控制系统的功能框图，并且还说明了根据本申请的发明的控制功能的主要部分；
图3是用于说明图2的ECU的控制操作的主要部分的流程图，即，降低在行驶从2WD_d行驶切换至4WD行驶时的切换期间所发生的切换震动以及不自然的减速感的控制操作；
图4是时序图，用于说明当在2WD_d行驶期间将行驶切换至4WD行驶，即断开机构的操作被取消时变得难以增加E/G转矩的情形下，基于图2的ECU的控制操作的控制结果；
图5是用于说明另一方案的流程图，该流程图说明本发明的另一实施例的ECU的控制操作的主要部分，即，降低在将行驶从2WD_d行驶切换至4WD行驶时的切换期间所发生的切换震动和不自然的减速感的控制操作；
图6是时序图，用于说明当在2WD_d行驶期间将行驶切换至4WD行驶，即断开机构的操作取消时变得难以增加E/G转矩的情形下，基于图5的流程图的控制结果；
图7是说明作为本发明又一实施例的ECU的控制系统的功能框图，并且还说明控制功能的主要部分；
图8是用于说明图7的ECU的控制操作的主要部分的流程图，即，抑制当行驶从2WD_d行驶切换至4WD行驶或2WD行驶时的切换期间所发生的切换震动和不自然的减速感的控制操作；以及
图9是示出本发明能够应用的4WD车辆的另一方案的骨架图。
具体实施方式
此处，优选地，断开机构的操作是中断向具体旋转元件的动力T/M从而停止其旋转的操作，具体旋转元件将动力传递至辅助驱动轮。结果，当操作断开机构时，防止具体旋转元件的共同旋转。此外，断开机构的操作的取消是这样的操作：向具体旋转元件的动力T/M被中断并且旋转被停止的状态切换为动力传递至具体旋转元件的状态。结果，具体旋转元件的速度增加，因此旋转惯性增加。
下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。应该注意的是，在以下实施例中附图被适当地简化或者修改，每个部件的尺寸和形状不是必须精确的。
[第一实施例]
图1是示意地说明适当应用本发明的4WD车辆8的构造的骨架图。在图1中，4WD车辆8是使用E/G10作为驱动源的FF车辆，其包括：动力T/M路径，其传递E/G10的动力至前轮12L和12R(在不是必须区别它们的情形下称为前轮12)；以及动力T/M路径，其传递E/G10的动力至后轮14L和14R(在不是必须区别它们的情形下称为后轮14)。4WD车辆8包括自动变速器(自动T/M)16、前差速齿轮17、分动器18、传动轴20、后差速齿轮22以及联接器24。虽然图1没有示出，但是作为流体动力T/M装置的变矩器设置在E/G10和自动T/M16之间。应该注意的是，后轮14对应于本发明的辅助驱动轮，在4WD行驶期间动力从E/G被传递至该辅助驱动轮。
自动T/M16设置在E/G10和分动器18之间的动力T/M路径中。自动T/M16是步进式自动变速器，其中设置多个行星齿轮系和多个摩擦接合装置(离合器和制动器)，并且通过重新组合多个摩擦接合装置换档到多个速度级。应该注意的是，因为自动T/M16是常规技术，所以将省略对其具体结构和操作的描述。
前差速齿轮17包括箱体17c以及差速机构17d，差速机构17d由常规锥齿轮构造，并且将旋转传递至前轮12的左车桥26L和右车桥26R，同时适当地将差速旋转给予前轮12的左车桥26L和右车桥26R。前差速齿轮17的箱体17c形成有内啮合齿轮17r，内啮合齿轮17r接合作为自动T/M16的输出旋转构件的输出齿轮16a。结果，从自动T/M16输出的动力输入至内啮合齿轮17r。此外，前差速齿轮17的箱体17c形成有内周配合齿28，内周配合齿28配合在稍后描述的第一旋转构件32的外周配合齿30中。应该注意的是，因为前差速齿轮17是常规技术，所以将省略对其具体结构和操作的描述。
分动器18与前差速齿轮17并排设置。分动器18包括：第一旋转构件32，其形成有外周配合齿30；第二旋转构件34，其形成有用于将动力传递至后轮14的一侧的内啮合齿轮34r；以及离合器36，其由犬牙式离合器(dogclutch)构造而成，用于选择性地将第一旋转构件32连接至第二旋转构件34以及从第二旋转构件34断开第一旋转构件32。
第一旋转构件32具有筒状形状，车桥26R延伸通过其内周侧。第一旋转构件32在轴向方向上的一个端部形成有外周配合齿30。外周配合齿30配合在形成于箱体17c上的内周配合齿28上，从而第一旋转构件32与前差速齿轮17的箱体17c一体地旋转。此外，第一旋转构件32的另一端部形成有构成离合器36的离合器齿38。
第二旋转构件34具有筒状形状，车桥26R和第一旋转构件32延伸通过其内周侧。第二旋转构件34在轴向方向上的一个端部形成有与从动小齿轮40接合的内啮合齿轮34r。此外，第二旋转构件34在轴向方向上的另一端部形成有构成离合器36的离合器齿42。应该注意的是，从动小齿轮40连接至驱动小齿轮48，驱动小齿轮48经由传动轴20传递动力至后差速齿轮22。
离合器36是啮合犬牙式离合器，其设置在分动器18中，用于选择性地切换动力T/M至后轮14，并且选择性地将第一旋转构件32连接至第二旋转构件34以及从第二旋转构件34断开第一旋转构件32。离合器36包括：第一旋转构件32的离合器齿38；第二旋转构件34的离合器齿42；套筒44，其形成有能够与离合器齿38和离合器齿42接合的内周齿45；以及执行器46，其在轴向方向上驱动套筒44。套筒44具有大致筒状形状，套筒44的内周侧形成有能够与离合器齿38和离合器42接合的内周齿45。执行器46使套筒44在轴向方向上移动，执行器46能够被电气(电磁地)控制。此外，同步机构可以进一步设置在离合器36中。
图1示出了离合器36分开的状态。在该情况下，第一旋转构件32从第二旋转构件34断开，因此自动T/M16和后轮14之间的动力T/M路径被中断，动力不传递至后轮14。另一方面，当在图1中套筒44移向前轮12L并且从而离合器齿38和离合器齿42接合套筒44的内周齿45时，离合器36被接合并且第一旋转构件32连接至第二旋转构件34。结果，当第一旋转构件32旋转时，第二旋转构件34、从动小齿轮40、传动轴20以及驱动小齿轮48一体地旋转。
后差速齿轮22包括箱体22c以及由常规锥齿轮构造的差速机构22d。应该注意的是，因为后差速齿轮22是常规技术，所以将省略对其结构和操作的描述。
联接器24设置在后差速齿轮22的一个输出轴50与连接至后轮14L的车桥52L之间。联接器24执行车桥52L和后差速齿轮22的输出轴50之间的转矩T/M。联接器24是由例如湿式多片离合器构造的电控联接器，能够通过控制联接器24的T/M转矩来在分开(即，T/M转矩为零)和完全接合之间控制联接器24。具体地，当电流供给至控制联接器24的T/M转矩的电磁螺线管(未示出)时，联接器24被接合，接合力成比例于电流值。例如，在电流不供给至电磁螺线管的情形下，联接器24的接合力变成零，并且当电磁螺线管的电流增加时，联接器24进入完全接合。应该注意的是，因为联接器24是常规技术，所以将省略对其结构和操作的描述。
此处，在离合器36被接合的情形下，通过调节联接器24的T/M转矩，适当地改变前轮和后轮的转矩分配。例如，当联接器24的T/M转矩变成零时，后差速齿轮22进入怠速状态，因此动力不传递至后轮。也即，前轮和后轮的转矩分配变成100：0。另一方面，当联接器24进入完全接合时，前轮和后轮的转矩分配变成50：50。此外，随着供给至电磁螺线管的电流值增加，联接器24的T/M转矩增加，因此随着供给至电磁螺线管的电流值增加，传递至后轮侧的转矩的分配增加。
根据车辆的行驶状态，如上所述构造的4WD车辆8能够行驶，同时适当地切换行驶为稍后描述的2WD行驶、4WD行驶或2WD_d行驶。
在2WD行驶中，离合器36被接合，联接器24分开。在该情况下，因为联接器24分开，所以后差速齿轮22进入怠速状态，动力不传递至后轮14，动力仅传递至前轮12。此外，因为离合器36被接合，所以随着第一旋转构件32旋转，第二旋转构件34、从动小齿轮40、传动轴20、驱动小齿轮48和后差速齿轮22的箱体22d共同旋转。在期望立即切换至4WD行驶的行驶状态下，诸如例如行驶在相对低摩擦(μ)测试道路等上，实施2WD行驶。
在4WD行驶中，离合器36被接合，联接器24被控制在半接合状态和完全接合之间。在该情况下，动力传递至前轮12，将与联接器24的T/M转矩对应的转矩传递至后轮14。应该注意的是，在本发明中，后轮14对应于辅助驱动轮，在4WD行驶期间将动力从E/G传递至辅助驱动轮。
在2WD_d行驶中，离合器36分开，联接器24的T/M转矩被控制为零。在该情况下，因为离合器36分开并且第一旋转构件32和第二旋转构件34之间的动力T/M路径被中断，所以动力不传递至后轮14。此外，因为联接器24也分开，所以中断了构成第二旋转构件34和后差速齿轮22之间的动力T/M路径的各个旋转元件(第二旋转构件34、从动小齿轮40、传动轴20、驱动小齿轮48和后差速齿轮22)的动力T/M。结果，在2WD_d行驶中，防止在行驶期间各个旋转元件的共同旋转，并且降低由各个旋转元件的共同旋转引起的行驶阻力。此处，各个旋转元件(第二旋转元件34、从动小齿轮40、传动轴20、驱动小齿轮48和后差速齿轮22)对应于本发明中的在4WD期间将动力传递至辅助驱动轮的具体旋转元件。此外，离合器36和联接器24构成断开机构，其中断向本发明的具体旋转元件的动力T/M从而停止具体旋转元件的旋转。此外，在2WD_d行驶中将中断向各个旋转元件的动力T/M并且防止它们的共同旋转，2WD_d行驶对应于涉及本发明的断开机构的操作的2WD行驶，切换至2WD_d行驶对应于本发明的断开机构的操作。
图2是说明控制4WD车辆8的ECU80的控制系统的功能框图，还说明了根据本申请的发明的控制功能的主要部分。ECU80包括所谓的微计算机，其包括例如中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)以及输入/输出接口，CPU在使用RAM的暂时存储功能的同时根据预存储在ROM中的程序来执行信号处理，从而实施对4WD车辆8的各种控制。例如，ECU80实施E/G10的输出控制、自动T/M16的换档控制以及离合器36和联接器24的转矩容量控制。如由单点划线所包围的，本实施例的ECU80由多个控制单元构成，诸如控制E/G10的输出的E/G-ECU、控制前轮和后轮的驱动状态的4WD-ECU，以及控制自动T/M16的换档状态的T/MECU，并且通过通信在它们之间交换信息。应该注意的是，ECU80不必由多个控制单元构成，其也可以由一个控制单元构成。
与由加速器踩踏量传感器(未示出)检测的加速踏板的踩踏量对应的加速器踩踏量信息(Acc)、由节流阀开度传感器(未示出)检测的电子节流阀的节流阀开度信息(θth)、由E/G转速传感器(未示出)检测的E/G转速信息(Ne)以及由水温传感器(未示出)检测的E/G水温信息(Tw)被输入至ECU80(E/G-ECU)。与T/M换档SW检测的自动T/M16的换档范围对应的换档范围信号(停车(P)范围信号、空档(N)范围信号、驱动(D)范围信号、锁止(L)范围信号以及手动(M)范围信号)以及由4WD换档SW检测到的4WD车辆8的驱动切换信号(2WD、4WD以及自动(AUTO))被输入至4WD-ECU。此外，与由车速传感器(未示出)检测的自动T/M16的输出轴的转速Nout对应的车速信息(V)、由设置在每个轮(12或者14)中的轮速传感器检测的每个轮的轮速信息(Nr)、指示由脚制动器开关(未示出)检测的脚制动器的操作状态的制动器操作信息(Bon)、由转向传感器(未示出)检测的转向角信息(θ)、由加速传感器(未示出)检测的车辆纵向加速度信息(G)以及由横摆率传感器(未示出)检测的横摆率信息(Y)被输入至ECU80。
用于E/G10的输出控制的E/G输出控制命令信号从ECU80(E/G-ECU)输出至E/G输出控制装置104。具体地，从ECU80输出用于驱动控制电子节流阀的节流阀开度θth的节流执行器的节流阀开度信号、用于控制从燃料喷射装置喷射的燃料的量的喷射信号、以及用于通过点火装置控制E/G10的点火正时的点火正时信号。
ECU80(T/M-ECU)将用于控制自动T/M16的换档状态的换档命令信号输出至液压控制回路106。此外，ECU80(4WD-ECU)将用于切换离合器36的接合/分开状态的信号输出至执行器46，还将用于联接器24的T/M转矩的控制信号输出至控制联接器24的T/M转矩的电磁螺线管。
ECU80(E/G-ECU)包括E/G输出控制部110，E/G输出控制部110的功能是控制E/G10的输出。E/G输出控制部110基于实际加速器踩踏量Acc(或者节流阀开度θth)和实际车速V，根据使用加速器踩踏量Acc(或者节流阀开度θth)和车速V作为变量的预定及预存储的驱动力设定表来计算要求驱动力Tr，并且考虑自动T/M16的速度比而进一步计算待从E/G10输出的E/G转矩Te。此外，E/G输出控制部110输出命令信号至E/G输出控制装置104，使得获得计算出的E/G转矩Te。
ECU80(T/M-ECU)包括换档控制部112，换档控制部112的功能是实施自动T/M16的换档控制。例如，在档位Psh例如是作为向前驱动位置的D位置情形下，换档控制部112基于实际加速器踩踏量Acc(或者节流阀开度θth)和实际车速V，根据使用加速器踩踏量Acc(或者节流阀开度θth)和车速V作为变量的预定及预存储的换档设定表来确定要设定的速度级，并且将用于建立所确定的速度级的命令输出至液压控制回路106。
ECU80(4WD-ECU)包括：切换判定部114，其判定4WD车辆8的驱动状态是否将被切换；以及切换控制部116，其功能是切换4WD车辆8的驱动状态。
切换判定部1114判定4WD车辆8的驱动状态是否将被切换。例如，在前轮和后轮之间的轮速Nr的转速差ΔΝr超过预定具体值Nr1的情形下，切换判定部1114判定4WD车辆8行驶在4WD行驶状态中。应该注意的是，具体值Nr1被设定为判定车辆正在滑动的值。此外，在车辆行驶在光滑道路表面(诸如，低摩擦测试道路)上的情形下，切换判定部114判定车辆行驶在2WD行驶状态中，使得允许克服滑动而快速切换至4WD行驶。
当切换判定部114判定出车辆处于稳定行驶状态时，切换判定部114判定车辆行驶在2WD_d行驶状态，在稳定行驶状态中，在行驶期间不发生急速转弯、突然加速、或者突然制动。例如，在车速V的变化率不大于预设具体值的状态已经持续了具体时间段或者更长的情形下，在纵向加速度G不大于预设具体值的状态已经持续具体时间段或者更长的情形下，或者在转向角θ的绝对值或者变化率(dθ/dt)不大于预设具体值的状态已经持续具体时间段或者更长的情形下，切换判定部114判定稳定行驶状态继续，并且判定车辆行驶在2WD_d行驶状态中。
当切换判定部114判定车辆行驶在例如2WD_d行驶状态时，切换控制部116向联接器24的执行器46和电磁螺线管输出使离合器36分开并且控制联接器24的T/M转矩为零的命令。具体地，切换控制部116执行反馈控制，使得执行器46的驱动量遵循预设目标驱动量，预设目标驱动量允许离合器36分开。与此同时，切换控制部116控制联接器24的电磁螺线管的电流值为零，从而控制T/M转矩为零。随后，切换控制部116执行控制，使得在判定车辆行驶在2WD_d行驶状态的同时维持2WD_d行驶。
此外，当切换判定部114判定车辆行驶在例如2WD行驶状态时，切换控制部116输出接合离合器36并且控制联接器24的T/M转矩为零的命令。具体地，切换控制部116执行反馈控制，使得执行器46的驱动量遵循预设目标驱动量，预设目标驱动量允许离合器36接合。与此同时，切换控制部116控制联接器24的电磁螺线管的电流值为零，从而控制T/M转矩为零。
此外，当切换判定部114判定车辆行驶在例如4WD行驶状态时，切换控制部116接合离合器36，并且将联接器24的T/M转矩控制为基于车辆的行驶状态所计算的值。
此处，当在2WD_d行驶期间切换判定部114做出用于切换至4WD行驶的判定时，切换控制部116将联接器24的T/M转矩控制为基于车辆的行驶状态所计算的T/M转矩。在此点，利用因中断动力T/M而停止旋转的每个旋转元件(第二旋转元件34、从动小齿轮40、传动轴20以及驱动小齿轮48)的旋转惯性，在切换期间会发生因旋转惯性的增大而导致的切换震动以及不自然的减速感。应该注意的是，离合器36的接合元件的转速变得彼此大致等于，离合器36被接合。
为了解决该问题，当在2WD_d行驶期间将行驶切换至4WD行驶时，在切换至4WD行驶时E/G输出控制部110增加E/G转矩Te，以抵消每个旋转元件的速度增加惯性转矩的增加并且降低切换震动和减速感。但是，当在切换时不能够增加E/G转矩Te时，诸如4WD-ECU和E/G-ECU之间发生通信异常的情形下，或者节流阀开度传感器发生故障的情形下，变得难以抵消旋转惯性的增大，结果，因旋转惯性增大导致的切换震动和不自然的减速感将发生。为了处理此问题，甚至当在切换时变得难以增加E/G转矩Te时，替换控制部119通过实施下述控制来抑制4WD车辆8的驱动力的改变，从而抑制切换震动和不自然的减速感。应该注意的是，从2WD_d行驶切换至4WD行驶或2WD行驶将对应于本发明的断开机构的操作的取消。
返回至图2，切换可行性判定部118通过随时诊断ECU80的通信状态和车辆状态，来判定在从2WD_d行驶切换至4WD行驶时是否能够增加E/G转矩Te。
在切换可行性判定部118判定出在切换时难以增加E/G转矩Te的情形下，替换控制部119被操作。替换控制部119输出命令至切换控制部116以降低在切换控制期间联接器24的T/M转矩的改变率(增加率)，使得其改变率低于在能够增加E/G转矩Te的情形下的改变率。例如，替换控制部119预存储了在难以增加E/G转矩Te的情形下的T/M转矩的改变率，在难以增加E/G转矩Te的情形下的改变率设定为低于在能够增加E/G转矩Te的情形下的值。在难以增加E/G转矩Te的情形下，切换控制部116根据存储在替换控制部119中的在难以增加E/G转矩Te的情形下的T/M转矩的改变率，来增加T/M转矩。结果，每个旋转元件的速度逐渐增加，结果，每个旋转元件的速度增加模式改变至速度增加时间段的增加侧。随着速度增加时间段增加，每个旋转元件的速度逐渐增加，使得抑制旋转惯性的急速增加，因此抑制了4WD车辆8的驱动力的波动，并且降低在切换期间所发生的切换震动和不自然的减速感。应该注意的是，凭经验预先确定在难以增加E/G转矩Te的情形下设定的联接器24的T/M转矩的改变率，其改变率被设定为一阈值，在该阈值，驾驶员几乎不会感觉到由于在切换至4WD行驶期间所发生的切换震动和不自然的减速感而引起的不舒适感觉。应该注意的是，联接器24对应于本发明的离合器，离合器控制至辅助驱动轮的T/M转矩。
此外，在上述控制(下文称为替换控制)操作之后或者同时(或者紧接在之前)，替换控制部119打开设置在驾驶员的座椅中的通知灯122。结果，驾驶员能够知道实施了替换控制。应该注意的是，除了打开通知灯122，还能够生成通知声音。应该注意的是，通知灯122对应于通知驾驶员本发明的替换控制部操作或者替换控制部已经操作的机构。
图3是用于说明ECU80的控制操作的主要部分的流程图，即，抑制在将行驶从2WD_d行驶切换至4WD行驶时的切换期间所发生的切换震动和不自然的减速感的控制操作。以例如大约几毫秒至几十毫秒的极短的周期时间重复实施该流程图。
首先，在对应于切换判定部114的步骤S1(下文中步骤省略)，判定当前行驶状态是否是2WD_d行驶状态(断开状态)。在S1中判定为否定的情形下，本例程结束。在S1中判定为肯定的情形下，在对应于切换判定部114的S2，判定车辆的行驶状态，在对应于切换判定部114的S3，基于在S2中判定的车辆状态来判定切换至4WD行驶(断开取消)是否是必要的。在S3中的判定为否定的情形下，本例程结束。在S3中的判定为肯定的情形下，在对应于切换可行性判定部118的S4中，判定在切换至4WD行驶的期间是否能够增加E/G转矩Te。在S4中的判定为肯定的情形下，即在能够增加E/G转矩Te的情形下，在对应于切换控制部116的S7中，开始切换至4WD行驶。具体地，开始离合器36的接合以及联接器24的T/M转矩的增加。随后，在对应于E/G输出控制部110的S8中，输出增加E/G转矩Te的命令，并且相应于每个旋转元件的旋转惯性的增大而增加E/G转矩Te。在对应于切换控制部116的S9中，基于离合器36的执行器46的驱动量和自切换开始经过的时间，来判定切换至4DW行驶是否几乎完成(接近完成)。在S9中的判定为否定的情形下，流程返回S9，并且连续实施至4WD行驶的切换。在S9中的判定为肯定的情形下，在对应于E/G输出控制部110的S10中，输出将E/G转矩Te返回正常状态的命令，并且降低E/G转矩Te。
返回S4，在S4中的判定为否定的情形下，在对应于切换控制部116的S5中，开始离合器36的接合以及联接器24的T/M转矩的增加。随后，在对应于替换控制部119和切换控制部116的S6中，相比于能够增加E/G转矩Te的情形，逐渐增加联接器24的T/M转矩。结果，降低了在切换至4WD行驶的期间所发生的切换震动和不自然的减速感。进一步，打开通知灯122，从而通知驾驶员实施了替换控制。
图4是时序图，示出了当在2WD_d行驶期间将行驶切换至4WD行驶时(即，当取消断开机构的操作时)变得难以增加E/G转矩Te的情形下，基于ECU80的控制操作的控制结果。在图4中，水平轴线指示经过的时间，垂直轴线指示车辆纵向加速度G。此外，实线对应于本实施例的控制模式，虚线对应于常规控制模式。
首先，将描述由虚线指示的常规控制模式。当在图4所示的时间点t1开始增加联接器24的T/M转矩并且开始从2WD_d行驶切换至4WD行驶时，甚至在难以增加E/G转矩Te的情形下，在联接器24的接合转矩以正常改变率增加的情形下，增大由于动力T/M中断而旋转已经停止的每个旋转元件的旋转惯性转矩，因此如虚线指示的，发生不自然的减速感和切换震动。另一方面，在对应于本实施例的由实线指示的情况下，当在时间点t1开始从2WD_d行驶切换至4WD行驶时，相比于常规情况，联接器24的接合转矩逐渐改变。结果，虽然直到各旋转元件中的每个的速度增加所需的时间段增加(改变至速度增加时间段的增加侧)，但是使车辆纵向加速度G的改变平滑，并且抑制在切换期间所发生的切换震动和不自然的减速感。
如上所述，根据本实施例，甚至在当在2WD_d行驶期间将行驶切换至4WD行驶时难以增加E/G转矩Te的情形下，因为操作了抑制4WD车辆8的驱动力的波动的替换控制部119，所以能够抑制在切换至4WD行驶的期间所发生的切换震动和不自然的减速感。
此外，根据本实施例，替换控制部119改变每个旋转元件的速度增加模式至速度增加时间段的增加侧，由此在切换至4WD行驶的期间每个旋转元件的转速逐渐增加，并且能够抑制在取消期间所发生的切换震动和不自然的减速感。
此外，根据本实施例，设置了通知灯122，其通知驾驶员替换控制部119被操作或者替换控制部119已经被操作，从而驾驶员能够知道替换控制部119的操作。
接下来，将描述本发明的另一实施例。应该注意的是，在以下描述中，与上述实施例共同的部分由相同的附图标记指代，将省略对其的描述。
[第二实施例]
在上述实施例中，在从2WD_d行驶切换至4WD行驶期间难以增加E/G转矩Te的情形下，将联接器24的T/M转矩降低至低于在能够增加E/G转矩Te的情形下的联接器24的T/M转矩。但是，在本实施例中，当行驶从2WD_d行驶切换至4WD行驶或2WD行驶时，将自动T/M16的速度比改变至驱动力的增加侧，从而抵消旋转惯性的增加。
在切换可行性判定部118判定出当行驶从2WD_d行驶切换至4WD行驶或2WD行驶时难以增加E/G转矩Te的情形下，本实施例的替换控制部119将在切换开始之前或者在切换开始的同时将自动T/M16的速度比改变至驱动力的增加侧(降档侧)的命令输出至换档控制部112。当自动T/M16降档时，从自动T/M16输出的转矩增加，因此能够通过利用自动T/M16的转矩的增加来补偿E/G转矩Te的增加。此外，当至4WD行驶的切换完成时，替换控制部119向换档控制部112输出将速度比返回到与车辆的行驶状态对应的速度比的命令。应该注意的是，将降档之后的速度比(速度级)设定为允许补偿E/G转矩Te的增加的值。
图5是用于说明本实施例的ECU80的控制操作的主要部分的流程图，即降低在当行驶从2WD_d行驶切换至4WD行驶或2WD行驶时的切换期间所发生的切换震动和不自然的减速感的控制操作。
首先，在对应于切换判定部114的步骤S1中，判定当前行驶状态是否是2WD_d行驶状态(断开状态)。在S1中的判定为否定的情形下，本例程结束。在S1中的判定为肯定的情形下，在对应于切换判定部114的S2中，判定车辆的行驶状态，在对应于切换判定部114的S3中，基于在S2中判定的车辆状态，来判定切换至4WD行驶或2WD行驶(断开取消)是否是必要的。在S3中的判定为否定的情形下，本例程结束。在S3中的判定为肯定的情形下，在对应于切换可行性判定部118的S4中，判定是否能够增加E/G转矩Te。在S4中的判定为肯定的情形下，即，在能够增加E/G转矩Te的情形下，在对应于切换控制部116的S7中，开始切换至4WD行驶或2WD行驶。随后，在对应于E/G输出控制部110的S8中，输出增加E/G转矩Te的命令，并且增加E/G转矩Te。在对应于切换控制部116的S9中，基于离合器36的执行器46的驱动量和自切换开始起经过的时间，来判定至4WD行驶或2WD行驶的切换是否几乎完成(接近完成)。在S9中的判定为否定的情形下，流程返回S9，连续实施至4WD行驶或2WD行驶的切换。在S9中的判定为肯定的情形下，在对应于E/G输出控制部110的S10中，输出将E/G转矩Te返回正常状态的命令。
返回S4，在S4中的判定为否定的情形下，在对应于切换控制部116的S20中，开始接合离合器36并且增加联接器24的T/M转矩(在切换至2WD行驶的情形下为零)。随后，在对应于替换控制部119和换档控制部112的S22中，将自动T/M16降档至驱动力的增加侧。与此同时，打开通知灯122。在对应于切换控制部116的S23中，判定至4DW行驶或2WD行驶的切换是否几乎完成(接近完成)。在S23中的判定为否定的情形下，流程返回S23，连续实施至4WD行驶或2WD行驶的切换。在S23中的判定为肯定的情形下，在对应于替换控制部119和换档控制部112的S24中，将自动T/M16的速度比返回正常速度比。
图6是时序图，示出当在2WD_d行驶期间将行驶切换至4WD行驶或2WD行驶时(即，当取消断开机构的操作时)变得难以增加E/G转矩Te的情形下，本实施例的ECU的控制结果。在图6中，水平轴线指示经过的时间，垂直轴线指示车辆纵向加速度G。
如图6所示，当在时间点t1开始切换至4WD行驶或2WD行驶时，与此同时，开始自动T/M16的降档。结果，从自动T/M16输出的转矩增加，因此抵消了由于离合器36的接合所引起的动力T/M的中断而已经停止其旋转的每个旋转元件的旋转惯性的增加。结果，降低了切换期间所发生的切换震动和不自然的减速感。
如上所述，根据本实施例，因为当行驶从2WD_d行驶切换至4WD行驶或2WD行驶时，自动T/M16的速度比改变至驱动力的增加侧，所以抵消了使每个旋转元件的旋转增加的转矩，并且能够抑制在切换期间所发生的切换震动和不自然的减速感。
[第三实施例]
图7是说明作为本发明又一实施例的ECU150的控制系统的功能框图，还说明了控制功能的主要部分。图7中的ECU150相比于图2中的ECU80时，ECU150额外包括作为其功能的切换限制部120。下文中，将描述本实施例中额外设置的切换限制部120。
当切换可行性判定部118判定难以增加E/G转矩Te时，在车辆行驶在4WD行驶状态或2WD行驶状态的情形下，甚至当至2WD_d行驶的切换被判定时，切换限制部120禁止切换至2WD_d行驶。可替换地，切换限制部120使得用于切换至2WD_d行驶的条件严格。切换限制部120例如通过改变用于判定切换至2WD_d行驶的各种参数的判定值，来使得用于切换至2WD_d行驶的条件严格。切换限制部120例如通过将用以判定切换至2WD_d行驶的车速V的改变率的具体值设定为零附近的较低值，将纵向加速度G的具体值设定为零附近的较低值，或者将转向角θ的具体值设定为零附近的较低值，来使得用于切换至2WD_d行驶的条件严格。这样做，在难以增加E/G转矩Te的情形下，通过禁止切换至2WD_d行驶或者使得用于切换至2WD_d行驶的条件严格，行驶几乎不从4WD行驶或2WD行驶切换至2WD_d行驶。结果，因为预先抑制在2WD_d行驶状态中的行驶，所以还抑制从2WD_d行驶至4WD行驶或2WD行驶的切换。结果，抑制了当行驶从2WD_d行驶切换至4WD行驶或2WD行驶时所发生的切换震动和不自然的减速感。
此外，在2WD_d行驶期间，切换限制部120禁止切换至4WD行驶或2WD行驶。可替换地，切换限制部120使得用于切换至4WD行驶或2WD行驶的条件严格。例如，通过将用以判定至4WD行驶的切换的轮速Nr在前轮和后轮之间的转速差ΔNr设定为大于正常值的值，切换限制部120使得用于切换至4WD行驶的条件严格。这样做，抑制从2WD_d行驶切换至4WD行驶或2WD行驶，并且抑制由切换引起的切换震动和不自然的减速感。
此外，为了通知驾驶员禁止切换至2WD_d行驶或者用于切换至2WD_d行驶的条件的严格化，切换限制部120还打开通知灯122。类似地，为了通知驾驶员禁止从2WD_d行驶切换至4WD行驶或2WD行驶或者用于此的条件的严格化，切换限制部120打开通知灯122。
图8是用于解释本实施例的ECU150的控制操作的主要部分的流程图，即抑制在驱动状态被切换时的切换期间所发生的切换震动和不自然的减速感的控制操作。
首先，在对应于切换可行性判定部118的S31中，判定是否能够增加E/G转矩Te。在S31中的判定为肯定的情形下，在对应于切换判定部114的S32中，判定当前行驶状态是否是2WD_d行驶状态(断开状态)。在S32中的判定为肯定的情形下，在对应于切换判定部114的S33中，判定切换至4WD行驶或2WD行驶(断开取消)是否是必要的。在S33中的判定为否定的情形下，流程返回S33，重复实施相同的判定，直到在S33中的判定变成肯定。在S33中的判定为肯定的情形下，在对应于切换控制部116的S34中，输出将行驶切换至4WD行驶或2WD行驶的命令，并且开始接合离合器36以及联接器24的T/M转矩增加控制。随后，在对应于E/G输出控制部110的S35中，输出增加E/G转矩Te的命令，并且增加E/G转矩Te。在对应于切换控制部116的S36中，判定切换至4DW行驶或2WD行驶是否几乎完成(接近完成)。在S36中的判定为否定的情形下，流程返回S36，重复实施上述确定，直到在S36中的判定变成肯定。在S36中的判定为肯定的情形下，在对应于E/G输出控制部110的S37中，输出将E/G转矩Te返回正常状态的命令，并且降低E/G转矩Te。
返回S32，在S32中的判定为否定的情形下，即在车辆行驶在4WD行驶状态或2WD行驶状态的情形下，在对应于切换判定部114的S38中，判定切换至2WD_d行驶是否是必要的。在S38中的判定为否定的情形下，重复实施S38的判定，直到S38中的判定变成肯定。在S38中的判定为肯定的情形下，在对应于切换控制部116的S39中，实施切换至2WD_d行驶(实现断开)。
返回S31，在S31中的判定为否定的情形下，在对应于切换判定部114的S40中，判定是否建立2WD_d行驶状态。在S40中的判定为肯定的情形下，在对应于切换限制部120的S41中，禁止切换至4WD行驶或2WD行驶，或者设定用于切换的条件以使其严格。与此同时，打开通知灯122。在S40中的判定为否定的情形下，在对应于切换限制部120的S42中，禁止切换至2WD_d行驶，或者设定用于切换至2WD_d行驶的条件以使其严格。与此同时，打开通知灯122。
如上所述，根据本实施例，在难以增加E/G转矩Te的情形下，通过禁止切换至2WD_d行驶或者提前使得用于切换的条件严格来阻碍切换至2WD_d行驶的操作。结果，几乎不实施至2WD_d行驶的切换，结果，抑制了从2WD_d行驶切换至4WD行驶或2WD行驶。结果，能够抑制从2WD_d行驶切换至4WD行驶或2WD行驶的期间所发生的切换震动和不自然的减速感。
此外，根据本实施例，在2WD_d行驶期间难以增加E/G转矩Te的情形下，因为通过禁止切换至4WD行驶或2WD行驶或者使得用于切换的条件严格来阻碍从2WD_d行驶切换至4WD行驶或2WD行驶，所以能够抑制在切换期间所发生的切换震动和不自然的减速感。
[第四实施例]
图9是本发明能够应用的作为另一实施例的4WD车辆180的骨架图。当图9中的4WD车辆180相比于图1中的4WD车辆8时，后轮侧的结构是不同的。下文中，将描述不同于4WD车辆8的后轮侧的结构。
4WD车辆180的后轮侧包括联接器182和后差速齿轮184。联接器182设置在动力T/M构件186和后差速齿轮184之间，动力从驱动小齿轮48传递至动力T/M构件186，并且联接器182是电控制的联接器，其由例如湿式多片离合器构成。
动力T/M构件186具有大致柱形形状，并且形成有与驱动小齿轮48接合的内啮合齿轮188。后差速齿轮184包括箱体184c和差速机构184d。箱体184c在旋转轴线方向上的一侧延伸，联接器182设置在延伸部分和动力T/M构件186之间。差速机构184d由常规锥齿轮构成，并且根据车辆的行驶状态适当地生成左轮和右轮的差速旋转。注意的是，因为差速机构184d是常规技术，所以将省略对其结构和操作的描述。
在如上述构造的4WD车辆180中，当离合器36分开并且联接器182的T/M转矩被控制为零时，至构成第二旋转构件34和动力T/M构件186之间的动力T/M路径的旋转元件(第二旋转构件34、从动小齿轮40、传动轴20、驱动小齿轮48和动力T/M构件186)的动力T/M被中断，并且它们的旋转被停止。也即，当离合器36分开并且联接器182的T/M转矩被控制为零时，变得能够执行至2WD_d行驶的切换。结果，因为在4WD车辆180中也变得能够执行至2WD_d行驶的切换，所以本申请的发明能够适当地应用于4WD车辆180。注意的是，在本实施例中，离合器36和联接器182构成本发明的断开机构。
如上所述，同样在本实施例的4WD车辆180中，因为能够将行驶切换至其中到具体旋转元件的动力T/M被中断以及其旋转被停止的2WD_d行驶，所以通过适当地应用本发明至本实施例，能够获得与上述实施例相同的效果。
虽然至此基于附图已经详细描述了本发明的实施例，但是本发明能够使用在其他模式中。
例如，虽然上述实施例彼此独立，但是只要不出现矛盾，各实施例就可以适当地组合以及实现。
此外，在上述实施例中，虽然联接器24或182与后差速齿轮22或184并排布置，但是本发明不必限于此，例如，联接器可以布置在传动轴20和驱动小齿轮48之间。也即，只要4WD车辆能够将行驶切换至其中到具体旋转元件的动力T/M被中断和其旋转被停止的2WD_d行驶，本发明就能够适当地应用于4WD车辆。
此外，在以上描述的实施例中，在难以增加E/G转矩Te的情形下，虽然除了替换控制(降低联接器的T/M转矩的改变率以及自动T/M16的降档)或者禁止切换以及使得用于切换的条件严格之外还打开通知灯122或者生成通知声音，但是不是必须打开通知灯122或者不是必须生成通知声音。
此外，在以上描述的实施例中，虽然自动T/M16是由多个行星齿轮系以及多个摩擦接合装置构成的步进式自动T/M，但是T/M的结构不必限于此，还可以使用由匹配齿轮构成的T/M。而且，T/M不是必须限为步进式T/M，T/M的结构可以适当改变，也可以使用带式T/M。
此外，在以上描述的实施例中，虽然离合器36是犬牙式离合器，但是离合器不限于此，能够适当使用能适当地将旋转元件彼此连接或者彼此断开的任何离合器。此外，离合器可以进一步设置有同步机构。
此外，在以上描述的实施例中，虽然4WD车辆8或180具有动力持续传递至前轮侧的结构，但是结构并不必须限于动力持续传递至前轮侧的结构，还可以采用动力持续传递至后轮侧以及动力选择性地传递至前轮侧的结构。此外，只要联接器24或182能够控制T/M转矩，联接器24或者182就可以适当地改变。
而且，在以上描述的实施例中，虽然4WD-ECU、E/G-ECU和T/M-ECU各自被设置为ECU80，但是这些ECU可以由一个ECU构成。
此外，在以上描述的实施例中，虽然在2WD_d行驶期间到每个旋转元件的动力T/M被中断并且其旋转被停止，但是旋转元件的旋转可以不完全停止，旋转构件可以稍微旋转。
应该注意的是，上述实施例仅是示范性的实施例，基于本领域技术人员的认知，本发明可以实施为各种模式，采用各种修改方案和改进。

Claims (10)

1.一种用于四轮驱动车辆的控制系统，所述控制系统包括：
发动机；
辅助驱动轮，在所述四轮驱动车辆的四轮驱动行驶期间动力从所述发动机传递至所述辅助驱动轮；
断开机构，其设置在所述发动机和所述辅助驱动轮之间的动力传递路径中，所述断开机构被构造为中断向具体旋转元件传递所述动力，以便停止所述具体旋转元件的旋转，所述具体旋转元件传递所述动力至所述辅助驱动轮；以及
电子控制单元，其被构造为：
(a)当在所述断开机构中断所述动力的所述传递的两轮驱动行驶期间所述中断被取消时，取消所述动力的所述传递的所述中断并且增加所述发动机的转矩，
(b)判定所述发动机的所述转矩是否能够增加，以及
(c)当所述电子控制单元判定所述发动机的所述转矩不能够增加时，抑制在所述中断的所述取消期间所发生的所述四轮驱动车辆的驱动力的波动。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中
所述电子控制单元被构造为延长所述具体旋转元件的速度增加的时间段。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，进一步包括：
自动变速器，其设置在所述发动机和所述断开机构之间的所述动力传递路径中，
其中，所述电子控制单元被构造为改变所述自动变速器的速度比，使得所述驱动力增加。
4.根据权利要求2所述的控制系统，其中
被构造为增加所述具体旋转元件的所述速度的机构是被构造为控制传递至所述辅助驱动轮的转矩的离合器。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其中
所述电子控制单元被构造为当所述电子控制单元判定所述发动机的所述转矩不能够增加时禁止所述中断。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其中
所述电子控制单元被构造为当所述电子控制单元判定所述发动机的所述转矩不能够增加时限制用于所述中断的条件。
7.根据权利要求1或6所述的控制系统，其中
所述电子控制单元被构造为当所述电子控制单元判定所述发动机的所述转矩不能够增加时以及当所述中断被实施时禁止所述中断的所述取消。
8.根据权利要求1或6所述的控制系统，其中
所述电子控制单元被构造为当所述电子控制单元判定所述发动机的所述转矩不能够增加时以及当所述中断被实施时，限制用于所述中断的所述取消的条件。
9.根据权利要求1至6和8中任一项所述的控制系统，其中
所述电子控制单元包括这样的机构：所述机构被构造为当所述电子控制单元判定所述发动机的所述转矩不能够增加时，通知驾驶员在所述中断的所述取消期间所发生的所述四轮驱动车辆的所述驱动力的所述波动被抑制。
10.根据权利要求1至6和8中任一项所述的控制系统，其中
所述电子控制单元包括这样的机构：所述机构被构造为当所述电子控制单元判定所述发动机的所述转矩不能够增加时，通知驾驶员在所述中断的所述取消期间所发生的所述四轮驱动车辆的所述驱动力的所述波动已经被抑制。
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