CN1663835A - 在变速器换档过程中可操作的车辆控制设备 - Google Patents

在变速器换档过程中可操作的车辆控制设备 Download PDF

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Abstract

公开了一种车辆控制设备，控制包括发动机和自动变速器的车辆，自动变速器包括多个摩擦耦合装置并具有各自速比不同的多个操作位置以将发动机旋转运动传递到驱动轮，操作位置通过摩擦耦合装置的选择性啮合和松开选择性建立。该设备在没有发动机输出控制命令时所启动的通过摩擦耦合装置中所选一个的啮合动作而进行的自动变速器升档动作过程中，产生要求发动机输出的发动机输出控制命令时可操作，并包括：(a)换档进度计算部分，可操作来基于随升档动作进度变化的旋转元件转速的变化，计算升档动作在输出控制命令产生后的进度；和(b)发动机转矩逐渐增加控制部分，可操作来基于升档动作进度控制发动机，随升档动作进行逐渐增加其输出转矩。

Description

在变速器换档过程中可操作的车辆控制设备
技术领域
本发明一般地涉及在机动车辆的自动变速器换档动作过程中可操作来控制车辆的车辆控制设备，更具体而言，涉及这样一种车辆控制设备，当在没有发动机输出命令的情况下所启动的自动变速器的升档动作过程中产生要求车辆的发动机提供所期望的输出的发动机输出命令时，所述设备可操作来高效地根据该发动机输出命令建立发动机的输出转矩或驱动转矩，同时防止或最小化发动机的高速空转(racing)、自动变速器的摩擦耦合装置的热负荷的过度增加、或自动变速器的过度换档冲击。
背景技术
在机动车辆的领域中，广泛使用这样一种自动变速器，其被设置成通过选择包括在自动变速器中的多个摩擦耦合装置的操作状态(啮合和松开的状态)的不同组合中相应的一个组合来建立起自动变速器的操作位置中相应的一个位置，而在这样从多个速比中选择的一个速比下，将发动机的输出传递到车辆的驱动轮。JP-A-7-247873公开了用于控制设有这种自动变速器的机动车辆的控制设备的一个示例，该设备包括：换档控制装置，用于通过啮合多个摩擦耦合装置中的一个同时松开另一个摩擦耦合装置来对自动变速器进行换档；和发动机转矩增加限制装置，其在自动变速器的升档动作过程中操作加速踏板时可操作来减小其速比(输入速度/输出速度)，当加速踏板处于非操作位置时启动该升档动作。发动机转矩增加限制装置被设置来不管加速踏板的操作如何都限制发动机转矩的增加，直到被啮合来实现升档动作的摩擦耦合装置已填充了受压工作流体并进入能够传递转矩的状态为止，以防止由于发动机高速空转导致自动变速器的换档冲击。
上述传统的车辆控制设备并不被设置成在被啮合来实现自动变速器升档动作的摩擦耦合装置的惯性阶段(inertia phase)下控制发动机转矩，其中逐渐增大该摩擦耦合装置的转矩容量。相反，该车辆控制设备被设置成在摩擦耦合装置的惯性阶段下根据节气门的开度，来控制施加到所关注的摩擦耦合装置上的液压，以由此防止发动机高速空转。然而，该液压控制不可避免地受到液压的延迟控制响应的影响。此外，由于摩擦耦合装置的输入旋转构件的速度变化，所以要求在其惯性阶段下的摩擦耦合装置提供包括惯性转矩在内的转矩容量。因此，传统的车辆控制设备不期望地受到以下的影响：摩擦耦合装置的滑动量的增加、发动机高速空转的趋势、摩擦耦合装置的热负荷的过度增加以及随之发生的其耐久性的劣化、以及由于发动机转矩的过度增加而导致的自动变速器的换档冲击的增加。
本申请基于2004年3月1日递交的日本专利申请No.2004-1056609，其内容通过引用而被包含于此。
发明内容
本发明是在考虑到上述背景技术的情况下做出的。因此本发明的一个目的就是提供一种设备，当在没有发动机输出命令的情况下所启动的机动车辆自动变速器的升档动作过程中产生要求车辆发动机输出的发动机输出命令时，所述设备可操作来控制车辆，以允许根据该发动机输出命令来高效控制发动机的输出转矩或驱动转矩，同时防止或最小化发动机的高速空转现象、自动变速器的摩擦耦合装置的热负荷的过度增加、或自动变速器的过度的换档冲击。
上述目的可以通过本发明的以下模式中的任一种来实现，这些模式中的每一个都像所附权利要求那样编号，并在合适的地方依赖于其他一个或多个模式，以表示并阐明要素或技术特征的可能的组合。应该理解到本发明并不限于这些技术特征或其任何组合，这些仅仅是为解释的目的而描述的。
(1)一种设备，用于控制包括发动机和自动变速器的机动车辆，所述自动变速器包括多个摩擦耦合装置并具有各自的速比不同的多个操作位置以将所述发动机的旋转运动传递到所述车辆的驱动轮，所述多个操作位置是通过所述多个摩擦耦合装置的选择性啮合和松开动作而选择性地建立的，所述设备在没有发动机输出控制命令时所启动的通过所述摩擦耦合装置中所选择一个的所述啮合动作而进行的所述自动变速器的升档动作过程中，产生要求所述发动机提供期望输出的发动机输出控制命令时可操作，其特征在于所述设备包括：
换档进度计算部分，可操作来基于随所述升档动作的进度变化的旋转元件的转速的变化，计算所述自动变速器的所述升档动作在所述发动机输出控制命令产生的时刻之后的所述进度；和
发动机转矩逐渐增加控制部分，可操作来基于由所述换档进度计算部分所计算的所述升档动作的所述进度而控制所述发动机，以随着所述升档动作的进行来逐渐增加所述发动机的输出转矩。
(2)一种如以上模式(1)所述的设备，其中所述旋转元件是所述自动变速器的输入轴，并且所述换档进度计算部分可操作来基于所述输入轴的转速与完成所述升档动作之后所述输入轴的同步速度之间的速度差，计算所述自动变速器的所述升档动作的所述进度。
(3)一种如以上模式(1)或(2)所述的设备，还包括逐渐增加约束部分，所述逐渐增加约束部分可在所述旋转元件的转速与完成所述升档动作之后所述旋转元件的同步速度之间的速度差不大于预定阈值时产生所述发动机输出控制命令的时候操作，所述逐渐增加约束部分约束所述发动机转矩逐渐增加控制部分基于所述升档动作的所述进度来控制所述发动机的操作。
(4)一种如以上模式(1)-(3)中任一个所述的设备，还包括：
发动机高速空转检测部分，可操作来检测所述发动机的高速空转；和
发动机转矩保持部分，可在由所述发动机高速空转检测部分检测到所述发动机的所述高速空转时操作，来禁止所述发动机转矩逐渐增加控制部分操作，并保持所述发动机的所述输出转矩不变。
(5)一种如以上模式(1)-(4)中任一个所述的设备，其中所述发动机具有电动节气门，并且所述发动机转矩逐渐增加控制部分可操作来电控所述节气门，以逐渐增加所述节气门的开度，由此逐渐增加所述发动机的所述输出转矩。
(6)一种如以上模式(5)所述的设备，还包括发动机转矩增加限制部分，所述发动机转矩增加限制部分可紧接着在所述自动变速器的所述升档动作过程中产生所述发动机输出控制命令之后操作，来将通过所述发动机转矩逐渐增加控制部分的所述节气门的所述开度的增加限制到预定的上限。
(7)一种如以上模式(5)或(6)所述的设备，其中所述换档进度计算部分可操作来将所述自动变速器的所述升档动作的进度比值计算为所述进度，以使得当所述旋转元件的所述转速已经被降低到比完成所述升档动作之后所述旋转元件的同步速度高出预定量的控制结束速度时，所述计算出的进度比值被增加到1.0，并且所述发动机转矩逐渐增加控制部分可操作来基于所述计算出的进度比值而控制所述节气门的所述开度，以使得当所述计算出的进度比值已被增加到1.0时，所述开度符合与所述发动机输出控制命令的值相对应的目标值。
(8)一种如以上模式(7)所述的设备，其中按照所述发动机的所述输出转矩的控制延迟来将所述控制结束速度确定为随着所述发动机的操作速度而变化，以使得当所述旋转元件的所述转速降低到所述同步速度而完成所述自动变速器的所述升档动作时，所述发动机的所述输出转矩对应于所述节气门的所述开度的所述目标值。
(9)一种如以上模式(1)-(8)中任一个所述的设备，其中所述发动机输出命令表示由所述车辆的驾驶员人工操作的车辆加速构件的操作量。
根据本发明的上述第一模式(1)的车辆控制设备被布置来基于随升档动作的进度变化的旋转元件的转速的变化，计算自动变速器的升档动作的进度，并基于所计算的升档动作的进度来控制发动机，以逐渐增加发动机的输出转矩。因此，可以根据发动机输出命令有效地控制自动变速器的输出转矩，同时限制发动机的输出转矩的增加，由此可以在没有由于其输出转矩的增加所导致的相当大的换档冲击的情况下使自动变速器升档。自动变速器的升档动作的进度对应于要啮合来实现升档动作的摩擦耦合装置的转矩容量，使得发动机的输出转矩随着摩擦耦合装置的转矩容量的增加而逐渐增加。因此，本车辆控制设备的布置有效地使得摩擦耦合装置的滑动量和热负荷以及发动机的高速空转现象最小。
根据本发明的上述模式(3)的车辆控制设备被布置成这样，即如果在旋转元件的当前转速与旋转元件的同步速度之间的速度差不大于预定阈值时产生发动机输出命令，则基于自动变速器的升档动作的进度来约束发动机的输出转矩的逐渐增加。这种布置有效地防止了发动机的高速空转和自动变速器的相当大的换档冲击，这将由于所计算的升档动作的进度的突然变化而发生，这种突然变化可能由旋转元件的转速的检测错误而产生。具体而言，当上述速度差相对较小时，旋转元件的转速的变化量对速度差的比值相对较高，使得旋转元件转速的微小变化量导致所计算的升档动作的进度的相对较大的变化量，并产生发动机的输出转矩有与所计算进度的相对较大的变化量相对应的大的变化量的危险。
根据本发明的上述模式(4)的车辆控制设备被布置来在检测到发动机高速空转时，禁止发动机输出转矩的逐渐增加并保持输出转矩不变。这种布置防止了发动机输出转矩和自动变速器的输出转矩的振荡现象(不稳定的增加和降低)。即，发动机的高速空转表明应该在自动变速器的升档动作过程中降低的发动机速度增加了，并导致升档动作进度的降低。如果在发动机处于高速空转状态的同时根据所计算的进度来继续由发动机转矩逐渐增加控制部分进行的发动机转矩控制，则发动机转矩根据升档动作的进度的降低而立即减小。同时，要啮合来实现自动变速器的升档动作的摩擦耦合装置的啮合力以预定控制模式增加，使得在发动机转矩减小期间进度快速增加，使得发动机转矩随之增加。于是，发动机高速空转导致自动变速器的输出转矩与发动机输出转矩一起出现振荡现象。
根据本发明的上述模式(5)-(8)，通过逐渐增加发动机的电动节气门的开度来逐渐增加发动机的输出转矩。在此情况下，发动机输出转矩的增加相对于节气门开度的增加被不可避免地延迟了。根据上述模式(6)的车辆控制设备被布置成紧接着在产生发动机输出命令之后，来将节气门开度的增加限制在预定的上限，以防止在自动变速器的升档动作过程中发动机转矩由于发动机转矩的控制延迟所导致的过度增加。
根据本发明的上述模式(7)的车辆控制设备被布置来将升档动作的进度比值计算为自动变速器的升档动作的进度，以使得当旋转元件的转速已经被降低到比完成升档动作之后旋转元件的同步速度高出预定量的控制结束速度时，所计算出的进度比值被增加到1.0。本设备还被布置来基于所计算出的进度比值控制节气门开度，以使得当所计算出的进度比值已被增加到1.0时，节气门开度符合与发动机输出命令的值相对应的目标值。因此，在完成自动变速器的升档动作时，其中旋转元件的转速降低到同步速度，即使存在发动机转矩的控制延迟，也可以将发动机转矩控制成与节气门的目标开度相对应的值。根据上述模式(8)，按照发动机转矩的控制延迟来确定控制结束速度，以使得当完成自动变速器的升档动作时，其中旋转元件的转速降低到同步速度，此时发动机的输出转矩对应于节气门的开度的目标值。因此，即使存在发动机转矩的前述控制延迟，也可以将完成升档动作时自动变速器的输出转矩和发动机转矩控制成与发动机输出命令的值相对应的值。
考虑到发动机转矩的控制延迟随着发动机速度变化，即随着发动机速度的降低而增加，根据上述模式(8)的车辆控制设备还被布置成使得控制结束速度被确定为随着发动机的操作速度而变化。这种布置允许完成升档动作时的发动机转矩保持在与节气门的目标开度相对应的值处不变，而不管发动机速度如何。
根据本发明原理构造的车辆控制设备可以有效控制发动机，尤其是在自动变速器的升档动作的惯性阶段下产生发动机输出命令时，其中多个摩擦耦合装置中之一逐渐啮合来具有转矩容量而导致自动变速器的输入旋转构件的转速降低，同时另一个摩擦耦合装置逐渐松开。但是，本车辆控制设备同样可应用于具有这样的自动变速器的车辆，该自动变速器包括单向离合器并仅仅通过啮合一个摩擦耦合装置来升档。
本车辆控制设备可适当地应用于具有包括多个行星齿轮组在内的行星齿轮式自动变速器的车辆，但是也可应用于具有任何其他类型的自动变速器的车辆，例如具有选择性连接到发动机的多个动力输入路径的并行轴式自动变速器。自动变速器的摩擦耦合装置可以是多片式或单片式的离合器和制动器、或带式制动器，其通过各自的液压致动器而被啮合。自动变速器的升档动作可以通过这样来实现，即啮合一个摩擦耦合装置，在前馈方式下控制液压控制阀(例如线性电磁阀)，以在预定控制模式下控制液压致动器的啮合腔中工作油的液压。例如，控制模式具有：快速填充区域，其中液压致动器的啮合腔被快速填充受压工作油；低压待用区域，其中啮合腔中的液压保持在预定的低水平上；和上升区域(sweep-up region)，其中啮合腔中的液压从低水平逐渐增加来将摩擦耦合装置置于其完全啮合的状态。
要啮合来实现自动变速器的升档动作的摩擦耦合装置被置于液压控制模式的上升区域中的惯性阶段下，在该区域中，升档动作随着变速器的输入旋转构件转速的降低而进行。为了防止在将摩擦耦合装置置于惯性阶段时产生发动机输出命令时(例如在压下加速踏板时)发动机的高速空转现象，优选地在两种不同的控制模式中之一下控制要施加到摩擦耦合装置(其液压致动器的啮合腔)上的液压，该控制模式是根据是否有发动机输出命令而选择的。根据在有发动机输出命令时所选择的控制模式，使得低压待用区域和上升区域中的液压高于根据在没有发动机输出命令时所选择的其他控制模式。
本车辆控制设备可适当地应用于设有内燃机的车辆，该内燃机可操作来通过燃烧燃油来提供输出转矩并具有可电控的节气门，该节气门的开度可电控或可电动该变。但是，发动机可以是设有电动转矩改变装置的任何其他类型，该装置能够通过控制点火时间或调节每个进气门的抬升量来改变输出转矩。在发动机设有机械节气门的情况下，基于机械节气门的开度来控制电动转矩改变装置，以控制发动机的输出转矩。另外，本发明的原理可应用于设有未设置节气门的发动机的车辆，只要该发动机的输出是可控的。
换档进度计算部分可以被布置来根据下面的方程(1)来计算作为自动变速器升档动作进度的升档动作的进度比值，在方程(1)中“nts4x”表示旋转元件的转速(其随升档动作的进度而变化)与完成升档动作之后旋转元件的同步速度之间速度差的当前值，而“nts4xm”表示在产生发动机输出命令时该速度差的初始值。由换档进度计算部分所计算的比值是速度差的当前值从初始值的变化量(nts4xm-nts4x)对初始值的比值。如同本发明的上述模式(7)一样，换档进度计算部分可以被布置根据下面的方程(2)来计算升档动作的进度比值，该方程使用控制结束速度(同步速度+ofst)来代替同步速度。在此情况下，当旋转元件的转速已经降低到控制结束速度时，所计算的比值是1.0。
比值＝(nts4xm-nts4x)/nts4xm                    (1)
比值＝(nts4xm-nts4x)/(nts4xm-ofst)             (2)
虽然如同本发明的上述模式(2)一样，换档进度计算部分优选地基于自动变速器的输入轴的转速来计算自动变速器的升档动作的进度，但是可以使用自动变速器的任何其他旋转构件的转速来计算升档动作的进度。
发动机转矩逐渐增加控制部分可以被布置来根据下面的方程(3)来计算节气门命令值TA，该值表示发动机的电动(电子)节气门的开度，所述方程包括上述由换档进度计算部分所计算的进度比值“比值”、作为在产生发动机输出命令时的节气门命令值TA的值“tabas”、以及与发动机输出命令的当前值对应的节气门命令值的目标值TA*(例如由加速踏板的操作量所表示)。节气门命令值TA和值“tabas”对应于节气门的开度和发动机的输出转矩。值“tabas”可以是在加速踏板处于非操作位置的发动机的怠速状态下的节气门命令值TA的值。
TA＝比值×(TA*-tabas)+tabas                 (3)
设置在根据上述模式(3)的车辆控制设备中的逐渐增加约束部分可以被布置来禁止发动机转矩逐渐增加控制部分基于自动变速器的进度对发动机进行控制的操作，并将发动机的输出转矩保持在产生发动机输出命令时的值(保持在发动机处于怠速状态下时的值)。但是，逐渐增加约束部分可以被布置来约束发动机转矩逐渐增加控制部分的操作，以使得不管发动机输出命令的值如何，都使发动机的输出转矩以预定速率TASWMAX增加，以在防止发动机高速空转的同时给予车辆加速的感觉。在通过电动(电子)节气门来控制发动机的输出转矩的情况下，根据下面的方程(4)来确定表示节气门开度的节气门命令值TA，该方程包括预定速率TASWMAX以及在产生发动机输出命令的时刻之后所经过的时间。
TA＝时间×TASWMAX                           (4)
由逐渐增加约束部分使用的速度差“nts4x”的预定阈值NDOUKI可以是速度差“nts4x”的下限，在此之上车辆不会出现发动机的高速空转现象或者自动变速器的过大的换档冲击，后者产生于在前述方程(1)或(2)的分母值小的情况下，由旋转元件转速的检测错误所导致的所计算出的升档动作进度和发动机输出转矩的大的变化量，其中根据按照方程(1)或(2)所计算出的升档动作进度来实现发动机的转矩。因此，在发动机高速空转的情况下速度差nts4x已超过阈值NDOUKI之后，该阈值NDOUKI可以用来代替初始值“nts4xm”。在此情况下，根据下面的方程(5)或(6)来计算发动机转矩逐渐增加控制部分所使用的进度比值。
比值＝(NDOUKI-nts4x)/NDOUKI                 (5)
比值＝(NDOUKI-nts4x)/(NDOUKI-ofst)          (6)
根据本发明的上述模式(6)的车辆控制设备中的发动机转矩增加限制部分可以被布置来将节气门命令值TA限制到不高于预定阈值的值，但是优选地被布置来以不高于预定上限的速率增加开度，以逐渐增加自动变速器的输出转矩，从而在防止发动机高速空转现象的同时给予车辆加速的适当感觉。例如，发动机转矩增加限制部分可以被布置来根据上述方程(4)控制节气门命令值TA。发动机转矩增加限制部分可以被设置来防止在紧接着产生发动机输出命令之后发动机输出转矩的突然增加，这将在自动变速器的升档动作的以下阶段中发生，其中通过发动机转矩逐渐增加控制部分使得发动机转矩的实际增加相对于节气门开度的增加延迟了。发动机转矩增加限制部分理想地被布置来按照发动机转矩的上述控制延迟程度而限制节气门命令值TA达预定时间，即使节气门命令值TA被立即减小到上限之下。
根据本发明的上述模式(7)，计算自动变速器的升档动作的进度比值，以使得当旋转元件的转速已经被降低到控制结束速度时，所计算出的进度比值被增加到1.0，并且基于所计算出的进度比值来控制节气门的开度，以使得当所计算出的进度比值已被增加到1.0时，该开度符合与发动机输出命令的值相对应的目标值。但是，计算进度比值的方程不需要使得当旋转元件的转速已经被降低到控制结束速度时根据该方程计算出的进度比值被增加到1.0。在此方面，注意到某种发动机在紧接着产生发动机输出命令之后，其输出转矩相对于节气门开度的增加基本上没有控制延迟。对于这种特性的发动机，在旋转元件的转速被降低到同步速度之前，即在自动变速器的升档动作完成之前，开度不需要增加到与发动机输出命令的值相对应的目标值。换言之，可以几乎在完成升档动作的同时将开度增加到目标值。
附图说明
通过结合以下附图来阅读下面对本发明优选实施例的详细描述，将更好地理解本发明的上述和其他目的、特征、优点以及技术和工业重要性，所述附图中：
图1是示出可应用本发明原理的车辆的一部分驱动系统的示意图；
图2是表示图1所示车辆驱动系统的自动变速器的离合器和制动器的操作状态的组合，与自动变速器由操作状态的各种组合所建立的操作位置之间的关系的视图；
图3是图示可操作来控制车辆驱动系统的发动机和自动变速器的控制系统的框图；
图4是示出图3所示换档手柄的操作位置的视图；
图5是表示加速踏板的操作量Acc和目标节气门命令值TA*之间关系的一个示例的曲线图，该关系被电子控制装置用来控制发动机的节气门致动器；
图6是表示由电子控制装置用来控制自动变速器的换档动作的升档和降档边界线的示例的曲线图；
图7是图示电子控制装置的主要功能部分的框图，该装置涉及当产生要求发动机在没有发动机输出命令的情况下所启动的自动变速器的升档动作过程中提供所期望的输出的发动机输出命令时的发动机转矩控制；
图8、9和10是图示控制发动机转矩的发动机转矩控制例程的流程图；
图11是表示当产生发动机输出命令并且同时速度差nts4x大于阈值NDOUKI的时候来执行图8-10的发动机转矩控制例程时，车辆的各个部分的操作状态变化的时序图；
图12是表示当速度差nts4x等于或小于阈值NDOUKI的时候来执行图8-10的发动机转矩控制例程时，车辆的各个部分的操作状态变化的时序图；
图13是用于解释速度差nts4x的视图；和
图14是用于解释两个离合器中要在自动变速器的离合器-离合器升档动作过程中啮合的一个的液压控制模式的视图，该动作是通过同时啮合和松开这两个离合器的动作来实现的。
具体实施方式
首先参考图1的示意图，示出了采用横向FF(发动机前置-前驱)车辆的形式的机动车辆的驱动系统的布置，该车辆由根据本发明一个实施例构造的车辆控制设备控制。车辆驱动系统包括例如汽油发动机的内燃机10，内燃机10的输出通过包括变矩器12、自动变速器14和差速齿轮装置16在内的传动装置传递到车辆的驱动轮(未示出的前轮)。变矩器12包括：泵轮20，连接到发动机10的曲轴18；涡轮转子24，连接到自动变速器14的输入轴22；定子30，通过单向离合器26而固定到形成为壳体28的静止或非旋转构件；和锁止离合器32，设置成通过阻尼器(未示出)将曲轴18直接耦合到输入轴22。泵轮20设有诸如齿轮泵的机械操作油泵21，该油泵21由泵轮20驱动以在发动机10使泵轮20旋转时传送受压工作油。工作油被自动变速器14和锁止离合器32使用，并且还用于润滑车辆驱动系统的各个部分。发动机10用作驱动该车辆的驱动力源，而变矩器12用作设置在发动机10和自动变速器14之间的流体耦合。
自动变速器14与输入轴22共轴布置，并包括第一行星齿轮组40和第二行星齿轮组42，这两个行星齿轮组都是单级小行星齿轮类型(singlepinion type)以及所谓的CR-CR耦合类型，在该CR-CR耦合类型中第一行星齿轮组40的行星轮架K1和齿圈R1分别连接到第二行星齿轮组42的齿圈R2和行星轮架K2。自动变速器14还包括与副轴44共轴布置的第三行星齿轮组46，副轴44与输入轴22平行并与其沿径向间隔开。自动变速器14还包括输出齿轮48，输出齿轮48被固定到副轴44的一个轴向端，并与差速齿轮装置16啮合。行星齿轮组40、42和46包括形成为太阳轮S1-S3、齿圈R1-R3和行星轮架K1-K3的旋转元件，所述行星齿轮架K1-K3可旋转地支承与太阳轮S1-S3和齿圈R1-R3相啮合的行星轮。这些太阳轮S1-S3、齿圈R1-R3和行星轮架K1-K3通过四个离合器C0-C3选择性地彼此连接，通过三个制动器B1-B3选择性地固定到壳体28，并通过两个单向离合器F1、F2取决于旋转方向来选择性地彼此连接或固定到壳体28。差速齿轮装置16相对于其轴线(车辆的驱动轴)对称构造，并且在图1中未示出差速齿轮装置16的下半部分。
共轴布置在输入轴22上的第一行星齿轮组40和第二行星齿轮组42，同离合器C0-C2、制动器B1、B2和单向离合器F1合作来构成了具有四个前进驱动位置和一个向后驱动位置的初级换档部分MG。另一方面，与副轴44共轴布置的第三行星齿轮组46同离合器C3、制动器B3以及单向离合器F2合作，构成了次级换档部分或下传动部分U/D。在初级换档部分MG中，输入轴22通过离合器C0、C1、C2连接到第二行星齿轮组42的行星轮架K2、第一行星齿轮组40的太阳轮S1和第二行星齿轮组42的太阳轮S2。第一行星齿轮组40的齿圈R1与第二行星齿轮组42的行星轮架K2彼此连接，而第二行星齿轮组42的齿圈R2与第一行星齿轮组40的行星轮架K1彼此连接。第二行星齿轮组42的太阳轮S2通过制动器B1固定到形成为壳体28的静止构件上，同时第一行星齿轮组40的齿圈R1通过制动器B2固定到壳体28。单向离合器F1布置在第二行星齿轮组42的行星轮架K2和壳体28之间。固定到第一行星齿轮组40的行星轮架K1上的第一副轴齿轮G1，与固定到第三行星齿轮组46的齿圈R3上的第二副轴齿轮G2啮合。在下传动部分U/D中，第三行星齿轮组46的行星轮架K3和太阳轮S3通过离合器C3彼此连接，并且在太阳轮S3和壳体28之间彼此并联地布置制动器B3和单向离合器F2。
离合器C0、C1、C2、C3以及制动器B1、B2、B3(以下统一称为离合器C和制动器B)中的每个都是液压操作的摩擦耦合装置，例如由液压致动器通过以下方式啮合和松开的多片式离合器或带式制动器：通过选择性激励和去激励包括在图3所示的液压控制单元98中的电磁阀S1-S5和线性电磁阀SL1、SL2、SLU，以及通过操作手动阀(未示出)，以实现用于控制液压致动器的液压回路的切换操作。如图3所示，车辆设有换档手柄72，其具有总共八个操作位置：停车位置P、倒车驱动位置R、空档位置N、前进驱动位置D、第4档位置4、第3档位置3、第2档位置2、和低速档位置L，如图4所示。通过选择离合器C0-C3和制动器B1-B3的啮合和松开状态的一种组合，将自动变速器14换档到其相应的一个操作位置：五个前进驱动位置第1档、第2档、第3档、第4档和第5档；一个倒车驱动位置R；和空档位置N(停车位置P)，这取决于换档手柄72当前所选的位置，如图2中所示，其中“○”和“×”分别表示各个摩擦耦合装置的啮合状态和松开状态，而“△”表示在从发动机10向着车辆驱动轮传递车辆驱动力时单向离合器F1、F2的啮合状态。当换档手柄72置于前进驱动位置D时，可以基于加速踏板50的操作量Acc和车辆的行驶速度V并根据图6所示的升档和降档边界线，来选择自动变速器14的五个前进驱动位置第1档至第5档中的一个。边界线由存储在将描述的电子控制装置90的只读存储器(ROM)中的换档数据图表示。当换档手柄72置于第4档位置时，可以选择第1档、第2档、第3档和第4档位置中的一个。当换档手柄72置于第3档位置时，可以选择第1档、第2档和第3档位置中的一个。当换档手柄72置于第2档位置时，可以选择第1档和第2档位置中的一个。当换档手柄72置于低速档位置时，自动变速器14置于第1档位置。当换档手柄72置于停车位置P或空档位置N时，自动变速器14置于空档或非驱动位置，其中驱动力不能从发动机10传递到驱动轮。在换档手柄72的停车位置P中，用合适的锁定机构(未示出)机械地锁定驱动轮。
参考图3的框图，示出了用于控制机动车辆的发动机10、自动变速器14和其他装置的控制系统。该控制系统包括上述电子控制装置90，其接收表示加速踏板50的操作量Acc的加速传感器51的输出信号。加速踏板50用作可由车辆驾驶员人工操作的车辆加速构件，并且由加速传感器51所检测到的操作量Acc表示发动机10的所需输出，即车辆驾驶员所期望或要求的发动机10的输出。发动机10设有位于其进气管内并由节气门致动器54控制的电控节气门56。具体而言，根据从电子控制装置90接收到的节气门命令值TA，由节气门致动器54控制节气门56的开度θTH。控制装置90基于由加速传感器51所检测到的加速踏板50的操作量Acc并根据目标节气门命令值TA*和操作量Acc之间的预定关系，来确定节气门命令值TA的目标值TA*。该关系的示例如图5所示。该关系由存储在控制装置90的ROM中的数据图表示。该关系被确定为目标节气门命令值TA*随着所检测到的加速踏板50的操作量Acc的增加而逐渐增加。如以下对图8和9的步骤S6和X10所详细描述的那样，基于所确定的目标值TA*来确定节气门命令值TA。表示加速踏板50的操作量Acc的加速传感器51的输出信号用作发动机输出命令，其要求发动机10提供车辆驾驶员所期望的输出。
电子控制装置90还接收：表示发动机10的速度NE的发动机速度传感器58的输出信号；表示发动机10的进气量Q的进气量传感器60的输出信号；设有发动机怠速开关的节气门传感器64的输出信号，其表示发动机10的怠速状态(节气门56的完全关闭状态)以及节气门56的开度θTH；表示副轴44的速度NOUT(从其可以计算车速V)的车速传感器66的输出信号；表示发动机10的冷却水温度TW的水温传感器68的输出信号；制动器开关70的输出信号，其指示是否在操作制动器踏板；表示换档手柄72的当前所选位置PSH的换档手柄位置传感器74的输出信号；表示涡轮转子24的速度NT(＝输入轴22的速度NIN)的涡轮速度传感器76的输出信号；表示液压控制单元98中的工作油的温度TOIL的油温传感器78的输出信号；以及表示第一副齿轮G1的速度NC的副齿轮速度传感器80的输出信号。当制动器踏板被压下以激活车辆的行车制动系统时制动器开关70被接通，并且当制动器踏板回到其非操作位置时制动器开关70被断开。
电子控制装置90由所谓的微计算机构成，其包括中央处理单元(CPU)、随机访问存储器(RAM)、上述只读存储器(ROM)和输入/输出接口。CPU在使用RAM的临时数据存储功能的同时，根据存储在ROM中的控制程序和数据图而操作来处理所接收到的信号，以控制发动机10和自动变速器14。控制装置90具有两个主要的控制部分，即发动机控制部分100和变速器换档控制部分120，如图7的框图所示。
发动机控制部分100被布置来控制节气门致动器54以控制节气门56的开度θTH，并控制喷油阀92以控制喷射到发动机10中的燃油量。发动机控制部分100还被布置来控制点火装置94以控制发动机10的点火时间，并控制启动电机96以转动曲轴18来启动发动机10。发动机控制部分100包括节气门控制部分114，其可操作来基于所检测到的加速踏板50的操作量Acc并根据图5的预定关系计算目标节气门命令值TA*，基于目标值TA*来确定节气门命令值TA，并根据所确定的节气门命令值TA控制节气门致动器54来控制节气门56的开度θTH，以使得随着加速踏板的操作量Acc的增加而增加节气门56的开度θTH。节气门致动器54和节气门56操作来作为用于电控发动机10的输出或转矩的装置。
变速器换档控制部分120被布置来基于所检测到的加速踏板50的操作量Acc和所检测到的车速V并根据存储在ROM中的预定升档和降档边界线，选择自动变速器14的操作位置中的一个。变速器换档控制部分120选择性地对液压控制单元98的电磁阀S1-S5激励或去激励并连续地控制施加到线性电磁阀SL1、SL2、SLU上的电流的大小，来控制摩擦耦合装置(离合器C和制动器B)的操作状态以将自动变速器14换档到所选的操作位置，同时防止由于车辆驱动力的变化所导致的换档冲击和摩擦耦合装置的摩擦构件的耐久性的恶化。在图6的曲线图中，实线是升档边界线，而虚线是降档边界线。确定这些升档和降档边界线，以使得在车速V降低和/或加速踏板50的操作量Acc增加时，自动变速器14被降档来增加其速比(输入速度NIN/输出速度NOUT)。在图6的曲线图中，数字“1”至“5”分别表示自动变速器14的第1档位置至第5档位置。
通过在松开制动器B1的同时啮合离合器C0来实现自动变速器14从第2档位置到第3档位置的升档动作，通过在松开离合器C1的同时啮合制动器B1来实现自动变速器14从第3档位置到第4档位置的升档动作。另外，通过在松开制动器B3的同时啮合离合器C3来实现自动变速器14从第4档位置到第5档位置的升档动作。这些升档动作被称为“离合器-离合器换档动作”。在作为示例的如图14所示的预定控制模式下，以根据线性电磁阀SL1或SL2的输出压力的前馈方式，来直接控制分别施加到离合器C0、制动器B1和离合器C3的啮合腔上用于这些摩擦耦合装置的啮合动作的啮合液压PC0、PB1和PC3。该控制模式具有：快速填充区域E1，其中每个所关注的摩擦耦合装置的啮合腔快速填充受压油；低压待用区域E2，其中啮合腔中的液压保持在预定的低水平上；和上升区域E3，其中啮合腔中的液压从低水平逐渐增加来将摩擦耦合装置置于其完全啮合的状态。通过学习补偿来适当地调节控制模式的液压水平以及区域E1、E2和E3的时间长度。在上升区域E3中，随着升档动作的进行而降低摩擦耦合装置的输入速度NIN(涡轮转子24的速度NT)，并将摩擦耦合装置置于惯性阶段。如果在此惯性阶段中操作加速踏板50，则发动机10趋向于容易地经历高速空转现象。为了防止此高速空转现象，在两种不同的控制模式之一下控制啮合液压，这是根据是否在操作加速踏板50而选择的。在图14中，实线表示在操作加速踏板50时所选择的控制模式，虚线表示在未操作加速踏板50时所选择的控制模式。根据在操作加速踏板50时所选择的控制模式，使得低压待用区域E2和上升区域E3中的液压高于根据其他控制模式的液压。即使在升档动作的进行中，控制模式也可以从两个模式中之一切换到另一个。
变速器换档控制部分120还被布置成在发动机10的输出转矩变化，即自动变速器14的输入转矩变化的情况下补偿或调节摩擦耦合装置的啮合液压。该补偿或调节是根据发动机转矩变化的原因而进行的，所述原因例如是切断对发动机10的燃油供应的断油控制、空调机使用由发动机10所驱动的空气压缩器的操作、或者变矩器12的锁止离合器32的啮合动作或滑动动作。
如果操作加速踏板50，即如果在没有发动机输出控制命令(当未操作加速踏板50时)的情况下所启动的自动变速器14的离合器-离合器换档动作的惯性阶段下，产生要求发动机10的输出的发动机输出控制命令，则切换控制啮合液压的控制模式可能不允许啮合液压足够快的升高，并且要求在其惯性阶段下的摩擦耦合装置提供包括由于发动机10的速度变化或摩擦耦合装置的输入速度变化所导致的惯性转矩TI在内的转矩容量，这不期望地导致了以下危险：摩擦耦合装置的滑动量的增加、发动机高速空转的趋向、摩擦耦合装置的热负荷的过度增加和随之而来的耐久性的恶化、以及由于发动机转矩TE的过度增加所导致的自动变速器14的换档冲击的增加。
为了防止上述危险，电子控制装置90的发动机控制部分100包括换档进度计算部分102、发动机转矩逐渐增加控制部分104、发动机转矩增加限制部分106、发动机高速空转检测部分108、发动机转矩保持部分110以及逐渐增加约束部分112，如图7所示。当在未操作加速踏板50的同时所启动的自动变速器14的升档动作过程中操作加速踏板50时，发动机控制部分100执行图8-10的流程图中所示的发动机转矩控制例程。逐渐增加约束部分112由控制装置90中被分配来实现发动机转矩控制例程的步骤S4、X1和X12的那一部分构成，换档进度计算部分102由控制装置90中被分配来实现控制例程的步骤S5和X9的那一部分构成，而发动机转矩逐渐增加控制部分104由控制装置90中被分配来实现控制例程的步骤S6、S10、X10和X11的那一部分构成。另外，发动机高速空转检测部分108由控制装置90中被分配来实现控制例程的步骤S8的那一部分构成，发动机转矩保持部分110由控制例程的步骤S9的那一部分构成，而发动机转矩增加限制部分106由控制装置90中被分配来实现控制例程的步骤Y1、Y2和Y7的那一部分构成。以预定的周期反复执行图8-10的发动机转矩控制例程。
发动机转矩控制例程以图8的步骤S1开始，判断是否产生了要求发动机10提供车辆驾驶员所期望的输出的发动机输出命令，更准确地说是判断是否已将加速踏板50从非操作位置压下到操作位置。根据节气门传感器64的发动机怠速开关是在接通状态还是断开状态，或基于由加速传感器51所检测到的加速踏板50的操作量Acc，来做出此判断。如果在步骤S1中得到肯定结果(“是”)，则控制流进行到步骤S2来判断自动变速器14是在从第2档位置到第3档位置，从第3档位置到第4档位置，还是从第4档位置到第5档位置的升档操作动作下。基于变速器换档控制部分120用来命令自动变速器14实现这些升档动作中任一个时所使用的控制标志来做出此判断。如果在步骤S2中得到肯定结果(“是”)，则控制流进行到步骤S3和随后的控制发动机10的输出转矩的步骤。在图11和12的时序图中，在加速踏板50置于非操作位置的同时，即在没有发动机输出控制命令的情况下所启动的自动变速器14的升档动作过程中压下加速踏板50时的时间点t1处，启动发动机转矩控制。图11的时序图示出了在实现进行发动机转矩控制的步骤S4和后续步骤时车辆的各个部分的操作状态，图12的时序图示出了在实现进行发动机转矩控制的步骤X1和后续步骤时的操作状态。
步骤S3被实现为将NORMAL-CONTROL INITIATION标志F1和NEAR-SYNC CONTROL标志F2复位成“0”。步骤S3之后是步骤S4，判断速度差nts4x是否高于预定阈值NDOUKI。速度差nts4x是涡轮转子24的速度NT(以下简称为“涡轮速度NT”)与完成升档动作之后输入轴22的同步速度NTD之间的差(NT-NTD)，涡轮速度NT等于启动自动变速器14的升档动作之前输入轴22的速度NIN，如图13的曲线图所示。阈值NDOUKI是速度差nts4x的下限，在此之上车辆不会出现发动机10的高速空转现象(发动机速度NE的过度上升)或者自动变速器14的过大的换档冲击，后者产生于在前述方程(2)的分母值小的情况下由涡轮速度传感器76的检测错误所导致的换档进度比值和发动机转矩TE的大的变化量，其中根据按照方程(2)所得到的换档进度比值来执行发动机转矩控制。换言之，可以根据换档进度比值来适当地控制发动机转矩TE，只要速度差nts4x高于阈值NDOUKI。换档进度比值表示自动变速器14的升档动作的进度。
如果速度差nts4x高于阈值NDOUKI，即如果在步骤S4中得到肯定结果(“是”)，则控制流将速度差nts4x的当前值确定为参考或初始值nts4xm，并根据上述方程(2)计算换档进度比值，该方程包括所计算的初始值nts4xm、当前值nts4x(等于第一个控制周期中的值nts4xm)以及预定的偏移值“ofst”。方程(2)的分母(nts4xm-ofst)是启动发动机转矩控制时的涡轮速度NT与比同步速度NTD高出偏移值“ofst”的控制结束速度(NTD+ofst)之间的速度差。当已经将涡轮速度NT降低到控制结束速度(NTD+ofst)时，换档进度比值增加到1.0(升档动作的100％的进度)。利用发动机转矩TE的预期控制延迟量来确定偏移值“ofst”，使得自动变速器14的升档动作完成时，其中作为根据对应于操作量Acc的目标节气门命令值TA*对节气门56进行控制的结果而将涡轮速度NT降低到同步速度NTD，此时发动机转矩TE符合由加速踏板50的操作量Acc所表示的期望值。发动机转矩TE的控制延迟随发动机速度NE变化，即随着发动机速度NE的降低而增加。考虑到这一点，确定偏移值“ofst”使得偏移值“ofst”随着发动机速度NE的降低而增加，从而随发动机速度NE降低而增加控制结束速度(NTD+ofst)。
步骤S5之后是步骤S6，根据上述方程(3)计算节气门命令值TA，该方程包括所计算的换档进度比值、目标节气门命令值TA*(由当前所检测的加速踏板50的操作量Acc表示)以及作为启动对节气门命令值TA的控制时(即在产生发动机输出命令时或在压下加速踏板50之后第一次执行步骤S6时)的节气门命令值TA的值“tabas”。当启动根据换档进度比值的发动机转矩控制时，值“tabas”几乎是零或接近于零(发动机10处于其怠速状态)。当换档进度比值增加时，节气门56的节气门命令值TA以及相应的开度θTH逐渐向着由实际检测到的加速踏板50的操作量Acc所表示的目标节气门命令值TA*增加。在图11的时序图中时间点t1和t2之间的期间以及时间点t3和t4之间的期间，按照根据上述方程(3)所计算的节气门命令值TA来控制节气门56。在时间点t4处，涡轮速度NT已降低到控制结束速度(NTD+ofst)，使得换档进度比值已增加到1.0(升档动作的100％的进度)，并且节气门命令值TA已增加到目标值TA*，如图11的时序图中的实线所示。根据此发动机转矩控制，在自动变速器14的升档动作完成时，其中涡轮速度NT降低到同步速度NTD，此时可以将发动机转矩TE控制成与由加速踏板50的当前操作量Acc相应的所需值。如果根据不包括偏移值“ofst”的上述方程(1)来计算换档进度比值，则在自动变速器14的升档动作完成时，节气门命令值TA将增加到与操作量Acc相应的目标值TA*，即当涡轮速度NT已降低到控制结束速度(NTD+ofst)时节气门命令值TA不会增加到目标值TA*，如图11中的虚线所示，导致发动机转矩TE的控制延迟，从而仅仅在完成自动变速器14的升档动作后经过了额外的时间之后发动机转矩TE才可以增加到与操作量Acc相应的期望值。注意到操作量Acc对应于车辆驾驶员所期望的发动机10的输出转矩值，并且节气门命令值TA对应于节气门56的开度，同时目标值TA*对应于节气门56的目标开度，该开度对应于操作量Acc。
步骤S6之后是步骤S7，判断NORMAL-CONTROL INITIATION标志F1是否被设置为“1”。如果在步骤S7中得到肯定结果(“是”)，则控制流进行到步骤S8和后续步骤。如果在步骤S7中得到否定结果(“否”)，则控制流进行到图10的步骤Y1和后续步骤。当第一次执行发动机转矩控制例程的步骤S7时，得到否定的结果，并将执行步骤Y1和后续步骤来将节气门命令值TA限制为不大于预定上限(时间×TASWMAX)的值，以在防止发动机10的高速空转的同时增加自动变速器14的输出转矩来对车辆平稳加速。具体而言，执行步骤Y1来判断在步骤S6中所计算的节气门命令值TA是否大于上限(时间×TASWMAX)，该上限是节气门命令值TA的增加速率的预定上限TASWMAX乘以在启动对节气门命令值TA的控制时刻(在第一次执行步骤S6的时候)之后所经过的时间。如果在步骤Y1中得到肯定结果(“是”)，则控制流进行到步骤Y2来将节气门命令值TA限制为上限(时间×TASWMAX)。确定节气门命令值TA的增加速率的上限TASWMAX，以在自动变速器14的升档动作期间紧接着压下加速踏板50之后(在产生发动机输出命令之后)的时间段内，即紧接着第一次执行步骤S5和S6之后，在防止发动机10的高速空转现象的同时，逐渐增加自动变速器14的输出转矩来给车辆驾驶员适当的车辆加速的感觉。在此时间段期间，在其中发动机转矩TE的实际增加相对于要增加节气门56的开度θTH的节气门命令值TA而被延迟的自动变速器14的升档动作的进行过程中，如果不将节气门命令值TA限制为上限(时间×TASWMAX)，则在步骤S5中计算的换档进度比值和在步骤S6中计算的节气门命令值TA将快速增加而引起发动机转矩TE的突然增加，这导致发动机10的不稳定控制以及其出现高速空转现象的危险。节气门命令值TA的增加速率的上限TASWMAX可以根据车辆的合适参数而变化，所述参数例如加速踏板的操作量Acc。
步骤Y2之后是步骤Y3，判断速度差nts4x是否为零，即自动变速器14的升档动作是否完成(涡轮速度NT降低到同步速度NTD)。如果在步骤Y3中得到肯定结果(“是”)，则控制流进行到步骤Y4来将节气门命令值TA设置成目标值TA*，并进行到步骤Y5来将所确定的节气门命令值TA施加到节气门致动器54以控制节气门56。在此情况下，在结束没有节气门控制命令值TA所启动的自动变速器14的升档动作的过程中操作或压下加速踏板50时，图8-10的控制例程结束对发动机转矩TE的控制。如果在步骤Y3中得到否定结果(“否”)，则控制流进行到步骤Y7将步骤Y2中所得到的节气门命令值TA施加到节气门致动器54来控制节气门56。步骤Y7之后是步骤Y8，判断节气门命令值TA是否等于目标值TA*。如果在步骤Y8中得到肯定结果(“是”)，则发动机转矩控制结束。如果在步骤Y8中得到否定结果(“否”)，则控制流回到图8的步骤S5。
如果在步骤Y1中得到否定结果(“否”)，即当节气门命令值TA不大于上限(时间×TASWMAX)时，则这表示不再有对发动机10的例如其高速空转的不稳定控制的危险。在此情况下，控制流进行到步骤Y6来将NORMAL-CONTROL INITIATION标志F1设置成“1”，并进行到步骤Y7以及后续的步骤Y8和S5-S11。为了更可靠地防止在自动变速器14的升档动作过程中紧接着加速踏板50的压下之后发动机10的高速空转或其他不稳定控制，理想的是在压下加速踏板50的时刻之后将NORMAL-CONTROL INITIATION标志F1保持在“0”达合适的时间，并当所计算的节气门命令值TA已变成等于或小于上限(时间×TASWMAX)时将标志F1设置成“1”。
回到图8的流程图，在步骤S7的肯定结果(“是”)之后执行步骤S8，来判断发动机10是否出现高速空转现象。通过判断当前的控制例程的当前执行周期中的速度差nts4x是否大于上一执行周期中的速度差nts4x(i-1)而做出此判断。如果在步骤S8中得到否定结果(“否”)，即速度差nts4x等于或小于速度差nts4x(i-1)时，则控制流进行到步骤S10，在该步骤S10中根据步骤S6中所计算的节气门命令值TA控制节气门致动器54来控制节气门56。步骤S10之后是步骤S11，判断节气门命令值是否等于目标值TA*。如果在步骤S11中得到肯定结果(“是”)，则发动机转矩控制例程结束。如果在步骤S11中得到否定结果(“否”)，则反复执行步骤S5-S8、S10和S11直到在步骤S11中得到肯定结果(“是”)。注意到图11的曲线图示出了根据步骤S6中所计算的节气门命令值TA反复执行步骤S5-S11所导致的对节气门56的控制，其中在步骤Y2中未将节气门命令值TA限制成上限(时间×TASWMAX)，即在执行控制例程的第一周期的步骤Y1中得到否定结果(“否”)之后将NORMAL-CONTROL INITIATION标志F1设置成“1”。
如果在步骤S8中得到肯定结果(“是”)，即如果发动机10出现高速空转现象，其中速度差nts4x大于速度差nts4x(i-1)，则控制流进行到步骤S9来将上一控制周期中的速度差nts4x(i-1)存储为发动机高速空转速度差nts4xFUKI，并将上一控制周期中的节气门命令值TA(i-1)设置为当前控制周期中的值TA，使得在步骤S10中保持节气门56的开度θTH和发动机转矩TE不变。当随后执行步骤S8时，将当前的速度差nts4x与存储的发动机高速空转速度差nts4xFUKI进行比较，以在步骤S8中判断发动机10是否出现高速空转现象。只要速度差nts4x大于nts4xFUKI，则反复执行步骤S9和S10，使得节气门命令值TA和节气门56的开度θTH保持不变。当速度差nts4x变成等于或小于nts4xFUKI时，这就表明没有发动机高速空转。在此情况下，在步骤S8中得到否定结果(“否”)，并在步骤S10中根据步骤S6中所计算的节气门命令值TA来控制节气门致动器54，使得发动机转矩TE逐渐增大。
在图11的示例中，在时间点t2和t3之间的时间段期间检测发动机高速空转，使得在此时间段期间保持施加到节气门致动器54的节气门命令值TA不变，如实线所示，虽然步骤S6中计算的节气门命令值TA如虚线所示地变化，即，即使在由于发动机10的高速空转所导致的速度差nts4x的增加以及随之而来的换档进度比值的降低而使得所计算的节气门命令值TA减小时。如果根据步骤S6中计算的节气门命令值TA来控制节气门56的开度θTH，则开度θTH、发动机转矩TE和自动变速器14的输出转矩出现振荡现象(不稳定的降低和增加)，使得自动变速器14经受换档冲击并需要相对长的时间来完成升档动作。另外，节气门命令值TA要花更长的时间增加到目标值TA*。考虑到这个缺点，在发动机10的高速空转期间施加到节气门致动器54的节气门命令值TA不减小，而是保持不变。
通过根据本发明的原理如图11的实线所示地控制施加到节气门致动器54的节气门命令值TA，如实线所示地控制自动变速器14的输出转矩T。由虚线所示的发动机转矩TE以及实线和虚线之间的距离所示的惯性转矩TI组成的输出转矩T，平稳地或逐渐地增加来平稳地使车辆加速，其中发动机转矩TE在t1和t2间的时间段以及t3和t4间的时间段期间逐渐增加，并在t2和t3间的时间段期间保持不变。图11中的点划线表示根据由加速踏板50的操作量Acc所确定的目标节气门命令值TA*对节气门56(节气门致动器54)进行的传统控制。根据该传统控制，由于发动机转矩TE和惯性转矩TI的突然增加，并由于要啮合来实现升档动作的摩擦耦合装置的啮合液压的过度升高，自动变速器14的输出转矩T出现突然增大或振荡现象以及随之而来的换档冲击。
如果在步骤S4中得到否定结果(“否”)，即如果速度差nts4x不大于阈值NDOUKI，则这表明无法基于换档进度比值来适当地控制发动机10的输出转矩。在此情况下，控制流进行到图9的步骤X1和后续的步骤。在步骤X1中，根据前述包括节气门命令值TA的增加速率的上限TASWMAX在内的方程(4)，如步骤Y2中所述的那样来计算节气门命令值TA，使得在防止发动机10的高速空转现象的同时，逐渐增加自动变速器14的输出转矩以平稳地对车辆加速。步骤X1之后是步骤X2，判断速度差nts4x是否由于涡轮速度NT的增加已变得大于阈值NDOUKI了。当第一次执行步骤X2时，得到否定的结果(“否”)，并且控制流进行到步骤X6和后续步骤。
执行步骤X6来判断速度差是否为零，即自动变速器14的升档动作是否已完成，其中涡轮速度NT降低到同步速度NTD。如果在步骤X6中得到肯定结果(“是”)，则控制流进行到步骤X13来将节气门命令值TA设置成目标值TA*，并进行到步骤X14来根据节气门命令值TA控制节气门致动器54。在此情况下，结束在自动变速器14的升档动作过程中压下加速踏板50时的发动机转矩控制例程。如果在步骤X6中得到否定结果(“否”)，则控制流进行到步骤X7来判断当前的节气门命令值TA是否等于目标值TA*。如果在步骤X7中得到肯定结果(“是”)，则执行步骤X14并结束发动机转矩控制例程。如果在步骤X6中得到否定结果(“否”)，则控制流进行到步骤X8来判断NEAR-SYNC标志F2是否被设置为“1”。当第一次执行步骤X8时，在此步骤X8中得到否定结果(“否”)，并且控制流进行到步骤X12，在该步骤X12中根据在步骤X1中所计算的节气门命令值TA来控制节气门致动器54，并且反复执行步骤X1、X2、X6-X8和X12直到在步骤X8中得到肯定结果(“是”)，从而以预定的速率TASWMAX逐渐增大节气门命令值TA，并相应地增大节气门56的开度θTH和发动机转矩TE。在图11的示例中，在t1和t2间的时间段期间节气门命令值TA和节气门56的开度θTH以预定的速率TASWMAX逐渐增大，导致发动机转矩TE的逐渐增大。在图12的示例中，由于发动机转矩TE的逐渐增大所导致的涡轮速度NT的增加，使得在时间点t2速度差nts4x超过阈值NDOUKI。但是，在某种条件下，发动机转矩TE的逐渐增大使得涡轮速度NT连续降低，并允许完成自动变速器14的升档动作。
当如图12的示例一样，在时间点t2速度差nts4x已增加到阈值NDOUKI时，在步骤X2中得到肯定结果(“是”)，并且控制流进行到步骤X3-X5。在步骤X3中，上一控制周期中的节气门命令值TA(i-1)被确定为当前控制周期中的节气门命令值，如同步骤S9中一样。在接着的步骤X4中，NEAR-SYNC标志F2被设置为“1”。在接着的步骤X5中，根据在步骤X3中所确定的节气门命令值TA来控制节气门致动器54。反复执行步骤X2-X5直到速度差nts4x已降低到阈值NDOUKI。于是，节气门56的开度θTH和发动机转矩TE保持不变。在图12的示例中，在t2和t3间的时间段期间反复执行步骤X2-X5，并且在此时间段期间节气门命令值TA(开度θTH)保持不变。
在速度差nts4x已降低到阈值NDOUKI的时间点t3处，在步骤X2中得到否定结果(“否”)，并且执行步骤X6和后续的步骤。在此情况中，在步骤X8中得到肯定结果(“是”)，因为NEAR-SYNC标志F2现在被设置为“1”。因此，经过步骤X2和X6-X8随后反复执行步骤X9-X11，直到在步骤X7中得到肯定结果(“是”)。因此，如同步骤S5、S6和S10中一样，根据换档进度比值来逐渐增大发动机转矩TE。但是，在步骤X9中，使用阈值NDOUKI来代替步骤S5中使用的初始值nsts4m。即，在步骤X9中根据前述方程(6)来计算换档进度比值，并且在步骤X10中基于所计算的进度“比值”并根据上述方程(3)来计算节气门命令值TA。值“tabas”是在速度差nts4x降低到阈值NDOUKI的时间点t3处的节气门命令值TA。在图12的示例中，通过根据案方程(3)所计算的节气门命令值TA，在t3和t4间的时间段期间反复执行步骤X9-X11来控制节气门致动器54，其中方程(3)包括根据方程(6)所计算的换档进度比值。在时间点t4处，涡轮速度NT已降低到控制结束速度(NTD+ofst)，并且换档进度比值已增加到1.0(100％)，从而使节气门命令值TA等于与加速踏板50的操作量Acc相对应的目标值TA*。
根据采用发动机控制部分100的形式的车辆控制设备，在步骤S5和X9中根据方程(2)或(6)并基于涡轮速度NT的变化，更准确地说是基于涡轮速度NT与自动变速器14完成升档动作之后输入轴22的同步速度NTD之间的速度差nts4x，来得到换档进度比值。另外，在步骤S6、S10、X10和X11中，根据方程(3)并基于所得到的换档进度比值，来确定节气门命令值TA，使得发动机转矩TE随着升档动作的进行而逐渐增大。因此，可以在对采用加速踏板的操作量Acc(由加速传感器51的输出信号表示)的形式的所需发动机输出(发动机输出命令)具有高度响应，同时适当地约束发动机转矩TE的增加的情况下，控制自动变速器14的输出转矩，从而使得自动变速器14由于输出转矩的过度增加而导致的换档冲击最小。
换档进度比值对应于涡轮速度NT的减小量，即要啮合来实现自动变速器14的升档动作的摩擦耦合装置的转矩容量。基于摩擦耦合装置的此转矩容量，发动机控制部分100被布置来控制节气门命令值TA以逐渐增加发动机转矩TE，这使得可以最小化摩擦耦合装置的滑动量和热负荷以及发动机10的高速空转现象，并提高摩擦耦合装置的耐久性。
在速度差nts4x不大于阈值NDOUKI的同时，自动变速器14的升档动作过程中压下加速踏板50的情况下，约束根据换档进度比值的发动机转矩TE的逐渐增加，以防止由于发动机转矩TE的增加所导致的发动机10的高速空转以及变速器14的过度换档冲击，这例如可能产生于由于涡轮速度传感器76的检测错误所导致的换档进度比值的突然变化。在压下加速踏板50时的速度差nts4x，即速度差nts4x的初始值nts4xm小于阈值NDOUKI的情况下，上述方程(2)的分母(nts4xm-ofst)相应较小，由于涡轮速度NT的检测错误所导致的速度差nts4x的微小变化将导致根据方程(2)所计算的换档进度比值的相对较大的变化量，这又导致发动机转矩TE的大的变化量。
在速度差nts4x等于或小于阈值NDOUKI的情况下，在步骤X1和X12中发动机转矩TE以预定速率TASWMAX逐渐增加。于是，比起被布置成这样的设备，该设备禁止发动机转矩TE的增加或者将发动机转矩TE保持为发动机怠速状态的值不变直到自动变速器14的升档动作完成，发动机控制部分100允许自动变速器14提供更大的输出转矩以及车辆的更高的加速度，同时防止发动机10的高速空转。
在步骤S8中检测到发动机10的高速空转的情况下，在步骤S9中保持节气门命令值TA不变来保持发动机转矩TE不变，以由此防止自动变速器14的输出转矩和发动机转矩TE的振荡现象。即，发动机10的高速空转表明应该在自动变速器14的升档动作过程中降低的发动机速度NE增加了，并导致换档进度比值的降低。如果在发动机10处于高速空转状态的同时在步骤S5和S6中根据换档进度比值来继续发动机转矩控制，则发动机转矩TE根据换档进度比值的降低而立即减小。同时，要啮合来实现自动变速器14的升档动作的摩擦耦合装置的啮合液压以如图14所示的预定压力控制模式升高，使得在发动机转矩TE减小期间换档进度比值快速增加，使得发动机转矩TE随之增加。于是，发动机高速空转导致变速器14的输出转矩与发动机转矩一起振荡。
在其中通过电控节气门致动器54增加节气门56的开度θTH来逐渐增加发动机转矩TE的本实施例中，发动机转矩TE的增加相对于开度θTH的增加被不可避免地延迟了。但是，紧接着在升档动作过程中压下加速踏板50之后(在产生发动机输出命令之后)，在图10的步骤Y2中将节气门命令值TA限制为上限(时间×TASWMAX)，从而以预定速率TASWMAX逐渐增加节气门命令值TA，以限制发动机转矩TE的增加速率，即防止在自动变速器14的升档动作的进行过程中发动机转矩TE由于上述控制延迟所导致的过度增加。发动机转矩TE以预定速率TASWMAX逐渐增加，允许自动变速器14的输出转矩的增加来适当地使车辆加速，同时防止发动机10的高速空转。
用来计算换档进度比值的方程(2)和(6)表述成这样，即在已将涡轮速度NT降低到高于同步速度的控制结束速度(NTD+ofst)时“比值”等于1.0。另外，用来计算节气门命令值TA的方程(3)表述成这样，即当“比值”是1.0时，节气门命令值TA符合对应于加速踏板50的操作量Acc的目标值TA*。因此，在完成自动变速器14的升档动作时，其中涡轮速度NT降低到同步速度NTD，即使存在发动机转矩TE的控制延迟，也可以将发动机转矩TE控制成与加速踏板50的操作量Acc相对应的值。换言之，考虑发动机转矩TE的控制延迟来确定偏移值“ofst”，即控制结束速度(NTD+ofst)，使得当完成自动变速器14的升档动作时，其中涡轮速度NT降低到同步速度NTD，此时最终将发动机转矩TE控制成与由加速踏板50的操作量Acc所确定的目标节气门命令值TA*相对应的值。因此，即使存在发动机转矩TE的前述控制延迟，也可以将完成升档动作时自动变速器14的输出转矩和发动机转矩TE控制成与加速踏板50的操作量Acc相对应的值。
发动机转矩TE的控制延迟随发动机速度NE变化，即随着发动机速度NE的降低而增加。但是，在本实施例中，基于发动机速度NE来改变偏移值“ofst”，使得完成升档动作时的发动机转矩TE保持在与目标节气门命令值TA*相对应的值处不变，不管发动机速度NE如何。
应该理解到本发明可以实现为本领域技术人员可以想到的各种其他的变化、修改和改进，而不偏离在所附权利要求中定义的本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种设备，用于控制包括发动机(10)和自动变速器(14)的机动车辆，所述自动变速器包括多个摩擦耦合装置(C、B、F)并具有各自的速比不同的多个操作位置以将所述发动机的旋转运动传递到所述车辆的驱动轮，所述多个位置是通过所述多个摩擦耦合装置的选择性啮合和松开动作而选择性地建立的，所述设备在没有发动机输出控制命令时所启动的、通过所述摩擦耦合装置中所选择一个的所述啮合动作而进行的、所述自动变速器的升档动作过程中，产生要求所述发动机的输出的发动机输出控制命令时可操作，所述设备包括：
换档进度计算部分(102)，可操作来基于随所述升档动作的进度变化的旋转元件(22)的转速(NT)的变化，计算所述自动变速器的所述升档动作在所述发动机输出控制命令产生的时刻之后的所述进度；和
发动机转矩逐渐增加控制部分(104)，可操作来基于由所述换档进度计算部分所计算的所述升档动作的所述进度而控制所述发动机，以随着所述升档动作的进行来逐渐增加所述发动机的输出转矩。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述旋转元件是所述自动变速器(14)的输入轴(22)，并且所述换档进度计算部分可操作来基于所述输入轴(22)的转速(NT)与完成所述升档动作之后所述输入轴的同步速度(NTD)之间的速度差(nts4x)，来计算所述自动变速器的所述升档动作的所述进度。
3.如权利要求1或2所述的设备，还包括逐渐增加约束部分(112)，所述逐渐增加约束部分可在所述旋转元件的转速(NT)与完成所述升档动作之后所述旋转元件的同步速度(NTD)之间的速度差(nts4x)不大于预定阈值(NDOUKI)时产生所述发动机输出控制命令的时候操作，所述逐渐增加约束部分约束所述发动机转矩逐渐增加控制部分(104)基于所述升档动作的所述进度来控制所述发动机的操作。
4.如权利要求1到3中任一个所述的设备，还包括：
发动机高速空转检测部分(108)，可操作来检测所述发动机的高速空转；和
发动机转矩保持部分(110)，可在由所述发动机高速空转检测部分检测到所述发动机的所述高速空转时操作，来禁止所述发动机转矩逐渐增加控制部分(104)操作，并保持所述发动机的所述输出转矩不变。
5.如权利要求1到4中任一个所述的设备，其中所述发动机具有电动节气门(56)，并且所述发动机转矩逐渐增加控制部分(104)可操作来电控所述节气门，以逐渐增加所述节气门的开度(θTH)，由此逐渐增加所述发动机的所述输出转矩。
6.如权利要求5所述的设备，还包括发动机转矩增加限制部分(106)，所述发动机转矩增加限制部分可紧接着在所述自动变速器(14)的所述升档动作过程中产生所述发动机输出控制命令之后操作，来将通过所述发动机转矩逐渐增加控制部分(104)的所述节气门的所述开度的增加限制到预定的上限(TASWMAX)。
7.如权利要求5或6所述的设备，其中所述换档进度计算部分(102)可操作来将所述自动变速器(14)的所述升档动作的进度比值计算为所述进度，以使得当所述旋转元件(22)的所述转速已经被降低到比完成所述升档动作之后所述旋转元件的同步速度高出预定量(ofst)的控制结束速度(NTD+ofst)时，所述计算出的进度比值被增加到1.0，并且所述发动机转矩逐渐增加控制部分(104)可操作来基于所述计算出的进度比值而控制所述节气门的所述开度，以使得当所述计算出的进度比值已被增加到1.0时，所述开度符合与所述发动机输出控制命令的值(Acc)相对应的目标值。
8.如权利要求7所述的设备，其中按照所述发动机的所述输出转矩的控制延迟来将所述控制结束速度确定为随着所述发动机的操作速度而变化，以使得当所述旋转元件的所述转速降低到所述同步速度而完成所述自动变速器的所述升档动作时，所述发动机的所述输出转矩对应于所述节气门的所述开度的所述目标值。
9.如权利要求1到8中任一个所述的设备，其中所述发动机输出命令表示由所述车辆的驾驶员人工操作的车辆加速构件(50)的操作量(Acc)。
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