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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Steuereinheit und ein -verfahren für ein Fahrzeug,
das mit einem Stufenautomatikgetriebe ausgestattet ist gemäß der Oberbegriff
der Patentansprüche
1 und 5. Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine Steuereinheit
und -verfahren, die verhindern, dass während einer Fahrleistungsanforderungssteuerung
ein Schaltstoß bewirkt
wird.
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2. Beschreibung des einschlägigen Stands
der Technik
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Eine
Steuerungstechnik, die als „Fahrleistungssteuerung” bezeichnet
wird, wird häufig
in einem Fahrzeug verwendet, das mit einem Automatikgetriebe und
einem Motor ausgestattet ist, der steuerbar ist, um ein Soll-Drehmoment
unabhängig
von einer durch einen Fahrer ausgeführten Fahrpedalbetätigung abzugeben.
Entsprechend der Fahrleistungssteuerung wird basierend auf dem Weg,
um den das Fahrpedal durch den Fahrer verstellt wird, den Betriebsbedingungen
des Fahrzeugs und dergleichen eine positive oder negative Soll-Fahrleistung
berechnet. Basierend auf der berechneten Soll-Fahrleistung werden das Motordrehmoment
und das Übersetzungsverhältnis des
Automatikgetriebes gesteuert. Beispiele der Fahrleistungssteuerung
beinhalten eine „Fahrleistungsanforderungssteuerung” und eine „Drehmomentanforderungssteuerung”.
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Bei
dieser Fahrleistungssteuerung wird die Soll-Fahrleistungs für das Fahrzeug
basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und der durch den Fahrer
ausgeführten
Fahrpedalbetätigung
berechnet. Dann werden die Gänge
(Übersetzungsverhältnis) und
das Motordrehmoment gesteuert, um die Soll-Fahrleistung zu erreichen.
Das Motordrehmoment wird unter Verwendung eines Kennfelds eingestellt,
das den Drosselventil-Öffnungsbetrag
zum Abgeben der Soll-Fahrleistung, die für einen jeweiligen Gang ein gestellt
ist, anzeigt. Wenn die Gänge
gewechselt werden, werden der Zeitpunkt, zu dem die Gänge tatsächlich gewechselt
werden (der Zeitpunkt, zu dem der Gangwechsel tatsächlich gestartet
wird), und der Zeitpunkt, zu dem der Drosselventil-Öffnungsbetrag
geändert
wird, so gesteuert, dass sie synchron zueinander sind. In diesem
Fall werden die Reaktionen des Getriebes und des Drosselventils
auf die Steuerungen berücksichtigt.
Der Schaltstoß wird somit
reduziert.
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Die
japanische Patentoffenlegungsschrift 2001-347854 (
JP-A-2001-347854 )
beschreibt eine Fahrleistungssteuereinheit für ein Fahrzeug, das mit einem
Stufenautomatikgetriebe ausgestattet ist, das einen Schaltstoß reduziert.
Diese Fahrleistungssteuereinheit beinhaltet eine erste Einrichtung
zum Berechnen der Soll-Fahrleistung; eine zweite Einrichtung zum
Berechnen des Soll-Motordrehmoments basierend auf der Soll-Fahrleistung
und dem Übersetzungsverhältnis; und
eine dritte Einrichtung zum Ausführen
einer Steuerung, so dass das Übersetzungsverhältnis des
aktuellen Gangs verwendet wird, um das Soll-Motordrehmoment zu berechnen, wenn
die Gänge
nicht gewechselt werden, und das Ist-Übersetzungsverhältnis, das
basierend auf den Drehzahlen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des
Getriebes berechnet wird, verwendet wird, um das Soll-Motordrehmoment
zu berechnen, während die
Gänge gewechselt
werden.
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Die
Fahrleistungssteuereinheit führt
eine derartige Steuerung aus, wenn das Übersetzungsverhältnis geändert wird.
Dementsprechend wird bei dieser Fahrleistungssteuereinheit das Soll-Motordrehmoment
allmählich
auf Basis des Ist-Übersetzungsverhältnis geändert, während die
Gänge gewechselt
werden. Dabei ist es möglich,
eine plötzliche
Reduktion des Drehmoments zu verhindern und dadurch einen Schaltstoß zu reduzieren.
Wenn jedoch das Ist-Übersetzungsverhältnis, das
basierend auf den Drehzahlen der Antriebswelle und der Abtriebswelle
des Getriebes berechnet wird, verwendet wird, kann der Schaltstoß durch
plötzliches
Ansteigen des Motordrehmoments aufgrund von Veränderungen in dem berechneten
Wert des Ist-Übersetzungsverhältnis erhöht werden.
Derartige Veränderungen
treten aufgrund einer Fehlfunktion in einem Sensor oder eines Ausrückens einer
Einwegkupplung bzw. Freilaufkupplung auf. Die vorstehend beschriebene
Fahrleistungssteuereinheit verwendet das Ist-Übersetzungsverhältnis nur, während die Gänge gewechselt
werden, und das Übersetzungsverhältnis des
Ist-Gangs wird verwendet, wenn die Gänge nicht gewechselt werden.
Daher ist es möglich,
eine Zunahme von Stößen zu verhindern,
die auf das Fahrzeug ausgeübt
werden. Während
die Gänge gewechselt
werden, kommt es zu einem Rutschen der Reibelemente des Getriebes.
Selbst wenn das Motordrehmoment plötzlich erhöht wird, wird der Anstieg des
Motordrehmoments in der Drehmomentabgabe des Getriebe nicht vollkommen
wiedergegeben. Es wird beispielsweise nur das Drehmoment innerhalb
der Kapazität
einer Kupplung, einem der Reibungselemente, übertragen, und das verbleibende Drehmoment
trägt lediglich
zum Anstieg des Rutschens der Kupplung bei. Dementsprechend wird,
obwohl der Stoß vorübergehend
verursacht wird, ein derartiger Stoß beim Rutschen der Kupplung
absorbiert. Außerdem
wird sogar während
die Gänge
gewechselt werden, bis das Übersetzungsverhältnis beginnt,
sich aufgrund des Beginns der Trägheitsphase
zu ändern,
das Übersetzungsverhältnis des Gangs
anstelle des Ist-Übersetzungsverhältnisses verwendet.
Mit einer derartigen Steuerung wird das Soll-Motordrehmoment nicht
in der anfänglichen
Stufe der Trägheitsphase
geändert,
sondern wird gewechselt, nachdem der Gangwechsel in der Trägheitsphase
bis zu einem gewissen Grad vorangeschritten ist. Somit ist es möglich, einen
Anstieg des Schaltstoßes,
eine Verzögerung
im Wechsel des Soll-Motordrehmoments und dergleichen zu verhindern.
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Die
vorstehend beschriebene Fahrleistungssteuereinheit berechnet das
Drehmoment, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden soll, unter
Verwendung des Übersetzungsverhältnisses des
aktuellen Gangs, wenn die Gänge
nicht gewechselt werden, und unter Verwendung des Ist-Übersetzungsverhältnisses,
das basierend auf den Drehzahlen der Antriebswelle und der Abtriebswelle
des Getriebes berechnet wird (= Drehzahl der Antriebswelle des Getriebes
(Drehzahl der Turbine)/Drehzahl der Abtriebswelle des Getriebes),
während
die Gänge gewechselt
werden.
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Normalerweise
ist ein Getriebe mit einer Einwegkupplung versehen, die die Antriebsleistung
nur in einer Richtung überträgt. Wenn
das Drehmoment, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden soll,
in der vorstehend beschriebenen Weise berechnet wird, wenn die Einwegkupplung
ausgerückt ist,
weicht das Übersetzungsver hältnis des
Gangs von dem Ist-Übersetzungsverhältnis ab.
In einem solchen Zustand kann das Motordrehmoment sich plötzlich ändern und
folglich ein Stoß verursacht
werden, wenn das Übersetzungsverhältnis, das
zum Berechnen des Soll-Motordrehmoments verwendet wird, gewechselt
wird. Wenn das Motordrehmoment unter Verwendung des Ist-Übersetzungsverhältnisses
gesteuert wird, während
die Gänge
gewechselt werden, kann das Motordrehmoment nicht stabil ausgeführt werden,
wenn die Drehzahlen schwanken oder die Erfassungsgenauigkeit des
Sensors nicht ausreichend hoch ist.
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Bei
der Steuerung des Drehmoments, das von dem Verbrennungsmotor, bei
dem es sich um die Fahrleistungsquelle des Fahrzeugs handelt, abgegeben
wird, wie in der
japanischen
Patentoffenlegungsschrift 2001-347854 (
JP-A-2001-347854 ) beschrieben
ist, werden solche Unregelmäßigkeiten
nicht berücksichtigt.
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US 6 459 979 B2 offenbart
eine Steuereinheit für
ein Fahrzeug, das mit einem Automatikgetriebe ausgestattet ist.
Eine Berechnungseinrichtung berechnet den Verlauf des Gangwechsels
und ein virtuelles Übersetzungsverhältnis basierend
auf dem Verlauf des Gangwechsels, einem Übersetzungsverhältnis vor
dem Gangwechsel und einem Übersetzungsverhältnis nach
dem Gangwechsel. Das Soll-Drehmoment der Fahrleistungsquelle wird
in Abhängigkeit des Übersetzungsverhältnisses
und der gewünschten
Antriebskraft eingestellt.
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DE 601 21 391 T2 zeigt
eine Steuereinheit für
ein Fahrzeuggetriebe. Bleibt das Verhältnis der Drehzahl der Eingangswelle
und zur Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes nicht innerhalb
eines vorgegebenen Bereichs, wird das auszugebende Drehmoment der
Fahrleistungsquelle verringert.
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US 2005/0192154 A1 offenbart
eine Steuereinheit für
ein Fahrzeug, mit einem Automatikgetriebe und einen Sensor zum Erfassen
einer Drehzahl einer Antriebswelle des Automatikgetriebes. Eine Gangwechselverlaufs-Berechnungseinrichtung
berechnet den Verlauf des Gangwechsels basierend auf der erfassen
Drehzahl der Antriebswelle und einer synchronen Drehzahl nach dem
Gangwechsel.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe
der Erfindung ist das Verhindern eines Schaltstoßes.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Steuereinheit und ein Verfahren
für ein Fahrzeug
vor, das mit einem Stufenautomatikgetriebe ausgestattet ist gemäß des Merkmale
der Patentansprüchs
1 und 5, das das Soll-Drehmoment, das von einer Fahrleistungsquelle
des Fahrzeugs abgegeben werden soll, exakt berechnet, während die Gänge gewechselt
werden, wodurch ein Schaltstoß aufgrund
einer Schwankung des Drehmoments von der Fahrleistungsquelle reduziert
wird.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuereinheit für ein Fahrzeug,
das mit einem Stufenautomatikgetriebe ausgestattet ist. Die Steuereinheit beinhaltet
ehre Gangwechselverlaufs-Berechnungseinrichtung zu Berechnen eines
Verlaufs eines Gangwechsels, der durch das Automatikgetriebe ausgeführt wird;
eine virtuelle Übersetzungsverhältnis-Berechnungseinrichtung
zum Berechnen eines virtuellen Übersetzungsverhältnisses
basierend auf dem Verlauf des Gangswechsels, dem Übersetzungsverhältnis vor
dem Gangwechsel und dem Übersetzungsverhältnis nach
dem Gangwechsel; und eine Soll-Drehmoment-Berechnungseinrichtung
zum Berechnen eines Soll-Drehmoments, das von einer Fahrleistungsquelle
des Fahrzeugs abgegeben werden soll, basierend auf dem virtuellen Übersetzungsverhältnis.
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Die
Steuereinheit gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung berechnet als den Gangwechselverlauf den Grad,
zu dem der Gangwechsel in der Trägheitsphase
vorangeschritten ist, und berechnet das virtuelle Übersetzungsverhältnis, so
dass das virtuelle Übersetzungsverhältnis dem
Gangwechselverlauf entspricht. Wenn somit der Gangwechselverlauf
gering ist, wird ein virtuelles Übersetzungsverhältnis erhalten,
bei dem das Übersetzungsverhältnis, bevor die
Gänge gewechselt
werden, deutlicher reflektiert wird als das Übersetzungsverhältnis, nachdem
die Gänge
gewechselt werden. Wenn der Gangwechselverlauf hingegen groß ist, wird
hingegen ein virtuelles Übersetzungsverhältnis erhalten,
bei dem das Übersetzungsverhältnis, nachdem
die Gänge
gewechselt werden, deutlicher reflektiert wird als das Übersetzungsverhältnis, bevor
die Gänge
gewechselt werden. Auf diese Weise wird das Soll-Drehmoment basierend
auf dem kontinuierlichen virtuellen Übersetzungsverhältnis in
der Trägheitsphase
berechnet, das berechnet wird, indem ein Wert zwischen dem Übersetzungsverhältnis, bevor
die Gänge
gewechselt werden, und dem Übersetzungsverhältnis, nachdem
die Gänge
gewechselt werden, interpoliert wird. Dementsprechend besteht die
Möglichkeit,
das Soll-Drehmoment kontinuierlich zu ändern. Somit ist es möglich, einen
Stoß zu
absorbieren, der durch eine Schwankung des Drehmoments bewirkt wird, das
von der Fahrleistungsquelle des Fahrzeugs abgegeben wird. Insbesondere
weil ein kontinuierliches virtuelles Übersetzungsverhältnis verwendet
wird, besteht die Möglichkeit,
das Soll-Drehmoment kontinuierlich zu ändern, selbst wenn sich eine
Einwegkupplung im Leerlauf befindet. Dabei ist es bei einem mit
einem Stufenautomatikgetriebe ausgestatteten Fahrzeug möglich, das
Soll-Drehmoment, das von der Fahrleistungsquelle des Fahrzeugs abgegeben werden
soll, während
die Gänge
gewechselt werden, exakt zu berechnen, wodurch ein durch eine Drehmomentschwankung
bewirkter Schaltstoß unterdrückt wird.
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Die
Steuereinheit gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung kann ferner eine Antriebswellen-Drehzahlerfassungseinrichtung
zum Erfassen einer Drehzahl der Antriebswelle des Automatikgetriebes
beinhalten. Die Gangwechselverlaufs-Berechnungseinrichtung kann
den Verlauf des Gangwechsels basierend auf der erfassten Drehzahl
der Antriebswelle und einer synchronen Drehzahl nach dem Gangwechsel
berechnen.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Steuereinheit ändert sich (Erhöhung beim
Hochschalten und Verringerung beim Abwärtsschalten) in der Trägheitsphase
nach der Drehmomentphase die Drehzahl der Antriebswelle des Automatikgetriebes
(in vielen Fällen
die Drehzahl der Turbine des Drehmomentwandlers) hin zu der synchronen
Drehzahl bei dem Übersetzungsverhältnis, nachdem
die Gänge gewechselt
worden sind. Der Verlauf des Gangwechsels, der sich kontinuierlich ändert, wird
basierend auf den Veränderungen
der Drehzahl der Antriebswelle berechnet. Wenn ein derartiger Verlauf
des Gangwechsels, der sich kontinuierlich ändert, verwendet wird, wird
das kontinuierliche virtuelle Übersetzungsverhältnis berechnet,
wodurch das Soll-Drehmoment kontinuierlich geändert wird. Dabei wird der
aufgrund der Schwankung des Drehmoments hervorgerufene Stoß von der
Fahrleistungsquelle absorbiert.
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Bei
dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Gangwechselverlaufs-Berechnungseinrichtung den
Verlauf des Gangwechsels basierend auf dem Verhältnis der Differenz zwischen
der erfassten Drehzahl der Antriebswelle und der synchronen Drehzahl nach
dem Gangwechsel zu der Differenz zwischen der Drehzahl der Antriebswelle
des Automatikgetriebes vor dem Gangwechsel und der synchronen Drehzahl
nach dem Gangwechsel berechnen.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Steuereinheit ist es möglich, als
den Verlauf des Gangwechsels, den Grad zu berechnen, zu dem die
Drehzahl der Antriebswelle von der Drehzahl der Antriebswelle vor
dem Gangwechsel zu der synchronen Drehzahl nach dem Gangwechsel
geändert
worden ist. Weil nur ein Sensor vorhanden ist, der die Drehzahl
der Antriebswelle erfasst, tritt daher eine Unregelmäßigkeit
wie eine Differenz bei der Erfassungsgenauigkeit zwischen Sensoren
nicht auf. Dabei besteht die Möglichkeit,
den Verlauf des Gangwechsels exakt zu berechnen.
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Bei
dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Gangwechselverlaufs-Berechnungseinrichtung den
Verlauf des Gangwechsels basierend auf der Erkenntnis berech nen,
dass der Gangwechsel startet, wenn die Trägheitsphase gestartet wird,
und endet, wenn der Gangwechsel im Automatikgetriebe abgeschlossen
ist.
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Die
vorstehend beschriebene Steuereinheit berechnet das Soll-Drehmoment,
das von der Fahrleistungsquelle abgegeben werden soll, basierend auf
der Erkenntnis, dass der Gangwechsel startet, wenn die Trägheitsphase
gestartet wird, und endet, wenn der Gangwechsel im Automatikgetriebe
abgeschlossen. Wenn das Soll-Drehmoment, das von der Fahrleistungsquelle
des Fahrzeugs abgegeben werden soll, basierend auf der Soll-Fahrleistung
berechnet wird, wird bewirkt, dass eine Änderung des Motordrehmoments
aufgrund der Differenz in dem Übersetzungsverhältnis innerhalb
der Trägheitsphase
auftritt. Dementsprechend wird das Drehmoment, das von dem Motor
abgegeben werden soll, durch Ändern
des Soll-Motordrehmoments innerhalb der Trägheitsphase geändert. Somit
besteht die Möglichkeit, den
Stoß zu
absorbieren, der aufgrund von Veränderungen des Motordrehmoments
während
einer Schaltsteuerung bewirkt wird.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug,
das mit einem Stufenautomatikgetriebe ausgestattet ist. Entsprechend
dem Steuerungsverfahren wird ein Verlauf des Gangwechsels, der durch
das Automatikgetriebe ausgeführt
wird, berechnet, ein virtuelles Übersetzungsverhältnis basierend
auf dem Verlauf des Gangwechsels, dem Übersetzungsverhältnis vor dem
Gangwechsel und dem Übersetzungsverhältnis nach
dem Gangwechsel berechnet; und ein Soll-Drehmoment, das von einer
Fahrleistungsquelle des Fahrzeugs abgegeben werden soll, wird basierend
auf dem virtuellen Übersetzungsverhältnis berechnet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die
vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden anhand der nachstehenden Beschreibung einer beispielhaften
Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung beschrieben, wobei identische oder entsprechende Abschnitte
mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:
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1 das
Steuerungsblockdiagramm eines Automatikgetriebes gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung;
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2 das
Betriebsdiagramm des in 1 gezeigten Automatikgetriebes;
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3 das
Flussdiagramm, das die Soll-Motordrehmomentberechnungsroutine darstellt,
die durch eine ECU ausgeführt
wird;
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4 das
erste Zeitsteuerungsdiagramm, das den Zustand darstellt, wenn die
in 3 gezeigte Routine ausgeführt wird; und
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5 das
zweite Zeitsteuerungsdiagramm, das den Zustand darstellt, wenn die
durch das in 3 gezeigte Flussdiagramm dargestellt
Routine ausgeführt
wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Nachstehend
erfolgt eine ausführliche
Beschreibung einer Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen. In der nachstehenden Beschreibung sind identische und
entsprechende Abschnitte mit den gleichen Bezugszeichen benannt.
Die Benennungen und Funktionen derselben sind ebenfalls zueinander
identisch und daher wird eine Erläuterung derselben als überflüssig erachtet.
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Es
erfolgt die Beschreibung eines Triebwerks eines Fahrzeugs, das eine
Steuereinheit gemäß der Ausführungsform
beinhaltet. Bei der Steuereinheit gemäß der Ausführungsform der Erfindung handelt
es sich um eine elektronisches Steuereinheit (ECU) 1000,
die in 1 gezeigt ist. Bei der Ausführungsform ist ein Automatikgetriebe
mit einem Drehmomentwandler versehen und beinhaltet einen Planetengetriebe-Drehzahlreduktionsmechanismus, und
das Fahrzeug ist mit einem Motor ausgestattet, der als eine Fahrleistungsquelle
des Fahrzeugs dient.
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Wie
in 1 gezeigt ist beinhaltet das Triebwerk eines Motors 100 einen
Drehmomentwandler 200, ein Automatikgetriebe 300 und
die ECU 1000. Die Abtriebswelle des Motors 100 ist
mit der Antriebswelle des Drehmomentwandlers 200 verbunden.
Der Motor 100 und der Drehmomentwandler 200 sind
miteinander durch eine Drehwelle verbunden. Dementsprechend sind
die Abtriebswellen-Drehzahl NE (Motordrehzahl NE) des Motors 100,
die durch einen Motordrehzahlsensor 400 erfasst wird, und
die Drehzahl der Antriebswelle des Drehmomentwandlers 200 (Drehzahl
des Pumpenrads) zueinander identisch.
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Der
Drehmomentwandler 200 beinhaltet eine Wandlerüberbrückungskupplung 210,
die die Antriebswelle des Drehmomentwandlers 200 mit der Abtriebswelle
des Drehmomentwandlers 200 direkt verbindet, ein Pumpenrad 220,
das auf der Seite der Antriebswelle angeordnet ist, ein Turbinenlaufrad 230,
das auf der Seite der Abtriebswelle angeordnet ist, und einen Stator 240,
der mit einer Einwegkupplung 250 versehen ist und mit der
drehmomentvergrößernde Funktion
aufweist. Der Drehmomentwandler 200 und das Automatikgetriebe 300 sind durch
eine Drehwelle miteinander verbunden. Die Abtriebswellen-Drehzahl
NT (Turbinendrehzahl NT = Antriebswellen-Drehzahl NIN des Automatikgetriebes 300)
des Drehmomentwandlers 200 wird durch einen Turbinendrehzahlsensor 410 erfasst.
Die Abtriebswellendrehzahl NOUT des Automatikgetriebes 300 wird
durch einen Abtriebswellen-Drehzahlsensor 420 erfasst.
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2 zeigt
das Betriebsdiagramm des Automatikgetriebes 300. Das Betriebsdiagramm
in 2 zeigt die Beziehung zwischen einem jeweiligen
Gang und den Betriebszuständen
(ob die Reibungselemente in einem jeweiligen Gang eingerückt/betätigt oder
ausgerückt/gelöst sind)
der Reibungselemente, d. h. der Kupplungen (C1 bis C4 in 2),
Bremsen (B1 bis B4) und Einwegkupplungen (F0 bis F3). Im ersten
Gang, der ausgewählt
wird, wenn das Fahrzeug gestartet wird, sind die Kupplung C1 und
die Einwegkupplungen F0 und F3 eingerückt. Es ist zu beachten, dass
in 2 ein Kreis anzeigt, dass die Kupplung eingerückt oder
die Bremse betätigt
ist; ein doppelt gezogener Kreis zeigt an, dass die Kupplung eingerückt oder
die Bremse betätigt
ist, wenn eine Motorbremsung angewendet wird; und ein Dreieck anzeigt,
dass, obwohl die Kupplung eingerückt
oder die Bremse betätigt
ist, eine derartige Einrückung/Betätigung keinen
Einfluss auf die Kraftübertragung
hat.
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Eine
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung (Hochschaltung) geschieht beispielsweise,
wenn das Automatikgetriebe 300 vom zweiten Gang zum dritten
Gang verschoben wird. Ein Gangwechsel (Hochschaltung), bei dem eine
Einwegkupplung sich im Leerlauf befindet, geschieht dann, wenn das
Automatikgetriebe vom ersten Gang in den zweiten Gang verschoben
wird.
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Die
ECU 1000, die die Triebwerk steuert, beinhaltet eine Motor-ECU 1010,
die den Motor 100 steuert, und eine elektronisch gesteuerte
Automatikgetriebe-(ECT)_ECU 1020,
die das Automatikgetriebe 300 steuert.
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Die
ECT-ECU 1020 empfängt
ein Signal, das die Turbinendrehzahl NT von dem Turbinendrehzahlsensor 410 anzeigt,
und ein Signal, das die Abtriebswellen-Drehzahl NOUT von dem Abtriebswellen-Drehzahlsensor 420 anzeigt.
Die ECT-ECU 1020 empfängt
von der Motor-ECU 1010 ein Signal, das die Motordrehzahl
NE anzeigt, die durch den Motordrehzahlsensor 400 erfasst
wird, und ein Signal, das den Drosselventil-Öffnungsbetrag
anzeigt, der durch einen Drosselpositionssensor erfasst wird.
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Diese
Drehzahlsensoren sind so angeordnet, dass sie zum Erfassen von Umdrehungen
der Verzahnung des Zahnradgetriebes gegenüberliegen, das jeweils an der
Antriebswelle des Drehmomentwandlers 200, der Abtriebswelle
des Drehmomentwandlers 200 und der Abtriebswelle des Automatikgetriebes 300 angebracht
ist. Die Drehzahlsensoren sind in der Lage, sogar geringfügige Umdrehungen der
Antriebswelle des Drehmomentwandlers 200, der Abtriebswelle
des Drehmomentwandlers 200 und der Abtriebswelle des Automatikgetriebes 300 zu
erfassen. Bei den Drehzahlsensoren handelt es sich beispielsweise
um sogenannte Halbleitersensoren, die magnetische Widerstandselemente
beinhalten.
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Magnetspulensteuerungssignale
werden von der ECT_ECU 1020 an die linearen Magnetspulenventile
des Automatikgetriebes 300 übertragen. Gemäß der Magnetspulensteuerungssignale
sind die Kupplungen (C1 bis C4), die Bremsen (B1 bis B4) und die
Einwegkupplungen (F0 bis F3) eingerückt/betätigt oder ausgerückt/losgelöst. Wenn
das Automatikgetriebe 300 beispielsweise vom sechsten in
den fünften
Gang geschaltet wird, werden die Einrückdrücke so gesteuert, dass die
Kupplung C3 eingerückt
ist und die Bremse B2 losgelöst
ist. Die ECT_ECU 1020 überträgt eigentlich
die Magnetspulensteuerungssignale an die linearen Magnetspulenventile
in einem Hydraulikschaltkreis. Die ECT_ECU 1020 berechnet
den Soll-Hydraulikdruck (der Hydraulikdruck, bei dem der Soll-Einrückdruck
erreicht wird), der nachstehend beschrieben wird. Die ECT_ECU 1020 berechnet
die Hydraulikdrücke,
die auf die Hydraulikservos ausgeübt werden sollen, basierend
auf beispielsweise den berechneten Soll-Hydraulikdrücken, und überträgt dann
Signale, die dann die berechneten Hydraulikdrücke anzeigen, an die Magnetspulenventile.
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Der
Hydraulikschaltkreis beinhaltet beispielsweise zwei lineare Magnetspulen
und eine Mehrzahl von Hydraulikservos, die mehrere Reibschlusselemente
(die Kupplungen und Bremsen) einrücken/betätigen und ausrücken/loslösen, die
den Kraftübertragungsweg,
der in einer Planetengetriebeeinheit des Automatikgetriebes 30 ausgebildet
ist, ändern,
wodurch ein Gang von sechs Vorwärtsgängen und
einem Rückwärtsgang
ausgewählt
wird. Der Eingangsöffnung
eines jeweiligen der linearen Magnetspulenventile wird ein Magnetspulenmodulatordruck
zugeführt.
Ein Steuerdruck von der Ausgangsöffnung
eines jeweiligen der linearen Magnetspulenventile wird einer Steuerölkammer
eines Drucksteuerungsventils zugeführt. Der Eingangsöffnung des Drucksteuerungsventils
wird ein Leitungsdruck zugeführt,
und ein regulierter Druck von dem Ausgangsöffnung, der durch den gesteuerten
Hydraulikdruck reguliert worden ist, wird dementsprechend einem
jeweiligen der Hydraulikservos über
ein Schaltventil zugeführt.
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Ein
derartiger Hydraulikschaltkreis ist lediglich ein Beispiel. Tatsächlich sind
mehrere Hydraulikservos bereitgestellt, um der Anzahl von Gängen des Automatikgetriebes
zu entsprechen, und zudem sind mehrere Schaltventile bereitgestellt,
die die hyd raulischen Drücke
zu den Hydraulikservos schalten. Ein jeder der Hydraulikservos weist
einen Kolben auf, der in einem Zylinder durch eine Ölabdichtung öldicht eingepasst
ist. Der Kolben bewegt sich gegen eine Rückstellfeder unter Hinzuziehung
des regulierten Hydraulikdrucks von dem Drucksteuerventil, der auf eine
Hydraulikdruckkammer ausgeübt
wird, wodurch eine äußere Reibungsplatte
mit einem inneren Reibungselement in Kontakt gebracht wird. Eine
solche Reibungsplatte und das Reibungselement werden nicht nur bei
den Kupplungen, sondern auch bei den Bremsen verwendet.
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Die
ECT_ECU 1020 erfasst den Verlauf des Gangwechsels, der
basierend auf einem Schaltbefehlssignal ausgeführt wird, und überträgt ein Soll-Motor-Drehmomentsignal
an die Motor_ECU 1010. Die Motor_ECU 1010 berechnet
den Drosselventil-Öffnungsbetrag,
bei dem das Soll-Drehmoment von dem Motor 100 abgegeben
wird, basierend auf dem Soll-Motordrehmomentsignal. Die Motor-ECU 1010 überträgt dann
einen Soll-Drosselventil-Öffnungsbetrag
an ein Stellglied (z. B. einen Schrittmotor) für das Drosselventil des Motors 100.
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Anschließend erfolgt
unter Bezugnahme auf 3 eine Beschreibung der Steuerroutine,
die durch die ECT_ECU 1020 ausgeführt wird, die in der Steuereinheit
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung beinhaltet ist.
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Bei
Schritt (wobei nachstehend das Wort „Schritt” einfach als „S” bezeichnet
wird) 100 bestimmt die ECT_ECU 1020, ob die Gänge gewechselt
werden oder ob die Gänge
nicht gewechselt werden. Eine solche Bestimmung kann basierend auf
einem Schaltbefehlssignal vorgenommen werden, das durch die ECT_ECU 1020 empfangen
wird. Alternativ kann eine solche Bestimmung unter Verwendung eines
Schaltdiagramms, das das Schaltmuster für das Automatikgetriebe 300 darstellt,
basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Öffnungsbetrag
des Drosselventils des Motors 100 vorgenommen werden. Wenn
bei S100 bestimmt wird, dass die Gänge nicht gewechselt werden,
wird der Vorgang bei S200 fortgesetzt. Wird hingegen bei S100 bestimmt,
dass die Gänge
gewechselt werden, wird der Vorgang bei S300 fortgesetzt.
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Bei
S200 stellt die ECT_ECU 1020 den virtuellen Gang auf den
aktuellen Gang ein.
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Bei
S300 bestimmt die ECT-ECU 1020, ob die Trägheitsphase
gestartet worden ist. Diese Bestimmung wird basierend auf dem Drehzahlsignal
gemacht, das in die ECT_ECU 1020 eingegeben wird. Wenn
bestimmt wird, dass die Trägheitsphase
nicht gestartet worden ist (NEIN bei S300) wird der Vorgang bei
S400 fortgesetzt. Wenn bestimmt wird, dass die Trägheitsphase
gestartet worden ist (JA bei S300), wird der Vorgang bei S500 fortgesetzt.
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Bei
S400 stellt die ECT_ECU 1020 den virtuellen Gang auf den
Gang ein, bevor die Gänge
gewechselt werden.
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Bei
S500 stellt die ECT_ECU 1020 den virtuellen Gang auf den
Gang ein, nachdem die Gänge gewechselt
worden sind. Jedoch wird im Fall des Überspringschaltens (d. h. in
dem Fall, wo ein Schaltbefehl ferner während der Schaltsteuerung,
die gemäß dem vorhergehenden
Schaltbefehl ausgeführt wird,
erzeugt wird) in der Trägheitsphase
des Gangwechsels, der gemäß dem vorhergehenden
Schaltbefehl gestartet worden ist (JA bei S300), der aktuelle virtuelle
Gang nicht gewechselt und wird beibehalten, bis die Trägheitsphase
des Gangwechsels gemäß dem anschließenden Schaltbefehl
gestartet wird.
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Der
virtuelle Gang wird durch Ausführen
von S100 bis S500 bestimmt. Ferner wird der Gang, bevor die Gänge gewechselt
werden, bestimmt, indem S600 bis S800 ausgeführt werden.
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Die
ECT_ECU 1020 bestimmt bei S600, ob die Gänge gewechselt
werden oder ob die Gänge nicht
gewechselt werden. Wenn bei S600 bestimmt wird, dass die Gänge nicht
gewechselt werden, wird der Vorgang bei S700 fortgesetzt. Wenn hingegen bei
S600 bestimmt wird, dass die Gänge
gewechselt werden, wird der Vorgang bei S800 fortgesetzt.
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Bei
S700 stellt die ECT_ECU 1020 die Gänge, bevor die Gänge gewechselt
werden, auf den virtuellen Gang ein.
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Bei
S800 stellt die ECT_ECU 1020 den Gang, bevor die Gänge gewechselt
werden, auf den virtuellen Gang ein.
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Bei
S900 berechnet die ECT_ECU 1020 den Gangwechselvorgang α. Der Gangwechselvorgang α wird durch
den Ausdruck α =
(NT – NOGEAR)/(NT wenn
Gangwechsel gestartet wird – NOGEAR)
berechnet. Bei dem Ausdruck stellt die NT die Turbinendrehzahl dar,
und NOGEAR stellt die synchrone Drehzahl dar, nachdem die Gänge gewechselt
worden sind, die basierend auf dem virtuellen Gang berechnet wird.
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Bei
S1000 berechnet die ECT_ECU 1020 das virtuelle Übersetzungsverhältnis. Das
virtuelle Übersetzungsverhältnis wird
durch den Ausdruck, virtuelles Übersetzungsverhältnis =
KGEAR (1) × α + KGEAR
(2) × (1 – α) berechnet.
Bei dem Ausdruck stellt KGEAR (1) das Übersetzungsverhältnis des Gangs
dar, bevor die Gänge
gewechselt werden, und KGEAR (2) stellt das Übersetzungsverhältnis dar, das
basierend auf dem virtuellen Gang berechnet wird.
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Bei
S1100 berechnet die ECT_ECU 1020 berechnet das Soll-Motordrehmoment
TE (das ebenfalls als „Soll-TE” bezeichnet
wird). Das Soll-Motordrehmoment TE wird durch den Ausdruck Fahrleistung
F × Reifenradius/Differentialgetriebeverhältnis/virtuelles Übersetzungsverhältnis/Drehmomentverhältnis des
Drehmomentwandlers 200 berechnet. Durch Ausführen von
S1100 wird das Soll-Motordrehmoment TE berechnet. Der Ausdruck (Umwandlungsausdruck)
zum Berechnen des Soll-TE wird ungeachtet dessen verwendet, ob die
Gänge gewechselt
werden oder ob die Gänge
nicht gewechselt werden.
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Nachstehend
erfolgt eine Beschreibung der Steuerung, die in dem Fahrzeug ausgeführt wird,
das mit der ECT_ECU 1020 versehen ist, die in der Steuereinheit
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung beinhaltet ist und die die vorstehend beschriebene Struktur
aufweist und die Steuerroutine ausführt, die in dem Flussdiagramm
gezeigt ist. Weil die Steuerung abhängig von den Zuständen des
Automatikgetriebes 300 variiert, erfolgt eine Beschreibung
der Steuerung in einem jeweiligen Zustand. In der nachstehenden
Beschreibung wird zunächst
die Steuerung erläutert,
die während
eines normalen Schaltens (bei dem es sich nicht um Überspringschalten handelt)
ausgeführt
wird. 4 zeigt ein Beispiel des Zeitsteuerungsdiagramms,
das den Zustand darstellt, wenn das normale Schalten ausgeführt wird.
- [Wenn die Trägheitsphase
nicht im Gangwechsel vom zweiten Gang in den dritten Gang gestartet
worden ist].
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Weil
bei S100 bestimmt wird, dass die Gänge gewechselt werden, und
auch bei S300 bestimmt wird, dass die Trägheitsphase nicht gestartet
worden ist (die Drehmomentphase vor der Zeit T(1) in 4), wird
der virtuelle Gang bei S400 auf den zweiten Gang eingestellt, bei
dem es sich um den Gang handelt, bevor die Gänge gewechselt werden. Weil
ferner bei S600 bestimmt wird, dass die Gänge gewechselt werden, wird
der Gang, bevor die Gänge
gewechselt werden, bei S800 in den virtuellen Gang (zweiten Gang)
vor dem Wechsel eingestellt.
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Die
Trägheitsphase
ist nicht gestartet worden, und daher findet bei der Turbinendrehzahl
NT keine Änderung
statt (wobei NT erfasst wird, wenn der Gangwechsel gestartet wird
= aktuelle NT). Dementsprechend wird der Gangwechselvorgang α bei Schritt
S900 als „1” berechnet.
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Weil
der berechnete Gangwechselvorgang α „1” ist, wird das virtuelle Übersetzungsverhältnis bei S1000
als KGEAR (1) berechnet (d. h. das Übersetzungsverhältnis des
Gangs, bevor die Gänge
gewechselt werden (zweiter Gang)).
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Wenn
die Trägheitsphase
im Gangwechsel vom zweiten Gang zum dritten Gang nicht gestartet worden
ist, wird das Soll-Motordrehmoment TE durch den Ausdruck Fahrleistung
F × Reifenradius/Differentialgetriebeverhältnis/virtuelles Übersetzungsverhältnis (Übersetzungsverhältnis des
zweiten Gangs)/Drehmomentverhältnis
des Drehmomentwandlers 200 dementsprechend berechnet.
- [Wenn
die Trägheitsphase
im Gangwechsel vom zweiten Gang in den dritten Gang gestartet worden ist]
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Weil
bei S100 bestimmt wird, dass die Gänge gewechselt werden, und
bei S300 zudem bestimmt wird, dass die Trägheitsphase gestartet worden
ist (die Trägheitsphase
nach der Zeit T(1) in 4), wird der virtuelle Gang
bei S500 auf den dritten Gang eingestellt, bei dem es sich um den
Gang handelt, nachdem die Gänge
gewechselt worden sind. Weil bei S600 ferner bestimmt wird, dass
die Gänge
gewechselt werden, wird der Gang, bevor die Gänge gewechselt werden, bei
S800 auf den virtuellen Gang (dritten Gang) vor dem Wechsel eingestellt.
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Die
Trägheitsphase
ist gestartet worden und die Turbinendrehzahl NT ändert sich
(die Turbinendrehzahl NT nimmt von der Turbinendrehzahl NT, die erfasst
wird, wenn der Gangwechsel gestartet wird, auf die aktuelle Turbinendrehzahl
NT allmählich
ab). Dementsprechend wird der Gangwechselvorgang α als ein
Wert in einem Bereich von 1 bis 0 bei Schritt S900 berechnet. Während der
Gangwechsel in der Trägheitsphase
voranschreitet, nimmt die Turbinendrehzahl NT ab, weil ein Aufwärtsschalten
ausgeführt wird.
Dementsprechend nimmt der Gangwechselverlauf α von 1 auf 0 ab.
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Weil
der Gangwechselverlauf α ein
Wert im Bereich von 1 bis 0 ist, wird das virtuelle Übersetzungsverhältnis durch
den Ausdruck KGEAR (1) (= das Übersetzungsverhältnis des
Gangwechsels, bevor die Gänge
gewechselt werden (zweiter Gang) × α + KGEAR (2) (= das Übersetzungsverhältnis des
virtuellen Gangs (dritter Gang)) × (1 – α) berechnet. Somit wird das Übersetzungsverhältnis in
der Trägheitsphase
bei S1000 auf das virtuelle Gangverhältnis eingestellt, indem ein
Wert zwischen dem Übersetzungsverhältnis des
zweiten Gangs und dem Übersetzungsverhältnis des
dritten Gangs interpoliert wird.
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Wenn
dementsprechend die Trägheitsphase im
Gangwechsel vom zweiten in den dritten Gang gestartet worden ist,
wird das Soll-Motordrehmoment TE durch den Ausdruck Fahrleistung
F × Reifenradius/Differentialgetriebeverhältnis/virtuelles Übersetzungsverhältnis (das Übersetzungsverhältnis, das basierend
auf den Übersetzungsverhältnissen
des zweiten Gangs und des dritten Gangs und dem Gangwechselverlauf α berechnet
wird)/Drehmomentverhältnis
des Drehmomentwandlers 200 berechnet.
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Wenn
der Gangwechsel in der Trägheitsphase
weiter fortgesetzt wird und dann die Turbinendrehzahl NT die synchrone
Drehzahl des dritten Gangs (zum Zeitpunkt T(2) in 4 erreicht),
wird der Gangwechsel vom zweiten Gang in den dritten Gang beendet.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Turbinendrehzahl NT gleich der synchronen
Drehzahl NOGEAR, und daher beträgt
der Gangwechselverlauf α 0.
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Wenn,
wie vorstehend beschrieben, das Soll-Motordrehmoment basierend auf
der Soll-Fahrleistung berechnet wird, bewirkt die ECU, bei der es sich
um die Steuereinheit gemäß der Ausführungsform
der Erfindung handelt, dass eine Änderung des Motordrehmoments
aufgrund der Differenz im Übersetzungsverhältnis innerhalb
der Trägheitsphase
auftritt. Dementsprechend wird das Drehmoment, das vom Motor abgegeben
werden soll, geändert,
indem das Soll-Motordrehmoment innerhalb der Trägheitsphase geändert wird.
Somit besteht die Möglichkeit, einen
Stoß zu
absorbieren, der aufgrund von Veränderungen im Motordrehmoment
während
der Schaltsteuerung bewirkt wird. Weil das virtuelle Übersetzungsverhältnis berechnet
wird, während
die Gänge (in
der Trägheitsphase)
gewechselt werden, wird das Motordrehmoment kontinuierlich in der
Trägheitsphase
geändert
(wenn sich die Soll-Fahrleistung kontinuierlich ändert). Dementsprechend besteht
die Möglichkeit,
das Soll-Motordrehmoment kontinuierlich zu ändern. Somit wird ein Stoß aufgrund
von Veränderungen
im Motordrehmoment absorbiert. Ferner wird in der Trägheitsphase
das virtuelle Übersetzungsverhältnis gemäß einer
Veränderung
der Turbinendrehzahl in der Trägheitsphase
geändert.
Das heißt,
dass ein Wert zwischen den Übersetzungsverhältnissen, bevor
und nachdem die Gänge
gewechselt werden, unter Verwendung des Verhältnisses zwischen der Turbinendreh zahl
NT, die erfasst wird, wenn die Trägheitsphase gestartet wird,
und der Soll-Drehzahl (synchrone Drehzahl), nachdem die Gänge geändert worden
sind, interpoliert wird. Weil das virtuelle Übersetzungsverhältnis während des
Gangwechsels berechnet wird, indem ein Wert zwischen den Übersetzungsverhältnissen,
bevor und nachdem die Gänge gewechselt
werden, interpoliert wird, ändert
sich das virtuelle Übersetzungsverhältnis kontinuierlich.
Somit ist es möglich,
das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich
zu ändern,
wenn die Einwegkupplung im Leerlauf ist.
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Ferner
wird der gleiche Umwandlungsausdruck zum Umwandeln der Soll-Fahrleistung
in das Soll-Motordrehmoment verwendet, ungeachtet dessen, ob die
Gänge gewechselt
werden oder ob die Gänge
nicht gewechselt werden. Dementsprechend sind das Ergebnis der Koordination,
die unter Verwendung der Fahrleistungseinheit gemacht wird, und das
Ergebnis der Koordination, die unter Verwendung der Einheit des
Motordrehmoments gemacht wird, identisch, ungeachtet dessen, ob
die Gänge
gewechselt werden oder ob die Gänge
nicht gewechselt werden. Daher werden die Einschränkungen,
denen die Einheit zum Erstellen der Koordination unterliegt, gelockert.
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[Überspring-Schalten]
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5 ist
ein Zeitsteuerungsdiagramm, das den Zustand darstellt, wenn ein Überspringschalten ausgeführt wird.
Unter Bezugnahme auf 5 wird der Zustand, in dem der
virtuelle Gang beibehalten wird, beschrieben.
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Vom
Zeitpunkt T(3) zum Zeitpunkt T(4) wird der virtuelle Gang, der getrennt
von dem Gang eingestellt ist, der gemäß dem Steuerbefehl eingestellt
ist, bei einem bestimmten Gang beibehalten. Beim Überspringschalten,
wenn der ursprünglich
gestartete Gangwechsel in der Trägheitsphase
fortgesetzt wird, wo die Turbinen-Drehzahl NT sich ändert (wenn
bei S100 bestimmt wird, dass die Gänge gewechselt werden, und
bei S300 bestimmt wird, dass die Trägheitsphase gestartet worden
ist), wird der virtuelle Gang beibehalten, bis der als zweites gestartete Gangwechsel
in die Trägheitsphase
eintritt.
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Weil
der virtuelle Gang, der zum Berechnen des virtuellen Übersetzungsverhältnisses
verwendet wird, beibehalten wird, wird verhindert, dass unnötige Veränderungen
der Fahrleistung in anderen Phasen als in der Trägheitsphase auftreten. Während dem Überspringschalten
wird der virtuelle Gang, der zum Berechnen des virtuellen Übersetzungsverhältnis verwendet
wird, jedes Mal gewechselt, wenn die Trägheitsphase gestartet wird,
wodurch das Übersetzungsverhältnis sich
kontinuierlich verändert,
und somit sich das Soll-Motordrehmoment kontinuierlich verändert. Somit
ist es möglich,
eine plötzliche
Veränderung
des Drehmoments zu verhindern, die eintritt, wenn der virtuelle
Gang während
der Trägheitsphase
gewechselt wird.
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Die
ECU, bei der es sich um die Steuereinheit gemäß der Ausführungsform der Erfindung handelt,
berechnet in dem Stufenautomatikgetriebe das Soll-Motordrehmoment
basierend auf dem virtuellen Übersetzungsverhältnis, das
sich in der Trägheitsphase
kontinuierlich ändert.
Zudem verwendet die ECU den gleichen Umwandlungsausdruck zum Umwandeln
der Soll-Fahrleistung in das Soll-Motordrehmoment ungeachtet dessen,
ob die Gänge
gewechselt werden oder ob die Gänge
nicht gewechselt werden. Daher ist es möglich, das Motordrehmoment
reibungslos zu ändern,
wodurch ein Schaltstoß verhindert
wird.