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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät und ein Steuerverfahren
für eine Fahrzeugantriebseinheit, die eine Vielzahl von
Steuerelementen aufweist und deren Ausgangsmoment in Übereinstimmung
mit Steuerbeträgen der Steuerelemente gesteuert wird.
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2. Beschreibung des zugehörigen
Stands der Technik
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Während
der Beschleunigung eines Fahrzeugs kann das Fahrzeug einen Stoß erfahren,
wenn das Ausgangsmoment einer Antriebseinheit des Fahrzeugs übermäßig
groß ist. Andererseits kann das Auftreten eines Stoßes
verhindert werden, wobei jedoch eine Verschlechterung bei einem
Beschleunigungsansprechverhalten bewirkt wird, wenn das Ausgeben
des Moments übermäßig begrenzt wird. Wie
bisher beschrieben, wird das Fahrverhalten im großen Maße
dadurch beeinflusst, wie ein Moment während einer Beschleunigung
ausgegeben wird. Deshalb wurden unterschiedliche Vorschläge
hinsichtlich einer Momentsteuerung eines Fahrzeugs gemacht. Stand
der Technik, der sich auf die Momentsteuerung eines Fahrzeugs bezieht,
ist auch in den folgenden Beispieldokumenten offenbart, nämlich
der
japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift
Nr. 2003-293812 (
JP-A-2003-293812 ) und der
japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift
Nr. 9-323565 (
JP-A-9-323565 ).
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Im
Laufe der Entstehung der Erfindung wurde die neue Tatsache erforscht,
dass sich der während einer Beschleunigung eines Fahrzeugs
bewirkte Stoß abhängig von dem Betriebszustand
einer Antriebseinheit vor der Beschleunigung ändert. Ein
Fall, bei dem die Antriebseinheit eine Brennkraftmaschine ist, wird
nun beschrieben. Beispielsweise wurde erkannt, dass dann, wenn eine
Drossel zum Beschleunigen geöffnet wird, der steigende
Gradient des Moments nach dem Beginn der Beschleunigung abweicht
und die Höhe eines bewirkten Stoßes ebenfalls
abweicht, wenn der Druck in einem Einlassrohr oder die Fülleffizienz
innerhalb jedes Zylinders mit Luft bei der Öffnung der
Drossel trotz des gleichen Drosselöffnungsgrads abweicht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung stellt ein Steuergerät und ein Steuerverfahren
für eine Fahrzeugantriebseinheit bereit, das es möglich
macht, das Auftreten eines Stoßes während einer
Beschleunigung zu verhindern, ohne ein Beschleunigungsansprechverhalten
zu verschlechtern.
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Ein
erster Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät
für eine Fahrzeugantriebseinheit, die eine Vielzahl an
Steuerelementen aufweist und deren Ausgangsmoment in Übereinstimmung
mit Steuerbeträgen der Steuerelemente gesteuert wird. Dieses
Steuergerät ist mit einer Momenterhöhungsanfrageaufnahmeeinrichtung
zum Aufnehmen einer Momenterhöhungsanfrage ausgestattet,
die der Fahrzeugantriebseinheit von außerhalb erteilt wird,
einer Sollausgangsmomenteinstelleinrichtung zum Einstellen eines
Sollausgangsmoments der Fahrzeugantriebseinheit, wenn die Momenterhöhungsanfrage
empfangen wird, einer Momenterhöhungssteuereinrichtung
zum Ändern des Steuerbetrags von einem bestimmten Element
von der Vielzahl der Steuerelemente oder der Steuerbeträge
von bestimmten Elementen von der Vielzahl der Steuerelemente, um
das Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit in Richtung eines
Sollausgangsmoments zu erhöhen, einer Momentgradientschätzeinrichtung
zum Schätzen eines Momentgradienten beim Ändern
des Steuerbetrags von dem bestimmten Element der Steuerelemente
oder den Steuerbeträgen von den bestimmten Elementen der Steuerelemente
auf der Basis eines gegenwärtigen Ausgangsmoments der Fahrzeugantriebseinheit
gemäß einer Rechenregel, die im Voraus formuliert
wurde, und einer Steuerbetragseinstelleinrichtung zum Einstellen
des Steuerbetrags von zumindest einem Element von der Vielzahl der
Steuerelemente derart, dass der geschätzte Momentgradient
sich einem vorbestimmten Sollmomentgradienten annähert.
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Gemäß dem
ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird der Momentgradient beim Ändern
des Steuerbetrags des bestimmten einen Elements von den Steuerelementen
oder der Steuerbeträge von den bestimmten Elementen der
Steuerelemente im Voraus geschätzt und werden die Steuerbeträge
der jeweiligen Steuerelemente derart eingestellt, dass der geschätzte
Momentgradient gleich dem Sollmomentgradienten wird. Gemäß diesem
Aufbau kann das Ausgangsmoment ohne Rücksicht auf den Betriebszustand
der Fahrzeugantriebseinheit mit einem optimalen Momentgradienten
geändert werden und kann das Auftreten eines Stoßes
während der Beschleunigung verhindert werden, ohne ein
Beschleunigungsansprechverhalten zu verschlechtern.
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Der
Sollmomentgradient kann derart eingestellt sein, dass eine Stoßhöhe,
die zu der Zeit einer Momenterhöhung auf das Fahrzeug wirkt,
gleich einem vorbestimmten zulässigen Obergrenzwert wird.
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Auf
diese Weise kann das Beschleunigungsansprechverhalten auf das maximal
mögliche Ausmaß verbessert werden, während
die Stoßhöhe, die während der Beschleunigung
bewirkt wird, den zulässigen Wert nicht übersteigt.
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Bei
dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung kann das Steuergerät
ferner mit einer Straßenoberflächengradientenmesseinrichtung
zum Messen eines Gradienten einer Straßenoberfläche und
einer Sollmomentgradientenkorrektureinrichtung zum Korrigieren des
Sollmomentgradienten in Übereinstimmung mit dem Gradienten
der Straßenoberfläche ausgestattet sein.
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Auf
diese Weise kann der Einfluss des Gradienten der Straßenoberfläche
auf die Höhe des Stoßes eliminiert werden und
sowohl die Verbesserung eines Beschleunigungsansprechverhaltens
als auch das Verhindern eines Beschleunigungsstoßes können
immer unabhängig davon erreicht werden, ob das Fahrzeug
bergauf oder bergab fährt.
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Bei
dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung kann das Steuergerät
ferner mit einer Beschleunigungsmesseinrichtung zum Messen einer
Beschleunigung, die in einer Längsrichtung des Fahrzeugs wirkt,
und einer Lerneinrichtung zum Lernen eines Korrekturbetrags des
Sollmomentgradienten für den Gradienten der Straßenoberfläche
auf der Basis einer Längsbeschleunigung, die zu der Zeit
einer Momenterhöhung wirkt, ausgestattet sein.
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Auf
diese Weise wird die Längsbeschleunigung, die tatsächlich
zu der Zeit einer Momenterhöhung auf das Fahrzeug wirkt,
gemessen und wird der Korrekturbetrag des Sollmomentgradienten für
den Gradienten der Straßenoberfläche aus einem
Ergebnis der Messung gelernt. Deshalb kann der Sollmomentgradient
auf einen Optimalwert eingestellt werden, gleichgültig
wie groß oder klein der Gradient der Straßenoberfläche
ist.
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Die
Fahrzeugantriebseinheit kann eine Brennkraftmaschine aufweisen und
das bestimmte eine Element der Steuerelemente kann eine Einlassluftmengensteuervorrichtung
der Brennkraftmaschine sein.
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Auf
diese Weise kann das Ausgangsmoment durch Erhöhen der Einlassluftmenge
erhöht werden. Eine in einem Einlassrohr angeordnete Drossel
oder ein variables Ventilbetätigungssystem zum Antreiben der
Einlassventile können als die Einlassluftmengensteuervorrichtung
eingesetzt werden.
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Die
Steuerbetragseinstelleinrichtung kann eine Betätigungsgeschwindigkeit
der Einlassluftmengensteuervorrichtung auf eine Maximalgeschwindigkeit
setzen, wenn der geschätzte Momentgradient kleiner als
der Sollmomentgradient ist.
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Auf
diese Weise kann, indem die Betätigungsgeschwindigkeit
der Einlassluftmengensteuervorrichtung auf die Maximalgeschwindigkeit
gesetzt wird, die Einlassluftmenge rasch erhöht und das
Ausgangsmoment schnell erhöht werden. Gemäß diesem
Aufbau kann der Momentgradient einfach erhöht werden.
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Die
Steuerbetragseinstelleinrichtung kann die Betätigungsgeschwindigkeit
der Einlassluftmengensteuervorrichtung begrenzen, wenn der geschätzte
Momentgradient größer als der Sollmomentgradient
ist.
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Auf
diese Weise kann, indem die Betätigungsgeschwindigkeit
der Einlassluftmengensteuervorrichtung begrenzt wird, die Einlassluftmenge
begrenzt werden und kann verhindert werden, dass sich das Ausgangsmoment
erhöht. Gemäß diesem Aufbau kann der
Momentgradient verringert werden, ohne Energie zu verschwenden.
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Die
Steuerbetragseinstelleinrichtung kann einen Zündzeitzeitpunkt
einer Zündvorrichtung der Brennkraftmaschine nach spät
verstellen, wenn der geschätzte Momentgradient größer
als der Sollmomentgradient ist, obwohl die Betätigungsgeschwindigkeit
der Einlassluftmengensteuervorrichtung auf eine Untergrenzgeschwindigkeit
begrenzt ist.
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Auf
diese Weise, indem der Zündzeitpunkt nach spät
verstellt wird, kann leicht vermieden werden, dass sich das Ausgangsmoment
erhöht. Der Zündzeitpunkt wird nur dann nach spät
verstellt, wenn der Momentgradient nicht einfach dadurch ausreichend
klein gehalten werden kann, dass die Betätigungsgeschwindigkeit
der Einlassluftmengensteuervorrichtung begrenzt wird. Deshalb kann
eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs vermieden werden,
die aus der Verstellung des Zündzeitpunkts nach spät
resultiert.
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Die
Fahrzeugantriebseinheit kann einen Stromgenerator umfassen, der
durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird, und die Steuerbetragseinstelleinrichtung
kann einen Stromerzeugungsbetrag des Stromgenerators erhöhen,
wenn der geschätzte Momentgradient größer
als der Sollmomentgradient ist.
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Auf
diese Weise, indem der Stromerzeugungsbetrag des Stromgenerators
erhöht wird, kann das Ausgangsmoment der Brennkraftmaschine
verbraucht werden. Somit kann verhindert werden, dass sich das Ausgangsmoment
der gesamten Fahrzeugantriebseinheit erhöht. Darüber
hinaus kann der erzeugte Strom als eine Antriebskraft verwendet
werden und kann in einer Speichervorrichtung, wie beispielsweise
einer Batterie, einem Kondensator oder dergleichen gespeichert werden.
Deshalb wird keine Energie verschwendet.
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Bei
dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung kann das Steuergerät
ferner mit einer Referenzmomentberechnungseinrichtung zum Berechnen
eines Ausgangsmoments zu der Zeit eines Wechsels von einem antriebslosen
Zustand des Fahrzeugs in einen angetriebenen Zustand des Fahrzeugs
(nachstehend bezeichnet als Referenzmoment) aus einem Laufwiderstand
des Fahrzeugs und einer Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen ausgestattet
sein, ob sich das Fahrzeug in dem angetriebenen Zustand oder dem
antriebslosen Zustand befindet, indem ein Vergleich zwischen dem
Referenzmoment und dem Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit durchgeführt
wird, wenn die Momenterhöhungsanfrage empfangen wird. Die Momenterhöhungssteuereinrichtung
kann das Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit gemäß einer Änderungsart ändern,
die einem Ergebnis der Bestimmung entspricht.
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Auf
diese Weise, indem die Änderungsart bei dem Ausgangsmoment
der Fahrzeugantriebseinheit abhängig davon geändert
wird, ob sich das Fahrzeug in dem angetriebenen Zustand oder dem
antriebslosen Zustand befindet, kann eine geeignetere Momentsteuerung
realisiert werden. Nebenbei können gemäß dem
Vergleich zwischen dem Ausgangsmoment und dem aus dem Laufwiderstand
des Fahrzeugs berechneten Referenzmoment der angetriebene Zustand
und der antriebslose Zustand unabhängig von dem Aufbau
eines Antriebssystems voneinander unterschieden werden.
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Die
Momenterhöhungssteuereinrichtung kann das Ausgangsmoment
der Fahrzeugantriebseinheit mit Maximalgeschwindigkeit in einen
Bereich, der nahe dem Referenzmoment ist, dann allmählich in
das Referenzmoment ändern und anschließend in Übereinstimmung
mit dem Sollmomentgradienten erhöhen, wenn sich das Fahrzeug
in dem antriebslosen Zustand befindet.
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Auf
diese Weise, indem das Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit
mit Maximalgeschwindigkeit in den Bereich nahe des Referenzmoments
erhöht wird, wenn sich das Fahrzeug in dem antriebslosen
Zustand befindet, kann das Beschleunigungsansprechverhalten verbessert
werden. Dann, indem das Ausgangsmoment allmählich erhöht
wird, bis das Ausgangsmoment das Referenzmoment erreicht, kann ein
Stoß unterdrückt werden, der zu der Zeit eines Übergangs
von dem antriebslosen Zustand des Fahrzeugs in den angetriebenen
Zustand des Fahrzeugs hervorgerufen wird.
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Die
Referenzmomentberechnungseinrichtung kann eine Straßenoberflächengradientenmesseinrichtung
zum Messen eines Gradienten einer Straßenoberfläche
und eine Laufwiderstandskorrektureinrichtung zum Korrigieren eines
Laufwiderstands in Übereinstimmung mit dem Gradienten der Straßenoberfläche
aufweisen.
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Auf
diese Weise, indem der Laufwiderstand, der einzig aus einer Geschwindigkeit
des Fahrzeugs bestimmt wird, in Übereinstimmung mit dem
Gradienten der Straßenoberfläche korrigiert wird,
können der angetriebene Zustand des Fahrzeugs und der antriebslose
Zustand des Fahrzeugs unabhängig davon unterschieden werden,
ob sich das Fahrzeug bergauf oder bergab bewegt.
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Die
Referenzmomentberechnungseinrichtung kann eine Beschleunigungsmesseinrichtung zum
Messen einer Beschleunigung, die in einer Längsrichtung
des Fahrzeugs wirkt, und eine Laufwiderstandskorrektureinrichtung
zum Korrigieren eines Laufwiderstands in Übereinstimmung
mit einer Längsbeschleunigung zu der Zeit, wenn die Momenterhöhungsanfrage
empfangen wird, aufweisen.
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Auf
diese Weise, indem der Laufwiderstand, der einzig aus einer Geschwindigkeit
des Fahrzeugs bestimmt wird, in Übereinstimmung mit der
Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zu der Zeit, wenn die Momenterhöhungsanfrage
empfangen wird, korrigiert wird, können der angetriebene
Zustand des Fahrzeugs und der antriebslose Zustand des Fahrzeugs
unabhängig davon voneinander unterschieden werden, ob sich
das Fahrzeug bergauf oder bergab bewegt.
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Ein
zweiter Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren
für eine Fahrzeugantriebseinheit, die eine Vielzahl an
Steuerelementen aufweist und deren Ausgangsmoment in Übereinstimmung
mit Steuerbeträgen der Steuerelemente gesteuert wird. Dieses
Steuerverfahren umfasst die Schritte Aufnehmen einer Momenterhöhungsanfrage,
die der Fahrzeugantriebseinheit von außerhalb erteilt wird,
Einstellen eines Sollausgangsmoments der Fahrzeugantriebseinheit,
wenn die Momenterhöhungsanfrage empfangen wird, Ändern
des Steuerbetrags von einem bestimmten Element von der Vielzahl
der Steuerelemente oder der Steuerbeträge von bestimmten
Elementen von der Vielzahl von Steuerelementen, um das Ausgangsmoment
der Fahrzeugantriebseinheit in Richtung Sollausgangsmoment zu erhöhen,
Schätzen eines Momentgradienten beim Ändern des
Steuerbetrags von dem bestimmten Element der Steuerelemente oder
der Steuerbeträge von den bestimmten Elementen der Steuerelemente auf
der Basis eines gegenwärtigen Ausgangsmoments der Fahrzeugantriebseinheit
gemäß einer Rechenregel, die im Voraus formuliert
wurde, und Einstellen des Steuerbetrags von zumindest einem Element
von der Vielzahl der Steuerelemente derart, dass sich der geschätzte
Momentgradient einem vorbestimmten Sollmomentgradienten nähert.
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Gemäß dem
zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird der Momentgradient beim Ändern
des Steuerbetrags von dem bestimmten Element von den Steuerelementen
oder der Steuerbeträge von den bestimmten Elementen der
Steuerelemente im Voraus geschätzt und werden die Steuerbeträge
der jeweiligen Steuerelemente derart eingestellt, dass der geschätzte
Momentgradient gleich dem Sollmomentgradienten wird. Gemäß diesem
Aufbau kann das Ausgangsmoment unabhängig von dem Betriebszustand
der Fahrzeugantriebseinheit mit einem optimalen Momentgradienten
geändert werden und kann das Auftreten eines Stoßes
während der Beschleunigung ohne einem Verschlechtern des
Beschleunigungsansprechverhaltens verhindert werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorangehenden und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich
werden, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um die gleichen
Elemente zu bezeichnen und wobei
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1 eine
Ansicht ist, die den Gesamtaufbau eines Antriebssystems eines Fahrzeugs
zeigt, bei dem ein Steuergerät für eine Fahrzeugantriebseinheit
als das Ausführungsbeispiel der Erfindung angewandt wird;
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2 eine
Ansicht ist, die zeigt, wie sich das Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit ändert,
wenn die Momentsteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung durchgeführt wird;
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3 eine
Ansicht ist, die ein Kennfeld zum Berechnen eines Referenzmoments
aus einem Laufwiderstand und einer Längs-G bei einer Steuerstufe
I zeigt;
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4 aus
Zeitdiagrammen besteht, die jeweils einen Beschleunigerbetätigungsbetrag,
einen Drosselöffnungsgrad und ein Ausgangsmoment bei der
Steuerstufe I entlang der gleichen Zeitachse zeigen;
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5 ist
eine Ansicht, die ein Kennfeld zum Berechnen eines Momentgradienten
aus einem Ausgangsmoment und einem Drosselöffnungsgrad
bei einer Steuerstufe II zeigt;
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6 ist
eine Ansicht, die ein Kennfeld zum Berechnen eines Stoßbetrags
aus einem Momentgradienten bei der Steuerstufe II zeigt; und
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7 ist
ein Flussdiagramm, das eine Routine für eine Momentsteuerung
der Fahrzeugsantriebseinheit zeigt, die bei dem Ausführungsbeispiel der
Erfindung durchgeführt wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Das
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Ansicht, die den Gesamtaufbau eines Antriebssystems eines Fahrzeugs
zeigt, bei dem ein Steuergerät für eine Fahrzeugantriebseinheit
als das Ausführungsbeispiel der Erfindung angewandt wird.
Zu allererst wird der Aufbau des Antriebssystems gemäß diesem
Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Das
Antriebssystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist mit einer Brennkraftmaschine (nachstehend bezeichnet
als Maschine) 2 als Leistungseinheit ausgestattet. Ein
Automatikgetriebe 4 ist mit der Maschine 2 kombiniert.
Eine Antriebswelle 6 erstreckt sich von dem Automatikgetriebe 4 und
ein Differenzialgetriebe 8 ist an einem Ende der Antriebswelle 6 vorgesehen.
Ein rechtes Antriebsrad 12 und ein linkes Antriebsrad 12 sind über eine
Achse 10 mit dem Differenzialgetriebe 8 verbunden.
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Die
Maschine 2 ist mit einer Drossel 22 zum Einstellen
der Einlassluftmenge und einer Zündvorrichtung 24 zum
Zünden eines Gemischs in jedem Zylinder versehen. Die Drossel 22 und
die Zündvorrichtung 24 funktionieren jeweils als Steuerelemente zum
Steuern des Ausgangsmoments der Maschine 2. Ein Drosselöffnungsgrad
und eine Drosselöffnungsgeschwindigkeit sind Steuerbeträge
der Drossel 22 als Steuerelement. Ein Zündzeitpunkt
ist ein Steuerbetrag der Zündvorrichtung 24 als
Steuerelement. Die Maschine 2 ist zusätzlich zu
der Drossel 22 und der Zündvorrichtung 24 mit
Aktuatoren versehen, die deren Ausgangsmoment betreffen, wie beispielsweise
einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dergleichen. Jedoch werden
diese Aktuatoren nachstehend nicht beschrieben.
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Die
Maschine 2 ist mit einer Vielzahl an Hilfseinrichtungen
montiert, die durch deren Ausgangsmoment angetrieben werden. Genauer
gesagt umfassen diese Hilfseinrichtungen einen Klimaanlagenverdichter
(nicht gezeigt), einen mechanischen Lader (nicht gezeigt) und dergleichen,
ebenso wie einen Generator 26. Diese Hilfseinrichtungen
einschließlich des Generators 26 und die Maschine 2 bilden
eine Antriebseinheit 20 für das Fahrzeug. Ein
Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit 20 wird erhalten,
indem ein durch die Hilfseinrichtungen verbrauchtes Moment von dem
Ausgangsmoment der Maschine 2 subtrahiert wird. Der Stromerzeugungsbetrag
von zumindest einer der Hilfseinrichtungen, nämlich des
Generators 26, kann beliebig gesteuert werden. Das verbrauchte
Moment und demzufolge das Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit ändern
sich in Übereinstimmung mit dem Stromerzeugungsbetrag des
Generators 26. Das heißt, der Generator 26 wirkt
als ein Steuerelement zum Steuern des Ausgangsmoments der Fahrzeugantriebseinheit.
Ein Stromerzeugungsbetrag ist ein Steuerbetrag des Generators 26 als
Steuerelement.
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Das
Antriebssystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist mit einem Beschleunigerbetätigungsbetragsensor 32 zum
Ausgeben eines einem Beschleunigerbetätigungsbetrag entsprechenden
Signals, einem Längs-G-Sensor 34 zum Ausgeben
eines Signals, das einer Längsbeschleunigung (nachstehend
bezeichnet als Längs-G) entspricht, die auf das Fahrzeug
wirkt, und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 36 zum
Ausgeben eines Signals ausgestattet, das einer Geschwindigkeit des
Fahrzeugs entspricht. Die Signale dieser Sensoren 32, 34 und 36 werden
in eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 30 zum umfassenden
Steuern des gesamten Antriebssystems eingegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung funktioniert die ECU 30 als das Steuergerät
für die Fahrzeugantriebseinheit. Die ECU 30 legt
die Steuerbeträge der jeweiligen Steuerelemente, wie beispielsweise
die Drossel 22, die Zündvorrichtung 24,
der Generator 26 und dergleichen, hinsichtlich des Ausgangsmoments der
Fahrzeugantriebseinheit auf der Basis von Signalen fest, die aus
einer Vielzahl von Sensoren einschließlich der vorstehend
erwähnten Sensoren 32, 34 und 36 und
anderen Informationsteilen erzeugt werden.
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Als
nächstes wird die Momentsteuerung der Fahrzeugantriebseinheit,
die bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung durchgeführt
wird, unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 beschrieben.
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2 ist
eine Ansicht, die zeigt, wie sich das Ausgangsmoment ändert,
wenn die Momentsteuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung durchgeführt wird. Zu allererst wird die
Gestalt der Momentsteuerung, die bei diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung durchgeführt wird, durch Verwendung von 2 beschrieben.
Beim Empfangen einer Momenterhöhungsanfrage (oder einer
Beschleunigungsanfrage) von außerhalb, setzt die ECU 30 als das
Steuergerät für die Fahrzeugantriebseinheit 20 ein
Sollausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit 20 in Übereinstimmung
mit einer Größenordnung der Anfrage. Die Momenterhöhungsanfrage,
die hierbei erwähnt wird, ist die Betätigung eines
Gaspedals durch einen Fahrer. Die ECU 30 empfängt
die Momenterhöhungsanfrage durch den Beschleunigerbetätigungsbetragsensor 32.
Die ECU 30 stellt dann das Sollausgabemoment in Übereinstimmung
mit dem Beschleunigerbetätigungsbetrag nach der Betätigung
des Beschleunigerpedals ein. Diese Funktion der ECU 30 kann
als eine Funktion entsprechend der ”Momenterhöhungsanfrageaufnahmeeinrichtung” der
Erfindung und ”Sollausgangsmomenteinstelleinrichtung” der
Erfindung angesehen werden.
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Die
ECU 30 erhöht das Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit 20 von
einem gegenwärtigen Ausgangsmoment (einem Ausgangsmoment
zu dem Zeitpunkt, wenn die Momenterhöhungsanfrage empfangen
wird) in das Zielausgangsmoment über zwei Steuerstufen
I und II. Diese Funktion der ECU 30 kann als eine Funktion
entsprechend der „Momenterhöhungssteuereinrichtung” der
Erfindung angesehen werden. Bei der ersten Steuerstufe I wird das
Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit 20 von dem gegenwärtigen
Ausgangsmoment auf ein Referenzmoment erhöht. Das Referenzmoment
ist ein Ausgangsmoment, das auf einen Laufwiderstand des Fahrzeugs
abgestimmt ist. Ein Wechsel von einem antriebslosen Zustand des
Fahrzeugs in einen angetriebenen Zustand des Fahrzeugs tritt ein,
wenn das Ausgangsmoment das Referenzmoment erreicht. Bei der Steuerstufe
I wird eine Momentsteuerung zum Verhindern des Auftretens eines
Stoßes bei dem Wechsel von dem antriebslosen Zustand des
Fahrzeugs in den angetriebenen Zustand des Fahrzeugs durchgeführt.
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Wie
es vorstehend beschrieben ist, befinden sich eine Vielzahl von Getriebemechanismen
einschließlich des Automatikgetriebes 4 und des
Differenzialgetriebes 8 zwischen der Fahrzeugantriebseinheit 20 und
den Antriebsrädern 12. Es existieren kleine Zwischenräume
zwischen den Zahnrädern. Deshalb, wenn sich das Fahrzeug
in dem antriebslosen Zustand befindet, befinden sich in den Getriebemechanismen
die Zahnräder locker in Eingriff miteinander. Wenn das
Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit 20 in einem
solchen Zustand plötzlich erhöht wird, werden
die Zwischenräume zwischen den Zahnrädern verengt
und wird ein übermäßig großes
Moment bei dem Wechsel von dem antriebslosen Zustand in den angetriebenen
Zustand in das Antriebssystem eingegeben. Infolgedessen wird aufgrund
des Rückstoßes ein Stoß auf das Fahrzeug hervorgerufen.
Jedoch, wenn die Geschwindigkeit, mit der das Ausgangsmoment erhöht
wird, von Anfang an gering gehalten wird, um das Auftreten eines Stoßes
zu verhindern, dauert es lange, um einen Wechsel von dem antriebslosen
Zustand in den angetriebenen Zustand durchzuführen. Infolgedessen kann
das Fahrzeug nicht wie gefordert beschleunigt werden.
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Daher
wird bei der Momentsteuerung bei der Steuerstufe I das Ausgangsmoment
rasch in einen Bereich nahe des Referenzmoments erhöht,
um die Zwischenräume zwischen den Zahnrädern zu
verkleinern. Nachdem es in einen Wert geändert wurde, der
etwas kleiner als das Referenzmoment ist, wird dann die Geschwindigkeit,
mit der das Ausgangsmoment erhöht wird, reduziert, um das
Verkleinern der Zwischenräume zwischen den Zahnrädern
zu beenden, während allmählich der Unterschied
zwischen dem Ausgangsmoment und dem Referenzmoment reduziert wird.
Gemäß dieser Steuerung kann ein Stoß,
der bei einem Übergang von dem antriebslosen Zustand des
Fahrzeugs in den angetriebenen Zustand des Fahrzeugs hervorgerufen
wird, ohne einem Verschlechtern des Beschleunigungsansprechverhaltens
unterdrückt werden. Dann, wenn das Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit 20 das Referenzmoment
erreicht, wechselt die Momentsteuerung, die durch die ECU 30 durchgeführt
wird, von der Steuerstufe I in die nachfolgende Steuerstufe II.
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In
der Steuerstufe II wird das Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit 20 von
dem Referenzmoment auf das Sollausgangsmoment erhöht. Das
Merkmal der Momentsteuerung in der Steuerstufe II besteht darin,
dass eine Fokussierung auf einen Momentgradienten beim Erhöhen
des Ausgangsmoments der Fahrzeugantriebseinheit 20, nämlich,
auf eine Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangsmoments erfolgt.
Dies liegt daran, weil die Größenordnung eines
Stoßes, der während einer Beschleunigung hervorgerufen
wird, durch diesen Momentgradienten beeinflusst wird. Wenn der Momentgradient
zu groß ist, wird ein übermäßiger
Beschleunigungsstoß hervorgerufen, der für einen
Insassen unzulässig ist. Jedoch, wenn der Momentgradient
reduziert wird, um einen Beschleunigungsstoß zu unterdrücken,
dauert es länger, bis das Ausgangsmoment das Sollausgangsmoment
erreicht und kann das Fahrzeug nicht wie gefordert beschleunigt
werden.
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Somit
wird bei der Momentsteuerung bei der Steuerstufe II ein Momentgradient,
der einem Obergrenzenwert eines zulässigen Bereichs eines
Beschleunigungsstoßes entspricht, als ein Sollmomentgradient
gesetzt und wird das Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit 20 derart
gesteuert, dass der tatsächliche Momentgradient gleich
diesem Sollmomentgradienten wird. Gemäß dieser
Steuerung kann das Auftreten eines Beschleunigungsstoßes, der
den zulässigen Bereich übersteigt, verhindert werden,
ohne das Beschleunigungsansprechverhalten zu verschlechtern.
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Details
der Momentsteuerung bei der Steuerstufe I können durch
Verwendung der 3 und 4 beschrieben
werden. Zu allererst wird die Berechnung eines Referenzmoments durch
Verwendung von 3 beschrieben. Es kann bestimmt
werden, ob sich das Fahrzeug in dem antriebslosen Zustand oder dem
angetriebenen Zustand befindet, und zwar aus einer Beziehung bei
einer Größenordnung zwischen dem gegenwärtigen
Ausgangsmoment und dem Referenzmoment, wie es vorstehend beschrieben
ist. Das Fahrzeug befindet sich in dem antriebslosen Zustand, wenn
das gegenwärtige Ausgangsmoment kleiner als das Referenzmoment
ist, und befindet sich in dem angetriebenen Zustand, wenn das gegenwärtige
Ausgangsmoment größer als das Referenzmoment ist.
Ein Vergleich zwischen dem Referenzmoment und dem Ausgangsmoment
hat den Vorteil, dass der angetriebene Zustand und der antriebslose
Zustand unabhängig von dem Aufbau des Antriebssystems voneinander
unterschieden werden können.
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Das
Referenzmoment kann aus einem Laufwiderstand (Straßenlast)
und einer Längs-G berechnet werden, die während
einer stetigen Fahrt (vor einer Beschleunigung) auf das Fahrzeug
wirkt. Der Laufwiderstand ist ein Wert, der einmalig durch die Fahrzeuggeschwindigkeit
bestimmt wird. Die Längs-G, die während einer
stetigen Fahrt auf das Fahrzeug wirkt, stellt den Gradienten einer
Straßenoberfläche dar, auf der sich das Fahrzeug
bewegt. Die Längs-G ist 0, wenn sich das Fahrzeug auf der
Straßenoberfläche einer flachen Straße
bewegt. Andererseits ist die Längs-G positiv, wenn sich
das Fahrzeug auf der Straßenoberfläche einer bergab
verlaufenden Straße bewegt und sie ist negativ, wenn sich das
Fahrzeug auf der Straßenoberfläche einer bergauf
verlaufenden Straße bewegt. Der Absolutwert der Längs-G
nimmt zu, wenn der Gradient zunimmt.
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3 zeigt
ein Kennfeld zum Berechnen eines Referenzmoments aus einem Laufwiderstand und
einer Längs-G. Beispielsweise in dem Fall, bei dem ein
Fahrtmoment von 30 Nm aus dem Fahrtwiderstand berechnet wird, wenn
die Längs-G vor einer Beschleunigung 0 ist (das heißt,
wenn ein gegenwärtiger Zustand durch einen Punkt p0 in 3 angegeben
ist), dient das Fahrtmoment von 30 Nm direkt als Referenzmoment.
In diesem Fall bewegt sich das Fahrzeug auf einer flachen Straßenoberfläche.
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Andererseits,
selbst in dem Fall, bei dem das Fahrtmoment den gleichen Wert wie
vorstehend erwähnt aufweist, nämlich 30 Nm, dient
dann, wenn die Längs-G vor einer Beschleunigung positiv
ist (das heißt, wenn ein gegenwärtiger Zustand
durch einen Punkt t2 in 3 angegeben ist), ein Moment
bei einem Punkt p21 (20 Nm in 3) als ein
Referenzmoment in diesem Zustand. Der Punkt p21 ist ein Schnittpunkt
zwischen einer Linie L2, die einen bestimmten Gradienten hat, der
aus dem Gewicht des Fahrzeugs bestimmt wird und durch den Punkt
P2 verläuft, und einer Linie, bei der die Längs-G
0 ist. In diesem Fall fährt das Fahrzeug auf einer bergab
verlaufenden Straße und ist das Referenzmoment kleiner
als das Fahrtmoment, wie es vorstehend beschrieben ist.
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Wenn
das Fahrtmoment 30 Nm ist und die Längs-G vor einer Beschleunigung
negativ ist (das heißt, ein gegenwärtiger Zustand
durch einen Punkt p1 in 3 angegeben ist), dient ein
Moment bei einem Punkt p11 (40 Nm in 3) als Referenzmoment
in diesem Zustand. Der Punkt p11 ist ein Schnittpunkt zwischen einer
Linie L1, die den gleichen Gradienten wie die Linie L2 hat und durch
den Punkt p1 verläuft, und der Linie, bei dem die Längs-G 0
ist. In diesem Fall bewegt sich das Fahrzeug auf einer bergauf verlaufenden
Straße und ist das Referenzmoment größer
als das Laufmoment, wie es vorstehend beschrieben ist.
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Durch
Berechnen des Referenzmoments auf der Basis der Längs-G
vor einer Beschleunigung und dem Fahrtwiderstand, der durch Verwenden
der vorstehend beschriebenen Karte aus der Fahrzeuggeschwindigkeit
bestimmt wird, können der angetriebene Zustand des Fahrzeugs
und der antriebslose Zustand des Fahrzeugs unabhängig davon,
ob das Fahrzeug bergauf oder bergab fährt, genau voneinander
unterschieden werden.
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Als
nächstes wird ein Verfahren zum Steuern eines Ausgangsmoments
von einem gegenwärtigen Ausgangsmoment in ein Referenzmoment
durch Verwendung von 4 beschrieben. Die Steuerung
des Ausgangsmoments bei der Steuerstufe I wird durch Betätigung
der Drossel 22 durchgeführt. Das heißt, bei
der Steuerstufe I kann die Drossel 22 als „das
bestimmte Element der Steuerelemente” gemäß der
Erfindung angesehen werden.
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4 besteht
aus Zeitdiagrammen, die einen Beschleunigerbetätigungsbetrag,
einen Drosselöffnungsgrad bzw. ein Ausgangsmoment bei der Steuerstufe
I entlang der gleichen Zeitachse zeigen. Wie es in 4 zu
allererst gezeigt ist, öffnet die ECU 30 bei einem
Zeitpunkt t0, wenn das Gaspedal niedergedrückt ist, die
Drossel 22 vollkommen mit maximaler Geschwindigkeit. Anders
gesagt bewirkt die ECU 30, dass sich der Drosselöffnungsgrad
zu weit bewegt bzw. dass er überschwingt. Dieser Betätigung
der Drossel 22 nachfolgend steigt das Ausgangsmoment rasch
von dem gegenwärtigen Ausgangsmoment an.
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Dann,
bei einem Zeitpunkt t1, wenn das Ausgangsmoment auf einen Wert gestiegen
ist, der etwas kleiner als das Referenzmoment ist (Referenzmoment – α),
stoppt die ECU 30 das Zuweitbewegen bzw. Überschwingen
der Drossel 22 und schließt die Drossel 22 in
einen Drosselöffnungsgrad, der dem Referenzmoment entspricht.
Dann behält die ECU 30 den Drosselöffnungsgrad
bei, während der Unterschied zwischen dem Referenzmoment
und dem Ausgangsmoment allmählich abnimmt und solange, bis
das Ausgangsmoment mit dem Referenzmoment zusammenfällt.
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Gemäß der
vorstehend erwähnten Betätigung der Drossel kann
das Ausgangsmoment rasch bis in einen Bereich nahe dem Referenzmoment
erhöht werden und kann das Verringern der Zwischenräume
zwischen den Zahnrädern sanft beendet werden, indem anschließend
das Ausgangsmoment allmählich an das Referenzmoment angenähert
wird. Infolgedessen können sowohl die Verbesserung eines
Beschleunigungsansprechverhaltens und die Vermeidung des Auftretens
eines Stoßes bei einem Übergang von dem antriebslosen
Zustand des Fahrzeugs in den angetriebenen Zustand des Fahrzeugs erreicht
werden.
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Details
der Momentsteuerung in Steuerstufe II können durch Verwendung
der 5 und 6 beschrieben werden. Die Berechnung
eines Momentgradienten, der die Größenordnung
eines Beschleunigungsstoßes beeinflusst, wird zuerst durch Verwendung
von 5 beschrieben und die Berechnung der Größenordnung
des Beschleunigungsstoßes basierend auf dem Momentgradienten
wird dann durch Verwendung von 6 beschrieben.
In diesem Fall wird die Größenordnung des Beschleunigungsstoßes
als ein Grad einer Änderung der Beschleunigung definiert
(in einer Einheit G/s).
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Durch
den Anmelder durchgeführte Studien haben ergeben, dass
ein Momentgradient durch Steuerbeträge der jeweiligen Steuerelemente
hinsichtlich eines Ausgangsmoments und einer Größenordnung
eines gegenwärtigen Ausgangsmoments bestimmt wird. In diesem
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Steuerung des
Ausgangsmoments in Steuerstufe II durch Betätigen der Drossel 22 durchgeführt.
Deshalb sind ein Drosselöffnungsgrad und eine Drosselöffnungsgeschwindigkeit
Steuerbeträge, die den Momentgradienten beeinflussen. Das
heißt, bei der Steuerstufe II, ebenso wie bei der Steuerstufe
I kann die Drossel 22 als „das bestimmte Element
von den Steuerelementen” gemäß der Erfindung
angesehen werden.
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5 zeigt
eine Karte zum Berechnen eines Momentgradienten aus einem Ausgangsmoment
und einem Drosselöffnungsgrad. Die in 5 gezeigten Kurven
stellen Beziehungen zwischen dem Ausgangsmoment und dem Momentgradienten
bei dem Fall dar, bei dem der Drosselöffnungsgrad unverändert
bleibt. Wie es in 5 gezeigt ist, angenommen, dass
der Drosselöffnungsgrad unverändert bleibt, nimmt
der Momentgradient zu, wenn das Ausgangsmoment abnimmt. Vorausgesetzt,
dass das Ausgangsmoment unverändert bleibt, nimmt der Momentgradient
zu, wenn der Drosselöffnungsgrad zunimmt.
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6 ist
ein Kennfeld zum Berechnen eines Ausmaßes eines Beschleunigungsstoßes
(eines Stoßbetrags) aus dem Momentgradienten. Wie es in 6 gezeigt
ist, gibt es eine lineare Beziehung zwischen dem Momentgradienten
und einem Stoßbetrag und daher nimmt der Stoßbetrag
zu wenn der Momentgradient zunimmt. Jedoch ändert sich
der Gradient jeder Kennlinie (geraden Linie), die eine Beziehung
zwischen dem Momentgradienten und einem Stoßbetrag zeigt,
abhängig von dem Gradienten einer Straßenoberfläche,
auf der sich das Fahrzeug bewegt. 6 zeigt
jeweilige Kennlinien hinsichtlich der Fälle, bei dem das
Fahrzeug auf der Straßenoberfläche einer flachen
Straße, einer bergauf verlaufenden Straße und
einer bergab verlaufenden Straße fährt. Obwohl
die Kennlinie für jede von der bergauf verlaufenden Straße
und der bergab verlaufenden Straße ein Beispiel ist, nimmt
der Gradient der Kennlinie mit Zunahmen bei dem Bergaufwinkel zu
und nimmt bei Zunahmen bei dem Bergabwinkel ab. Ein Bergaufwinkel
und ein Bergabwinkel können aus einer Längs-G
berechnet werden, die vor einer Beschleunigung auf das Fahrzeug
wirkt.
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Ein
Momentgradient (ein geschätzter Momentgradient) zu der
Zeit einer Änderung des Drosselöffnungsgrads von
einem gegenwärtigen Öffnungsgrad in einen Solldrosselöffnungsgrad
wird aus dem in 5 gezeigten Kennfeld berechnet.
Es sollte beachtet werden, dass der Solldrosselöffnungsgrad
ein Drosselöffnungsgrad zum Realisieren eines Sollausgangsmoments
ist. Ein Betrag eines Stoßes (geschätzter Stoßbetrag),
der beim Betätigen der Drossel 22 hervorgerufen
wird, kann erhalten werden, indem der berechnete geschätzte
Momentgradient auf das in 6 gezeigte
Kennfeld angewandt wird. Indem dann ein Vergleich zwischen dem geschätzten
Stoßbetrag und einem voreingestellten zulässigen
Obergrenzwert des Stoßbetrags durchgeführt wird,
kann bestimmt werden, ob ein geeigneter Momentgradient mit einem
gegenwärtig eingestellten Steuerbetrag der Drossel 22 erhalten
wird oder nicht.
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Beispielsweise
bei dem Fall, bei dem der geschätzte Momentgradient, der
gemäß dem in 5 gezeigten
Kennfeld berechnet wird, 600 Nm/s ist, ist die Position in dem in 6 gezeigten
Kennfeld ein Punkt p0, wenn sich das Fahrzeug auf der Straßenoberfläche
einer flachen Straße bewegt und ist sie ein Punkt p1, wenn
sich das Fahrzeug auf der Straßenoberfläche einer
bergauf verlaufenden Straße bewegt. Der Stoßbetrag
bei dem Punkt p0 ist kleiner als der zulässige Obergrenzwert
und deshalb kann der Momentgradient weiter erhöht werden.
In diesem Fall kann ein Momentgradient bei einem Schnittpunkt (einem
Punkt p01) zwischen der Kennlinie für die flache Straße
und einer Linie, die den zulässigen Obergrenzwert darstellt,
als ein Sollmomentgradient eingestellt werden. Andererseits ist
der Stoßbetrag bei dem Punkt p1 größer
als der zulässige Obergrenzwert und deshalb muss der Momentgradient
verkleinert werden, um den Stoßbetrag auf den zulässigen Obergrenzwert
zu reduzieren. In diesem Fall wird ein Momentgradient bei einem
Schnittpunkt (dem Punkt p11) zwischen der Kennlinie für
die bergauf verlaufende Straße und der Linie, die den zulässigen
Obergrenzwert darstellt, als ein Sollmomentgradient eingestellt.
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Die
ECU 30 stellt die Drosselöffnungsgeschwindigkeit
auf Maximalgeschwindigkeit, wenn der geschätzte Momentgradient
kleiner als der Sollmomentgradient ist. Durch Öffnen der
Drossel 22 mit Maximalgeschwindigkeit, kann die Einlassluftmenge rasch
erhöht werden und daher kann das Ausgangsmoment rasch erhöht
werden. Gemäß diesem Ansatz kann der Momentgradient
leicht erhöht werden und an den Sollmomentgradienten angenähert
werden.
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Andererseits
hält die ECU 30 die Drosselöffnungsgeschwindigkeit
kleiner als einen gegenwärtig eingestellten Wert, wenn
der geschätzte Momentgradient größer
als der Sollmomentgradient ist. Durch Begrenzen der Öffnungsgeschwindigkeit
der Drossel 22 kann die Einlassluftmenge begrenzt werden
und kann daher verhindert werden, dass sich das Ausgangsmoment erhöht.
Gemäß diesem Ansatz kann der Momentgradient leicht
reduziert werden und an den Sollmomentgradienten angenähert werden.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Drosselbetätigung
kann das Ausgangsmoment mit einem optimalen Momentgradienten geändert
werden, unabhängig von dem Betriebszustand der Fahrzeugantriebseinheit 20,
und kann das Auftreten eines Beschleunigungsstoßes, der
einen zulässigen Bereich übersteigt, ohne Verschlechterung
des Beschleunigungsansprechverhaltens verhindert werden. Durch Verwenden
des in 6 gezeigten Kennfelds zum Berechnen des Sollmomentgradienten,
können der Einfluss des Gradienten der Straßenoberfläche
auf das Ausmaß des Stoßbetrags eliminiert werden
und können sowohl die Verbesserung eines Beschleunigungsansprechverhaltens
und die Vermeidung eines Beschleunigungsstoßes unabhängig
davon immer erreicht werden, ob sich das Fahrzeug bergauf oder bergab
bewegt.
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Die
Funktion der ECU 30 bei der Steuerstufe II, die vorstehend
beschrieben ist, kann als eine Funktion entsprechend „der
Momentgradientschätz-/-berechnungseinrichtung” der
Erfindung und „der Steuerbetragseinstelleinrichtung” der
Erfindung angesehen werden.
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Schließlich
wird der Gesamtablauf der Momentsteuerung, die bei diesem Ausführungsbeispiel der
Erfindung durchgeführt wird, durch Verwendung von 7 beschrieben.
Ein Flussdiagramm von 7 zeigt eine Routine für
eine Momentsteuerung der Fahrzeugantriebseinheit 20, die
durch die ECU 30 durchgeführt wird.
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In
einem ersten Schritt S2 der in 7 gezeigten
Routine wird ein Moment während eines stetigen Betriebs
(ein Moment vor einer Beschleunigung) aus Steuerbeträgen
der jeweiligen Steuerelemente der Fahrzeugantriebseinheit 20 durch
Verwenden der im Voraus in der ECU 30 gespeicherten Kennfelder
berechnet. Dann wird in Schritt S4 auf der Basis eines Ausgangssignals
des Beschleunigerbetätigungsbetragssensors 32 bestimmt,
ob es eine Anfrage für eine Beschleunigung von dem Fahrer
gibt oder nicht. Wenn es keine Anfrage nach einer Beschleunigung
gibt, wird die Routine beendet.
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Wenn
es sich durch die Bestimmung in Schritt S4 herausstellt, dass es
eine Anfrage nach einer Beschleunigung von dem Fahrer gibt, wird
dann in Schritt S6 eine Bestimmung gemacht. Es wird in Schritt S6
bestimmt, ob sich das Fahrzeug in einem angetriebenen Zustand oder
einem antriebslosen Zustand befindet. Wenn sich das Fahrzeug bereits
in dem angetriebenen Zustand befindet, wird dann eine Verarbeitung
in Schritt S10 durchgeführt. Andererseits, wenn sich das
Fahrzeug in dem antriebslosen Zustand befindet, wird eine Antriebsartübergangsverarbeitung
von Schritt S8 durchgeführt und wird dann eine Verarbeitung
von Schritt S10 durchgeführt. Die Antriebsartübergangsverarbeitung
ist eine Drosselsteuerung bei der Steuerstufe I, die durch Verwendung
von 4 beschrieben wurde.
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Bei
Schritt S10 wird ein Momentgradient (geschätzter Momentgradient)
aus einem gegenwärtigen Ausgangsmoment und einem Solldrosselöffnungsgrad
berechnet. Es wird dann bei Schritt S12 bestimmt, ob ein Betrag
eines Stoßes, der bei dem geschätzten Momentgradienten
hervorgerufen wird, mit einem zulässigen Obergrenzwert
zusammenfällt oder nicht. Wenn sich durch die Bestimmung
herausstellt, dass der Stoßbetrag mit dem zulässigen
Obergrenzwert zusammenfällt, wird ein gegenwärtig
als Drosselöffnungsgeschwindigkeit eingestellter Wert direkt
verwendet und wird die Drossel 22 auf der Basis dieser
Drosselöffnungsgeschwindigkeit betätigt.
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Wenn
sich durch die Bestimmung in Schritt S12 herausstellt, dass der
Stoßbetrag nicht mit dem zulässigen Obergrenzwert
zusammenfällt, wird in Schritt S14 eine Momentgradientoptimierungsverarbeitung
durchgeführt. Die Momentgradientoptimierungsverarbeitung
ist eine Drosselsteuerung bei der Steuerstufe II, die durch Verwendung
der 5 und 6 beschrieben wurde. Die Drosselöffnungsgeschwindigkeit
wird durch diese Optimierungsverarbeitung wieder eingestellt und
die Drossel 22 wird auf der Basis der wieder eingestellten
Drosselöffnungsgeschwindigkeit betätigt.
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Obwohl
das Ausführungsbeispiel der Erfindung vorstehend beschrieben
wurde sollte die Erfindung nicht auf deren vorstehendes Ausführungsbeispiel
beschränkt werden, sondern kann sie auch realisiert werden,
nachdem sie auf verschiedene Arten modifiziert wurde, ohne von ihrem
Wesen abzurücken. Beispielsweise kann die Erfindung realisiert werden,
nachdem sie folgendermaßen modifiziert wurde.
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Bei
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel der Erfindung misst
der Längs-G-Sensor 34 die Längs-G, um
das Referenzmoment zu berechnen. Jedoch kann anstelle des Längs-G-Sensors 34 ein Gradientensensor
vorgesehen sein und kann ein Referenzmoment aus einem Laufwiderstand
und einem Neigungswinkel der Straßenoberfläche
berechnet werden, die durch den Gradientensensor gemessen wurde.
Ferner kann das Referenzmoment anstelle der Kennfelder durch Verwenden
von mathematischen Formeln berechnet werden. Der Neigungswinkel
der Straßenoberfläche, der durch den Gradientensensor
gemessen wurde, kann auch dazu verwendet werden, um eine geeignete
Linie der Kennlinien des in 6 gezeigten
Kennfelds auszuwählen.
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Die
Gradienten der jeweiligen Kennlinien des in 6 gezeigten
Kennfelds können aus einem Ergebnis gelernt werden, das
durch Messen eines Betrags eines Stoßes erhalten wird,
der während einer Beschleunigung bei dem Fahrzeug hervorgerufen wird.
Der Stoßbetrag kann durch Verwenden eines Änderungsgrads
in der Längs-G berechnet werden, die durch den Längs-G-Sensor 34 gemessen
wird. In diesem Fall können ein Faktor, der aus einer Änderung
bei dem Gewicht des Fahrzeugs resultiert und ein Faktor, der aus
dem Gradienten der Straßenoberfläche resultiert,
separat gelernt werden. Dies liegt an dem folgenden Grund. Das Gesamtgewicht
des Fahrzeugs ändert sich abhängig von der Anzahl
an Insassen und wenn das Gewicht des Fahrzeugs zunimmt oder abnimmt, ändert
sich auch die Trägheitskraft des Fahrzeugs in Übereinstimmung
mit der Zunahme oder Abnahme des Gewichts des Fahrzeugs, wodurch
das Ausmaß eines Beschleunigungsstoßes unterschiedlich
wird. Indem diese Lernfunktion verfügbar gemacht wird,
kann die Trägheit gegenüber Änderungen
in dem Zustand des Fahrzeugs bei Maßnahmen gegen einen
Beschleunigungsstoß verbessert werden.
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In
dem vorangehenden Ausführungsbeispiel der Erfindung steuert
die Drossel 22 die Einlassluftmenge. Jedoch ist die Drossel 22 ein
Beispiel „der Einlassluftmengensteuervorrichtung” der
Erfindung. Im Falle, dass ein variabler Ventilbetätigungsmechanismus
vorgesehen ist, der dazu in der Lage ist, den Arbeitswinkel der
Einlassventile und den Maximalhubbetrag der Einlassventile variabel
zu steuern, können die Einlassventile, die mit diesem variablen Ventilbetätigungsmechanismus
ausgestattet sind, die Einlassluftmenge und daher das Ausgangsmoment
der Maschine 2 steuern. Der Arbeitswinkel, der Maximalhubbetrag
und die Geschwindigkeit, mit der der Arbeitswinkel oder der Maximalhubbetrag
geändert werden, können als Steuerbeträge
von jedem der Einlassventile als Steuerelement angesehen werden.
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Bei
dem vorangehenden Ausführungsbeispiel der Erfindung steuert
die Drossel 22 das Ausgangsmoment. In einigen Fällen
kann jedoch die Momentsteuerung durch eine Verstellung des Zündzeitpunkts
nach spät mit der Steuerung des Ausgangsmoments durch die
Drossel 22 kombiniert werden. Genauer gesagt wird der Zündzeitpunkt
nur dann nach spät verstellt, wenn der Momentgradient nicht ausreichend
klein gehalten werden kann, obwohl die Drosselöffnungsgeschwindigkeit
in der Steuerstufe II begrenzt wurde. Eine Verschlechterung des
Beschleunigungsansprechverhaltens tritt dann auf, wenn die Drosselöffnungsgeschwindigkeit
zu stark begrenzt wird. Jedoch ermöglicht es die Hinzufügung der
Verstellung des Zündzeitpunkts nach spät, einen Anstieg
des Ausgangsmoments ohne einem Verschlechtern des Beschleunigungsansprechverhaltens
leicht zu unterdrücken. Durch Verstellen des Zündzeitpunkts
nach spät ausschließlich dann, wenn der Momentgradient
nicht klein gehalten werden kann, indem nur die Drosselöffnungsgeschwindigkeit begrenzt
wird, kann verhindert werden, dass eine Verschlechterung beim Kraftstoffverbrauch
durch eine häufige Verstellung des Zündzeitpunkts
nach spät hervorgerufen wird.
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Bei
der Steuerstufe II kann der Momentgradient durch Steuern des Stromerzeugungsbetrags
des Generators 26 eingestellt werden. Genauer gesagt, indem
der Stromerzeugungsbetrag des Generators 26 erhöht
wird, kann das Ausgangsmoment der Maschine 2 verbraucht
werden und daher das Ausgangsmoment der gesamten Fahrzeugantriebseinheit 20 daran
gehindert werden, sich zu erhöhen. Außerdem kann
der durch den Generator 26 erzeugte Strom als eine Antriebskraft
verwendet werden und kann auch in einer Speichervorrichtung, wie
beispielsweise einer Batterie, einem Kondensator oder dergleichen
gespeichert werden. Deshalb wird keine Energie verschwendet. Eine
aus der Stromerzeugungssteuerung des Generators 26 resultierende Momentreduktion
hat ein gutes Ansprechverhalten. Deshalb, indem diese Momentreduzierung
mit der Momentsteuerung durch die Drossel 22 kombiniert wird,
kann die Öffnungsgeschwindigkeit der Drossel 22 immer
auf Maximalgeschwindigkeit eingestellt werden.
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Des
Weiteren kann die Momentsteuerung, die Gebrauch von dem Verbrauch
des Moments durch den Generator 26 macht, bei der Steuerstufe
I ebenfalls verwendet werden. In diesem Fall wird die Drossel 22 von
Anfang an auf den Solldrosselöffnungsgrad geöffnet
und wird der Stromerzeugungsbetrag des Generators 26 rasch
erhöht, sobald das Ausgangsmoment den Bereich nahe dem
Referenzmoment erreicht, so dass sich das Ausgangsmoment sachte
an das Referenzmoment annähert. Gemäß diesem
Ansatz kann ein Stoß, der bei einem Übergang von
dem antriebslosen Zustand des Fahrzeugs in den angetriebenen Zustand
des Fahrzeugs hervorgerufen wird, ohne eine Betätigung
der Drossel 22 in deren Schließrichtung unterdrückt
werden.
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Bei
dem in 1 gezeigten Antriebssystem hat die Fahrzeugantriebseinheit 20 die
Maschine 2 als die einzige Leistungseinheit. Jedoch ist
die Erfindung auch bei einer Fahrzeugantriebseinheit eines Hybridsystems
anwendbar, das zusätzlich zu einer Maschine einen Elektromotor
als Leistungseinheit aufweist. Die Erfindung ist auch bei einer
Fahrzeugantriebseinheit anwendbar, die einen Elektromotor als die
alleinige Leistungseinheit aufweist. Die Maschine, die an der Fahrzeugantriebseinheit
befestigbar ist, bei der die Erfindung angewandt wird, ist nicht auf
eine Maschine von der Art einer Einlassluftmengennachfrage begrenzt,
deren Moment durch Steuern der Einlassluftmenge gesteuert wird,
wie es bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel der Erfindung
der Fall ist. Die Maschine, die an der Fahrzeugantriebseinheit montierbar
ist, bei der die Erfindung angewandt wird, kann eine Maschine von
der Art eines Kraftstoffeinspritzmengenbedarfs (beispielsweise eine
Dieselmaschine) sein, deren Moment durch Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge
gesteuert wird.
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Zusammenfassung
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Die
Vermeidung des Auftretens eines Stoßes während
einer Beschleunigung wird ohne einem Verschlechtern eines Beschleunigungsansprechverhaltens
bei einem Steuergerät für eine Fahrzeugantriebseinheit
(20) ermöglicht. Durch Ändern eines Steuerbetrags
eines bestimmten Elements oder von bestimmten Elementen von der
Vielzahl Steuerelemente (22, 24, 26)
wird, wenn eine Momenterhöhungsanforderung ausgegeben wird,
das Ausgangsmoment der Fahrzeugantriebseinheit (20) in
Richtung eines Sollausgangsmoments erhöht. In diesem Fall
wird ein Momentgradient beim Ändern des Steuerbetrags von
dem bestimmten Element oder den bestimmten Elementen der Steuerelementen
(22, 24, 26) geschätzt und auf
der Basis eines gegenwärtigen Ausgangsmoments der Fahrzeugantriebseinheit
(20) gemäß einer Berechnungsformel berechnet,
die im Voraus aufgestellt wurde. Die Steuerbeträge der
jeweiligen Steuerelemente einschließlich des bestimmten
einen Elements oder der bestimmten Elemente der Steuerelemente (22, 24, 26),
werden derart eingestellt, dass der geschätzte Momentgradient
mit einem vorbestimmten Sollmomentgradienten zusammenfällt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-293812 [0002]
- - JP 2003-293812 A [0002]
- - JP 9-323565 [0002]
- - JP 9-323565 A [0002]