DE112012006606T5

DE112012006606T5 - Fahrzeug-Steuerungssystem

Info

Publication number: DE112012006606T5
Application number: DE201211006606
Authority: DE
Inventors: c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAI Mitsuyasu Masaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: JPWO2014002206A1; CN104411554B; CN104411554A; US20150203118A1; DE112012006606B4; DE112012006606B8; US9381920B2; JP5949919B2; WO2014002206A1

Abstract

Vorgesehen ist ein Fahrzeug-Steuerungssystem. Das Fahrzeug-Steuerungssystem wird auf ein Fahrzeug angewendet, welches eine Maschine mit Zylindern, einen Leistungs-Übertragungsweg zwischen der Maschine und Antriebsrädern, und eine Kupplung, welche den Leistungs-Übertragungsweg selektiv verbindet und trennt, aufweist. Das Fahrzeug-Steuerungssystem trennt den Leistungs-Übertragungsweg während der Fahrt, um dem Fahrzeug einen Freilauf zu ermöglichen. Das Fahrzeug-Steuerungssystem weist auf: eine Einrichtung, welche eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst; eine Einrichtung, welche eine Betätigung eines Gaspedals durch einen Fahrer erfasst; eine Einrichtung, welche eine Drehzahl der Maschine erfasst; eine Ausführungseinrichtung, welche eine Freilauf-Steuerung dadurch ausführt, dass die Kupplungsvorrichtung gelöst wird, um den Leistungs-Übertragungsweg zu trennen, wenn ein Betätigungsbetrag eines Gaspedals während der Fahrt derart reduziert wird, dass dieser kleiner als ein vorbestimmter Wert ist; und eine Maschinen-Steuerungseinrichtung, welche die Anzahl an Verbrennungszylindern während der Freilauf-Steuerung reduziert, während die Maschinendrehzahl auf eine Leerlaufdrehzahl reduziert wird, die niedriger ist als diese in einem Fall, bei welchem die Freilauf-Steuerung nicht ausgeführt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für ein Fahrzeug, welches mit einer Kupplungsvorrichtung zum selektiven Verbinden und Trennen einer Antriebsmaschine mit/von Antriebsrädern über einen Leistungs-Übertragungsweg vorgesehen ist, und welchem durch Lösen der Kupplungsvorrichtung ermöglicht wird, frei zu laufen bzw. zu segeln bzw. dahin zu gleiten.
Stand der Technik
Um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern, wurden in den vergangenen Jahren eine Kraftstoff-Zufuhrunterbrechungssteuerung zum Stoppen bzw. Beenden der Kraftstoffzuführung zu einer Maschine während der Fahrt, und eine Freilauf-Steuerung für einen Freilauf bzw. ein Segeln bzw. ein Gleiten des Fahrzeugs durch Trennen der Maschine von einem Antriebsstrang während der Fahrt eingesetzt. Die Kraftstoff-Zufuhrunterbrechungssteuerung zum Beenden der Kraftstoffzuführung zu der Maschine wird insbesondere unter der Voraussetzung ausgeführt, dass ein Gaspedal zurückgeführt wird, um ein Gaspedal-Ventil vollständig zu schließen, und dass eine Maschinendrehzahl höher als eine Leerlaufdrehzahl ist, so dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist. Während der Kraftstoff-Zufuhrunterbrechungssteuerung rotiert die Maschine nach wie vor aufgrund eines Drehmoments von den Antriebsrädern, obwohl die Verbrennung von Kraftstoff in der Maschine gestoppt ist. Dadurch werden auf die Antriebsräder ein Bremsmoment infolge eines Pumpverlusts der Maschine und ein Reibmoment aufgebracht. Folglich wird auf das Fahrzeug eine Maschinen-Bremskraft aufgebracht.
Die Freilauf-Steuerung wird beispielsweise dadurch ausgeführt, dass die zwischen der Maschine und den Antriebsrädern angeordnete Kupplung gelöst bzw. in den gelösten Zustand gebracht wird, wenn das Gaspedal während der Fahrt zurückgeführt wird, so dass das Fahrzeug ohne passives Rotieren der Maschine frei läuft. Daher wird die Maschinen-Bremskraft unter der Freilauf-Steuerung nicht auf das Fahrzeug aufgebracht, so dass dem Fahrzeug ermöglicht wird, unter Verwendung einer Trägheitsenergie frei zu laufen bzw. sich im Freilauf zu befinden.
Die Freilauf-Steuerung kann nicht nur durch Beenden der Kraftstoffzuführung zu der Maschine ausgeführt werden, sondern ebenso ohne ein Beenden der Kraftstoffzuführung zu der Maschine, während die Maschinendrehzahl nahe an die Leerlaufdrehzahl verringert wird. Im Falle des Ausführens der Freilauf-Steuerung, während die Maschine angehalten wird, wird der Kraftstoff während des Freilaufs des Fahrzeugs nicht verbraucht, so dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit wesentlich verbessert werden kann. Im Gegensatz dazu wird die Kraftstoffwirtschaftlichkeit im Falle des Ausführens der Freilauf-Steuerung ohne Anhalten der Maschine nicht verbessert, wie dies beim Anhalten der Maschine der Fall ist. In diesem Fall ist es jedoch nicht notwendig, zusätzliche Vorrichtungen zum Sicherstellen eines erforderlichen Öldrucks beim Stillstand der Maschine, wie eine elektrische Ölpumpe, einen Hydraulikspeicher usw. anzuordnen. Daher kann die Freilauf-Steuerung auf einfache Art und Weise ohne die Notwendigkeit von zusätzlichen Modifikationen des Fahrzeugs und zusätzlicher Ausrüstung ausgeführt werden. In der nachfolgenden Erläuterung ist die Freilauf-Steuerung ohne ein Anhalten der Maschine als die „neutrale Freilauf-Steuerung” oder die „N-Freilauf-Steuerung” bezeichnet.
Die japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2011-163535 beschreibt beispielsweise eine Steuerungsvorrichtung für ein mechanisches Automatikgetriebe, welche derart konfiguriert ist, dass diese die Freilauf-Steuerung ausführt. Gemäß der Lehre der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 2011-163535 ist eine Eingangswelle eines Stufengetriebes über eine Reibkupplung mit einer Ausgangswelle einer Maschine verbunden, und eine Veränderung des Eingriffszustandes der Kupplung und ein Drehzahl-Veränderungsvorgang des Getriebes werden automatisch ausgeführt. Zu diesem Zweck wird ein Freilauf des Fahrzeugs basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Ausführung einer Drehzahlveränderung des Getriebes und einer Gaspedal-Öffnung ermittelt. Unter der Voraussetzung, dass der Freilauf des Fahrzeugs für eine vorbestimmte Zeitphase fortgesetzt wird, wird die Kupplung gelöst und die Maschinendrehzahl wird auf eine Leerlaufdrehzahl verringert. In dem Fall, bei welchem das Fahrzeug nach dem Lösen der Kupplung nicht frei läuft, wird gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gaspedal-Öffnung eine Ziel-Gangstufe des Getriebes geschaffen und anschließend wird die Kupplung in Eingriff gebracht.
Die japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2011-7139 beschreibt eine Kühlvorrichtung für eine Mehrzylindermaschine. Gemäß der Lehre der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 2011-7139 wird der Mehrzylindermaschine ermöglicht, gestartet zu werden, während die Anzahl von aktivierten Zylindern reduziert wird, wenn unter kalten Bedingungen gestartet wird. Solch eine reduzierte Zylinder-Betriebssteuerung wird während des Leerlaufs der Maschine fortgesetzt.
Die japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2005-188432 beschreibt eine Steuerungsvorrichtung, welche auf eine Mehrzylindermaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern, einem elektronischen Kraftstoffinjektor, welcher Kraftstoff in die Zylinder einspritzt, und einem elektronischen Ventil-Aktivierungsmechanismus, welcher ein Einlassventil und ein Auslassventil jedes Zylinders öffnet und schließt, angewendet wird. Gemäß der Lehre der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 2005-188432 stoppt bzw. beendet die Steuerungsvorrichtung nach dem Ablauf einer voreingestellten Zeit die Kraftstoffeinspritzung in einige Zylinder, während die Einlass- und Auslassventile davon geschlossen werden, während die Maschine in dem vor einer Ampel wartenden Fahrzeug im Leerlauf betrieben wird.
Die japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2005-140076 beschreibt eine Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe, welches mit einem Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung vorgesehen ist. Gemäß der Lehre der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 2005-140076 wird eine Kraftstoff-Zufuhrunterbrechung ausgeführt, um die Kraftstoffzuführung zu der Maschine auf die Erfüllung einer vorbestimmten Bedingung hin zu beenden. Falls sich die Überbrückungskupplung im Eingriff befindet oder einen Schlupf hervorruft, wird eine Zeit zum Einleiten der Kraftstoff-Zufuhrunterbrechung beschleunigt, so dass diese früher liegt als diese in dem Fall, bei welchem die Überbrückungskupplung gelöst ist. Zusätzlich beschreibt die japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2005-140076 eine Steuerung zum sequenziellen Beenden der Kraftstoffzuführung zu den Zylindern der Maschine nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit ausgehend von einem Punkt, bei welchem die Überbrückungskupplung in den gelösten Zustand gebracht wurde.
Die japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 8-105334 offenbart eine Steuerungsvorrichtung für eine Maschine mit variablem Hub, bei welcher Einlassventile und Auslassventile von deaktivierten bzw. abgeschalteten Zylindern innerhalb eines Niedriglast-Betriebsbereichs geschlossen sind. Gemäß der Lehre der japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 8-105334 wird ein Hub-Modus, bei welchem einige der Zylinder deaktiviert bzw. abgeschaltet sind, basierend auf einer Schaltposition und einem Maschinen-Betriebsbereich ausgewählt. Im Wesentlichen wird der Zylinder-Abschaltmodus auf das Schalten der Schaltposition hin zu einer neutralen Position hin ausgewählt. Nach dem Umschalten der Schaltposition von der Antriebsposition hin zu der neutralen Position werden die unter der Antriebsposition aktivierten Zylinder innerhalb einer vorbestimmten Zeitphase ausgehend von dem Punkt, bei welchem die Schaltposition umgeschaltet wurde, kontinuierlich deaktiviert. Zusätzlich wird gemäß der Lehre der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 8-105334 solch eine Zylinderabschaltung nach dem Anheben der Leerlaufdrehzahl der Maschine ausgeführt, um ein Abwürgen der Maschine zu verhindern und Vibrationen zu reduzieren.
Wie beschrieben, wird gemäß der Lehre der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 2011-163535 die Reibkupplung während des Freilaufs des Fahrzeugs in den gelösten Zustand gebracht, so dass dem Fahrzeug ermöglicht wird, durch eine Trägheitskraft angetrieben zu werden, und die Maschinendrehzahl wird auf die Leerlaufdrehzahl verringert. Das heißt, die neutrale Freilauf-Steuerung wird ausgeführt, um die Maschine von dem Antriebsstrang zu trennen, um sich für eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit im Leerlauf zu befinden. Die Maschine wird auch bei dem neutralen Freilauf mit der Leerlaufdrehzahl betrieben, so dass eine Ölpumpe oder ein weiterer Hilfsmechanismus durch die Maschine angetrieben werden können. Aus diesem Grund kann die durch die japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2011-163535 gelehrte neutrale Freilauf-Steuerung für die herkömmlichen Fahrzeuge angepasst sein. Die Maschine wird während der neutralen Freilauf-Steuerung jedoch weiterhin angetrieben, obwohl diese beim Antrieb des Fahrzeugs nicht beteiligt ist. Folglich wird im Vergleich zu dem neutralen Freilauf während die Maschine angehalten wird mehr Kraftstoff verbraucht. Daher ist die neutrale Freilauf-Steuerung zu verbessern, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden technischen Probleme erdacht und es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug-Steuerungssystem vorzusehen, welches derart konfiguriert ist, dass dieses die neutrale Freilauf-Steuerung bzw. Steuerung zum neutralen Segeln bzw. Gleiten (englisch: neutral coasting control) in einer hinsichtlich einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit optimalen Art und Weise ausführt, während eine Leistungsübertragung zwischen einer Maschine und Antriebsrädern unterbrochen und die Maschine im Leerlauf betrieben wird.
Das Fahrzeug-Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung wird auf ein Fahrzeug angewendet, das eine Maschine mit einer Mehrzahl von Zylindern, einen Leistungs-Übertragungsweg zwischen der Maschine und Antriebsrädern, und eine Kupplungsvorrichtung, welche derart angepasst ist, dass diese einen Leistungs-Übertragungsweg selektiv verbindet und trennt, aufweist, und das Fahrzeug-Steuerungssystem ist derart konfiguriert, dass dieses den Leistungs-Übertragungsweg während der Fahrt trennt, um dem Fahrzeug einen Freilauf zu ermöglichen. Um die vorstehend erläuterten Ziele zu erreichen, ist das Fahrzeug-Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen mit: einer Einrichtung, welche eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst; einer Einrichtung, welche eine Betätigung eines Gaspedals durch einen Fahrer erfasst; einer Einrichtung, welche eine Drehzahl der Maschine erfasst; einer Ausführungseinrichtung, welche eine Freilauf-Steuerung dadurch ausführt, dass die Kupplungsvorrichtung gelöst wird, um den Leistungs-Übertragungsweg zu trennen, wenn ein Betätigungsbetrag eines Gaspedals während der Fahrt derart reduziert wird, dass dieser kleiner als ein vorbestimmter Wert ist; und einer Maschinen-Steuerungseinrichtung, welche die Anzahl an verbrennenden Zylindern bzw. Verbrennungszylindern während der Freilauf-Steuerung reduziert, während die Maschinendrehzahl auf eine Leerlaufdrehzahl reduziert wird, die niedriger ist als diese in einem Fall, bei welchem die Freilauf-Steuerung bzw. Steuerung zum Gleiten bzw. Segeln nicht ausgeführt wird.
Die Maschinen-Steuerungseinrichtung ist derart konfiguriert, dass diese die Leerlaufdrehzahl in einer Art und Weise anpasst, dass diese höher als eine untere Grenzdrehzahl ist, bei welcher der unter dem Gesamt-Zylinder-Modus betriebenen Maschine ermöglicht wird, selbstständig zu rotieren.
Die Maschinen-Steuerungseinrichtung ist ferner derart konfiguriert, dass diese die Anzahl an Verbrennungszylindern nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitphase, ausgehend von einem Punkt bzw. Zeitpunkt, bei welchem die Kupplungsvorrichtung in den gelösten Zustand gebracht wird, reduziert.
Daher wird der neutrale Freilauf des Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Reduzierung der Betätigung des Gaspedals hin, so dass diese kleiner als der vorbestimmte Wert ist, während der Fahrt ausgeführt. Der neutrale Freilauf wird insbesondere durch Lösen der Kupplungsvorrichtung, um den Leistungs-Übertragungsweg zwischen der Maschine und den Antriebsrädern zu trennen, während die Maschinendrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl reduziert wird, erreicht. Dadurch kann eine Fahrdistanz bzw. Reichweite des Fahrzeugs erweitert werden, so dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden kann.
Zusätzlich zu dem Betreiben der Maschine bei der Leerlaufdrehzahl während des neutralen Freilaufs wird die Zylinderdeaktivierung bzw. -abschaltung ausgeführt, um die Anzahl von Verbrennungszylindern zu reduzieren. Beispielsweise werden unter der Voraussetzung, dass die Maschine 1 eine Vierzylindermaschine ist, zwei Zylinder deaktiviert bzw. abgeschaltet. Folglich kann der Kraftstoffverbrauch während der neutralen Freilauf-Steuerung der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu der herkömmlichen Freilauf-Steuerung, während alle Zylinder aktiviert bzw. in Betrieb sind, reduziert werden. Aus diesem Grund kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit während der neutralen Freilauf-Steuerung bzw. Steuerung zum neutralen Segeln bzw. Gleiten (englisch: neutral coasting control) weiter verbessert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter dem Zylinder-Abschaltmodus während des neutralen Freilaufs die Maschinendrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl verringert, welche höher als eine untere Grenzdrehzahl ist, bei welcher der unter dem Gesamt-Zylinder-Modus betriebenen Maschine ermöglicht wird, selbstständig zu rotieren. Das heißt, die Leerlaufdrehzahl der Maschine wird erhöht, so dass diese höher ist als diejenige bei dem Gesamt-Zylinder-Modus. Bei dem Zylinder-Abschaltmodus werden Vibrationen der Maschine verstärkt und solche Vibrationen werden insbesondere bei der unteren Grenzdrehzahl erhöht. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Leerlaufdrehzahl der Maschine unter dem Zylinder-Abschaltmodus jedoch erhöht, so dass diese höher ist als diejenige bei der normalen Fahrt, so dass die Vibrationen der Maschine unterdrückt werden können.
Zusätzlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Zylinderabschaltung der Maschine nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitphase, ausgehend von einem Punkt bzw. Zeitpunkt, bei welchem die Kupplungsvorrichtung in den gelösten Zustand gebracht wird, ausgeführt. Aus diesem Grund verbreiten sich Drehmomentstöße und Vibrationen, welche aus der Einleitung der Zylinderabschaltung resultieren, nicht über den Leistungs-Übertragungsweg hin zu den Antriebsrädern.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Antriebsstrangs und einer Steuerleitung des Fahrzeugs schematisch zeigt, auf welches das Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
2 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel der neutralen Freilauf-Steuerung zeigt, welche durch das Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
3 zeigt ein Beispiel eines Kennfelds bzw. Diagramms, welches bei der neutralen Freilauf-Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 ist ein Zeitdiagramm, welches zeitliche Veränderungen einer Drosselöffnung, eines Eingriffszustandes der Kupplung und einer Betriebsbedingung der Maschine während eines weiteren Beispiels der neutralen Freilauf-Steuerung der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Zeitdiagramm, welches zeitliche Veränderungen einer Drosselöffnung, eines Eingriffszustandes der Kupplung und einer Betriebsbedingung der Maschine während eines noch weiteren Beispiels der neutralen Freilauf-Steuerung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en)
Nachfolgend ist die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen detaillierter erläutert. 1 zeigt einen Antriebsstrang und eine Steuerleitung des Fahrzeugs, auf welches das Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Wie in 1 gezeigt ist, weist das Fahrzeug Ve eine Maschine 1 und ein Automatikgetriebe 3, welches mit einer Ausgangsseite der Maschine 1 verbunden ist, um eine Leistung der Maschine 1 zu Antriebsrädern 2 zu übertragen, auf. Das Automatikgetriebe 3 ist insbesondere auf der Ausgangsseite der Maschine 1 angeordnet und eine Ausgangswelle 3a des Automatikgetriebes 3 ist mit den Antriebsrädern 2 verbunden, um Leistung zwischen diesen über eine Kardanwelle 4, ein Differenzialgetriebe 5 und eine Antriebswelle 6 zu übertragen. Daher zeigt 1 ein Beispiel einer Heckantriebs-Anordnung des Fahrzeugs Ve, bei welcher die Maschine 1 über die Kardanwelle 4 mit den hinteren Antriebsrädern 2 verbunden ist. Das Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung kann jedoch ebenso auf ein Frontantriebsfahrzeug und ein allradgetriebenes Fahrzeug angewendet werden.
Die Maschine 1 dient als eine Antriebsmaschine des Fahrzeugs Ve und es kann beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine zum Erzeugen von Leistung durch das Verbrennen von Kraftstoff, wie ein Ottomotor, ein Dieselmotor, ein Erdgasmotor usw. verwendet werden. Gemäß dem in 1 gezeigten Beispiel wird der Ottomotor als die Maschine 1 verwendet und die Maschine 1 weist ein elektronisches Drosselventil, dessen Öffnungsgrad elektrisch gesteuert wird, und einen Kraftstoffinjektor, dessen Einspritzbetrag elektrisch gesteuert wird, auf. Daher kann die Maschine 1 durch elektrisches Steuern einer Drehzahl mit Bezug auf eine vorbestimmte Last in einer optimalen, kraftstoffeffizienten Art und Weise betrieben werden.
Die Maschine 1 weist eine Mehrzahl von Zylindern 1a auf, in welchen sich ein Kolben durch das Verbrennen von Kraftstoff hin und her bewegt. Ein Betriebsmodus der Maschine 1 kann situationsabhängig aus einem Gesamt-Zylinder-Modus, bei welchem alle Zylinder 1a aktiviert sind bzw. sich in Betrieb befinden, und einem Zylinder-Deaktivierungs- bzw. Abschaltmodus, bei welchem einige der Zylinder deaktiviert bzw. abgeschaltet sind, ausgewählt werden.
Das Automatikgetriebe 3 ist derart angepasst, dass dieses ein Drehmoment der Maschine 1 zu den Antriebsrädern 2 überträgt, während eine Drehzahlveränderung ausgeführt wird. Beispielsweise können ein verzahntes bzw. gestuftes Automatikgetriebe (AT), ein gurt- bzw. bandgetriebenes oder ein stufenloses Toroidgetriebe (CVT), ein Doppelkupplungs-Automatikgetriebe (DCT) basierend auf einem gestuften manuellen Getriebe, ein manuelles Getriebe mit automatischer Kupplung (AMT) usw. als das Automatikgetriebe 3 verwendet werden. Das Fahrzeug Ve ist ferner mit einer Kupplungsvorrichtung 7 vorgesehen, welche derart angepasst ist, dass diese eine Leistungsübertragung zwischen der Maschine 1 und den Antriebsrädern 2 ungeachtet eines Typs des Automatikgetriebes 3 und ungeachtet eines Antriebssystems, wie eines Frontantriebssystems, eines Heckantriebssystems und eines Allrad-Antriebssystems, selektiv ermöglicht.
Gemäß dem in 1 gezeigten Beispiel wird ein gestuftes Automatikgetriebe mit einer Planetengetriebeeinheit als das Automatikgetriebe 3 verwendet. Als das herkömmliche AT weist das Automatikgetriebe 3 eine Mehrzahl von Planetengetriebeeinheiten (nicht gezeigt), eine Vorwärtskupplung 7a, welche in Eingriff gebracht wird, um eine Vorwärtsstufe zu schaffen, und eine Rückwärtsbremse 7b, welche in Eingriff gebracht wird, um eine Rückwärtsstufe zu schaffen, auf. Optional kann das Automatikgetriebe 3 mit einer zusätzlichen Kupplung oder Bremse vorgesehen sein, welche in Eingriff gebracht werden soll, um eine vorbestimmte Vorwärtsstufe zu schaffen. Entsprechend wird das Automatikgetriebe 3 durch Lösen von sowohl der Vorwärtskupplung 7a als auch der Rückwärtsbremse 7b in einen neutralen Zustand gebracht. Infolge dieses Lösens der Vorwärtskupplung 7a und der Rückwärtsbremse 7b wird die Maschine 1 von den Antriebsrädern 2 getrennt, so dass die Leistungsübertragung zwischen diesen unterbrochen ist. Entsprechend dient bei dem in 1 gezeigten Beispiel die Kupplungsvorrichtung 7 mit der Vorwärtskupplung 7a und der Rückwärtsbremse 7b als die Kupplungsvorrichtung der Erfindung.
Wie beschrieben, kann das CVT als das Automatikgetriebe 3 verwendet werden. Das herkömmliche CVT besteht aus einem bandgetriebenen Getriebe und einer Drehmoment-Umkehrvorrichtung zum Umkehren einer Richtung des zu den Antriebsrädern 2 übertragenen Drehmoments zwischen der Vorwärtsrichtung und der Rückwärtsrichtung. Die Drehmoment-Umkehrvorrichtung besteht insbesondere aus einer Vorwärtskupplung, welche in Eingriff gebracht wird, um die Vorwärtsstufe zu schaffen, und einer Rückwärtskupplung, welche in Eingriff gebracht wird, um die Rückwärtsstufe zu schaffen. Daher wird die Leistungsübertragung zwischen der Maschine 1 und dem Automatikgetriebe 3 durch Lösen von sowohl der Vorwärtskupplung als auch der Rückwärtsbremse unterbrochen. Das heißt, ein neutraler Zustand des Automatikgetriebes 3 wird geschaffen. In diesem Fall dienen die Vorwärtskupplung und die Rückwärtsbremse als die Kupplungsvorrichtung der Erfindung.
Unter der Voraussetzung, dass das DCT als das Automatikgetriebe 3 verwendet wird, wird die Leistungsübertragung zwischen der Maschine 1 und dem Automatikgetriebe 3 durch Lösen beider Kupplungen des DCT unterbrochen. Das heißt, eine neutrale Stufe des Automatikgetriebes 3 wird geschaffen. In diesem Fall dienen die beiden Kupplungen des DCT als die Kupplungsvorrichtung der Erfindung.
Unter der Voraussetzung, dass das AMT als das Automatikgetriebe 3 verwendet wird, wird die Leistungsübertragung zwischen der Maschine 1 und dem Automatikgetriebe 3 durch Lösen einer Kupplung der herkömmlichen manuellen Getriebevorrichtung und der Maschine 1 unterbrochen. Das heißt, eine neutrale Stufe des Automatikgetriebes 3 wird geschaffen. In diesem Fall dient die vorstehend erläuterte Kupplung als die Kupplungsvorrichtung der Erfindung.
Das Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung kann nicht nur auf ein Hybridfahrzeug angewendet werden, bei welchem die Antriebsmaschine aus einer Verbrennungskraftmaschine und einem Elektromotor besteht, sondern auch auf ein Elektrofahrzeug, bei welchem lediglich der Elektromotor als die Antriebsmaschine verwendet wird. Um den Leistungs-Übertragungsweg zwischen der Antriebsmaschine und den Antriebsrädern 2 selektiv zu verbinden und zu trennen, ist das Fahrzeug Ve gemäß der vorliegenden Erfindung ungeachtet einer Art der Antriebsmaschine, wie der Maschine 1, dem Elektromotor und einer Hybrid-Antriebseinheit bestehend aus der Maschine 1 und dem Elektromotor, mit der Kupplungsvorrichtung 7 vorgesehen. Als die Kupplungsvorrichtung 7 kann beispielsweise eine Reibkupplung und eine Klauenkupplung verwendet werden, und im Falle der Verwendung der Reibkupplung kann irgendein Typ von Reibkupplungen vom Nass-Typ oder vom Trocken-Typ verwendet werden. Das heißt, es kann jegliche Art von Kupplungsvorrichtungen als die Kupplungsvorrichtung 7 verwendet werden, um einen Leistungs-Übertragungsweg zwischen der Antriebsmaschine, wie der Maschine 1, dem Elektromotor und einer Hybrid-Antriebseinheit, und den Antriebsrädern 2 zu ermöglichen und zu unterbrechen, um Leistung zwischen diesen zu übertragen.
Unter der Voraussetzung, dass das Fahrzeug Ve das Hybridfahrzeug oder das Elektrofahrzeug mit dem Elektromotor als Antriebsmaschine ist, kann durch Ausführen einer Regenerationssteuerung des Elektromotors, während die Kupplungsvorrichtung 7 in Eingriff gebracht wird, eine Bremskraft auf das Fahrzeug Ve aufgebracht werden. Insbesondere kann auf die Antriebsräder 2 ein Bremsmoment aufgebracht werden, um das Fahrzeug Ve während der Fahrt durch Betreiben des Elektromotors als einen Generator, während die Kupplungsvorrichtung 7 in Eingriff gebracht wird, zu verzögern.
Um eine Betriebsbedingung der Maschine 1 und einen Eingriffszustand der Kupplungsvorrichtung 7 zu steuern, ist das Fahrzeug Ve mit einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 8 als eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen, welche derart konfiguriert ist, dass diese basierend auf Eingangsdaten und vorinstallierten Daten eine Berechnung ausführt und ein Berechnungsergebnis in Form eines Befehlssignals ausgibt. Beispielsweise werden Erfassungssignale von einem Rad-Drehzahlsensor 9, welcher derart angepasst ist, dass dieser eine Drehzahl jedes Rades des Fahrzeugs Ve erfasst, einem Beschleunigungssensor 10, welcher derart angepasst ist, dass dieser einen Niederdrückwinkel oder einen Betrag des Niederdrückens eines Gaspedals erfasst, einem Bremssensor 11, welcher derart angepasst ist, dass dieser einen Niederdrückwinkel oder einen Betrag des Niederdrückens eines Bremspedals erfasst, einem Maschinendrehzahlsensor 12, welcher derart angepasst ist, dass dieser eine Drehzahl der Maschine 1 erfasst, einem Drosselsensor 13, welcher den Öffnungsgrad des Drosselventils der Maschine 1 erfasst, einem Neigungssensor 14, welcher derart angepasst ist, dass dieser einen Neigungswinkel des Fahrzeugs Ve erfasst usw., zu der elektronischen Steuerungseinheit 8 gesendet. Basierend auf diesen Signalen sendet die elektronische Steuerungseinheit 8 Befehlssignale zu der Maschine 1, um die Betriebsbedingung zu steuern, und zu der Kupplungsvorrichtung 7, um den Eingriffszustand zu steuern.
Unter der Voraussetzung, dass der Elektromotor als die Antriebsmaschine des Fahrzeugs Ve verwendet wird, wird zusätzlich ein Erfassungssignal von einem Drehzahlsensor für den Elektromotor oder einem Drehmelder zu der elektronischen Steuerungseinheit 8 gesendet. In diesem Fall sendet die elektronische Steuerungseinheit 8 ein Befehlssignal zu dem Elektromotor, um die Betriebsbedingung zu steuern.
Um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des so aufgebauten Fahrzeugs Ve zu verbessern, führt das Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung die Freilauf-Steuerung des Fahrzeugs Ve durch Lösen der Kupplungsvorrichtung 7 während der Fahrt aus. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Freilauf-Steuerung insbesondere unter einer Bedingung ausgeführt, dass das Gaspedal nicht niedergedrückt wird oder derart zurückgeführt wird, dass dieses kleiner als der vorbestimmte Wert ist, mit anderen Worten, vollständig zurückgeführt wird, während sich das Fahrzeug Ve bei einer höheren Geschwindigkeit als einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt, um einen Leistungs-Übertragungsweg zwischen der Maschine 1 und dem Antriebsrad 2 durch Lösen der Kupplungsvorrichtung 7 zu trennen. Bei der neutralen Freilauf-Steuerung wird die Maschine 1 jedoch nicht angehalten. Das heißt, obwohl die Drehzahl der Maschine 1 beinahe auf eine Leerlaufdrehzahl verringert wird, wird bei der neutralen Freilauf-Steuerung die Kraftstoffverbrennung fortgesetzt.
Daher wird bei der neutralen Freilauf-Steuerung eine Leistungsübertragung zwischen der Maschine 1 und dem Antriebsrad 2 unterbrochen. Folglich werden auf die Antriebsräder 2 des Fahrzeugs Ve kein Bremsmoment, welches aus einem Pumpverlust der Maschine 1 entsteht, und Schleppmoment aufgebracht. Mit anderen Worten, auf das Fahrzeug Ve wird keine Maschinen-Bremskraft aufgebracht. Dadurch wird bei dem Freilauf eine mögliche Freilauf-Strecke, welche durch eine Trägheitsenergie des Fahrzeugs Ve erreicht wird, erweitert. Folglich kann eine Fahrstrecke des Fahrzeugs Ve pro Kraftstoffeinheit erweitert werden, so dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs Ve verbessert werden kann.
Bei der neutralen Freilauf-Steuerung kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs Ve weiter verbessert werden, falls die Kraftstoffverbrennung der Maschine 1 angehalten wird, während die Kupplungsvorrichtung 7 gelöst wird. Falls die Kraftstoffverbrennung der Maschine 1 jedoch beendet wird, fehlt die Leistung zum Betätigen von Hilfsvorrichtungen, wie einer Ölpumpe und einem Kompressor für eine Klimaanlage, und die Leistung zum Betätigen eines Hydraulik-Servolenksystems und eines Bremssystems. In diesem Fall sind daher eine Ersatz-Leistungsquelle (beispielsweise ein Elektromotor) und ein Hydraulikspeicher für den Fall eines Anhaltens bzw. eines Stillstands der Maschine 1 notwendig. Im Gegensatz dazu fehlt unter der Voraussetzung, dass die Maschine 1 unter der neutralen Freilauf-Steuerung nicht angehalten wird, die Leistung zum Antreiben dieser Hilfsvorrichtungen und der Servolenk- und Bremssysteme nicht. Daher kann in diesem Fall die neutrale Freilauf-Steuerung bei herkömmlichen Fahrzeugen auf einfache Art und Weise ohne die Notwendigkeit der zusätzlichen Leistungsquelle ausgeführt werden.
Daher kann die neutrale Freilauf-Steuerung durch Fortsetzen des Betriebs der Maschine 1 im Vergleich zu dem Fall des Anhaltens der Maschine 1 auf einfache Art und Weise auf ein herkömmliches Fahrzeug angepasst werden. Jedoch kann solch ein Kraftstoffverbrauch während des neutralen Freilaufs die Kraftstoffwirtschaftlichkeit im Vergleich zu dem neutralen Freilauf, während die Maschine 1 angehalten wird, verschlechtern. Um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs Ve zu verbessern, ist das Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung derart konfiguriert, dass dieses die Zylinderabschaltung der Maschine 1 während der neutralen Freilauf-Steuerung ausführt, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Ein bevorzugtes Steuerbeispiel ist in 2 gezeigt und die darin gezeigte Routine wird auf die Erfüllung von vorbestimmten Bedingungen hin eingeleitet und bei vorbestimmten Intervallen wiederholt.
Insbesondere enthaltene die Bedingungen zum Einleiten der Freilauf-Steuerung: einen Umstand, dass das Fahrzeug Ve bei einer höheren Geschwindigkeit als einer vorbestimmten Geschwindigkeit fährt; einen Umstand, dass das Fahrzeug Ve auf einer Straße fährt, wobei eine Straßenneigung in einen vorbestimmten Bereich fällt; und einen Umstand, dass die Maschine 1 verbrennt. Das heißt, die vorbestimmte Geschwindigkeit entspricht einem Referenzwert der Fahrzeuggeschwindigkeit, welcher dazu verwendet wird, um die neutrale Freilauf-Steuerung auszuführen, und zu diesem Zweck wird ein Schwellenwert der Fahrzeuggeschwindigkeit basierend auf einem Simulationsergebnis oder einem Experiment auf einen Wert eingestellt, um einen Geschwindigkeitsbereich beurteilen zu können, bei welchem die Freilauf-Steuerung effektiv ist. Insbesondere unter der Voraussetzung, dass das Fahrzeug Ve einen Drehmomentwandler besitzt, wird der Schwellenwert beispielsweise auf 15 bis 20 km/h eingestellt, was einer Geschwindigkeit des kriechenden bzw. rollenden Fahrzeugs Ve auf einer flachen Straße entspricht, während sich die Maschine 1 im Leerlauf befindet. Im Gegensatz dazu entspricht der vorbestimmte Bereich der Straßenneigung einem Referenzbereich, um zu ermitteln, ob die Straße eine flache Straße ist, bei welcher die Neigung 0% beträgt, oder ob eine Steigung oder ein Gefälle eine Fahr-Last nicht beeinflussen wird und vernachlässigbar ist. Zu diesem Zweck wird solch ein Bereich der Straßenneigung basierend auf einem Simulationsergebnis oder einem Experiment ermittelt und kann gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert werden. Beispielsweise ist der Bereich der Straßenneigung innerhalb des Geschwindigkeitsbereichs unter 40 km/h auf ±2% eingestellt und innerhalb des Geschwindigkeitsbereichs oberhalb von 40 km/h auf ±4% eingestellt.
Gemäß dem in 2 gezeigten Steuerbeispiel wird zunächst ermittelt, ob ein Ausführungs-Kennzeichen zum Beginnen bzw. Einleiten der neutralen Freilauf-Steuerung „0” beträgt (bei Schritt S1). Die neutrale Freilauf-Steuerung wird insbesondere eingeleitet, falls das Ausführungs-Kennzeichen auf „1” eingestellt ist, und beendet, falls das Ausführungs-Kennzeichen auf „0” eingestellt ist. Das heißt, das Ausführungs-Kennzeichen ist beim Beginn der in 2 gezeigten Steuerung auf „0” eingestellt.
Falls das Ausführungs-Kennzeichen auf „0” eingestellt ist, so dass die Antwort von Schritt S1 JA ist, schreitet die Routine zu Schritt S2 voran, um zu ermitteln, ob das Gaspedal „AUS” ist, das heißt, um zu ermitteln, ob ein Betätigungsbetrag des Gaspedals null beträgt oder kleiner als ein vorbestimmter Betätigungsbetrag ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Freilauf-Steuerung durch den Umstand ausgelöst, dass der Betätigungsbetrag des Gaspedals derart reduziert wird, dass dieser null beträgt oder kleiner als der vorbestimmte Betrag ist, zusätzlich zu einer Erfüllung aller vorstehend erläuterten Voraussetzungen zum Einleiten der Freilauf-Steuerung. Der Umstand, dass der Betätigungsbetrag des Gaspedals derart reduziert wird, dass dieser null beträgt oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, stellt insbesondere eine Bedingung dar, um zu ermitteln, ob das durch den Fahrer niedergedrückte Gaspedal gelöst und zurückgeführt wird. Der Referenzwert des Betätigungsbetrages des Gaspedals, welcher dazu verwendet wird, um die Ausführung der Freilauf-Steuerung zu ermitteln, muss nicht notwendigerweise null sein. Beispielsweise wird, wie in dem in 3 gezeigten Kennfeld bzw. Diagramm angegeben ist, die neutrale Freilauf-Steuerung eingeleitet, wenn der Betätigungsbetrag des Gaspedals derart reduziert wird, dass dieser kleiner als ein Referenzwert A ist. Optional kann, wie in 3 gezeigt ist, der Referenzwert A gemäß der Maschinendrehzahl Ne verändert werden.
Falls das Gaspedal „AUS” ist, das heißt, falls der Betätigungsbetrag des Gaspedals kleiner als der Referenzwert ist, so dass die Antwort von Schritt S2 JA ist, schreitet die Routine zu Schritt S3 voran, um zu ermitteln, ob ein Drosselventil der Maschine 1 „AUS” ist, das heißt, um zu ermitteln, ob sich ein Öffnungsgrad des Drosselventils bei einem Leerlaufgrad θ_a befindet, bei welchem die Maschine 1 mit einer Leerlaufdrehzahl Neidl_a betrieben wird. Die Leerlaufdrehzahl Neidl_a ist insbesondere niedriger als ein normaler Drehzahlbereich der das Fahrzeug Ve antreibenden Maschine 1, während die Kupplungsvorrichtung 7 in Eingriff gebracht wird, und diese stellt die untere Grenzdrehzahl dar, bei welcher der frei von der Last unter dem Gesamt-Zylinder-Modus betriebenen Maschine 1 ermöglicht wird, selbstständig zu rotieren.
Falls das Drosselventil „AUS” ist, das heißt, falls sich der Öffnungsgrad des Drosselventils bei einem Leerlaufgrad θ_a befindet, so dass die Antwort von Schritt S3 JA ist, wird das Ausführungs-Kennzeichen bei Schritt S4 auf „1” eingestellt, um die neutrale Freilauf-Steuerung auszuführen. Dann wird die Kupplungsvorrichtung 7 gelöst, wie in 2 (bei Schritt S5) mit „AUS” angegeben ist.
Danach wird eine Umschalt-Zieldrehzahl Necut berechnet (Schritt S6). Die Umschalt-Zieldrehzahl Necut stellt ein Kriterium zum Umschalten des Betriebsmodus der Maschine 1 von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus unter der neutralen Freilauf-Steuerung dar. Zu diesem Zweck ist die Umschalt-Zieldrehzahl Necut auf einen Zwischenwert zwischen der aktuellen Maschinendrehzahl Ne und der Leerlaufdrehzahl Neidl_a unter dem Gesamt-Zylinder-Modus eingestellt. Die Umschalt-Zieldrehzahl Necut kann insbesondere durch den nachfolgenden Ausdruck bzw. die nachfolgende Gleichung ausgedrückt werden: Necut = (Ne + Neidl_a)/2
Nach dem Berechnen der Umschalt-Zieldrehzahl Necut auf diese Art und Weise bei Schritt S6 wird ermittelt, ob das Ausführungs-Kennzeichen zum Ausführen der neutralen Freilauf-Steuerung „1” beträgt (bei Schritt S7). Falls das Ausführungs-Kennzeichen nicht „1” beträgt, so dass die Antwort von Schritt S7 NEIN ist, wird die Routine zurückgeführt, ohne eine spezifische Steuerung auszuführen.
Im Gegensatz dazu, falls das Ausführungs-Kennzeichen „1” beträgt, so dass die Antwort von Schritt S7 JA ist, schreitet die Routine zu Schritt S8, um zu ermitteln, ob die aktuelle Maschinendrehzahl Ne auf unter die Umschalt-Zieldrehzahl Necut verringert wurde.
Falls die aktuelle Maschinendrehzahl Ne noch nicht auf unter die Umschalt-Zieldrehzahl Necut verringert wurde, so dass die Antwort von Schritt S8 NEIN ist, wird die Routine ohne die Ausführung einer spezifischen Steuerung zurückgeführt.
Im Gegensatz dazu, falls die aktuelle Maschinendrehzahl Ne auf unter die Umschalt-Zieldrehzahl Necut verringert wurde, so dass die Antwort von Schritt S8 JA ist, schreitet die Routine zu Schritt S9 voran, um den Betriebsmodus der Maschine 1 von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus umzuschalten.
Dann wird ein Öffnungsgrad des Drosselventils derart angepasst, dass dieser an den Zylinder-Abschaltmodus angepasst ist (bei Schritt S10). Insbesondere wird ein Leerlaufgrad θ_b, bei welchem die Maschine 1 mit einer Leerlaufdrehzahl Neidl_b betrieben wird, in Form eines Befehlssignals zu dem Drosselventil gesendet.
Die Leerlaufdrehzahl Neidl_b ist insbesondere niedriger als der normale Drehzahlbereich der Maschine 1 unter der normalen Fahrbedingung, bei welcher der frei von der Last unter dem Zylinder-Abschaltmodus betriebenen Maschine 1 ermöglicht wird, selbstständig zu rotieren. Zusätzlich ist die Leerlaufdrehzahl Neidl_b für den Zylinder-Abschaltmodus derart angepasst, dass diese höher als die Leerlaufdrehzahl Neidl_a für den Gesamt-Zylinder-Modus ist. Unter dem Zylinder-Abschaltmodus ist eine Anzahl von aktivierten bzw. sich in Betrieb befindlichen Zylindern im Vergleich zu dieser unter dem Gesamt-Zylinder-Modus reduziert. Folglich werden Vibrationen der Maschine 1 unter dem Zylinder-Abschaltmodus verstärkt und solche Vibrationen werden mit einer Reduktion der Maschinendrehzahl, insbesondere bei der unteren Grenzdrehzahl erhöht bzw. verstärkt. Aus diesem Grund ist die Leerlaufdrehzahl Neidl_b für den Zylinder-Abschaltmodus höher eingestellt als die Leerlaufdrehzahl Neidl_a für den Gesamt-Zylinder-Modus.
Nach dem Reduzieren der Drehzahl der Maschine 1 hin zu der Leerlaufdrehzahl Neidl_b auf diese Art und Weise wird die Routine zurückgeführt.
Im Gegensatz dazu, falls das Ausführungs-Kennzeichen nicht „0” beträgt, so dass die Antwort von Schritt S1 NEIN ist, schreitet die Routine zu Schritt S7 voran, während die Schritte S2 bis S6 übersprungen werden, um die vorstehend erläuterte Ermittlung auszuführen.
In gleicher Art und Weise schreitet die Routine zu Schritt S7, während die Schritte S3 bis S6 übersprungen werden, falls das Gaspedal nicht „AUS” ist, das heißt, falls der Betätigungsbetrag des Gaspedals größer als der Referenzwert ist, so dass die Antwort von Schritt S2 NEIN ist. Außerdem schreitet die Routine zu Schritt S7 voran, während die Schritte S4 bis S6 übersprungen werden, falls das Drosselventil nicht „AUS” ist, das heißt, falls der Öffnungsgrad des Drosselventils noch nicht auf den Leerlaufgrad θ_a reduziert wurde, so dass die Antwort von Schritt S3 NEIN ist. In den Fällen, bei welchen die Antwort von einem der Schritte S2 und S3 NEIN ist, ist das Ausführungs-Kennzeichen zum Ausführen der neutralen Freilauf-Steuerung nach wie vor auf „0” eingestellt, so dass die Antwort von Schritt S7 NEIN sein wird. Daher wird die Routine ohne das Ausführen einer spezifischen Steuerung zurückgeführt.
Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Maschine 1 im Leerlauf betrieben, während einige der Zylinder während des neutralen Freilaufs deaktiviert bzw. abgeschaltet werden. Dadurch kann der Kraftstoffverbrauch während der neutralen Freilauf-Steuerung reduziert werden, so dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs Ve verbessert werden kann. Wie ebenso beschrieben ist, wird der Betriebsmodus der Maschine 1 bei Schritt S9 von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus umgeschaltet, nachdem die Maschinendrehzahl Ne derart reduziert ist, dass diese niedriger als die Umschalt-Zieldrehzahl Necut ist. Insbesondere wird der Zylinder-Abschaltmodus nach dem Reduzieren der Maschinendrehzahl Ne hin zu der Leerlaufdrehzahl Neidl_b für den Zylinder-Abschaltmodus eingeleitet. Das heißt, der Betriebsmodus der Maschine 1 wird von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus umgeschaltet, während eine Drehzahldifferenz zwischen der aktuellen Maschinendrehzahl Ne und der Leerlaufdrehzahl Neidl_b des Zylinder-Abschaltmodus reduziert wird. Aus diesem Grund kann der Betriebsmodus der Maschine 1 sanft von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus umgeschaltet werden.
Wie beschrieben, ist das Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung derart konfiguriert, dass dieses den Betriebsmodus der Maschine 1 von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus umschaltet, während die Umschalt-Zieldrehzahl Necut eingestellt wird. Alternativ kann der Betriebsmodus der Maschine 1 ebenso nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitphase, welche unter Berücksichtigung einer Zeit zum in Eingriff bringen der Kupplungsvorrichtung 7 und einer Zeit zum Verringern der Maschinendrehzahl Ne ermittelt wird, zu dem Zylinder-Abschaltmodus umgeschaltet werden. Ein Beispiel einer solchen Steuerung ist mit Bezug auf das in 4 gezeigte Zeitdiagramm erläutert. Bei dem in 4 gezeigten Beispiel wird das Gaspedal, welches mit einem vorbestimmten Grad niedergedrückt wurde, um das Fahrzeug Ve anzutreiben, zu einem Zeitpunkt t1 auf die „AUS”-Position zurückgeführt. Folglich wird ein Öffnungsgrad des Drosselventils der Maschine 1 auf den Leerlaufgrad θ_a reduziert. In dieser Situation wird die Maschine 1 nach wie vor unter dem Gesamt-Zylinder-Modus betrieben, wodurch der Öffnungsgrad des Drosselventils auf den Leerlaufgrad θ_a reduziert wird, um die Maschine 1 bei der Leerlaufdrehzahl Neidl_a des Gesamt-Zylinder-Modus zu rotieren. Folglich beginnt die Maschinendrehzahl Ne sich in Richtung der Leerlaufdrehzahl Neidl_a zu verringern.
Zu dem Zeitpunkt t1 wird zusätzlich ein Befehl ausgegeben, um die Kupplungsvorrichtung 7 in den gelösten Zustand zu bringen. Das heißt, da das Gaspedal während der Fahrt gelöst bzw. zurückgeführt wird, wird ein Befehlssignal zum Ausführen der neutralen Freilauf-Steuerung ausgegeben. Anschließend wird, wenn die Kupplungsvorrichtung 7 in den gelösten Zustand gebracht ist, der Leistungs-Übertragungsweg zwischen der Maschine 1 und den Antriebsrädern 2 abgeschnitten bzw. unterbrochen und der neutrale Freilauf wird eingeleitet.
Jedoch wird der Abschluss des Lösens der Kupplungsvorrichtung 7 unvermeidbar bis nach einem Empfang des Löse-Befehls verzögert. Falls der Betriebsmodus der Maschine 1 vor dem Abschluss des Lösens der Kupplungsvorrichtung 7 von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus umgeschaltet wird, würden sich Drehmomentschwankungen und Vibrationen aufgrund des Umschaltens des Betriebsmodus hin zu den Antriebsrädern 2 ausbreiten. In diesem Fall kann der Fahrer Stöße und ein unangenehmes Gefühl wahrnehmen.
Um solche Vibrationen zu vermeiden, wird gemäß dem in 4 gezeigten Beispiel eine vorbestimmte Verzögerungszeit, um den Zylinder-Abschaltmodus einzuleiten, unter Berücksichtigung einer solchen Ansprechverzögerung der Kupplungsvorrichtung 7 eingestellt. Bei dem in 4 gezeigten Beispiel ist die Verzögerungszeit DT1 insbesondere von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 eingestellt. Das heißt, die Verzögerungszeit DT1 beginnt zu dem Zeitpunkt t1 und der Befehl zum Ausführen der Zylinderabschaltung der Maschine 1 wird zu dem Zeitpunkt t2 ausgegeben, wenn die Verzögerungszeit DT1 verstrichen ist. Wie beschrieben, stellt die Verzögerungszeit DT1 eine Wartezeit für das Umschalten des Betriebsmodus der Maschine 1 von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus dar.
Zu diesem Zweck kann die Verzögerungszeit DT1 basierend auf einem Simulationsergebnis oder einem Experiment ermittelt werden. Daher wird das Befehlssignal zum Ausführen der Zylinderabschaltung der Maschine 1 zum Zeitpunkt t2 ausgegeben und der Betriebsmodus der Maschine 1 wird von dem Gesamt-Zylindermodus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus umgeschaltet.
Zum Zeitpunkt t2 wird zusätzlich ein Öffnungsgrad des Drosselventils auf den Leerlaufgrad θ_b reduziert, bei welchem die Maschine 1 mit der Leerlaufdrehzahl Neidl_b betrieben wird. Bei dem Zylinder-Abschaltmodus der Maschine 1 wird ein Reibmoment der Maschine 1 mithilfe einer Reduktion der Anzahl von aktivierten bzw. sich in Betrieb befindlichen Zylindern reduziert. Das heißt, die Maschinendrehzahl Ne wird infolge des Umschaltens von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus erhöht, unter der Voraussetzung, dass der Öffnungsgrad der Drossel nicht verändert wird. Wie beschrieben, werden unter dem Zylinder-Abschaltmodus Vibrationen der Maschine 1 während des Leerlaufs im Vergleich zu dem Gesamt-Zylinder-Modus verstärkt. Daher ist die Leerlaufdrehzahl Neidl_b für den Zylinder-Abschaltmodus derart eingestellt, dass diese geringfügig höher ist als die Leerlaufdrehzahl Neidl_a für den Gesamt-Zylinder-Modus, um die Vibrationen der Maschine 1 bei dem Zylinder-Abschaltmodus zu reduzieren. Zusätzlich wird der Leerlaufgrad θ_b, bei welchem die Maschine 1 mit der Leerlaufdrehzahl Neidl_b betrieben wird, unter Berücksichtigung all dieser Faktoren ermittelt. Gemäß dem in 4 gezeigten Beispiel ist der Leerlaufgrad θ_b für den Zylinder-Abschaltmodus derart eingestellt, dass dieser geringfügig niedriger bzw. beschränkter als der Leerlaufgrad θ_a für den Gesamt-Zylinder-Modus ist.
Wie beschrieben, ist die Leerlaufdrehzahl Neidl_b für den Zylinder-Abschaltmodus derart eingestellt, dass diese geringfügig höher ist als die Leerlaufdrehzahl Neidl_a für den Gesamt-Zylinder-Modus. Daher wird infolge des Reduzierens des Öffnungsgrads des Drosselventils von dem Leerlaufgrad θ_a hin zu dem Leerlaufgrad θ_b die Maschinendrehzahl Ne, welche in Richtung der Leerlaufdrehzahl Neidl_a für den Gesamt-Zylinder-Modus abnimmt, auf der Leerlaufdrehzahl Neidl_b für den Zylinder-Abschaltmodus gehalten.
Daher kann gemäß dem in 4 gezeigten Steuerbeispiel der Betriebsmodus der Maschine 1 nach dem Verstreichen der Verzögerungszeit DT1 zum Abwarten des Abschlusses des Lösens der Kupplungsvorrichtung 7 von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus umgeschaltet werden. Mit anderen Worten, der Zylinder-Abschaltmodus der Maschine 1 kann nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitphase, ausgehend von dem Zeitpunkt, bei welchem die Kupplungsvorrichtung 7 vollständig gelöst ist, eingeleitet werden. Aus diesem Grund kann der Betriebsmodus ohne das Hervorrufen von Stößen und Vibrationen sanft hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus umgeschaltet werden.
Daher wird gemäß dem in 4 gezeigten Steuerbeispiel die Zeit zum Einleiten der Zylinderabschaltung der Maschine 1 unter Berücksichtigung der Ansprechverzögerung der Kupplungsvorrichtung 7 ermittelt. Alternativ kann die Zeit zum Einleiten der Zylinderabschaltung der Maschine 1 ebenso unter Berücksichtigung eine Ansprechverzögerung der Drehzahlsteuerung der Maschine 1 ermittelt werden. Ein Beispiel einer solchen Steuerung ist mit Bezug auf das in 5 gezeigte Zeitdiagramm erläutert. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel wird das Gaspedal, welches mit einem vorbestimmten Grad niedergedrückt wurde, um das Fahrzeug Ve anzutreiben, zu einem Zeitpunkt t11 auf die „AUS”-Position zurückgeführt. Folglich wird ein Öffnungsgrad des Drosselventils der Maschine 1 auf einen Leerlaufgrad θ_c reduziert. In dieser Situation wird die Maschine 1 nach wie vor unter dem Gesamt-Zylinder-Modus betrieben. Der Leerlaufgrad θ_c ist derart eingestellt, dass dieser geringfügig weiter bzw. höher ist als der Leerlaufgrad θ_a, um die Maschine 1 mit der Leerlaufdrehzahl Neidl_a des Gesamt-Zylinder-Modus zu rotieren. Der Leerlaufgrad θ_c ist insbesondere auf einen Wert eingestellt, welcher ermöglicht, die Maschine 1 bei der gleichen Drehzahl wie der Leerlaufdrehzahl Neidl_b für den Zylinder-Abschaltmodus zu betreiben. Folglich beginnt die Maschinendrehzahl Ne in Richtung der Leerlaufdrehzahl Neidl_c abzunehmen.
Zum Zeitpunkt t11 wird zusätzlich ein Befehl ausgegeben, um die Kupplungsvorrichtung 7 in den gelösten Zustand zu bringen. Das heißt, da das Gaspedal während der Fahrt zurückgeführt bzw. gelöst wird, wird das Befehlssignal zum Ausführen der neutralen Freilauf-Steuerung ausgegeben. Dann wird der Leistungs-Übertragungsweg zwischen der Maschine 1 und den Antriebsrädern 2 abgeschnitten bzw. getrennt und der neutrale Freilauf wird eingeleitet, wenn die Kupplungsvorrichtung 7 in den gelösten Zustand gebracht ist.
Eine Reduktion der Maschinendrehzahl Ne wird jedoch unvermeidbar bis nach dem Empfang eines Drehzahl-Reduktionsbefehls verzögert. Falls der Betriebsmodus der Maschine 1 von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus umgeschaltet wird, bevor die Maschinendrehzahl Ne hin zu einer gewünschten Drehzahl verringert ist, kann der Betriebsmodus nicht sanft umgeschaltet werden.
Um den Betriebsmodus der Maschine 1 sanft umzuschalten, wird gemäß dem in 5 gezeigten Beispiel eine vorbestimmte Verzögerungszeit zum Einleiten des Zylinder-Abschaltmodus unter Berücksichtigung solch einer Verzögerung der Reduktion der Maschinendrehzahl Ne eingestellt. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel ist die Verzögerungszeit DT2 insbesondere von dem Zeitpunkt t11 bis zu dem Zeitpunkt t12 eingestellt. Das heißt, die Verzögerungszeit DT2 beginnt zu dem Zeitpunkt t11 und der Befehl zum Ausführen der Zylinderabschaltung der Maschine 1 wird zu dem Zeitpunkt t12 ausgegeben, wenn die Verzögerungszeit DT2 verstrichen ist. Daher entspricht die Verzögerungszeit DT2 der Wartezeit zum Einleiten des Umschaltens des Betriebsmodus der Maschine 1 von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus, nachdem die Maschinendrehzahl Ne hin zu der Leerlaufdrehzahl Neidl_c verringert und stabilisiert ist. Zu diesem Zweck kann die Verzögerungszeit DT2 basierend auf einem Simulationsergebnis oder einem Experiment ermittelt werden.
Daher wird zum Zeitpunkt t12 das Befehlssignal zum Ausführen der Zylinderabschaltung der Maschine 1 ausgegeben und der Öffnungsgrad des Drosselventils wird hin zu dem Leerlaufgrad θ_b reduziert, bei welchem die Maschine 1 mit der Leerlaufdrehzahl Neidl_b betrieben wird. Folglich wird der Betriebsmodus der Maschine 1 von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus umgeschaltet.
Wie beschrieben, wird gemäß dem in 5 gezeigten Beispiel die Maschine 1 nach dem Verstreichen der Verzögerungszeit DT2, welche unter Berücksichtigung der Ansprechverzögerung der Maschinendrehzahl Ne ermittelt wird, von dem Gesamt-Zylinder-Modus hin zu dem Zylinder-Abschaltmodus umgeschaltet. Das heißt, es wird ermöglicht, dass der Betriebsmodus der Maschine 1 zu dem Zylinder-Abschaltmodus umgeschaltet wird, nachdem die Maschinendrehzahl Ne auf die Leerlaufdrehzahl Neidl_b verringert und stabilisiert ist. Daher kann der Betriebsmodus der Maschine 1 sanft zu dem Zylinder-Abschaltmodus umgeschaltet werden, ohne Stöße und Vibrationen hervorzurufen.
Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Maschine 1 im Leerlauf betrieben und die Kupplungsvorrichtung 7 wird in den gelösten Zustand gebracht, um den Leistungs-Übertragungsweg zwischen der Maschine 1 und den Antriebsrädern 2 abzuschneiden bzw. zu unterbrechen, so dass das Fahrzeug Ve auf eine Deaktivierung bzw. Rückführung des Gaspedals während der Fahrt hin frei läuft. Dadurch kann eine Fahrdistanz des Fahrzeugs Ve ohne Last erweitert werden, so dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden kann.
Zusätzlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Zylinderabschaltung der sich im Leerlauf befindlichen Maschine 1 während des neutralen Freilaufs ausgeführt, um die Anzahl von Verbrennungszylindern zu reduzieren. Dadurch kann der Kraftstoffverbrauch während des neutralen Freilaufs im Vergleich zu der herkömmlichen Freilauf-Steuerung, welche sämtliche Zylinder aktiviert bzw. in Betrieb setzt, reduziert werden. Daher kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit während der neutralen Freilauf-Steuerung weiter verbessert werden.
Hier ist eine Beziehung zwischen den vorgenannten Beispielen und der vorliegenden Erfindung kurz erläutert. Die funktionelle Einrichtung von Schritt S5 dient als die Ausführungseinrichtung der Erfindung und die funktionelle Einrichtung von Schritt S6 bis S10 dient als die Maschinen-Steuerungseinrichtung der Erfindung.

Claims

Fahrzeug-Steuerungssystem, welches auf ein Fahrzeug angewendet wird, das eine Maschine mit einer Mehrzahl von Zylindern, einen Leistungs-Übertragungsweg zwischen der Maschine und Antriebsrädern, und eine Kupplungsvorrichtung, welche derart angepasst ist, dass diese den Leistungs-Übertragungsweg selektiv verbindet und trennt, aufweist, und welches derart konfiguriert ist, dass dieses den Leistungs-Übertragungsweg während der Fahrt trennt, um dem Fahrzeug einen Freilauf zu ermöglichen, gekennzeichnet durch: eine Einrichtung, welche eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst; eine Einrichtung, welche eine Betätigung eines Gaspedals durch einen Fahrer erfasst; eine Einrichtung, welche eine Drehzahl der Maschine erfasst; eine Ausführungseinrichtung, welche eine Freilauf-Steuerung dadurch ausführt, dass die Kupplungsvorrichtung gelöst wird, um den Leistungs-Übertragungsweg zu trennen, wenn ein Betätigungsbetrag eines Gaspedals während der Fahrt derart reduziert wird, dass dieser kleiner als ein vorbestimmter Wert ist; und eine Maschinen-Steuerungseinrichtung, welche die Anzahl an Verbrennungszylindern während der Freilauf-Steuerung reduziert, während die Maschinendrehzahl auf eine Leerlaufdrehzahl reduziert wird, die niedriger ist als diese in einem Fall, bei welchem die Freilauf-Steuerung nicht ausgeführt wird.
Fahrzeug-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Maschinen-Steuerungseinrichtung eine Einrichtung enthält, welche die Leerlaufdrehzahl derart anpasst, dass diese höher als eine untere Grenzdrehzahl ist, bei welcher der unter dem Gesamt-Zylinder-Modus betriebenen Maschine ermöglicht wird, selbstständig zu rotieren.
Fahrzeug-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Maschinen-Steuerungseinrichtung eine Einrichtung enthält, welche die Anzahl an Verbrennungszylindern nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitphase, ausgehend von einem Zeitpunkt, bei welchem die Kupplungsvorrichtung in den gelösten Zustand gebracht wird, reduziert.