DE19513629B4

DE19513629B4 - Fahrzeugregelsystem

Info

Publication number: DE19513629B4
Application number: DE19513629A
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Kuroda Hara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1995-04-10
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2015-04-11
Also published as: US5507705A; DE19513629A1; KR100287125B1; KR950033195A; JPH07277038A

Abstract

Regelsystem für ein Fahrzeug mit
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (9), der ein Ausgangssignal (SPD) abgibt, das die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wiedergibt;
einer Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung (811–81n, 82) zum Festsetzen einer Zielgeschwindigkeit (VTX) des Fahrzeugs;
einer Zielbeschleunigungs-Festsetzungseinrichtung (83), verbunden mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (9) und der Zielgeschwindigkeits-Festsetzungseinrichtung (811–81n, 82) zur Erzeugung einer Zielfahrzeugbeschleunigung (GT), basierend auf dem Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (SPD) und der Zielgeschwindigkeit (VTX);
einem Drosselklappenöffnungs-Steuergerät (86, 87), das den Öffnungsgrad (TA) einer Motordrosselklappe (5) des Fahrzeugs steuert, entsprechend der Zielfahrzeugbeschleunigung (GT);
einer Zielantriebsdrehmoment-Festsetzungseinrichtung (84) zum Festsetzen eines Zielantriebsdrehmoments (TDRV) für die Räder des Fahrzeugs; und
einer Automatikgetriebe-Regeleinrichtung (85) zum Festsetzen eines Untersetzungs-Verhältnisses (GEAR) eines automatischen Getriebes (3) des Fahrzeugs, entsprechend der Zielgeschwindigkeit (VTX) und dem Zielantriebsdrehmoment (TDRV), und zur Steuerung des automatischen Getriebes (3), um das Zielantriebsdrehmoment (TDRV) bei minimalem Brennstoffverbrauch zur Verfügung zu stellen.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Regelsystem für ein Fahrzeug, das sowohl ein Automatikgetriebe als auch ein Drosselklappensteuergerät beinhaltet.
In den vergangenen Jahren bestand ein starkes Bedürfnis nach einem Fahrzeugsteuersystem, das ein Automatikgetriebe regelt (hierin später als AT bezeichnet), das den Verbrauch an Brennstoffvolumen minimiert (hierin später als Brennstoffverbrauch bezeichnet), während es die Fahrbedürfnisse des Fahrzeuglenkers befriedigt.

Bestehende Fahrzeugsteuereinrichtungen, die ein AT regeln, um den Benzinverbrauch (oder den spezifischen Benzinverbrauch) zu regeln, wurden in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. 62-199534 A und Nr. 63-46931 A offenbart.

Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 62-199534 A offenbart ein Gerät zur Regelung des Maschinendrehmomentes und des Untersetzungsverhältnisses eines stufenlosen Getriebes auf der Basis der Öffnung der Motordrosselklappe, der Drehzahl und des Drehmomentes so, dass der Benzinverbrauch minimal ist. Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 63-46931 A offenbart ein Gerät zur Regelung des Untersetzungsverhältnisses eines stufenlosen Getriebes, um einen minimalen Benzinverbrauch während des normalen Betriebes des Fahrzeugs zu erzielen, und den Motor so zu regeln, dass der Benzinverbrauch minimal wird.

Jedoch wird bei dem in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 62-199534 A offenbarten Gerät der minimale Benzinverbrauch (Benzinverbrauchsrate) pro Drehmomenteinheit erzielt. Dies entspricht jedoch nicht immer einem minimalen Benzinverbrauch pro Zeiteinheit.

Zum Beispiel kann, wenn die Benzinverbrauchsrate f (g/PS·h) ist, das Motordrehmoment TE (kg·m) ist und die Motordrehzahl N_e (rpm) ist, der Benzinverbrauch F (g/h) durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: F = f·2Ò·TE·Ne/75.60 (g/h) = K·f·TE·Ne [1]wobei K eine Konstante ist. Diese Gleichung zeigt, dass der Benzinverbrauch minimal ist, wenn eine Kombination gewählt wird, bei der das Produkt der Benzinverbrauchsrate f und des Motordrehmoments TE und der Motorendrehzahl N_e minimal ist. Mit anderen Worten heißt das, dass eine Kombination, bei der die Benzinverbrauchsrate f nicht notwendigerweise minimal ist, sondern bei der das Motordrehmoment TE und die Motordrehzahl N_e niedrig sind, ein niedrigeres Produkt erzeugen kann, als durch eine minimale Benzinverbrauchsrate erhalten wird. Als Ergebnis daraus ergibt sich, dass es nicht notwendigerweise so ist, dass die Benzinverbrauchsrate f, die minimiert wird, verbunden mit dem Motordrehmoment TE und der Motordrehzahl N_e zu einem minimalen Benzinverbrauch führt.

Die Bedürfnisse des Fahrers werden zwar weitgehend bezüglich der Geschwindigkeit und der Beschleunigung befriedigt, dennoch werden nicht alle Bedürfnisse des Fahrers befriedigt, selbst wenn das Zieldrehemoment erreicht wird.

Mit dem Gerät, das in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 63-4693 A offenbart ist, besteht, obwohl es möglich ist, einen minimalen Benzinverbrauch zu erreichen, aufgrund der Tatsache, dass nur eine Regelung des Untersetzungsverhältnisses des Getriebes erfolgt, das Problem, dass wenn das Untersetzungsverhältnis geändert wird, eine Beschleunigung und Verminderung der Drehzahl gegen den Willen des Fahrers auftreten kann (zum Beispiel, wenn der Fahrer das Gaspedal nicht betätigt). Außerdem besteht ein weiteres Problem darin, dass während Fahrzuständen, die nicht dem normalen Fahrzustand (also beim Beschleunigen oder Verlangsamen) entsprechen, keine Regelung des Benzinverbrauchs durchgeführt wird, und somit keine Verbesserung des Benzinverbrauchs beim Beschleunigen oder Verlangsamen erzielt wird.

Die DE 36 27 718 A1 beschreibt ein gattungsgemäßes Regelsystem für ein Fahrzeug mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der ein Ausgangssignal abgibt, das die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wiedergibt, einer Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung zum Festsetzen einer Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einer Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung, verbunden mit der Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung, zur Erzeugung einer Zielbeschleunigung, einer Brennstoffzufuhrregeleinrichtung und einer Automatikgetriebe-Regeleinrichtung zum Festsetzen eines Untersetzungs-Verhältnisses des automatischen Getriebes, um ein Ausgangsdrehmoment bei minimalem Brennstoffverbrauch zur Verfügung zu stellen.

Unter Berücksichtigung der oben erwähnten Probleme ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Regelsystem für ein Fahrzeug zu schaffen, das ein automatisches Getriebe umfasst, das zu einer Minimierung des Brennstoffverbrauchs führt, wobei dennoch die Fahrbedürfnisse des Fahrers vollständig befriedigt sind.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung nimmt ein automatisches Getriebe die Leistung eines Verbrennungsmotors auf und überträgt diese Leistung auf die Räder. Eine momentane Geschwindigkeits-Erfassungseinrichtung erkennt die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs, und eine Zielgeschwindigkeits-Vorgabeeinrichtung setzt die Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs fest. Eine Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung setzt eine Zielbeschleunigung fest, die basierend auf der momentanen Geschwindigkeit, erfasst mittels der momentanen Geschwindigkeits-Erfassungseinrichtung, und der Zielgeschwindigkeit, die durch die Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung festgesetzt wurde, bestimmt wird.

Gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung setzt eine Zielantriebsdrehmoment-Festsetzeinrichtung ein Zielantriebsdrehmoment zum Antreiben der Räder des Fahrzeugs fest. Eine Regeleinrichtung für das automatische Getriebe setzt das Untersetzungsverhältnis fest und regelt das automatische Getriebe so, dass das Zielantriebsdrehmoment erreicht wird mit einem minimalen Brennstoffverbrauch, basierend auf dem Zielantriebsdrehmoment, das mittels der Zieldrehmoment-Festsetzeinrichtung bestimmt wurde, und der Zielgeschwindigkeit, die mittels der Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung bestimmt wurde. Eine Drosselklappenöffnungs-Steuereinrichtung regelt die Drosselklappenöffnung, basierend auf einer Zielbeschleunigung, die mittels einer Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung bestimmt wurde.

Auch wählt eine Zielgeschwindigkeits-Auswahleinrichtung eine Zielgeschwindigkeit aus einer Vielzahl von Fahrzeuggeschwindigkeiten gemäß der Vielzahl von Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtungen aus und eine aus der Vielzahl der Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtungen wird benutzt, um die Zielgeschwindigkeit, basierend auf der Eingabe der Gaspedalregelung, festzusetzen.

Weiterhin setzt die Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung die Zielbeschleunigung entsprechend der Differenz zwischen der Fahrzeugzielgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit so fest, dass die Zielbeschleunigung ansteigt, wenn die Differenz größer wird.

Weiterhin setzt eine Regeleinrichtung für das automatische Getriebe das Untersetzungsverhältnis fest, basierend auf einer Tabelle, die erhalten wird durch eine Auswahl der Untersetzungsverhältnisse, bei denen der Benzinverbrauch am geringsten ist, für eine Zielgeschwindigkeit und ein Zielantriebsmoment.

Weiterhin überträgt ein Drehmomentwandler die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors über ein Fluid auf das Automatikgetriebe, und eine installierte Kupplung überträgt die Drehleistung auf das automatische Getriebe, in dem eine Eingangswelle, auf die die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors übertragen wird, und eine Ausgangswelle, die diese Leistung an das automatische Getriebe ausgibt, mechanisch verbunden werden, wobei eine Kupplungs-Steuereinrichtung das Kuppeln und Entkuppeln der Kupplung steuert. Die Steuereinrichtung für das automatische Getriebe setzt ein Untersetzungsverhältnis fest, und bestimmt den Kupplungszustand so, dass das Zielantriebsdrehmoment bei einem minimalen Benzinverbrauch erreicht werden kann, basierend auf dem Zieldrehmoment, das durch die Zieldrehmoment-Festsetzeinrichtung festgesetzt wurde, und der Zielgeschwindigkeit, die mittels der Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung bestimmt wurde.

Und weiterhin bestimmt die Steuereinrichtung für das automatische Getriebe das Untersetzungsverhältnis, basierend auf einer Tabelle, die durch eine Auswahl des Untersetzungsverhältnisses für minimalen Benzinverbrauch erhalten wurde, um die Zielgeschwindigkeit und das passende Zieldrehmoment zu erhalten. Auch bestimmt die Steuereinrichtung für das automatische Getriebe das Untersetzungsverhältnis aufgrund der momentanen Geschwindigkeit, die mittels der momentanen Geschwindigkeits-Erfassungseinrichtung ermittelt wurde, anstelle der Zielgeschwindigkeit gemäß der Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung.

Weiterhin bestimmt die Zielantriebsdrehmoment-Festsetzeinrichtung das Zielantriebsdrehmoment entsprechend einer Zielbeschleunigung, die entsprechend durch die Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung bestimmt wurde, und der momentanen Geschwindigkeit, die durch die momentane Geschwindigkeits-Erfassungseinrichtung bestimmt wurde. Eine aus der Vielzahl der Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtungen bestimmt die Zielgeschwindigkeit, mit der das Fahrzeug betrieben werden soll, und eine aus der Vielzahl der Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtungen bestimmt die Zielgeschwindigkeit so, dass das Antriebsdrehmoment vermindert wird, wenn ein Rutschen des Antriebsrades auftritt.

Auf diese Weise wird es durch die oben genannten Merkmale möglich, ein Zieldrehmoment auszugeben und das automatische Getriebe mit einem Untersetzungsverhältnis zu betreiben, bei dem der Benzinverbrauch minimal ist. Es wird auch möglich, die Öffnung der Drosselklappe, basierend auf einer Zielbeschleunigung zu regeln. Als Ergebnis daraus ist es möglich, den Benzinverbrauch zu minimieren und gleichzeitig die Fahrbedürfnisse des Fahrers vollständig zu befriedigen. Weiterhin ist es durch Kompilieren einer Tabelle für das Untersetzungsverhältnis, mittels der es möglich ist, den Benzinverbrauch zu minimieren und gleichzeitig die Fahrbedürfnisse des Fahrers vollständig zu befriedigen, möglich, die Rechenbelastung der Steuereinrichtung zu vermindern. Weiterhin wird es möglich, die Zielgeschwindigkeit entsprechend einer Auswahl von Zielgeschwindigkeiten so festzusetzen, dass diese am besten dem vorliegenden Fahrbedingungen entspricht. Es ist auf diese Weise möglich, die Fahrbedürfnisse des Fahrers vollständig zu befriedigen.

Weiterhin kann aus einer der Vielzahl der Fahrzeuggeschwindigkeiten, basierend auf dem Betrag der Gaspedalregelung, die Geschwindigkeit hergeleitet werden, die die Fahrbedürfnisse des Fahrers am besten wiedergibt. Es ist auf diese Weise möglich, die Fahrbedürfnisse des Fahrers weitgehend vollständig zu befriedigen. Es ist auch möglich, als Zielgeschwindigkeit die Zielgeschwindigkeit während der Fahrzeugsteuerung und die Zielgeschwindigkeit während der Traktionsregelung festzusetzen, wobei somit die Fahrbedürfnisse des Fahrers noch zufriedenstellender befriedigt werden. Weiterhin kann, da die Zielfahrzeugbeschleunigung entsprechend der Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit und der momentanen Geschwindigkeit bestimmt wird, eine Beschleunigung erzielt werden, die den Bedürfnissen des Fahrers entspricht.

Weiterhin ist es möglich, das automatische Getriebe mit einem Untersetzungsverhältnis zu betreiben, das den Bedürfnissen des Fahrers entspricht, und dabei den Benzinverbrauch im eingekuppelten Zustand zu vermindern. Auf diese Weise wird es möglich, dass, auch wenn das automatische Getriebe eine Lockup-Kupplung (Wandlerüberbrückung) umfasst, vorteilhafte Ergebnisse zu erzielen. Weiterhin ist aufgrund der Kompilierung einer Tabelle, die die Übersetzungs- bzw. Untersetzungsverhältnisse enthält, die den Fahrbedürfnissen des Fahrers entsprechen und bei denen der Benzinverbrauch minimal ist, entsprechend dem Betriebszustand der Lockup-Kupplung möglich, die Rechenbelastung der Steuereinrichtung zu vermindern.

Somit ist es möglich, das automatische Getriebe mit einem Untersetzungsverhältnis zu betreiben, bei dem die Fahrbedürfnisse des Fahrers bezüglich Zielantriebsdrehmoment und momentaner Geschwindigkeit befriedigt sind und dabei ein minimaler Benzinverbrauch erzielt wird. Im Ergebnis ist es somit möglich, den Benzinverbrauch im Vergleich zur bestehenden Einrichtung sehr viel weitgehender zu steuern. Weiterhin ist es, da das Antriebsmoment auch aufgrund der Zielbeschleunigung bestimmt wird, möglich, die Fahrbedürfnisse des Fahrers vollständig zu befriedigen.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.

1 ist ein Systemdiagramm einer Regeleinrichtung entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

2 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Regeleinrichtung zeigt;

3 ist ein Flussdiagramm, das eine Hauptroutine zeigt, die bei der Regeleinrichtung angewandt wird;

4 ist ein Flussdiagramm, das ein Zielgeschwindigkeits-Festsetzverfahren zeigt, das bei der Regeleinrichtung angewandt wird;

5 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Beziehung zwischen dem Betrag der Gaspedalposition und der Zielgeschwindigkeit zeigt;

6(A) und 6(B) sind Flussdiagramme, die ein Verfahren zum Festsetzen einer Zielgeschwindigkeit zeigen, das bei der Regeleinrichtung verwandt wird;

7 ist ein Flussdiagramm, das die Auswahl einer Zielgeschwindigkeit zeigt, die bei der Regeleinrichtung verwandt wird;

8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Festsetzen einer Zielbeschleunigung zeigt, das bei der Regeleinrichtung verwandt wird;

9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Festsetzen eines Koeffizienten K_GT zeigt, das bei der Regeleinrichtung verwandt wird;

10 ist ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen der Zielgeschwindigkeit, der momentanen Geschwindigkeit und der Zielbeschleunigung zeigt;

11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Festsetzung eines Zielantriebsdrehmoments zeigt, das bei der Regeleinrichtung verwandt wird;

12 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Berechnen eines Neigungswinkels zeigt, das bei der Regeleinrichtung verwandt wird;

13 ist ein Flussdiagramm, das ein Rechenverfahren für ein Drehmomentverhältnis zeigt, das bei der Regeleinrichtung verwandt wird;

14 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Beziehung zwischen dem Geschwindigkeitsverhältnis und dem Drehmomentverhältnis zeigt;

15 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Beziehung zwischen der Motordrehzahl, der Öffnung der Drosselklappe und dem Motorendrehmoment zeigt;

16 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Festsetzen des Untersetzungsverhältnisses zeigt, das bei der Regeleinrichtung verwandt wird;

17 ist ein Korrelationsdiagramm, das benutzt wird, um das Untersetzungsverhältnis und den Lockup- Zustand basierend auf dem Zielantriebsdrehmoment und der Zielgeschwindigkeit festzusetzen;

18 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften des Untersetzungsverhältnisses und des Lockup-Zustands zeigt, wenn der Benzinverbrauch minimiert wird;

19 ist ein Flussdiagramm, das einen Rechenprozess zur Bestimmung eines Zielwertes für die Drosselklappenöffnung zeigt, der bei der Regeleinrichtung verwandt wird;

20 ist eine Tabelle, die benutzt wird, um die Reglung des Lockup-Zustandes und des Untersetzungsverhältnisses zu ermöglichen;

21 ist ein Regelungsblockdiagramm, das ein Verfahren zum Berechnen eines Zielwertes für die Drosselklappenöffnung zeigt;

22 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Beziehung zwischen der momentanen Geschwindigkeit, der Zielgeschwindigkeit und der Zielbeschleunigung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

23 ist ein Flussdiagramm, das ein Berechnungsverfahren für einen Neigungswinkel zeigt, das bei der Regeleinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwandt wird;

24 ist ein Diagramm zur Erläuterung der grundsätzlichen Prinzipien zur Berechnung des Neigungswinkels bei dem zweiten Ausführungsbeispiel;

25 ist ein weiteres Diagramm zur Erläuterung der Grundprinzipien zur Berechnung des Neigungswinkels bei dem zweiten Ausführungsbeispiel;

26 ist ein Flussdiagramm, das das Berechnungsverfahren für das Motordrehmoment zeigt, das bei der Regeleinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwandt wird;

27 ist ein Strukturdiagramm, das die Systemstruktur des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt;

28 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Beziehung zwischen dem Druck in dem Einlasssystem und dem Motordrehmoment beim zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;

29 ist ein Blockdiagramm, das die Elemente eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.

Es folgt die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung.
1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Fahrzeugregeleinrichtung, umfassend ein automatisches Getriebe, bei der die Erfindung angewandt wird.
Die Leistung, die durch den Motor 1 erzeugt wird, wird über eine Ausgangswelle 2 auf einen Drehmomentenwandler 12 gegeben. Der Drehmomentenwandler 12 überträgt die Leistung mittels eines Fluids. Jedoch ist dieser so konstruiert, dass er auch mechanisch die Ausgangswelle des Motors 1 mit einem automatischen Getriebe 3 (im folgenden mit AT bezeichnet) durch Schließen einer Lockup-Kupplung 12a übertragen kann.
Das AT 3 weist den Aufbau auf, der es ermöglicht, das Untersetzungsverhältnis zu ändern und dabei die Leistung, die über den Wandler 12 geführt wird, wieder auszugeben. An der Ausgangswelle des AT 3 ist ein Drehzahlsensor 9 angeordnet, der die Drehzahl an der Ausgangswelle erfasst. Ein Drehzahlsignal SPD, basierend auf den erfassten Signalen des Drehzahlsensors 9, wird in eine Steuerung 8 eingegeben, die einen Mikrocomputer oder dergleichen aufweist.
An dem Motor 1 ist ein Drehzahlsensor 4 angeordnet, um die Drehzahl NE des Motors zu erfassen. Ebenso ist am Einlasssystem 10 eine Drosselklappe 5 vorgesehen, über die Luft dem Motor 1 zugeführt wird. Dort ist auch ein Drosselklappenaktuator 6 vorgesehen, um die Öffnung der Drosselklappe 5 einzustellen, und ein Drosselklappen-Öffnungssensor 7, um den Grad der Öffnung festzustellen. Der Drosselklappenaktuator 6 steuert die Drosselklappenöffnung und wird durch die Steuereinrichtung 8 geregelt, entsprechend den aufgenommenen Signalen (Gaspedalregeleinheit) von einem Gaspedalpositionssensor 11. Die Öffnung der Drosselklappe 5 wird nicht direkt durch die Betätigung des Gaspedals gesteuert, sondern elektronisch mittels der Steuereinrichtung 8. Das Motordrehzahlsignal NE, basierend auf den Signalen des Drehzahlsensors 4, ein Gaspedalpositionssignal A_P und ein Drosselklappen-Öffnungssignal TA, basierend auf den aufgenommenen Signalen von dem Drosselklappen-Öffnungssensor 7, werden in die Steuereinrichtung 8 eingegeben.
2 zeigt in Form eines Blockdiagramms das Regelverfahren, das durch die Steuereinrichtung 8 ausgeführt wird.
Es folgt eine Erläuterung des Verfahrens gemäß dem Blockdiagramm in 2.
In 2 wird in einer Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung 811 eine Zielgeschwindigkeit entsprechend eines Beschleunigungsregelbetrages AF, basierend auf dem Signal A_p von dem Beschleunigungspedal-Positionssensor 11, festgesetzt. Die Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtungen 812 bis 81n setzen die Zielgeschwindigkeit, wie weiter unten beschrieben, basierend auf den Motorantriebsbedingungen (zum Beispiel Traktionskontrolle, Fahrregelung, etc.) fest. Die Anzahl der Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtungen kann entsprechend den besonderen Erfordernissen bei der Anwendung der Erfindung festgesetzt werden und ist theoretisch nicht auf eine bestimmte Anzahl von Einrichtungen beschränkt. Die Zielgeschwindigkeits-Auswahleinrichtung 82 ist eine Einrichtung, um die Zielgeschwindigkeit VTX zur momentanen Verwendung gemäß den Antriebsbedingungen aus den vielfachen Zielfahrzeug-Geschwindigkeiten, die durch die Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtungen 811 bis 81n festgesetzt wurden, auszuwählen. Die Zielgeschwindigkeit-Auswahleinrichtung 82 ist nicht nötig, wenn nur eine Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung vorhanden ist, und kann in diesem Fall weggelassen werden.
Als nächstes setzt die Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung 83 die Beschleunigung fest, indem die Zielbeschleunigung GT, basierend auf der Zielgeschwindigkeit VTX, ausgewählt durch die Zielgeschwindigkeits-Auswahleinrichtung 82, und der momentanen Geschwindigkeit SPD bestimmt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Geschwindigkeitssignal SPD, basierend auf der Ausgabe des Drehzahlsensors 9 als aktueller Geschwindigkeitsdetektor, als momentane Geschwindigkeit SPD angenommen.
Die Zielantriebsdrehmoment-Festsetzeinrichtung 84 berechnet ein Zielantriebsdrehmoment und setzt dieses entsprechend der momentanen Geschwindigkeit SPD, erfasst durch die momentane Geschwindigkeits-Erfassungseinrichtung, und der Zielbeschleunigung GT, festgesetzt durch die Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung 83 fest. Das Zielantriebsmoment TDRV, das hier festgesetzt wurde, wird in die Über- bzw. Untersetzungsverhältnis-Regeleinrichtung 85 eingegeben. Die Untersetzungsverhältnis-Regeleinrichtung 85 steuert das Untersetzungsverhältnis und den Lockup-Zustand von AT 3 so, dass das Zielantriebsdrehmoment TDRV erreicht wird, und der Benzinverbrauch minimiert wird, basierend auf dem Zielantriebsdrehmoment TDRV und der Zielgeschwindigkeit VTX.
Die Zieldrosselklappenöffnungs-Festsetzeinrichtung 86 berechnet eine Zieldrosselklappenöffnung TTA und setzt diese als Wert fest, basierend auf der momentanen Geschwindigkeit SPD, der Zielbeschleunigung GT, des Untersetzungsverhältnisses und des Lockup-Zustandes. Die Drosselklappen-Steuereinrichtung 87 steuert den Drosselklappenaktuator 6, basierend auf der Zieldrosselklappenöffnung TTA.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens, das in der Steuereinrichtung 8, basierend auf dem Flussdiagramm gemäß 3, angewendet wird. Dieses Verfahren wird regelmäßig in den benötigten Zeitintervallen (zum Beispiel 10 ms) durchgeführt.
Wenn das Verfahren durchgeführt wird, werden die Zielgeschwindigkeiten VT1 bis VT3 (im Falle von drei Zielgeschwindigkeiten) in den Schritten 110 bis 130 festgesetzt.
Im Schritt 110 bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Zielgeschwindigkeit VT1 festgesetzt, die auf der Beschleunigungs-Steuereingabe AP beruht, entsprechend dem Flussdiagramm des Zielgeschwindigkeits-Festsetzverfahrens, dargestellt in 4. Mit anderen Worten wird im Schritt 111 in 4 die Gaspedalposition A_P eingelesen. Im Schritt 112 wird die Zielgeschwindigkeit VT1, basierend auf der VT1-Tabelle, dargestellt in 5, eingelesen. Das Verfahren schreitet dann zum Schritt 120 gemäß 3 weiter. Hier wird die VT1-Tabelle, dargestellt in 5, so festgesetzt, dass sie quadratisch in Übereinstimmung mit einem Anstieg der Gaspedalposition AP erhöht wird.
Als nächstes wird im Schritt 120 die Zielgeschwindigkeit VT2 abgeleitet, basierend auf der normalen Fahrregelung, festgesetzt entsprechend dem Flussdiagramm für die Zielgeschwindigkeiten, dargestellt in 6(A). Wie bereits bekannt, wird unter Fahrregelung eine Regelung des Fahrzeuges verstanden, bei der eine Geschwindigkeit erreicht wird, die vorher vom Fahrer vorgegeben wurde, auch wenn der Fahrer zwischenzeitlich das Gaspedal entlastet hat.
Wenn das Verfahren durchgeführt wird, wird in Schritt 121 festgestellt, ob eine Fahrregelung vorliegt. Diese Bestimmung kann durchgeführt werden zum Beispiel entsprechend dem An-/Aus-Zustand eines Schalters für diese Fahrregelung (nicht dargestellt), der vom Fahrer betätigt wird. Wenn dies bestätigt wird, schreitet das Verfahren zum Schritt 123 weiter. Während der Fahrregelung wird eine Geschwindigkeit, die durch den Fahrer vorgegeben wurde, als Zielgeschwindigkeit VT2 festgesetzt. Falls im Schritt 121 keine Bestätigung erfolgt, kann die Fahrregelung im Schritt 122 nicht eingesetzt werden, und die Zielgeschwindigkeit VT2 wird als Wert 0 festgesetzt. Dieses Verfahren wird vollständig durchgeführt, und das Verfahren schreitet zum Schritt 130 gemäß 3 weiter.
Als nächstes wird im Schritt 130 die Zielgeschwindigkeit VT3 festgesetzt, basierend auf der Traktionskontrolle (TRC), entsprechend dem Flussdiagramm für das Festsetzen der Zielgeschwindigkeit gemäß 6(B). Traktionskontrolle umfasst, wie bekannt, die Kontrolle des Rutschens der Räder, indem das Antriebsmoment unterdrückt wird, wenn ein Rutschen beim Fahren des Fahrzeugs auftreten sollte.
Wenn dieses Verfahren durchgeführt wird, erfolgt im Schritt 131 eine Entscheidung, ob die Bedingungen zur Anwendung der Traktionskontrolle vorliegen. Die Bedingungen zur Anwendung einer Traktionskontrolle liegen vor, wenn die Drehzahl des Antriebsrades beispielsweise höher ist als die Drehzahl der anderen Räder, um einen bestimmten Wert oder noch größer. In einem solchen Fall wird entschieden, dass das Antriebsrad rutscht und dass die Traktionskontrolle angewendet werden soll. Wenn bestimmt wird in dem Schritt 131, dass die Bedingung zur Anwendung der Traktionskontrolle erfüllt sind, schreitet das Verfahren zum Schritt 132 weiter, und das Traktionskontrolle-Anwendungsflag XTRC wird auf 1 gesetzt. Dann wird im Schritt 133 die Zielgeschwindigkeit VT3 festgesetzt, um das Drehmoment zu vermindern, und das Verfahren ist somit vollständig durchgeführt. Falls im Schritt 131 keine Bestätigung vorliegt, schreitet das Verfahren zum Schritt 134 weiter, und das Flag XTRC zur Anwendung der Traktionskontrolle wird auf 0 gesetzt, um das Verfahren zu Ende zu bringen, nach welchem das Verfahren zum Schritt 200 in 3 weitergeht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Zielgeschwindigkeit entsprechend der drei oben beschriebenen Verfahren festgesetzt, obwohl es natürlich ebenso möglich ist, verschiedenstartige Festsetzungen gemäß anderen Parametern vorzunehmen.
Als nächstes wird im Schritt 200 gemäß 3 die Auswahl der Zielgeschwindigkeit durchgeführt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wie dargestellt im Flussdiagramm gemäß 7, ein Vergleich im Schritt 201 der Zielgeschwindigkeit VT1 und der Zielgeschwindigkeit VT2 durchgeführt, und im Schritt 202 und Schritt 203 wird der größere Wert als Zielgeschwindigkeit VTX ausgewählt. Das Verfahren geht dann zum Schritt 204 weiter und bestimmt, ob das Flag XTRC zur Anwendung der oben erwähnten Traktionskontrolle 1 ist oder nicht. Falls dies nicht der Fall ist, wird als endgültige Zielgeschwindigkeit VTX die Zielgeschwindigkeit VTX festgesetzt, die in den Schritten 202 oder 203 bestimmt wurde. Falls XTRC gleich 1 ist, geht das Verfahren zum Schritt 205 weiter, bei dem ein Vergleich der Zielgeschwindigkeit VTX, die gerade festgesetzt wurde, und der Zielgeschwindigkeit VT3, festgesetzt in 6(B), durchgeführt wird. Wenn die Zielgeschwindigkeit VT3 geringer ist als die Zielgeschwindigkeit VTX, geht das Verfahren zum Schritt 206 weiter, bei dem VT3 als endgültige Zielgeschwindigkeit VTX festgesetzt wird und das Verfahren beendet wird. Wenn die Zielgeschwindigkeit VT3 größer ist oder gleich ist der Zielgeschwindigkeit VTX im Schritt 205, wird das Verfahren beendet.
Da der Fahrer das Gaspedal während der Fahrregelung nicht wesentlich niederdrückt, wird durch Auswahl der Zielgeschwindigkeit VTX, wie es oben beschrieben ist, die Zielgeschwindigkeit VT1, die aus der Gaspedalposition abgeleitet wird, nahezu 0. Als Ergebnis daraus wird die Zielgeschwindigkeit VT2 während der Fahrregelung als Zielgeschwindigkeit VTX ausgewählt. Wenn der Fahrer das Gaspedal niedergedrückt hat, ist der Wert der Zielgeschwindigkeit VT1, die aus der Gaspedalposition gewonnen wird, größer als der Wert der Zielgeschwindigkeit VT2 während der Fahrregelung, so dass VT1 als Zielgeschwindigkeit VTX gewählt wird.
Wenn die Traktionskontrolle durchgeführt wird, wird die niedrigere Zielgeschwindigkeit als endgültige Zielgeschwindigkeit im Schritt 205 und 206 ausgewählt, so dass die Zielgeschwindigkeit so festgesetzt wird, dass das Drehmoment vermindert wird. Im Ergebnis werden somit die Wirkungen der Traktionskontrolle aufgrund der Auswahl der Zielgeschwindigkeit von den zahlreichen Fahrzeugzielgeschwindigkeiten nicht nachteilig beeinträchtig.
Auf diese Weise wird nach der Vervollständigung des Verfahrens gemäß 3 im Schritt 200 das Verfahren zu Schritt 300 weitergehen.
Im Schritt 300 wird die Fahrzeugzielbeschleunigung GT berechnet und festgesetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Festsetzen entsprechend dem Flussdiagramm in 8 durchgeführt. Wenn das Verfahren zum Festsetzen der Fahrzeugzielbeschleunigung gemäß 8 durchgeführt wird, wird als erstes die momentane Geschwindigkeit SPD im Schritt 301 eingelesen. Im folgenden Schritt 302 wird die Fahrzeugzielbeschleunigung GT entsprechend der folgenden Gleichung festgesetzt: GT = KGT·(VTX – SPD) [2]wobei K_GT eine Konstante ist, die entsprechend dem Flussdiagramm in 9 zum Beispiel erhalten wurde. Im Schritt 901 in 9 wird bestimmt, ob der Ganghebel in der D-Stellung (Fahrstellung) ist, und ob das Fahrzeug somit zur Zeit vorwärts bewegt wird. Wenn das Fahrzeug vorwärts bewegt wird, schreitet das Verfahren zum Schritt 902 weiter. Wenn das Fahrzeug nicht vorwärts bewegt wird, wird angenommen, dass der Ganghebel sich in der Stellung R (Rückwärtsfahrt) befindet, und das Verfahren schreitet zum Schritt 903. Im Schritt 902 wird die Vorwärtskonstante K_GT1 als Konstante K_GT eingesetzt. Im Schritt 903 wird die Rückwärtskonstante K_GT2 als Konstante K_GT eingesetzt, um das Verfahren zu vervollständigen. Weiterhin wird bei diesem Ausführungsbeispiel folgende Beziehung aufrechterhalten.
K_GT1 > K_GT2 so dass K_GT1 gleich 7,1 × 10^–4 und K_GT2 gleich 1,7 × 10^–4.
Durch Festsetzen der Zielbeschleunigung GT, wie oben beschrieben, wird die Zielbeschleunigung 0, wenn die Abweichung zwischen der Zielgeschwindigkeit VTX und der momentanen Geschwindigkeit 0 ist, wie dargestellt in 10, und wenn die Abweichung groß ist, wird auch die Zielbeschleunigung GT groß. Im Ergebnis wird es somit möglich, eine Beschleunigung zu erzielen, die den momentanen Fahrbedürfnissen des Fahrers entspricht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Konstante K_GT für Rückwärts- und Vorwärtsfahrt differenziert und K_GT1 > K_GT2 gesetzt. Im Ergebnis wird somit ein plötzliches Beschleunigen des Fahrzeugs im Ansprechen auf eine starke Betätigung des Gaspedals während Rückwärtsbetrieb des Fahrzeugs vermieden. Auf diese Weise wird, wenn die Zielbeschleunigung GT festgesetzt wird, das Verfahren zum Schritt 400 in 3 weiterschreiten.
Im Schritt 400 gemäß 3 wird das Zielantriebsdrehmoment festgesetzt. Als erstes wird das Zielantriebsdrehmoment aufgrund des Fahrwiderstandes R errechnet. Der Fahrwiderstand R wird als Summe aus vier Elementen berechnet: Der Rollwiderstand R_r, der Luftwiderstand R_a, der Steigungswiderstand R_g (grade resistance) und der Beschleunigungswiderstand R_i.
Der Rollwiderstand R_r wird durch solche Faktoren wie Fahrzeuggeschwindigkeit und Reifenbelastung bestimmt. Jedoch wird im wesentlichen angenommen, dass er in erster Linie eine Funktion des Fahrzeuggewichtes ist, und annäherungsweise durch die folgende Gleichung im Schritt 402 bestimmt werden kann: Rr = μr·W [3]wobei μ_r der Rollwiderstandskoeffizient ist, und W das gesamte Fahrzeuggewicht. Der Rollwiderstandskoeffizient μ_r hängt auch vom Reifentyp ab. Der Standardwert für μ_r liegt zwischen 0,010 und 0,015.
Der Luftwiderstand R_a wird durch die folgende Gleichung proportional zur zweiten Ordnung der Geschwindigkeit im Schritt 403 berechnet. Ra = μa·A·SPD2 [4] wobei μ_a der Luftwiderstandskoeffizient ist, A die gesamte Projektionsfläche und SPD die Fahrgeschwindigkeit. Der Luftwiderstandskoeffizient μ_a ist ein Wert, der über Tests erhalten wird.
Der Neigungswiderstand R_g kann durch die folgende Gleichung im Schritt 404 errechnet werden, wenn der Neigungswinkel des Fahrzeugs als Ú angesetzt wird: Rg = W·sin Ú [5]
Das Verfahren zur Bestimmung des Neigungswinkels des Fahrzeugchassis wird später erläutert.
Der Beschleunigungswiderstand R_i kann aus der folgenden Gleichung gewonnen werden, indem die Beschleunigung G verwendet wird, gemäß Schritt 405: Ri = (1 + Þ)·W·G [6]wobei Þ die momentane Gewichtszunahmerate ausdrückt. Diese wird erhalten durch Multiplizieren des Trägheitsmoments des Motorübertragungssystems, der Welle und des Rades, mit dem Wert des wirksamen Radius der Antriebswelle und durch anschließendes Teilen, dieses Werts durch das Fahrzeuggesamtgewicht W. Es ist jedoch extrem schwierig und problematisch, das Trägheitsmoment aus Tabellen oder Vibrationsmessungen etc. zu erhalten. Aus diesem Grund werden Näherungswerte aus der folgenden Tabelle verwendet, um die Gewichtszunahmerate Þ zu erhalten.
Als nächstes beschreibt 11 das Verfahren zur Bestimmung des Zielantriebsdrehmoments aus dem Fahrwiderstand R, wie oben erläutert, die Summe aus Rollwiderstand R_r, Luftwiderstand R_a, Neigungswiderstand R_g und Beschleunigungswiderstand R_i. Das Verfahren wird mit einem Flussdiagramm beschrieben. Das Flussdiagramm gemäß 11 entspricht dem Schritt 400 in 3.
Wenn dieses Verfahren durchgeführt wird, wird eine Berechnung des Neigungswinkels Ú des Fahrzeugchassis durchgeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Neigungswinkel Ú berechnet, indem die Tatsache ausgenutzt wird, dass das Antriebsdrehmoment und der Antriebswiderstand im Gleichgewicht sind. Das heißt, das Antriebsdrehmoment DRV wird wie folgt ausgedrückt: DRV = GEAR·TCNV·TE [7]wobei GEAR das Untersetzungsverhältnis ist, das im Schritt 500 der 3 berechnet wurde, und später genauer erläutert wird: Zum Beispiel das momentane Untersetzungsverhältnis. TCNV ist das Drehmomentenverhältnis und TE ist das Motordrehmoment.
Wie oben bereits erwähnt, ist der Antriebswiderstand R wie folgt ausgedrückt: R = Rr + Ra + Rg + Ri [8]
Da das Antriebsmoment DRV und der Antriebswiderstand gleich sind, wird aus den Gleichungen 6, 7 und 8 folgende Beziehung abgeleitet: Ú = sin–1[{DRV – (Rr + Ra + Ri)}/W) [9]
Und es ist auf diese Weise möglich, den Neigungswinkel Ú zu erhalten. Weiterhin können aus dieser Gleichung der Rollwiderstand R_r und der Luftwiderstand R_a erhalten werden, indem die Werte in den Schritten 402 und 403 aus 11, wie weiter unten erläutert, gelesen werden. Jedoch ist es hierbei nötig, wenn der Beschleunigungswiderstand R_i aus dem Schritt 405 erhalten wird, da die Zielbeschleunigung GT als Beschleunigung G benutzt wird, die momentane Beschleunigung zu verwenden, um den Wert R_i zu erhalten. Wenn die momentane Beschleunigung als GB angesehen wird, kann der Beschleunigungswiderstand R_i aus der folgenden Gleichung erhalten werden: Ri = (1 + Þ)·W·GB [10]
Die momentane Beschleunigung GB wird wie folgt aus der Differenz zwischen der Geschwindigkeit SPD_n-1, erhalten aus einem vorangegangenen Berechnungsschritt, und der Geschwindigkeit SPD_n, erhalten aus dem momentanen Berechnungsschritt, berechnet: GB = (SPDn – SPDn-1) × KGB [11]wobei K_GB eine Konstante ist, die aus der folgenden Gleichung erhalten wird: KGB = 1000/(delta T·G) [12]wobei ΔT die Samplingzeit ist und G die Erdbeschleunigung (9,8 m/s²).
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Berechnung des Neigungswinkels Ú entsprechend den oben erwähnten Grundsätzen zeigt. Die folgende Beschreibung basiert auf 12.
Wenn das Verfahren durchgeführt wird, wird eine Berechnung der momentanen Beschleunigung GB mittels der Gleichung 11 und der Gleichung 12 im Schritt 1201 durchgeführt. Im Schritt 1202 wird eine Berechnung des Drehmomentenverhältnisses TCNV durchgeführt. 14 zeigt die Beziehung zwischen dem Drehmomentenverhältnis TCNV und dem Geschwindigkeitsverhältnis SLIP der Turbineneingangs-/-ausgangsdrehzahl des Drehmomentwandlers. Durch Ableitung des Geschwindigkeitsverhältnisses SLIP von der Turbineneingangs-/-ausgangsdrehzahl ist es möglich, das Drehmomentenverhältnis TCNV gemäß 14 abzuleiten. Wie dargestellt in 14, sinkt das Drehmomentverhältnis TCNV umgekehrt proportional zum Geschwindigkeitsverhältnis SLIP ab. 13 ist ein Flussdiagramm, das die Steuerroutine zum Berechnen von TCNV zeigt. Die folgende Beschreibung basiert auf 13.
Wenn das Verfahren durchgeführt wird, wird das Geschwindigkeitsverhältnis SLIP mittels der folgenden Gleichung im Schritt 1301 berechnet. SLIP = (SPD·KSLIP·GEAR)/NE [13] wobei K_SLIP die Geschwindigkeits-Verhältniskonstante ist, die durch folgende Gleichung erhalten wird: KSLIP = 1000/(60·2·π·rD) [14]wobei r_D der wirksame Radius der Antriebsreifen ist. Wenn das Geschwindigkeitsverhältnis SLIP mittels der Gleichung 13 und der Gleichung 14 erhalten wird, geht das Verfahren weiter zum Schritt 1302. Im Schritt 1302 wird das Drehmomentenverhältnis TCNV in Relation zum Geschwindigkeitsverhältnis SLIP erhalten, basierend auf der Tabelle, dargestellt in 14, und das Verfahren wird beendet. Nachdem das Drehmomentverhältnis TCNV entsprechend dem oben erläuterten Verfahren bestimmt wurde, geht das Verfahren weiter zum Schritt 1203 in 12.
Im Schritt 1203 wird das Motordrehmoment TE abgeleitet. 15 zeigt die Beziehung zwischen dem Motordrehmoment TE, der Motordrehzahl NE und der Drosselklappenöffnung TA. Wie dargestellt in der Figur, ist, je größer die Motordrehzahl NE ist, das Motordrehmoment TE umso kleiner. Je größer die Drosselklappenöffnung TA ist, desto größer ist das Motordrehmoment TE. Auch wird bei diesem Ausführungsbeispiel das Motordrehmoment TE von der zweidimensionalen Tabelle der Motordrehzahl NE und der Drosselklappenöffnung TA, die auf den Eigenschaften, dargestellt in 15, beruhen, abgeleitet.
Im Schritt 1204 wird der Neigungswinkel Ú über die folgende Gleichung erhalten: Ú = sin–1[{GEAR·TCNV·TE – (Rr + Ra + Ri)}/W] [15] wobei R_i der Beschleunigungswiderstand ist, der aus der momentanen Beschleunigung GB errechnet wurde. Dieser wird durch die folgende Gleichung erhalten: R1 = (1 + Þ)·W·GB [16]
Das Untersetzungs-Verhältnis GEAR ist der Wert, der im Schritt 500 von 3 ermittelt wurde, wie weiter unten beschrieben wird.
Die oben erläuterten Verfahren werden im Schritt 401 gemäß 11 durchgeführt. Wenn der Neigungswinkel Ú im Schritt 401 ermittelt wird, geht das Verfahren zum Schritt 402 weiter. Im Schritt 402 wird der Rollwiderstand R_r mittels der Gleichung 3 ermittelt. Im Schritt 403 wird der Luftwiderstand R_a mittels der Gleichung 4 ermittelt. Und im Schritt 404 wird der Neigungswiderstand R_g mittels der Gleichung 5 und des Werts Ú, erhalten im Schritt 401, abgeleitet. Im Schritt 405 wird der Beschleunigungswiderstand R_i mittels der Gleichung 6 bestimmt. Im Schritt 406 wird das Zielantriebsdrehmoment TDRV mittels folgender Gleichung ermittelt, um das Verfahren zu beenden. TDRV = Rr + Ra + Rg + Ri [17]
Die oben erläuterten Verfahren werden in Schritt 400 der 3 durchgeführt. Wenn die Verfahren im Schritt 400 beendet sind, geht das Verfahren zum Schritt 500 weiter.
Im Schritt 500 erfolgt eine Berechnung des Untersetzungs-Verhältnisses GEAR. 16 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Festsetzen des Untersetzungs-Verhältnisses GEAR zeigt. Wenn dieses Verfahren durchgeführt wird, wird im Schritt 501 das Untersetzungs-Verhältnis GEAR und der Lockup-An-Aus-Zustand der Kupplung XLU eingelesen, die von der zweidimensionalen Tabelle, dargestellt in 17, abgeleitet werden, und auf dem Zielantriebsdrehmoment TDRV basiert, das im Schritt 400 bestimmt wurde, und der Zielgeschwindigkeit VTX, die im Schritt 200 ausgewählt wurde. Damit wird das Verfahren beendet, und es wird weiter zum Schritt 600 gemäß 3 fortgefahren.
Als nächstes folgt eine Beschreibung des Verfahrens zum Kompilieren der zweidimensionalen Tabelle in 17, die bereits oben erwähnt wurde, wobei als Beispiel ein Viergang-Automatikgetriebe mit einer Lockup-Kupplung 12a verwendet wurde. In diesem Fall bestehen acht mögliche Kombinationen, abhängig von dem Untersetzungsverhältnis und dem An-Aus-Zustand der Lockup-Kupplung 12a. Jedoch gibt es unter diesen Kombinationen Kombinationen, bei denen es unmöglich ist, die Zielgeschwindigkeit und das Zielantriebsdrehmoment zu realisieren (aufgrund eines Überdrehen des Motors oder unzureichenden Motordrehmoments, etc.). Daher werden diese Möglichkeiten zuerst von den möglichen Kombinationen in der Tabelle eliminiert. Als nächstes wird betreffend der verbleibenden Kombinationen der Benzinverbrauch abgeleitet, und die Kombinationen, bei denen dieser Wert am geringsten sind, werden als Tabellenwerte ausgewählt. Wenn die oben erwähnten Operationen durchgeführt werden, betreffend der verschiedenen Gridpunkte für die Kombinationen aus dem Zielantriebsdrehmoment TDRV und der Zielgeschwindigkeit VTX in der Tabelle, wird ein Diagramm im Wesentlichen gleich dem in 18 gezeigten der verschiedenen Eigenschaften erhalten.
Wie dieses Eigenschaftsdiagramm zeigt, wird die Getriebestellung so festgesetzt, dass je höher die Zielgeschwindigkeit ist, desto geringer ist das Untersetzungsverhältnis, und je höher das Zielantriebsdrehmoment ist, desto höher ist das Untersetzungsverhältnis. Im Ergebnis wird, wenn das Zielantriebsdrehmoment gering ist, wenn die Zielgeschwindigkeit hoch wird, plötzlich der Gang gewechselt (Wechsel des Ganges zu einem Gang mit einem geringeren Untersetzungs-Verhältnis). Wie dargestellt durch die gestrichelten Linien in der Figur, wird die Lockup-Kupplung geschlossen bei einem geringen Zielantriebsdrehmoment und einer hohen Zielgeschwindigkeit innerhalb des Antriebsbereiches des dritten und vierten Ganges. Kein Schließen der Lockup-Kupplung 12a erfolgt im ersten und zweiten Gang, weil sich eine Drosselung ergibt, falls die Lockup-Kupplung 12a bei geringer Geschwindigkeit geschlossen wird. Die Tabelle in 17 ist entsprechend diesem Eigenschaftsdiagramm kompiliert. Da die Eigenschaften, dargestellt in 17, dieselben sind, wie die in dem Eigenschaftsdiagramm gemäß 18, wird, um unnötige Wiederholung zu vermeiden, auf eine Beschreibung dieser Eigenschaften verzichtet.
Wenn das Verfahren im Schritt 500 gemäß 3 beendet ist, geht das Verfahren zum Schritt 600 weiter, indem die Zieldrosselklappenöffnung TTA berechnet wird. Das Verfahren zum Berechnen der Zieldrosselklappenöffnung wird entsprechend im Flussdiagramm in 19 beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Berechnung der Zieldrosselklappenöffnung TTA mittels einer Proportional- und Integralregelung (PI-Control) entsprechend dem Feedback der Beschleunigung.
Wenn dieses Verfahren durchgeführt wird, wird ein Regelfaktor K_P für die Proportionalkontrolle und ein Regelfaktor K_I für die Integralkontrolle, basierend auf einer zweidimensionalen Tabelle, des Untersetzungs-Verhältnisses GEAR und des Lockup-Zustands XLU, wie dargestellt in 20, abgeleitet. Diese ist so festgelegt, dass die Werte absinken, wenn der Regelfaktor von LOW (erster Gang) zum vierten Gang geht. Die Bestimmung erfolgt in solcher Weise, dass der Wert geringfügig geringer ist, wenn die Lockup-Kupplung verbunden ist, gegenüber dem Wert, wenn die Lockup-Kupplung geöffnet ist. Folglich sind die Bestimmungen beim vorliegenden Ausführungsbeispiel so: K_P 1 < K_P 2, K_P 3 < K_P 4, ..., K_P 7 < K_P 8; K_I 1 < K_I 2, K_I 3 < K_I 4, ..., K_I 7 < K_I 8. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Wert der Regelkonstante entsprechend dem Verbindungszustand der Lockup-Kupplung geändert. Es ist jedoch nicht absolut notwendig, diesen Wert zu ändern, und ein Speicher kann eingespart werden, wenn der Wert auf einen einheitlichen Wert eingestellt wird.
Als nächstes wird im Schritt 602 die Beschleunigungsdifferenz GERR aus der Zielbeschleunigung GT und der momentanen Beschleunigung entsprechend der folgenden Gleichung erhalten: GERR = GT – GB [18]
Als nächstes wird im Schritt 603 der proportionale Drosselsteuerwert PTA von der folgenden Gleichung erhalten: PTA = Kp·GERR [19]
Dann wird im Schritt 604 der integrale Drosselsteuerwert ITA aus der folgenden Gleichung erhalten: ITA = ITAn-1 + KI·GERR [20]wobei ITA_n-1 der vorhergehende integrale Drosselsteuerwert ITA ist.
Wenn im Schritt 605 die Zieldrosselklappenöffnung TTA aus der folgenden Gleichung erhalten wird, wird das Verfahren beendet. TTA = PTA + ITA [21]
Als nächstes folgt eine Beschreibung des Verfahrens zum Berechnen des Zielwertes für die Drosselklappenöffnung entsprechend dem Regelblockdiagramm, dargestellt in 21.
Wenn die Zielbeschleunigung GT eingegeben wird, wird die momentane Beschleunigung GB und die Differenz mit der Zielbeschleunigung GT (Beschleunigungsdifferenz) eingelesen und GERR berechnet. Dann wird, basierend auf der Beschleunigungsdifferenz GERR, der proportionale Drosselsteuerwert PTA aus dem proportionalen Steuerfaktor K_P erhalten, und der integrale Drosselsteuerwert ITA aus dem integralen Steuerfaktor K_I erhalten. Der proportionale Steuerfaktor K_P und der integrale Steuerfaktor K_I werden entsprechend des Untersetzungs-Verhältnisses GEAR und des Lockup-Zustandes XLU erhalten.
Durch Addieren des proportionalen Drosselsteuerwertes PTA und des integralen Drosselsteuerwertes ITA ist es möglich, den Zieldrosselklappensteuerwert TTA zu erhalten.
Die Steuereinrichtung 8 steuert die Lockup-Kupplung 12a des Drehmomentenwandlers 12 und die Getriebeposition des AT 3, um das Untersetzungs-Verhältnis GEAR und den Lockup-Zustand XLU, wie in den oben erwähnten Verfahren berechnet, zu erhalten, und steuert den Drosselklappenaktuator 6, um die Zieldrosselklappenöffnung zu realisieren.
Mittels Durchführung der Regelungen des oben erwähnten Ausführungsbeispiels ist es möglich, den Benzinverbrauch zu vermindern und gleichzeitig den Bedürfnissen des Fahrers zu entsprechen. Es ist insbesondere möglich, die Verbrennung während einer Beschleunigungsphase und während einer Abbremsphase zu verbessern. Weiterhin ist es, wenngleich bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel zahlreiche Zielgeschwindigkeiten festgesetzt wurden, nicht absolut notwendig, mehrere Werte festzusetzen. Eine Zielgeschwindigkeit ist grundsätzlich ausreichend.
Auch wird bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel die Zielbeschleunigung entsprechend der Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit und der momentanen Geschwindigkeit festgesetzt. Jedoch ist die Erfindung nicht auf dieses Verfahren zur Bestimmung der Zielbeschleunigung beschränkt. Es ist auch möglich, den Wert, basierend auf der Zielgeschwindigkeit, die die Anforderungen des Fahrers an das System widerspiegelt, festzusetzen. Zum Beispiel ist es auch möglich, eine zweidimensionale Tabelle zu erstellen, um eine Zielbeschleunigung von einer Zielgeschwindigkeit und der momentanen Geschwindigkeit, wie dargestellt in 22, zu erhalten, und die Zielbeschleunigung von dieser Tabelle abzulesen, wenn sie benötigt wird. Diese Tabelle kann so kompiliert werden, dass die Zielbeschleunigung ansteigt in Übereinstimmung mit der momentanen Geschwindigkeit, und die Zielbeschleunigung absinkt in Übereinstimmung mit einem Absinken der momentanen Geschwindigkeit.
Auch wenn die Zielbeschleunigung mittels der Gleichung 2 beim oben erläuterten Ausführungsbeispiel erhalten wird, kann die Konstante K_GT entsprechend den Fahrbedingungen (Ganghebelstellung) geändert werden. Jedoch ist es auch möglich, mit einem festen Wert zu regeln.
Auch wird beim oben erläuterten Ausführungsbeispiel der Fahrzeugneigungswinkel Ú von der Gleichung 9 erhalten, wenn das Zielantriebsdrehmoment errechnet wird. Die Erfindung ist jedoch nicht notwendigerweise auf ein solches Verfahren beschränkt. Zum Beispiel kann der Wert entsprechend einem Flussdiagramm, dargestellt in 23, auf andere Weise erhalten werden, wenn das Fahrzeug einen G-Sensor (Beschleunigungssensor) aufweist, um eine Beschleunigung des Fahrzeugs nach oben oder unten festzustellen.
Die folgende Erläuterung basiert auf diesem Flussdiagramm. Im Schritt 2301 wird die Ausgabe GE des G-Sensors eingelesen. Im Schritt 2302 wird der Neigungswinkel Ú aus der folgenden Gleichung erhalten und das Verfahren damit abgeschlossen. Ú = cos–1GE. [22]
Als nächstes wird die Berechnung des Neigungswinkels Ú anhand der 24 und 25 erläutert. In 24 ist ein G-Sensor an dem Fahrzeug 13 vorgesehen, um die Beschleunigung in vertikaler Richtung des Fahrzeugs, das heißt in vertikaler Richtung zum Boden, zu erfassen. Das ausgegebene Signal wird in die Steuereinrichtung 8 eingegeben. Wenn die Ausgabe des G-Sensors keine Beschleunigung in Vertikalrichtung anzeigt, ist der Ausgangswert entsprechend 1G (Erdbeschleunigung). Wenn jedoch das Fahrzeug auf eine Steigung bewegt wird, wie dargestellt in 25, ist die Gravitationskraft, die auf das Fahrzeug wirkt, in eine Kraft in geneigter Richtung und eine Kraft in horizontaler Richtung zerlegt. Als Ergebnis daraus entspricht der Ausgangswert der Gleichung 1G·cosÚ, wenn der Neigungswinkel Ú ist. Als Ergebnis ist der ausgegebene Wert des G-Sensors GE, wenn an einer Steigung mit dem Neigungswinkel Ú gefahren wird, durch die folgende Gleichung angegeben. GE = cos Ú [G] [23]
Mit dieser Gleichung ist es möglich, den Neigungswinkel Ú über die Gleichung 22 zu erhalten.
Durch die Ermittlung des Neigungswinkels mit der oben beschriebenen Methode ist es nicht mehr länger notwendig, das Drehmomentenverhältnis TCNV und das Motordrehmoment TE zu berechnen, es wird jedoch ein G-Sensor benötigt.
Wenn des weiteren das Motordrehmoment TE errechnet wird, um das Zielantriebsdrehmoment bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel zu ermitteln, wird auf eine Herleitung aus einer zweidimensionalen Tabelle der Motordrehzahl NE und der Drosselklappenöffnung TA zurückgegriffen. Jedoch ist es, wie dargestellt in dem Flussdiagramm 26, auch möglich, dies von dem Druck im Einlasssystem P_m abzuleiten. Wenn das Verfahren in 26 durchgeführt wird, wird im Schritt 2601 der Druck im Einlasssystem P_m ermittelt. Wie dargestellt in 27, wird der Druck im Einlasssystem P_m mittels eines Einlassdrucksensors 14, angeordnet auf der Seite stromunterhalb der Drosselklappe 5, erfasst. Es ist jedoch auch möglich, diesen Wert auf der Basis der Betriebsbedingungen des Motors zu schätzen. Im Schritt 2602 wird das Motordrehmoment von der zweidimensionalen Tabelle in Relation zum Druck im Einlasssystem P_m, basierend auf den Eigenschaften, dargestellt in 28, eingelesen. Wie dargestellt in 28, ist das Motordrehmoment TE proportional zu dem Druck im Einlasssystem P_m. Daher wird deutlich, dass das Verfahren zum Berechnen des Motordrehmoments nicht auf das zum oberen Ausführungsbeispiel erläuterte Verfahren beschränkt ist, sondern diese Berechnung auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden kann.
Auch wurde bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel das Untersetzungs-Verhältnis aus dem Zielantriebsdrehmoment und der Zielgeschwindigkeit abgeleitet. Es kann jedoch auch abgeleitet werden von dem Zieldrehmoment und der momentanen Geschwindigkeit. Nichts desto trotz macht es die Ermittlung des Untersetzungs-Verhältnisses unter Benutzung einer Zielgeschwindigkeit während Übergangsphasen über Beschleunigungsphasen möglich, eine Zielgeschwindigkeit zu ermitteln.
Weiterhin wurde bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel die PI-Kontrolle der Zieldrosselklappenöffnung auf Basis der Differenz zwischen der Zielbeschleunigung und der momentanen Beschleunigung durchgeführt, aber diese Erfindung ist nicht auf dieses Verfahren beschränkt. Es ist auch möglich, ein Bestimmungsverfahren zu verwenden, das das Beschleunigungsbedürfnis des Fahrers widerspiegelt. Auf diese Weise ist es möglich, die Zieldrosselklappenöffnung mittels Verfahren zu erhalten, die moderne Steuermethoden wie Fuzzy-Control-Verfahren beinhaltet.
Weiterhin wurde bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel ein vielstufiges Getriebe mit einer Lockup-Kupplung verwendet. Es ist jedoch auch möglich, diese Erfindung zusammen mit einer Ausrüstung zu verwenden, die keine Lockup-Kupplung aufweist, oder ein stufenloses Getriebe.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen dieser beschrieben wurde unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, ist doch zu verstehen, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen für den Fachmann selbstverständlich sind. Solche Änderungen und Modifikationen fallen jedoch dennoch unter den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, der durch die anliegenden Ansprüche definiert wird.

Claims

Regelsystem für ein Fahrzeug mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (9), der ein Ausgangssignal (SPD) abgibt, das die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wiedergibt; einer Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung (811–81n, 82) zum Festsetzen einer Zielgeschwindigkeit (VTX) des Fahrzeugs; einer Zielbeschleunigungs-Festsetzungseinrichtung (83), verbunden mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (9) und der Zielgeschwindigkeits-Festsetzungseinrichtung (811–81n, 82) zur Erzeugung einer Zielfahrzeugbeschleunigung (GT), basierend auf dem Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (SPD) und der Zielgeschwindigkeit (VTX); einem Drosselklappenöffnungs-Steuergerät (86, 87), das den Öffnungsgrad (TA) einer Motordrosselklappe (5) des Fahrzeugs steuert, entsprechend der Zielfahrzeugbeschleunigung (GT); einer Zielantriebsdrehmoment-Festsetzungseinrichtung (84) zum Festsetzen eines Zielantriebsdrehmoments (TDRV) für die Räder des Fahrzeugs; und einer Automatikgetriebe-Regeleinrichtung (85) zum Festsetzen eines Untersetzungs-Verhältnisses (GEAR) eines automatischen Getriebes (3) des Fahrzeugs, entsprechend der Zielgeschwindigkeit (VTX) und dem Zielantriebsdrehmoment (TDRV), und zur Steuerung des automatischen Getriebes (3), um das Zielantriebsdrehmoment (TDRV) bei minimalem Brennstoffverbrauch zur Verfügung zu stellen.
Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung (811–81n, 82) umfasst: eine Vielzahl von Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinheiten (811–81n), wobei jede Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinheit (811–81n) eine Zielgeschwindigkeit (VT1–VTn) für das Fahrzeug festsetzt; und eine Zielgeschwindigkeits-Auswahleinrichtung (82), die eine aus einer Vielzahl von Zielgeschwindigkeiten (VT1–VTn) als Zielgeschwindigkeit (VTX) auswählt.
Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinheiten (811–81n) eine Zielgeschwindigkeit (VT1–VTn) entsprechend einer Position (Ap) eines Gaspedals des Fahrzeugs festsetzen.
Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinheiten (811–81n) eine Zielgeschwindigkeit (VT1–VTn) entsprechend einer Fahrkontrolle festsetzen.
Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielgeschwindigkeits-Auswahleinrichtung (82) die geringste von einer ausgewählten Zielgeschwindigkeit (VT1–VTn) und einer Traktionskontrolle-Zielgeschwindigkeit (VT3) als Zielgeschwindigkeit (VTX) festsetzt.
Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung (83) eine Zielbeschleunigung (GT) entsprechend einer Differenz zwischen der Fahrzeugzielgeschwindigkeit (VTX) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (SPD) festsetzt, so dass die Zielbeschleunigung (GT) ansteigt, wenn die Differenz größer wird.
Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung (83) eine Zielbeschleunigung (GT) unter Berücksichtigung des Vorwärts-Rückwärts-Zustandes des automatischen Getriebes (3) festsetzt.
Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Automatikgetriebe-Regeleinrichtung eine Untersetzungsverhältnis-Regeleinrichtung (85) zum Festsetzen des Automatikgetriebe-Untersetzungsverhältnisses (GEAR) auf einen Wert, ausgewählt aus einer Vielzahl von möglichen Untersetzungs-Verhältnissen, umfasst, der einen minimalen Brennstoffverbrauch für die Zielgeschwindigkeit (VTX) und das Zielantriebsdrehmoment (TDRV) gewährleistet.
Regelsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Untersetzungsverhältnis-Regeleinrichtung (85) eine Tabelleneinrichtung (501) zum Ermitteln des Untersetzungs-Verhältnisses (GEAR) von einer Tabelle umfasst, die auf der Zielgeschwindigkeit (VTX) und dem Zielantriebsdrehmoment (TDRV) basiert.
Regelsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Getriebe (3) einen Drehmomentenwandler (12) und eine Lockup-Kupplung (12a) umfasst, und die Untersetzungsverhältnis-Regeleinrichtung (85) eine Lockup-Kupplungs-Steuereinrichtung (85) umfasst zum Steuern der Lockup-Kupplung (12a), um einen minimalen Brennstoffverbrauch für die Zielgeschwindigkeit (VTX) und das Zielantriebsdrehmoment (TDRV) zu gewährleisten.
Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Automatikgetriebe-Regeleinrichtung eine Untersetzungs-Verhältnisregeleinrichtung (85) zum Festsetzen eines Automatikgetriebe-Untersetzungs-Verhältnisses (GEAR) auf einen Wert, ausgewählt unter einer Vielzahl von möglichen Untersetzungs-Verhältnissen, umfasst, der einen minimalen Brennstoffverbrauch für das Ausgangssignal (SPD) des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (9) und das Zielantriebsdrehmoment (TDRV) gewährleistet.
Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Antriebsdrehmoment-Festsetzeinrichtung (84) das Zielantriebsdrehmoment (TDRV) entsprechend der Zielfahrzeugbeschleunigung (GT) und dem Ausgangssignal (SPD) des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (9) festsetzt.