DE19515534B4 - Steuervorrichtung für automatisches Getriebe und ein Steuerverfahren hierfür - Google Patents

Steuervorrichtung für automatisches Getriebe und ein Steuerverfahren hierfür Download PDF

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Abstract

Steuervorrichtung (11) für ein automatisches Getriebe (5) eines Fahrzeuges mit einem Fahrzeugantriebsstrang (4, 5, 8, 9, 10), aufweisend einen Motor (4) und ein mit dem automatischen Getriebe (5) versehenen Drehmomentwandler (6), und mit einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen von Motordrehgeschwindigkeit, Motorlast des Fahrzeugantriebsstranges (4, 5, 8, 9, 10) und Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei die Steuervorrichtung (11) den Fahrzeugantriebsstrang (4, 5, 8, 9, 10) über die Drosselklappenöffnung unter Verwendung von von der Anzeigeeinrichtung erfaßten Signalen steuert, wobei eine Speichereinrichtung (22) zum Speichern von Charakteristiken (24, 26) der Motorausgangsleistung und des Drehmomentwandlers (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
a) die Speichereinrichtung (22) des weiteren eine Charakteristik (25) des Kraftstoffverbrauchs beinhaltet;
b) eine Einrichtung (47, 50) zum Berechnen und Vergleichen des Kraftstoffverbrauchs auf der Basis der Motordrehgeschwindigkeit, der Motorlast und der Charakteristiken (24, 25, 26) der Motorausgangsleistung, des Drehmomentwandlers (6) und des Kraftstoffverbrauchs vor dem Schalten und nach dem Schalten vorgesehen ist; und...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein automatisches Getriebe und ein Steuerverfahren für das automatische Getriebe wobei das Schalten ohne Schaltroutineverzeichnis durch Berechnen eines Schaltpunktes durchführbar ist.
  • In der Vergangenheit wurde ein Getriebeschalt-Routineverzeichnis in der Steuervorrichtung für das automatische Getriebe in der Entwicklungsstufe eines Fahrzeuges bestimmt, wobei dessen Kraftstoffverbrauchs-, Beschleunigungscharakteristik und dergleichen in Betracht gezogen wurden, und das Schaltroutineverzeichnis wird in einem Speicherelement gespeichert, das in dem Fahrzeug angeordnet ist. Bei diesem Verfahren ist es möglich, in Realzeit mit einem Computer mit geringer Rechnergeschwindigkeit zu steuern, da für die Steuerung erforderliche Daten aus dem Schaltroutineverzeichnis gelesen werden können. Jedoch besteht in jüngerer Zeit eine wachsende Notwendigkeit für komfortableres Fahren und eine aufwendigere Getriebesteuervorrichtung, die zu einem komplexen Muster bzw. Form der Gangschaltroutine führt.
  • DE 43 26 182 A1 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung eines zugkraftabhängigen Anzeigesignals oder Steuersignals für das Hochschalten eines handgeschalteten oder eines automatisch schaltenden Stufengetriebes eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor in den nächsthöheren Gang bzw. in die nächsthöhere Schaltstufe. Dieses Verfahren kann zum Steuern eines automatischen Getriebes eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugantriebsstrang, bestehend aus einem Motor und einem automatischen Getriebe angewendet werden, wobei Daten über den Betriebzustand des Fahrzeuges erfasst werden und zur Steuerung des Fahrzeugstrangs über die Drosselklappenöffnung verwendet werden. Weiterhin sind Motor- und Getriebedaten in einer Speichereinrichtung abgespeichert. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass der Kraftstoffverbrauch bei der Erzeugung des Steuersignals nicht berücksichtigt wird.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung bzw. ein Steuerverfahren für ein automatisches Getriebe eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang bereitzustellen, welche keinen Getriebeschaltplan benötigt und in Realzeit unter Berücksichtigung verschiedener Parameter, insbesondere des Kraftstoffverbrauchs, das automatische Getriebe steuert.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag kann ein automatisches Getriebe in Realzeit durch Berechnen eines Getriebeschaltpunktes in einer kurzen Zeit durch Bewerten der Antriebsachsen-Drehmomente vor und nach dem Schaltvorgang und der Kraftstoffverbrauchsrate entsprechend den in der Speichereinrichtung gespeicherten Charakteristiken des Fahrzeuges gesteuert werden. Demzufolge kann die Kapazität des Speicherelementes, welches das komplexe Getriebeschaltroutineverzeichnis gespeichert hat, auf ein Minimum herabgesetzt werden; die Herstellungskosten können reduziert werden, weil kein Speicherelement hoher Kapazität erforderlich ist; eine bislang zum Errichten des Schaltroutineprogramms verwendete lange Entwicklungszeit wird eliminiert, und es ist möglich, ein Fahrzeug mit Getriebeschaltpunkten anzutreiben, die dem Antriebsstatus oder Laufstatus des Fahrzeuges und der Anforderung des Fahrers entsprechen.
  • In der Zeichnung zeigen
  • 1 eine Ausführungsform gemäß Erfindung, wobei die Struktur eines Kraftübertragungssystems gezeigt ist.
  • 2 ein Diagramm mit der Struktur peripherer Vorrichtungen um eine CPU 21 innerhalb der ATCU 11 nach 1.
  • 3 eine erste Ausführungsform als Blockdiagramm, in welchem ein Teil der Hochschaltsteuerung gezeigt ist, berechnet von ATCU 11 in 1.
  • 4 eine Darstellung der Beziehung zwischen Antriebsachsendrehmoment und Fahrzeuggeschwindigkeit mit Drosselklappenöffnung als ein Parameter.
  • 5 ein Blockdiagramm mit Einzelheiten der Steuerung nach 3.
  • 6 eine zweite Ausführungsform als Blockdiagramm, wobei ein Teil einer Hochschaltsteuerung gezeigt ist, berechnet von ATCU 11 in 1.
  • 7 eine Darstellung, in welcher die Beziehung zwischen Kraftstoffverbrauchsrate und Fahrzeuggeschwindigkeit gezeigt ist.
  • 8 ein Blockdiagramm mit Einzelheiten der Steuerung, die in 6 gezeigt ist.
  • 9 eine dritte Ausführungsform als Blockdiagramm, wobei eine Hochschaltsteuerung gezeigt ist, wo festgelegt wird, worauf die Priorität gerichtet wird, Kraftstoffverbrauchsrate oder Antriebsachsendrehmoment, um den Getriebeschaltpunkt zu bestimmen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
  • Zunächst erfolgt die Beschreibung eines Steuerverfahrens beim Heraufschalten, wobei das Übersetzungsverhältnis von einem Zustand geringerer Geschwindigkeit auf einen Zustand höherer Geschwindigkeit geändert ist, wobei auf eine erste bis eine fünfte Ausführungsform Bezug genommen wird.
    •
  • In 1 ist die Konstruktion eines Antriebsstrangsystems für ein Fahrzeug gezeigt. Die Antriebskraft von einem Motor 4 wird an einem Getriebestrang 7 mit durch einen Drehmomentwandler 6 verstärktem Moment in ein automatisches Getriebe 5 gegeben und dann auf Antriebsräder 10 übertragen, und zwar über ein Differential 9, das auch als abschließendes Reduktionsgetriebe bzw. Untersetzungsgetriebe dient. Das Bezugszeichen 11 zeigt eine ATCU (automatic transmission control unit), die eine elektronische Steuerungseinheit zum Steuern des automatischen Getriebes ist und einen Mikrorechner enthält. Die ATCU 11 empfängt die Signale von einem ATF-(automatic transmission oil)-Öltemperatursensor 1, einem ATF-Öldrucksensor 2, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 12, einem Turbinendrehgeschwindigkeitssensor 13 und ein Motordrehzahlsignal von einer ECU (engine control unit) 14, wie es nachfolgend beschrieben wird, und ein Drosselklappenöffnungssignal und dergleichen und führt unter Verwendung dieser Eingangswerte eine Berechnung durch, um ein Ventilantriebssignal zu den Öldrucksteuer-Magnetventilen 16a, 16b zu geben, die in einem AT-Ölkreislauf 15 angeordnet sind. Die ECU 14 ist ein elektronischer Steuerkreis zum Steuern des Motors 4 und enthält einen Mikrocomputer. Die ECU 14 empfängt die Information von einem Luftstromsensor 17 zum Anzeigen der Saugluft-Strömungsrate und einem Drosselklappensensor 19 in einer Drosselklappensteuerung 18 und führt unter Verwendung dieser Eingabewerte eine Berechnung durch, um die Kraftstoffströmungsrate zum Motor 4 und die Zündzeitabstimmung zu steuern, und zwar unter Verwendung des berechneten Ergebnisses. Obwohl diese Ausfuhrungsform ein Verfahren zeigt, bei welchem eine Turbinendrehgeschwindigkeit durch Berechnen ohne Verwendung eines Signals aus einem Turbinendrehgeschwindigkeit-Sensor 13 erhalten wird, kann jedes Verfahren angewandt werden.
  • In 2 ist die Struktur von peripheren Vorrichtungen um den Mikrocomputer in der ATCU gezeigt. Die Signale von den verschiedenen Sensoren werden in Digitalsignale mit einem Eingangsprozessor 20 gewandelt und einer CPU (central processing unit) 21 des Mikrocomputers übermittelt. Die CPU 21 führt Berechnungen und Zustandsentscheidungen auf der Basis eines Rechnerprogramms durch, das in einem ROM (read only memory) 22 gespeichert ist unter Verwendung der Eingangssignale und Steuerkonstanten 28, die in dem ROM 22 gespeichert sind, unter Verwendung eines RAM (random access memory) 27, um das Ergebnis einem Ausgangsprozessor 23 zu übermitteln. Das berechnete Ergebnis wird mit dem Ausgangsprozessor 23 in eine Spannung umgewandelt, um die Ölsteuer-Magnetventile 16 in 1 zu betreiben. Der ROM 22 speichert ein Motorausgangskraft-Charakteristikverzeichnis in einem Block 24, ein Kraftstoffverbrauchsrate-Charakteristikverzeichnis in einem Block 25, ein Drehmomentwandler-Charakteristikverzeichnis in einem Block 26 zusätzlich zu den Steuerkonstanten 28, die von der CPU 21 zu verwenden sind. Da die Datenmenge dieser Verzeichnisse nicht so groß ist, besteht keine Notwendigkeit, die Kapazität des ROM 22 so wesentlich zu erhöhen.
  • In 3 bis 5 ist eine Ausführungsform gemäß Erfindung gezeigt. 3 ist ein Blockdiagramm; das einen Teil einer Steuerung zeigt, berechnet von der ATCU 11, die oben beschrieben ist. Ein Antriebsachsendrehmoment T0(n) wird nun im Block 29 bestimmt, wobei ein später zu beschreibendes Verfahren angewandt wird. Im Block 30 wird eine Berechnung durchgeführt, um ein Schlupfverhältnis e(n + 1) des Drehmomentwandlers zu erhalten, wenn angenommen ist, dass die Getriebeposition unter der Bedingung einer konstanten Drosselklappenöffnung TVO vor und nach dem Schalten geschaltet wird. Im Block 31 wird ein Antriebsachsen-Drehmoment T0(n + 1) nach dem Schalten berechnet. Dann wird im Block 32 eine Entscheidung hinsichtlich des Schaltens durchgeführt unter Vergleich des Unterschiedes zwischen den Drehmomenten vor und nach dem Getriebeschalten. Obwohl der Zustand, dass die Drosselklappenöffnung TVO vor und nach dein Schalten konstant ist, hier verwendet wird, ist es möglich, ein Signal zu verwenden, welches typisch den Betriebsstatus des Motors wie beispielsweise Größe des Herabtretens eines Gaspedals, die Saugluftströmungsrate zu dem Motor, die Impulsbreite des Kraftstoffinjektors, die Drehgeschwindigkeit des Motors, das Drehmoment des Motors anzeigt.
  • Dieser Betrieb wird nachfolgend erläutert, wobei auf 4 Bezug genommen wird. 4 ist eine grafische Darstellung, in welcher die Beziehung zwischen dem Antriebsachsendrehmoment T0 und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vso eines Fahrzeuges mit Drosselklappenöffnung TVO als ein Parameter gezeigt ist. Die Ordinate ist das Antriebsachsendrehmoment T0, und die Abszisse ist die Fahrzeuggeschwindigkeit Vsp. Die Darstellung zeigt zwei Kurven für das Antriebsachsendrehmoment T0 während des Laufens mit einer konstanten Drosselklappenöffnung TVO, wobei eine für eine Getriebeposition (n; Index) und die andere eine Getriebeposition (n + 1; Index) in einer Position oberhalb der ersteren ist. Da sich die Kurven T0(n) und T0(n + 1) miteinander bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit schneiden, ist es theoretisch möglich, ein glattes Getriebeschalten ohne Auftreten von Drehmomentschwankung durch Schalten des Getriebes an diesem Punkt durchzuführen. Jedoch ist es tatsächlich unmöglich, ein sauberes glattes Schalten durchzuführen, da die Motordrehgeschwindigkeit am Schnittpunkt oft ihre gestattete Geschwindigkeit wegen einer großen Änderung des Zahnradverhältnisses (Übersetzung) überschreitet. Demzufolge ist es praktisch, dass die Getriebeposition geschaltet wird, wenn sich der Antriebsachsen-Drehmomentunterschied ΔT0 (= f(TVO, g)) nähert, eine Funktion von Drosselklappenöffnung und Übersetzungsverhältnis bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die geringer als die an diesem Schnittpunkt ist. Das heißt, ein Antriebsachsendrehmoment T0(n) bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vsp nun und ein Antriebsachsen-Drehmoment T0(n + 1) nach dem Schalten unter der Annahme, dass die Getriebeposition geschaltet ist, werden miteinander nach je einem bestimmten kleinen Zeitschritt verglichen. Wenn das Ergebnis die folgende Bedingung erfüllt, wird das Fahrzeug mit einer Getriebeposition T0 "nun" (now) angetrieben. T0(n) > T0(n + 1) + ΔT0.
  • Wenn das Ergebnis die folgende Bedingung erfüllt, wird das Fahrzeug durch Schalten auf eine Getriebeposition (n + 1) in einer Position oberhalb der Getriebeposition "nun" angetrieben. T0(n) ≤ T0(n + 1) + ΔT0.
  • Indem dieses ausgeführt wird, ist es möglich, das Fahrzeug mit einem hohen Drehmoment bis zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit anzutreiben, die so hoch wie möglich ist, und den Drehmomentunterschied beim Schalten herabzusetzen.
  • 5 ist ein Blockdiagramm, in wlchem Einzelheiten der in 3 gezeigten Steuerung gezeigt sind. Der Index (n) in jedem Signal zeigt einen Wert "nun" an, und der Index (n + 1) zeigt einen bewerteten bzw. berechneten Wert nach dem Schalten an. Ein Motordrehmoment Te(n) wird erhalten, indem eine Drosselklappenöffnung TVO(n) (Beispiel eines Signals, das typisch den Status des Motors anzeigt) von dein Drosselklappensensor 19 und einer Motordrehgeschwindigkeit Ne(n) von der ECU 14 mit dem Motorausgangsantriebs-Charakteristikverzeichnis im Block 24 verglichen wird. Andererseits wird eine Turbinendrehgeschwindigkeit Nt(n) erhalten durch Multiplikation eines Übersetzungsverhältnisses g(n) mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vsp(n) im Block 39. Im Block 40 wird ein Schlupfverhältnis e(n) aus dem Ergebnis und Ne(n) berechnet, um ein Drehmomentverhältnis t(n) durch Bezugnahme auf das Drehmoment-Charakteristikverzeichnis im Block 26 zu erhalten. Unter Verwendung des Ergebnisses und Te(n), das vorher erhalten ist, wird im Block 37 ein Turbinendrehmoment Ti(n) berechnet. Weiterhin wird im Block 36 ein Antriebsachsendrehmoment T0(n) durch Multiplizieren des Übersetzungsverhältnisses g(n) erhalten.
  • Das Antriebsachsen-Drehmoment T0(n + 1) unter der Annahme, dass die Getriebeposition geschaltet ist, wird unten bewertet bzw. berechnet. Ein Berechnen wird unter Verwendung von g(n + 1) als ein Übersetzungsverhältnis durchgeführt. Im Block 38 wird eine Turbinendrehgeschwindigkeit Nt durch Multiplizieren des Übersetzungsverhältnisses g(n + 1) mit der Fahrzeuggeschwindigkeit Vsp(n) nun unter der Annahme erhalten, dass sich die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht gerade nach dem Schalten ändert. Dort wird ein Schlupfverhältnis e(n + 1) des Drehmomentwandlers, die Turbinendrehgeschwindigkeit von Nt(n + 1) ausgleichend, erhalten, unter der Annahme, dass die Drosselklappenöffnung TVO auch nach dem Schalten konstant gehalten ist. Demzufolge ist im Block 33 eine Motordrehgeschwindigkeit Ne-Verzeichnis vorgesehen. Dieses Ne-Verzeichnis wird durch Berechnen der Beziehung von Motordrehgeschwindigkeit Ne gegen Drosselklappenöffnung TVO und Schlupfverhältnis e aufgestellt. Eine Motordrehgeschwindigkeit Ne1(n + 1) wird aus dein Block 33 erhalten, welcher das Ne-Verzeichnis anzeigt, indem dem Ne-Verzeichnis ein vorgeschlagenes Schlupfverhältnis e1(n + 1) zugeführt wird. Im Block 41 wird eine Turbinendrehgeschwindigkeit Nt1(n + 1) durch Multiplizieren von e1(n + 1) mit der Motordreh geschwindigkeit Ne1(n + 1) erhalten. Eine Iterationsrechnung wird durchgeführt, indem ein Korrekturwert Δe zu ee1(n + 1) zugefügt wird, bis die Turbinendrehgeschwindigkeit Nt1(n + 1) gleich Nt(n + 1) im Block 34 wird, welcher ein Vergleichsverfahren anzeigt. Unter Verwendung eines Geschwindigkeitsverhältnisses e(n + 1), wenn Nt1(n + 1) gleich Nt(n + 1) wird, wird ein Drehmomentverhältnis t(n + 1) aus dem Drehmomentwandler-Charakteristikverzeichnis im Block 26 bewertet bzw. berechnet, und ein Motordrehmoment Te(n + 1) wird bewertet durch Vergleich der Motordrehgeschwindigkeit Ne(n + 1) und der Drosselklappenöffnung TVO(n) mit dem Motorausgangsleistung-Charakteristikverzeichnis im Block 24. Im Block 45 kann ein Turbinendrehmoment Tt(n + 1) durch Erstellen eines Produktes der beiden Werte bewertet werden. Im Block 43 kann ein Antriebsachsen-Drehmoment T0(n + 1) berechnet werden, indem das Übersetzungsverhältnis g(n + 1) mit dem Turbinendrehmoment Tt(n + 1) multipliziert wird. Im Block 35, der das Antriebsachsendrehmoment-Vergleichsverfahren anzeigt, wird ein Wert von T0(n + 1), addiert zu einem gegebenen Korrekturwert ΔT0, mit dem vorher erhaltenen Wert T0 verglichen. Wenn die folgende Bedingung erfüllt ist, wird das Getriebe in die Getriebeposition (n + 1) in eine Position oberhalb der Getriebeposition "nun" geschaltet. T0(n) ≤ T0(n + 1) + ΔT0.
  • Anstelle der Verwendung des Ne-Verzeichnisses ist es möglich, ein Verfahren anzuwenden, bei dem eine Berechnung durchgeführt wird, indem die Korrekturwerte Δe und ΔNe zu e(n + 1) bzw. Ne(n + 1) addiert werden, um den gesamten Bereich abzutasten. Es braucht nicht hervorgehoben zu werden, dass die Turbinendrehgeschwindigkeit nunmehr direkt von dem Turbinendrehgeschwindigkeitssensor 13 erfasst werden kann, anstatt sie aus der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen.
  • Wie oben beschrieben ist, werden erfindungsgemäß ein Antriebsachsen-Drehmoment T0(n) in einer Getriebeposition (n) ("nun") und ein Antriebsachsen-Drehmoment T0(n + 1) in einer Getriebeposition (n + 1) in einer Position oberhalb der Getriebeposition "nun" erhalten und in jedem bestimmten kleinen Zeitinkrement miteinander verglichen. Wenn das Ergebnis die Bedingung T0(n) > T0(n + 1) + ΔT0 erfüllt, wird das Fahrzeug mit der Getriebeposition n "nun" angetrieben. Wenn das Ergebnis die Bedingung T0(n) ≤ T0(n + 1) + ΔT0 erfüllt, wird das Fahrzeug durch Schalten in eine Getriebeposition (n + 1) in einer Position oberhalb der Getriebeposition "nun" angetrieben. Demzufolge ist es möglich, einen Getriebeschaltpunkt zu berechnen, um das Fahrzeug mit einem hohen Drehmoment hoch auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit so schnell wie möglich anzutreiben und den Drehmomentunterschied beim Schalten zu verringern.
  • In 6 bis 8 ist eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung gezeigt. 6 ist ein Blockdiagramm, welches ein Teil der durch die ATCU 11 berechneten Steuerung zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird eine Steuerung durchgeführt, wobei eine hohe Priorität einer geringen Kraftstoffverbrauchsrate nach dem Schalten gegeben wird, selbst wenn ein Fahrer weiter auf ein Gaspedal tritt, um nicht einen Drehmomentverlust nach dem Schalten zu verursachen. Bei diesem Verfahren wird im Block 47 eine Kraftstoffverbrauchsrate Qf(n) „nun" mit einem später zu erläuternden Verfahren berechnet. Im Block 48 wird ein Schlupfverhältnis e(n + 1) des Wandlers errechnet, wenn angenommen wird, dass die Getriebeposition geschaltet ist. Unter Verwendung dieses Wertes und eines Antriebsachsendrehmomentes T0(n), berechnet im Block 49 mit dem Verfahren, das bei der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist, wird eine Kraftstoffverbrauchsrate Qf(n + 1) nach dem Schalten im Block 50 bewertet bzw. berechnet. Danach erfolgt im Block 51 eine Beurteilung, ob diese Getriebeposition geschaltet wird oder nicht, indem die Kraftstoffverbrauchsraten vor und nach dem Schalten verglichen werden. Diese Operation wird unter Bezug auf 7 beschrieben. Die Ordinate in 7 ist eine Kraftstoffverbrauchsrate Qf, und die Abszisse ist die Fahrzeuggeschwindigkeit Vsp. 7 ist eine Darstellung, in welcher die Kraftstoffverbrauchsraten gezeigt sind, wenn ein Fahrzeug mit einer Getriebeposition (n) „nun" und mit einer Getriebeposition (n + 1) in einer Position oberhalb der Getriebeposition „nun" angetrieben wird. Die beiden Kurven schneiden sich miteinander in einer Fahrzeuggeschwindigkeit. Eine Kraftstoffverbrauchsrate Qf(n) in einer Getriebeposition (n) „nun" und eine Kraftstoffverbrauchsrate Qf(n + 1) in einer Getriebeposition (n + 1) in einer Position oberhalb der Getriebeposition „nun" bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vspx werden miteinander in jedem bestimmten kleinen Zeitinkrement verglichen. Wenn das Ergebnis die Bedingung Qf(n) Qf(n + 1) erfüllt, wird das Fahrzeug mit der Getriebeposition (n) „nun" angetrieben. Wenn das Ergebnis die Bedingung Qf(n) > Qf(n + 1) erfüllt, wird das Fahrzeug durch Schalten auf eine Getriebeposition (n + 1) in einer Position oberhalb der Getriebeposition „nun" getrieben. Hierdurch ist es möglich, mit einem geringen Kraftstoffverbrauch zu fahren.
  • 8 ist ein Blockdiagramm, in welchem Einzelheiten der in 6 gezeigten Steuerung gezeigt sind. Ein Motordrehmoment Te(n) wird durch Vergleich einer Drosselklappenöffnung TVO(n) mit dem Motorausgangsleistung-Charakteristikverzeichnis im Block 24 erhalten. Eine Kraftstoffverbrauchsrate Qf(n) wird erhalten, indem das Ergebnis und ein Motordrehgeschwindigkeitssignal Ne(n) mit dem Kraftstoffverbrauchsrate-Charakteristikverzeichnis im Block 25 verglichen werden. Danach wird eine Kraftstoffverbrauchsrate ausgewertet, wenn angenommen wird, dass die Getriebeposition geschaltet ist. Wenn die Drosselklappenöffnung TVO nach dem Schalten nicht geändert wurde, wird die Kraftstoffverbrauchsrate nach dem Schalten um den Betrag herabgesetzt, der der Abnahme der Motordrehgeschwindigkeit entspricht. Dies braucht nicht berechnet zu werden. Demzufolge wird bei Annahme eines Falles, bei dem ein Fahrer unbeabsichtigt weiter auf ein Gaspedal, um den Drehmomentabfall nach dem Schalten auszugleichen, bis zu einem Punkt tritt, in dem die Kraftstoffverbrauchsrate niedrig wird, selbst ein solcher Fall als Getriebeschaltpunkt untersucht.
  • Die Kraftstoffverbrauchsrate nach dem Schalten des Getriebes variiert in Abhängigkeit von dem Durchdrücken des Beschleunigungspedals. Es wird als Extremfall betrachtet, dass das Gaspedal bis zu einer Position gedrückt ist, in welcher das Antriebsachsendrehmoment T0 vor dem Schalten nach dem Schalten unverändert bleibt. Im Block 52 wird ein Antriebsachsendrehmoment T0(n) mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform erhalten. Im Block 53 wird ein Turbinendreh moment Tt(n + 1) durch Division des Ergebnisses durch ein Übersetzungsverhältnis g(n + 1) nach dem Schalten berechnet. Im Block 54 wird eine Turbinendrehgeschwindigkeit Nt(n + 1) erhalten, indem das Zahnradverhältnis (n + 1) mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vsp(n) multipliziert wird, weil die Fahrzeuggeschwindigkeit Vsp gerade nach dem Schalten konstant gehalten ist. Hier wird ein Schlupfverhältnis e(n + 1) des Drehmomentwandlers nach dem Schalten bewertet. Ähnlich dem bekannten Eingangskapazitätsfaktor wird ein inverser Kapazitätsfaktor unter Verwendung eines Turbinendrehmomentes Tt und einer Turbinendrehgeschwindigkeit Nt auf der Ausgangsseite des Drehmomentwandlers als Cp' = Tt/Nt2 definiert. Die Beziehung des inversen Kapazitätsfaktors und des Schlupfverhältnisses wird vorher berechnet und im Block 55 als inverse Kapazitätsfaktorcharakteristik gespeichert. Ein Schlupfverhältnis e(n + 1) wird erhalten, indem das im Block 54 berechnete Nt(n + 1) und das im Block 53 berechnete Tt(n + 1) mit der inversen Kapazitätsfaktorcharakteristik im Block 55 verglichen wird. Es wird ein Drehmomentverhältnis t(n + 1) erhalten, indem das Schlupfverhältnis e(n + 1) mit dem Drehmomentwandler-Charakteristikverzeichnis im Block 26 verglichen wird. Im Block 56 wird eine Motordrehgeschwindigkeit Ne(n + 1) berechnet unter Verwendung des Schlupfverhältnisses e(n + 1) und der vorher erhaltenen Turbinendrehgeschwindigkeit Nt(n + 1). Im Block 57 wird ein Motordrehmoment Te(n + 1) durch Multiplizieren des Drehmomentverhältnisses t(n + 1) mit dem Turbinendrehmoment Tt(n + 1) berechnet. Dann kann eine Kraftstoffverbrauchsrate Qf(n + 1) nach dem Getriebeschalten bewertet werden, indem die Motordrehgeschwindigkeit Ne(n + 1) und das Motordrehmoment Te(n + 1) verglichen werden. Bei einem Kraftstoffverbrauchsrate-Vergleichsverfahren im Block 58 durch Vergleich Qf(n) und Qf(n + 1) in Realzeit, wenn das Ergebnis die Bedingung erfüllt Qf(n) ≥ Qf(n + 1),wird das Fahrzeug getrieben, indem auf eine Getriebeposition (n + 1) in einer Position oberhalb der Getriebeposition „nun" geschaltet wird.
  • Gemäß dieser Ausführungsform werden eine Kraftstoffverbrauchsrate Qf(n) in einer Getriebeposition (n) „nun" und eine Kraftstoffverbrauchsrate Qf(n + 1) in einer Getriebeposition (n + 1) in einer Position oberhalb der Getriebeposition „nun" bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vspx miteinander in jedem gewissen kleinen Zeitinkrement verglichen. Wenn das Ergebnis die Bedingung Qf(n) < Qf(n + 1) erfüllt, wird das Fahrzeug mit der Getriebeposition (n) „nun" angetrieben. Wenn das Ergebnis die Bedingung Qf(n) ≥ Qf(n + 1) erfüllt, wird das Fahrzeug durch Schalten auf eine Getriebeposition (n + 1) in einer Position oberhalb der Getriebeposition „nun" getrieben. Hierdurch ist es möglich, mit einem geringen Kraftstoffverbrauch zu fahren.
  • 9 zeigt eine dritte Ausführungsform gemäß der Erfindung. 9 ist ein Blockdiagramm, welches eine Steuerung zeigt, wo eine Entscheidung gefällt wird, worauf die Priorität gelegt wird, auf Kraftstoffverbrauchsrate oder Antriebsachsendrehmoment, um den Getriebeschaltpunkt zu bestimmen. Die Kraftstoffverbrauchsrate und das Antriebsachsendrehmoment sind in umgekehrter Beziehung zueinander. In Antriebsachsen-Drehmomentberechnungsteilen, gezeigt durch Blöcke 59a, 59b, werden Antriebsachsen-Drehmomente T0(n), T0(n + 1) erhalten durch Vergleich mit dein Motorausgangsleistung-Charakteristikverzeichnis im Block 24 und dein Drehmomentwandler-Charakteristikverzeichnis im Block 26, der in 2 gezeigt ist, wobei eine Drosselklappenöffnung TVO, eine Motordrehgeschwindigkeit Ne, eine Turbinendrehgeschwindigkeit Nt, eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vsp, eine Getriebeposition n, ein Übersetzungsverhältnis g(n) verglichen werden. Ein Antriebsachsen-Drehmoment T0(n) „nun" und ein Antriebsachsen-Drehmoment T0(n + 1) nach dem Schalten werden in jedem bestimmten geringen Zeitinkrement erhalten, um Schaltentscheidungen durchzuführen, indem die Antriebsachsen-Drehmomente vor und nach dem Schalten in der gleichen Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel verglichen werden. Ähnlich werden in Kraftstoffverbrauchsrate-Berechnungsteilen, gezeigt durch Blöcke 60a, 60b, Kraftstoffverbrauchsraten Qf(n), Qf(n + 1) erhalten, durch Vergleich mit dem Motorausgangsleistung-Charakteristikverzeichnis im Block 24 und dem Drehmomentwandler-Charakteristikverzeichnis im Block 26, wie dies in 2 gezeigt ist. Eine Kraftstoffverbrauchsrate Qf(n) „nun" und eine Kraftstoff verbrauchsrate Qf(n + 1) nach dem Schalten werden in jedem bestimmten kleinen Zeitinkrement erhalten, um hinsichtlich eines Schaltens eine Entscheidung herbeizuführen, indem die Kraftstoffverbrauchsraten vor und nach dem Schalten in der gleichen Weise verglichen werden, wie dies in dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung beschrieben ist.
  • Welches berechnete Ergebnis für das Schalten verwendet wird, wird in Abhängigkeit von dem Ausgang aus einem Bereichbeurteilungsteil im Block 61 bestimmt. Beispielsweise kann die Tendenz eines Fahrers durch den Grad des Tretens auf das Gaspedal erkannt werden. Wenn das Gaspedal leicht gedrückt wird, ist es während des Laufens bei konstanter Geschwindigkeit. Zu dieser Zeit entscheidet der Bereichsbeurteilungsteil im Block 61 dies als Kraftstoffverbrauchsratepriorität, um einer ein Schalten beurteilenden Prozesseinheit im Block 62 zu erlauben, eine Getriebeschaltkontrolle durch Vergleich der Kraftstoffverbrauchsraten durchzuführen. Wenn das Gaspedal tief durchgedrückt ist, beurteilt der Bereichsbeurteilungsteil im Block 61 dies als Beschleunigungspriorität, um einer ein Schalten beurteilenden Prozesseinheit im Block 62 zu gestatten, eine Getriebeschaltkontrolle bzw. Steuerung durch Vergleich der Antriebsachsendrehmomente vor und nach dem Schalten durchzuführen. Das vollständige Schließen der Drosselklappenöffnung TVO sei 0 (zero), und die volle Öffnung sei 1. Die ein Schalten beurteilende Prozesseinheit speichert Fahrzeuggeschwindigkeiten entsprechend einer Motordrehgeschwindigkeit geringer als der maximale Grenzwert der Motordrehgeschwindigkeit Ne durch einen gegebenen Wert für die Zustände, in denen die Drosselklappenöffnung TVO zwischen 7/8 bis 1 liegt, Fahrzeuggeschwindigkeiten höher als die Grenzgeschwindigkeiten während des Kriechgangs mit der Leerlaufdrehgeschwindigkeit um einen gegebenen Wert für den Status, bei dein vorher die Öffnung zwischen 0 und 0,5/8 liegt. Wenn eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit die eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht, wird das Getriebe zu einer Getriebeposition g(n + 1) um eine Position oberhalb der Getriebeposition „nun" geschaltet.
  • Wie oben beschrieben ist, wird durch Anzeigen des Betriebszustandes des Fahrzeuges oder des Antriebsstatus des Fahrzeuges wie beispielsweise Drosselklappenöffnung, Motordrehgeschwindigkeit, Fahrzeuggeschwindigkeit, Getriebeposition oder Übersetzungsverhältnis ein Getriebeschaltpunkt des Getriebes mit einer Rechenmethode berechnet in Abhängigkeit von der stufenweisen Größe der Drosselklappenöffnung unter Verwendung dieses Berechnungsverfahrens entsprechend dem angezeigten Signal, und ein Getriebeschaltpunkt wird auf der Basis des berechneten Wertes ausgegeben. Demzufolge wird eine lange Entwicklungszeit eliminiert, wie sie zum Einstellen bzw. Aufstellen des Getriebeschaltroutineverzeichnisses verwendet wurde, und die Arbeitszeit für die Entwicklung kann größtenteils herabgesetzt werden.
  • Nachdem bevorzugte Ausführungsformen oben beschrieben worden sind, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Schaltpunkt einer Transmission bzw. eines Getriebes in Echtzeit berechnet werden, da der Antriebszustand eines Fahrzugs und der Laufzustand des Fahrzeugs, wie Motorlast sowie Drosselklappenöffnung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Getriebepositior oder Übersetzungsverhältnis usw. detektiert werden, und Antriebswellendrehmomente vor und nach dem Schalten oder der Treibstoffverbrauch werden, entsprechend der detektierten Signale und Charakteristika des Fahrzeugs, berechnet. Im Falle der Berücksichtigung sowohl des Antriebsdrehmoments als auch des Kraftstoffverbrauchs werden die Berechnungsverfahren im Berechnungsprozess geschaltet, um einen Schaltpunkt in Echtzeit zu berechnen und den Schaltpunkt, basierend auf das berechnete Ergebnis, auszugeben. Deswegen ist es möglich, in erheblichem Umfang Mann-Stunden in der Entwicklung abzubauen, da die Arbeit für das Einstellen eines Schaltroutineverzeichnisses, das eine lange Zeit in Anspruch nahm, überflüssig ist. Daneben existiert auch ein Effekt bezüglich der Verminderung der Herstellungskosten, da die Kapazität des Speicherelements, das das Schaltroutineverzeichnis gespeichert hat, auf ein Minimum reduziert werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, das Fahrzeug mit Schaltpunkten zu fahren, die dem Fahrzustand oder Laufzustand des Fahrzeugs und dem Verlangen des Fahrers entsprechen, da es möglich ist, einen optimalen Schaltpunkt zu bestimmen, der der Änderung in der Motorcharakteristik im Laufe der Zeit und dem Unterschied in der Charakteristik des individuellen Motors entspricht (beispielsweise ein Schaltpunkt, bei dem Beschleunigungsleistung eines Fahrzeugs in tadellosem Zustand erhalten werden kann, sogar wenn das Drehmoment des Motors sich im Laufe der Zeit verschlechtert hat).
  • Weiter ist es möglich, in einem Motor mit breit variierenden Drehmomentcharakteristika, die vom Betriebszustand wie beispielsweise einem mager verbrennenden Motor abhängen, einen Schaltpunkt leicht zu finden. Dasselbe kann für einen Motor mit Aufladung, einen Motor mit variabler Ansauglänge, einen Motor mit variabler Ventilsteuerung, einen Motor mit variablem Kompressionsverhältnis oder variablem Expansionsverhältnis gesagt werden.

Claims (4)

  1. Steuervorrichtung (11) für ein automatisches Getriebe (5) eines Fahrzeuges mit einem Fahrzeugantriebsstrang (4, 5, 8, 9, 10), aufweisend einen Motor (4) und ein mit dem automatischen Getriebe (5) versehenen Drehmomentwandler (6), und mit einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen von Motordrehgeschwindigkeit, Motorlast des Fahrzeugantriebsstranges (4, 5, 8, 9, 10) und Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei die Steuervorrichtung (11) den Fahrzeugantriebsstrang (4, 5, 8, 9, 10) über die Drosselklappenöffnung unter Verwendung von von der Anzeigeeinrichtung erfaßten Signalen steuert, wobei eine Speichereinrichtung (22) zum Speichern von Charakteristiken (24, 26) der Motorausgangsleistung und des Drehmomentwandlers (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Speichereinrichtung (22) des weiteren eine Charakteristik (25) des Kraftstoffverbrauchs beinhaltet; b) eine Einrichtung (47, 50) zum Berechnen und Vergleichen des Kraftstoffverbrauchs auf der Basis der Motordrehgeschwindigkeit, der Motorlast und der Charakteristiken (24, 25, 26) der Motorausgangsleistung, des Drehmomentwandlers (6) und des Kraftstoffverbrauchs vor dem Schalten und nach dem Schalten vorgesehen ist; und c) die Steuervorrichtung (11) ein Getriebeschaltsignal dem Getriebe (5) zuführt, wenn die Kraftstoffverbrauchsrate vor dem Schalten gleich der oder größer als die Kraftstoffverbrauchsrate nach dem Schalten ist.
  2. Steuervorrichtung (11) für ein automatisches Getriebe (5) eines Fahrzeuges mit einem Fahrzeugantriebsstrang (4, 5, 8, 9, 10), aufweisend einen Motor (4) und einen mit dem automatischen Getriebe (5) versehenen Drehmomentwandler (6), und mit einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen von Motordrehgeschwindigkeit, Motorlast des Fahrzeugantriebsstranges (4, 5, 8, 9, 10) und Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei die Steuervorrichtung (11) den Fahrzeugantriebsstrang (4, 5, 8, 9, 10) über die Drosselklappenöffnung unter Verwendung von von der Anzeigeeinrichtung erfaßten Signalen steuert, wobei eine Speichereinrichtung (22) zum Speichern von Charakteristiken (24, 26) der Motorausgangsleistung und des Drehmomentwandlers (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Fahrzeugantriebsstrang (4, 5, 8, 9, 10) mittels der Steuervorrichtung (11) in einem ersten Modus "Priorität Kraftstoffverbrauch" oder in einem zweiten Modus "Priorität Fahrzeugbeschleunigung" steuerbar ist; b) die Speichereinrichtung (22) des weiteren eine Charakteristik (25) des Kraftstoffverbrauches umfaßt; c) der erste oder der zweite Modus mittels einer Bereichsbeurteilungseinrichtung (61) auswählbar sind; wobei i) für den ersten Modus eine Einrichtung (47, 50) zum Berechnen und Vergleichen des Kraftstoffverbrauchs auf der Basis der Motordrehgeschwindigkeit, der Motorlast und der Charakteristiken (24, 25, 26) der Motorausgangsleistung, des Drehmomentwandlers (6) und des Kraftstoffverbrauchs vor und nach dem Schalten vorgesehen ist und die Steuervorrichtung (11) ein Getriebeschaltsignal dem Getriebe (5) zuführt, wenn der Kraftstoffverbrauch vor dem Schalten gleich dem oder größer als der Kraftstoffverbrauch nach dem Schalten ist; und ii) für den zweiten Modus eine Einrichtung (59a, 59b) zum Berechnen und Vergleichen des Antriebsachsendrehmomentes auf der Basis der Charakteristiken (24, 25, 26) von Motorausgangsleistung und Drehmomentwandler (6) sowie Drosselklappenöffnung, Motordrehgeschwindigkeit, Turbinendrehgeschwindigkeit, Fahrzeuggeschwindigkeit und Übersetzungsverhältnis des Getriebes (5) vor (T0(n)) und nach dem Schalten (T0(n + 1)) vorgesehen ist und die Steuervorrichtung (11) ein Getriebeschaltsignal dem Getriebe (5) zuführt, wenn das Antriebsachsendrehmoment die Bedingung T0(n) ≤ T0(n + 1) + ΔT0 erfüllt, wobei ΔT0 eine vorgegebene Differenz zwischen dem Antriebsachsendrehmoment vor (T0(n)) und nach dem Schalten (T0(n + 1)) ist.
  3. Verfahren zum Steuern eines automatischen Getriebes eines Fahrzeuges- mit einem Fahrzeugantriebsstrang, bestehend aus einem Motor und einem Drehmomentwandler und dem automatischen Getriebe, wobei das Verfahren aufweist: Erfassen eines Betriebszustandes des Fahrzeugantriebsstranges und eines Laufzustandes des Fahrzeuges; Steuern des Fahrzeugantriebsstrangs über die Drosselklappenöffnung unter Verwendung von Signalen, welche auf dem angezeigten Betriebszustand basieren; Speichern von Motor-, Drehmomentwandler- und Kraftstoffverbrauchscharakteristiken in eine Charakteristik-Speichereinrichtung; Berechnen und Vergleichen des Kraftstoffverbrauchs auf der Basis von Motordrehgeschwindigkeit, Motorlast und der Charakteristiken des Motors, des Drehmomentwandlers und des Kraftstoffverbrauchs vor und nach dem Schalten; und Zuführen eines Getriebeschaltsignals an das automatische Getriebe, wenn der Kraftstoffverbrauch vor dem Schalten gleich der oder größer als der Kraftstoffverbrauch nach dem Schalten ist.
  4. Verfahren zum Steuern eines automatischen Getriebes eines Fahrzeuges mit einem Fahrzeugantriebsstrang, bestehend aus einem Motor und einem Drehmomentwandler und dem automatischen Getriebe, wobei das Verfahren aufweist: Erfassen eines Betriebszustandes des Fahrzeugantriebsstranges und eines Laufzustandes des Fahrzeuges; Steuern des Fahrzeugantriebsstrangs über die Drosselklappenöffnung unter Verwendung von den Betriebszustand und den Laufzustand kennzeichnenden Signalen; Speichern von Motor-, Drehmomentwandler- und Kraftstoffverbrauchscharakteristiken in einer Charakteristikspeichereinrichtung; Steuern des Fahrzeugantriebsstranges in einem ersten Modus "Priorität Kraftstoffverbrauch" oder in einem zweiten Modus "Priorität Fahrbeschleunigung"; Auswählen des ersten oder des zweiten Modus; wobei i) für den ersten Modus des Kraftstoffverbrauchs auf der Basis der Motordrehgeschwindigkeit, der Motorlast und der Charakteristiken der Motorausgangsleistung, des Drehmomentwandlers und des Kraftstoffverbrauchs vor und nach dem Schalten berechnet und verglichen wird und ein Getriebeschaltsignal dem Getriebe zugeführt wird, wenn der Kraftstoffverbrauch vor dem Schalten gleich dem oder größer als der Kraftstoffverbrauch nach dem Schalten ist; und ii) für den zweiten Modus das Antriebsachsendrehmoment auf der Basis der Charakteristiken von Motorausgangsleistung und Drehmomentwandler sowie Drosselklappenöffnung, Motordrehgeschwindigkeit, Turbinendrehgeschwindigkeit, Fahrzeuggeschwindigkeit und Übersetzungsverhältnis des Getriebes vor (T0(n)) und nach dem Schalten (T0(n + 1)) berechnet und verglichen wird und ein Getriebeschaltsignal dem Getriebe zugeführt wird, wenn das Antriebsachsendrehmoment die Bedingung T0(n) ≤ T0(n + 1) + ΔT0 erfüllt, wobei ΔT0 eine vorgegebene Differenz zwischen dem Antriebsachsendrehmoment vor (T0(n)) und nach dem Schalten (T0(n + 1)) ist.
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