DE19549599B4

DE19549599B4 - Steuervorrichtung für automatisches Getriebe

Info

Publication number: DE19549599B4
Application number: DE19549599A
Authority: DE
Inventors: Makoto Hitachinaka Uchida; Masahiko Hitachinaka Ibamoto; Kazuhiko Hitachioota Sato; Hiroshi Hitachi Kuroiwa; Hiroshi Hitachinaka Ohnishi; Toshimichi Minowa
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1994-04-27
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2015-04-28

Abstract

Es wird eine Steuervorrichtung für ein an einem Fahrzeug montiertes automatisches Getriebe mit einem Fahrzeugantriebsstrang beschrieben, welcher einen Motor und ein automatisches Getriebe mit einem Drehmomentwandler und einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Motordrehzahl, Motorlast und Fahrzeuggeschwindigkeit umfaßt. Die Steuervorrichtung steuert den Fahrzeugantriebsstrang unter Verwendung von Signalen von der Erfassungseinrichtung und weist eine Charakteristik-Speichereinrichtung zum Speichern einer Abtriebsleistungs-Charakteristik des Motors und eine Einrichtung zum Erhalten eines Antriebswellen-Drehmoments bei einem ersten Übersetzungsverhältnis vor einer Getriebeschaltung auf. Auf der Basis von zumindest Motordrehzahl, Motorlast und der Abtriebsleitungs-Charakteristik wird das Antriebswellen-Drehmoment bei einem zweiten Übersetzungsverhältnis nach einer Getriebeschaltung auf der Basis der Motorlast und der Fahrzeuggeschwindigkeit abgeschätzt und ein Getriebeschaltsignal an das automatische Getriebe zu einem Zeitpunkt ausgegeben, wenn das Antriebswellen-Drehmoment vor der Getriebeschaltung unter den Wert des Antriebswellen-Drehmoments fällt, nachdem das Getriebe geschaltet wurde, plus einem gewissen vorbestimmten Wert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein automatisches Getriebe.
In der Vergangenheit wurde ein Getriebeschaft-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 in einem Speicherelement gespeichert wird, 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.

EP 0 578 399 A2 offenbart eine Steuervorrichtung für ein zumindest teilweise automatisches Fahrzeuggetriebe. Diese Vorrichtung umfasst eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Motordrehzahl und Motorlast des Fahrzeugantriebsrangs und einer Fahrzeuggeschwindigkeit. Weiterhin wird ein Getriebeschaltsignal an das Getriebe ausgegeben, wenn das Antriebswellen-Drehmoment vor der Getriebeschaltung unter den Wert des Antriebswellen-Drehmoments fällt, nachdem das Getriebe geschaltet wurde.

Das mit der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, es unnötig zu machen, eine lange Entwicklungszeit eines Getriebeschaltplans zu beanspruchen, indem eine Steuervorrichtung für ein automatisches Getriebe geschaffen wird, welche in Realzeit unter Berücksichtigung verschiedener Parameter nicht nur die Kraftstoffverbrauchscharakteristik, sondern auch die Beschleunigungscharakteristik ohne Verwendung eines Schalt-Routineverzeichnisses steuert.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Einrichtung zum Erhalten eines Turbinendrehmoments vor bzw. nach dem Gangwechsel bereitzustellen.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung mittels einer Steuervorrichtung für ein an einem Fahrzeug montiertes automatisches Getriebe mit einem Fahrzeugantriebsstrang gemäß des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

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 des 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 eine Hochschaltsteuerung gezeigt ist, wo festgelegt wird, worauf die Priorität gerichtet wird, Kraftstoffverbrauchsrate oder Antriebsachsendrehmoment, um den Getriebeschaltpunkt zu bestimmen.

7 eine dritte Ausführungsform als Blockdiagramm, wobei eine Hochschaltsteuerung gezeigt ist, bei welcher eine Entscheidung getroffen wird, bei welcher Zeit-Differentiation der Drosselklappenöffnung zusätzlich zur Steuerung angewandt wird, die in der dritten Ausführungsform gezeigt ist.

8 eine vierte Ausführungsform als Blockdiagramm, wobei eine Hochschaltsteuerung gezeigt ist, bei welcher eine Drehmomentwandler-Charakteristik eingesetzt wird.

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 Ausführungsformen Bezug genommen wird.

In 1 ist die Konstruktion eines Antriebsstrangsystems für ein Fahrzeug gezeigt. Die Antriebskraft von einem Motor 4 wird an einen Getriebestrang 7 mit durch einen Drehmomentwandler 6 verstärktem Moment in ein automatisches Getriebe 5 geliefert 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), welche 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 Turbinendrehzahlsensor 13 und ein Motordrehzahlsignal von einer ECU (Engine Control Unit) 14, wie nachfolgend beschrieben, 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 Einlass-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 Ausführungsform ein Verfahren zeigt, bei welchem eine Turbinendrehzahl durch Berechnen ohne Verwendung eines Signals aus einem Turbinendrehzahlsensor 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. Das 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 der Erfindung gezeigt. 3 ist ein Blockdiagramm, das einen Teil einer Steuerung zeigt, und zwar berechnet von der oben beschriebenen ATCU 11. 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 dem Schalten konstant ist, hier verwendet wird, ist es möglich, ein Signal zu verwenden, welches typisch den Betriebsstatus des Motors, wie beispielsweise Größe des Herabdrückens eines Gaspedals, die Einlassluft-Strömungsrate zu dem Motor, die Impulsbreite des Kraftstoffinjektors, die Drehzahl 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 V_so eines Fahrzeuges mit Drosselklappenöffnung TVO als ein Parameter gezeigt ist. Die Ordinate ist das Antriebsachsendrehmoment T₀, und die Abszisse ist die Fahrzeuggeschwindigkeit V_sp. Die Darstellung zeigt zwei Kurven für das Antriebsachsendrehmoment T₀ während 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 sanftes Getriebeschalten ohne Auftreten von Drehmomentschwankung durch Schalten des Getriebes an diesem Punkt durchzuführen. Jedoch ist es tatsächlich unmöglich, ein sauberes sanftes Schalten durchzuführen, da die Motordrehzahl am Schnittpunkt oft ihre gestattete Geschwindigkeit wegen einer großen Änderung des Übersetzungsverhältnisses 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 V_sp "jetzt" 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 "jetzt" (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 "jetzt" 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 welchem Einzelheiten der in 3 gezeigten Steuerung gezeigt sind. Der Index (n) in jedem Signal zeigt einen Wert "jetzt" an und der Index (n+1) zeigt einen bewerteten bzw. berechneten Wert nach dem Schalten an. Ein Motordrehmoment T_e(n) wird erhalten, indem eine Drosselklappenöffnung TVO(n) (Beispiel eines Signals, das typisch den Status des Motors anzeigt) von dem Drosselklappensensor 19 und einer Motordrehzahl N_e(n) von der ECU 14 mit dem Motorausgangsantriebs-Charakteristikverzeichnis im Block 24 verglichen wird. Andererseits wird eine Turbinendrehgeschwindigkeit N_t(n) erhalten durch Multiplikation eines Übersetzungsverhältnisses g(n) mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V_sp(n) im Block 39. Im Block 40 wird ein Schlupfverhältnis e(n) aus dem Ergebnis und N_e(n) berechnet, um ein Drehmomentverhältnis t(n) durch Bezugnahme auf das Drehmoment-Charakteristikverzeichnis im Block 26 zu erhalten. Unter Verwendung des Ergebnisses und T_e(n), das vorher erhalten ist, wird im Block 37 ein Turbinendrehmoment T_r(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 Turbinendrehzahl N_t durch Multiplizieren des Übersetzungsverhältnisses g(n+1) mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V_sp(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 Turbinendrehzahl von N_t(n+1) ausgleichend, erhalten, unter der Annahme, dass die Drosselklappenöffnung TVO auch nach dem Schalten konstant gehalten ist. Demzufolge ist im Block 33 eine Motordrehzahl N_e-Verzeichnis vorgesehen. Dieses N_e-Verzeichnis wird durch Berechnen der Beziehung von Motordrehzahl N_e gegen Drosselklappenöffnung TVO und Schlupfverhältnis e aufgestellt. Eine Motordrehzahl N_el(n+1) wird aus dem Block 33 erhalten, welcher das N_e-Verzeichnis anzeigt, indem dem N_e-Verzeichnis ein vorgeschlagenes Schlupfverhältnis e_l(n+1) zugeführt wird. Im Block 41 wird eine Turbinendrehzahl N_tl(n+1) durch Multiplizieren von e_l(n+1) mit der Motordrehzahl N_el(n+1) erhalten. Eine Iterationsrechnung wird durchgeführt, indem ein Korrekturwert Δe zu e_el(n+1) zugefügt wird, bis die Turbinendrehzahl N_tl(n+1) gleich N_t(n+1) im Block 34 wird, welcher ein Vergleichsverfahren anzeigt. Unter Verwendung eines Drehzahlverhältnisses e(n+1), wenn N_tl(n+1) gleich N_t(n+1) wird, wird ein Drehmomentverhältnis t(n+1) aus dem Drehmomentwandler-Charakteristikverzeichnis im Block 26 bewertet bzw. berechnet, und ein Motordrehmoment T_e(n+1) wird bewertet durch Vergleich der Motordrehzahl N_e(n+1) und der Drosselklappenöffnung TVO(n) mit dem Motorausgangsleistung-Charakteristikverzeichnis im Block 24. Im Block 45 kann ein Turbinendrehmoment T_t(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 T_t(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 "jetzt" geschaltet. T0(n) ≤ T0(n+1) + ΔT0.
Anstelle der Verwendung des N_e-Verzeichnisses ist es möglich, ein Verfahren anzuwenden, bei dem eine Berechnung durchgeführt wird, indem die Korrekturwerte Δe und ΔN_e zu e(n+1) bzw. N_e(n+1) addiert werden, um den gesamten Bereich abzutasten. Es braucht nicht hervorgehoben zu werden, dass die Turbinendrehzahl nunmehr direkt von dem Turbinendrehzahlsensor 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) ("jetzt") und ein Antriebsachsen-Drehmoment T₀(n+1) in einer Getriebeposition (n+1) in einer Position oberhalb der Getriebeposition "jetzt" 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 "jetzt" 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 "jetzt" angetrieben. Demzufolge ist es möglich, einen Getriebeschaltpunkt zu berechnen, um das Fahrzeug mit einem hohen Drehmoment bis zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit so schnell wie möglich anzutreiben, und den Drehmomentunterschied beim Schalten zu verringern.
6 zeigt eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung. 6 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 dem Motorausgangsleistung-Charakteristikverzeichnis im Block 24 und dem Drehmomentwandler-Charakteristikverzeichnis im Block 26, der in 2 gezeigt ist, wobei eine Drosselklappenöffnung TVO, eine Motordrehzahl N_e, eine Turbinendrehzahl N_t, eine Fahrzeuggeschwindigkeit V_sp, eine Getriebeposition n, ein Übersetzungsverhältnis g(n) verglichen werden. Ein Antriebsachse-Drehmoment T₀(n) "jetzt" und ein Antriebsachse-Drehmoment T₀(n+1) nach dem Schalten werden in jedem bestimmten geringen Zeitinkrement erhalten, um Schaltentscheidungen durchzuführen, indem die Antriebsachse-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 Q_f(n), Q_f(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 Q_f(n) "jetzt" und eine Kraftstoffverbrauchsrate Q_f(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 Motordrehzahl geringer als der maximale Grenzwert der Motordrehzahl N_e 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 Kriechganges mit der Leerlaufdrehzahl um einen gegebenen Wert für den Status, bei dem vorher die Offnung 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 "jetzt" geschaltet.
Wie oben beschrieben ist, wird durch Anzeigen des Betriebszustandes des Fahrzeuges oder des Antriebsstatus des Fahrzeuges wie beispielsweise Drosselklappenöffnung, Motordrehzahl, 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 Getriebeschaltroutineverzeichnis verwendet wurde, und die Arbeitszeit für die Entwicklung kann größtenteils herabgesetzt werden.
In 7 ist eine dritte Ausführungsform gemäß der Erfindung gezeigt, sie ist ein Blockdiagramm, in dem eine Heraufschaltsteuerung gezeigt ist, bei welcher eine Beurteilung unter Verwendung der Zeitdifferentiation der Drosselklappenöffnung zusätzlich zur Steuerung durchgeführt wird, wie sie bei der dritten Ausführungsform gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform wird durch Unterteilen eines Musterbereiches unter Beachtung nicht lediglich der Drosselklappenöffnung TVO, sondern auch ihrer Zeitdifferentiation dTVO/dt ein Getriebeschaltpunkt berechnet durch kontinuierliches Auswählen zwischen einem Fahren mit Priorität für geringen Kraftstoffverbrauch und Priorität für Beschleunigung. In einem Beurteilungsprozessteil für dTVO/dt im Block 63 wird eine Beurteilung erfolgen, ob die Größe von dTVO/dt ein vorbestimmter Minimalwert oder ein voreingestellter Maximalwert ist oder zwischen den beiden Werten liegt. In einem Musterbeurteilungsverfahrensteil im Block 64 wird das Muster zur Berechnung beurteilt. In einem TVO-Bereich-Beurteilungsverfahren im Block 65 wird ein Schaltmuster bestimmt. Wenn dTVO/dt der Minimalwert ist, wird ein Getriebeschaltmuster ausgewählt, bei dem die Priorität auf dem Kraftstoffverbrauchsrate-Betrieb liegt. Wenn dTVO/dt der Maximalwert ist, wird ein Getriebeschaltmuster gewählt, bei dem die Priorität auf der Beschleunigung liegt. Wenn dTVO/dt zwischen beiden Werten liegt, wird das Getriebeschaltmuster mit Priorität auf dem Kraftstoffverbrauchsrate-Betrieb und das Getriebeschaltmuster mit Priorität auf der Beschleunigung gewichtet zusammengesetzt. Wenn ein Getriebeschaltmustersignal das wirtschaftlichste Muster des Getriebeschaltmusters mit Priorität auf Betrieb mit Kraftstoffverbrauchsrate ist, wird ein Getriebeschaltpunkt durch eines der Verfahren (1) bis (4) in dem TVO-Bereich-Beurteilungsverfahrenteil im Block 65 in Abhängigkeit von der Größe der Drosselklappenöffnung TVO berechnet. Wenn ein Getriebeschaltmustersignal das stärkste Muster des Schaltmusters ist, wobei Priorität auf der Beschleunigung liegt, wird ein Getriebeschaltpunkt durch eines der Verfahren (5) bis (8) in dem TVO-Bereich-Beurteilungsverfahrensteil im Block 65 in Abhängigkeit von der Größe der Drosselklappenöffnung TVO berechnet. Wenn das Schaltsignal zwischen dem wirtschaftlichsten Muster und dem stärksten Muster liegt, wird ein Getriebeschaltpunkt durch gewichtete Komposition in Abhängigkeit von der Größe der Drosselklappenöffnung TVO berechnet.
Hier müssen die Berechnungen in (3), (6), (7) in dem TVO-Bereich-Beurteilungsverfahren im Block 65 auf das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung angewandt werden. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Antriebsachsendrehmoment T₀(n) "jetzt" erhalten, und ein Antriebsachsendrehmoment T₀(n+1), wenn angenommen wird, dass das Getriebe geschaltet ist, wird unter Annahme berechnet, dass die Drosselklappenöffnung gleich der vor dem Schalten ist. Wenn das Antriebsachsendrehmoment T₀(n) kleiner als die Summe des Antriebsachsendrehmomentes T₀(n+1) und der Drehmomentdifferenz ΔT₀ (=f(TVO, g)), was eine Funktion der Drosselklappenöffnung TVO und des Übersetzungsverhältnisses g (d.h., T₀(n) ≤ T₀(n+1) + ΔT₀) ist, wird das Getriebe geschaltet. Jedoch ist der Drehmomentunterschied ΔT₀ an dem wirtschaftlichsten Muster in (3) in dem TVO-Bereich-Beurteilungsverfahren im Block 65 unterschiedlich von dem an dem stärksten Muster in (6) oder (7). Der Drehmomentunterschied ΔT₀ beim wirtschaftlichsten Muster (3) wird auf die geringere Fahrzeuggeschwindigkeit der Drehmomentdifferenz am stärksten Muster in (6) oder (7) eingestellt.
Die Berechnung in (2) in dem TVO-Bereich-Beurteilungsverfahren im Block 65 ist auf die zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung anzuwenden, die oben beschrieben ist.
Weiterhin dienen die Berechnungen in (4), (8) in dem TVO-Bereich-Beurteilungsverfahren im Block 65 dem Speichern von Fahrzeuggeschwindigkeiten entsprechend einer Motordrehzahl, die geringer als der maximale Grenzwert der Motordrehzahl N_e um einen gegebenen Wert vorher ist unter Schalten des Getriebes auf eine Getriebeposition g(n+1) um eine Position über der Getriebeposition "jetzt", wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit die voreingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht. Die Berechnungen in (1), (5) in dem TVO-Bereich-Beurteilungsverfahren im Block 65 dienen dem Speichern von Fahrzeuggeschwindigkeiten, die höher als die Grenzgeschwindigkeiten während Schleichfahrt mit der Leerlaufdrehzahl um einen gegebenen Wert im Voraus ist unter Hochschalten auf eine Getriebeposition g(n+1) um eine Stufe über der Getriebeposition "jetzt", wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit die vorher eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht.
Wie oben beschrieben ist, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel durch Unterteilen des Musterbereiches unter Berücksichtigung nicht lediglich der Drosselklappenöffnung, sondern auch ihrer Änderungsrate ein Getriebeschaltpunkt in Realzeit berechnet, indem kontinuierlich ein Status zwischen dem wirtschaftlichen und dem starken Bereich ausgewählt wird, und die Getriebeschaltposition wird auf der Basis dieser Berechnung ausgegeben. Demzufolge wird eine lange Entwicklungszeit, die bislang zum Einstellen des Getriebeschalt-Routineverzeichnisses aufgewandt wurde, eliminiert, und die Arbeitszeit kann beträchtlich herabgesetzt werden.
8 zeigt eine vierte Ausführungsform gemäß der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform werden das Motordrehmoment T_e und das Antriebsachsen-Drehmoment T₀ unter Verwendung der Drehmomentwandlercharakteristik bewertet, ohne die Motorausgangscharakteristik zu verwenden. Eine Motordrehzahl N_e(n) und eine Ausgangsdrehzahl, erhalten durch Multiplikation eines Getriebeverhältnis (Übersetzungsverhältnis) g(n) in dem nun mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit V_sp verbundenen Getriebezustand, d.h. Turbinendrehzahl N_t(n) werden zum Block 66 geführt, um ein Schlupfverhältnis e(n) des Drehmomentwandlers durch die Gleichung e(n) = N_t(n)/N_e(n) zu berechnen. Das Schlupfverhältnis e(n) wird zum Block 69 gegeben. Im Block 69 wird ein Pumpkapazitätskoeffizient C(n) entsprechend e(n) aus einer e-C-Charakteristik extrahiert, die vorher gespeichert ist. Im Block 70 wird ein Motordrehmoment T_e(n) errechnet, und zwar durch Erhalten des Pumpkapazitätskoeffizienten C(n) und dem Quadrat der Motordrehzahl {N_e(n)}² durch die Gleichung T_e = C(n)·{N_e(n)}². Andererseits wird im Block 71 ein Drehmomentverhältnis t(n) entsprechend e(n) aus einer im Voraus gespeicherten e-t-Charakteristik extrahiert. Ein Turbinendrehmoment T_t(n) kann zum Herstellen einer Produktion des Motordrehmomentes T_e(n) und des Drehmomentverhältnisses t(n) erhalten werden. Im Block 73 kann ein Antriebsachsendrehmoment T₀(n) durch Multiplizieren des Übersetzungsverhältnis g(n) "jetzt" und eines abschließenden Untersetzungsverhältnisses g_f mit dem Turbinendrehmoment T_t(n) erhalten werden. Dies ist das bewertete bzw. berechnete Antriebsachsendrehmoment für die Getriebeposition "jetzt".
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Berechnen eines Antriebsachsendrehmomentes T₀(n+1) in einem Fall beschrieben, in welchem eine Getriebeposition zu der nächsten Getriebeposition geschaltet ist (eine Getriebeposition auf der höheren Getriebeseite der Getriebeposition "jetzt" um eine Position), d.h. ein Heraufschalten mit konstant gehaltener Beschleunigungsöffnung, d.h. Drosselklappenöffnung in der Getriebeposition "jetzt". Ein wesentlicher Punkt hier ist, welchen Wert das Schlupfverhältnis e(n+1) des Drehmomentwandlers einnimmt, wenn das Getriebe in die nächste Getriebeposition geschaltet ist. Unter Berücksichtigung dieses Problems wurden verschiedene Experimente durchgeführt und das folgende klargestellt. Das Schlupfverhältnis e(n+1) ist eindeutig von dem Turbinendrehmoment T_t(n) vor dem Schalten und dem Getriebeschaltstatus bestimmt, d.h. ein Schalten aus der ersten Getriebeposition in die zweite Getriebeposition, ein Schalten aus der zweiten Getriebeposition in die dritte Getriebeposition, ein Schalten aus der dritten Getriebeposition in eine vierte Getriebeposition. Das Getriebeschalten aus der ersten Getriebeposition in die zweite Getriebeposition sei durch den Index 12 ausgedrückt. Das Schlupfverhältnis e(n+1)₁₂ wird durch eine Funktion des Turbinendrehmoments T_t(n)₁₂ ausgedrückt. In anderen Ausdrücken werden die folgenden Gleichungen gehalten.
Zum Schalten aus der ersten Getriebeposition in die zweite Getriebeposition e(n+1)12 = f(Tt(n)12).
Zum Schalten aus der zweiten Getriebeposition in die dritte Getriebeposition e(n+1)23 = f(Tt(n)23).
Zum Schalten aus der dritten Getriebeposition in die vierte Getriebeposition e(n+1)34 = f(Tt(n)34).
Demzufolge wird bei Anwendung dieser Gleichungen oder durch Speichern der Verzeichnisse dieser Gleichungen unter Verwendung eines Turbinendrehmoments T_t(n) das Schlupfverhältnis e(n+1) berechnet oder durch Wiederauffinden im Block 75 extrahiert. Die Motordrehzahl N_e(n+1) in der nächsten Getriebeposition wird berechnet durch Multiplizieren des vorhergesagten Schlupfverhältnisses e(n+1) für die nächste Getriebeposition, abgeleitet, wie oben beschrieben ist, mit der Turbinendrehzahl N_t(n+1) in der nächsten Getriebeposition, erhalten auf folgende Weise aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V_sp "jetzt" und dem Übersetzungsverhältnis g(n+1) in der nächsten Getriebeposition. Ne(n+1) = e(n+1)·Nt(n+1).
Andererseits wird im Block 79 C(n+1) aus der vorgespeicherten e-C-Charakteristik extrahiert. Im Block 80 wird t(n+1) aus der vorgespeicherten e-t-Charakteristik extrahiert. Um ein Turbinendrehmoment T_t(n+1) in der nächsten Schaltstufe im Block 81 zu bestimmen, wird zunächst folgende Gleichung berechnet. Te(n+1) = C(n+1)·{Ne(n+1)}2.
Danach kann durch Multiplizieren des Übersetzungsverhältnisses g(n+1) in der nächsten Getriebeposition und des abschließenden Zahnraduntersetzungsverhältnisses g_f das Antriebsachsendrehmoment T₀(n+1) bestimmt werden. In einem Antriebsachsendrehmoment-Vergleichsverfahren im Block 74 wird unter Verwendung der wie oben beschrieben erhaltenen Antriebsachsen-Drehmomente T₀(n), T₀(n+1) beurteilt, ob die Bedingung T₀(n) ≤ T₀(n+1) + ΔT₀ erfüllt ist oder nicht. Wenn sie erfüllt ist, wird das Getriebe eine Position höher geschaltet. Darin ist ΔT₀ ein eingestellter konstanter Korrekturwert.
Die Logik des Bestimmens des Antriebsachsendrehmomentes T₀, wie sie in 8 gezeigt ist, ist ein Verfahren, bei welchem das Antriebsachsendrehmoment T₀ bestimmt wird, wobei lediglich die Drehmomentwandlercharakteristik ohne Verwendung der Motorausgangscharakteristik benutzt wird (das vorgespeicherte Motordrehmoment T_e gegen Motordrehzahl und Drosselklappenöffnung TVO-Charakteristik). Demzufolge besteht ein Vorteil darin, dass ein Eingangsdrehmoment zu einem Drehmomentwandler, d.h. ein Motordrehmoment T_e aus einem Antriebsachsendrehmoment T₀ selbst dann berechnet werden kann, wenn ein Motor zwei Betriebsbereiche sehr unterschiedlicher Drehmomente aufweist, wobei der Motor so gesteuert wird, dass der Betriebsstatus zwischen den beiden Bereichen geändert wird. Der typische Motor eines solchen Types ist ein Magergemischmotor (leanburn engine), der zwei Arbeitsbereiche bei gleicher Drosselklappenöffnung TVO entsprechend einem Magergemischverhältnis A/F aufweist, wobei einer das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F=14,7 und das andere ein Mager-Luft-Kraftstoff Verhältnis A/F=23 bis 25 ist. Das gleiche trifft für einen Motor mit einem Auflader, einen Motor variabler Sauglänge, einen Motor variabler Ventileinstellung, einen Motor variablen Kompressionsverhältnisses oder variablen Expansionsverhältnisses zu. Obwohl eine Turbinendrehzahl N_t in dem obigen Ausführungsbeispiel berechnet wurde, wobei eine Fahrzeuggeschwindigkeit V_sp und ein Übersetzungsverhältnis g verwendet wurde, kann die Turbinendrehzahl direkt von dem Turbinendrehzahlsensor 13 erfasst bzw. angezeigt werden, wie dies in 1 gezeigt ist.
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 Fahrzeugs und der Laufzustand des Fahrzeugs, wie Motorlast sowie Drosselklappenöffnung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Getriebeposition oder Übersetzungsverhältnis usw. detektiert werden, und Antriebswellendrehmomente vor und nach dem Schalten oder der Kraftstoffverbrauch, 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 Schaltzeitverzeichnisses, 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 Schaltzeitverzeichnis 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 Anderung 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, einem Motor mit variabler Ventilsteuerung, einem Motor mit variablem Kompressionsverhältnis oder variablem Expansionsverhältnis gesagt werden.
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 Getriebeschalt-Routineverzeichnis gespeichert hat, auf ein Minimum herabgesetzt werden; die Herstellungskosten können reduziert werden, weil kein Speicherelement hoher Kapazität erforderlich ist; eine bislang zum Errichten des Schalt-Routineprogramms 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.

Claims

Steuervorrichtung (11) für ein an einem Fahrzeug montiertes automatisches Getriebe (5) mit einem Fahrzeugantriebsstrang (4, 5, 8, 9, 10), welcher einen Motor (4) und das automatische Getriebe (5) mit einem Drehmomentwandler (6) sowie eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands des Fahrzeugantriebsstrangs (4, 5, 8, 9, 10) und eines Fahrzustands des Fahrzeugs umfasst, wobei die Steuervorrichtung (11) den Fahrzeugantriebsstrang (4, 5, 8, 9, 10) unter Verwendung von Signalen steuert, welche durch die Erfassungseinrichtung erfasst werden, wobei die Steuervorrichtung (11) aufweist: eine Charakteristik-Speichereinrichtung (24) zum Speichern einer Abtriebsleistungs-Charakteristik des Motors; und eine Einrichtung a) zum Erhalten eines Turbinendrehmoments (T_t(n)) vor einem Gangwechsel auf der Grundlage von wenigstens der Motordrehzahl (14), der Motorlast in dem Betriebszustand bzw. von dem Fahrzustand, der von der Erfassungseinrichtung erfasst wurde, und der Abtriebsleistungs-Charakteristik des Motors, die in der Charakteristik-Speichereinrichtung (24) gespeichert ist, und b) zum Bestimmen eines Turbinendrehmoments (T_t(n+1)) nach dem Gangwechsel unter Verwendung der Motorlast und der Fahrzeuggeschwindigkeit vor dem Gangwechsel herauf zu einer nächsthöheren Ganggetriebeposition (n+1) von einer Getriebeposition (n) vor dem Gangwechsel, wenn das Turbinendrehmoment (T_t(n+1)) grö ßer ist als das Turbinendrehmoment (T_t(n)), welches der Getriebeposition (n) vor dem Gangwechsel entspricht, und c) zum Ausgeben eines Getriebehochschaltsignals an das automatische Getriebe (5), wenn nach Berechnungen des Antriebsachsendrehmoments (T₀(n)) (36) vor dem Gangwechsel durch Multiplikation des Turbinendrehmoments (T_t(n)) mit dem Übersetzungsverhältnis vor dem Gangwechsel (g(n)) und Berechnen des Antriebsachsendrehmoments (T₀(n+1)) (43) nach dem Gangwechsel durch Multiplikation des Turbinendrehmoments (T_t(n+1)) mit dem Übersetzungsverhältnis nach dem Gangwechsel (g(n+1)) das Antriebsachsen Drehmoment vor der Getriebeschaltung (T₀(n)) (36) unter den Wert des Antriebswellen-Drehmoments nach dem Gangwechsel (T₀(n+1)) plus einem gewissen vorbestimmten Wert ΔT₀ fällt.
Steuervorrichtung (11) nach Anspruch 1, bei welchem, wenn zumindest ein durch die Erfassungseinrichtung erfasstes Signal größer wird als ein bestimmter Wert, welcher in der Nähe eines vorher festgelegten Maximalwertes liegt, ein Getriebeschaltsignal an das automatische Getriebe (5) zu einem Zeitpunkt ausgegeben wird, wenn die Motordrehzahl (14) um einen gewissen Betrag unter einen vorher festgelegten maximalen Grenzwert für die Motordrehzahl (14) fällt.
Steuervorrichtung (11) nach Anspruch 1, bei welchem, wenn zumindest ein durch die Erfassungseinrichtung erfasstes Signal kleiner wird als ein bestimmter Wert, welcher in der Nähe eines vorher festgelegten Minimalwertes liegt, ein Getriebeschaltsignal an das automatische Getriebe (5) zu einem Zeitpunkt ausgegeben wird, wenn die Fahrzeugsgeschwindigkeit um einen bestimmten Wert größer wird als eine Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit während des Leerlaufs.