DE19915670A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern von Kraftfahrzeug-Automatikgetrieben - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Steuern von Kraftfahrzeug-Automatikgetrieben

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Abstract

In einem Fahrzeug mit einem stufenlosen Automatikgetriebe (2) sind ein Fahrbahnneigungs-Berechnungsblock (41) zum Berechnen einer Fahrbahnneigung und ein Soll-Fahrgeschwindigkeitswert-Bestimmungsblock (47), der die Fahrgeschwindigkeit anhand der Fahrbahnneigung (THETA) bestimmt, vorgesehen. Wenn während der Fahrt des Fahrzeugs die Fahrbahnneigung (THETA) größer als ein im voraus gespeicherter Beurteilungswert wird, wird eine Soll-Fahrgeschwindigkeit (Vt) anhand der Fahrgeschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, zu dem der Fahrbahnneigungswert einen voreingestellten Wert übersteigt, erzeugt, wobei das Getriebeübersetzungsverhältnis so gesteuert wird, daß die Fahrgeschwindigkeit die Soll-Fahrgeschwindigkeit erreicht oder beibehält. Daher kann eine Antriebskraft bzw. eine Motorbremswirkung für das Fahrzeug in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung (THETA) ohne Wechsel des Getriebemodus durch einen Fahrer eingestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Steuerung von Kraftfahrzeug-Automatikgetrieben, vor allem von stufenlo­ sen Kraftfahrzeug-Automatikgetrieben, und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern stufenlo­ ser Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe, mit denen selbst bei sich ändernder Fahrbahnneigung eine erforderliche An­ triebskraft oder Motorbremswirkung automatisch erhalten werden kann, so daß das mit dem Automatikgetriebe verse­ hene Kraftfahrzeug sicher gefahren werden kann.
Aus JP Sho 63-57953-A ist ein Verfahren zum Steuern von stufenlosen Kraftfahrzeug-Automatikgetrieben (= CVT = continuously variable transmission) bekannt, bei dem ein Ist-Getriebeübersetzungsverhältnis (Ist-Riemenscheiben­ verhältnis) anhand des Riemenscheibenverhältnisses zwi­ schen einer eingangsseitigen Riemenscheibe (einer primä­ ren Riemenscheibe) und einer ausgangsseitigen Riemen­ scheibe (einer sekundären Riemenscheibe) des stufenlosen Getriebes und anhand der Drehzahl der Riemenscheibe bestimmt wird und die Steuerung des Getriebeübersetzungs­ verhältnisses in der Weise gesteuert wird, daß das Ist-Getriebeübersetzungsverhältnis mit einem Soll-Getriebe­ übersetzungsverhältnis (Soll-Riemenscheibenverhältnis), das in Abhängigkeit vom Fahrzeugzustand gegeben ist und im voraus in einem Kennfeld einer Steuervorrichtung gespeichert worden ist, in Übereinstimmung gebracht wird.
Es ist ein weiteres Verfahren bekannt, bei dem die Dreh­ zahl der eingangsseitigen Riemenscheibe in der Weise geändert wird, daß sie mit der Soll-Drehzahl der ein­ gangsseitigen Riemenscheibe in Übereinstimmung gelangt. Aus der Soll-Drehzahl der eingangsseitigen Riemenscheibe, die durch den Fahrzustand des Fahrzeugs gegeben ist, wird das Soll-Getriebeübersetzungsverhältnis berechnet, ferner wird aus dem Soll-Getriebeübersetzungsverhältnis ein Befehlswert zum Betätigen eines Getriebeaktuators des Automatikgetriebes berechnet und ausgegeben.
In einem weiteren Steuerverfahren wird der Gesamtwert einer Vorwärtsregelungsschleife und einer Rückkopplungs­ schleife zu einem Befehlswert eines Getriebeaktuators, wobei für die Rückkopplungsschleife ein Befehlswert in Übereinstimmung mit einer Proportional- und Integralrege­ lung berechnet wird und wobei die Differenz zwischen der Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl der eingangsseitigen Riemenscheibe als Abweichung verwendet wird.
Im obenbeschriebenen Stand der Technik ist das Verhalten des Automatikgetriebes während einer Fahrt auf einer ebenen Fahrbahn vom Verhalten eines Stufen-Automatikge­ triebes kaum verschieden, ferner ist das Beschleunigungs­ verhalten zufriedenstellend. Wenn jedoch die Fahrbahn geneigt ist, treten die folgenden Probleme auf.
Wenn das Fahrzeug beispielsweise bergab fährt, nimmt der Fahrer das Fahrpedal zurück, um im Hinblick auf die Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit eine Motorbremswir­ kung zu erzielen. Bei einem herkömmlichen Automatikge­ triebe wird jedoch durch die Rücknahme des Fahrpedals ein Hochschalten bewirkt, so daß die Fahrgeschwindigkeit zunimmt und der Fahrer ein zu seiner Absicht entgegenge­ setztes Fahrzeugverhalten beobachtet, was für ihn eine Unsicherheit bedeuten kann.
Daher betätigt der Fahrer bei einer Abwärtsfahrt häufig die Fußbremse, was jedoch zum Sieden der Bremsflüssigkeit (Bremsenfading) und infolgedessen zu einer Unwirksamkeit der Bremse führen kann, ferner erfahren die Bremsbeläge hierbei einen höheren Verschleiß; hierdurch kann die Bremse ebenfalls unwirksam werden.
Als Gegenmaßnahme gegen dieses Verhalten kann der Fahrer für eine effektive Nutzung der Motorbremswirkung während einer Bergabfahrt den Schaltbereich des Getriebes ein­ schränken (Sperren eines oder mehrerer höherer Gänge), wie in der Fahrzeugbedienungsanleitung beschrieben ist. Es wird jedoch berichtet, daß nur wenige Fahrer diese Schaltbereichseinschränkung vornehmen, so daß statt dessen im Steuerverfahren für das Automatikgetriebe eine entsprechende Gegenmaßnahme vorgenommen werden muß.
Wenn ferner bei einer fortgesetzten Bergauffahrt das Fahrpedal nicht stärker niedergetreten wird, nimmt die Fahrgeschwindigkeit ab. Bei einer plötzlichen Änderung der Fahrbahnneigung muß das Fahrpedal stark niederge­ drückt werden, wodurch ein Herunterschalten hervorgerufen werden könnte und das Antriebsdrehmoment unerwartet stark ansteigt.
Bei einem stufenlosen Getriebe (CVT) wird bei einem Niedertreten des Fahrpedals das Getriebeübersetzungsver­ hältnis allmählich zur langsamen Seite geändert. Bei einer plötzlichen Änderung der Fahrbahnneigung muß jedoch die Schaltbereichseinschränkung (Fahrbereichswahl) durch den Fahrer vorgenommen werden, was der Fahrer als Miß­ stand empfinden könnte.
Andererseits werden in einem Mikroprozessor einer Steuer­ vorrichtung für Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe das An­ triebsdrehmoment und die Fahrbahnneigung anhand des Brennkraftmaschinenzustandes wie etwa der Brennkraftma­ schinendrehzahl und des Drosselklappenöffnungsgrades geschätzt, wodurch das Getriebeübersetzungsverhältnis geeignet gesteuert wird.
Ferner wird bei einer Magerverbrennungs-Brennkraftma­ schine und bei einer Direkteinspritzungs-Brennkraftma­ schine, die in der letzten Zeit entwickelt worden sind, aufgrund der Zunahme der das Ausgangsdrehmoment bestim­ menden Parameter und des veränderten Zeitverhaltens die Schätzung des Antriebsdrehmoments und der Fahrbahnneigung komplizierter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung und ein Verfahren zum Steuern von Kraftfahrzeug-Auto­ matikgetrieben zu schaffen, mit denen eine der Fahr­ bahnneigung entsprechende Antriebskraft bzw. Motorbrems­ wirkung durch den Fahrer selbst und ohne Wechsel der Getriebebetriebsart erhalten werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach einem der An­ sprüche 4 oder 7. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Für eine Brennkraftmaschine mit Magerverbrennung oder eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung wird das Getriebeübersetzungsverhältnis (Riemenscheibenübersetzungsverhältnis) in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung derart gesteuert, daß bei einer Bergabfahrt eine an die Fahrbahnneigung angepaßte, mäßige Motorbremswirkung und bei einer Bergauffahrt eine an die Fahrbahnneigung geeignete, mäßige Antriebskraft erhalten werden können.
Erfindungsgemäß wird in der Steuervorrichtung für Kraft­ fahrzeug-Automatikgetriebe ein Befehlswert in Abhängig­ keit von der Brennkraftmaschinendrehzahl, der Drehzahl der eingangsseitigen Riemenscheibe des stufenlosen Ge­ triebes (CVT) und von Informationen, die den Zustand des Fahrzeugs wie etwa die Fahrgeschwindigkeit und den Dros­ selklappenöffnungsgrad angeben, berechnet.
Anhand des obengenannten Befehlswerts wird ein Befehl eingegeben, durch den die Abstände einer V-förmigen Nut einer eingangsseitigen Riemenscheibe (einer primären Riemenscheibe) bzw. einer ausgangsseitigen Riemenscheibe (einer sekundären Riemenscheibe) geändert werden und ein Riemenscheibenwicklungsradius eines zwischen den beiden Riemenscheiben vorgesehenen Riemens geändert wird, so daß das Getriebeübersetzungsverhältnis stufenlos geändert wird und die Getriebesteuerung ausgeführt wird. Die Steuervorrichtung enthält einen Fahrbahnneigungsschätz­ block zum Berechnen der Fahrbahnneigung und einen Soll-Fahr­ geschwindigkeitswert-Bestimmungsblock, der die Ge­ schwindigkeit des Fahrzeugs anhand der Fahrbahnneigung ermittelt, wobei das Getriebeübersetzungsverhältnis anhand der Fahrgeschwindigkeit auf ebener Fahrbahn, d. h. der Soll-Fahrgeschwindigkeit, in der Weise gesteuert wird, daß die Ist-Fahrgeschwindigkeit konstant gleich der Soll-Fahrgeschwindigkeit bleibt.
Der Fahrbahnneigungsschätzblock empfängt Informationen bezüglich des Brennkraftmaschinenzustands von der Brenn­ kraftmaschinensteuervorrichtung, wobei der Fahrbahnnei­ gungsschätzblock einen Drehmomentberechnungsblock zum Schätzen des Antriebsdrehmoments des Fahrzeugs, einen Fahrlastwiderstand-Berechnungsblock zum Berechnen des Fahrlastwiderstandes anhand der Fahrgeschwindigkeit sowie einen Beschleunigungsdrehmoment-Berechnungsblock zum Berechnen des Beschleunigungsdrehmoments des Fahrzeugs enthält.
In der Steuervorrichtung mit dem obenbeschriebenen Aufbau wird der Sollwert der Fahrgeschwindigkeit entsprechend dem geschätzten Drehmoment, das zusätzlich zum Ist-Drehmoment berücksichtigt wird, dem Fahrwiderstand und dem Beschleunigungsdrehmoment bestimmt, wobei das Fahr­ zeug durch Bestimmen des am besten geeigneten Getriebe­ übersetzungsverhältnisses für die Erlangung der Soll-Fahr­ geschwindigkeit gesteuert wird. Somit kann bei einer Bergabfahrt das geeignete Brennkraftmaschinendrehmoment erhalten werden, ferner kann bei einer Bergauffahrt die für die Fahrbahnneigung geeignete Antriebskraft erhalten werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut­ lich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger Ausführungen, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs, der eine Fahrzeug-Brennkraft­ maschine und ein stufenloses Getriebe mit einer Steuervorrichtung der Erfindung enthält;
Fig. 2 einen Blockschaltplan zur Erläuterung der Vor­ richtung und des Verfahrens der Erfindung, die auch durch eine Software, die in einer Steuerein­ heit des stufenlosen Getriebes ausgeführt wird, implementiert sein können;
Fig. 3 einen Blockschaltplan zur Erläuterung des genauen Aufbaus des in Fig. 2 gezeigten Drehmomentberech­ nungsblocks 42;
Fig. 4 einen Blockschaltplan zur Erläuterung des genauen Aufbaus des in Fig. 2 gezeigten Blocks 41;
Fig. 5 eine Ansicht zur Erläuterung des Aufbaus der Steuereinheit 30 für die Brennkraftmaschine oder der Steuereinheit 40 für das stufenlose Getriebe gemäß einer Ausführung der Erfindung;
Fig. 6A ein Schaltdiagramm eines stufenlosen Getriebes des Standes der Technik;
Fig. 6B ein Schaltdiagramm einer ersten Ausführung der Steuervorrichtung der Erfindung;
Fig. 7 einen Ablaufplan zur Erläuterung der Funktions­ weise der Vorrichtung und des Verfahrens der Er­ findung;
Fig. 8 einen Blockschaltplan zur Erläuterung einer zweiten Ausführung der Vorrichtung und des Ver­ fahrens der Erfindung, die auch durch eine Soft­ ware, die in einer Steuereinheit des stufenlosen Getriebes ausgeführt wird, implementiert sein können;
Fig. 9 einen Blockschaltplan zur Erläuterung einer dritten Ausführung der Vorrichtung und des Ver­ fahrens der Erfindung, die auch durch eine Soft­ ware, die in einer Steuereinheit des stufenlosen Getriebes ausgeführt wird, implementiert sein können;
Fig. 10 eine Luftmengen/Brennkraftmaschinendreh­ moment-Kennlinie gemäß der zweiten Ausführung der Erfin­ dung; und
Fig. 11 eine Drosselklappenöffnungsgrad/Brennkraftmaschi­ nendrehmoment-Kennlinie gemäß der dritten Ausfüh­ rung der Erfindung.
Fig. 1 zeigt in einer Übersicht den Aufbau eines Kraft­ fahrzeug-Antriebsstranges, der eine Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs und ein stufenloses Getriebe (im folgenden mit CVT bezeichnet) enthält.
In Fig. 1 enthält das Kraftfahrzeug eine Brennkraftma­ schine 1, einen Luftreiniger 10 zum Reinigen der von der Brennkraftmaschine 1 angesaugten Luft, eine Luftansau­ gleitung 11, durch die die vom Luftreiniger 10 gereinigte Luft der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird, eine Dros­ selklappe 12 zum Einstellen der durch die Ansaugleitung 11 sich bewegenden Luftmenge, ein Fahrpedal 16 zum Betä­ tigen des Drosselklappenöffnungsgrades der Drosselklappe 12 und ein Abgasrohr 14 zum Leiten des Abgases der Brenn­ kraftmaschine 1 nach außen.
Das Kraftfahrzeug enthält ferner einen Sauerstoffsensor 24, der die Sauerstoffkonzentration im Abgas erfaßt, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 15, die den Kraftstoff in den entsprechenden Zylinder der Brennkraftmaschine 1 einspritzt, ein stufenloses Getriebe 2, das mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist, Antriebsräder 8, an die die Antriebskraft von der Brenn­ kraftmaschine 1 über das CVT 2 übertragen wird, Antriebs­ wellen 7 zum Antreiben der Antriebsräder 8, ein Differen­ tialgetriebe 6, das eine Kardanwelle 5 oder eine Getrie­ beabtriebswelle mit den Antriebswellen 7 verbindet, eine Steuereinheit 30 zum Steuern der Brennkraftmaschine 1 sowie eine Steuereinheit 40 zum Steuern des stufenlosen Getriebes CVT 2, wobei die Steuereinheit 30 und die Steuereinheit 40 über ein lokales Netz LAN 77 miteinander verbunden sind.
Das stufenlose Getriebe CVT 2 umfaßt einen Drehmoment­ wandler 3, der direkt mit der Abtriebswelle der Brenn­ kraftmaschine 1 verbunden ist, und einen stufenlosen Getriebemechanismus 4, der direkt mit der Abtriebswelle des Drehmomentwandlers 3 verbunden ist. Der Drehmoment­ wandler 3 umfaßt ein Pumpenrad 3a, das direkt mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist, ein Turbinenrad 3b, das direkt mit der Antriebswelle des stufenlosen Getriebemechanismus 4 verbunden ist, sowie einen Stator 3c, der zwischen dem Pumpenrad 3a und dem Turbinenrad 3b vorgesehen ist und die Antriebskraft über Öl vom Pumpenrad 3a an das Turbinenrad 3b überträgt.
Der stufenlose Getriebemechanismus 4 enthält eine primäre Riemenscheibe 19, die eine eingangsseitige Riemenscheibe ist und die Antriebskraft vom Drehmomentwandler 3 auf­ nimmt, eine sekundäre Riemenscheibe 20, die eine aus­ gangsseitige Riemenscheibe ist und gegenüber der primären Riemenscheibe 19 angeordnet ist, sowie einen Metallriemen 9, der die Antriebskraft von der primären Riemenscheibe 19 an die sekundäre Riemenscheibe 20 überträgt.
Die Getriebesteuerung (die Schaltsteuerung) wird durch Ändern des Getriebeübersetzungsverhältnisses (des Riemen­ scheibenverhältnisses) in der Weise ausgeführt, daß die V-förmigen Nuten der primären Riemenscheibe 19 und der sekundären Riemenscheibe 20 und somit der Riemenscheiben­ wicklungsradius des Riemens 9, der zwischen der primären Riemenscheibe 19 und der sekundären Riemenscheibe 20 gespannt ist, geändert werden.
Die Bewegung der primären Riemenscheibe 19 und der sekun­ dären Riemenscheibe 20 wird durch Betätigen eines (in der Figur nicht gezeigten) Hydraulikzylinders mittels Öl­ druck, der von einem Hydraulikdruckkreis 17 zugeführt wird, ausgeführt. Da der Öldruck temperaturabhängig ist, ist in dem Hydraulikdruckkreis 17 ein Automatikgetriebe­ fluid-ATF-Sensor 28 vorgesehen, der die Öltemperatur erfaßt.
Die Drehzahl der primären Riemenscheibe 19 wird mittels eines primären Drehzahlsensors 25 zur Erfassung der primären Drehzahl Np, die die Drehzahl der primären Riemenscheibe 19 ist, erfaßt, ferner wird die Drehzahl der sekundären Riemenscheibe 29 durch einen sekundären Drehzahlsensor 26, der die sekundäre Drehzahl Ns, die die Drehzahl der sekundären Riemenscheibe 20 ist, erfaßt. Da die Drehzahl der sekundären Riemenscheibe 20 über das Differentialgetriebe 6 an die Antriebsräder 8 übertragen wird, ist die sekundäre Drehzahl Ns zur Fahrgeschwindig­ keit proportional.
An der Luftansaugleitung 11 ist ein Luftmengensensor 21 vorgesehen, der die Luftmenge (Luftmengenwert) Qa der durch die Luftansaugleitung 11 sich bewegenden Luft erfaßt. An der Drosselklappe 12 ist ein Drosselklappen­ öffnungsgradsensor 22 vorgesehen, der den Drosselklappen­ öffnungsgrad Tvo erfaßt, der den Öffnungsgrad der Dros­ selklappe 12 angibt. Das Fahrpedal 16 und die Drossel­ klappe 12 sind in dieser Ausführung mechanisch miteinan­ der verbunden, derart, daß bei einem Niederdrückungsgrad des Fahrpedals 16 von null der Drosselklappenöffnungsgrad Tvo ebenfalls null ist. Daher entspricht die Erfassung des Drosselklappenöffnungsgrades Tvo einer indirekten Erfassung des Niederdrückungsgrades des Fahrpedals 16.
Zur Aufrechterhaltung eines Leerlaufzustandes der Brenn­ kraftmaschine 1 ist für die Luftansaugleitung 11 eine Umgehungsleitung (in der Figur nicht gezeigt) der Dros­ selklappe 12 vorgesehen, durch die der Brennkraftmaschine 1 eine geringe Luftmenge selbst dann zugeführt wird, wenn der Drosselklappenöffnungsgrad Tvo null ist. Ein Leer­ laufdrehzahlventil 13 stellt die oben genannte Luftmenge Qa ein. An einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle, die die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 1 darstellt, ist ein Kurbelwinkelsensor 23 vorgesehen, der die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 1 erfaßt. An einer in der Figur nicht gezeigten Radaufhängung ist ein Fahrzeuggewichtssensor 27 vorgesehen, der das Ist-Fahrzeuggewicht erfaßt.
Die Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 30 führt Steuerun­ gen für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 15, das Leer­ laufdrehzahlventil 13 und eine in der Figur nicht ge­ zeigte Zündschaltung in Abhängigkeit von Informationen vom Luftmengensensor 21, vom Drosselklappenöffnungsgrad­ sensor 22, vom Sauerstoffsensor 24 und von der Steuerein­ heit 40 für das stufenlose Getriebe CVT 2 aus. Ferner führt die Steuereinheit 40 für das stufenlose Getriebe CVT 2 Steuerungen eines Getriebebetätigungsventils (eines Schaltventils) 18 in Abhängigkeit von Informationen vom primären Drehzahlsensor 25, vom sekundären Drehzahlsensor 26, vom Fahrzeuggewichtssensor 27, vom ATF-Sensor 28 und von der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 30 aus.
Fig. 5 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Aufbaus der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 30 oder der Steuerein­ heit 40 für das stufenlose Getriebe CVT 2. Die Brenn­ kraftmaschinen-Steuereinheit 30 oder die Steuereinheit 40 für das stufenlose Getriebe CVT 2 enthält eine Zen­ traleinheit 71 (im folgenden mit CPU bezeichnet), die verschiedene arithmetische Verarbeitungen ausführt, einen Festwertspeicher 72 (im folgenden mit ROM bezeichnet), in dem Programme, die von der CPU 71 ausgeführt werden, gespeichert sind, sowie einen Schreib-Lese-Speicher 73 (im folgenden mit RAM bezeichnet), in dem Daten vorüber­ gehend gespeichert werden.
Die obenbeschriebene Steuereinheit 30 oder 40 enthält ferner eine Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung 75, die Signale von den verschiedenen Sensoren empfängt und Signale an die verschiedenen Aktuatoren und Ventile, etwa das Getriebebetätigungsventil (das Schaltventil) 18 und dergleichen ausgibt, eine Steuerschaltung 76 für das lokale Netz (im folgenden mit LAN-Steuerschaltung be­ zeichnet), die die Übertragung der Daten zwischen der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 30 und der Steuerein­ heit 40 für das stufenlose Getriebe CVT 2 ausführt, sowie einen Bus 74, der die verschiedenen oben genannten Ein­ heiten miteinander verbindet, um eine Übertragung von Daten zwischen ihnen auszuführen.
Nun wird anhand des obenbeschriebenen Hardwareaufbaus der Steuereinheit 30 oder der Steuereinheit 40 die in Fig. 2 gezeigte Software beschrieben. Fig. 2 zeigt eine Steuer­ vorrichtung für ein Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung. Beispielsweise ist die Steuervorrichtung durch eine Software implementiert, die in der Steuereinheit 40 für das stufenlose Getriebe CVT 2 ausgeführt wird.
Die Eingangsvariablen sind die Brennkraftmaschinen-Dreh­ zahl Ne 32, die Primärriemenscheiben-Drehzahl Np 33, die Sekundärriemenscheiben-Drehzahl Ns 34, das Riemenschei­ benverhältnis ip 31, das durch das Verhältnis der Primär­ riemenscheiben-Drehzahl Np 33 zur Sekundärriemenschei­ ben-Drehzahl Ns 34 gegeben ist, der Drosselklappenöffnungs­ grad Tvo 36 und die Kraftstoff-Basiseinspritzimpulsbreite Tp 39, die von der Brennkraftmaschinen-Steuereinheit 30 über das LAN 77 empfangen werden.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, enthält ein Block 41 einen Drehmomentberechnungsblock 42, der das Antriebswellen­ drehmoment To des in Fig. 1 gezeigten stufenlosen Getrie­ bes CVT 2 ermittelt, eine Fahrwiderstand-Berechnungsein­ heit 43, einen Fahrgeschwindigkeit-Differenzierblock 44 sowie einen Beschleunigungsdrehmoment-Berechnungsblock 45. Im Block 41 wird die Fahrbahnneigung θ ermittelt.
Ferner ist in Fig. 2 ein Soll-Fahrgeschwindigkeit-Bestim­ mungsblock 47 gezeigt, in dem die Ist-Fahrgeschwindigkeit erfaßt wird, wenn die Fahrbahnneigung θ größer als ein voreingestellter und gespeicherter Fahrbahnneigungswert wird, und in dem anhand der erfaßten Ist-Fahrgeschwindig­ keit die Soll-Fahrgeschwindigkeit bestimmt wird.
In dem Soll-Getriebeübersetzungsverhältnis-Berechnungs­ block 48, der in einem Block 50 enthalten ist, wird das Soll-Getriebeübersetzungsverhältnis in Übereinstimmung mit der Soll-Fahrgeschwindigkeit, die in dem Soll-Fahrge­ schwindigkeitswert-Bestimmungsblock 47 bestimmt wird, der Sekundärriemenscheiben-Drehzahl Ns 34, die die momentane Fahrgeschwindigkeit angibt, der Primärriemenscheiben-Dreh­ zahl Np 33 und des Drosselklappenöffnungsgrades Tvo 36 berechnet, wobei das berechnete Soll-Getriebeüberset­ zungsverhältnis mit dem Riemenscheiben-Drehzahlverhältnis ip 31 verglichen wird, das das momentane Ist-Getriebe­ übersetzungsverhältnis angibt.
In einem Getriebeübersetzungsverhältnis-Arbeits­ befehl-Ausgabeblock 49 wird ein Arbeitsbetrag des Getriebebetä­ tigungsventils (des Schaltventils) 18 ausgegeben. Im Block 50 befindet sich außerdem eine übliche Getriebe­ übersetzungsverhältnis-Proportionaleinheit für ein her­ kömmliches stufenloses Getriebe.
In Fig. 3 ist ein genauer Blockschaltplan des in Fig. 2 gezeigten Drehmomentberechnungsblocks 42 gezeigt.
Die Eingangssignale sind die Brennkraftmaschinen-Drehzahl Ne 32, die Primärriemenscheiben-Drehzahl Np 33, die Sekundärriemenscheiben-Drehzahl Ns 34 und die Kraft­ stoff-Basiseinspritzimpulsbreite Tp 39. In Fig. 2 ist das Riemenscheiben-Drehzahlverhältnis ip 31 als Eingangs­ signal angegeben, da das Riemenscheiben-Drehzahlverhält­ nis ip 31 in Übereinstimmung mit der Primärriemenschei­ ben-Drehzahl Np 33 und der Sekundärriemenscheiben-Dreh­ zahl Ns 34 bestimmt wird; in Fig. 3 wird das Riemenschei­ ben-Drehzahlverhältnis ip 31 im Drehmoment-Berechnungs­ block 42 bestimmt.
Ein wesentlicher Abschnitt des Drehmoment-Berechnungs­ blocks 42 enthält einen Drehmomentwandlercharakte­ ristik-Block 80 und einen Kraftstoff-Basiseinspritzimpulsbrei­ ten/Brennkraftmaschinen-Drehmoment-Kennlinienblock 81.
Im Block 57 des Drehmomentwandlercharakteristik-Blocks 80 wird das Verhältnis Np/Ne zwischen der Primärriemenschei­ ben-Drehzahl Np 33 und der Brennkraftmaschinen-Drehzahl Ne 32 bestimmt. Dieses erhaltene Verhältnis bildet das Schlupfverhältnis (Drehzahlverhältnis) e des Drehmoment­ wandlers 3.
In einem Drehmomentwandlerverhältnis-Kennlinienblock 52, der eine gespeicherte Drehmomentwandler-Schlupfverhält­ nis/Drehmomentverhältnis-Kennlinie verwendet, wird das Drehmomentverhältnis t des Drehmomentwandlers aus dem Schlupfverhältnis e des Drehmomentwandlers bestimmt. Ferner wird in einem Drehmomentwandler-Pumpenkapazität-Kenn­ linienblock oder Eingangskapazität-Kennlinienblock 53, der eine gespeicherte Pumpenkapazitätskoeffizienten-Kenn­ linie oder eine gespeicherte Eingangskapazitätskoef­ fizienten-Kennlinie des Drehmomentwandlers 3 verwendet, ein Pumpenkapazitätskoeffizient Cp des Drehmomentwandlers anhand des Schlupfverhältnisses e bestimmt.
In einem Block 54 wird die Brennkraftmaschinen-Drehzahl Ne 32 quadriert, woraufhin in einem Block 55 ein Pumpen­ raddrehmoment Tpo des Drehmomentwandlers 3 durch Multi­ plizieren der quadrierten Brennkraftmaschinen-Drehzahl Ne2 mit dem Pumpenkapazitätskoeffizienten Cp, der im Drehmomentwandler-Pumpenkapazität-Kennlinienblock 53 be­ rechnet wird, bestimmt wird.
In einem Block 84 in dem Kraftstoff-Basiseinspritzimpuls­ breiten/Brennkraftmaschinen-Drehmoment-Kennlinienblock 81, der die gespeicherte Kraftstoff-Basiseinspritzimpuls­ breite Tp 39 und eine Drehmomentkennlinie des Brennkraft­ maschinen-Drehmoments Te verwendet, wird das Brennkraft­ maschinen-Drehmoment Te bestimmt.
Dann wird in einem Block 57 das Pumpendrehmoment Tpo oder das Brennkraftmaschinen-Drehmoment Te gewählt. Als Aus­ wahlbedingung ist beispielsweise ein Standardwert gegen­ über dem Schlupfverhältnis e vorgesehen, wobei dann, wenn das Schlupfverhältnis e kleiner als der Standardwert ist, das Pumpendrehmoment Tpo gewählt wird und dann, wenn das Schlupfverhältnis e größer als der Standardwert ist, das Brennkraftmaschinen-Drehmoment Te gewählt wird.
In dem Fall, in dem das Pumpenraddrehmoment Tpo, das anhand des Pumpenkapazitätskoeffizienten Cp des Drehmo­ mentwandlers bestimmt wird, sowie das Schlupfverhältnis e groß sind, wird, wenn das Schlupfverhältnis auf der Pumpenkapazitätskoeffizient-Kennlinie des Drehmomentwand­ lers 3, die in dem Drehmomentwandler-Pumpenkapazität-Kenn­ linienblock 53 gespeichert ist, liegt, der Pumpenka­ pazitätskoeffizient Cp klein, weshalb der Einfluß auf einen Ausführungsfehler groß wird.
Wenn insbesondere der Drehmomentwandler 3 überbrückt ist, wird der Fehler groß, mit dem Ergebnis, daß ein aktuelles Pumpenraddrehmoment Tpo nicht bestimmt werden kann. Wenn daher das Schlupfverhältnis e groß ist, wird das Brenn­ kraftmaschinendrehmoment Te gewählt.
In einem Block 58 wird ein Turbinenraddrehmoment Tt, das das Drehmoment der Abtriebswelle des Drehmomentwandlers ist, durch Multiplizieren des gewählten Pumpenraddrehmo­ ments Tpo oder des gewählten Brennkraftmaschinen-Drehmo­ ments Te mit dem Drehmomentverhältnis Tt berechnet. Das Turbinenraddrehmoment Tt ist das Drehmoment, das dem Eingangsdrehmoment des stufenlosen Getriebes CVT 2, das in Fig. 1 gezeigt ist, entspricht.
In einem Block 59 wird das Antriebswellendrehmoment To 37 des stufenlosen Getriebes CVT durch Multiplizieren des Turbinenraddrehmoments Tt mit dem Riemenscheiben-Dreh­ zahlverhältnis ip und ferner durch Multiplizieren eines endgültigen Getriebeübersetzungsverhältnisses oder end­ gültigem Getriebeuntersetzungsverhältnisses in einem Block 83 berechnet.
Nun wird mit Bezug auf den in Fig. 2 gezeigten Block 41 die Bestimmung der Fahrbahnneigung θ erläutert.
Das Antriebswellendrehmoment To ist gegeben durch die Summe aus dem Fahrlastwiderstandsdrehmoment Tr auf ebener Fahrbahn, das Beschleunigungswiderstandsdrehmoment Tα und das Fahrbahnneigungsdrehmoment Tθ. Daher ist das Fahr­ bahnneigungsdrehmoment Tθ durch die folgende Formel (1) gegeben:
Tθ = To ä Tr - Tα (1).
In dem in Fig. 2 gezeigten Block 41 wird das Fahrbahnnei­ gungsdrehmoment Tθ aus dem Antriebswellen-Drehmoment To, das im Drehmoment-Berechnungsblock 42 berechnet wird, und aus dem Lastwiderstandsdrehmoment Tr auf ebener Fahrbahn, das im Fahrlastwiderstand-Berechnungsblock 43 berechnet wird, und aus dem Beschleunigungswiderstandsdrehmoment Tα, das im Fahrgeschwindigkeit-Differenzierblock 44 und im Beschleunigungsdrehmoment-Berechnungsblock 44 berech­ net wird, bestimmt. Im Block 46 wird die Fahrbahnneigung θ folgendermaßen bestimmt.
Das Fahrlastwiderstands-Drehmoment Tr auf ebener Fahr­ bahn, das Beschleunigungswiderstands-Drehmoment Tα und das Fahrbahnneigungs-Drehmoment Tθ sind durch die folgen­ den Gleichungen (2), (3) bzw. (4) gegeben:
Tr = (µr × W + ka × V2) × Pt (2)
Tα = (W × Wr) × α × Rt/g (3)
Tθ = W × sinθ × Rt (4).
Hierbei ist µr der Rollreibungswiderstandskoeffizient, W das Ist-Fahrzeuggewicht, ka der Luftwiderstandskoeffizi­ ent, V die Fahrgeschwindigkeit, Rt der Reifenradius, Wr das Trägheitsmoment, α die Beschleunigung und g die Erdbeschleunigung.
Zunächst werden aus Gleichung (2) bzw. aus Gleichung (3) das Fahrlastwiderstandsdrehmoment Tr auf ebener Fahrbahn bzw. das Beschleunigungswiderstands-Drehmoment Tα aus dem Antriebswellendrehmoment To bestimmt, das seinerseits durch den Drehmomentberechnungsblock 42 bestimmt wird, indem das Fahrlastwiderstandsdrehmoment Tr und das Be­ schleunigungswiderstandsdrehmoment Tα subtrahiert werden, woraus die Fahrbahnneigung Tθ bestimmt wird. Einsetzen dieses bestimmten Fahrbahnneigungsdrehmoments Tθ in die Gleichung (4) ergibt den Wert sinθ der Fahrbahnneigung, woraus die Fahrbahnneigung θ bestimmt werden kann.
Fig. 4 ist ein Blockschaltplan zur Erläuterung des ge­ nauen Aufbaus des in Fig. 2 gezeigten Blocks 41. Die Eingangssignale sind die gleichen wie in Fig. 1 und sind in Fig. 4 weggelassen. Ferner kann für das Ist-Fahrzeug­ gewicht W 28 das von dem in Fig. 1 gezeigten Fahrzeugge­ wichtssensor 27 erfaßte Signal als Eingangssignal dienen, alternativ kann das Eingangssignal im voraus in dem in Fig. 2 gezeigten Beschleunigungsdrehmoment-Berechnungs­ block 45 usw. gespeichert werden.
In Fig. 4 wird in dem Fahrlastwiderstands-Berechnungs­ block 43 anhand der Fahrgeschwindigkeit V, die aus dem Ist-Fahrzeuggewicht W 38 bestimmt wird, das seinerseits durch den in Fig. 1 gezeigten Fahrzeuggewichtssensor 27 erfaßt wird, und aus der Sekundärriemenscheiben-Drehzahl Ns, die vom Sekundärdrehzahlsensor 26 erfaßt wird, gemäß der obenerwähnten Gleichung (2) das Fahrlastwider­ standsdrehmoment Tr auf ebener Fahrbahn bestimmt.
Dann wird in dem Beschleunigungsdrehmoment-Berechnungs­ block 45 die Beschleunigung α, die im Fahrgeschwindig­ keit-Differenzierblock 44 bestimmt wird, gemäß der oben­ erwähnten Gleichung (3) mit einem Wert, der im Block 83 bestimmt wird, multipliziert, um das Beschleunigungs­ drehmoment Tα zu erhalten.
In einem Block 46a wird von dem Antriebswellendrehmoment To, das in der Drehmomentberechnungseinheit 42 bestimmt wird, das Fahrlastwiderstandsdrehmoment Tr auf ebener Fahrbahn subtrahiert, woraufhin in einem Block 46b das Beschleunigungswiderstandsdrehmoment Tα von diesem Ergeb­ nis subtrahiert wird, woraus das Fahrbahnneigungsdrehmo­ ment Tθ bestimmt wird. Weiterhin wird im Block 85 und im Block 86 gemäß Gleichung (4) die Fahrbahnneigung sinθ bestimmt. Die Fahrbahnneigung sinθ oder die umgewandelte Fahrbahnneigung θ wird an den Soll-Fahrgeschwindigkeits­ wert-Bestimmungsblock 47 geschickt.
Wie oben erwähnt worden ist, ist der Fahrzeuggewichtssen­ sor 27 dazu vorgesehen, das Fahrzeuggewicht W zu erhal­ ten. In einem Personenkraftwagen, bei dem die Änderung des Fahrzeuggewichts W im Vergleich zu demjenigen eines Lastkraftwagens nicht groß ist, kann im voraus das Stan­ dardfahrzeuggewicht W, etwa das Fahrzeuggewicht W mit zwei Insassen, gespeichert werden.
Anstelle der Erfassung des Fahrzeuggewichts W mittels des Fahrzeuggewichtssensors 27 kann unter der Voraussetzung, daß sich die Fahrbahnneigung θ und das Antriebswellen­ drehmoment To nicht ändern, das Fahrzeuggewicht W anhand der Fahrgeschwindigkeit V zu irgendeinem Zeitpunkt und anhand der Änderung der Fahrgeschwindigkeit V zu einem späteren Zeitpunkt geschätzt werden.
Was die Beschleunigung α betrifft, so wird die Sekundär­ riemenscheiben-Drehzahl Ns, die durch den Sekundärriemen­ scheiben-Drehzahlsensor 26 erfaßt wird, nach der Zeit differenziert, um die Beschleunigung α zu erhalten. Durch Vorsehen eines Beschleunigungssensors an der Fahrzeugka­ rosserie kann jedoch die Beschleunigung α auch direkt erhalten werden.
Nun wird mit Bezug auf Fig. 6B und Fig. 7 die Steuerung des Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes gemäß dieser Ausfüh­ rung erläutert. Fig. 6A ist ein Schaltdiagramm für ein herkömmliches stufenloses Kraftfahrzeug-Automatikge­ triebe.
Fig. 6B ist ein allgemeines Schaltdiagramm für das in Fig. 1 gezeigte stufenlose Getriebe CVT 2. Auf der hori­ zontalen Achse ist die Fahrgeschwindigkeit V oder die Sekundärriemenscheiben-Drehzahl Ns aufgetragen, während auf der vertikalen Achse die Primärriemenscheiben-Dreh­ zahl Np oder die Brennkraftmaschinen-Drehzahl Ne aufge­ tragen ist.
Fig. 6A ist das Schaltdiagramm eines herkömmlichen stu­ fenlosen Getriebes CVT. Auf der horizontalen Achse ist die Fahrgeschwindigkeit V oder die Sekundärriemenschei­ ben-Drehzahl Ns aufgetragen, während auf der vertikalen Achse die Primärriemenscheiben-Drehzahl Np oder die Brennkraftmaschinen-Drehzahl Ne aufgetragen ist.
In dem in Fig. 6A gezeigten herkömmlichen Schaltdiagramm wird die Soll-Primärriemenscheiben-Drehzahl Npt, die ein Steuersollwert ist, anhand des Drosselklappenöffnungsgra­ des Tvo (A-D), . . ., Tvo (B-C) und der Fahrgeschwindigkeit V bestimmt.
Im Gegensatz zu einem Stufengetriebe ist jedoch im stu­ fenlosen Getriebe CVT das Getriebeübersetzungsverhältnis, d. h. das Riemenscheiben-Drehzahlverhältnis ip im Stand der Technik nur durch einige wenige gerade Linien, z. B. vier Linien (0-a, 0-b, 0-c, 0-d usw.), die durch den Ursprung 0 verlaufen, gegeben.
Andererseits kann erfindungsgemäß zusätzlich zu den mehreren geraden Linien, die durch den Ursprung 0 verlau­ fen, jeder Punkt innerhalb eines Bereichs A-B-C-D-A erreicht werden, d. h. es ist jede gerade Linie, die durch den Ursprung 0 verläuft, möglich.
Ferner gibt im stufenlosen Getriebe CVT sowohl gemäß der Erfindung als auch gemäß dem Stand der Technik eine gerade Linie 0-A-B das größte Getriebeübersetzungsver­ hältnis an, das nicht überschritten werden kann.
Fig. 6B ist das Schaltdiagramm für diese Ausführung der Erfindung. In einem Bereich, der durch die Linien A-B-C-E-F-A umschlossen ist, ist ein Bereich, der gewöhn­ lich Sportmodus genannt wird und der so gesetzt ist, daß für eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit V eine hohe Brenn­ kraftmaschinen-Drehzahl Ne eingestellt wird. In diesem Sportmodus wird der Bereich, der durch die Linien C-E-F-D-C umschlossen ist, nicht erreicht.
Nun wird der Fall angenommen, in dem das Fahrzeug auf einer Fahrbahn mit großer Neigung bergab fährt. Um eine Motorbremswirkung zu erzielen, damit die Zunahme der Fahrgeschwindigkeit begrenzt wird, nimmt der Fahrer das Fahrpedal teilweise oder vollständig zurück, woraufhin der Drosselklappenöffnungsgrad Tvo auf einen kleineren Wert oder auf null eingestellt wird.
Wenn in der in Fig. 6A gezeigten Getriebecharakteristik des Standes der Technik der Punkt P1 der Normalfahrt entspricht und wenn der Drosselklappenöffnungsgrad Tvo auf null abnimmt, geht der Betriebspunkt zum Punkt P2 über. Das Getriebeübersetzungsverhältnis ist hilfsweise als Übersetzungsverhältnis eines Stufengetriebes darge­ stellt, da es proportional zum Übergang von der geraden Linie 0-A zu geraden Linie 0-D unabhängig von der Anfor­ derung einer Motorbremswirkung klein wird, so daß die Fahrgeschwindigkeit in Richtung des Betriebspunkts P3 mehr und mehr ansteigt.
Da andererseits in dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren für das Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe der Fahrer zwi­ schen den in Fig. 6B gezeigten Betriebsarten wechseln kann, kann eine Motorbremswirkung erhalten werden. Wenn nämlich das Fahrzeug bergab fährt, kann er seinen Fuß vom Fahrpedal nehmen, so daß der Drosselklappenöffnungsgrad Tvo null wird. Der Betriebspunkt geht vom Punkt P1 zum Punkt P2 über, wobei sich der Betriebspunkt proportional zur Zunahme der Fahrgeschwindigkeit zum Punkt P3 bewegt.
Wenn hierbei der Fahrer zum Sportmodus wechselt, geht der Betriebspunkt vom Punkt P3 zu einem Punkt P4 über, wobei das Getriebeübersetzungsverhältnis groß wird, weshalb die Motorbremswirkung erhalten werden kann und die Zunahme der Fahrgeschwindigkeit begrenzt werden kann. In dieser Ausführung der Erfindung kann daher das Umschalten der Getriebecharakteristik bei der Bergabfahrt automatisch erfolgen.
Ein Fahrer mit wenig Erfahrung kann den obengenannten Bereichswechsel nicht ohne weiteres ausführen, so daß er, da er die notwendige Motorbremswirkung nicht erzielen kann, bei einer Bergabfahrt häufig die Fußbremse betä­ tigt. Da bei einer langen Bergabfahrt somit die Fußbremse immer wieder oder sogar dauernd betätigt wird, wird der Bremsmechanismus aufgrund der Reibungswärme erhitzt, so daß die Gefahr besteht, daß die Bremsflüssigkeit zu sieden beginnt und die Fußbremse nicht mehr wirksam ist; dies stellt ein Unfallrisiko dar.
Daher wird in dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren und in der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für Kraftfahr­ zeug-Automatikgetriebe die Fahrgeschwindigkeit V dann, wenn eine Bergabfahrt erkannt wird, als Soll-Fahrge­ schwindigkeit Vt gespeichert, wobei das Riemenschei­ benübersetzungsverhältnis ip in der Weise gesteuert wird, daß die Ist-Fahrgeschwindigkeit gegen die Soll-Fahrge­ schwindigkeit Vt strebt. Wenn in Fig. 6B der Betriebs­ punkt vom Punkt P1 zum Punkt P2 übergeht, entspricht die Fahrgeschwindigkeit am Punkt P2 der Soll-Fahrgeschwindig­ keit Vt. Um die obengenannte Soll-Fahrgeschwindigkeit beizubehalten, wird die Primärriemenscheiben-Drehzahl Np geändert, ferner wird das Riemenscheibenübersetzungsver­ hältnis ip auf den Punkt P5 gesteuert.
Fig. 7 zeigt einen Ablaufplan der obenbeschriebenen erfindungsgemäßen Steuerung des Kraftfahrzeug-Automatik­ getriebes. Zur Vereinfachung der Erläuterung beginnt der Ablaufplan nach der Bestimmung der Fahrbahnneigung o. Ferner wird sowohl die Bergaufneigung als auch die Berg­ abneigung anhand eines konstanten Beurteilungswerts beurteilt.
In Fig. 7 wird in einem Block 101 die Fahrbahnneigung θ, die im Block 41 erhalten worden ist, mit dem Beurtei­ lungswert für die Fahrbahnneigung, der im voraus in einem Speicher gespeichert ist, verglichen. Wenn die Fahrbahn­ neigung θ größer als der Beurteilungswert ist, geht der Ablauf weiter zu einem Block 102, wenn die Fahrbahnnei­ gung θ jedoch kleiner als der Beurteilungswert ist, geht der Ablauf weiter zu einem Block 106.
Im Block 102 wird beurteilt, ob ein Merker Null ist. Wenn dieser Merker Null ist, bedeutet dies, daß die Fahrbahn­ neigung θ den Beurteilungswert erstmals übersteigt. Wenn der Merker null ist, geht der Ablauf weiter zu einem Block 103, wobei die momentane Sekundärriemenscheiben-Dreh­ zahl Ns im Speicher als Soll-Sekundärriemenscheiben-Dreh­ zahl Nst gespeichert wird. In einem Block 104 wird der Wert des Merkers auf eins gesetzt.
Dann wird aus der momentanen Primärriemenscheiben-Dreh­ zahl Np und der Soll-Sekundärriemenscheiben-Drehzahl Nst anhand der folgenden Gleichung (5) ein Soll-Riemenschei­ benübersetzungsverhältnis ipt bestimmt:
Anhand des Soll-Riemenscheibenübersetzungsverhältnisses (des Soll-Getriebeübersetzungsverhältnisses) ipt wird ein Arbeitsbetrag für das Getriebebetätigungsventil (das Schaltventil) 18 in dem in Fig. 2 gezeigten Getriebeüber­ setzungsverhältnis-Arbeitsbefehl-Ausgabeblock 49 be­ stimmt, woraufhin die Getriebebetätigung (der Schaltbe­ trieb) erfolgt.
Wenn im Block 102 der Merker nicht null ist, werden die Blöcke 103 und 104 übersprungen, woraufhin in einem Block 105 das Soll-Riemenscheibendrehzahlverhältnis ipt berech­ net wird. Wenn im Block 101 beurteilt wird, daß die Fahrbahnneigung θ kleiner als der Beurteilungswert ist, wird der Merker auf null zurückgesetzt, ferner werden die Blöcke 103, 104 und 105 übersprungen, so daß die Steue­ rung beendet ist. Die obenbeschriebene Steuerung des Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes gemäß der Erfindung findet prinzipiell sowohl auf eine ansteigende Fahrbahn­ neigung (Bergauffahrt) als auch auf eine abfallende Fahrbahnneigung (Bergabfahrt) Anwendung.
Nun werden mit Bezug auf Fig. 8 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern von Kraftfahrzeug-Automatikgetrie­ ben gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung erläu­ tert. Wie Fig. 2 ist auch Fig. 8 ein Blockschaltplan, der die Implementierung einer Software veranschaulicht, die in der Steuereinheit 40 für das stufenlose Getriebe CVT ausgeführt wird.
Im Unterschied zu dem Blockschaltplan nach Fig. 2 wird statt der Kraftstoff-Basiseinspritzimpulsbreite Tp 39 in Fig. 8 die Brennkraftmaschinen-Ansaugluftmenge Qa 90 eingegeben. Dieses Signal wird von der Brennkraftmaschi­ nen-Steuereinheit 30 über das in Fig. 1 gezeigte LAN 77 geschickt.
In dem Drehmomentberechnungsblock 42 von Fig. 8 ist im Block 84 von Fig. 3, in der der Drehmomentberechnungs­ block 42 im einzelnen gezeigt ist, die Kraftstoff-Basis­ einspritzimpulsbreiten/Brennkraftmaschinen-Drehmo­ ment-Kennlinie durch die Brennkraftmaschinenansaugluftmen­ gen/Brennkraftmaschinen-Drehmoment-Kennlinie, die in Fig. 10 gezeigt ist, ersetzt. Sämtliche anderen Pro­ grammabläufe mit Ausnahme des auf diese Kennlinie bezoge­ nen Ablaufs sind jenen von Fig. 2 ähnlich. Anstelle der Kraftstoff-Basiseinspritzimpulsbreite Tp 39 kann die Fahrbahnneigung θ auch anhand der Brennkraftma­ schinen-Ansaugluftmenge Qa 90 geschätzt werden.
Nun werden mit Bezug auf Fig. 9 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern von Kraftfahrzeug-Automatikgetrie­ ben gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung erläu­ tert. Wie in Fig. 2 ist auch Fig. 9 ein Blockschaltplan zur Erläuterung einer Software, die in der Steuereinheit 40 für das stufenlose Getriebe CVT ausgeführt wird.
Der Unterschied zu dem Blockschaltplan von Fig. 2 besteht lediglich darin, daß in den Drehmoment-Berechnungsblock 42 keine Kraftstoff-Basiseinspritzimpulsbreite Tp 39 wie in Fig. 2 eingegeben wird.
In dem in Fig. 9 gezeigten Drehmomentberechnungsblock 42 ist die im Block 84 von Fig. 3, die den Drehmomentberech­ nungsblock 42 im einzelnen darstellt, gespeicherte Kraft­ stoff-Basiseinspritzimpulsbreiten/Brennkraftmaschinen-Dreh­ moment-Kennlinie durch die Drosselklappenöffnungs­ grad/Brennkraftmaschinen-Drehmoment-Kennlinie, die in Fig. 11 gezeigt ist, ersetzt. Die anderen Abläufe mit Ausnahme des auf diese Kennlinie bezogenen Ablaufs sind jenen von Fig. 2 ähnlich. Selbst bei Verwendung des Drosselklappenöffnungsgrades anstelle der Kraftstoff-Basis­ einspritzimpulsbreite Tp 39 kann die Fahrbahnneigung θ geschätzt werden.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung und in dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren zum Steuern von Kraftfahr­ zeug-Automatikgetrieben gemäß den verschiedenen Ausführungen wird zusätzlich zu dem Drehmoment, das unter Berücksich­ tigung des Fahrwiderstandsdrehmoments und des Beschleuni­ gungsdrehmoments bestimmt wird, der Sollwert für die Fahrgeschwindigkeit bestimmt, woraufhin die Fahrgeschwin­ digkeit in der Weise gesteuert wird, daß das optimale Getriebeübersetzungsverhältnis dieser Soll-Fahrgeschwin­ digkeit folgt.
Daher können ohne Einwirkung des Fahrers eine geeignete Motorbremswirkung bei einer Bergabfahrt und eine geeig­ nete Antriebskraft bei einer Bergauffahrt erhalten wer­ den.
Selbst wenn die Brennkraftmaschine keine herkömmliche Brennkraftmaschine, sondern eine Magerverbrennungs-Brenn­ kraftmaschine und/oder eine Direkteinspritzungs-Brenn­ kraftmaschine ist, wird das Getriebeübersetzungsver­ hältnis in Übereinstimmung mit dem Abtriebswellendrehmo­ ment abhängig vom Fahrbahnzustand automatisch gesteuert.
Bei einer Bergabfahrt kann die geeignete Motorbremswir­ kung erhalten werden und bei einer Bergauffahrt kann die geeignete Antriebskraft erhalten werden, so daß das Getriebeübersetzungsverhältnis automatisch gesteuert werden kann.
Wie oben beschrieben worden ist, kann in der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung und in dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren eine Antriebskraft, die eine Antwort auf die Fahr­ bahnneigung darstellt, ohne Umschalten der Getriebebe­ triebsart durch den Fahrer erhalten werden.

Claims (7)

1. Steuervorrichtung für Automatikgetriebe, das in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, um die Ausgangslei­ stung einer Brennkraftmaschine (1) des Fahrzeugs an die Antriebsräder (8) des Fahrzeugs über einen Drehmoment­ wandler (3) und einen stufenlosen Automatikgetriebemecha­ nismus (4) zu übertragen, in der als Antwort auf einen Zustand des Fahrzeugs, der einen Zustand der Brennkraft­ maschine (1) und/oder einen Zustand des Automatikgetrie­ bemechanismus (4) umfaßt, ein Befehlswert berechnet wird, mit dem das Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebe­ mechanismus (4) geändert werden kann,
gekennzeichnet durch
einen Fahrbahnneigungs-Berechnungsblock (41) zum Berechnen der Fahrbahnneigung (θ) einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, anhand der Drehzahl (Np) eines ein­ gangsseitigen Rotationselements (19) und anhand der Drehzahl (Ns) eines ausgangsseitigen Rotationselements (20) des Automatikgetriebes (4) sowie anhand einer Brenn­ kraftmaschinenzustandsgröße,
einen Soll-Fahrgeschwindigkeitswert-Berechnungs­ block (47) zum Berechnen eines Sollwertes (Vt) der Fahr­ geschwindigkeit anhand der Fahrbahnneigung (θ), die im Fahrbahnneigungs-Berechnungsblock (41) berechnet wird, und der Drehzahl (Ns) des ausgangsseitigen Rotationsele­ ments (20),
einen Soll-Getriebeübersetzungsverhältnis-Berech­ nungsblock (48) zum Berechnen eines Sollwertes (ipt) des Getriebeübersetzungsverhältnisses (ip) des Automatikge­ triebemechanismus (4) anhand des Sollwertes (Vt) der Fahrgeschwindigkeit, die im Soll-Fahrgeschwindigkeits­ wert-Berechnungsblock (47) ermittelt wird, der Drehzahl (Np) des eingangsseitigen Rotationselements (19), der Drehzahl (Ns) des ausgangsseitigen Rotationselements (20) und eines Drosselklappenöffnungsgrades (Tvo), mit dem die in die Brennkraftmaschine (1) eingeleitete Luftmenge (Qa) gesteuert wird, und
einen Getriebeübersetzungsverhältnis-Arbeitsbe­ fehl-Ausgabeblock (49) zum Berechnen des Befehlswerts anhand der Drehzahl (Np) des eingangsseitigen Rotations­ elements (19), der Drehzahl (Ns) des ausgangsseitigen Rotationselements (20) und des Sollwerts (ipt) des Ge­ triebeübersetzungsverhältnisses, das in dem Soll-Getrie­ beübersetzungsverhältnis-Berechnungsblock (48) berechnet wird.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Berechnung des Sollwerts (Vt) der Fahrge­ schwindigkeit, der im Soll-Fahrgeschwindigkeits­ wert-Berechnungsblock (47) bestimmt wird, anhand der Drehzahl (Np) des eingangsseitigen Rotationselements (19), der Drehzahl (Ns) des ausgangsseitigen Rotationselements (20), der Brennkraftmaschinenzustandsgröße, eines An­ triebsdrehmoments (To), das anhand der Drehzahl (Ns) des ausgangsseitigen Rotationselements (20) berechnet wird, eines Fahrlastwiderstandsdrehmoments (Tr), das anhand der Drehzahl (Np) des eingangsseitigen Rotationselements (19) berechnet wird, und eines Beschleunigungsdrehmoments (Tα) des Fahrzeugs, das anhand der Drehzahl (Ns) des ausgangs­ seitigen Rotationselements (20) berechnet wird, erfolgt.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Brennkraftmaschinenzustandsgröße Daten bezüg­ lich einer Kraftstoffeinspritzmenge und/oder einer Luft­ ansaugmenge (Qa), die in die Brennkraftmaschine (1) eingeleitet werden, und eines Drosselklappenöffnungsgra­ des (Tvo) der Brennkraftmaschine (1) umfaßt.
4. Steuerverfahren für Kraftfahrzeug-Automatikge­ triebe, wobei das Getriebe in einem Fahrzeug angebracht ist, um die Ausgangsleistung einer Brennkraftmaschine (1) über einen Drehmomentwandler (3) und einen stufenlosen Automatikgetriebemechanismus (4) an Antriebsräder (8) zu übertragen, bei dem als Antwort auf einen Zustand des Fahrzeugs, der einen Zustand der Brennkraftmaschine (1) und/oder einen Zustand des Automatikgetriebemechanismus (4) umfaßt, ein Befehlswert berechnet wird, mit dem das Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebemechanismus (4) geändert werden kann,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Berechnen einer Fahrbahnneigung (θ) der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, anhand der Drehzahl (Np) eines eingangsseitigen Rotationselements (19) und der Drehzahl (Ns) eines ausgangsseitigen Rotationselements (20) des Automatikgetriebemechanismus (4) und einer Brennkraftmaschinenzustandsgröße,
Berechnen eines Sollwerts (Vt) der Fahrgeschwin­ digkeit anhand der berechneten Fahrbahnneigung (θ) und der Drehzahl (Ns) des ausgangsseitigen Rotationselements (20),
Berechnen eines Sollwerts (ipt) des Getriebeüber­ setzungsverhältnisses anhand des berechneten Sollwertes (Vt) für die Fahrgeschwindigkeit, der Drehzahl (Np) des eingangsseitigen Rotationselements (19), der Drehzahl (Ns) des ausgangsseitigen Rotationselements (20) und eines Drosselklappenöffnungsgrades (Tvo), mit dem die in die Brennkraftmaschine (1) eingeleitete Luftmenge (Qa) gesteuert wird, und
Berechnen des Befehlswertes anhand der Drehzahl (Np) des eingangsseitigen Rotationselements (19), der Drehzahl (Ns) des ausgangsseitigen Rotationselements (20) und des berechneten Sollwerts (ipt) des Getriebeüberset­ zungsverhältnisses.
5. Steuerverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Berechnung des Sollwerts (Vt) der Fahrge­ schwindigkeit anhand der Drehzahl (Np) des eingangsseiti­ gen Rotationselements (19), der Drehzahl (Ns) des aus­ gangsseitigen Rotationselements (20), der Brennkraftma­ schinenzustandsgröße, eines Antriebsdrehmoments (To), das anhand der Drehzahl (Ns) des ausgangsseitigen Rotations­ elements (20) berechnet wird, eines Fahrwider­ standsdrehmoments (Tr), das anhand der Drehzahl (Np) des eingangsseitigen Rotationselements (19) berechnet wird, und eines Beschleunigungsdrehmoments (Tα) des Fahrzeugs, das anhand der Drehzahl (Ns) des ausgangsseitigen Rotati­ onselements (20) berechnet wird, erfolgt.
6. Steuerverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Brennkraftmaschinenzustandsgröße Daten bezüg­ lich einer Kraftstoffeinspritzmenge und/oder einer Luft­ ansaugmenge (Qa), die in die Brennkraftmaschine (1) eingeleitet werden, und eines Drosselklappenöffnungsgra­ des (Tvo) der Brennkraftmaschine (1) umfaßt.
7. Steuerverfahren für Kraftfahrzeug-Automatikge­ triebe, wobei das Getriebe in einem Fahrzeug vorgesehen ist, um die Ausgangsleistung einer Brennkraftmaschine (1) über einen Drehmomentwandler (3) und einen stufenlosen Automatikgetriebemechanismus (4) an Antriebsräder (8) zu übertragen, wobei als Antwort auf einen Zustand des Fahrzeugs, der einen Zustand der Brennkraftmaschine (1) und/oder einen Zustand des Automatikgetriebemechanismus (4) umfaßt, ein Befehlswert berechnet wird, mit dem das Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebemechanismus (4) geändert werden kann,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Erfassen der Fahrgeschwindigkeit (V) des Fahr­ zeugs,
Erfassen von Daten, die die Kraftstoffeinspritz­ menge und/oder die Luftansaugmenge (Qa), die in die Brennkraftmaschine (1) eingeleitet werden, und/oder den Drosselklappenöffnungsgrad (Tvo) der Brennkraftmaschine (1) umfassen,
Erfassen der Drehzahl (Np) eines eingangsseitigen Rotationselements (19) des Automatikgetriebemechanismus (4) und der Drehzahl (Ns) eines ausgangsseitigen Rotati­ onselements (20) des Automatikgetriebemechanismus (4), Berechnen eines eingangsseitigen Drehmoments (Tp) des Drehmomentwandlers (3) anhand der Drehzahl (Np) des eingangsseitigen Rotationselements (19) des Automatikge­ triebemechanismus (4), der Drehzahl (Ns) des ausgangssei­ tigen Rotationselements (20) des Automatikgetriebemecha­ nismus (4) und einer Charakteristik des Drehmomentwand­ lers (3),
Berechnen des Brennkraftmaschinendrehmoments (To) anhand einer Zustandsgröße, die einen Zustand der Brenn­ kraftmaschine (1) angibt, und einer Brennkraftmaschinen­ drehmoment-Charakteristik der Brennkraftmaschine (1),
Wählen entweder des eingangsseitigen Drehmoments (Tp) oder des ausgangsseitigen Drehmoments in Abhängig­ keit von der erfaßten Fahrgeschwindigkeit (V) und Berech­ nen eines Antriebswellendrehmoments in Abhängigkeit von dem gewählten Drehmomentwert und der Charakteristik des Drehmomentwandlers (3),
Berechnen einer Fahrbahnneigung (θ) der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, anhand des berechneten An­ triebswellendrehmoments, der erfaßten Fahrgeschwindigkeit (V) und der erfaßten Drehzahl (Ns) des ausgangsseitigen Rotationselements (20) des Automatikgetriebemechanismus (4), und
Bestimmen einer Soll-Fahrgeschwindigkeit (Vt) anhand der berechneten Fahrbahnneigung (θ) und Steuern des Getriebeübersetzungsverhältnisses anhand der bestimmten Soll-Fahrgeschwindigkeit (Vt).
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