DE19934756B4

DE19934756B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses in Automatikgetrieben

Info

Publication number: DE19934756B4
Application number: DE19934756A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Takizawa; Masato Koga; Mitsuru Watanabe
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2019-07-24
Also published as: US6135917A; JP2000046177A; JP3751754B2; DE19934756A1

Abstract

Vorrichtung zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses eines stufenlosen Getriebes eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine Brennkraftmaschine, die auf die Betätigung einer Drosselklappe anspricht, sowie einen Katalysator zum Reinigen des Abgases der Brennkraftmaschine enthält, wobei der Katalysator bei einer Temperatur oberhalb einer vorgegebenen Katalysatortemperatur aktiviert wird und wobei das stufenlose Getriebe eine Drehkraft der Brennkraftmaschine an ein Antriebsrad des Fahrzeugs mit einem beliebigen Übersetzungsverhältnis überträgt, mit: einem Sensor (66) zur Erfassung einer Aktivierung des Katalysators, einem Sensor (62) zur Erfassungr Erfassung der Fahrgeschwindigkeit und einem Mikroprozessor (61), der so programmiert ist, daß er – ein erstes Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld wählt (71B, S125), wenn der Katalysator aktiviert ist, wobei das erste Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld ein Übersetzungsverhältnis entsprechend der Fahrgeschwindigkeit und der Brennkraftmaschinenlast definiert, – ein zweites Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld wählt (71B, S124), wenn der Katalysator nicht aktiviert ist und wenn die Fahrgeschwindigkeit niedriger als eine vorgegebene Fahrgeschwindigkeit...

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Steuerung von Automatikgetrieben und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses in einem stufenlosen Automatikgetriebe eines Fahrzeugs mit Benzinmotor.
Es ist bekannt, daß ein Abgasreinigungskatalysator für eine Fahrzeug-Brennkraftmaschine bei niedriger Temperatur nicht seine volle Reinigungsleistung erbringen kann. Aus JP Hei 7-167284-A (1995) ist ein Verfahren bekannt, bei dem verhindert wird, daß ein Automatikgetriebe in den höchsten Gang, z. B. einen Schongang, schaltet, wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators niedrig ist. Dadurch wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine erhöht, wodurch die Aktivierung des Katalysators gefördert wird.
Wenn jedoch das Fahrzeug mit einem stufenlosen Getriebe versehen ist, wie es etwa aus US 5.669.845 bekannt ist, ist das obige Verfahren aus den folgenden Gründen nicht wirksam.
In einem mit einem stufenlosen Getriebe versehenen Fahrzeug ist die Brennkraftmaschinendrehzahl bei niedriger Fahrgeschwindigkeit niedriger als in einem Fahrzeug, das mit einem von einem stufenlosen Getriebe verschiedenen Automatikgetriebe versehen ist. Bei einem Fahrzeug mit stufenlosem Getriebe kann daher durch Verhindern eines kleinen Übersetzungsverhältnisses im Getriebe kein ausreichender Anstieg der Brennkraftmaschinendrehzahl im Hinblick auf die Aktivierung des Katalysators erhalten werden, insbesondere dann, wenn die Fahrgeschwindigkeit und die Brennkraftmaschinenlast niedrig sind. Das Übersetzungsverhältnis ist gegeben durch das Verhältnis der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl des Getriebes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit denen die Brennkraftmaschinendrehzahl eines mit einem stufenlosen Getriebe versehenen Fahrzeugs ausreichend erhöht werden kann, wenn die Katalysatortemperatur niedrig ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses in einem stufenlosen Getriebe nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses in einem stufenlosen Getriebe nach Anspruch 8. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird ein unerwünschter Schaltvorgang des Getriebes in einem Betrieb mit ansteigender Brennkraftmaschinendrehzahl verhindert.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
1 eine Längsschnittansicht eines stufenlosen Toroidgetriebes, auf das die Vorrichtung und das Verfahren der Erfindung angewendet werden;
2 eine schematische Darstellung einer Übersetzungsverhältnis-Steuervorrichtung der Erfindung;
3 einen Blockschaltplan zur Erläuterung der Struktur einer Steuereinrichtung der Erfindung;
4 einen Ablaufplan zur Erläuterung einer Hauptroutine einer von der Steuereinrichtung ausgeführten Übersetzungsverhältnissteuerung;
5 einen Ablaufplan zur Erläuterung einer von der Steuereinrichtung ausgeführten Unterroutine zur Erfassung eines Aktivierungszustandes eines Katalysators;
6 einen Ablaufplan zur Erläuterung einer von der Steuereinrichtung ausgeführten Unterroutine zur Auswahl eines Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes;
7 einen Ablaufplan zur Erläuterung einer von der Steuereinrichtung ausgeführten Unterroutine zur Bestimmung eines Umschaltzustandes des Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes;
8 einen Ablaufplan zur Erläuterung einer von der Steuereinrichtung ausgeführten Unterroutine zur Berechnung einer Drehmomentverschiebung;
9 einen Ablaufplan zur Erläuterung einer von der Steuereinrichtung ausgeführten Unterroutine zur Berechnung einer Übersetzungsverhältnisabweichung;
10 einen Ablaufplan zur Erläuterung einer von der Steuereinrichtung ausgeführten Unterroutine zur Berechnung einer Rückkopplungsverstärkung;
11 einen Ablaufplan zur Erläuterung einer von der Steuereinrichtung ausgeführten Unterroutine zur Berechnung eines Übersetzungsverhältnisrückkopplung-Korrekturbetrags;
12 ein Diagramm zur Erläuterung der Inhalte des Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes für eine normale Fahrt, das in der Steuereinrichtung gespeichert ist; und
13 ein Diagramm zur Erläuterung der Inhalte des Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes für eine Katalysatoraktivierung, das in der Steuereinrichtung gespeichert ist.
In 1 ist ein stufenloses Toroidgetriebe gezeigt, auf das die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden und das eine Antriebswelle 20 sowie ein Abtriebszahnrad 29 enthält. Die Antriebswelle 20 ist über einen Drehmomentwandler mit einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs verbunden. Die Brennkraftmaschine und der Drehmomentwandler befinden sich in 1 auf der rechten Seite, sie sind jedoch nicht gezeigt. Das Abtriebszahnrad 29 gibt ein Drehmoment für den Antrieb des Fahrzeugs aus. Das Abgas der Brennkraftmaschine wird durch ein nicht gezeigtes Abgasrohr und einen in das Abgasrohr eingesetzten katalytischen Umsetzer für die Reinigung des Abgases in die Atmosphäre abgegeben.
Auf die Spitze der Antriebswelle 20 ist ein Nockenflansch 27 geschraubt. Ferner ist auf die Spitze der Antriebswelle 20 eine Mutter 26 geschraubt, so daß der Nockenflansch 27 an der Antriebswelle 20 befestigt ist. Der Nockenflansch 27 ist in ein zylindrisch geformtes rückseitiges Teil einer Antriebssscheibe 1 eingesetzt. Die Antriebswelle 20 verläuft durch die Mitte der Antriebsscheibe 1, wobei sich zwischen der Mittelbohrung der Antriebssscheibe 1 und der Antriebswelle 20 ein kleiner Zwischenraum befindet. Durch diese Anordnung wird die Antriebssscheibe 1 koaxial zur Antriebswelle 20 gehalten. Der Nockenflansch 27 ist über ein Lager 22 in einem Gehäuse 21 unterstützt, wobei das Basisende der Antriebswelle 20 durch ein Ringlager 32 unterstützt ist.
Zwischen dem Nockenflansch 27 und der Antriebssscheibe 1 ist eine Nockenrolle 28 angeordnet. Die Nockenrolle 28 enthält eine Nockenoberfläche, die die Antriebssscheibe 1 entsprechend der relativen rotatorischen Verschiebung des Nackenflansches 27 und der Antriebssscheibe 1 in 1 nach rechts preßt.
Am äußeren Umfang der Antriebswelle 20 ist eine Abtriebsscheibe 2 so befestigt, daß sie relativ zur Antriebsscheibe 1 frei drehbar ist.
Die Antriebssscheibe 1 und die Abtriebsscheibe 2 umfassen toroidförmig gekrümmte Oberflächen 1A, 1B, die einander zugewandt sind, sowie ein Paar Kraftübertragungsscheiben 3, die zwischen diesen gekrümmten Oberflächen 1A, 1B in Eingriff sind.
Die Abtriebsscheibe 2 ist über eine Keilnutverbindung mit einer Hülse 25 verbunden, die am äußeren Umfang der Antriebswelle 20 über ein Nadellager unterstützt ist. An der Hülse 25 ist ein Teil 25A mit großem Durchmesser ausgebildet, der eine Schublast unterstützt, die auf die Abtriebsscheibe 2 nach rechts in 1 wirkt.
Die Hülse 25 ist über ein Radiallager 24 durch eine Zwischenwand 23 des Gehäuses 1 unterstützt und außerdem durch ein Schräglager 30 unterstützt. Das Schräglager 30 und ein Schräglager 32 sind in einer am Gehäuse 21 befestigten zylindrisch geformten Abdeckung 31 in Eingriff.
Mit den Schräglagern 30, 32 ist ferner ein Abstandshalter 33 in Eingriff, der andererseits mit der Innenseite der Abdeckung 31 in Eingriff ist.
Die von der Antriebssscheibe 1 auf die Antriebswelle 20 nach links in 1 ausgeübte Schubkraft und die von der Abtriebsscheibe 2 auf die Hülse 25 ausgeübte Schubkraft heben sich daher aufgrund der Abstandshalter 33, die zwischen den Schräglagern 30, 32 in Eingriff sind, gegenseitig auf. Außerdem wird die Last, die auf die Schräglager 30, 32 in radialer Richtung wirkt, durch die Abdeckung 31 unterstützt.
Das Abtriebszahnrad 29 steht über eine Keilnutverbindung mit dem äußeren Umfang der Hülse 25 in Verbindung. Die Drehung des Abtriebszahnrades 29 wird aus dem Gehäuse 21 über eine nicht gezeigte Zahnradeinheit übertragen.
Die Kraftübertragungsscheiben 3 sind durch Drehzapfen 41 unterstützt. Durch Antreiben der Drehzapfen 41 in einer Richtung senkrecht zur Antriebswelle 20 werden die Kontaktpositionen der Kraftübertragungsscheiben 3 mit der Antriebssscheibe 1 und mit der Abtriebsscheibe 2 geändert. Aufgrund dieser Änderung der Kontaktpositionen wird auf die Kraftübertragungsscheiben 3 durch die Scheiben 1 und 2 eine Kraft ausgeübt, so daß sich die Kraftübertragungsscheiben 3 um die Achse O₃ drehen, wodurch der Kreiselwinkel ϕ der Kraftübertragungsscheiben 3 geandert wird. Im Ergebnis ändern sich der Abstand des Kontaktpunkts zwischen den Kraftübertragungsscheiben 3 und der Antriebssscheibe 1 von der Antriebswelle 20 und der Abstand des Kontaktpunkts zwischen der Kraftübertragungsscheibe 3 und der Abtriebsscheibe 2 von der Antriebswelle 20, weshalb sich das Übersetzungsverhältnis ändert. Hierbei bezeichnet das Übersetzungsverhältnis das Verhältnis der Drehzahl der Antriebssscheibe 1 zur Drehzahl der Abtriebsscheibe 2.
Wie in 2 gezeigt ist, unterstützen die Drehzapfen 41 die Kraftübertragungsscheiben 3 in der Weise, daß sie sich um eine in 2 gezeigte Achse O₁ uber eine kurbelförmige Welle 41A frei drehen können, und so, daß sie innerhalb eines kleinen Bereichs um das Basisende der Welle 41A frei schwingen können.
Das obere Ende jedes Drehzapfens 41 ist über ein Kugelgelenk 42 mit einer oberen Verbindungsstange 43 verbunden, während ein unteres Ende mit einer unteren Verbindungsstange 45 über ein Kugelgelenk 44 verbunden ist. Die obere Verbindungsstange 43 und die untere Verbindungsstange 45 sind im Gehäuse 21 uber Kugelgelenke 46 bzw. 47 unterstützt. Aufgrund dieser Verbindungsstangen verschieben sich die beiden Drehzapfen 41 stets in entgegengesetzten Richtungen und um die gleiche Strecke längs einer Achse O₃, die in 2 gezeigt ist.
An jedem dieser Drehzapfen 41 ist ein Kolben 6 befestigt. Der Kolben 6 verschiebt den Drehzapfen 41 längs der Achse O₃ in Übereinstimmung mit einem Öldruckgleichgewicht in Ölkammern 51, 53 und in Ölkammern 52, 54, die im Gehäuse 21 ausgebildet sind. Der Öldruck wird an diese Ölkammern 51, 52, 53 und 54 von einem Öldruck-Steuerventil 5 geliefert.
Das Öldrucksteuerventil 5 enthält eine äußere Hülse 5C, eine innere Hülse 5B und einen Schieber 5A, der in der inneren Hülse 5B gleitet. In der äußeren Hülse 5C sind ein Anschluß 5D, der den Druck von einer Ölpumpe 55 empfängt, ein Anschluß 5E, der mit den Ölkammern 51, 54 verbunden ist, sowie ein Anschluß 5F, der mit den Ölkammern 52, 53 verbunden ist, ausgebildet. Die innere Hülse 5B ist über ein Zahnstangengetriebe mit einem Schrittmotor 4 verbunden. Ferner sind Öffnungen an den Enden der inneren Hülse 5B mit nicht gezeigten Entleerungsleitungen verbunden.
Der Schieber 5A ist mit einer Verbindungsstange 8 verbunden. Die Verbindungsstange 8 verschiebt den Schieber 5A entsprechend einer rotatorischen Verschiebung um die Achse O₃ und einer Verschiebung längs der Achse O₃ eines Präzessionsnocken 7, der am unteren Ende eines der Drehzapfen 41 befestigt ist und den Kreiselwinkel der Kraftübertragungsscheibe 3 mechanisch zum Öldrucksteuerventil 5 rückkoppelt.
Das Öldruck-Steuerventil 5 ändert den an die Anschlüsse 5E, 5F geförderten Druck entsprechend einem Steuersignal Astep, das von einer Steuereinrichtung 61 in den Schrittmotor 4 eingegeben wird.
Wenn sich der Schieber 5A, die äußere Hülse 5C und die innere Hülse 5B beispielsweise in den in 2 gezeigten Positionen befinden, nehmen die Ölkammern 52, 53 unter hohem Druck stehendes Öl einer Druckpumpe 55 vom Anschluß 5F auf, während Öl in den Ölkammern 51, 54 über den Anschluß 5E entleert wird.
Daher bewegt sich der Drehzapfen 41 im linken Teil von 2 längs der Achse O₃ nach oben, während sich der Drehzapfen 41 auf der rechten Seite von 2 längs der Achse O₃ nach unten bewegt. Daher verschiebt sich die Drehachse O₁ der Kraftübertragungsscheibe 3 aus einer neutralen Position, in der sie die Drehachse O₂ der Antriebssscheibe 1 und der Abtriebsscheibe 2, d. h. die Mitte der Antriebswelle 20, schneidet, in der in der Zeichnung durch den Pfeil Y gezeigten Richtung.
Aufgrund dieser Verschiebung veranlassen die Antriebsscheibe 1 und die Abtriebsscheibe 2 die Kraftübertragungsscheibe 3 zusammen mit den Drehzapfen 41 dazu, eine Kreiselbewegung um die Achse O₃ auszuführen und dadurch das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich zu ändern.
Zu diesem Zeitpunkt erfolgt über den Präzessionsnocken 7, der am unteren Ende eines Drehzapfens 41 befestigt ist, eine Rückkopplung des Verschiebungsbetrags in Richtung der Achse O₃ des Drehzapfens 41 und der Kreiselbewegung der Kraftübertragungsscheibe 3 um die Achse O₃ über eine Verbindungsstange 8 an das Öldrucksteuerventil 5, weshalb der Schieber 5A in der in der Zeichnung durch den Pfeil X gezeigten Richtung verschoben wird.
Wenn das dem obenerwähnten Steuersignal Astep entsprechende Übersetzungsverhältnis durch diesen Rückkopplungsbetrieb erreicht ist, wird die räumliche Beziehung des Schiebers 5A und der inneren Hülse 5B wieder in die neutrale Position zurückgestellt, in der das Einströmen und Ausströmen von Öl in die Ölkammern bzw. aus den Ölkammern angehalten wird.
Daher werden die Drehzapfen 41 in einem Zustand gehalten, indem sie in Richtung der Achse O₃ verschoben sind.
Andererseits schwenkt die Kraftübertragungsscheibe 3, die eine Kreiselbewegung um die Achse O₃ ausgeführt hat, am Basisende der Welle 41A unter Beibehaltung des neuen Kreiselwinkels ϕ und kehrt in die neutrale Position zurück, in der sich die Achse O₁ und die Achse O₂ schneiden.
Der Grund, weshalb der Präzessionsnocken 7 nicht nur die Kreiselbewegung um die Achse O₃ der Kraftübertragungsscheibe 3, d. h. den Kreiselwinkel, sondern auch die axiale Verschiebung des Drehzapfens 41 rückkoppelt, besteht darin, daß die Rückkopplung der axialen Verschiebung des Drehzapfens 41 als Dämpfungselement wirkt, die ein Oszillieren der Übersetzungsverhaltnissteuerung verhindert. Das Steuersignal Astep wird durch die Steuereinrichtung 61 bestimmt.
Die Steuereinrichtung 61 enthält einen Mikroprozessor, der eine Zentraleinheit (CPU), einen Schreib-Lese-Speicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM) und eine Eingangs/Ausgangsschnittstelle (E/A-Schnittstelle) aufweist.
In die Steuereinrichtung 61 werden Signale eingegeben von einem Drosselklappensensor 62, der eine Drosselklappenöffnung (TVO) der Brennkraftmaschine erfaßt, von einem Fahrgeschwindigkeitssensor 63, der eine Fahrgeschwindigkeit VSP erfaßt, von einem Drehzahlsensor 64, der die Drehzahl Ni der Antriebssscheibe 1 erfaßt, von einem Drehzahlsensor 65, der die Drehzahl No der Abtriebsscheibe 2 erfaßt, von einem Öltemperatursensor 66, der die Temperatur TMP des obenerwähnten Öls erfaßt, von einem Leitungsdrucksensor 67, der einen Leitungsdruck P_L, d. h. den Öldruck, den der Anschluß 5D von der Öldruckpumpe 55 zuführt, erfaßt, von einem Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 68, der eine Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine erfaßt, sowie von einem Bereichssensor 69, der die Betriebsart des Getriebes erfaßt, die von einem nicht gezeigten Wählhebel gewählt ist.
Der Wählhebel bildet eine Steuereinheit, die an dem stufenlosen Getriebe befestigt ist und dem Fahrer erlaubt, die Betriebsart des stufenlosen Getriebes zu wählen, wobei ein Bereich aus mehreren möglichen Bereichen einschließlich eines Vorwärtsfahrbereichs, eines Sport-Vorwärtsfahrbereichs, eines Rückwärtsbereichs, eines Neutralbereichs und eines Parkbereichs gewählt werden kann. Die Steuereinrichtung 61 gibt das Steuersignal Astep, das anhand der obenerwähnten Signale wie im folgenden beschrieben berechnet wird, an den Schrittmotor 4 aus.
Hierzu enthält die Steuereinrichtung 61 Verarbeitungseinheiten, die in 3 gezeigt sind. Diese Einheiten sind aus den Funktionen der obenerwähnten CPU, des obenerwähnten Festwertspeichers ROM und des obenerwähnten Schreib-Lese-Speichers RAM konstruiert.
Eine Katalysatoraktivierung-Bestimmungseinheit 71A bestimmt anhand der Temperatur TMP des Öls im Getriebe zum Zeitpunkt des Anlassens der Brennkraftmaschine und der seit dem Anlassen der Brennkraftmaschine verstrichenen Zeit, ob die Aktivierung eines Katalysators in dem obenerwähnten katalytischen Umsetzer erforderlich ist.
Eine Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld-Wähleinheit 71B wählt anhand des Bestimmungsergebnisses der Katalysatoraktivierung-Bestimmungseinheit 71A entweder ein Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld für die normale Fahrt, das in 12 gezeigt ist, oder ein Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld für eine Katalysatoraktivierung, das in 13 gezeigt ist.
Eine Umschalt-Bestimmungseinheit 71C berechnet endgültige Solleingangsdrehzahlen Ni*, indem sie die beiden obigen Kennfelder und die Differenz hiervon anwendet, wobei sie dann, wenn die Differenz unter einer vorgegebenen Standardabweichung liegt, zwischen den Kennfeldern umschaltet. Hierbei bezeichnet die endgültige Solleingangsdrehzahl einen Sollwert der Eingangsdrehzahl des Getriebes im stationären Fahrzustand und wird anhand einer Brennkraftmaschinenlast und der Fahrgeschwindigkeit VSP berechnet. In der Steuereinrichtung wird der vom Drosselklappensensor 62 erfaßte Drosselklappenöffnungsgrad TVO als ein die Brennkraftmaschinenlast darstellender Wert verwendet. Die Fahrgeschwindigkeit VSP wird von dem obenerwähnten Fahrgeschwindigkeitssensor 63 erfaßt.
Eine Einheit 72 zur Berechnung der endgültigen Eingangsdrehzahl berechnet die endgültige Eingangsdrehzahl Ni* anhand der Drehzahl No der Abtriebsscheibe 2, die vom Drehzahlsensor 65 erfaßt wird, und berechnet das endgültige Sollübersetzungsverhältnis i*.
Eine Einheit 74 zur Berechnung der Drehzahlverhältnisänderung-Zeitkonstante bestimmt eine Zeitkonstante Tsft einer Übersetzungsverhältnisänderung anhand der Betriebsart des Getriebes, die vom Bereichssensor 69 erfaßt wird, der Fahrgeschwindigkeit VSP, des Drosselklappenöffnungsgrades TVO und einer Abweichung zwischen einem wirklichen Übersetzungsverhältnis und einem Einschwing-Sollubersetzungsverhältnis, das später beschrieben wird.
Die Zeitkonstante Tsft ist eine Konstante, die die Rate der Übersetzungsverhältnisänderung bis zum Erreichen des endgültigen Sollübersetzungsverhältnisses i* spezifiziert, da jedoch die Zeitkonstante Tsft in dieser Ausführung wie oben erwähnt dynamisch geändert wird, wird sie tatsächlich als Variable behandelt. Die Einschwing-Sollübersetzungsverhältnis-Berechnungseinheit 75 berechnet ein Einschwing-Sollübersetzungsverhältnis Ratio0 als einen Sollwert für jeden Steuerzyklus anhand des endgültigen Sollübersetzungsverhältnisses i* und der Zeitkonstante Tsft.
Die Eingangsdrehmoment-Berechnungseinheit 76 berechnet ein Brennkraftmaschinenausgangsdrehmoment anhand der Drosselklappenöffnung TVO und der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne und berechnet ein Drehmomentverhältnis t des Drehmomentwandlers anhand des Drehzahlverhältnisses der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl des Drehmomentwandlers. Das Brennkraftmaschinenausgangsdrehmoment wird dann mit dem Drehmomentverhältnis multipliziert, um ein Getriebeeingangsdrehmoment Ti zu berechnen.
Eine Drehmomentverschiebungskompensation-Ubersetzungsverhältnis-Berechnungseinheit 77 berechnet ein Drehmomentverschiebungskompensation-Übersetzungsverhältnis TSrto zur Kompensation einer Drehmomentverschiebung, die ein einem stufenlosen Toroidgetriebe eigentümliches Phänomen ist, anhand des obengenannten Einschwing-Sollübersetzungsverhältnisses Ratio0 und des Getriebeeingangsdrehmoments Ti. Diese Drehmomentverschiebung wird nun beschrieben.
Wenn das stufenlose Toroidgetriebe in Betrieb ist, sind die Antriebssscheibe 1 und die Abtriebsscheibe 2 mit den Kraftübertragungsscheiben 3 in Eingriff. Dieser Eingriffdruck wirkt als eine Kraft, die bestrebt ist, die Kraftübertragungsscheiben 3 in einem Abstand von der Achse O₁ zu halten, wodurch die Drehzapfen 41, die die Kraftübertragungsscheiben 3 unterstützen, verformt werden. Die Verformung der Drehzapfen 41 fuhrt in den Rückkopplungsbetrieb des Präzessionsnockens 7 einen Fehler ein und erzeugt eine Diskrepanz zwischen dem Befehlssignal Astep, das in den Schrittmotor 4 eingegeben wird, und dem Ist-Übersetzungsverhältnis, das durch das Steuersignal verwirklicht wird. Dieses Phänomen ist als Drehmomentverschiebung bekannt.
Die Größe der Drehmomentverschiebung ändert sich daher entsprechend dem Einschwing-Sollübersetzungsverhältnis Ratio0 und dem Getriebeeingangsdrehmoment Ti. Die Drehmomentverschiebungskompensation-Übersetzungsverhältnis-Berechnungseinheit 77 berechnet das Drehmomentverschiebungskompensation-Übersetzungsverhältnis TSrto aus dem Einschwing-Sollübersetzungsverhältnis Ratio0 und dem Getriebeeingangsdrehmoment Ti durch Nachschlagen in einem Kennfeld, das im voraus in der Steuereinrichtung 61 gespeichert worden ist. Das Drehmomentverschiebungskompensation-Übersetzungsverhältnis TSrto wird in einen Addierer 85 zusammen mit dem Einschwing-Sollübersetzungsverhältnis Ratio0 und einem Übersetzungsverhältnis-Ruckkopplungskorrekturbetrag FBrto, das von einer PID-Regelungseinheit 84 ausgegeben wird, eingegeben.
Nun wird der Übersetzungsverhältnis-Rückkopplungskorrekturbetrag FBrto beschrieben. Damit ein wirkliches Übersetzungsverhältnis einem Sollwert Ratio0 folgt, addiert die durch die Steuereinrichtung 61 ausgeführte Ubersetzungsverhältnis-Rückkopplungssteuerung zu dem an den Schrittmotor 4 ausgegebenen Signal eine Korrektur. Die Korrektur wird softwaremäßig ausgeführt. Die Rückkopplungssteuerung, die durch den obenerwähnten Präzessionsnocken 7 ausgeführt wird, ist eine Steuerung, die hardwaremäßig ausgeführt wird, so daß das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes mit dem Steuersignal Astep übereinstimmt, und unterscheidet sich somit von der Rückkopplungssteuerung, die durch die Steuereinrichtung 61 ausgeführt wird.
Zur Ausführung dieser Rückkopplungskorrektur berechnet eine Einheit 78 zur Berechnung des Istübersetzungsverhältnisses das Istübersetzungsverhältnis Ratio des Getriebes durch Dividieren der Eingangsdrehzahl des Getriebes, d. h. der Drehzahl Ni der Antriebsscheibe 1, durch die Ausgangsdrehzahl, d. h. die Drehzahl No der Abtriebsscheibe 2. Eine Übersetzungsverhältnisabweichung-Berechnungseinheit 79 subtrahiert das Istübersetzungsverhältnis Ratio von dem Einschwing-Sollubersetzungsverhältnis Ratio0, um die Übersetzungsverhältnisabweichung RtoERR zu berechnen.
Anhand der Übersetzungsverhältnisabweichung RtoERR setzt eine Einheit 80 zur Berechnung einer ersten Ruckkopplungsverstärkung eine erste Rückkopplungsverstärkung für die Rückkopplungssteuerung des Übersetzungsverhältnisses anhand einer im Stand der Technik bekannten Proportional-Integral-Differential-Regelung (PID-Regelung).
Die hier gesetzten Parameter sind eine erste Proportionalregelung-Rückkopplungsverstarkung fbpDATA1, eine erste Integralregelung-Rückkopplungsverstärkung fbiDATA1 und eine erste Differentialregelung-Rückkopplungsverstärkung fbdDATA1, die anhand der Getriebeeingangsdrehzahl Ni bzw. der Fahrgeschwindigkeit VSP gesetzt werden.
Für die Setzung dieser ersten Rückkopplungsverstärkungen sind im voraus in der Steuereinrichtung 61 zweidimensionale Kennfelder jeder ersten Rückkopplungsverstärkung mit der Getriebeeingangdrehzahl Ni und der Fahrgeschwindigkeit VSP als Parameter gespeichert worden, wobei die Einheit 80 zur Berechnung der ersten Rückkopplungsverstärkung diese ersten Rückkopplungsverstärkungen durch Nachschlagen in jedem Kennfeld anhand der Getriebeeingangsdrehzahl Ni und der Fahrgeschwindigkeit VSP berechnet.
Die Einheit 81 zur Berechnung der zweiten Rückkopplungsverstärkung setzt eine zweite Rückkopplungsverstärkung anhand der Getriebeöltemperatur TMP und des Leitungsdrucks P_L. Die hier gesetzten Parameter sind eine zweite Proportionalregelung-Ruckkopplungsverstärkung fbpDATA2, eine zweite Integralregelung-Rückkopplungsverstärkung fbiDATA2 und eine zweite Differentialregelung-Rückkopplungsverstärkung fbdDATA2. Diese zweiten Rückkopplungsverstärkungen werden ebenfalls durch Durchsuchen von Kennfeldern, die im voraus in der Steuereinrichtung 61 gespeichert worden sind, erhalten.
Dann berechnet eine Rückkopplungsverstärkung-Berechnungseinheit 63 die Proportionalregelung-Rückkopplungsverstärkung fbpDATA, die Integral-Rückkopplungsregelungsverstärkung fbiDATA und die Differentialregelung-Rückkopplungsverstärkung fbdDATA durch Multiplizieren der ersten Rückkopplungsverstärkungen mit entsprechenden zweiten Rückkopplungsverstärkungen.
Diese Rückkopplungsverstärkungen fbpDATA, fbiDATA und fbdDATA werden in die PID-Regelungseinheit 84 zusammen mit der Übersetzungsverhältnisabweichung RtoERR, die durch die Übersetzungsverhältnisabweichung-Berechnungseinheit 79 berechnet wird, eingegeben.
Eine PID-Regelungseinheit 84 berechnet einen Übersetzungsverhältnisrückkopplung-Korrekturbetrag FBrto unter Verwendung der Übersetzungsverhältnisabweichung RtoERR und dieser Rückkopplungsverstärkungen. Hierzu wird ein Übersetzungsverhältnisrückkopplung-Korrekturbetrag der Proportionalregelung durch Multiplizieren der Übersetzungsverhältnisabweichung RtoERR mit der Verstärkung fbpDATA ermittelt, während ein Übersetzungsverhältnisrückkopplung-Korrekturbetrag der Integralregelung durch Multiplizieren der Übersetzungsverhältnisabweichung RtoERR mit der Verstärkung fbiDATA ermittelt wird und ein Übersetzungsverhältnisrückkopplung-Korrekturbetrag der Differentialregelung durch Multiplizieren der Übersetzungsverhältnisabweichung RtoERR mit der Verstarkung fbdDATA ermittelt wird. Diese Korrekturbetrage werden dann in die folgende PID-Regelungsgleichung, die im Stand der Technik bekannt ist, eingesetzt, um den Übersetzungsverhältnisrückkopplung-Korrekturbetrag FBrto zu berechnen: FBrto = RtoERR·fbpDATA + (∫RtoERR)·fbiDATA + ( d / dtRotoERR)·fbdDATA
Der Addierer 85 addiert das Drehmomentverschiebungskompensation-Drehzahlverhältnis TSrto und den Übersetzungsverhältnisrückkopplung-Korrekturbetrag FBrto zum Einschwing-Sollübersetzungsverhältnis Ratio0, um das kompensierte Einschwing-Sollübersetzungsverhältnis DsrRTO zu berechnen.
Eine Sollschrittzahl-Berechnungseinheit 86 berechnet eine Sollschrittzahl DsrSTP des Schrittmotors 4, die dem kompensierten Einschwing-Sollübersetzungsverhältnis DsrRTO entspricht, durch Durchsuchen eines Kennfeldes, das im voraus in der Steuereinrichtung 61 gespeichert worden ist.
Andererseits bestimmt eine Schrittmotorantriebsraten-Bestimmungseinheit 88 eine physische Betriebsgrenzenrate des Schrittmotors 4 anhand der Öltemperatur TMP des Getriebes.
Eine Schrittmotorantriebspositionsbefehl-Berechnungseinheit 87 bestimmt anhand dieser physischen Betriebsgrenzenrate, ob der Schrittmotor 4 eine Sollanzahl von Schritten DsrSTP in dem obenerwähnten Übersetzungsverhältnissteuerzyklus erreichen kann. Ein Wert, der durch Korrigieren der Sollschrittanzahl DsrSTP anhand der physischen Betriebsgrenzenrate erhalten wird, wird als Befehlssignal Astep gesetzt.
Daher wird angenommen, daß das Befehlssignal Astep der Istdrehposition des Schrittmotors 4 entspricht.
Die obigen Funktionen der Steuereinrichtung 61 werden durch Ausführen von Routinen erzielt, die in den Ablaufplänen der 4 bis 11 gezeigt sind. 4 zeigt den Ablauf einer Hauptroutine, während die 5 bis 11 den Ablauf von Unterroutinen zeigen. Alle diese Routinen werden wiederholt beispielsweise in Intervallen von 10 ms ausgeführt.
Vor der Ausführung der Hauptroutine von 4 führt die Steuereinrichtung 61 die Unterroutinen der 5 bis 7 aus. Die Unterroutine von 5 dient der Bestimmung eines Aktivierungszustandes des Katalysators. Wie früher beschrieben worden ist, ist der katalytische Umsetzer in das Abgasrohr der Brennkraftmaschine eingesetzt. Der Katalysator im katalytischen Umsetzer ist nicht aktiv, bis seine Temperatur eine vorgegebene Temperatur erreicht hat, wobei er im nicht aktiven Zustand die toxischen Komponenten des Abgases nicht entfernen kann. Wenn die Brennkraftmaschine kalt ist, erhöht daher die Steuereinrichtung 61 die Brennkraftmaschinendrehzahl durch Umschalten des Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes, um die Abgastemperatur zu erhöhen und die Aktivierung des Katalysators zu fördern. Diese Unterroutine ist vorbereitet worden, um die Notwendigkeit dieser Steuerung einzuschätzen. Diese Unterroutine ist der Funktion der Katalysatoraktivierung-Bestimmungseinheit 71A äquivalent.
Zunächst bestimmt die Unterroutine im Schritt S101, ob ein Zählstartmerker FLAG1 auf 0 zurückgesetzt worden ist. Der Zählstartmerker FLAG1 gibt an, ob mit dem Zählen eines Zeitgeberwertes ELTTMR begonnen worden ist. Der Zeitgeberwert ELTTMR gibt die Zeit an, die seit dem Anlassen der Brennkraftmaschine verstrichen ist. Wenn daher diese Unterroutine zum ersten Mal ausgeführt wird, ist der Zählstartmerker FLAG1 auf 0, so daß die Unterroutine zum Schritt S102 weitergeht.
Im Schritt S102 und im folgenden Schritt S103 wird festgestellt, ob die Brennkraftmaschine angelassen worden ist. Im Schritt S102 wird die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne mit einer Standardbrennkraftmaschinendrehzahl ELTREV für das Anlassen der Brennkraftmaschine verglichen. Wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne die Standardbrennkraftmaschinendrehzahl ELTREV nicht übersteigt, wird die Fahrgeschwindigkeit VSP im Schritt S103 mit einer Standardfahrgeschwindigkeit ELTVSP verglichen. Wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne die Standardbrennkraftmaschinendrehzahl ELTREV übersteigt oder wenn die Fahrgeschwindigkeit VSP die Standardfahrgeschwindigkeit ELTVSP übersteigt, geht die Unterroutine weiter zum Schritt S104.
Im Schritt S104 wird der Zeitgeberwert ELTTMR, der die verstrichene Zeit seit dem Anlassen der Brennkraftmaschine repräsentiert, gleich einem Setzwert TMRst gesetzt, der in Übereinstimmung mit der Öltemperatur TMP bestimmt wird, ferner wird der Zählstartmerker FLAG1 auf 1 gesetzt.
Der Setzwert TMRst beträgt beispielsweise vier Minuten, wenn die Öltemperatur TMP 30°C beträgt. Ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen der Öltemperatur TMP und dem Setzwert TMRst angibt, ist im voraus in der Steuereinrichtung 61 gespeichert worden, wobei der Setzwert TMRst durch Durchsuchen des Kennfeldes bestimmt wird. Der Zeitgeberwert ELTTMR nimmt bei jeder Ausführung der Unterroutine ab und wird 0, wenn die verstrichene Zeit seit dem Anlassen der Brennkraftmaschine den Setzwert TMRst erreicht.
Nach der Ausführung des Prozesses des Schrittes S104 geht die Unterroutine weiter zum Schritt S105, in dem ein Brennkraftmaschinenniedertemperaturmerker FLAG2 auf 1 gesetzt wird, woraufhin die Unterroutine beendet ist. Der Brennkraftmaschinenniedertemperaturmerker FLAG2 wird auf 1 gesetzt, wenn die Brennkraftmaschinentemgeratur niedrig ist, und auf 0 zurückgesetzt, wenn die Brennkraftmaschinentemperatur hoch genug ist, um von einer Aktivierung des Katalysators auszugehen.
Wenn andererseits festgestellt worden ist, daß die Fahrgeschwindigkeit VSP den Standardwert ELTVSP nicht übersteigt, überspringt die Unterroutine den Schritt S104, führt den Prozeß des Schrittes S105 aus und ist beendet. Mit anderen Worten, der Brennkraftmaschinenniedertemperaturmerker FLAG2 wird selbst dann auf 1 gesetzt, wenn die Brennkraftmaschine nicht angelassen worden ist.
Aufgrund des Prozesses in den Schritten S102 und S103 wird nur dann festgestellt, daß der Zählstartmerker FLAG1 im Schritt S101 den Wert 1 hat, wenn die Brennkraftmaschine angelassen worden ist.
Wenn im Schritt S101 festgestellt wird, daß der Zählstartmerker FLAG1 den Wert 1 besitzt, geht die Unterroutine weiter zu einem Schritt S106 und den nachfolgenden Schritten, in denen der Brennkraftmaschinenniedertemperaturmerker FLAG2 in Abhängigkeit von der Bestimmung, ob die Brennkraftmaschine abgestellt worden ist oder nicht, gesetzt oder zurückgesetzt wird.
Im Schritt S106 wird anhand von in den Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 68 eingegebenen Signalen festgestellt, ob dieser Sensor 68 anomal arbeitet. Wenn der Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 68 normal arbeitet, geht die Unterroutine weiter zum Schritt S107, in dem bestimmt wird, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne die Standardbrennkraftmaschinendrehzahl ELTREV übersteigt. Wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne den Wert ELTREV übersteigt, wird festgestellt, daß die Brennkraftmaschine nicht abgestellt worden ist, so daß die Unterroutine zum Schritt S109 weitergeht.
Wenn andererseits im Schritt S106 eine Anomalie im Sensor 68 festgestellt wird, überspringt die Unterroutine den Prozeß des Schrittes S107 und geht zum Schritt S108 weiter. Da der Prozeß des Schrittes S107 anhand der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne ausgeführt wird, ist dieser Schritt nutzlos, wenn der Sensor 68 fehlerhaft ist. Deshalb wird der Schritt S107 nicht ausgeführt, wenn im Schritt S106 irgendeine Anomalie festgestellt wird.
Im Schritt S108 wird festgestellt, ob die Fahrgeschwindigkeit VSP die Standardfahrgeschwindigkeit ELTVSP übersteigt. Wenn die Fahrgeschwindigkeit VSP den Standardwert ELTVSP übersteigt, wird festgestellt, daß die Brennkraftmaschine nicht abgestellt worden ist, so daß die Unterroutine zum Schritt S109 weitergeht.
Im Schritt S109 wird festgestellt, ob der Zeitgeberwert ELTTMR, der die verstrichene Zeit seit dem Anlassen der Brennkraftmaschine bezeichnet, 0 ist. Wenn der Zeitgeberwert ELTTMR 0 ist, wird festgestellt, daß die Aktivierung des Katalysators abgeschlossen ist, so da daß der Brennkraftmaschinenniedertemperaturmerker FLAG2 im Schritt S111 auf 0 zurückgesetzt wird und die Unterroutine beendet ist.
Wenn andererseits der Zeitgeberwert ELTTMR im Schritt S109 nicht den Wert 0 besitzt, wird festgestellt, daß die Aktivierung des Katalysators noch nicht abgeschlossen ist, weshalb der Brennkraftmaschinenniedertemperaturmerker FLAG2 im Schritt S111 auf 1 gesetzt wird und die Unterroutine beendet ist.
Wenn die Fahrgeschwindigkeit VSP im Schritt S108 höchstens gleich dem Standardwert ELTVSP ist, wird festgestellt, daß die Brennkraftmaschine abgestellt worden ist. In diesem Fall werden der Zeitgeberwert ELTTMR und der Zählerstartmerker FLAG1 im Schritt S110 auf 0 zurückgesetzt und wird der Brennkraftmaschinenniedertemperaturmerker FLAG2 im Schritt S105 auf 1 gesetzt, woraufhin die Unterroutine beendet ist.
Durch Ausführen der obigen Unterroutine wird daher anhand der Öltemperatur TMP beim Anlassen der Brennkraftmaschine und der verstrichenen Zeit ELTTMR nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine festgestellt, ob die Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators abgeschlossen ist.
6 zeigt eine Unterroutine für die Wahl des Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes entsprechend dem Bestimmungsergebnis bezüglich der Katalysatoraktivierung. Diese Unterroutine ist zu der Funktion der Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld-Wähleinheit 71B äquivalent und wird nach der Unterroutine 5 ausgeführt.
Zunächst wird im Schritt S121 festgestellt, ob der Brennkraftmaschinenniedertemperaturmerker FLAG2 den Wert 0 hat, d. h. ob der Katalysator aktiviert worden ist. Wenn der Brennkraftmaschinenniedertemperaturmerker FLAG2 den Wert 0 hat, wird festgestellt, daß der Katalysator aktiviert worden ist, woraufhin die Unterroutine zum Schritt S125 weitergeht.
Wenn der Brennkraftmaschinenniedertemperaturmerker FLAG2 nicht den Wert 0 hat, ist der Katalysator noch nicht aktiviert, so daß die Unterroutine zum Schritt S122 weitergeht, in dem die momentane Öltemperatur TMP des Getriebes mit einer Standardöltemperatur LOWTMP verglichen wird. Wenn die Öltemperatur TMP die Standardöltemperatur LOWTMP erreicht hat, wird trotz des Bestimmungsergebnisses des Schrittes S121 festgestellt, daß der Katalysator aktiviert worden ist, so daß die Unterroutine zum Schritt S125 weitergeht. Wenn im Schritt S122 die Öltemperatur TMP niedriger als die Standardöltemperatur LOWTMP ist, wird die Fahrgeschwindigkeit VSP im Schritt S123 mit einer Referenzgeschwindigkeit LTVSP verglichen. Wenn die Fahrgeschwindigkeit VSP die Referenzgeschwindigkeit LTVSP erreicht hat, wird festgestellt, daß der Katalysator aktiviert ist, so daß die Unterroutine zum Schritt S125 weitergeht. Wenn die Fahrgeschwindigkeit VSP niedriger als die Referenzgeschwindigkeit LTVSP ist, geht die Unterroutine weiter zum Schritt S124. Im Schritt S124 wird das Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld von 13, das hier mit CATWRM bezeichnet ist, als zu wählendes Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld Nxt gesetzt. Andererseits wird im Schritt S125 das Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld von 12, das hier mit NORM bezeichnet ist, als zu wählendes Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld NxtSFT gesetzt. Diese Kennfelder sind im voraus in der Steuereinrichtung 61 gespeichert worden.
Wenn das Übersetzungsverhaltnisänderungskennfeld von 13 für die Katalysatoraktivierung mit dem Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld von 12 für die Normalfahrt verglichen wird, ergibt das erstere in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich VSP ≤ 60 km/h und in einem Bereich mit niedriger Brennkraftmaschinenlast TVO ≤ 1,5/8 eine höhere Eingangsdrehzahl Ni als das letztere. Mit anderen Worten, das Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld von 13 legt die Übersetzungsverhältnisse in diesen Bereichen höher fest als das Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld von 12. Die Leerlauflinien in den beiden Kennfeldern, die die TVO = 0/8 entsprechenden Linien sind, sind gleich gesetzt, um eine unerwünschte Schaltoperation des Getriebes und eine daraus sich ergebende Bremswirkung der Brennkraftmaschine zu verhindern, wenn von einem Kennfeld zum anderen umgeschaltet wird.
Wenn das Kennfeld für die Katalysatoraktivierung angewendet wird, steigt die Brennkraftmaschinendrehzahl selbst in einem Fahrzeugfahrzustand mit niedriger Fahrgeschwindigkeit und niedriger Brennkraftmaschinenlast auf bis zu 2000 min^–1 an. Dadurch wird der Katalysator in kurzer Zeit aktiviert.
7 zeigt eine Unterroutine zur Bestimmung eines Umschaltzustands des Ubersetzungsverhältnisänderungskennfeldes. Diese Unterroutine ist mit der Umschalt-Bestimmungseinheit 71C in 3 äquivalent und wird nach der Routine von 6 ausgeführt.
Zunächst werden in einem Schritt S131 die Fahrgeschwindigkeit VSP und die Drosselklappenöffnung TVO gelesen. Im folgenden Schritt S132 wird die endgültige Eingangsdrehzahl Ni* anhand eines aktiven Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes CurSFT berechnet. Im Schritt S133 wird die endgültige Eingangsdrehzahl Ni* anhand des anzuwendenden Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes NxtSFT berechnet. Im Schritt S134 wird die Differenz ΔNi* zwischen den beiden endgültigen Eingangsdrehzahlen Ni* berechnet. Im Schritt S135 wird die Differenz ΔNi* mit der Standardweichung MCRERR verglichen. Wenn die Differenz ΔNi* höchstens gleich der Standardabweichung MCRERR ist, wird ein Umschalten zwischen den Kennfeldern für geeignet gehalten, so daß das anzuwendende Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld NxtSFT im Schritt S136 als aktives. Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld CurSFT gesetzt wird, woraufhin die Unterroutine beendet ist.
Wenn andererseits die Differenz ΔNi* größer als die Standardabweichung MCRERR ist, wird das Umschalten zwischen den Kennfeldern als ungeeignet angesehen, woraufhin die Unterroutine ohne Durchgang durch den Schritt S136 sofort beendet wird.
Durch Ausführen dieser Unterroutine wird daher selbst dann, wenn in der Unterroutine von 6 ein vom momentan aktiven Kennfeld verschiedenes Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld gewählt wird, das Umschalten der Kennfelder nicht ausgeführt, bis die Differenz ΔNi* der endgültigen Solleingangsdrehzahlen Ni* höchstens gleich der Standardabweichung MCRERR ist.
Nun wird die Hauptroutine von 4 beschrieben. Die Hauptroutine berechnet in einem Schritt S91 das Einschwing-Sollübersetzungsverhältnis Ratio0. Um diese Berechnung auszuführen, werden vorher unter Verwendung des aktiven Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes die endgültige Solleingangsdrehzahl Ni* und das endgültige Übersetzungsverhältnis i* berechnet. Der Schritt S91 ist daher mit der Funktion der Einheit 72 zur Berechnung der endgültigen Eingangsdrehzahl, mit der Funktion der Einheit 73 zur Berechnung des endgültigen Sollübersetzungsverhältnisses und mit der Funktion der Einheit 75 zur Berechnung des Einschwing-Sollübersetzungsverhältnisses von 3 äquivalent.
Im Schritt S92 wird die in 8 gezeigte Unterroutine verwendet, um das Drehmomentverschiebungskompensation-Ubersetzungsverhältnis TSrto zu berechnen. Diese Unterroutine ist mit der Funktion der Einheit 76 zur Berechnung des Eingangsdrehmoments und mit der Funktion der Einheit 77 zur Berechnung des Drehmomentverschiebungskompensation-Übersetzungsverhältnisses im Blockschaltplan von 3 äquivalent. Nun wird die Unterroutine von 8 beschrieben. In einem Schritt S141 wird zunächst anhand der Drosselklappenöffnung TVO und der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne unter Bezugnahme auf ein im voraus in der Steuereinrichtung 61 gespeichertes Brennkraftmaschinenleistungsverhaltenskennfeld das Brennkraftmaschinenausgangsdrehmoment berechnet. Im Schritt S142 wird das Drehmomentverhältnis t, das das Verhältnis der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl des Drehmomentwandlers ist, berechnet. Im Schritt S143 wird das Brennkraftmaschinenausgangsdrehmoment mit dem Drehmomentverhältnis t multipliziert, um das Getriebeeingangsdrehmoment Ti zu berechnen. Im Schritt S144 wird das Drehmomentverschiebungskompensation-Übersetzungsverhältnis TSrto anhand des Getriebeeingangsdrehmoments Ti und des Einschwing-Sollübersetzungsverhältnisses Ratio0, das im Schritt S91 der Hauptroutine ermittelt worden ist, durch Durchsuchen des in der Steuereinrichtung 61 im voraus gespeicherten Kennfeldes berechnet. Nach der Berechnung des Drehmomentverschiebungskompensation-Übersetzungsverhältnisses TSrto durch die obige Unterroutine geht die Hauptroutine weiter zum Schritt S93, in dem der Übersetzungsverhältnisrückkopplung-Korrekturbetrag FBrto berechnet wird.
Diese Berechnung wird durch die Unterroutinen der 9 bis 11, die später beschrieben werden, ausgeführt.
Im Schritt S94 wird das kompensierte Einschwing-Sollübersetzungsverhältnis DsrRTO gemaß der folgenden Gleichung berechnet. Diese Berechnung ist äquivalent mit der Funktion des Addierers 85 in dem Blockschaltplan von 3. DsrRTO = Ratio0 + TSrto + FBrto wobei

RatioO: = Einschwing-Sollübersetzungsverhältnis
TSrto: = Drehmomentverschiebungskompensation-Übersetzungsverhältnis und
FBrto: = Übersetzungsverhältnisrückkopplung-Korrekturbetrag.

Im folgenden Schritt S95 wird die Sollanzahl DsrSTP von Schritten für den Schrittmotor 4 für die Erreichung des kompensierten Einschwing-Sollübersetzungsverhältnisses DsrRTO durch Durchsuchen des obenerwähnten Kennfeldes bestimmt. Dieser Schritt ist äquivalent mit der Funktion der Sollschrittanzahl-Berechnungseinheit 86 im Blockschaltplan von 3.
Im folgenden Schritt S96 wird die physische Betriebsgrenzenrate des Schrittmotors 4 anhand der Öltemperatur TMP des Getriebes bestimmt. Dieser Schritt ist äquivalent mit der Funktion der Schrittmotorantriebsraten-Bestimmungseinheit 88 im Blockschaltplan von 3.
In einem letzten Schritt S97 wird das Befehlssignal Astep durch Korrigieren der im Schritt S95 berechneten Sollschrittanzahl DsrSTP anhand der im Schritt S96 bestimmten physischen Betriebsgrenzenrate berechnet. Dieses Signal Astep wird an den Schrittmotor 4 ausgegeben, woraufhin die Hauptroutine beendet ist. Dieser Schritt ist äquivalent mit der Funktion der Schrittmotorantriebspositionsbefehl-Berechnungseinheit 87 im Blockschaltplan von 3.
Nun werden die Unterroutinen der 9 bis 11 beschrieben.
9 zeigt eine Unterroutine zur Berechnung der Übersetzungsverhältnisabweichung RtoERR. Diese Unterroutine ist äquivalent mit der Funktion der Einheit 78 zur Berechnung des Istübersetzungsverhältnisses und zur Funktion der Einheit 79 zur Berechnung der Übersetzungsverhältnisabweichung im Blockschaltplan von 3. Zunächst wird im Schritt S151 das Einschwing-Sollübersetzungsver-hältnis Ratio0 gelesen. Im Schritt S152 wird die Drehzahl Ni der Antriebssscheibe 1 durch die Drehzahl No der Abtriebsscheibe 2 dividiert, um das Istübersetzungsverhältnis Ratio des stufenlosen Getriebes zu berechnen. Im Schritt S153 wird das Istübersetzungsverhältnis Ratio aus dem Einschwing-Sollubersetzungsverhältnis Ratio0 abgeleitet, um die Übersetzungsverhältnisabweichung RtoERR zu berechnen. Im Schritt S154 wird eine Abweichung zwischen der Übersetzungsverhältnisabweichung RtoERR und der Übersetzungsverhältnisabweichung RtoERR(alt), die im unmittelbar vorhergehenden Durchlauf der Routine, d. h. 10 ms vorher, ermittelt wurde, als differentieller Wert der Übersetzungsverhältnisabweichung berechnet: d/dt(RtoERR).
10 zeigt eine Unterroutine, die die PID-Rückkopplungsregelungsverstärkung berechnet. Diese Unterroutine ist äquivalent mit den Funktionen der Einheit 80 zur Berechnung der ersten Rückkopplungsverstärkung, der Funktion der Einheit 81 zur Berechnung der zweiten Rückkopplungsverstärkung und der Funktion der Einheit 83 zur Berechnung der Rückkopplungsverstärkung im Blockschaltplan von 3.
Nun wird die Unterroutine von 10 beschrieben. Zunächst werden in einem Schritt S161 die Fahrgeschwindigkeit VSP und die Drehzahl Ni der Antriebssscheibe 1 des stufenlosen Getriebes gelesen. Im Schritt S162 werden durch Durchsuchen der im voraus in der Steuereinrichtung 61 gespeicherten Kennfelder anhand VSP und Ni eine erste Proportionalregelung-Ruckkopplungsverstärkung fbpDATA1, eine erste Integralregelung-Rückkopplungsverstärkung fbiDATA1 und eine erste Differentialregelung-Rückkopplngsverstärkung fbdDATA1 bestimmt. Im Schritt S163 werden die Öltemperatur TMP und der Leitungsdruck P_L gelesen. Im Schritt S164 werden durch Durchsuchen der im voraus in der Steuereinrichtung 61 gespeicherten Kennfelder anhand TMP und P_L eine zweite Proportionalregelung-Rückkopplungsverstärkung fbpDATA2, eine zweite Integralregelung-Rückkopplungsverstärkung fbiDATA2 und eine zweite Differentialregelung-Rückkopplungsverstärkung fbdDATA2 bestimmt. Im Schritt S165 werden die Proportionalregelung-Rückkopplungsverstarkung fbpDATA, die Integralregelung-Rückkopplungsverstärkung fbiDATA und die Differentialregelung-Rückkopplungsverstärkung fbdDATA durch Multiplizieren der ersten Verstärkungen mit entsprechenden zweiten Verstärkungen berechnet.
11 zeigt eine Unterroutine zur Berechnung des Übersetzungsverhältnisrückkopplung-Korrekturbetrags FBrto anhand der PID-Regelung. Diese Unterroutine ist mit den Funktionen der PID-Regelungseinheit 84 im Blockschaltplan von 3 äquivalent. In dieser Unterroutine werden im Schritt S171 die Übersetzungsverhältnisabweichung RtoERR und ihr Differentialwert d/dt(RtoERR), die beide in der Unterroutine von 9 berechnet worden sind, gelesen. Im Schritt S172 werden die Rückkopplungsverstärkungen fbpDATA, fbiDATA und fbdDATA, die in der Unterroutine von 10 ermittelt worden sind, gelesen. Im Schritt S173 wird der Übersetzungsverhältnisrückkopplung-Korrekturbetrag FBrto gemäß der folgenden Gleichung berechnet: FBrto = RtoERR·fbpDATA + (∫RtoERR)·fbiDATA + ( d / dtRtoERR)·fbdDATA
Obwohl die Erfindung oben mit Bezug auf bestimmte Ausführungen beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die obenbeschriebenen Ausführungen eingeschränkt. Für den Fachmann sind Abwandlungen und Änderungen der obenbeschriebenen Ausführungen im Lichte der obigen Lehren offensichtlich. Beispielsweise sind die obigen Ausfuhrungen in ihrer Anwendung auf ein stufenloses Toroidgetriebe beschrieben worden, sie können jedoch auch auf ein stufenloses V-Riemen-Getriebe angewendet werden.

Claims

Vorrichtung zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses eines stufenlosen Getriebes eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine Brennkraftmaschine, die auf die Betätigung einer Drosselklappe anspricht, sowie einen Katalysator zum Reinigen des Abgases der Brennkraftmaschine enthält, wobei der Katalysator bei einer Temperatur oberhalb einer vorgegebenen Katalysatortemperatur aktiviert wird und wobei das stufenlose Getriebe eine Drehkraft der Brennkraftmaschine an ein Antriebsrad des Fahrzeugs mit einem beliebigen Übersetzungsverhältnis überträgt, mit: einem Sensor (66) zur Erfassung einer Aktivierung des Katalysators, einem Sensor (62) zur Erfassung der Brennkraftmaschinenlast, einem Sensor (63) zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit und einem Mikroprozessor (61), der so programmiert ist, daß er – ein erstes Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld wählt (71B, S125), wenn der Katalysator aktiviert ist, wobei das erste Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld ein Übersetzungsverhältnis entsprechend der Fahrgeschwindigkeit und der Brennkraftmaschinenlast definiert, – ein zweites Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld wählt (71B, S124), wenn der Katalysator nicht aktiviert ist und wenn die Fahrgeschwindigkeit niedriger als eine vorgegebene Fahrgeschwindigkeit ist und die Brennkraftmaschinenlast niedriger als eine vorgegebene Brennkraftmaschinenlast ist, wobei das zweite Kennfeld ein höheres Übersetzungsverhältnis als das im ersten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld definierte Übersetzungsverhältnis definiert, – das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes anhand des gewählten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes steuert (87, S97), – eine erste Sollbrennkraftmaschinendrehzahl unter Verwendung des ersten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes berechnet (S133), wobei die erste Sollbrennkraftmaschinendrehzahl eine Brennkraftmaschinendrehzahl ist, die aus dem Übersetzungsverhältnis berechnet wird, das in dem ersten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld entsprechend der Fahrgeschwindigkeit und der Brennkraftmaschinenlast definiert ist, – eine zweite Sollbrennkraftmaschinendrehzahl unter Verwendung des zweiten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes berechnet (S132), wobei die zweite Sollbrennkraftmaschinendrehzahl eine Brennkraftmaschinendrehzahl Ist, die aus dem Übersetzungsverhältnis berechnet wird, das in dem zweiten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld entsprechend der Fahrgeschwindigkeit und der Brennkraftmaschinenlast definiert ist, und eine Verwendung des ersten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes für die Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes verhindert, wenn der Katalysator aktiviert ist, und wenn die Differenz zwischen der ersten Sollbrennkraftmaschinendrehzahl und der zweiten Sallbrennkraftmaschinendrehzahl größer als eine vorgegebene Standardabweichung ist (71C, S135, S136).
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Brennkraftmaschinenlast-Erfassungssensor einen Sensor (62) zur Erfassung des Öffnungsgrades der Drosselklappe aufweist, wobei der Mikroprozessor (61) so programmiert ist, daß er den Öffnungsgrad der Drosselklappe als Brennkraftmaschinenlast verwendet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beziehung zwischen der Fahrgeschwindigkeit und dem Übersetzungsverhältnis im zweiten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld bei einem Drosselklappenöffnungsgrad von null gleich der Beziehung zwischen der Fahrgeschwindigkeit und dem Übersetzungsverhältnis im ersten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld bei einem Drosselklappenöffnungsgrad von null gesetzt ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vorgegebene Brennkraftmaschinenlast gleich einem Drosselklappenöffnungsgrad von 1,5/8 gesetzt ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die vorgegebene Fahrgeschwindigkeit gleich 60 km/h gesetzt ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Getriebe das Übersetzungsverhältnis entsprechend einem Öldruck ändert, wobei der Katalysatoraktivierung-Erfassungssensor einen Sensor (66) zur Erfassung der Temperatur des Öls enthält und der Mikroprozessor (61) so programmiert ist, daß er die Aktivierung des Katalysators feststellt, wenn eine vorgegebene Zeit verstrichen ist, nachdem die Öltemperatur eine vorgegebene Öltemperatur erreicht hat.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die vorgegebene Öltemperatur gleich 30 C gesetzt ist und die vorgegebene Zeit gleich vier Minuten gesetzt ist.
Verfahren zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses eines stufenlosen Getriebes eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine Brennkraftmaschine, die auf die Betätigung einer Drosselklappe anspricht, sowie einen Katalysator zum Reinigen des Abgases der Brennkraftmaschine aufweist, wobei der Katalysator bei einer Temperatur oberhalb einer vorgegebenen Katalysatortemperatur aktiviert wird und wobei das stufenlose Getriebe eine Drehkraft der Brennkraftmaschine an ein Antriebsrad mit einem beliebigen Übersetzungsverhältnis überträgt, mit den folgenden Schritten: Erfassen (66) einer Aktivierung des Katalysators, Erfassen (62) einer Brennkraftmaschinenlast, Erfassen (63) einer Fahrgschwindigkeit, Wählen eines ersten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes, wenn der Katalysator aktiviert ist (71B, S125), wobei das erste Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld ein Übersetzungsverhältnis entsprechend der Fahrgeschwindigkeit und der Brennkraftmaschinenlast definiert, Wählen eines zweiten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes, wenn der Katalysator nicht aktiviert ist (71B, S124) und wenn die Fahrgeschwindigkeit niedriger als eine vorgegeben Fahrgeschwindigkeit ist und die Brennkraftmaschinenlast niedriger als eine vorgegebene Brennkraftmaschinenlast ist, wobei das zweite Kennfeld ein höheres Übersetzungsverhältnis als das im ersten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld definierte Übersetzungsverhältnis definiert, und Steuern des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes anhand des gewählten Übersetzungsverhältnisänderungskennfe1des (87, S97). Berechnen einer ersten Sollbrennkraftmaschinendrehzahl unter Verwendung des ersten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes (S133), wobei die erste Sollbrennkraftmaschinendrehzahl eine Brennkraftmaschinendrehzahl ist, die aus dem Übersetzungsverhältnis berechnet wird, das in dem ersten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld entsprechend der Fahrgeschwindigkeit und der Brennkraftmaschinenlast definiert ist, Berechnen einer zweiten Sollbrennkraftmaschinendrehzahl unter Verwendung des zweiten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes (S132), wobei die zweite Sollbrennkraftmaschinendrehzahl eine Brennkraftmaschinendrehzahl ist, die aus dem Übersetzungsverhältnis berechnet wird, das in dem zweiten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeld entsprechend der Fahrgeschwindigkeit und der Brennkraftmaschinenlast definiert ist, und Verhindern einer Verwendung des ersten Übersetzungsverhältnisänderungskennfeldes für die Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes, wenn der Katalysator aktiviert ist, und wenn die Differenz zwischen der ersten Sollbrennkraftmaschinendrehzahl und der zweiten Sollbrennkraftmaschinendrehzahl größer als eine vorgegebene Standardabweichung ist (71C, S135, S136).