DE3144845C2

DE3144845C2 -

Info

Publication number: DE3144845C2
Application number: DE3144845A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Toyota Aichi Jp Shinoda
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1981-05-29
Filing date: 1981-11-11
Publication date: 1987-07-30
Also published as: JPS57195951A; US4490790A; DE3144845A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für den Gangwechsel bei einem automatischen Wechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patent anspruch 1.

Ein solches Verfahren ist bekannt (DE-OS 15 55 170). Bei diesem bekannten Verfahren wird der Gangwechsel üblicherweise in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindig keit und der Belastung der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ausgeführt, wobei bei zunehmender Fahr geschwindigkeit um so später heraufgeschaltet wird, je höher die Belastung der Brennkraftmaschine ist. In ähnlicher Weise wird aus einem bestehenden Gang schaltzustand bein sinkender Fahrgeschwindigkeit um so später herabgeschaltet, je niedriger die Belastung der Brennkraftmaschine ist. Darüber hinaus wird bei dem bekannten Verfahren der Gangwechsel auch durch die Betätigungsgeschwindigkeit des Gaspedals beein flußt, wobei diese Betätigungsgeschwindigkeit, sofern sie oberhalb eines Grenzwertes liegt, dahingehend ausgenutzt wird, daß bei hoher Betätigungsgeschwin digkeit in einen niedrigeren Gang herabgeschaltet wird, um hohe Beschleunigung zu erreichen.

Es wird somit ein sogenannter Kick-Down-Effekt erzielt, ohne daß zu diesem Zweck das Gaspedal voll durchge treten zu werden braucht.

Ein solches Verfahren, wie es vorstehend erläutert ist und dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 zugrunde liegt, ist auch durch die DE-OS 16 80 654 bekannt.

Bei diesen bekannten Verfahren können Fahrsituationen auftreten, die nicht den Erwartungen des Fahrers ent sprechen. Eine solche Fahrsituation liegt dann vor, wenn der Fahrer stark beschleunigen will, ohne jedoch ein Herabschalten in einen niedrigeren Gang herbeiführen zu wollen. Wenn er zu diesem Zweck das Gaspedal schnell betätigt, um die Drosselklappe weit zu öffnen, wird das Fahrzeug beschleunigen und dabei die durch das Schaltschema vorgegebene Fahrgeschwindigkeit errei chen, bei der das Heraufschalten in den nächsthöheren Gang erfolgt, was bedeutet, daß von diesem Zeitpunkt an die Beschleunigung verschlechtert ist. Eine weitere derartige Situation liegt dann vor, wenn der Fahrer nur eine geringe Beschleunigung wünscht und zu diesem Zweck das Gaspedal nur langsam betätigt. Wenn dabei die gleiche Stellung der Drosselklappe wie im vorstehend beschriebenen Fall erreicht wird, erfolgt das Hoch schalten in den nächsthöheren Gang erst bei derselben Fahrgeschwindigkeit wie im vorstehend genannten Fall, was bedeutet, daß der niedrigere Gang länger, als zur Beschleunigung erforderlich, gefahren wird und demzufolge auch der Kraftstoffverbrauch sowie die Geräuschentwicklung unnötig hoch sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungs gemäße Verfahren derart auszubilden, daß das Schalt verhalten besser den Erwartungen des Fahrers entspricht und zugleich der Kraftstoffverbrauch verringert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst, d. h. im wesentlichen dadurch, daß die Lage der Gangwechsellinie für das Heraufschalten in der Weise von der Betätigungsge schwindigkeit des Gaspedals abhängt, daß sie bei nie driger Betätigungsgeschwindigkeit zu niedrigen Fahr geschwindigkeiten und bei hoher Betätigungsgeschwin digkeit zu hohen Fahrgeschwindigkeiten verschoben ist. Dies hat in den beiden oben beschriebenen Situ ationen beispielsweise zur Folge, daß bei hoher Betäti gungsgeschwindigkeit des Gaspedals das Hochschalten erst bei hoher Fahrgeschwindigkeit erfolgt und somit der bestehende Gang mit seiner starken Beschleunigung weit ausgefahren wird, ohne daß zu diesem Zweck ein Herabschalten mit dem entsprechend höheren Kraftstoff verbrauch erzwungen wird. Dem Wunsch des Fahrers, stark zu beschleunigen, ist somit durch das Beibehalten des bestehenden Gangschaltzustands bis zu hohen Fahr geschwindigkeiten entsprochen. Wenn dagegen die Betäti gungsgeschwindigkeit des Gaspedals nur gering ist und der Fahrer nur eine geringe Beschleunigung wünscht, erfolgt schon bei verhältnismäßig niedrigen Fahrge schwindigkeiten das Heraufschalten in den nächsthöheren Gang mit den erwünschten Folgen, daß die Beschleunigung gering und zugleich der Kraftstoffverbrauch sowie das Motorgeräusch niedrig sind. Da somit die Gangwech sellinie in der Betätigungsgeschwindigkeit des Gas pedals anders eingestellt ist, kann die Gangwechsel linie bei niedrigen Betätigungsgeschwindigkeiten des Gaspedals ein Heraufschalten bei verhältnismäßig niedrigen Fahrgeschwindigkeiten vorsehen, so daß unter normalen Fahrbedingungen ohne starke Beschleunigungen früher heraufgeschaltet wird als beim herkömmlichen Verfahren und demzufolge ein insgesamt niedrigerer Kraftstoffverbrauch erzielt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausfüh rungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Brennkraftmaschine zeigt, bei der das Gangwechsel- Verfahren angewandt wird.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer in Fig. 1 gezeigten elektronischen Einheit.

Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm des Gangwechsel-Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung des Schaltschemas bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel.

Fig. 5, 6 und 7 sind graphische Darstellungen, die jeweils die Veränderungen der Öffnung einer Drosselklappe, der Fahrgeschwindigkeit und eines Faktors im zeitlichen Ablauf beim Betätigen eines Gaspedals mit verschiedenen Geschwindigkeiten zeigen.

Die in Fig. 1 gezeigte Brennkraftmaschine weist ein Ansaugsystem mit einem Luftfilter 1, einen Vergaser 2 und einen Ansaugverteiler 3 sowie einen Motorblock 4 auf. Die Ausgangsleistung wird über ein automatisches Wechselgetriebe 5 und eine Antriebswelle 6 zu einer (nicht gezeigten) Antriebsachse übertragen. Das automa tische Wechselgetriebe 5 hat einen Fluid-Drehmoment wandler 7, ein Schaltgetriebe 8 und unterhalb des Schaltgetriebes 8 eine Ölwanne 9. In der Ölwanne 9 ist eine (nicht gezeigte) hydraulische Steuerung ange ordnet, die zum Herbeiführen eines vorbestimmten Bereichs- und Gangwechselzustands die Zufuhr von Öldruck zu einer hydraulischen Servoeinrichtung einer Reibungs eingriffseinrichtung in dem Schaltgetriebe 8 steuert. Ein elektromagnetisches Ventil für den ersten und den zweiten Gang und ein elektromagnetisches Ventil für den zweiten und den dritten Gang sind jeweils mit 14 bzw. 15 bezeichnet und stellen Schaltventile der hydraulischen Steuerung dar; die Ventile werden geöffnet und geschlossen, um damit die Zufuhr des Drucks bzw. Drucköls zu der hydraulischen Servoein richtung so zu ändern, daß ein Gangwechsel zwischen dem ersten und dem zweiten Gang bzw. ein Gangwechsel zwischen dem zweiten und dem dritten Gang erfolgt. Eine elektronische Einheit 16 ist an eine Batterie 17 einer Gleichstromquelle angeschlossen und empfängt Eingangssignale aus einem Potentiometer 18 für die Messung der Öffnung einer Drosselklappe in dem Vergaser 2 sowie aus einem als Fahrgeschwindigkeits-Geber die nenden Gleichspannungs-Drehzahlgeber 19 für die Messung der Drehzahl der Ausgangswelle des Wechselgetriebes 5, um damit das Öffnen und Schließen der elektromagneti schen Ventile 14 und 15 zu steuern. Der Gleichspannungs- Drehzahlgeber 19 erzeugt zwar zu der Drehzahl der Ausgangswelle proportionale analoge Signale, jedoch kann statt des Gleichspannungs-Drehzahlgebers 19 ein elektromagnetischer Abnehmer eingesetzt werden, der mit dem Umlauf der Ausgangswelle synchrone Impulse erzeugt. Die nachstehende Tabelle zeigt den Zusammen hang zwischen den Betriebszuständen der elektromagneti schen Ventile 14 und 15 und dem jeweils geschalteten Gang.

Die Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das Einzelheiten des inneren Aufbaus der in Fig. 1 gezeigten elektro nischen Einheit 16 zeigt. Die Meßsignale aus dem Potentiometer 18 und dem Gleichspannungs-Drehzahlgeber 19 werden an einen Analog/Digital- bzw. A/D-Umsetzer 23 angelegt, um in digitale Werte umgesetzt und dann in einen Eingabebaustein 24 eingegeben zu werden. Ein Mikrocomputer 25 ist über eine Sammelleitung 26 mit dem Eingabebaustein 24, einem Ausgabebaustein 27, einem Schreib/Lesespeicher (RAM) 28 und einem Festspeicher (ROM) 29 verbunden, damit ein Programm speicherteil den gewünschten Gangschaltzustand berechnet, der beibehalten bzw. herbeigeführt werden soll, und das dem Rechenergebnis entsprechende Ausgangssignal über den Ausgabebaustein 27 und Verstärker 30 bzw. 31 an die elektomagnetischen Ventile 14 bzw. 15 abge geben wird. 32 ist eine Spannungsquelle, die die Anschlußspannung des Potentiometers 18 bestimmt.

Die Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das das Gangwechsel- Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

Bei einem Schritt 51 werden zugleich mit dem Einschalten der Stromversorgung der Eingabebaustein 24, der Ausgabe baustein 27 und der Schreib/Lesespeicher 28 vorberei tet. Bei einem Schritt 52 wird der gegenwärtig beste hende Gangschaltzustand des automatischen Wechselge triebes ermittelt. Bei einem Schritt 53 wird die Öffnung der Drosselklappe in dem Vergaser 2 aus dem Meßsignal des Potentiometers 18 ermittelt.

Bei einem Schritt 54 wird zuerst aus dem Unterschied zwischen der zu einem vorangehenden Zeitpunkt ermittelten Stellung bzw. Öffnung R₀ der Drosselklappe und der momentanen, zum gegenwärtigen Zeitpunkt ermittelten Stellung bzw. Öffung R der Drosselklappe, die bei dem Schritt 53 ermittelt wurde, eine Größe Δ TG gemäß der folgenden Gleichung berechnet:

Δ TG =K (R - R₀),

wobei K eine entsprechend dem Konstruktionsaufbau bestimmte Konstante ist. Da das Programm in Intervallen zu vorbestimmten Zeitpunkten ausgeführt wird, ist Δ TG pro portional zu der Geschwindigkeit der Betätigung des Gaspedals in Öffnungsrichtung der Drosselklappe. Diese Größe Δ TG wird einem Faktor TG hinzugefügt, der als Ergebnis der Steuerung bis zu dem vorangehenden Zeit punkt erzielt wurde; damit wird ein neuer Faktor TG nach folgender Anweisung berechnet:

TG ← TG + Δ TG

d. h., jedesmal dann, wenn dieses Programm einmal ausge führt wird, wird zur Bildung des neuen Faktors TG eine der Änderung der Öffnung der Drosselklappe ent sprechende Größe, nämlich eine der Geschwindigkeit des Niederdrückens des Gaspedals proportionale Größe, hinzugefügt. Bei dem Schritt 55 wird zur Erzielung eines neuen Faktors TG von dem bestehenden Faktor TG eine vorbestimmte Größe bzw. Konstante tG abgezogen, und zwar nach folgender Anweisung:

TG ← TG - tG

d. h., bei jedem Ausführen dieses Programms wird unab hängig von der Änderung der Öffnung der Drosselklappe die vorbestimmte Konstante tG von dem Faktor TG sub trahiert. Falls jedoch TG = 1 ist, wird diese Sub traktion nicht ausgeführt, so daß der Kleinstwert TG = 1 ist. Diese Anweisungen bedeuten, daß ausgehend vom bestehenden bzw. zuvor bestimmten Faktor TG₀ bei TG₀ 1 der neue Faktor TG berechnet wird nach fol gender Gleichung:

TG = TG₀ + K (R - R₀) - tG

Bei einem Schritt 56 wird die Fahrgeschwindigkeit aus dem Meßsignal des Gleichspannungs-Drehzahlgebers 19 ermittelt. Bei einem Schritt 57 wird ein Gangschalt zustand aus dem bestehenden Gangschaltzustand, der Drosselklappenöffnung, der Fahrgeschwindigkeit und dem der Betätigungsgeschwindigkeit des Gaspedals zuge ordneten Faktor TG berechnet, die jeweils bei den Schritten 52, 53, 55 und 56 ermittelt wurden.

Der Gangschaltzustand wird im Schritt 57 gemäß der Darstellung in Fig. 4 berechnet, die als Beispiel den Gangwechsel zwischen dem zweiten und dem dritten Gang zeigt. Die gestrichelt dargestellte Gangwechsel linie für das Zurückschalten ist in bezug auf die Öffnung der Drosselklappe und die Fahrgeschwindigkeit festgelegt. Die mit ausgezogener Linie dargestellte Hochschalt-Gangwechsellinie hängt außerdem vom Faktor TG ab, nämlich der Geschwindigkeit des Niederdrückens des Gaspedals, und ist für hohe Betätigungsgeschwin digkeiten zu hohen Fahrgeschwindigkeiten hin verschoben. Falls beispielsweise die Drosselklappen-Öffnung gleich 40° ist, haben Fahrgeschwindigkeiten V₁ bzw. V₂ bei dem Hochschalten bei den Faktoren TG = 1 bzw TG = 2 den Zusammenhang V₁ < V₂. Der Gangwechsel erfolgt bei der Geschwindigkeit V₂, für die gilt V₂ =TG ×V₁, wobei V₁ dem Faktor TG = 1 zugeordnet ist.

Bei einem Schritt 58 wird ermittelt, ob der berechnete Gang dem dritten Gang entspricht. Falls dies der Fall ist, schaltet das Programm zu einem Schritt 62 fort, bei dem das Ausgangssignal für den dritten Gang erzeugt wird. Falls das Ermittlungsergebnis negativ ist, schal tet das Programm zu einem Schritt 59 fort. Bei dem Schritt 59 wird ermittelt, ob der berechnete Gang dem zweiten Gang entspricht. Falls dies der Fall ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 61 fort, bei dem ein Ausgangssignal für den zweiten Gang erzeugt wird. Falls keine Übereinstimmung festgestellt wird, schreitet das Programm zu einem Schritt 60 fort, bei dem ein Ausgangssignal für den ersten Gang erzeugt wird.

Die Fig. 5 zeigt die Änderungen der Drosselklappen- Öffnung A, der Fahrgeschwindigkeit V und des Faktors TG im Ablauf der Zeit und dem Fall, daß das Gaspedal schnell niedergedrückt wird. Während der Dauer der Vergrößerung und der Öffnung A der Drosselklappe ist der auf die Ausführung des Schrittes 54 nach Fig. 3 zurückzuführende Anstieg des Faktors TG weitaus größer als die auf die Ausführung des Schritts 55 zurückzu führende Verringerung des Faktors TG, so daß der Faktor TG vergrößert wird. Wenn die Vergrößerung der Drossel klappen-Öffnung A endet, wird danach der Faktor TG mit einer vorbestimmten Neigung verringert. Auf diese Weise ist für eine starke Beschleunigung die Zeitdauer verlängert, während der der Faktor TG einen großen Wert hat und das Wechselgetriebe im niedrigeren Gang gehalten wird.

Die Fig. 6 zeigt die Veränderungen der Öffnung A, der Fahrgeschwindigkeit V und des Faktors TG im Ablauf in Zeit in dem Fall, daß das Gaspedal langsam nieder gedrückt wird. Da die Geschwindigkeit der Vergrößerung der Öffnung A der Drosselklappe gering ist, halten die Steigerung und die Verringerung des Faktors TG bei den Schritten 54 bzw. 55 einander ungefähr die Waage, so daß der Faktor TG annähernd bei "1" verbleibt und ein frühes Hochschalten auf den höheren Gang er folgt, um damit zur Verringerung des Motorgeräusches und des Kraftstoffverbrauchs eine geringe Beschleu nigung zu erzielen.

Die Fig. 7 zeigt die Änderungen der Drosselklappen- Öffnung A, der Fahrgeschwindigkeit V und des Faktors TG im Ablauf der Zeit in dem Fall, daß das Gaspedal in einem vorbestimmten geringen Ausmaß schnell nieder gedrückt wird. Dabei wird die Fahrgeschwindigkeit, bei der geschaltet wird, unmittelbar nach Beginn der Beschleunigung zu hoher Geschwindigkeit hin dadurch verschoben werden, daß die Hochschalt-Gangwechsellinie kurzzeitig ausreichend weit zu höherer Geschwindigkeit hin versetzt wird, um für eine vorbestimmte Zeitdauer eine Beschleunigung im zweiten Gang zu erzielen und danach im dritten Gang zu fahren.

Anhand der Fig. 4 wurde zwar nur der Gangwechsel zwi schen dem zweiten und dem dritten Gang beschrieben, jedoch erfolgt der Gangwechsel zwischen dem ersten und dem zweiten Gang auf gleichartige Weise. D. h., zur Festlegung des Gangschaltzustands wird die Gang wechsellinie entsprechend dem Anstieg des Faktors TG zu hoher Geschwindigkeit hin verschoben.

Während bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nur die Fahrgeschwindigkeit für das Hochschalten dann gesteigert wird, wenn die Betätigungsgeschwindigkeit beim Niederdrücken des Gaspedals hoch ist, kann auch die Fahrgeschwindigkeit für das Zurückschalten in Übereinstimmung mit der Betätigungsgeschwindigkeit beim Niederdrücken des Gaspedals so verändert werden, daß das Zurückschalten bei höherer Fahrgeschwindigkeit erfolgt, wenn eine starke Beschleunigung notwendig ist; auf diese Weise erfolgt die Beschleunigung im niedrigeren Gang.

Hinsichtlich des Schaltschemas werden die Zurückschalt Gangwechsellinie und die Hochschalt-Gangwechsellinie für TG = 1 als Zahlentabelle in dem Festspeicher (ROM) 29 gespeichert, aus dem während der Ausführung des Programms vorbestimmte Werte ausgelesen werden, um damit den Gangschaltzustand zu berechnen.

Statt einer Verringerung des Faktors TG um eine vorbe stimmte Konstante tG bei jeder Ausführung des Programms, wie beispielsweise bei dem Schritt 55, kann ein Zeit geber dafür bereitgestellt werden, den Faktor TG gemäß einem Unterprogramm zu verringern, das in vorbestimmten Zeitintervallen in Betrieb gesetzt wird. Weiterhin kann ein Impulsgeber zur Erzeugung von Impulsen unter Synchronisierung mit dem Umlauf der Ausgangswelle des automatischen Wechselgetriebes 5 dafür vorgesehen werden, gemäß den mittels dieses Impulsgebers erzeugten Impulsen, nämlich bei einer jeweiligen vorbestimmten Wegstrecke, das Unterprogramm auszuführen, um entspre chend diesem den Faktor TG um einen vorbestimmten Betrag zu verringern.

Claims

1. Verfahren für den Gangwechsel bei einem automati schen Wechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs, wobei die Fahr geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und die Betätigungs geschwindigkeit seines Gaspedals erfaßt werden und der Gangwechsel durch die Betätigungsgeschwindigkeit beein flußt wird, sofern sie oberhalb eines Grenzwertes liegt, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Fahrgeschwindigkeit, bei der aus einem bestehenden Gangschaltzustand heraufge schaltet wird, um so höher ist, je größer die Betätigungs geschwindigkeit des Gaspedals ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kraftfahrzeug ein Ansaugsystem mit einer Drosselklappe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die Betätigungsgeschwin digkeit des Gaspedals die Geschwindigkeit dient, mit der die Drosselklappe geöffnet wird, daß der letztgenannten Geschwindigkeit ein Faktor TG mit TG 1 zugeordnet wird und daß für die Fahrgeschwindigkeit V₂, bei der aus dem bestehenden Gangschaltzustand heraufgeschaltet wird, gilt V₂ = TG × V₁, wobei V₁ die dem Grenzwert der Betätigungs geschwindigkeit zugeordnete Fahrgeschwindigkeit ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in vorbestimmten Zeitintervallen die Stellung der Dros selklappe ermittelt wird und daß der Faktor TG fortlaufend bestimmt wird zu TG = TG₀ + K (R - R₀) - tG, wobei

R die momentane Stellung der Drosselklappe,
R₀ die Stellung der Drosselklappe bei der vorangegan genen Ermittlung,
TG₀ der vorangehend bestimmte Faktor ist und
K sowie tG Konstanten sind.