JP4004542B2 - 駆動ユニットの出力トルクの制御方法および装置 - Google Patents

Description

従来の技術
本発明は独立請求項の上位概念に記載の駆動ユニットの出力トルクの制御方法および装置に関するものである。
ドイツ特許公開第４２３９７１１号から、駆動ユニットのトルクを所定の目標トルク値の関数として設定することが既知である。この場合、目標トルク値はドライバによる操作要素の操作により、またはたとえば駆動滑り制御のような自動車の追加制御装置により与えられる。さらに、上記の特許出願の範囲において、自動変速機の切換過程を改善するために、切換過程の間に形成すべきトルクを示す、駆動ユニットの制御のための目標トルク値が変速機制御により伝送される。駆動ユニットの制御に対して、変速機係合の間には設定すべき目標トルクに関する情報が存在しないので、切換過程を希望どおりに実行することができない。この代わりに、点火角、空気供給量および／または燃料供給量をそれぞれの切換過程の関数として労力をかけて適合させることが行われなければならない。
トルクの制御値が変速機制御から与えられることなく、駆動ユニットのトルクが目標トルク値を介して自動変速機と協働して設定可能な手段を提供することが本発明の課題である。
この課題は独立請求項の特徴項に記載の特徴により解決される。
発明の利点
切換過程の間および／または変速機保護のために、設定すべきトルクに対する目標値に関する情報が変速機制御から与えられることなく、対応する目標値を介して自動変速機と協働して駆動ユニットの出力トルクを設定することが可能となる。
この方法は、変速機制御ユニットと機関制御ユニットとの間でトルク情報が伝送されない制御装置において、ないしトルク目標値が変速機制御から機関制御に伝達される制御装置においてこの伝送がエラーの場合に使用されることがとくに有利である。
さらに、変速機保護のために設定可能な最大トルクが与えられることはとくに有利である。これにより、車両が停止または低速で走行しているとき、大きすぎるトルク設定による変速機ユニットにおける損傷が回避されることは効果的である。
変速機に関する効果的な目標トルク値が機関制御それ自身からそれに付属の値の関数として求められることはとくに有利である。有利な実施態様においては、変速機制御からは切換過程に関する情報のみが必要であるにすぎない。
その他の利点が以下の実施態様の説明ないし従属請求項から明らかである。
図面
以下に本発明を図面に示す実施態様により詳細に説明する。ここで、図１は機関制御装置を示し、一方図２は本発明による方法の全体ブロック回路図を示している。図３は本発明による方法を流れ図として示し、一方図４に本発明による方法の作動方法が例として示した時間線図により示されている。
実施態様の説明
図１は駆動ユニットのトルクの制御のための制御ユニット１０を示す。この場合、制御ユニット１０は図示されていない少なくとも１つのマイクロコンピュータを含み、マイクロコンピュータは供給された入力値の関数として制御ユニット１０の出力値を駆動ユニットのトルクを制御する方向に調節する。好ましい実施態様においては、制御ユニット１０に入力ライン１２を介して測定装置１４により測定された加速ペダルの操作信号が供給される。さらに、回転速度センサ１６から入力ライン１８を介して制御ユニット１０に機関回転速度に対する尺度が供給される。さらに、好ましい実施態様においては、制御ユニット１０に入力ライン２０が供給され、入力ライン２０を介して電子式変速機制御ユニット２２から切換過程および切換方向を示す信号が供給される。さらに、入力ライン２４ないし２６が示され、入力ライン２４ないし２６は、制御ユニット１０に、測定装置２８ないし３０により測定された、たとえば機関温度、投入されたギヤ段、車両速度および／または空調装置、サーボステアリングのような消費機器の状態等の駆動ユニットないし車両の運転変数を供給する。出力ライン３２、３４および３６を介して制御ユニット１０は駆動ユニットの出力トルクを調節する。内燃機関の好ましい実施態様においては、空気供給量（出力設定要素３８）、燃料供給量４０および／または点火角４２のような運転パラメータが調節される。
供給された運転変数から出発して、制御ユニット１０のマイクロコンピュータは冒頭記載の従来技術に示すように駆動ユニットに対する目標トルク値を形成し、内燃機関の好ましい実施態様においては、この目標トルク値は、空気供給量を調節する設定要素の調節により、内燃機関への燃料供給量の調節により、および／または点火角の調節により、実際トルクを目標トルクに制御する方向に設定される。
このような目標トルクは、機関制御の十分な機能を達成するために、加速ペダル操作の関数としてまたは駆動滑り制御のケースにおいて計算および設定されるばかりでなく、変速機の係合の間の自動変速機の機能を考慮しておよび／または特定の作動点において変速機を損傷から保護するための制限値として計算されかつ設定されなければならない。したがって、本発明により、変速機が係合しているとき、目標トルク（図示機関トルク、燃焼トルクまたは継手トルク）は、ドライバにより与えられた目標トルク、機関回転速度および切換方向の関数として計算されるように設計されている。継手トルクすなわち駆動ユニットの出力軸に発生するトルクが与えられた場合、駆動ユニット内の損失トルクならびに追加の消費機器のトルク要求が考慮されなければならない。切換過程が開始したとき、このように計算された目標トルクが、ドライバにより与えられた実際値から時間勾配を有して計算された目標値まで下方に制御される。切換過程が終了したとき、目標トルク値は計算された目標値からドライバにより与えられた目標トルク値へ時間勾配を有して上方に制御される。好ましい実施態様においては、勾配は切換方向の関数である。
切換過程における目標機関トルクの決定は、機関制御ユニットに供給される変数により行われる。変速機制御ユニットからの変化すべきトルクの大きさに関する情報は必要ではない。変速機制御ユニットは存在する切換過程に関する情報（たとえば上方切換または下方切換）を提供するだけでよい。したがって、本発明による方法は、変速機制御ユニットにより求めるべき目標機関トルクが機関トルクユニットに到達しないようなエラーのときにとくに意味を有している。
変速機を損傷から保護するために、走行段が投入されているとき、最大許容継手トルクは回転速度および／または車両速度の関数として与えられる。このトルクから駆動ユニットの損失トルクおよび消費機器のトルク成分を考慮して最大燃焼トルクが形成され、この最大燃焼トルクが超えられたときに従来技術から既知の手段により最大燃焼トルクが維持される。代替態様として、各走行段に対するギヤ段が投入されたとき、継手トルクに対する固定値を与えるように設計され、この固定値は、機関回転速度がしきい値より大きくかつ車両速度がしきい値より小さいときに作動される。変速機保護のための目標機関トルクと、切換過程を制御するための目標機関トルクと、駆動滑り制御の目標機関トルクと、ドライバの希望の機関トルクとの間の調整は、最小値選択により行われ、この場合、機関トルクの設定のためにそれぞれの最小値が導かれる。切換過程またはＡＳＲ係合における大きすぎるトルク抵抗を回避するために、対応する目標トルクが最小値に制限される。
上記の方法は制御ユニット１０の一部であるマイクロコンピュータのプログラムの範囲内で実行される。このプログラムの構成が図２の全体ブロック回路図により示されている。
この場合、第１の特性曲線群１００が設けられ、第１の特性曲線群１００においてライン１２を介して供給された加速ペダル位置およびライン１８を介して供給された機関回転速度から、ドライバにより与えられた目標トルクＭＩＦＡが決定される。この目標トルクＭＩＦＡはライン１０２を介して最小値選択段１０４に供給される。加速ペダル位置が測定されない他の有利な実施態様においては、目標トルクＭＩＦＡは回転速度および負荷の関数として点火角効率と乗算されて形成される。この場合、点火角効率は、係合なしに設定された点火角の最適点火角（最高効率）に対する誤差のトルク値を示す。さらに、少なくとも１つの第２の特性曲線群１０６が設けられ、第２の特性曲線群１０６においてライン１０８を介して供給されたドライバの希望トルクＭＩＦＡ、ライン２０を介して供給された切換方向に関する情報ならびにライン１８を介して供給された機関回転速度の関数として、変速機が係合しているときの目標機関トルクＭＩＧＥＨＲが決定される。有利な実施態様においては、特性曲線群１０６の代わりに１つは上方切換および１つは下方切換の２つの特性曲線群が設けられている。目標トルクＭＩＧＥＨＲはライン１１０を介して最小値選択段１３０に供給される。最小値選択段１３０にはさらに入力ライン２４ないし２６を介してＡＳＲが係合しているときの目標トルクＭＩＡＳＲが供給される。これらの値のうちの小さい方の値がライン１３２を介して最大値選択段１３４に供給され、最大値選択段１３４にはさらにメモリから最小トルクＭＩＢＥＧが供給される。両方の値のうちの大きい方がこのときライン１３６を介して最小値選択段１０４に供給される。有利な実施態様においては、目標値として燃焼トルクが与えられないで、継手トルクが与えられる。冒頭記載の従来技術に示すように、このとき駆動ユニットの損失トルクおよび投入されている消費機器により消費されるトルク成分が考慮されるべきである。
他の特性曲線群１１２において、供給された機関回転速度（ライン１１４）、投入されたギヤ段および／または車両速度（ライン２４ないし２６）に基づいて制限継手トルクＭＫＢＥＧが決定され、かつライン１１６を介して結合段１１８に供給される。特性曲線群１１２においては、回転速度および走行速度の関数である最大継手トルクに対する特性曲線群が使用されてもよく、また所定の運転条件（走行段が投入され、機関回転速度が所定のしきい値より大きくかつ走行速度が所定のしきい値より小さい）のもとで各走行段に対して出力される固定値が使用されてもよい。
制限値に、ライン１２０を介して特性曲線群１２２から損失および消費機器トルクＭＩＶが供給される。この損失および消費機器トルクは、冒頭記載の従来技術に示すように、ライン２４ないし２６を介して供給される機関温度、機関回転速度および補助消費機器の状態のような運転変数により形成される。制限継手トルクと損失トルクとの加算により制限燃焼トルクＭＩＧＳが形成され、制限燃焼トルクＭＩＧＳは結合段１１８からライン１２４を介して最小値選択段１０４に供給される。この最小値選択段の出力ライン１２６は選択された目標トルクＭＩＮＤを計算ブロック１２８に伝送し、計算ブロック１２８において、目標燃焼トルクを空気供給量、燃料供給量および／または点火角の設定に変換するための従来技術から既知の手段が実行される。
切換過程の間のトルク制御の実行において、目標トルクの上方制御および下方制御における時間勾配が与えられている。
本発明による方法のマイクロコンピュータのプログラムとしての実施例が図３に流れ図として示されている。そこに示されているプログラム部分は所定の時点たとえば１０ないし１００ミリ秒の間隔で開始される。第１のステップ２００において、必要な運転変数、すなわち加速ペダル位置βまたは機関負荷、機関回転速度ＮＭＯＴ、機関温度ＴＭＯＴ、切換過程に関する情報Ｈ／Ｒおよび投入されている走行段Ｇ、車両速度ＶＦＺＧ、補助消費機器の状態ＳＴＶＥＲＢＲ、ＡＳＲケースにおける目標トルクＭＩＡＳＲならびに制限トルクＭＩＢＥＧが読み込まれる。
それに続くステップ２０２において、所定の特性曲線群から、少なくとも機関回転速度および加速ペダル位置ないし負荷および点火角効率の関数として、ドライバにより与えられた目標トルクＭＩＦＡが決定される。それに続くステップ２０４において、変速機係合に関する情報、機関回転速度およびドライバの目標トルクの関数として、変速機係合における目標トルクＭＩＧＥＨＲが決定される。この目標トルクＭＩＧＥＨＲは、設定可能な最大トルクより大きい最大値への切換過程の範囲外にある。それに続くステップ２０５および２０６において、外部目標値ＭＩＥＸＴが目標値ＭＩＡＳＲおよびＭＩＧＥＨＲの小さい方の値として形成され、かつこの値ＭＩＥＸＴと制限トルクＭＩＢＥＧとの大きい方の値が形成される。次のステップ２０７において、制限継手トルクＭＫＢＥＧが、機関回転速度、ギヤ投入位置、車両速度の関数として計算される。次に、それに続くステップ２０８において、既知のように、機関回転速度ＮＭＯＴ、機関温度ＴＭＯＴおよび補助消費機器の状態に基づいて損失トルクＭＩＶが決定され、ステップ２０９において、変速機保護のための制限トルクＭＩＧＳが損失トルクＭＩＶおよび制限継手トルクＭＫＢＥＧの加算により計算される。次のステップ２１０において、目標トルクＭＩＮＤが目標トルクＭＩＥＸＴ、ＭＩＧＳおよびＭＩＦＡの最小値選択により形成され、それに続くステップ２１２において、既知のように、点火角αｚ、空気供給量ＱＬおよび／または燃料供給量Ｑｋが設定される。その後プログラム部分は終了され、所定の時間経過後反復される。
図４に本発明による方法を説明するための時間線図が示されている。この場合、図４ａに種々の目標トルク値の時間線図が示され、図４ｂに変速機情報信号の時間線図が示されている。まず目標トルクＭＩＮＤ（実線）がドライバの目標トルクＭＩＦＡにより決定されていると仮定する。変速機係合における目標トルクＭＩＧＥＨＲはその最大値にあると仮定し、これにより最小値選択段においてドライバの目標トルクが目標トルクとして選択される。時点Ｔ０において切換過程が開始され、時点Ｔ１において切換過程が終了されたと仮定する。これにより、上記の説明のように変速機係合における目標トルク値が計算される。この場合、変速機係合に対する目標トルクはドライバの目標トルク以下に低下している。これにより、最小値選択段において変速機係合における目標トルクが新しい目標トルクとして選択される。この場合、両方の目標トルク間の移行は時間勾配により滑らかに結合される。それと同様に、時点Ｔ１において切換過程が終了したとき、変速機係合における目標トルクが再びその最大値にセットされる。この時点以降、ドライバの目標トルクがガイド値となる。この場合もまた、移行は時間勾配を介して行われる。時点Ｔ２において、車両は、変速機保護のための制限トルクＭＩＧＳがドライバの目標トルクの下側に低下する運転状態に入る。したがって、この時点以降、目標トルクＭＩＮＤは制限トルクにより示される。時点Ｔ３において制限トルクはドライバのトルクを超えるので、この時点以降目標トルクは再びドライバにより決定される。
好ましい実施態様においては、切換過程の間のトルク決定および変速機保護のための制限トルクの決定が同時に使用される。他の有利な実施態様においては、制限トルク決定または変速機係合におけるトルク係合のいずれかが使用される。

Claims (10)

1. 駆動ユニットのトルクが、ドライバの希望するトルク値としてドライバにより与えられる少なくとも１つの第１の目標トルク値の関数として設定される、駆動ユニットの出力トルクの制御方法において、
   変速機の切り換えの間に、第２の目標トルク値がドライバの前記第１の目標トルク値の関数として与えられ、かつ前記駆動ユニットの出力トルクが、前記第１の目標トルク値と前記第２の目標トルク値とのいずれか小さい方の値に基づいて設定されることを特徴とする駆動ユニットの出力トルクの制御方法。
2. 前記駆動ユニットの出力トルクを、変速機の保護のために制限する制限トルク値が決定され、前記駆動ユニットの出力トルクが、前記第１の目標トルク値と前記第２の目標トルク値と前記制限トルク値とのいずれか小さい方の値に基づいて与えられることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記変速機の切り換えの間は、前記第２の目標トルク値が機関回転速度の関数として与えられることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
4. 前記変速機の切り換えの間は、前記第２の目標トルク値が前記変速機の切り換え方向に関する情報の関数として与えられることを特徴とする請求項１または２に記載の制御方法。
5. 前記変速機の係合が開始したとき、前記第１の目標トルク値が瞬間値からある傾斜を有して変速機係合における前記第２の目標トルク値まで下方に制御され、前記変速機の係合が終了したとき、ある傾斜を有して上方に制御されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
6. 前記変速機の保護のための前記制限トルク値が、機関回転速度、投入されたギヤ段、および車両速度の少なくともいずれかの関数として与えられることを特徴とする請求項２に記載の制御方法。
7. 前記機関速度が所定のしきい値より大きくかつ前記車両速度が所定のしきい値より小さいときに与えられる前記制限トルク値として、固定値が与えられることを特徴とする請求項２に記載の制御方法。
8. 前記第１および第２の目標トルク値がそれぞれ、内燃機関の燃焼トルク値、または前記駆動ユニットの継手トルク値であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の制御方法。
9. 駆動ユニットのトルクを、ドライバの希望するトルク値としてドライバにより与えられる第１の目標トルク値の関数として設定する制御ユニットを備えた、駆動ユニットの出力トルクの制御装置において、
   前記制御ユニットが、変速機の切り換えの間に、前記第１の目標トルク値に基づいて第２の目標トルク値を与え、かつ前記駆動ユニットの出力トルクを、前記第１の目標トルク値と前記第２の目標トルク値とのいずれか小さい方の値に基づいて設定することを特徴とする駆動ユニットの出力トルクの制御装置。
10. 前記制御ユニットが、自動変速機の保護のために制限トルク値を与え、前記駆動ユニットの出力トルクが、前記第１の目標トルク値と前記第２の目標トルク値と前記制限トルク値とのいずれか小さい方の値に基づいて与えられることを特徴とする請求項９に記載の駆動ユニットの出力トルクの制御装置。

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