JP5085620B2 - Method and control apparatus for controlling a drive train of an automobile - Google Patents
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Description
本発明は、自動車のドライブトレインを制御するための方法であって、ドライブトレインが、ターボ過給機によって過給されることができる内燃機関と、自動的にシフトできるトランスミッションとを有し、決定される同期時間Tsyn内にトランスミッションのシフト過程が実施される方法に関する。本発明はまた、その方法を実施するように設定される制御装置に関する。 The present invention is a method for controlling a drive train of a motor vehicle, the drive train comprising an internal combustion engine that can be supercharged by a turbocharger and a transmission that can be shifted automatically. It relates to a method in which the shifting process of the transmission is carried out within the synchronized time T syn . The invention also relates to a control device set to carry out the method.
前記種類の方法および前記種類の制御装置は、各々の場合に、大量生産される(シリーズで生産される)自動車により公知である。 Said kind of method and said kind of control device are in each case known from motor vehicles that are mass-produced (produced in series).
自動的にシフトできるトランスミッションは、少なくとも実質的に牽引力の遮断なしにシフト過程(ギヤチェンジ)を可能にすべきである。ここで、可能な限り迅速かつ快適にシフト過程を実施できなければならない。特に、短いギヤチェンジ時間でもジャークなしにギヤチェンジを実施できることが望ましい。このことは、ターボ過給機によって内燃機関を過給できる場合に特に難しい。なぜなら、シフト過程の実施後における内燃機関の動作点がターボ過給機の動作状態にも関係するからである。 Transmissions that can shift automatically should allow a shifting process (gear change) at least substantially without interruption of traction. Here, it must be possible to carry out the shifting process as quickly and comfortably as possible. In particular, it is desirable that gear change can be performed without jerk even in a short gear change time. This is particularly difficult when the internal combustion engine can be supercharged by a turbocharger. This is because the operating point of the internal combustion engine after the shift process is also related to the operating state of the turbocharger.
これを出発点として、本発明が基礎とする目的は、特に迅速で快適なシフト過程を可能にする自動車のドライブトレインを制御するための方法および制御装置を規定することである。 With this as a starting point, the object on which the present invention is based is to define a method and a control device for controlling the drive train of a motor vehicle that allows a particularly quick and comfortable shifting process.
前記目的は、請求項1の特徴を有する方法によって、および請求項7の特徴を有する制御装置によって達成される。
Said object is achieved by a method having the features of
ここで、同期時間Tsynは、最大トルクMmaxに応じて決定され、この最大トルクは、ターボ過給機が完全に有効であるときに作用する定常状態の最大トルクよりも低い。最大トルクは、内燃機関の現在提供されているトルクにせいぜい少なくともほぼ等しいと決定される。しかし、最大トルクMmaxは、内燃機関の現在の回転速度nMotにおいてターボ過給機からの支援なしに得ることができる吸気によるフルスロットルでのトルクに最小でも少なくともほぼ等しい。したがって、内燃機関の現在提供されているトルクが吸気によるフルスロットルでのトルクよりも高い場合、最大トルクMmaxは現在提供されているトルクに等しく設定される。内燃機関の現在提供されているトルクが吸気によるフルスロットルでのトルクよりも低い場合、あるいは内燃機関の現在提供されているトルクが吸気によるフルスロットルでのトルクと等しい場合、最大トルクは吸気によるフルスロットルでのトルクに等しく設定される。このようにして、現在にまたは少なくとも短時間に引き出すことができる最大トルクの値が、同期時間Tsynを決定するために利用される。一般に、すなわち、ターボ過給機が完全に有効な状態で、内燃機関がその定常状態の最大トルクの範囲で運転されない場合、前記種類の値は定常状態の最大トルクよりも低い。 Here, the synchronization time T syn is determined according to the maximum torque M max , which is lower than the steady state maximum torque that acts when the turbocharger is fully active. The maximum torque is determined to be at least approximately equal to the currently provided torque of the internal combustion engine. However, the maximum torque M max is at least approximately equal to the torque at full throttle with intake that can be obtained without assistance from the turbocharger at the current rotational speed nMot of the internal combustion engine. Therefore, when the currently provided torque of the internal combustion engine is higher than the torque at full throttle due to intake air, the maximum torque M max is set equal to the currently provided torque. If the currently provided torque of the internal combustion engine is lower than the full throttle torque due to intake, or if the currently provided torque of the internal combustion engine is equal to the full throttle torque due to intake, the maximum torque will be It is set equal to the torque at the throttle. In this way, the value of the maximum torque that can be withdrawn now or at least in a short time is used to determine the synchronization time T syn . In general, i.e. when the turbocharger is fully active and the internal combustion engine is not operated in its steady state maximum torque range, the value of said type is lower than the steady state maximum torque.
内燃機関の定常状態の最大トルクは、ターボ過給機の作動時間後に引き出すことができる。しかし、前記作動時間は、好ましくは最大約250ms、特に最大約200msである典型的な同期時間よりも長い。対照的に、吸気によるフルスロットルでのトルクは、吸気によるフルスロットルでのトルク未満の内燃機関の運転中に前記吸気によるフルスロットルでのトルクを同期時間の計算の基礎として考慮できるように、内燃機関の現在の回転速度ではるかに迅速に引き出すことができる。 The maximum steady-state torque of the internal combustion engine can be extracted after the turbocharger operating time. However, the operating time is preferably longer than a typical synchronization time which is a maximum of about 250 ms, in particular a maximum of about 200 ms. In contrast, the torque at full throttle with intake air is less than the torque at full throttle with intake air, so that the torque at full throttle with intake air can be considered as the basis for calculating the synchronization time during operation of the internal combustion engine. It can be pulled out much more quickly at the current rotational speed of the engine.
本発明による方法により、内燃機関の回転速度の変動およびトランスミッションのシフト遅延を防止することが可能である。規定されるべき最大トルクが、現在提供されているトルクに正確に等しいことは本発明の範囲内にあるが、ここでは、吸気によるフルスロットルでのトルクに少なくとも正確に等しい。しかし、特に、とりわけ快適なシフト過程を実施すべき場合、規定されるべき最大トルクが前記正確な値から逸脱する可能性がある。正確な値からの典型的な偏差は、例えば、20%、好ましくは10%、特に5%の偏差である。前記偏差は、特に、正確な値からより低い値の方向の偏差である。 The method according to the invention makes it possible to prevent fluctuations in the rotational speed of the internal combustion engine and shift delays in the transmission. It is within the scope of the present invention that the maximum torque to be defined is exactly equal to the torque currently provided, but here it is at least exactly equal to the torque at full throttle with intake air. However, especially when a comfortable shifting process is to be performed, the maximum torque to be defined may deviate from the exact value. A typical deviation from the exact value is, for example, a deviation of 20%, preferably 10%, in particular 5%. Said deviation is in particular a deviation in the direction from an exact value to a lower value.
シフト過程がトランスミッションの比較的高いギヤから比較的低いギヤに実施される場合、本発明による方法は特に有利である。このようなギヤチェンジの間、内燃機関の回転速度は、利用可能な同期時間内に増大されなければならない。これは、吸気によるフルスロットルでのトルク未満の運転中に短時間に行われることができるトルクの上昇によって行われる。対照的に、吸気によるフルスロットルでのトルクを越える動作点から進んで、ターボ過給機が完全に有効な状態で、定常状態の最大トルクへのトルクの上昇は、時間遅延する形でのみ実施することができる。 The method according to the invention is particularly advantageous when the shifting process is carried out from a relatively high gear to a relatively low gear of the transmission. During such a gear change, the rotational speed of the internal combustion engine must be increased within the available synchronization time. This is done by an increase in torque that can be done in a short time during operation below the full throttle torque due to intake air. Contrastingly, advancing from the operating point beyond the full throttle torque due to intake air, the turbocharger is fully active and the torque increase to the steady state maximum torque is only done in a time-delayed manner can do.
吸気によるフルスロットルでのトルクが内燃機関の回転速度nMotに割り当てられる割当機能(例えば係数)が有利に利用される。さらに、吸気によるフルスロットルでのトルクはまた、自動車の近傍の圧力に応じて決定することができる。 An allocation function (for example a coefficient) in which the torque at full throttle by intake is allocated to the rotational speed nMot of the internal combustion engine is advantageously used. Furthermore, the torque at full throttle due to intake air can also be determined according to the pressure in the vicinity of the vehicle.
自動的にシフトできるトランスミッションは、デュアルクラッチトランスミッションであることが有利である。 The transmission that can be shifted automatically is advantageously a dual clutch transmission.
本発明による方法により、内燃機関の回転速度の変動およびトランスミッションのシフト遅延を防止することが可能である。 The method according to the invention makes it possible to prevent fluctuations in the rotational speed of the internal combustion engine and shift delays in the transmission.
上述の利点は、本発明による制御装置に関し対応して得られる。 The above-mentioned advantages are correspondingly obtained with the control device according to the invention.
上述し、さらに以下に説明する特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ指定された組み合せにおいてのみでなく、他の組み合せにおいても、あるいは個別に利用できることが自明である。 It will be appreciated that the features described above and further described below can be used not only in the respective combination specified, but also in other combinations or individually without departing from the scope of the present invention.
本発明の例示的な実施形態が図面に示され、以下の説明においてより詳細に説明する。図面では、常に概略形態で示されている。 Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description. In the drawings, it is always shown in schematic form.
図1は、自動車のドライブトレイン10によって全体が示された例示的な実施形態を示している。ドライブトレイン10は、内燃機関12と、デュアルクラッチトランスミッション14の形態の自動的にシフトできるトランスミッションと、自動車の内燃機関12と駆動輪16、18との間の動力を伝達するための別のギヤおよび/またはシャフトとを有する。
FIG. 1 illustrates an exemplary embodiment shown generally by a
ドライブトレイン10は、デュアルクラッチトランスミッション14と差動(differential)ギヤ22との間で動力を伝達するためのシャフト20を有する。ドライブトレイン10はまた、差動ギヤ22と駆動輪16、18との間で動力を伝達するためのドライブシャフト24、26を有する。
The
デュアルクラッチトランスミッション14は、第1の部分トランスミッションTG1と、第2の部分トランスミッションTG2とを有する。第1の部分トランスミッションTG1のインプットシャフト28と内燃機関12のクランクシャフト30との間のトルクの流れは、第1の制御可能なクラッチ装置K1を介して行われる。第2の部分トランスミッションTG2のインプットシャフト32と内燃機関12のクランクシャフト30との間のトルクの流れは、第2の制御可能なクラッチ装置K2を介して行われる。一実施形態において、第1の部分トランスミッションTG1は、第1のギヤ、第3のギヤ等のような奇数の変速段(ギヤ)を提供し、一方、第2の部分トランスミッションTG2は、第2のギヤ、第4のギヤ等のような偶数の変速段(ギヤ)を提供する。
The
第1の部分トランスミッションTG1のメインのシャフト34および第2の部分トランスミッションTG2のメインのシャフト36の両方は、シャフト20に回転しないように結合される。したがって、シャフト34と36は、駆動輪16、18におけるスリップなしに自動車が直線走行している場合に、駆動輪16、18の回転速度に線形的に、したがって車両の走行速度vに線形的に関係する同一の回転速度で回転する。図1の概略図では、シャフト34と36のトルクが接合部38に加えられて、シャフト20で作用するトルクを形成する。
Both the
図1の実施形態では、制御装置40は、ドライブトレイン10全体、すなわち、内燃機関12およびデュアルクラッチトランスミッション14を制御する。
In the embodiment of FIG. 1, the
ドライブトレイン10を制御するために、制御装置40は、多数のセンサからのドライブトレイン10の動作パラメータを表す信号を処理する。ここで、以下の動作パラメータ、すなわち、運転者要求変換器42の形態の運転者要求トルクを規定するための装置によって提供されかつ運転者によるトルク要求を表すスロットルペダル角度Wped、回転速度センサ43によって測定される内燃機関12のクランクシャフト30の回転速度nMot、および走行速度変換器44によって測定される走行速度vが特に重要である。一実施形態において、走行速度変換器44は、デュアルクラッチトランスミッション14の出力における回転速度、すなわちシャフト34、36または20の内の1つの回転速度を測定する回転速度センサとして実現される。代わりにまたは追加して、回転速度信号は、例えばアンチロックブレーキシステムのセンサ装置によって、車輪16、18の1つ以上で測定される。
In order to control the
部分トランスミッションTG1とTG2の各々に設定された変速比を知ることにより、第1の部分トランスミッションTG1のインプットシャフト28の回転速度nK1、および第2の部分トランスミッションTG2のインプットシャフト32の回転速度nK2の各々は、走行速度vの直線的な関数として与えられる。
By knowing the gear ratio set for each of the partial transmissions TG1 and TG2, each of the rotational speed nK1 of the
ドライブトレイン10の前記動作パラメータに応じて、適切ならば別の動作パラメータに応じて、特に内燃機関12の動作パラメータに応じて、制御装置40は、作動信号S_Mot、S_K1、S_K2、S_TG1とS_TG2を形成する。ここで、作動信号S_Motは、内燃機関12のトルクを設定するために使用される。作動信号S_TG1は、第1の部分トランスミッションTG1のギヤに関与し、したがってその変速比を設定するように働く。同様に、作動信号S_TG2は、第2の部分トランスミッションTG2の変速比を設定するために使用される。第1のクラッチ装置K1を介したトルクの流れは、作動信号S_K1で制御される。同様に、第2のクラッチ装置K2を介したトルクの流れは、作動信号S_K2で制御される。
Depending on the operating parameters of the
内燃機関12は、概略的に示したターボ過給機46によって過給されることができる。ターボ過給機46は、給気圧力が時間遅延して提供されるように、内燃機関12の排気ガスによって駆動される。
The
デュアルクラッチトランスミッション14のギヤチェンジが実施される同期時間Tsynは、最大トルクMmaxに基づき制御装置40によって決定される。前記最大トルクが高くなればなるほど、デュアルクラッチトランスミッション14に対し制御装置40によって予め設定されることができる同期時間Tsynは、それだけ短くなる。
The synchronization time T syn when the gear change of the dual
図2では、定常状態の最大トルク48が、内燃機関12の回転速度nMotに対しプロットされる。定常状態の最大トルク48は、ターボ過給機46が完全に有効であるときに作用する。
In FIG. 2, the steady state
吸気によるフルスロットルでのトルク50のプロファイルもまた、図2の内燃機関12の回転速度nMotに対しプロットされる。吸気によるフルスロットルでのトルク50は定常状態の最大トルク48よりも低い。吸気によるフルスロットルでのトルク50は、内燃機関12の現在の回転速度nMotで短時間に引き出すことができる。例えば、吸気によるフルスロットルでの50未満の動作点52で内燃機関12がこのように運転される場合、前記回転速度の最大トルクMmaxは、吸気によるフルスロットルでのトルク50に等しく設定されかつ値Mmax,52を有すると決定される。
The profile of the
対照的に、吸気によるフルスロットルでのトルク50を越える動作点では、最大トルクMmaxは、現在提供されている内燃機関12のトルクに等しく設定される。このことは、図2に動作点54に基づき一例として示されている。このようにして決定された最大トルクはMmax,54である。
In contrast, at operating points that exceed the
さもなければ、制御装置40は、本発明による方法、またはその実施形態の1つを実施するために、設定され、特にプログラミングされる。ここで、実施するとは、ここに記載した方法の過程を制御することを意味するものと理解される。
Otherwise, the
10:ドライブトレイン、 12:内燃機関、
14:デュアルクラッチトランスミッション、 46:ターボ過給機、
50:吸気によるフルスロットルでのトルク、 K1、K2:クラッチ装置、
TG1、TG2:部分トランスミッション、 Tsyn:同期時間、
nMot:回転速度、 Mmax:最大トルク
10: Drivetrain, 12: Internal combustion engine,
14: Dual clutch transmission, 46: Turbocharger,
50: Torque at full throttle by intake air, K1, K2: Clutch device,
TG1, TG2: partial transmission, Tsyn: synchronization time,
nMot: rotational speed, Mmax: maximum torque
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