DE19840985B4

DE19840985B4 - Steuereinrichtung und Verfahren zur Steuerung der Antriebskraft für ein Kraftfahrzeug bei geringstem Treibstoffverbrauch

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Publication number: DE19840985B4
Application number: DE19840985A
Authority: DE
Inventors: Shusaku Katakura; Masayuki Yasuoka; Nobusuke Toukura; Shojiro Sato; Yoshinori Iwasaki; Katsuhiko Tsuchiya; Hideaki Watanabe
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2018-09-09
Also published as: DE19840985A1; US6148257A; JP3754188B2; JPH1178620A

Abstract

Steuereinrichtung zur Steuerung der Antriebskraft für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug ein Gaspedal (3), einen Motor (1) mit einer Drossel (5), die auf das Gaspedal (3) reagiert, eine Antriebswelle, die mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verbunden ist, und ein stufenlos verstellbares Getriebe (2) aufweist, wobei das Getriebe (2) eine Eingangswelle (7A), die mit dem Motor (1) verbunden ist, und eine Ausgangswelle (8A), die mit der Antriebswelle verbunden ist, aufweist, und wobei das Getriebe (2) die Drehgeschwindigkeit (Npri) der Eingangswelle (7A) in eine Drehgeschwindigkeit (Nsec) der Ausgangswelle (8A) in einem beliebigen Übersetzungsverhältnis ändert, wobei die Steuereinrichtung umfasst: einen Sensor (19) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP), einen Sensor (14) zum Erfassen des Maßes (APS), um das das Gaspedal (3) niedergedrückt ist, einen Sensor (18) zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit (Nsec) der Ausgangswelle (8A) des Getriebes und einen Mikroprozessor (13), der programmiert ist, dass er folgende Schritte ausführt:...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Antriebskraft für ein Kraftfahrzeug und ein entsprechendes Verfahren.
Im Allgemeinen sind ein stufenlos verstellbares Keilriemengetriebe und ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe eines Fahrzeugs so geregelt, dass ein tatsächliches Übersetzungsverhältnis des Getriebes einem anhand der Drosselöffnung des Motors und der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs berechneten Soll-Übersetzungsverhältnis folgt.
Wenn demzufolge ein Fahrer ein Gaspedal niedertritt, um das Fahrzeug zu beschleunigen, steigt das Soll-Übersetzungsverhältnis an, was bedeutet, dass es sich in Richtung der Seite der niedrigen Drehzahlen ändert und dass das Getriebe herabschaltet.
Wenn der Fahrer das Gaspedal zurückstellt, sinkt das Soll-Übersetzungsverhältnis, d. h. es ändert sich in Richtung der Seite der hohen Drehzahlen und das Getriebe schaltet hoch.
In der JP 07-172217A ist ein Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe offenbart, bei dem die Leistung (engine output) des Motors und das Übersetzungsverhältnis so geregelt sind, dass die Antriebskraft des Fahrzeugs mit einem Sollwert übereinstimmt.
Der Motor und das Getriebe sind so geregelt, dass bei einem Niederdrücken des Gaspedals um einen kleinen Betrag die Kontinuität der Antriebskraft betont wird, und bei einem Niederdrücken des Gaspedals um einen großen Betrag das Erzielen einer hohen Antriebskraft im Vordergrund steht.
Dieser Stand der Technik ist jedoch nicht notwendigerweise wirksam, den Treibstoffverbrauch des Motors wirtschaftlicher zu gestalten.
Des Weiteren ist im Stand der Technik die Voraussetzung gegeben, dass das Getriebe ein Automatikgetriebe vom Typ eines Automatikgetriebes ist, bei dem das Übersetzungsverhältnis sich schrittweise ändert. Beim oben genannten stufenlos verstellbaren Getriebe ändert sich jedoch das Übersetzungsverhältnis naturgemäß stufenlos, so dass eine besondere Regelung zur Aufrechterhaltung der Kontinuität der Antriebskraft nicht notwendig ist.
Aus US-A-4 893 526 ist ein Steuersystem für ein Fahrzeug mit einer stufenlos verstellbaren Übertragung beschrieben. Ein erforderliches Sollantriebsmoment wird basierend auf einer gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit und einem gegebenen Durchdrücken des Beschleunigungspedals berechnet. Ein Sollwert der Geschwindigkeit des Eingangsschaftes der stufenlos verstellbaren Übersetzung wird basierend auf Kennliniendaten in Abhängigkeit von der gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem berechneten Sollantriebsmoment bestimmt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Steuereinrichtung zur Steuerung der Antriebskraft für ein Kraftfahrzeug und ein entsprechendes Verfahren anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Es ist vorgesehen, dass die Vorrichtung des Weiteren einen Sensor zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle des Fahrzeugs aufweist, wobei der Mikroprozessor des Weiteren programmiert ist, ein Soll-Übersetzungsverhältnis des Getriebes zu berechnen, indem die Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle durch die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle dividiert wird, und das Soll-Abtriebsdrehmoment des Motors zu berechnen, indem das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle durch das Soll-Übersetzungsverhältnis des Getriebes dividiert wird.
Es ist auch vorgesehen, daß der Mikroprozessor eine Karte (map) aufweist, in der die Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle spezifiziert ist, die einer Kombination der Fahrzeuggeschwindigkeit und des mindestens notwendigen Antriebsdrehmoments der Antriebswelle entspricht.
In diesem Fall ist es des weiteren bevorzugt, dass die Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle innerhalb eines Bereichs bestimmt ist, der durch eine vorbestimmte, größte Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle und eine kleinste Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle, einem vorbestimmten, größten Übersetzungsverhältnis des Getriebes und einem kleinsten Übersetzungsverhältnis des Getriebes sowie einer vorbestimmten, größten Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt ist.
Sowohl die Einzelheiten als auch weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind in der restlichen Beschreibung erläutert und in den dazugehörigen Zeichnungen gezeigt.
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Reglers für die Antriebskraft.
2 zeigt ein Blockdiagramm, in dem die Funktion eines erfindungsgemäßen Reglers beschrieben ist.
3 zeigt ein Flussdiagramm, in dem ein Verfahren zum Regeln eines Übersetzungsverhältnisses und einer Drosselöffnung beschrieben ist, wie es durch die Steuereinheit ausgeführt wird.
4 ist ähnlich der 2, zeigt aber ein anderes Ausführungsbeispiel
5 ist ähnlich der 3, zeigt aber das Ausführungsbeispiel der 4.
6 ist ähnlich der 2, zeigt aber ein anderes Ausführungsbeispiel.
7 ist ähnlich der 3, zeigt aber das Ausführungsbeispiel der 6.
8 ist ähnlich der 2, zeigt aber ein anderes Ausführungsbeispiel.
9 ist ähnlich der 3, zeigt aber das Ausführungsbeispiel der 8.
10 ist ähnlich der 2, zeigt aber ein anderes Ausführungsbeispiel.
11 ist ähnlich der 3, zeigt aber das Ausführungsbeispiel der 10.
12 ist ein Diagramm, in dem die Charakteristika eines Motors dargestellt sind.
13 zeigt ein Diagramm, in dem eine Beziehung zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Antriebskraft der Fahrzeugwelle dargestellt ist, um für verschiedene Übersetzungsverhältnisse den niedrigsten Treibstoffverbrauch zu erhalten.
14 zeigt ein Diagramm, in dem Kurven gezeigt sind, die Punkte für verschiedene Übersetzungsverhältnisse im Diagramm der 13 verbinden, die verschiedenen Drehgeschwindigkeiten des Motors entsprechen.
15 zeigt eine weitere Form des Diagramms der 14, bei dem eine Antriebskraft der Fahrzeugwelle als Parameter genommen ist.
16 zeigt ein Diagramm, in dem ein Regelbereich des Übersetzungsverhältnisses eines Getriebes basierend auf dem Diagramm der 15 dargestellt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die 1–3 und 12–16 beschreiben das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel. Die übrigen 4 bis 11 betreffen andere, nicht erfinderungsrelevante Ausführungsbeispiele.
In 1 der Zeichnungen ist gezeigt, daß ein Motor 1 eines Fahrzeugs mit einem stufenlos verstellbaren Keilriemengetriebe 2 über einen Drehmomentwandler 6 verbunden ist.
Eine Ausgangswelle des stufenlos verstellbaren Keilriemengetriebes 2 ist mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs über Antriebswellen verbunden. Ein letzter Getriebesatz 10 und ein Differentialgetriebesatz 11 sind zwischen der Ausgangswelle des Getriebes 2 und den Fahrzeugsantriebswellen angeordnet.
Der Motor 1 ist mit einer Drossel 5 versehen, welche eine Luftansaugmenge erhöht oder absenkt.
Die Drossel 5 ist eine elektronische Drossel, die nicht direkt mit einem Gaspedal 3 verbinden ist, welches durch einen Fahrer betätigt wird. Sie wird durch einen Schrittmotor 4 angetrieben.
Der Schrittmotor 4 öffnet und schließt die Drossel 5 auf eine Soll-Drosselöffnung TVO* entsprechend einem Befehlssignal von einem Regler 13.
Ein Maß, um das das Gaspedals 3 niedergedrückt ist, wird durch einen Niederdrück-Sensor 14 des Gaspedals erfaßt und als ein Signal dem Regler 13 zugeführt.
Die Drosselöffnung TVO wird durch einen Drosselsensor 16 erfaßt und als ein Signal dem Regler 13 zugeführt.
Das stufenlos verstellbare Getriebe 2 ist mit einer Antriebsscheibe 7, einer Abtriebsscheibe 8 und einem um deren Scheibennuten mit V-förmigem Querschnitt geschlungenen Keilriemen 9 versehen. Die Antriebsscheibe 7 ist über eine Eingangswelle 7A mit dem Drehmomentwandler 6 verbunden.
Die Abtriebsscheibe 8 ist über eine Ausgangswelle 8A mit dem letzten Getriebesatz 10 verbunden.
Auf die Antriebsscheibe 7 wirkt ein Öldruck Ppri, der durch eine Verstelleinrichtung 12 erzeugt wird. Auf die Abtriebsscheibe 8 wirkt ein Öldruck Psec, der durch die Verstelleinrichtung 12 erzeugt wird.
Die Scheiben 7, 8 ändern die Weite der Nuten mit V-förmigem Querschnitt proportional zum Öldruck und das Übersetzungsverhältnis wird kontinuierlich durch Vergrößern und Verkleinern des Umschlingungsradius' zwischen dem Keilriemen und den Scheiben verändert.
Die Verstellrichtung 12 ändert den Öldruck Ppri und Psec so, daß das tatsächliche Übersetzungsverhältnis einem Soll-Übersetzungsverhältnis i* entspricht, das vom Regler 13 ausgegeben wird.
Eine Drehgeschwindigkeit Npri der Antriebsscheibe 7 wird durch einen Drehgeschwindigkeitssensor 17 erfaßt und als ein Signal dem Regler 13 zugeleitet. Eine Drehgeschwindigkeit Nsec der Abtriebsscheibe 8 wird durch einen Drehgeschwindigkeitssensor 18 erfaßt und als ein Signal dem Regler zugeleitet.
Zusätzlich wird dem Regler 13 ein Signal von einem Geschwindigkeitssensor 19 zugeleitet, welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit VSP erfaßt.
Der Regler 13 weist einen Mikrocomputer auf, der einen Hauptprozessor (CPU), einen Speicher mit Lesezugriff (ROM), einen Speicher mit Lese- und Schreibzugriff (RAM) und eine E/A-(I/O-)Schnittstelle aufweist.
Der Regler 13 berechnet eine Soll-Drosselöffnung TVO* und das Soll-Übersetzungsverhältnis i* basierend auf den oben genannten Eingangssignalen. Die Drosselöffnung des Motors 1 und das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes 2 werden durch Ausgabe entsprechender Signale an den Schrittmotor 4 und die Verstelleinrichtung 12 geregelt.
Als nächstes werden die Einzelheiten dieser Regelung unter Bezugnahme auf die 2, 3 sowie 12–14 beschrieben.
Der Regler 13 ist mit einer Berechnungsfunktion 21 für das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Fahrzeugwelle, einer Berechnungsfunktion 22 für eine Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit des Getriebes, einer Berechnungsfunktion 23 für das Soll-Übersetzungsverhältnis, einer Berechnungsfunktion 24 für die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle, einer Berechnungsfunktion 25 für das Übersetzungsverhältnis der Antriebswelle, einer Berechnungsfunktion 25 für die Soll-Motorleistung und eine Berechnungsfunktion 27 für die Soll-Drosselöffnung versehen, wie dies in 2 gezeigt ist.
Die Berechnungsfunktion 21 des mindestens notwendigen Antriebsdrehmoments der Antriebswelle ist eine Funktion zur Berechnung eines mindestens notwendigen Antriebsdrehmoments Ts, um die Antriebswelle entsprechend dem Betriebszustand des Fahrzeugs basierend auf einem Maß APS, um das das Gaspedal niedergedrückt ist, und einer Fahrzeuggeschwindigkeit VSP anzutreiben.
Dieses Berechnungsverfahren ist beispielsweise aus der JP 07-172217A aus dem Stand der Technik bekannt.
Die Berechnungsfunktion 22 für die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes berechnet anhand des mindestens notwendigen Antriebsdrehmoments Ts und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP eine Soll-Drehgeschwindigkeit Ne* des Motors, um das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Fahrzeugwelle bei der derzeitigen Fahrzeuggeschwindigkeit VSP mit minimalem Treibstoffverbrauch zu erzeugen.
Die Berechnung wird unter Bezugnahme auf eine in der 14 gezeigten Karte durchgeführt. Diese Karte wird anhand des in der 12 gezeigten Diagramms aufgefunden. Das Diagramm der 12 zeigt eine Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit Ne des Motors und einem Abtriebsdrehmoment Te des Motors.
In diesem Diagramm stellen äquivalente Treibstoffverbrauchslinien α (Linien gleichen Treibstoffverbrauchs), die durch gestrichelte Linien dargestellt sind, die Beziehung dar, bei der der Treibstoffverbrauch des Motors konstant gehalten wird, und äquivalente PS-Linien β (Linien gleicher Leistung), durch doppelt gepunktete Linien dargestellt, stellen die Beziehung dar, bei der die Motorleistung konstant gehalten wird.
Bei den äquivalenten Leistungslinien β stellt eine Kurve, die die Punkte kleinsten Treibstoffverbrauchs verbindet, eine Linie δ des minimalen Treibstoffverbrauchs dar, die durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist.
Die in der 13 gezeigte Kurve wird durch Umwandeln der Motordrehzahl Ne in die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP bei einem festen Übersetzungsverhältnis, durch Umwandeln des Abtriebsdrehmoments Te des Motors in das Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle und durch Darstellen der Linie δ des minimalen Treibstoffverbrauchs für jedes Übersetzungsverhältnis erhalten.
Außerdem stellen die Punkte A Punkte auf diesen Kurven dar, die einer festen Drehgeschwindigkeit Ne des Motors entsprechen.
Das Diagramm der 14 zeigt Kurven, die diese Punkte A für verschiedene Drehgeschwindigkeiten Ne des Motors verbinden.
In diesem Diagramm wird die Drehgeschwindigkeit Ne des Motors erhalten, mit der das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Fahrzeugwelle und die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP beim geringsten Treibstoffverbrauch erreicht wird. Dies ist beispielsweise durch den Punkt Z dargestellt.
Bei einem Fahrzeug, bei dem das stufenlos verstellbare Getriebe 2 eingebaut ist, befindet sich der Drehmomentwandler 6 während der meisten Zeit, während der ein Drehmoment übertragen wird, in einem überbrückten Zustand.
In diesem Fall ist die Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri des Getriebes gleich der Motordrehgeschwindigkeit Ne.
Daher kann die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes mit Hilfe der Berechnungsfunktion 22 für die Soll Antriebsdrehgeschwindigkeit des Getriebes berechnet werden, indem in einer Karte, die der 14 entspricht, nachgeschlagen wird.
Die Berechnungsfunktion 23 des Soll-Übersetzungsverhältnisses teilt die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes, die durch die Berechnungsfunktion 22 für die Antriebsdrehgeschwindigkeit des Getriebes berechnet wurde, durch die Abtriebsdrehgeschwindigkeit Nsec des Getriebes, berechnet ein Soll-Übersetzungsverhältnis i* und gibt ein entsprechendes Befehlssignal zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses an die Verstelleinrichtung 12.
Andererseits teilt die Berechnungsfunktion 24 für die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle die Drehgeschwindigkeit Nsec, die durch den Drehgeschwindigkeitssensor 18 erfaßt wurde, durch ein Übersetzungsverhältnis i_F des letzten Antriebsgetriebesatzes 10, um die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle Ns zu berechnen.
Die Berechnungsfunktion 25 für das Soll-Übersetzungsverhältnis des Getriebes teilt die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes durch die Drehgeschwindigkeit Ns der Fahrzeugwelle, um das Soll-Übersetzungsverhältnis i_T* des Getriebes zu berechnen.
Zusätzlich teilt die Berechnungsfunktion 26 für die Soll-Motorleistung das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle, das durch die Berechnungsfunktion 21 für das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle berechnet wurde, durch das Soll-Übersetzungsverhältnis i_T* des Getriebes um ein Soll-Abtriebsdrehmoment Te* des Motors zu berechnen.
Die Berechnungsfunktion 27 für die Soll-Drosselöffnung wandelt das Soll-Abtriebsdrehmoment Te* des Motors in eine Soll-Drosselöffnung TVO* um und gibt ein entsprechendes Signal an den Schrittmotor 4 aus.
Als nächstes wird das vom Regler 13 ausgeführte Verfahren unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm der 3 beschrieben.
Zunächst wird in einem Schritt S1 das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle anhand des Maßes APS, um das das Gaspedals niedergedrückt ist, und anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP berechnet.
In einem Schritt S2 wird die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes mit Hilfe der in der 14 gezeigten Karte basierend auf dem mindestens notwendigen Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP berechnet.
Zusätzlich wird dieser Wert durch die Abtriebs-Drehgeschwindigkeit Nsec des Getriebes geteilt, um das Soll-Übersetzungsverhältnis i* zu berechnen, und ein entsprechendes Befehlssignal zum Wechseln des Übersetzungsverhältnisses wird ausgegeben.
In einem Schritt S3 wird die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes durch das Übersetzungsverhältnis i_F des letzten Antriebsgetriebesatzes 10 geteilt, um die Drehgeschwindigkeit Ns der Fahrzeugwelle zu berechnen.
In einem Schritt S4 wird die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes durch die Drehgeschwindigkeit Ns der Antriebswelle geteilt, um das Soll-Übersetzungsverhältnis i_T* des Getriebes zu berechnen.
In einem Schritt S5 wird das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle durch das Soll-Übersetzungsverhältnis i_T* des Getriebes geteilt, um das Abtriebsdrehmoment Te* des Motors zu berechnen, und ein entsprechendes Signal zum Öffnen der Drossel wird ausgegeben.
Aufgrund der oben genannten Regelung des Übersetzungsverhältnisses und der Drosselöffnung durch den Regler 13 wird eine Kombination des Abtriebsdrehmoments des Motors und des Übersetzungsverhältnisses gewählt, die beim niedrigsten Treibstoffverbrauch das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle erzeugt.
Daher kann bei einem mit einem stufenlos verstellbaren Getriebe ausgestatteten Fahrzeug die notwendige Antriebskraft für das Fahrzeug sichergestellt werden, während der Treibstoffverbrauch auf ein niedriges Niveau gesenkt wird.
Die 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei wird die Soll-Motorleistung Te* durch ein vom oben genannten, ersten Ausführungsbeispiel unterschiedliches Verfahren berechnet.
Als erstes teilt die Berechnungsfunktion 28 für das Soll-Übersetzungsverhältnis des Getriebes die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes, die durch die Berechnungsfunktion 22 der Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit des Getriebes berechnet wurde, durch die Drehgeschwindigkeit Nsec der Abtriebsscheibe, um ein Soll-Übersetzungsverhältnis i_c* des Getriebes zu berechnen.
Die Berechnungsfunktion 29 für das Soll-Abtriebsdrehmoment des Getriebes teilt das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Eingangswelle, das mit Hilfe der Berechnungsfunktion 21 für das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle berechnet wurde, durch das Übersetzungsverhältnis i_F des letzten Antriebsgetriebesatzes 10, um ein Soll-Abtriebsdrehmoment T_c* des Getriebes zu berechnen.
Die Berechnungsfunktion 30 für das Soll-Abtriebsdrehmoment des Motors teilt das Soll-Abtriebsdrehmoment T_c* des Getriebes durch das Soll-Übersetzungsverhältnis i_c, um das Soll-Abtriebsdrehmoment Te* des Motors zu berechnen.
In der 5 ist gezeigt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel die Schritte S3–S5 des ersten Ausführungsbeispiels durch die Schritte S11–S13 ersetzt sind.
Der Schritt S11 entspricht der Berechnungsfunktion 28 des Soll-Übersetzungsverhältnisses des Getriebes, der Schritt S12 entspricht der Berechnungsfunktion 29 für die Soll-Leistung des Getriebes und der Schritt S13 entspricht der Berechnungsfunktion 30 für das Soll-Abtriebsdrehmoment des Motors.
Die 6 und 7 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei den oben genannten ersten und zweiten Ausführungsbeispielen wurde die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes zur Berechnung des Soll-Abtriebsdrehmoments Te* des Motors verwendet.
Die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes kann in Abhängigkeit von der Regelung des Übersetzungsverhältnisses begrenzt werden und i_F ein Berechnungswert Npri*, der nicht begrenzt ist, wird zur Berechnung des Soll-Abtriebsmoments Te* des Motors berechnet, wodurch ein Fehler entstehen kann.
Daher fügt erfindungsgemäß ein Soll-Antriebsdrehzahlbegrenzer 31 eine Begrenzung der Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* hinzu.
Zu diesem Zweck ist im Flußdiagramm der 7 ein Schritt S21 vorgesehen.
Durch Berechnung des Soll-Abtriebsdrehmoments Te* des Motors basierend auf einer begrenzten Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit NpriS* des Getriebes kann der oben genannte Fehler ausgeschlossen werden.
Die 8 und 9 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Soll-Abtriebsdrehmoment Te* des Motors durch ein von den Verfahren der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele unterschiedliches Verfahren berechnet.
Die Berechnungsfunktion 32 des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes der 8 teilt die Drehgeschwindigkeit Npri der Antriebsscheibe 7, die durch den Drehgeschwindigkeitssensor 17 erfaßt ist, durch die Drehgeschwindigkeit Ns der Antriebswelle, die durch die Berechnungsfunktion 24 der Drehgeschwindigkeit berechnet wurde, um so ein tatsächliches Übersetzungsverhältnis i_T des Getriebes zu berechnen.
Die Berechnungsfunktion 33 der Soll-Motorleistung berechnet das Soll-Abtriebsdrehmoment Te* des Motors, indem das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle, das durch die Berechnungsfunktion 21 für das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle berechnet wurde, durch das tatsächliche Übersetzungsverhältnis i_T des Getriebes geteilt wird.
Im Flußdiagramm der 9 entspricht ein Schritt S31 der Berechnungsfunktion 32 des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes und ein Schritt S32 entspricht der Berechnungsfunktion 33 der Soll-Motorleistung.
Die 10 und 11 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Soll-Abtriebsdrehmoment Te* des Motors durch ein Verfahren berechnet, das sich von einem jeden Verfahren der ersten bis vierten Ausführungsbeispiele unterscheidet.
Die Berechnungsfunktion 34 für das tatsächliche Übersetzungsverhältnis des Getriebes, die in der 10 gezeigt ist, teilt die Drehgeschwindigkeit Npri der Antriebsscheibe 7, die durch den Drehgeschwindigkeitssensor 17 erfaßt ist, durch die Drehgeschwindigkeit Nsec der Abtriebsscheibe 8, die durch den Drehgeschwindigkeitssensor 18 erfaßt wurde, um ein tatsächliches Übersetzungsverhältnis i_c des Getriebes zu berechnen.
Die Berechnungsfunktion 29 des Soll-Abtriebsdrehmoments des Getriebes teilt das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle, das durch die Berechnungsfunktion 21 des mindestens notwendigen Antriebsdrehmoments der Antriebswelle berechnet wurde, durch das Übersetzungsverhältnis i_F des letzten Antriebsgetriebesatzes 10, um das Soll-Abtriebsdrehmoment T_c* des Getriebes auf zum zweiten Ausführungsbeispiel identische Art und Weise zu berechnen.
Die Berechnungsfunktion 35 des Soll-Abtriebsdrehmoments des Motors teilt dann das Soll-Abtriebsdrehmoment T_c* des Getriebes durch das tatsächliche Übersetzungsverhältnis i_c des Getriebes, um das Soll-Abtriebsdrehmoment Te* zu berechnen.
Im Flußdiagramm der 11 entspricht der Schritt S41 der Berechnungsfunktion 34 des tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses des Getriebes und der Schritt S42 der Berechnungsfunktion 35 des Soll-Abtriebsdrehmoments des Motors.
Der Schritt S12 entspricht der Berechnungsfunktion 29 des Soll-Abtriebsdrehmoments des Getriebes, wie sie beim zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
Bei allen obigen Ausführungsbeispielen wird die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes unter Bezugnahme auf die Karte entsprechend der 14 berechnet. Anstelle der 14 kann jedoch auch eine Karte verwendet werden, die der durchgezogenen Linie des Diagramms der 16 entspricht.
Dieses Diagramm wird nun beschrieben.
Die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, dem mindestens notwendigen Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle und der Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri des Getriebes im Diagramm der 14 wird durch das Diagramm der 15 ersetzt, bei dem die Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri (Npri*) des Getriebes als vertikale Achse und das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle als Parameter ausgedrückt sind.
Ein größtes Übersetzungsverhältnis i_max, ein kleinstes Übersetzungsverhältnis i_min, eine größte Antriebsdrehgeschwindigkeit N_max, eine kleinste Antriebsdrehgeschwindigkeit N_min und eine größte Fahrzeuggeschwindigkeit VSP_max sind, wie in der 16 gezeigt, relativ zu diesem Diagramm gesetzt und der durch diese Grenzwerte eingeschlossene Bereich dient als ein Bereich, bei dem die Regelung des Übersetzungsverhältnisses stattfindet.
Die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* wird dann anhand der durchgezogenen Linie in diesem Bereich der Regelung des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und dem mindestens notwendigen Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle aufgefunden.
Dieses Regelschema des Übersetzungsverhältnisses ähnelt bis auf der Verwendung des mindestens notwendigen Antriebsdrehmoments Ts der Antriebswelle als Parameter anstelle des Maßes APS, um das das Gaspedal niedergedrückt ist, dem Schema der herkömmlichen Regelung des Übersetzungsverhältnisses.
Wenn die Karte der 16 zur Regelung der Antriebskraft verwendet wird, um Lärm zu verhindern, ist es einfach, einen besonderen Bereich von der Regelung basierend auf dem geringsten Treibstoffverbrauch auszuschließen. Beispielsweise kann der Bereich, der durch das Oval in der Abbildung eingeschlossen ist und durch die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und eine Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes bestimmt ist, vom Bereich der Regelung des Übersetzungsverhältnisses ausgeschlossen werden, um Lärm zu verhindern.
Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Verfahren und Äquivalente sämtlicher Vorrichtungs-plus-Zweck-Merkmale (means plus function) der unten angeführten Ansprüche sollen jedwede Struktur, jedwedes Material oder jedwedes Verfahren zum Ausführen der Funktionen in Kombination mit anderen Elementen, wie sie insbesondere beansprucht sind, beinhalten. Die Ausführung der Erfindung, für die ein ausschließliches Eigentum oder Recht beansprucht wird, ist wie folgt definiert:

Claims

Steuereinrichtung zur Steuerung der Antriebskraft für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug ein Gaspedal (3), einen Motor (1) mit einer Drossel (5), die auf das Gaspedal (3) reagiert, eine Antriebswelle, die mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verbunden ist, und ein stufenlos verstellbares Getriebe (2) aufweist, wobei das Getriebe (2) eine Eingangswelle (7A), die mit dem Motor (1) verbunden ist, und eine Ausgangswelle (8A), die mit der Antriebswelle verbunden ist, aufweist, und wobei das Getriebe (2) die Drehgeschwindigkeit (Npri) der Eingangswelle (7A) in eine Drehgeschwindigkeit (Nsec) der Ausgangswelle (8A) in einem beliebigen Übersetzungsverhältnis ändert, wobei die Steuereinrichtung umfasst: einen Sensor (19) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP), einen Sensor (14) zum Erfassen des Maßes (APS), um das das Gaspedal (3) niedergedrückt ist, einen Sensor (18) zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit (Nsec) der Ausgangswelle (8A) des Getriebes und einen Mikroprozessor (13), der programmiert ist, dass er folgende Schritte ausführt: Berechnen eines notwendigen Antriebsdrehmoment (Ts) der Antriebswelle anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) und des Maßes (ASP), um das das Gaspedal (3) niedergedrückt ist, Berechnen einer Soll-Drehgeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A), um das notwendige Antriebsdrehmoment (Ts) der Antriebswelle beim geringsten Treibstoffverbrauch des Motors (1) basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) einzustellen, Einstellen des Übersetzungsverhältnisses des stufenlos verstellbaren Getriebes (2), so dass die Drehgeschwindigkeit (Npri) der Eingangswelle (7A) gleich der Soll-Drehgeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A) ist, Berechnen eines Soll-Abtriebsdrehmoments (Te*) des Motors (1), das notwendig ist, um das notwendige Antriebsdrehmoment (Ts) der Antriebswelle zu erzeugen, und Steuern der Drosselöffnung der Drossel (5), so dass das Abtriebsdrehmoment (Te) des Motors (1) gleich dem Soll-Abtriebsdrehmoment (Te*) des Motors (1) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (13) weiterhin programmiert ist, dass er folgende Teilschritte ausführt: Berechnen der Soll-Drehgeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A) aus der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) und dem notwendigen Antriebsdrehmoment (Ts) unter Bezugnahme auf eine Karte in der eine Relation zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) und der Soll-Drehgeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A) für verschiedene Werte des notwendigen Antriebsdrehmoments (Ts) in Form einer Kurvenschar mit dem notwendigen Antriebsdrehmoment (Ts) als Parameter definiert ist, wobei die Soll-Drehgeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A) gleich der Motordrehgeschwindigkeit (Ne) ist und wobei jede Kurve der Kurvenschar erhalten wird durch: – Bestimmen der Linie (δ) minimalen Treibstoffverbrauchs in einem ersten Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Abtriebsdrehmoment (Te) des Motors (1) und der Drehgeschwindigkeit (Ne) des Motors (1) zeigt, – Darstellen der Linien (δ) minimalen Treibstoffverbrauchs als Kurvenschar mit dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes (2) als Parameter in einem zweiten Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Antriebsdrehmoment (Ts) der Antriebswelle, erhalten durch Umrechnen des Abtriebsdrehmoment (Te) des Motors bei festem Übersetzungsverhältnis des Getriebes (2), und der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP), erhalten durch Umrechnen des Drehgeschwindigkeit (Ne) des Motors bei festem Übersetzungsverhältnis des Getriebes (2), zeigt, – Erzeugen eines dritten Diagramms, das die Beziehung zwischen dem Antriebsdrehmoment (Ts) der Antriebswelle und der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) zeigt, mit einer Kurvenschar für verschiedene Werte der Motordrehgeschwindigkeit (Ne) durch Verbinden von Punkten (A) identischer Motordrehgeschwindigkeit (Ne) auf den Linien (δ) minimalen Treibstoffverbrauchs der Kurvenschar des zweiten Diagramms, und – Erzeugen der Kurvenschar der Karte durch Umwandeln der Kurvenschar des dritten Diagramms, so dass die Soll-Drehgeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A) als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) als Kurvenschar mit dem notwendigen Antriebsdrehmoment (Ts) der Antriebswelle als Parameter angegeben wird, Berechnen des Soll-Übersetzungsverhältnisses (i_T*) des Getriebes (2) durch Teilen des Soll-Drehegeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A) durch die Drehegeschwindigkeit (Ns) der Antriebswelle und Berechnen des Soll-Antriebsdrehmoments (Te*) des Motors (1) durch Teilen des notwendigen Antriebsdrehmoments (Ts) der Antriebswelle durch das Soll-Übersetzungsverhältnis (i_T*) des Getriebes (2).
Steuereinrichtung für die Antriebskraft nach Anspruch 1, wobei die Soll-Drehgeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A) innerhalb eines Bereiches bestimmt ist, der durch eine vorbestimmte, größte Soll-Drehgeschwindigkeit (Nmax) der Eingangswelle (7A) sowie einer kleinsten Soll-Drehgeschwindigkeit (Nmin) der Eingangswelle (7A), ein vorbestimmtes, größtes Übersetzungsverhältnis (imax) des Getriebes sowie ein kleinstes Übersetzungsverhältnis (imin) des Getriebes sowie eine vorbestimmte, größte Fahrzeuggeschwindigkeit (VSPmax) bestimmt ist.
Verfahren zur Steuerung der Antriebskraft für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug ein Gaspedal (3), einen Motor (1) mit einer Drossel (5), die auf das Gaspedal (3) reagiert, eine Antriebswelle, die mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verbunden ist, und ein stufenlos verstellbares Getriebe (2) aufweist, wobei das Getriebe (2) eine Eingangswelle (7A), die mit dem Motor (1) verbunden ist, und eine Ausgangswelle (8A), die mit der Antriebswelle verbunden ist, aufweist, und wobei das Getriebe (2) die Drehgeschwindigkeit (Npri) der Eingangswelle (7A) in eine Drehgeschwindigkeit (Nsec) der Ausgangswelle (8A) in einem beliebigen Übersetzungsverhältnis ändert, mit den Schritten: Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP), Erfassen des Maßes (APS), um das das Gaspedal (3) niedergedrückt ist, Erfassen der Drehgeschwindigkeit (Nsec) der Ausgangswelle (8A) des Getriebes und Berechnen (S1) eines notwendigen Antriebsdrehmoments (Ts) der Antriebswelle anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) und des Maßes (ASP), um das das Gaspedal (3) niedergedrückt ist, Berechnen (S2) einer Soll-Drehgeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A), um das notwendige Antriebsdrehmoment (Ts) der Antriebswelle beim geringsten Treibstoffverbrauch des Motors (1) basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) einzustellen, Einstellen (23) des Übersetzungsverhältnisses des stufenlos verstellbaren Getriebes (2), so dass die Drehgeschwindigkeit (Npri) der Eingangswelle (7A) gleich der Soll-Drehgeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A) ist, Berechnen (S5) eines Soll-Abtriebsdrehmoments (Te*) des Motors (1), das notwendig ist, um das notwendige Antriebsdrehmoment (Ts) der Antriebswelle zu erzeugen, und Steuern (27) der Drosselöffnung der Drossel (5), so dass das Abtriebsdrehmoment (Te) des Motors (1) gleich dem Soll-Abtriebsdrehmoment (Te*) des Motors (1) ist, gekennzeichnet durch die Schritte Berechnen (S2) der Soll-Drehgeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A) aus der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) und dem notwendigen Antriebsdrehmoment (Ts) unter Bezugnahme auf eine Karte, in der eine Relation zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) und der Soll-Drehgeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A) für verschiedene Werte des notwendigen Antriebsdrehmoments (Ts) in Form einer Kurvenschar mit dem notwendigen Antriebsdrehmoment (Ts) als Parameter definiert ist, wobei die Soll-Drehgeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A) gleich der Motordrehgeschwindigkeit (Ne) ist und wobei jede Kurve der Kurvenschar erhalten wird durch: – Bestimmen der Linie (δ) minimalen Treibstoffverbrauchs in einem ersten Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Abtriebsdrehmoment (Te) des Motors (1) und der Drehgeschwindigkeit (Ne) des Motors (1) zeigt, – Darstellen der Linien (δ) minimalen Treibstoffverbrauchs als Kurvenschar mit dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes (2) als Parameter in einem zweiten Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Antriebsdrehmoment (Ts) der Antriebswelle, erhalten durch Umrechnen des Abtriebsdrehmoment (Te) des Motors bei festem Übersetzungsverhältnis des Getriebes (2), und der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP), erhalten durch Umrechnen des Drehgeschwindigkeit (Ne) des Motors bei festem Übersetzungsverhältnis des Getriebes (2), zeigt, – Erzeugen eines dritten Diagramms, das die Beziehung zwischen dem Antriebsdrehmoment (Ts) der Antriebswelle und der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) zeigt, mit einer Kurvenschar für verschiedene Werte der Motardrehgeschwindigkeit (Ne) durch Verbinden von Punkten (A) identischer Motordrehgeschwindigkeit (Ne) auf den Linien (δ) minimalen Treibstoffverbrauchs der Kurvenschar des zweiten Diagramms, und – Erzeugen der Kurvenschar der Karte durch Umwandeln der Kurvenschar des dritten Diagramms, so dass die Soll-Drehgeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A) als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) als Kurvenschar mit dem notwendigen Antriebsdrehmoment (Ts) der Antriebswelle als Parameter angegeben wird, Berechnen (S4) des Soll-Übersetzungsverhältnisses (i_T*) des Getriebes (2) durch Teilen des Soll-Drehegeschwindigkeit (Npri*) der Eingangswelle (7A) durch die Drehegeschwindigkeit (Ns) der Antriebswelle und Berechnen (S5) des Soll-Antriebsdrehmoments (Te*) des Motors (1) durch Teilen des notwendigen Antriebsdrehmoments (Ts) der Antriebswelle durch das Soll-Übersetzungsverhältnis (i_T*) des Getriebes (2).