DE19513629A1 - Fahrzeugsteuergerät - Google Patents
FahrzeugsteuergerätInfo
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Description
Diese Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmel
dung Nr. HEI. 6-72 057, hinterlegt am 01. April 1994, deren
Priorität beansprucht wird und deren Inhalt hiermit durch die
Bezugnahme auf diese in die Anmeldung aufgenommen wird.
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugsteuergerät
für ein Fahrzeug, das sowohl ein Automatikgetriebe als auch
eine Drosselklappensteuerung beinhaltet.
In den vergangenen Jahren bestand ein starkes Bedürfnis
nach einem Fahrzeugsteuersystem, das ein Automatikgetriebe
regelt (hierin später als AT bezeichnet), das den Verbrauch
an Brennstoffvolumen minimiert (hierin später als Brennstoff
verbrauch bezeichnet), während es die Fahrbedürfnisse des
Fahrzeuglenkers befriedigt.
Bestehende Fahrzeugsteuereinrichtungen, die ein AT re
geln, um den Benzinverbrauch (oder den spezifischen Benzin
verbrauch) zu regeln, wurden in den offengelegten japanischen
Patentanmeldungen Nr. Sho. 62-199 534 und Nr. Sho. 63-46 931
offenbart.
Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. Sho. 62-
199 534 offenbart ein Gerät zur Regelung des Maschinendrehmo
mentes und des Untersetzungsverhältnisses eines stufenlosen
Getriebes auf der Basis der Öffnung der Motordrosselklappe,
der Drehzahl und des Drehmomentes so, daß der Benzinverbrauch
minimal ist. Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr.
Sho. 63-46 931 offenbart ein Gerät zur Regelung des Unterset
zungsverhältnisses eines stufenlosen Getriebes, um einen mi
nimalen Benzinverbrauch während des normalen Betriebs des
Fahrzeugs zu erzielen, und den Motor so zu regeln, daß der
Benzinverbrauch minimal wird.
Jedoch wird bei den in der japanischen offengelegten Pa
tentanmeldung Nr. Sho. 62-199 534 offenbarten Gerät der mini
male Benzinverbrauch (Benzinverbrauchsrate) pro Drehmomenten
einheit erzielt. Dies entspricht jedoch nicht immer einem mi
nimalen Benzinverbrauch pro Zeiteinheit.
Zum Beispiel ist, wenn die Benzinverbrauchsrate f
(g/PS·h) ist, das Motordrehmoment TE (kg·m) und die Motor
drehzahl ist Ne (rpm); der Benzinverbrauch F (g/h) kann durch
die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
F = f · 2Ò · TE · Ne/75.60 (g/h) = K · f · TE · Ne
wobei K eine Konstante ist. Diese Gleichung zeigt, daß der
Benzinverbrach minimal ist, wenn eine Kombination gewählt
wird, bei der das Produkt der Benzinverbrauchsrate f und des
Motordrehmoments TE und der Motordrehzahl Ne minimal ist. Mit
anderen Worten kann eher, als daß eine minimale Benzinver
brauchsrate (f, TE, Ne) erhalten wird, eine Kombination, bei
der die Benzinverbrauchsrate f nicht notwendigerweise minimal
ist, sondern bei der das Motordrehmoment TE und die Motor
drehzahl niedrig sind (f, TE, Ne) ein niedriges Produkt er
zeugen. Als Ergebnis daraus ergibt sich, daß es nicht notwen
digerweise so ist, daß die Benzinverbrauchsrate f, die mini
miert wird, verbunden mit dem Motordrehmoment TE und der Mo
tordrehzahl Ne zu einem minimalen Benzinverbrauch führt.
Daraus ergibt sich, daß auch die Bedürfnisse des Fahrers
bezüglich Geschwindigkeit und Beschleunigung weitgehend be
friedigt sind, auch wenn das Zielmotordrehmoment erreicht
ist, nicht alle Bedürfnisse des Fahrers notwendigerweise be
friedigt werden. Mit dem Gerät, das in der japanischen offen
gelegten Patentanmeldung Nr. 63-46 931 offenbart ist, besteht,
obwohl es möglich ist, einen minimalen Benzinverbrauch zu er
reichen, aufgrund der Tatsache, daß nur eine Regelung des Un
tersetzungsverhältnisses des Getriebes erfolgt, das Problem,
daß wenn das Untersetzungsverhältnis geändert wird, eine Be
schleunigung und Verminderung der Drehzahl gegen den Willen
des Fahrers auftreten kann (zum Beispiel, wenn der Fahrer das
Gaspedal nicht betätigt). Außerdem besteht ein weiteres Pro
blem darin, daß während Fahrzuständen, die nicht den normalen
Fahrzustand (daher beim Beschleunigen oder Verlangsamen) ent
sprechen, keine Regelung des Benzinverbrauchs durchgeführt
wird, und somit keine Verbesserung des Benzinverbrauchs beim
Beschleunigen oder Verlangsamen erzielt wird.
Unter Berücksichtigung der oben erwähnten Probleme ist
es eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinrichtung für ein
Fahrzeug zu schaffen, das ein automatisches Getriebe umfaßt,
die zu einer Minimierung des Brennstoffverbrauchs führt, wo
bei dennoch die Fahrbedürfnisse des Fahrers vollständig be
friedigt werden.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfin
dung nimmt ein automatisches Getriebe die Leistung eines Ver
brennungsmotors auf und überträgt diese Leistung auf die Rä
der. Eine momentane Geschwindigkeits-Erfassungseinrichtung
erkennt die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs, und eine
Zielgeschwindigkeits-Vorgabeeinrichtung setzt die Zielge
schwindigkeit des Fahrzeugs fest. Eine Zielbeschleunigungs-
Festsetzeinrichtung setzt eine Zielbeschleunigung fest, die
auf der momentanen Geschwindigkeit, erfaßt mittels der momen
tanen Geschwindigkeits-Erfassungseinrichtung, und der Zielge
schwindigkeit, die durch die Zielgeschwindigkeits-
Festsetzeinrichtung festgesetzt wurde, bestimmt wird.
Gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung setzt eine Zie
lantriebsdrehmoment-Festsetzeinrichtung ein Zielantriebs
drehmoment zum Antreiben der Räder des Fahrzeugs fest. Eine
Regeleinrichtung für das automatische Getriebe setzt das Un
tersetzungsverhältnis fest und regelt das automatische Ge
triebe so, daß das Zielantriebsdrehmoment erreicht wird mit
einem minimalen Brennstoffverbrauch, basierend auf dem Zie
lantriebsdrehmoment, das mittels der Zieldrehmoment-
Festsetzeinrichtung bestimmt wurde, und der Zielgeschwindig
keit, die mittels der Zielgeschwindigkeits-
Festsetzeinrichtung bestimmt wurde. Eine Drosselklappenöff
nungs-Steuereinrichtung regelt die Drosselklappenöffnung, ba
sierend auf einer Zielbeschleunigung, die mittels einer Ziel
beschleunigungs-Festsetzeinrichtung bestimmt wurde.
Auch wählt eine Zielbeschleunigungs-Auswahleinrichtung
eine Zielgeschwindigkeit von vielfachen Fahrzeuggeschwindig
keiten aus, entsprechend einer vielfachen Zielgeschwindig
keits-Festsetzeinrichtung und eine von mehreren Zielgeschwin
digkeits-Festsetzeinrichtungen wird benutzt, um die Zielge
schwindigkeit, basierend auf der Eingabe der Gaspedalrege
lung, festzusetzen.
Weiterhin setzt die Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung
die Geschwindigkeit so fest, daß der Wert der Zielbeschleuni
gung ansteigt, direkt proportional zu der Differenz zwischen
der momentanen Geschwindigkeit, erfaßt durch die momentane
Geschwindigkeits-Erfassungseinrichtung und der Zielgeschwin
digkeit, festgesetzt mittels der Zielgeschwindigkeits-
Festsetzeinrichtung.
Weiterhin setzt eine Regeleinrichtung für das automati
sche Getriebe das Untersetzungsverhältnis fest, basierend auf
einer Tabelle, die erhalten wird durch eine Auswahl der Un
tersetzungsverhältnisse, bei denen der Benzinverbrauch am ge
ringsten ist, um eine Zielgeschwindigkeit und ein Zielan
triebsmoment zu bestimmen.
Weiterhin überträgt ein Drehmomentwandler die Antriebs
leistung des Verbrennungsmotors über ein Fluid auf das Auto
matikgetriebe und eine installierte Kupplung überträgt die
Drehleistung auf das automatische Getriebe, in dem eine Ein
gangswelle auf die die Antriebsleistung des Verbrennungsmo
tors übertragen wird, und eine Ausgangswelle, die diese Lei
stung an das automatische Getriebe ausgibt, mechanisch ver
bunden werden, wobei eine Kupplungs-Steuereinrichtung das
Kuppeln und Entkuppeln der Kupplung steuert. Die Steuerein
richtung für das automatische Getriebe setzt ein Unterset
zungsverhältnis fest, und bestimmt den Kupplungszustand so,
daß das Zielantriebsdrehmoment bei einem minimalen Benzinver
brauch erreicht werden kann, basierend auf dem Zieldrehmo
ment, das durch die Zieldrehmoment-Festsetzeinrichtung fest
gesetzt wurde, und der Zielgeschwindigkeit, die mittels der
Zielgeschwindigkeits- Festsetzeinrichtung bestimmt wurde.
Und weiterhin bestimmt die Steuereinrichtung für das au
tomatische Getriebe das Untersetzungsverhältnis, basierend
auf einer Tabelle, die durch eine Auswahl des Untersetzungs
verhältnisses für minimalen Benzinverbrauch erhalten wurde,
um die Zielgeschwindigkeit und das passende Zieldrehmoment zu
erhalten. Auch bestimmt die Steuereinrichtung für das automa
tische Getriebe das Untersetzungsverhältnis aufgrund der mo
mentanen Geschwindigkeit, die mittels der momentanen Ge
schwindigkeits-Erfassungseinrichtung ermittelt wurde, anstel
le der Zielgeschwindigkeit gemäß der Zielgeschwindigkeits-
Festsetzeinrichtung.
Weiterhin bestimmt die Zielantriebsdrehmoment-
Festsetzeinrichtung das Zielantriebsdrehmoment entsprechend
einer Zielbeschleunigung, die entsprechend durch die Zielbe
schleunigungs-Festsetzeinrichtung bestimmt wurde, und der mo
mentanen Geschwindigkeit, die durch die momentane Geschwin
digkeits-Erfassungseinrichtung bestimmt wurde. Eine der viel
fachen Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtungen bestimmt
die Zielgeschwindigkeit, mit der das Fahrzeug mit einer be
stimmten Geschwindigkeit betrieben wird, und eine der vielfa
chen Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtungen bestimmt die
Zielgeschwindigkeit so, daß das Antriebsdrehmoment vermindert
wird, wenn ein Rutschen des Antriebsrades auftritt.
Auf diese Weise wird es durch die oben genannten Merkma
le möglich, ein Zieldrehmoment auszugeben und das automati
sche Getriebe mit einem Untersetzungsverhältnis zu betreiben,
bei dem der Benzinverbrauch minimal ist. Es wird auch mög
lich, die Öffnung der Drosselklappe, basierend auf einer
Zielbeschleunigung zu regeln. Als Ergebnis daraus ist es mög
lich, den Benzinverbrauch zu minimieren und gleichzeitig die
Fahrbedürfnisse des Fahrers vollständig zu befriedigen. Wei
terhin ist es durch Kompilieren einer Tabelle für das Unter
setzungsverhältnis, mittels der es möglich ist, den Benzin
verbrauch zu minimieren und gleichzeitig die Fahrbedürfnisse
des Fahrers vollständig zu befriedigen, möglich, die Rechen
belastung der Steuereinrichtung zu vermindern. Weiterhin wird
es möglich, die Zielgeschwindigkeit entsprechend einer Aus
wahl von Zielgeschwindigkeiten so festzusetzen, daß diese am
besten den vorliegenden Fahrbedingungen entspricht. Es ist
auf diese Weise möglich, die Fahrbedürfnisse des Fahrers
vollständig zu befriedigen.
Weiterhin besteht eine Abweichung der vielfachen Fahr
zeuggeschwindigkeiten, basierend auf dem Betrag der Gaspedal
regelung, die die Fahrbedürfnisse des Fahrers am besten wie
dergibt. Es ist auf diese Weise möglich, die Fahrbedürfnisse
des Fahrers weitgehend vollständig zu befriedigen. Weiterhin
ist es auch möglich, als Zielgeschwindigkeit die Zielge
schwindigkeit während der Fahrsteuerung festzusetzen und die
Zielgeschwindigkeit während der Traktionsregelung, und so
vollständiger den Fahrbedürfnissen des Fahrers gerecht zu
werden. Weiterhin kann, da die Zielfahrzeugbeschleunigung
entsprechend der Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit
und der momentanen Geschwindigkeit bestimmt wird, eine Be
schleunigung erzielt werden, die den Bedürfnissen des Fahrers
entspricht.
Weiterhin ist es möglich, das automatische Getriebe mit
einem Untersetzungsverhältnis zu betreiben, das den Bedürf
nissen des Fahrers entspricht, und dabei den Benzinverbrauch
im eingekuppelten Zustand zu vermindern. Auf diese Weise wird
es möglich, daß, auch wenn das automatische Getriebe eine
Lockup-Kupplung (Wandlerüberbrückung) umfaßt, vorteilhafte
Ergebnisse zu erzielen. Weiterhin ist aufgrund der Kompilie
rung einer Tabelle, die die Übersetzungs- bzw. Untersetzungs
verhältnisse enthält, die den Fahrbedürfnissen des Fahrers
entsprechen und bei denen der Benzinverbrauch minimal ist,
entsprechend dem Betriebszustand der Lockup-Kupplung möglich,
die Rechenbelastung der Steuereinrichtung zu vermindern.
Somit ist es möglich, das automatische Getriebe mit ei
nem Untersetzungsverhältnis zu betreiben, bei dem die Fahrbe
dürfnisse des Fahrers bezüglich Zielantriebsdrehmoment und
momentaner Geschwindigkeit befriedigt sind und dabei ein mi
nimaler Benzinverbrauch erzielt wird. Im Ergebnis ist es so
mit möglich, den Benzinverbrauch im Vergleich zur bestehenden
Einrichtung sehr viel weitgehender zu steuern. Weiterhin ist
es, da das Antriebsmoment auch aufgrund der Zielbeschleuni
gung bestimmt wird, möglich, die Fahrbedürfnisse des Fahrers
vollständig zu befriedigen.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 ist ein Systemdiagramm einer Regeleinrichtung
entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor
liegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Rege
leinrichtung zeigt;
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das eine Hauptroutine
zeigt, die bei der Regeleinrichtung angewandt wird;
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das ein Zielgeschwindig
keits-Festsetzverfahren zeigt, das bei der Kontrolleinrich
tung angewandt wird;
Fig. 5 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Beziehung
zwischen dem Betrag an Gaspedalsteuerung und der Geschwindig
keit zeigt;
Fig. 6(A) und 6(B) sind Flußdiagramme, die ein Verfahren
zum Festsetzen einer Zielgeschwindigkeit zeigen, das bei der
Regeleinrichtung verwandt wird;
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das die Auswahl einer Ziel
geschwindigkeit zeigt, die bei der Regeleinrichtung verwandt
wird,
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Fest
setzen einer Zielbeschleunigung zeigt, das bei der Regelein
richtung verwandt wird;
Fig. 9 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Fest
setzen eines Koeffizienten KGT zeigt, das bei der Regelein
richtung verwandt wird;
Fig. 10 ist ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen
der Zielgeschwindigkeit, der momentanen Geschwindigkeit und
der Zielbeschleunigung zeigt;
Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zur
Festsetzung eines Zielantriebsdrehmomentes zeigt, das bei der
Regeleinrichtung verwandt wird;
Fig. 12 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Be
rechnen eines geneigten Winkels zeigt, das bei der Regelein
richtung verwandt wird;
Fig. 13 ist ein Flußdiagramm, das ein Rechenverfahren
für ein Drehmomentverhältnis zeigt, das bei der Regeleinrich
tung verwandt wird;
Fig. 14 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Beziehung
zwischen dem Geschwindigkeitsverhältnis und dem Drehmoment
verhältnis zeigt;
Fig. 15 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Beziehung
zwischen der Motordrehzahl, der Öffnung der Drosselklappe und
dem Motordrehmoment zeigt;
Fig. 16 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum
Festsetzen des Untersetzungsverhältnisses zeigt, das bei der
Regeleinrichtung verwandt wird;
Fig. 17 ist ein Korrelationsdiagramm, das benutzt wird,
um das Untersetzungsverhältnis und den Lockup-Zustand von dem
Zielantriebsdrehmoments und der Zielgeschwindigkeit festzu
setzen;
Fig. 18 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften des Un
tersetzungsverhältnisses und des Lockup-Zustands zeigt, wenn
der Benzinverbrauch minimiert wird;
Fig. 19 ist ein Flußdiagramm, das einen Rechenprozeß zur
Bestimmung eines Zielwertes für die Drosselklappenöffnung
zeigt, der bei der Regeleinrichtung verwandt wird;
Fig. 20 ist eine Tabelle, die benutzt wird, um die Reg
lung des Lockup-Zustandes und des Untersetzungsverhältnisses
zu ermöglichen;
Fig. 21 ist ein Regelungsblockdiagramm, das ein Verfah
ren zum Berechnen eines Zielwertes für die Drosselklappenöff
nung zeigt;
Fig. 22 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Beziehung
zwischen der momentanen Geschwindigkeit, der Zielgeschwindig
keit und der Zielbeschleunigung bei einem zweiten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 23 ist ein Flußdiagramm, das ein Berechnungsverfah
ren für einen geneigten Winkel zeigt, das bei der Regelein
richtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwandt wird;
Fig. 24 ist ein Diagramm zur Erläuterung der grundsätz
lichen Prinzipien zur Berechnung des geneigten Winkels bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 25 ist ein weiteres Diagramm zur Erläuterung der
Grundprinzipien zur Berechnung des geneigten Winkels bei dem
zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 26 ist ein Flußdiagramm, das das Berechnungsverfah
ren für das Motordrehmoment zeigt, das bei der Regeleinrich
tung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwandt wird;
Fig. 27 ist ein Strukturdiagramm, das die Systemstruktur
des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt;
Fig. 28 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Beziehung
zwischen dem Druck in dem Einlaßsystem und dem Motordrehmo
ment beim zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 29 ist ein Blockdiagramm, das die Elemente eines
Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
Es folgt die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei
spiele der Erfindung.
Fig. 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Fahr
zeugregeleinrichtung, umfassend ein automatisches Getriebe,
bei der die Erfindung angewandt wird.
Die Leistung, die durch den Motor 1 erzeugt wird, wird
über eine Ausgangswelle 2 auf einen Drehmomentenwandler 12
gegeben. Der Drehmomentenwandler 12 überträgt die Leistung
mittels eines Fluids. Jedoch ist dieser so konstruiert, daß
er auch mechanisch die Ausgangswelle des Motors 1 mit einem
automatischen Getriebe 3 (im folgenden mit AT bezeichnet)
durch Schließen einer Lockup-Kupplung 12a übertragen kann.
Das AT 3 weist den Aufbau auf, der es ermöglicht, das
Untersetzungsverhältnis zu ändern und dabei die Leistung, die
über den Wandler 12 geführt wird, wieder auszugeben. An der
Ausgangswelle des AT 3 ist ein Drehzahlsensor 9 angeordnet,
der die Drehzahl NE in der Ausgangswelle erfaßt. Ein Dreh
zahlsignal SPD, basierend auf den erfaßten Signalen des Dreh
zahlsensors 9, wird in eine Steuerung 8 eingegeben, die einen
Mikrocomputer oder dergleichen aufweist.
An dem Motor 1 ist ein Drehzahlsensor 4 angeordnet, um
die Drehzahl des Motors zu erfassen. Ebenso ist am Einlaßsy
stem 10 eine Drosselklappe 5 vorgesehen, über die Luft dem
Motor 1 zugeführt wird. Dort ist auch ein Drosselklappenak
tuator 6 vorgesehen, um die Öffnung der Drosselklappe 5 ein
zustellen, und ein Drosselklappen-Öffnungssensor 7, um den
Grad der Öffnung festzustellen. Der Drosselklappenaktuator 6
steuert die Drosselklappenöffnung und wird durch die Steuer
einrichtung 8 geregelt, entsprechend den aufgenommenen Signa
len (Gaspedalregeleinheit) von einem Gaspedalpositionssensor
11. Die Öffnung der Drosselklappe 5 wird nicht direkt durch
die Betätigung des Gaspedals gesteuert, sondern elektronisch
mittels der Steuereinrichtung 8. Das Motordrehzahlsignal NE,
basierend auf den Signalen des Drehzahlsensors 4, ein Gaspe
dalpositionssignal AP und ein Drosselklappen-Öffnungssignal
TA, basierend auf den aufgenommenen Signalen von dem Drossel
klappen-Öffnungssensor 7 werden in die Steuereinrichtung 8
eingegeben.
Fig. 2 zeigt in Form eines Blockdiagramms das Regelver
fahren, das durch die Steuereinrichtung 8 ausgeführt wird.
Es folgt eine Erläuterung des Verfahrens gemäß dem
Blockdiagramm in Fig. 2.
In Fig. 2 wird in einer Zielgeschwindigkeits-
Festsetzeinrichtung 811 eine Zielgeschwindigkeit entsprechend
eines Beschleunigungsregelbetrages AF, basierend auf dem Si
gnal AP, von dem Beschleunigungspedal-Positionssensor 11
festgesetzt. Die Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung 812
bis 81n setzen die Zielgeschwindigkeit, wie weiter unten be
schrieben, basierend auf den Motorantriebsbedingungen (zum
Beispiel Traktionskontrolle, Fahrregelung, etc.), fest. Die
Anzahl der Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtungen kann
entsprechend den besonderen Erfordernissen bei der Anwendung
der Erfindung festgesetzt werden und ist theoretisch nicht
auf eine bestimmte Anzahl von Einrichtungen beschränkt. Die
Zielgeschwindigkeits-Auswahleinrichtung 82 ist eine Einrich
tung, um die Zielgeschwindigkeit VTX zur momentanen Verwen
dung gemäß den Antriebsbedingungen aus den vielfachen Ziel
fahrzeug-Geschwindigkeiten, die durch die Zielgeschwindig
keits-Festsetzeinrichtung 812 bis 81n festgesetzt wurden,
auszuwählen. Die Zielgeschwindigkeit-Auswahleinrichtung 82
ist nicht nötig, wenn nur eine Zielgeschwindigkeits-
Festsetzeinrichtung vorhanden ist, und kann in diesem Fall
weggelassen werden.
Als nächstes setzt die Zielbeschleunigungs-Festsetz
einrichtung 83 die Beschleunigung fest, indem die Zielbe
schleunigung GT, basierend auf der Zielgeschwindigkeit VTX,
ausgewählt durch die Zielgeschwindigkeits-Auswahleinrichtung
82, und der momentanen Geschwindigkeit SPD. Bei diesem Aus
führungsbeispiel wird das Geschwindigkeitssignal SPD, basie
rend auf der Ausgabe des Drehzahlsensors 9, als aktueller Ge
schwindigkeitsdetektor als momentane Geschwindigkeit SPD an
genommen.
Die Zielantriebsdrehmoment-Festsetzeinrichtung 84 be
rechnet ein Zielantriebsdrehmoment und setzt dieses entspre
chend der momentanen Geschwindigkeit SPD, erfaßt durch die
momentane Geschwindigkeits-Erfassungseinrichtung, und die
Zielbeschleunigung GT, festgesetzt durch die Zielbeschleuni
gungs-Festsetzeinrichtung 83. Das Zielantriebsmoment TDRV,
das hier festgesetzt wurde, wird in die Über- bzw. Unterset
zungsverhältnis-Regeleinrichtung 85 eingegeben. Die Unterset
zungsverhältnis-Regeleinrichtung 85 steuert das Unterset
zungsverhältnis und den Lockup-Zustand von AT 3 so, daß das
Zielantriebsdrehmoment TDRV erreicht wird, und der Benzinver
brauch minimiert wird, basierend auf dem Zielantriebsdrehmo
ment TDRV und der Zielgeschwindigkeit VTX.
Die Zieldrosselklappenöffnungs-Festsetzeinrichtung 86
berechnet eine Zieldrosselklappenöffnung TTA und setzt diese
als Wert fest, basierend auf der momentanen Geschwindigkeit
SPD, der Zielbeschleunigung GT, des Untersetzungsverhältnis
ses und des Lockup-Zustandes. Die Drosselklappen-
Steuereinrichtung 87 steuert den Drosselklappenaktuator 6,
basierend auf der Zieldrosselklappenöffnung TTA.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens,
das in der Steuereinrichtung 8, basierend auf dem Flußdia
gramm gemäß Fig. 3 angewendet wird. Dieses Verfahren wird re
gelmäßig in den benötigten Zeitintervallen (zum Beispiel 10
ms) durchgeführt.
Wenn das Verfahren durchgeführt wird, werden die Zielge
schwindigkeiten VT1 bis VT3 (im Falle von drei Zielgeschwin
digkeiten) in den Schritten 110 bis 130 eingesetzt.
Im Schritt 110 bei diesem Ausführungsbeispiel wird die
Zielgeschwindigkeit VT1 festgesetzt, die auf der Beschleuni
gungs-Steuereingabe AP beruht, entsprechend dem Flußdiagramm
des Zielgeschwindigkeits-Festsetzverfahrens, dargestellt in
Fig. 4. Mit anderen Worten wird im Schritt 11 in Fig. 4 die
Gaspedalposition AP eingelesen. Im Schritt 112 wird die Ziel
geschwindigkeit VT1, basierend auf der VT1-Tabelle, darge
stellt in Fig. 5, eingelesen. Das Verfahren schreitet dann
zum Schritt 120 gemäß Fig. 3 weiter. Hier wird die VT1-
Tabelle, dargestellt in Fig. 5, so festgesetzt, daß sie qua
dratisch in Übereinstimmung mit einem Anstieg der Gaspedalpo
sition AP erhöht wird.
Als nächstes wird im Schritt 120 die Zielgeschwindigkeit
VT2 abgeleitet, basierend auf der normalen Fahrregelung,
festgesetzt entsprechend dem Flußdiagramm für die Zielge
schwindigkeiten, dargestellt in Fig. 6(A). Wie bereits be
kannt, wird unter Fahrregelung eine Regelung des Fahrzeuges
verstanden, bei der eine Geschwindigkeit erreicht wird, die
vorher vom Fahrer vorgegeben wurde, auch wenn der Fahrer zwi
schenzeitlich das Gaspedal entlastet hat.
Wenn das Verfahren durchgeführt wird, wird in Schritt
121 festgestellt, ob eine Fahrregelung vorliegt. Diese Be
stimmung kann durchgeführt werden zum Beispiel entsprechend
dem An-/Aus-Zustand eines Schalters für diese Fahrregelung
(nicht dargestellt), der vom Fahrer betätigt wird. Wenn dies
bestätigt wird, schreitet das Verfahren zum Schritt 123 wei
ter. Während der Fahrregelung wird eine Geschwindigkeit, die
durch den Fahrer vorgegeben wurde, als Zielgeschwindigkeit
VT2 eingesetzt. Falls im Schritt 121 keine Bestätigung er
folgt, kann die Fahrregelung im Schritt 122 nicht eingesetzt
werden, und die Zielgeschwindigkeit VT2 wird als Wert 0 ein
gesetzt. Dieses Verfahren wird vollständig durchgeführt, und
das Verfahren schreitet zum Schritt 130 gemäß Fig. 3 weiter.
Als nächstes wird im Schritt 130 die Zielgeschwindigkeit
VT3 festgesetzt, basierend auf der Traktionskontrolle (TRC),
entsprechend dem Flußdiagramm für das Festsetzen der Zielge
schwindigkeit gemäß Fig. 6(B). Traktionskontrolle umfaßt, wie
bekannt, die Kontrolle des Rutschens der Räder, indem das An
triebsmoment unterdrückt wird, wenn ein Rutschen beim Fahren
des Fahrzeugs auftreten sollte.
Wenn dieses Verfahren durchgeführt wird, erfolgt im
Schritt 131 eine Entscheidung, ob die Bedingungen zur Anwen
dung der Traktionskontrolle vorliegen. Die Bedingungen zur
Anwendung einer Traktionskontrolle liegen vor, wenn die Dreh
zahl des Antriebsrades beispielsweise höher ist als die Dreh
zahl der anderen Räder, um einen bestimmten Wert oder noch
größer. In einem solchen Fall wird entschieden, daß das An
triebsrad rutscht und daß die Traktionskontrolle angewendet
werden soll. Wenn bestimmt wird in dem Schritt 131, daß die
Bedingung zur Anwendung der Traktionskontrolle erfüllt sind,
schreitet das Verfahren zum Schritt 132 weiter, und das Trak
tionskontrolle-Anwendungsflag XTRC wird auf 1 gesetzt. Dann
wird im Schritt 133 die Zielgeschwindigkeit VT3 festgesetzt,
um das Drehmoment zu vermindern, und das Verfahren ist somit
vollständig durchgeführt. Falls im Schritt 131 keine Bestäti
gung vorliegt, schreitet das Verfahren zum Schritt 134 wei
ter, und das Flag XTRC zur Anwendung der Traktionskontrolle
wird auf 0 gesetzt, um das Verfahren zum Ende zu bringen
nachdem das Verfahren zum Schritt 200 in Fig. 3 weitergeht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Zielgeschwindigkeit
entsprechend der drei oben beschriebenen Verfahren festge
setzt, obwohl es natürlich ebenso möglich ist, verschieden
startige Festsetzungen gemäß anderen Parametern vorzunehmen.
Als nächstes wird im Schritt 200 gemäß Fig. 3 die Aus
wahl der Zielgeschwindigkeit durchgeführt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wie dargestellt im
Flußdiagramm gemäß Fig. 7 ein Vergleich im Schritt 201 der
Zielgeschwindigkeit VT1 und der Zielgeschwindigkeit VT2
durchgeführt, und im Schritt 202 und Schritt 203 wird der
größere Wert als Zielgeschwindigkeit VTX ausgewählt. Das Ver
fahren geht dann zum Schritt 204 weiter und bestimmt, ob das
Flag XTRC zur Anwendung der oben erwähnten Traktionskontrolle
1 ist oder nicht. Falls dies nicht der Fall ist, wird als
endgültige Zielgeschwindigkeit VTX die Zielgeschwindigkeit
VTX festgesetzt, die in den Schritten 202 oder 203 bestimmt
wurde. Falls XTRC gleich 1 ist, geht das Verfahren zum
Schritt 205 weiter, bei dem ein Vergleich der Zielgeschwin
digkeit VTX, die gerade festgesetzt wurde, und der Zielge
schwindigkeit VT3, festgesetzt in Fig. 6(B), durchgeführt
wird. Wenn die Zielgeschwindigkeit VT3 geringer ist als die
Zielgeschwindigkeit VTX, geht das Verfahren zum Schritt 206
weiter, bei dem VT3 als endgültige Zielgeschwindigkeit VTX
festgesetzt wird und das Verfahren beendet wird. Wenn die
Zielgeschwindigkeit VT3 größer ist oder gleich ist der Ziel
geschwindigkeit VTX im Schritt 205, wird das Verfahren been
det.
Durch Auswahl der Zielgeschwindigkeit VTX, wie oben be
schrieben, da der Fahrer das Gaspedal während der Fahrrege
lung nicht wesentlich niederdrückt, wird die Zielgeschwindig
keit VT1, die aus der Gaspedalposition gewonnen wird, nahezu
0. Als Ergebnis daraus wird die Zielgeschwindigkeit VT2 wäh
rend der Fahrregelung als Zielgeschwindigkeit VTX ausgewählt.
Wenn der Fahrer das Gaspedal niedergedrückt hat, ist der Wert
der Zielgeschwindigkeit VT1, die aus der Gaspedalposition ge
wonnen wird, größer als der Wert der Zielgeschwindigkeit VT2
während der Fahrregelung, so daß VT1 als Zielgeschwindigkeit
VTX gewählt wird.
Wenn die Traktionskontrolle durchgeführt wird, wird die
niedrigere Zielgeschwindigkeit als endgültige Zielgeschwin
digkeit im Schritt 205 und 206 ausgewählt, so daß die Zielge
schwindigkeit so festgesetzt wird, daß das Drehmoment vermin
dert wird. Im Ergebnis werden somit die Wirkungen der Trakti
onskontrolle aufgrund der Auswahl der Zielgeschwindigkeit von
den zahlreichen Fahrzeugzielgeschwindigkeiten nicht nachtei
lig beeinträchtigt.
Auf diese Weise wird nach der Vervollständigung des Ver
fahrens gemäß Fig. 3 im Schritt 200 das Verfahren zum Schritt
300 weitergehen.
Im Schritt 300 wird die Fahrzeugzielbeschleunigung GT
berechnet und festgesetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird das Festsetzen entsprechend dem Flußdiagramm in Fig. 8
durchgeführt. Wenn das Verfahren zum Festsetzen der Fahrzeug
zielbeschleunigung gemäß Fig. 8 durchgeführt wird, wird als
erstes die momentane Geschwindigkeit SPD im Schritt 301 ein
gelesen. Im folgenden Schritt 302 wird die Fahrzeugzielbe
schleunigung GT entsprechend der folgenden Gleichung festge
setzt:
GT = KGT · (VTX-SPD)
wobei KGT eine Konstante ist, die entsprechend dem Flußdia
gramm in Fig. 9 zum Beispiel erhalten wurde. Im Schritt 901
in Fig. 9 wird bestimmt, ob der Ganghebel in der D-Stellung
(Fahrstellung) ist, und ob das Fahrzeug somit zur Zeit vor
wärts bewegt wird. Wenn das Fahrzeug vorwärts bewegt wird,
schreitet das Verfahren zum Schritt 902 weiter. Wenn das
Fahrzeug nicht vorwärts bewegt wird, wird angenommen, daß der
Ganghebel sich in der Stellung R (Rückwärtsfahrt) befindet,
und das Verfahren schreitet zum Schritt 903. Im Schritt 902
wird die Vorwärtskonstante KGT1 als Konstante KGT eingesetzt.
Im Schritt 903 wird die Rückwärtskonstante KGT2 als Konstante
KGT eingesetzt, um das Verfahren zu vervollständigen. Weiter
hin wird bei diesem Ausführungsbeispiel folgende Beziehung
aufrechterhalten.
KGT1 < KGT2, so daß KGT1 gleich 7,1 × 10-4 und KGT2 gleich
1,7 × 10-4.
Durch Festsetzen der Zielbeschleunigung GT, wie oben be
schrieben, wird die Zielbeschleunigung 0, wenn die Abweichung
zwischen der Zielgeschwindigkeit VTX und der momentanen Ge
schwindigkeit 0 ist, wie dargestellt in Fig. 10, und wenn die
Abweichung groß ist, wird auch die Zielbeschleunigung GT
groß. Im Ergebnis wird es somit möglich, eine Beschleunigung
zu erzielen, die den momentanen Fahrbedürfnissen des Fahrers
entspricht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die
Konstante KGT für Rückwärts- und Vorwärtsfahrt differenziert
und GGT1 < KGT2 gesetzt. Im Ergebnis wird somit ein plötzli
ches Beschleunigen des Fahrzeugs im Ansprechen auf eine star
ke Betätigung des Gaspedals während Rückwärtsbetrieb des
Fahrzeugs vermieden. Auf diese Weise wird, wenn die Zielbe
schleunigung GT festgesetzt wird, das Verfahren zum Schritt
400 in Fig. 3 weiterschreiten.
Im Schritt 400 gemäß Fig. 3 wird das Zielantriebsdrehmo
ment festgesetzt. Als erstes wird das Zielantriebsdrehmoment
aufgrund des Fahrwiderstandes R errechnet. Der Fahrwiderstand
R wird als Summe aus vier Elementen berechnet: Der Rollwider
stand Rr, der Luftwiderstand Ra, der Steigungswiderstand Rg
(grade resistance) und der Beschleunigungswiderstand Ri.
Der Rollwiderstand Rr wird durch solche Faktoren wie
Fahrzeuggeschwindigkeit und Reifenbelastung bestimmt. Jedoch
wird im wesentlichen angenommen, daß er in erster Linie eine
Funktion des Fahrzeuggewichtes ist, und annäherungsweise
durch die folgende Gleichung im Schritt 402 bestimmt werden
kann:
Rr = µr · W
wobei µr der Rollwiderstandskoeffizient ist, und W das gesam
te Fahrzeuggewicht. Der Rollwiderstandskoeffizient µr hängt
auch vom Reifentyp ab. Der Standardwert für µr liegt zwischen
0,010 und 0,015.
Der Luftwiderstand Ra wird durch die folgende Gleichung
proportional zur zweiten Ordnung der Geschwindigkeit im
Schritt 403 berechnet.
Ra = µa · A · SPD²
wobei µa der Luftwiderstandskoeffizient ist, A die gesamte
Projektionsfläche und SPD die Fahrgeschwindigkeit. Der Luft
widerstandskoeffizient µa ist ein Wert, der über Tests erhal
ten wird.
Der Neigungswiderstand Rg kann durch die folgende Glei
chung im Schritt 404 errechnet werden, wenn der Neigungswin
kel des Fahrzeugs als Ú angesetzt wird:
Rg = W · sin Ú
Das Verfahren zur Bestimmung des Neigungswinkels des Fahr
zeugchassis wird später erläutert.
Der Beschleunigungswiderstand Ri kann aus der folgenden
Gleichung gewonnen werden, indem die Beschleunigung G verwen
det wird, gemäß Schritt 405:
Ri = (1 + þ)·W·G
wobei þ die momentane Gewichtszunahmerate ausdrückt. Diese
wird erhalten durch multiplizieren des Trägheitsmoments des
Motorübertragungssystems, der Welle und des Rades, mit dem
Wert des wirksamen Radius der Antriebswelle und durch an
schließendes teilen, dieses Werts durch das Fahrzeuggesamtge
wicht W. Es ist jedoch extrem schwierig und problematisch,
das Trägheitsmoment aus Tabellen oder Vibrationsmessungen
etc. zu erhalten. Aus diesem Grund werden Näherungswerte aus
der folgenden Tabelle verwendet, um die Gewichtszunahmerate þ
zu erhalten.
Als nächstes beschreibt Fig. 11 das Verfahren zur Be
stimmung des Zielantriebsdrehmoments aus dem Fahrwiderstand
R, wie oben erläutert, die Summe aus Rollwiderstand Rr, Luft
widerstand Ra, Neigungswiderstand Rg und Beschleunigungswi
derstand Ri. Das Verfahren wird mit einem Flußdiagramm be
schrieben. Das Flußdiagramm gemäß Fig. 11 entspricht dem
Schritt 400 in Fig. 3.
Wenn dieses Verfahren durchgeführt wird, wird eine Be
rechnung des Neigungswinkels þ des Fahrzeugchassis durchge
führt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Neigungswinkel
Ú berechnet, indem die Tatsache ausgenutzt wird, daß das An
triebsdrehmoment und der Antriebswiderstand im Gleichgewicht
sind. Das heißt, das Antriebsdrehmoment DRV wird wie folgt
ausgedrückt:
DRV = GEAR · TCNV · TE
wobei GEAR das Untersetzungsverhältnis ist, das im Schritt
500 der Fig. 3 berechnet wurde, und später genauer erläutert
wird: Zum Beispiel das momentane Untersetzungsverhältnis.
TCNV ist das Drehmomentenverhältnis und TE ist das Motor
drehmoment.
Wie oben bereits erwähnt, ist der Antriebswiderstand R
wie folgt ausgedrückt
R = Rr + Ra + Rg + Ri
Da das Antriebsdrehmoment DRV und der Antriebswiderstand
gleich sind, wird aus den Gleichungen 6, 7 und 8 folgende Be
ziehung abgeleitet:
Ú = sin-1 [{DRV-(Rr + Ra + Ri)}/W]
Und es ist auf diese Weise möglich, den Neigungswinkel Ú zu
erhalten. Weiterhin können aus dieser Gleichung der Rollwi
derstand Rr und der Luftwiderstand Ra erhalten werden, indem
die Werte in den Schritten 402 und 403 aus Fig. 11, wie wei
ter unten erläutert, gelesen werden. Jedoch ist es hierbei
nötig, wenn der Beschleunigungswiderstand Ri aus dem Schritt
405 erhalten wird, da die Zielbeschleunigung GT als Beschleu
nigung G benutzt wird, die momentane Beschleunigung zu ver
wenden, um den Wert Ri zu erhalten. Wenn die momentane Be
schleunigung als GB angesehen wird, kann der Beschleunigungs
widerstand Ri aus der folgenden Gleichung erhalten werden:
Ri = (1 + þ = · W · GB
Die momentane Beschleunigung GB wird wie folgt aus der Diffe
renz zwischen der Geschwindigkeit SPDn-1, erhalten aus einem
vorangegangenen Berechnungsschritt, und der Geschwindigkeit
SPDn, erhalten aus dem momentanen Berechnungsschritt:
GB = (SPDn-SPDn-1) × KGB
wobei KGB eine Konstante ist, die aus der folgenden Gleichung
erhalten wird:
KGB = 1000/(delta T·G)
wobei ΔT die Samplingzeit ist und G die Erdbeschleunigung
(9,8 m/s²).
Fig. 12 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zur Be
rechnung des Neigungswinkels Ú entsprechend den oben erwähn
ten Grundsätzen zeigt. Die folgende Beschreibung basiert auf
Fig. 12.
Wenn das Verfahren durchgeführt wird, wird eine Berech
nung der momentanen Beschleunigung GB mittels der Gleichung
11 und der Gleichung 12 im Schritt 1201 durchgeführt. Im
Schritt 1202 wird eine Berechnung des Drehmomentenverhältnis
ses TDNV durchgeführt. Fig. 14 zeigt die Beziehung zwischen
dem Drehmomentenverhältnis TCNV und dem Geschwindigkeitsver
hältnis SLIP der Motoreingangs-/-ausgangsdrehzahl des Drehmo
mentwandlers. Durch Ableitung des Geschwindigkeitsverhältnis
ses SLIP von der Motoreingangs-/-ausgangsdrehzahl ist es mög
lich, das Drehmomentenverhältnis TDRV gemäß Fig. 14 abzulei
ten. Wie dargestellt in Fig. 14, sinkt das Drehmomentverhält
nis TCNV umgekehrt proportional zum Geschwindigkeitsverhält
nis SLIP ab. Fig. 13 ist ein Flußdiagramm, das die Steuerrou
tine zum Berechnen von TCNV zeigt. Die folgende Beschreibung
basiert auf Fig. 13.
Wenn das Verfahren durchgeführt wird, wird das Geschwin
digkeitsverhältnis SLIP mittels der folgenden Gleichung im
Schritt 1301 berechnet.
SLIP = (SPD · KSLIP · GEAR)/NE
wobei KSLIP die Geschwindigkeits-Verhältniskonstante ist, die
durch folgende Gleichung erhalten wird:
KSLIP = 1000/(60 · 2Ò · rD)
wobei rD der wirksame Radius der Antriebsreifen ist. Wenn das
Geschwindigkeitsverhältnis SLIP mittels der Gleichung 13 und
der Gleichung 14 erhalten wird, geht das Verfahren weiter zum
Schritt 1302. Im Schritt 1302 wird das Drehmomentenverhältnis
TCNV in Relation zum Geschwindigkeitsverhältnis SLIP erhal
ten, im Schritt 1301, basierend auf der Tabelle, dargestellt
in Fig. 14, und das Verfahren wird beendet. Nachdem das
Drehmomentverhältnis TCNV entsprechend dem oben erläuterten
Verfahren bestimmt wurde, geht das Verfahren weiter zum
Schritt 1203 in Fig. 12.
Im Schritt 1203 wird das Motordrehmoment TE abgeleitet.
Fig. 15 zeigt die Beziehung zwischen dem Motordrehmoment TE,
der Motordrehzahl NE und der Drosselklappenöffnung TA. Wie
dargestellt in der Figur, ist, je größer die Motordrehzahl NE
ist, das Motordrehmoment TE umso kleiner. Je größer die Dros
selklappenöffnung TA ist, desto größer ist das Motordrehmo
ment TE. Auch wird bei diesem Ausführungsbeispiel das Motor
drehmoment TE von der zweidimensionalen Tabelle der Motor
drehzahl NR und der Drosselklappenöffnung TA, die auf den Ei
genschaften, dargestellt in Fig. 15, beruhen, abgeleitet.
Im Schritt 1204 wird der Neigungswinkel Ú über die fol
gende Gleichung erhalten:
Ú = sin-1 [{GEAR · TCNV · TE-(Rr + Ra + Ri)}/W]
wobei Ri der Beschleunigungswiderstand ist, der aus der mo
mentanen Beschleunigung GB errechnet wurde. Dieser wird durch
die folgende Gleichung erhalten:
Ri = (1 + þ) · W · GB
Das Untersetzungs-Verhältnis GEAR ist der Wert, der im
Schritt 500 von Fig. 3 ermittelt wurde, wie weiter unten be
schrieben wird.
Die oben erläuterten Verfahren werden im Schritt 401 ge
mäß Fig. 11 durchgeführt. Wenn der Neigungswinkel Ú im
Schritt 401 ermittelt wird, geht das Verfahren zum Schritt
402 weiter. Im Schritt 402 wird der Rollwiderstand Rr mittels
der Gleichung 3 ermittelt. Im Schritt 403 wird der Luftwider
stand Ra mittels der Gleichung 4 ermittelt. Und im Schritt
404 wird der Neigungswiderstrang Rg mittels der Gleichung 5
und des Werts Ú, erhalten im Schritt 401, abgeleitet. Im
Schritt 405 wird der Beschleunigungswiderstand Ri mittels der
Gleichung 6 bestimmt. Im Schritt 406 wird das Zielantriebs
drehmoment TDRV mittels folgender Gleichung ermittelt, um das
Verfahren zu beenden.
TDRV = Rr + Ra + Rg + Ri
Die oben erläuterten Verfahren werden in Schritt 4 der
Fig. 3 durchgeführt. Wenn die Verfahren im Schritt 400 been
det sind, geht das Verfahren zum Schritt 500 weiter.
Im Schritt 500 erfolgt eine Berechnung des Unterset
zungs-Verhältnisses GEAR. Fig. 16 ist ein Flußdiagramm, das
das Verfahren zum Festsetzen des Untersetzungs-Verhältnisses
GEAR zeigt. Wenn dieses Verfahren durchgeführt wird, wird im
Schritt 501 das Untersetzungs-Verhältnis GEAR und der Lockup-
An-Aus-Zustand der Kupplung XLU eingelesen, der von der zwei
dimensionalen Tabelle, dargestellt in Fig. 17, abgeleitet
wird, und auf dem Zielantriebsdrehmoment TDRV basiert, das im
Schritt 400 bestimmt wurde, und der Zielgeschwindigkeit VTX,
die im Schritt 200 ausgewählt wurde. Damit wird das Verfahren
beendet, und es wird weiter zum Schritt 600 gemäß Fig. 3
fortgefahren.
Als nächstes folgt eine Beschreibung des Verfahrens zum
Kompilieren der zweidimensionalen Tabelle in Fig. 17, die be
reits oben erwähnt wurde, wobei als Beispiel ein Viergang-
Automatikgetriebe mit einer Lockup-Kupplung 12a verwendet
wurde. In diesem Fall bestehen acht mögliche Kombinationen,
abhängig von dem Untersetzungsverhältnis und dem An-Aus-
Zustand der Lockup-Kupplung 12a. Jedoch gibt es unter diesen
Kombinationen Kombinationen, bei denen es unmöglich ist, die
Zielgeschwindigkeit und das Zielantriebsdrehmoment zu reali
sieren (aufgrund eines Überdrehen des Motors oder unzurei
chenden Motordrehmoments, etc.). Daher werden diese Möglich
keiten zuerst von den möglichen Kombinationen in der Tabelle
eliminiert. Als nächstes wird betreffend die verbleibenden
Kombinationen der Benzinverbrauch abgeleitet, und die Kombi
nationen, bei denen dieser Wert am geringsten sind, werden
als Tabellenwerte ausgewählt. Wenn die oben erwähnten Opera
tionen durchgeführt werden, betreffend die verschiedenen
Gridpunkte für die Kombinationen aus dem Zielantriebsdrehmo
ment TDRV und der Zielgeschwindigkeit VTX in der Tabelle,
wird ein Diagramm im wesentlichen gleich dem in Fig. 18 ge
zeigten der verschiedenen Eigenschaften erhalten. Wie dieses
Eigenschaftsdiagramm zeigt, wird die Getriebestellung so
festgesetzt, daß je höher die Zielgeschwindigkeit ist, desto
geringer ist das Untersetzungsverhältnis, und je höher das
Zielantriebsdrehmoment ist, desto höher ist das Unterset
zungsverhältnis. Im Ergebnis wird, wenn das Zielantriebs
drehmoment gering ist, wenn die Zielgeschwindigkeit hoch
wird, plötzlich der Gang gewechselt (Wechsel des Ganges zu
einem Gang mit einem geringeren Untersetzungs-Verhältnis).
Wie dargestellt durch die gestrichelten Linien in der Figur,
wird die Lockup-Kupplung geschlossen bei einem geringen Zie
lantriebsdrehmoment und einer hohen Zielgeschwindigkeit in
nerhalb des Antriebsbereiches des dritten und vierten Ganges.
Kein Schließen der Lockup-Kupplung 12a erfolgt im ersten und
zweiten Gang aufgrund von Drosselergebnissen, wenn die
Lockup-Kupplung 12a bei geringer Geschwindigkeit geschlossen
wird. Die Tabelle in Fig. 17 ist entsprechend diesem Eigen
schaftsdiagramm kompiliert. Da die Eigenschaften, dargestellt
in Fig. 17, dieselben sind, wie die in dem Eigenschaftsdia
gramm gemäß Fig. 18, wird, um unnötige Wiederholung zu ver
meiden, auf eine Beschreibung dieser Eigenschaften verzich
tet.
Wenn das Verfahren im Schritt 5 gemäß Fig. 3 beendet
ist, geht das Verfahren zum Schritt 8 weiter, indem die Ziel
drosselklappenöffnung TTA berechnet wird. Das Verfahren zum
Berechnen der Zieldrosselklappenöffnung wird entsprechend im
Flußdiagramm in Fig. 19 beschrieben. Bei diesem Ausführungs
beispiel erfolgt eine Berechnung der Zieldrosselklappenöff
nung TTA mittels einer Proportional- und Integralregelung
(PI-Control) entsprechend dem Feedback der Beschleunigung.
Wenn dieses Verfahren durchgeführt wird, wird ein Regel
faktor KP für die Proportionalkontrolle und ein Regelfaktor
KI für die Integralkontrolle, basierend auf einer zweidimen
sionalen Tabelle, des Untersetzungs-Verhältnisses GEAR und
des Lockup-Zustands XLU, wie dargestellt in Fig. 20, abgelei
tet. Dabei wird so vorgegangen, daß die Werte absinken, wenn
der Regelfaktor von LOW (erster Gang) zum vierten Gang geht.
Die Bestimmung erfolgt in solcher Weise, daß der Wert gering
fügig geringer ist, wenn die Lockup-Kupplung verbunden ist,
gegenüber dem Wert, wenn die Lockup-Kupplung geöffnet ist. Im
Ergebnis sind die Bestimmungen beim vorliegenden Ausführungs
beispiel so: KP 1 < KP 2 < . . . < KP 8, KI 1 < KI
2 < . . . < KI
8. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Wert der Regelkon
stante entsprechend dem Verbindungszustand der Lockup-
Kupplung geändert. Es ist jedoch nicht absolut notwendig,
diesen Wert zu ändern, und ein Speicher kann eingespart wer
den, wenn der Wert auf einen einheitlichen Wert eingestellt
wird.
Als nächstes wird im Schritt 602 die Beschleunigungsdif
ferenz GERR aus der Zielbeschleunigung GT und der momentanen
Beschleunigung entsprechend der folgenden Gleichung erhalten:
GERR = GT-GB
Als nächstes wird im Schritt 603 der proportionale Dros
selsteuerwert PTA von der folgenden Gleichung erhalten:
PTA = KP · GERR
Dann wird im Schritt 604 der integrale Drosselsteuerwert ITA
aus der folgenden Gleichung erhalten:
ITA = ITAn-1 + KI · GERR
wobei ITAn-1 der vorhergehende integrale Drosselsteuerwert
ITA ist.
Wenn im Schritt 605 die Zieldrosselklappenöffnung TTA
aus der folgenden Gleichung erhalten wird, wird das Verfahren
beendet.
TTA = PTA + ITA
Als nächstes folgt eine Beschreibung des Verfahrens zum
Berechnen des Zielwertes für die Drosselklappenöffnung ent
sprechend dem Regelblockdiagramm, dargestellt in Fig. 21.
Wenn die Zielöffnung GT eingegeben wird, wird die momen
tane Beschleunigung GB und die Differenz mit der Zielbe
schleunigung GT (Beschleunigungsdifferenz) eingelesen und
GERR berechnet. Dann wird, basierend auf der Beschleunigung
GERR, der proportionale Drosselsteuerwert PTA aus dem propor
tionalen Steuerfaktor KP erhalten, und der integrale Drossel
steuerwert ITA aus dem integralen Steuerfaktor KI erhalten.
Der proportionale Steuerfaktor KP und der integrale Steuer
faktor KI werden entsprechend des Untersetzungs-Verhältnisses
GEAR und des Lockup-Zustandes XLU erhalten.
Durch Addieren des proportionalen Drosselsteuerwertes
PTA und des integralen Drosselsteuerwertes ITA ist es mög
lich, den Zieldrosselklappensteuerwert TTA zu erhalten.
Die Steuereinrichtung 8 steuert die Lockup-Kupplung 12a
des Drehmomentenwandlers 12 und die Getriebeposition des AT
3, um das Untersetzungs-Verhältnis GEAR und den Lockup-
Zustand XLU, wie in den oben erwähnten Verfahren berechnet,
zu erhalten, und steuert den Drosselklappenaktuator 6, um die
Zieldrosselklappenöffnung zu realisieren.
Mittels Durchführung der Regelungen des oben erwähnten
Ausführungsbeispiels ist es möglich, den Benzinverbrauch zu
vermindern und gleichzeitig den Bedürfnissen des Fahrers zu
entsprechen. Es ist insbesondere möglich, die Verbrennung
während einer Beschleunigungsphase und während einer Abbrems
phase zu verbessern. Weiterhin ist es, wenngleich bei dem
vorangehenden Ausführungsbeispiel zahlreiche Zielgeschwindig
keiten festgesetzt wurden, nicht absolut notwendig, mehrere
Werte festzusetzen. Eine Zielgeschwindigkeit ist grundsätz
lich ausreichend.
Auch wird bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel
die Zielbeschleunigung entsprechend der Differenz zwischen
der Zielgeschwindigkeit und der momentanen Geschwindigkeit
festgesetzt. Jedoch ist die Erfindung nicht auf dieses Ver
fahren zur Bestimmung der Zielbeschleunigung beschränkt. Es
ist auch möglich, den Wert, basierend auf der Zielgeschwin
digkeit, festzusetzen, die die Anforderungen des Fahrers an
das System widerspiegelt. Zum Beispiel ist es auch möglich,
eine zweidimensionale Tabelle zu erstellen, um eine Zielbe
schleunigung von einer Zielgeschwindigkeit und der momentanen
Geschwindigkeit, wie dargestellt in Fig. 22, zu halten, und
die Zielbeschleunigung von dieser Tabelle abzulesen, wenn sie
benötigt wird. Diese Tabelle kann so kompiliert werden, daß
die Zielbeschleunigung ansteigt in Übereinstimmung mit der
momentanen Geschwindigkeit, und die Zielbeschleunigung ab
sinkt in Übereinstimmung mit einem Absinken der momentanen
Geschwindigkeit.
Auch wenn die Zielbeschleunigung mittels der Gleichung 1
beim oben erläuterten Ausführungsbeispiel erhalten wird, kann
die Konstante KGT entsprechend den Fahrbedingungen
(Ganghebelstellung) geändert werden. Jedoch ist es auch mög
lich, mit einem festen Wert zu regeln.
Auch wird beim oben erläuterten Ausführungsbeispiel der
Fahrzeugneigungswinkel Ú von der Gleichung 9 erhalten, wenn
das Zielantriebsdrehmoment errechnet wird. Die Erfindung ist
jedoch nicht notwendigerweise auf ein solches Verfahren be
schränkt. Zum Beispiel kann der Wert entsprechend einem Fluß
diagramm, dargestellt in Fig. 13, auf andere Weise erhalten
werden, wenn das Fahrzeug einen G-Sensor
(Beschleunigungssensor) aufweist, um eine Beschleunigung des
Fahrzeugs nach oben oder unten festzustellen.
Die folgende Erläuterung basiert auf diesem Flußdia
gramm. Im Schritt 2301 wird die Ausgabe GE des G-Sensors ein
gelesen. Im Schritt 2302 wird der Neigungswinkel Ú aus der
folgenden Gleichung erhalten und das Verfahren damit abge
schlossen.
Ú = cos-1GE.
Als nächstes wird die Berechnung des Neigungswinkels Ú
anhand der Fig. 24 und 25 erläutert. In Fig. 24 ist ein G-
Sensor an dem Fahrzeug 11 vorgesehen, um die Beschleunigung
in vertikaler Richtung des Fahrzeugs, das heißt in vertikaler
Richtung zum Boden, zu erfassen. Das ausgegebene Signal wird
in die Steuereinrichtung 8 eingegeben. Wenn die Ausgabe des
G-Sensors keine Beschleunigung in Vertikalrichtung anzeigt,
ist der Ausgangswert entsprechend 1G (Erdbeschleunigung).
Wenn jedoch das Fahrzeug auf eine Steigung bewegt wird, wie
dargestellt in Fig. 15, ist die Gravitationskraft, die auf
das Fahrzeug wirkt, in eine Kraft in geneigter Richtung und
eine Kraft in horizontaler Richtung zerlegt. Als Ergebnis
daraus entspricht der Ausgangswert der Gleichung 1G·cosÚ,
wenn der Neigungswinkel Ú ist. Als Ergebnis ist der ausgege
bene Wert des G-Sensors GE, wenn an einer Steigung mit dem
Neigungswinkel Ú gefahren wird, durch die folgende Gleichung
angegeben.
GE = cos Ú [G]
Mit dieser Gleichung ist es möglich, den Neigungswinkel Ú
über die Gleichung 22 zu erhalten.
Durch die Ermittlung des Neigungswinkels mit der oben
beschriebenen Methode ist es nicht mehr länger notwendig, das
Drehmomentenverhältnis TCNV und das Motordrehmoment TE zu be
rechnen, es wird jedoch ein G-Sensor benötigt.
Auch wenn das Motordrehmoment TE errechnet wird, um das
Zielantriebsdrehmoment bei dem oben erwähnten Ausführungsbei
spiel zu ermitteln, ist eine Ableitung einer zweidimensiona
len Tabelle der Motordrehzahl NE und der Drosselklappenöff
nung TA vorhanden. Jedoch ist es, wie dargestellt. In dem
Flußdiagramm 26, auch möglich, dies von dem Druck im Einlaß-
System Pm abzuleiten. Wenn das Verfahren in Fig. 26 durchge
führt wird, wird im Schritt 2601 der Druck im Einlaßsystem Pm
ermittelt. Wie dargestellt in Fig. 27, wird der Druck im Ein
laßsystem Pm mittels eines Einlaßdrucksensors 13, angeordnet
auf der Seite stromunterhalb der Drosselklappe 5, erfaßt. Es
ist jedoch auch möglich, diesen Wert auf der Basis der Be
triebsbedingung des Motors zu schätzen. Im Schritt 2602 wird
das Motordrehmoment von der zweidimensionalen Tabelle in Re
lation zum Druck im Einlaßsystem Pm, basierend auf den Eigen
schaften, dargestellt in Fig. 28, eingelesen. Wie dargestellt
in Fig. 28, ist das Motordrehmoment TE proportional zu dem
Druck im Einlaßsystem Pm. Daher wird deutlich, daß das Ver
fahren zum Berechnen des Motordrehmoments nicht auf das zum
oberen Ausführungsbeispiel erläuterte Verfahren beschränkt
ist; sondern diese Berechnung auf verschiedene Art und Weise
durchgeführt werden kann.
Auch wurde bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel
das Untersetzungs-Verhältnis aus dem Zielantriebsdrehmoment
und der Zielgeschwindigkeit abgeleitet. Es kann jedoch auch
abgeleitet werden von dem Zieldrehmoment und der momentanen
Geschwindigkeit. Nichts desto trotz macht es die Ermittlung
des Untersetzungs-Verhältnisses unter Benutzung einer Zielge
schwindigkeit während Übergangsphasen über Beschleunigungs
phasen möglich, eine Zielgeschwindigkeit zu ermitteln.
Weiterhin wurde bei dem oben erläuterten Ausführungsbei
spiel die PI-Kontrolle der Zieldrosselklappenöffnung auf Ba
sis der Differenz zwischen der Zielbeschleunigung und der mo
mentanen Beschleunigung durchgeführt, aber diese Erfindung
ist nicht auf dieses Verfahren beschränkt. Es ist auch mög
lich, ein Bestimmungsverfahren zu verwenden, das das Be
schleunigungsbedürfnis des Fahrers widerspiegelt. Auf diese
Weise ist es möglich, die Zieldrosselklappenöffnung mittels
Verfahren zu erhalten, die moderne Steuermethoden wie Fuzzy-
Control-Verfahren beinhaltet.
Weiterhin wurde bei dem oben erläuterten Ausführungsbei
spiel ein vielstufiges Getriebe mit einer Lockup-Kupplung
verwendet. Es ist jedoch auch möglich, diese Erfindung zusam
men mit einer Ausrüstung zu verwenden, die keine Lockup-
Kupplung aufweist, oder ein stufenloses Getriebe.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig in Verbin
dung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen dieser beschrieben
wurde unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, ist
doch zu verstehen, daß zahlreiche Änderungen und Modifikationen
für den Fachmann selbstverständlich sind. Solche Änderun
gen und Modifikationen fallen jedoch dennoch unter den
Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, der durch die an
liegenden Ansprüche definiert wird.
Claims (12)
1. Regelsystem für ein Fahrzeug mit
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (9), der ein Aus gangssignal (SPD) abgibt, das die Geschwindigkeit des Fahr zeugs wiedergibt;
einer Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung (811-81n, 82) zum Festsetzen einer Zielgeschwindigkeit (VTX) des Fahr zeugs;
einer Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung (83), ver bunden mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (9) und der Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung (811-81n, 82) zur Erzeugung einer Zielfahrzeugbeschleunigung (GT), basierend auf dem Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (SPD) und der Zielbeschleunigung (VTX);
einem Drosselklappenöffnungs-Steuergerät (86, 87), das den Öffnungsgrad (TA) einer Motordrosselklappe (5) des Fahr zeugs steuert, entsprechend der Zielfahrzeugbeschleunigung (GT);
einer Zielantriebsdrehmoment-Festsetzeinrichtung (84) zum Festsetzen eines Zielantriebsdrehmoments (TDRV) für die Räder des Fahrzeugs; und
einer Automatikgetriebe-Regeleinrichtung (85) zum Fest setzen eines Untersetzungs-Verhältnisses (GEAR) des automati schen Getriebes (3) des Fahrzeugs, entsprechend der Zielge schwindigkeit (VTX) und dem Zielantriebsdrehmoment (TDRV) und zur Steuerung des automatischen Getriebes (3), um das Zielan triebsdrehmoment (TDRV) bei minimalem Brennstoffverbrauch zur Verfügung zu stellen.
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (9), der ein Aus gangssignal (SPD) abgibt, das die Geschwindigkeit des Fahr zeugs wiedergibt;
einer Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung (811-81n, 82) zum Festsetzen einer Zielgeschwindigkeit (VTX) des Fahr zeugs;
einer Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung (83), ver bunden mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (9) und der Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung (811-81n, 82) zur Erzeugung einer Zielfahrzeugbeschleunigung (GT), basierend auf dem Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (SPD) und der Zielbeschleunigung (VTX);
einem Drosselklappenöffnungs-Steuergerät (86, 87), das den Öffnungsgrad (TA) einer Motordrosselklappe (5) des Fahr zeugs steuert, entsprechend der Zielfahrzeugbeschleunigung (GT);
einer Zielantriebsdrehmoment-Festsetzeinrichtung (84) zum Festsetzen eines Zielantriebsdrehmoments (TDRV) für die Räder des Fahrzeugs; und
einer Automatikgetriebe-Regeleinrichtung (85) zum Fest setzen eines Untersetzungs-Verhältnisses (GEAR) des automati schen Getriebes (3) des Fahrzeugs, entsprechend der Zielge schwindigkeit (VTX) und dem Zielantriebsdrehmoment (TDRV) und zur Steuerung des automatischen Getriebes (3), um das Zielan triebsdrehmoment (TDRV) bei minimalem Brennstoffverbrauch zur Verfügung zu stellen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinrichtung (811-81n, 82)
umfaßt:
eine Vielzahl von Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinheiten (811-81n), wobei jede Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinheit (811-81n) eine Zielgeschwindigkeit (VT1-VTn) für das Fahrzeug festsetzt; und
eine Zielgeschwindigkeits-Auswahleinrichtung (82) zum Auswählen einer der Vielzahl von Zielgeschwindigkeiten (VT1- VTn) als Zielgeschwindigkeit (VTX).
eine Vielzahl von Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinheiten (811-81n), wobei jede Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinheit (811-81n) eine Zielgeschwindigkeit (VT1-VTn) für das Fahrzeug festsetzt; und
eine Zielgeschwindigkeits-Auswahleinrichtung (82) zum Auswählen einer der Vielzahl von Zielgeschwindigkeiten (VT1- VTn) als Zielgeschwindigkeit (VTX).
3. Eine Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinheiten (811-81n)
eine Zielgeschwindigkeit (VT1-VTn) entsprechend einer Positi
on (AP) eines Gaspedals des Fahrzeugs festsetzen.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zielgeschwindigkeits-Festsetzeinheiten (811-81n) eine
Zielgeschwindigkeit (VT1-VTn) entsprechend einer Fahrkontrol
le festsetzen.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zielgeschwindigkeits-Auswahleinrichtung (82) die gering
ste der Zielgeschwindigkeiten (VT1-VTn) und eine Traktions
kontrollgeschwindigkeit als Zielgeschwindigkeit (VTX) fest
setzt.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung (83) eine Zielbe
schleunigung (GT) entsprechend der Differenz zwischen der
Fahrzeuggeschwindigkeit (SPD) und der Fahrzeugzielgeschwin
digkeit (VTX) festsetzt, so daß die Zielbeschleunigung (GT)
ansteigt, wenn die Differenz größer wird.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zielbeschleunigungs-Festsetzeinrichtung (83) eine Zielbe
schleunigung (GT) unter Berücksichtigung des Vorwärts-
Rückwärts-Zustandes des automatischen Getriebes festsetzt.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die automatische Getriebesteuereinrichtung eine Unterset
zungsverhältnis-Regeleinrichtung (85) zum Festsetzen des au
tomatischen Getriebe-Untersetzungsverhältnisses (SLIP) auf
einen Wert, ausgewählt aus einer Vielzahl von möglichen Un
tersetzungs-Verhältnissen, umfaßt, der einen minimalen Brenn
stoffverbrauch für die Zielgeschwindigkeit (VTX) und das Zie
lantriebsdrehmoment (TDRV) gewährleistet.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Untersetzungsverhältnis-Steuereinrichtung (85) eine Ta
belleneinrichtung (501) zum Ermitteln des Untersetzungs-
Verhältnisses (SLIP) von einer Tabelle umfaßt, die auf der
Zielgeschwindigkeit (VTX) und dem Zielantriebsdrehmoment
(TDRV) basiert.
10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das automatische Getriebe (3) einen Drehmomentenwandler (12)
und eine Lockup-Kupplung (12a) umfaßt, und die Untersetzungs-
Regeleinrichtung (85) eine Lockup-Kupplung-Steuereinrichtung
(85) umfaßt zum Steuern der Lockup-Kupplung (12a), um einen
minimalen Brennstoffverbrauch für die Zielgeschwindigkeit
(VTX) und das Zielantriebsdrehmoment (TDRV) zu gewährleisten.
11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Automatikgetriebe-Steuereinrichtung eine Untersetzungs-
Verhältnisregeleinrichtung (85) zum Festsetzen eines Automa
tikgetriebe-Untersetzungs-Verhältnisses (SLIP) auf einen
Wert, ausgewählt unter einer Vielzahl von möglichen Unterset
zungs-Verhältnissen, umfaßt, der einen minimalen Brennstoff
verbrauch entsprechend dem Ausgangssignal des Fahrzeugge
schwindigkeitssensors (VTX) und dem Zielantriebsdrehmoment
(TDRV) gewährleistet.
12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebsdrehmoment-Festsetzeinrichtung das Zielantriebs
drehmoment (TDRV) entsprechend der Zielbeschleunigung (GT)
und dem Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors
(SPD) festsetzt.
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