DE19840985A1 - Antriebskraftregler für ein Fahrzeug - Google Patents
Antriebskraftregler für ein FahrzeugInfo
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Description
Der Inhalt der Tokugan Hei 9-242 949 mit Anmeldetag 08. September 1997 in Japan ist
hiermit in seiner Gesamtheit durch Inbezugnahme mit aufgenommen.
Die Erfindung betrifft die Regelung einer Antriebskraft, um den Treibstoffverbrauch eines
Fahrzeugs, bei dem ein stufenlos verstellbares Getriebe eingebaut ist, wirtschaftlicher
zu machen.
Im allgemeinen sind ein stufenlos verstellbares Keilriemengetriebe und ein stufenlos
verstellbares Toroidgetriebe eines Fahrzeugs so geregelt, daß ein tatsächliches Über
setzungsverhältnis 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 beschleuni
gen, 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 Tokkai Hei 7-172 217, die vom japanischen Patentamt 1995 veröffentlicht wurde,
ist ein Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe offenbart, bei dem die Leistung (engine
output) des Motors und das Übersetzungsverhältnis so geregelt sind, daß die Antriebs
kraft des Fahrzeugs mit einem Sollwert übereinstimmt.
Der Motor und das Getriebe sind so geregelt, daß bei einem Niederdrücken des Gaspe
dals um einen kleinen Betrag die Kontinuität der Antriebskraft betont wird, und bei einem
Niederdrücken des Gaspedals um einen großen Betrag das Erzielen einer hohen An
triebskraft im Vordergrund steht.
Dieser Stand der Technik ist jedoch nicht notwendigerweise wirksam, den Treibstoffver
brauch 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 Überset
zungsverhältnis 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.
Ein Ziel dieser Erfindung ist es daher, die Antriebskraft eines Fahrzeugs zu regeln, bei
dem ein stufenlos verstellbares Getriebe eingebaut ist, so daß der Treibstoffverbrauch
des Motors wirtschaftlicher gemacht wird, während die Antriebskraft des Fahrzeugs
gleichgehalten wird.
Um das obige Ziel zu erreichen, ist erfindungsgemäß ein Regler für die Antriebskraft zur
Verwendung bei einem solchen Fahrzeug vorgesehen, das mit einem Gaspedal, einem
Motor mit einer Drossel, die auf das Gaspedal reagiert, eine Eingangswelle sowie mit ei
nem stufenlos verstellbaren Getriebe versehen ist, welches eine Drehgeschwindigkeit
des Motors in einem beliebigen Übersetzungsverhältnis ändert. Das Getriebe weist eine
Eingangswelle auf, die mit dem Motor verbunden ist, sowie eine Ausgangswelle, die mit
der Antriebswelle verbunden ist.
Die Vorrichtung weist einen Sensor zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einen
Sensor zum Erfassen eines Maßes, um das das Gaspedal niedergedrückt ist, einen
Sensor zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle und einen Mikro
prozessor auf, der programmiert ist, ein mindestens notwendiges Antriebsdrehmoment
der Antriebswelle anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Maßes, um das das
Gaspedal niedergedrückt ist, zu berechnen, eine Soll-Drehgeschwindigkeit der Ein
gangswelle zu berechnen, um das mindestens notwendige Antriebsmoment der An
triebswelle mit dem geringsten Treibstoffverbrauch des Motors in Abhängigkeit von der
Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen, das stufenlos verstellbare Getriebe so zu re
geln, daß die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle gleich der Soll-
Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle ist, ein Soll-Abtriebsmoment des Motors zu be
rechnen, das notwendig ist, um das mindestens notwendige Soll-Antriebsdrehmoment
der Antriebswelle zu erzeugen, und die Drossel so zu regeln, daß das Abtriebsmoment
des Motors gleich dem Soll-Abtriebsmoment des Motors ist.
Es ist bevorzugt, daß die Vorrichtung des weiteren einen Sensor zum Erfassen einer
Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle des Fahrzeugs aufweist, wobei der Mikropro
zessor des weiteren programmiert ist, ein Soll-Übersetzungsverhältnis der Antriebswelle
zu berechnen, indem die Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle durch die Dreh
geschwindigkeit der Antriebswelle dividiert wird, und das Soll-Abtriebsdrehmoment des
Motors zu berechnen, indem das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der An
triebswelle durch das Soll-Übersetzungsverhältnis der Eingangswelle dividiert wird.
Wenn das Fahrzeug des weiteren einen letzten Getriebesatz aufweist, der die Aus
gangswelle und die Eingangswelle verbindet, ist es bevorzugt, daß der Regler des wei
teren einen Sensor zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle aufweist,
und daß der Mikroprozessor des weiteren programmiert ist, das Soll-
Übersetzungsverhältnis des Getriebes zu berechnen, indem die Soll-
Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle durch die Drehgeschwindigkeit der Ausgangs
welle dividiert wird, das Soll-Abtriebsdrehmoment des Getriebes zu berechnen, indem
das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle durch ein Überset
zungsverhältnis des letzten Getriebesatzes dividiert wird, und das Soll-
Abtriebsdrehmoment des Motors zu berechnen, indem das Soll-Abtriebsdrehmoment
des Getriebes durch das Soll-Übersetzungsverhältnis des Getriebes geteilt wird.
Des weiteren ist bevorzugt, daß der Mikroprozessor des weiteren programmiert ist, die
Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle auf einen vorbestimmten Bereich zu be
grenzen und das Soll-Übersetzungsverhältnis des Getriebes basierend auf der Soll-
Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle nach der Begrenzung zu berechnen.
Es ist außerdem bevorzugt, daß der Regler des weiteren einen Sensor zum Erfassen
einer Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle und einen Sensor zum Erfassen einer
Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle aufweist, wobei der Mikroprozessor des weiteren
programmiert ist, ein tatsächliches Übersetzungsverhältnis der Antriebswelle zu berech
nen, indem die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle durch die Drehgeschwindigkeit
der Antriebswelle dividiert wird, und das Soll-Abtriebsdrehmoment des Motors zu be
rechnen, indem das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle
durch das tatsächliche Übersetzungsverhältnis der Antriebswelle dividiert wird.
Wenn das Getriebe einen letzten Getriebesatz aufweist, der die Ausgangswelle und die
Eingangswelle verbindet, ist es bevorzugt, daß der Regler des weiteren einen Sensor
zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle und einen Sensor zum Er
fassen einer Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle aufweist und der Mikroprozessor
des weiteren programmiert ist, das tatsächliche Übersetzungsverhältnis des Getriebes
zu berechnen, indem die Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle durch die Dreh
geschwindigkeit der Ausgangswelle dividiert wird, das Soll-Abtriebsdrehmoment des
Getriebes zu berechnen, indem das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der
Antriebswelle durch ein Übersetzungsverhältnis des letzten Getriebesatzes dividiert
wird, und das Soll-Abtriebsdrehmoment des Motors zu berechnen, indem das Soll-
Abtriebsdrehmoment des Getriebes durch das tatsächliche Übersetzungsverhältnis des
Getriebes dividiert wird.
Es ist auch bevorzugt, 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 Ein
gangswelle 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 Getrie
bes und einem kleinsten Übersetzungsverhältnis des Getriebes sowie einer vorbe
stimmten, 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.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Reglers für
die Antriebskraft.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm, in dem die Funktion eines erfindungsgemäßen
Reglers beschrieben ist.
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm, in dem ein Verfahren zum Regeln eines Überset
zungsverhältnisses und einer Drosselöffnung beschrieben ist, wie es
durch den Regler ausgeführt wird.
Fig. 4 ist ähnlich der Fig. 2, zeigt aber ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin
dung.
Fig. 5 ist ähnlich der Fig. 3, zeigt aber das zweite Ausführungsbeispiel der Erfin
dung.
Fig. 6 ist ähnlich der Fig. 2, zeigt aber ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfin
dung.
Fig. 7 ist ähnlich der Fig. 3, zeigt aber das dritte Ausführungsbeispiel der Erfin
dung.
Fig. 8 ist ähnlich der Fig. 2, zeigt aber ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfin
dung.
Fig. 9 ist ähnlich der Fig. 3, zeigt aber das vierte Ausführungsbeispiel der Erfin
dung.
Fig. 10 ist ähnlich der Fig. 2, zeigt aber ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfin
dung.
Fig. 11 ist ähnlich der Fig. 3, zeigt aber das fünfte Ausführungsbeispiel der Erfin
dung.
Fig. 12 ist ein Diagramm, in dem die Charakteristika eines Motors dargestellt sind.
Fig. 13 zeigt ein Diagramm, in dem eine Beziehung zwischen einer Fahrzeugge
schwindigkeit und einer Antriebskraft der Fahrzeugwelle dargestellt ist, um
für verschiedene Übersetzungsverhältnisse den niedrigsten Treibstoffver
brauch zu erhalten.
Fig. 14 zeigt ein Diagramm, in dem Kurven gezeigt sind, die Punkte für verschie
dene Übersetzungsverhältnisse im Diagramm der Fig. 13 verbinden, die
verschiedenen Drehgeschwindigkeiten des Motors entsprechen.
Fig. 15 zeigt eine weitere Form des Diagramms der Fig. 14, bei dem eine An
triebskraft der Fahrzeugwelle als Parameter genommen ist.
Fig. 16 zeigt ein Diagramm, in dem ein Regelbereich des Übersetzungsverhält
nisses eines Getriebes basierend auf dem Diagramm der Fig. 15 darge
stellt ist.
In Fig. 1 der Zeichnungen ist gezeigt, daß ein Motor 1 eines Fahrzeugs mit einem stu
fenlos verstellbaren Keilriemengetriebe 2 über einen Drehmomentwandler 6 verbunden
ist.
Eine Ausgangswelle des stufenlos verstellbaren Keilriemengetriebes 2 ist mit den An
triebsrädern des Fahrzeugs über Antriebswellen verbunden. Ein letzter Getriebesatz 10
und ein Differentialgetriebesatz 11 sind zwischen der Ausgangswelle des Getriebes 2
und den Fahrzeugantriebswellen 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 ver
bunden 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 Abtriebs
scheibe 8 und einem um deren Scheibennuten mit V-förmigem Querschnitt geschlunge
nen 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 Verstellein
richtung 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 Reg
ler 13 ausgegeben wird.
Eine Drehgeschwindigkeit Npri der Antriebsscheibe 7 wird durch einen Drehgeschwin
digkeitssensor 17 erfaßt und als ein Signal dem Regler 13 zugeleitet. Eine Drehge
schwindigkeit 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 zuge
leitet, 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-Übersetzungsver
hältnis i* basierend auf den oben genannten Eingangssignalen. Die Drosselöffnung des
Motors 1 und das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes 2 wer
den durch Ausgabe entsprechender Signale an den Schrittmotor 4 und die Verstellein
richtung 12 geregelt.
Als nächstes werden die Einzelheiten dieser Regelung unter Bezugnahme auf die Fig.
2, 3 sowie 12-14 beschrieben.
Der Regler 13 ist mit einer Berechnungsfunktion 21 für das mindestens notwendige An
triebsdrehmoment der Fahrzeugwelle, einer Berechnungsfunktion 22 für eine Soll-An
triebsdrehgeschwindigkeit des Getriebes, einer Berechnungsfunktion 23 für das Soll-
Übersetzungsverhältnis, einer Berechnungsfunktion 24 für die Drehgeschwindigkeit der
Antriebswelle, einer Berechnungsfunktion 25 für das Übersetzungsverhältnis der An
triebswelle, einer Berechnungsfunktion 26 für die Soll-Motorleistung und eine Berech
nungsfunktion 27 für die Soll-Drosselöffnung versehen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.
Die Berechnungsfunktion 21 des mindestens notwendigen Antriebsdrehmoments der
Antriebswelle ist eine Funktion zur Berechnung eines mindestens notwendigen An
triebsdrehmoments 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 Tokkai Hei Nr. 7-172217 aus
dem Stand der Technik bekannt.
Die Berechnungsfunktion 22 für die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit des Getriebes be
rechnet anhand des mindestens notwendigen Antriebsdrehmoments Ts und der Fahr
zeuggeschwindigkeit VSP eine Soll-Drehgeschwindigkeit Ne* des Motors, um das min
destens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Fahrzeugwelle bei der derzeitigen
Fahrzeuggeschwindigkeit VSP mit minimalem Treibstoffverbrauch zu erzeugen.
Die Berechnung wird unter Bezugnahme auf eine in der Fig. 14 gezeigten Karte durch
geführt. Diese Karte wird anhand des in der Fig. 12 gezeigten Diagramms aufgefunden.
Das Diagramm der Fig. 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 Treib
stoffverbrauchs verbindet, eine Linie δ des minimalen Treibstoffverbrauchs dar, die
durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist.
Die in der Fig. 13 gezeigte Kurve wird durch Umwandeln der Motordrehzahl Ne in die
Fahrzeuggeschwindigkeit VSP bei einem festen Übersetzungsverhältnis, durch Um
wandeln 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 Drehge
schwindigkeit Ne des Motors entsprechen.
Das Diagramm der Fig. 14 zeigt Kurven, die diese Punkte A für verschiedene Drehge
schwindigkeiten 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 Fahrzeug
geschwindigkeit VSP beim geringsten Treibstoffverbrauch erreicht wird. Dies ist bei
spielsweise durch den Punkt Z dargestellt.
Bei einem Fahrzeug, bei dem das stufenlos verstellbare Getriebe 2 eingebaut ist, befin
det 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 Motor
drehgeschwindigkeit Ne.
Daher kann die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes mit Hilfe der Be
rechnungsfunktion 22 für die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit des Getriebes berechnet
werden, indem in einer Karte, die der Fig. 14 entspricht, nachgeschlagen wird.
Die Berechnungsfunktion 23 des Soll-Übersetzungsverhältnisses teilt die Soll-Antriebs
drehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes, die durch die Berechnungsfunktion 22 für die
Antriebsdrehgeschwindigkeit des Getriebes berechnet wurde, durch die Abtriebsdreh
geschwindigkeit 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 Antriebs
welle die Drehgeschwindigkeit Nsec, die durch den Drehgeschwindigkeitssensor 18 er
faßt wurde, durch ein Übersetzungsverhältnis iF des letzten Antriebsgetriebesatzes 10,
um die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle Ns zu berechnen.
Die Berechnungsfunktion 25 für das Soll-Übersetzungsverhältnis der Antriebswelle teilt
die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes durch die Drehgeschwindig
keit Ns der Fahrzeugwelle, um das Soll-Übersetzungsverhältnis iT* der Antriebswelle zu
berechnen.
Zusätzlich teilt die Berechnungsfunktion 26 für die Soll-Motorleistung das mindestens
notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle, das durch die Berechnungsfunk
tion 21 für das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle berech
net wurde, durch das Soll-Übersetzungsverhältnis iT* der Antriebswelle, um ein Soll-
Abtriebsdrehmoment Te* des Motors zu berechnen.
Die Berechnungsfunktion 27 für die Soll-Drosselöffnung wandelt das Soll-Abtriebsdreh
moment Te* des Motors in eine Soll-Drosselöffnung TVO* um und gibt ein entsprechen
des Signal an den Schrittmotor 4 aus.
Als nächstes wird das vom Regler 13 ausgeführte Verfahren unter Bezugnahme auf das
Flußdiagramm der Fig. 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 Fig. 14 gezeigten Karte basierend auf dem mindestens notwendigen An
triebsdrehmoment Ts der Antriebswelle und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP berech
net.
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 iF 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-Über
setzungsverhältnis iT* der Antriebswelle zu berechnen.
In einem Schritt S5 wird das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der An
triebswelle durch das Soll-Übersetzungsverhältnis iT* der Antriebswelle 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 Dros
selöffnung durch den Regler 13 wird eine Kombination des Abtriebsdrehmoments des
Motors und des Übersetzungsverhältnisses gewählt, die beim niedrigsten Treibstoffver
brauch das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle erzeugt.
Daher kann bei einem mit einem stufenlos verstellbaren Getriebe ausgestatteten Fahr
zeug die notwendige Antriebskraft für das Fahrzeug sichergestellt werden, während der
Treibstoffverbrauch auf ein niedriges Niveau gesenkt wird.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei wird die
Soll-Motorleistung Te* durch ein vom oben genannten, ersten Ausführungsbeispiel un
terschiedliches Verfahren berechnet.
Als erstes teilt die Berechnungsfunktion 28 für das Soll-Übersetzungsverhältnis des Ge
triebes die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes, die durch die Berech
nungsfunktion 22 der Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit des Getriebes berechnet wurde,
durch die Drehgeschwindigkeit Nsec der Abtriebsscheibe, um ein Soll-Über
setzungsverhältnis ic* 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 An
triebswelle berechnet wurde, durch das Übersetzungsverhältnis iF des letzten Antriebs
getriebesatzes 10, um ein Soll-Abtriebsdrehmoment Tc* des Getriebes zu berechnen.
Die Berechnungsfunktion 30 für das Soll-Abtriebsdrehmoment des Motors teilt das Soll-
Abtriebsdrehmoment Tc* des Getriebes durch das Soll-Übersetzungsverhältnis ic, um
das Soll-Abtriebsdrehmoment Te* des Motors zu berechnen.
In der Fig. 5 ist gezeigt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel die Schritte S3-S5 des er
sten Ausführungsbeispiels durch die Schritte S11-S13 ersetzt sind.
Der Schritt S11 entspricht der Berechnungsfunktion 28 des Soll-Übersetzungsver
hältnisses 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 Fig. 6 und 7 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei den oben genannten ersten und zweiten Ausführungsbeispielen wurde die Soll-An
triebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes zur Berechnung des Soll-Abtriebsdreh
moments Te* des Motors verwendet.
Die Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes kann in Abhängigkeit von der
Regelung des Übersetzungsverhältnisses begrenzt werden und iF 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 Fig. 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 ge
nannte Fehler ausgeschlossen werden.
Die Fig. 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 unterschiedli
ches Verfahren berechnet.
Die Berechnungsfunktion 32 des Übersetzungsverhältnisses der Antriebswelle der Fig.
8 teilt die Drehgeschwindigkeit Npri der Antriebsscheibe 7, die durch den Drehge
schwindigkeitssensor 17 erfaßt ist, durch die Drehgeschwindigkeit Ns der Antriebswelle,
die durch die Berechnungsfunktion 24 der Drehgeschwindigkeit berechnet wurde, um so
ein tatsächliches Übersetzungsverhältnis iT der Antriebswelle zu berechnen.
Die Berechnungsfunktion 33 der Soll-Motorleistung berechnet das Soll-Abtriebs
drehmoment Te* des Motors, indem das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment
Ts der Antriebswelle, das durch die Berechnungsfunktion 21 für das mindestens not
wendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle berechnet wurde, durch das tatsächli
che Übersetzungsverhältnis iT der Antriebswelle geteilt wird.
Im Flußdiagramm der Fig. 9 entspricht ein Schritt S31 der Berechnungsfunktion 32 des
Übersetzungsverhältnisses der Antriebswelle und ein Schritt S32 entspricht der Berech
nungsfunktion 33 der Soll-Motorleistung.
Die Fig. 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 Fig. 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 wur
de, um ein tatsächliches Übersetzungsverhältnis ic des Getriebes zu berechnen.
Die Berechnungsfunktion 29 des Soll-Abtriebsdrehmoments des Getriebes teilt das
mindestens notwendige Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle, das durch die Be
rechnungsfunktion 21 des mindestens notwendigen Antriebsdrehmoments der An
triebswelle berechnet wurde, durch das Übersetzungsverhältnis iF des letzten Antriebs
getriebesatzes 10, um das Soll-Abtriebsdrehmoment Tc* 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 Tc* des Getriebes durch das tatsächliche Übersetzungsver
hältnis ic des Getriebes, um das Soll-Abtriebsdrehmoment Te* zu berechnen.
Im Flußdiagramm der Fig. 11 entspricht der Schritt S41 der Berechnungsfunktion 34 des
tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses des Getriebes und der Schritt S42 der Be
rechnungsfunktion 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 Fig. 14 berechnet.
Anstelle der Fig. 14 kann jedoch auch eine Karte verwendet werden, die der durchge
zogenen Linie des Diagramms der Fig. 16 entspricht.
Dieses Diagramm wird nun beschrieben.
Die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, dem mindestens notwendi
gen Antriebsdrehmoment Ts der Antriebswelle und der Antriebsdrehgeschwindigkeit
Npri des Getriebes im Diagramm der Fig. 14 wird durch das Diagramm der Fig. 15 er
setzt, 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 imax, ein kleinstes Übersetzungsverhältnis imin, eine
größte Antriebsdrehgeschwindigkeit Nmax, eine kleinste Antriebsdrehgeschwindigkeit
Nmin und eine größte Fahrzeuggeschwindigkeit VSPmax sind, wie in der Fig. 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 Antriebsdrehmo
ment 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 Fig. 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 Fahrzeugge
schwindigkeit VSP und eine Soll-Antriebsdrehgeschwindigkeit Npri* des Getriebes be
stimmt ist, vom Bereich der Regelung des Übersetzungsverhältnisses ausgeschlossen
werden, um Lärm zu verhindern.
Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Verfahren und Äquivalente sämtlicher Vor
richtungs-plus-Zweck-Merkmale (means plus function) der unten angeführten Ansprü
che sollen jedwede Struktur, jedwedes Material oder jedwedes Verfahren zum Ausfüh
ren der Funktionen in Kombination mit anderen Elementen, wie sie insbesondere bean
sprucht sind, beinhalten. Die Ausführung der Erfindung, für die ein ausschließliches Ei
gentum oder Recht beansprucht wird, ist wie folgt definiert.
Claims (10)
1. Regler für die Antriebskraft zur Verwendung bei einem Fahrzeug, wobei das
Fahrzeug mit einem Gaspedal (3), einem Motor (1) mit einer Drossel (5), die auf
das Gaspedal (3) reagiert, eine Antriebswelle und ein stufenlos verstellbares Ge
triebe (2) versehen ist, welches eine Drehgeschwindigkeit des Motors (1) in ei
nem beliebigen Übersetzungsverhältnis ändert, wobei ferner das Getriebe (2) ei
ne Eingangswelle (7A), die mit dem Motor (1) verbunden ist, und eine Aus
gangswelle (8A) aufweist, die mit der Antriebswelle verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Regler folgende Merkmale aufweist:
einen Sensor (19) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit,
einen Sensor (14) zum Erfassen eines Maßes, um das das Gaspedal (3) nieder gedrückt ist,
einen Sensor (18) zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle (8A) und
einen Mikroprozessor (13), der programmiert ist:
einen Sensor (19) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit,
einen Sensor (14) zum Erfassen eines Maßes, um das das Gaspedal (3) nieder gedrückt ist,
einen Sensor (18) zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle (8A) und
einen Mikroprozessor (13), der programmiert ist:
- - ein mindestens notwendiges Antriebsdrehmoment der Antriebswelle an hand der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Maßes, um das das Gaspedal (3) niedergedrückt ist, zu berechnen,
- - eine Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle zu berechnen, um das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle beim ge ringsten Treibstoffverbrauch des Motors (1) basierend auf der Fahrzeug geschwindigkeit einzustellen,
- - das stufenlos verstellbare Getriebe (2) so zu regeln, daß die Drehge schwindigkeit der Eingangswelle (7A) gleich der Soll-Drehgeschwindig keit der Eingangswelle ist,
- - ein Soll-Abtriebsdrehmoment des Motors zu berechnen, das notwendig ist, um das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle zu erzeugen, und
- - die Drossel (5) so zu steuern, daß das Abtriebsdrehmoment des Motors (1) gleich dem Soll-Abtriebsdrehmoment des Motors ist.
2. Regler für die Antriebskraft nach Anspruch 1, der des weiteren einen Sensor (18,
24) zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle aufweist, wobei
der Mikroprozessor (13) weiter programmiert ist, ein Soll-Übersetzungsverhältnis
der Antriebswelle zu berechnen, indem die Soll-Drehgeschwindigkeit der Ein
gan
gswelle durch die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle geteilt wird, und das
Soll-Abtriebsdrehmoment des Motors zu berechnen, indem das mindestens not
wendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle durch das Soll-
Übersetzungsverhältnis der Antriebswelle dividiert wird.
3. Regler für die Antriebskraft nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug des weiteren
einen letzten Getriebesatz (11) aufweist, der die Ausgangswelle (8A) und die An
triebswelle verbindet, wobei der Regler des weiteren einen Sensor (18) zum Er
fassen der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle (8A) aufweist, und wobei der
Mikroprozessor (13) des weiteren programmiert ist, das Soll-Übersetzungsver
hältnis des Getriebes zu berechnen, indem die Soll-Drehgeschwindigkeit der
Eingangswelle durch die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle dividiert wird,
das Soll-Abtriebsdrehmoment des Getriebes zu berechnen, indem das minde
stens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle durch ein Überset
zungsverhältnis des letzten Getriebesatzes (11) geteilt wird, und das Soll-Ab
triebsdrehmoment des Motors zu berechnen, indem das Soll-Abtriebsdreh
moment des Getriebes durch das Soll-Übersetzungsverhältnis des Getriebes
geteilt wird.
4. Regler für die Antriebskraft nach Anspruch 3, wobei der Mikroprozessor (13) des
weiteren programmiert ist, die Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle auf
einen vorbestimmten Bereich zu begrenzen und das Soll-Übersetzungsverhältnis
des Getriebes basierend auf der Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle
nach dem Begrenzen zu berechnen.
5. Regler für die Antriebskraft nach Anspruch 1, der des weiteren einen Sensor (17)
zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle (7A) und einen Sen
sor (18, 24) zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle aufweist,
wobei der Mikroprozessor (13) des weiteren programmiert ist, ein tatsächliches
Übersetzungsverhältnis der Antriebswelle zu berechnen, indem die Drehge
schwindigkeit der Eingangswelle durch die Drehgeschwindigkeit der Antriebs
welle dividiert wird, und das Soll-Abtriebsdrehmoment des Motors zu berechnen,
indem das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle durch
das tatsächliche Übersetzungsverhältnis der Antriebswelle geteilt wird.
6. Regler für die Antriebskraft nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug, das einen
letzten Getriebesatz (11) aufweist, der die Ausgangswelle (8A) und eine An
triebswelle verbindet, wobei der Regler des weiteren einen Sensor (17) zum Er
fassen einer Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle (7A) und einen Sensor (18)
zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle (8A) aufweist, und
wobei der Mikroprozessor (13) des weiteren programmiert ist, das tatsächliche
Übersetzungsverhältnis des Getriebes zu berechnen, indem die Soll-Drehge
schwindigkeit der Antriebswelle durch die Drehgeschwindigkeit der Ausgangs
welle dividiert wird, das Soll-Abtriebsdrehmoment des Getriebes zu berechnen,
indem das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebswelle durch
ein Übersetzungsverhältnis des letzten Getriebesatzes (11) geteilt wird, und das
Soll-Abtriebsdrehmoment des Motors zu berechnen, indem das Soll-
Abtriebsdrehmoment des Getriebes durch das tatsächliche Übersetzungsver
hältnis des Getriebes geteilt wird.
7. Regler für die Antriebskraft nach Anspruch 1, wobei der Mikroprozessor (13) eine
Karte aufweist, die eine Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle entspre
chend einer Kombination der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem mindestens
notwendigen Antriebsdrehmoment der Antriebswelle bestimmt.
8. Regler für die Antriebskraft nach Anspruch 7, wobei die Soll-Drehgeschwindigkeit
der Eingangswelle innerhalb eines Bereiches bestimmt ist, der durch eine vorbe
stimmte, größte Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle sowie einer klein
sten Soll-Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle, ein vorbestimmtes, größtes
Übersetzungsverhältnis des Getriebes sowie ein kleinstes Übersetzungsverhält
nis des Getriebes sowie eine vorbestimmte, größte Fahrzeuggeschwindigkeit be
stimmt ist.
9. Regler für die Antriebskraft zur Verwendung bei einem Fahrzeug, wobei das
Fahrzeug mit einem Gaspedal (3), einem Motor (1) mit einer Drossel (5), die auf
das Gaspedal (3) reagiert, einer Antriebswelle und einem stufenlos verstellbaren
Getriebe (2) versehen ist, welches eine Drehgeschwindigkeit des Motors (1) in
einem beliebigen Übersetzungsverhältnis ändert, wobei das Getriebe (2) eine
Eingangswelle (7A), die mit dem Motor (1) verbunden ist, und eine Ausgangs
welle (8A) aufweist, die mit der Antriebswelle verbunden ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Regler folgende Merkmale aufweist:
Einrichtung (19) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit,
Einrichtung (14) zum Erfassen eines Maßes, um das das Gaspedal (3) niederge drückt ist,
Einrichtung (18) zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle (8A), und
Einrichtung (13, S1) zum Berechnen eines mindestens notwendigen Antriebs drehmoments der Antriebswelle anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Maßes, um das das Gaspedal (3) niedergedrückt ist,
Einrichtung (13, S2) zum Berechnen einer Soll-Drehgeschwindigkeit der Ein gangswelle, um das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebs welle beim geringsten Treibstoffverbrauch des Motors (1) basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit einzustellen,
Einrichtung (13, S2) zum Regeln des stufenlos verstellbaren Getriebes (2), so daß die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle (7A) gleich der Soll-Drehge schwindigkeit der Eingangswelle ist,
Einrichtung (13, S5) zum Berechnen des Soll-Abtriebsdrehmoments des Motors, das notwendig ist, um das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der An triebswelle zu erzeugen, und
Einrichtung (13, S5) zum Regeln der Drossel (5), so daß das Abtriebsdrehmo ment des Motors (1) gleich dem Soll-Abtriebsdrehmoment des Motors ist.
Einrichtung (19) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit,
Einrichtung (14) zum Erfassen eines Maßes, um das das Gaspedal (3) niederge drückt ist,
Einrichtung (18) zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle (8A), und
Einrichtung (13, S1) zum Berechnen eines mindestens notwendigen Antriebs drehmoments der Antriebswelle anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Maßes, um das das Gaspedal (3) niedergedrückt ist,
Einrichtung (13, S2) zum Berechnen einer Soll-Drehgeschwindigkeit der Ein gangswelle, um das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der Antriebs welle beim geringsten Treibstoffverbrauch des Motors (1) basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit einzustellen,
Einrichtung (13, S2) zum Regeln des stufenlos verstellbaren Getriebes (2), so daß die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle (7A) gleich der Soll-Drehge schwindigkeit der Eingangswelle ist,
Einrichtung (13, S5) zum Berechnen des Soll-Abtriebsdrehmoments des Motors, das notwendig ist, um das mindestens notwendige Antriebsdrehmoment der An triebswelle zu erzeugen, und
Einrichtung (13, S5) zum Regeln der Drossel (5), so daß das Abtriebsdrehmo ment des Motors (1) gleich dem Soll-Abtriebsdrehmoment des Motors ist.
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130403 |