JP3612083B2 - 連続調整可能トランスミッション（ｃｖｔ）付き車両でのトランスミッション被駆動トルクまたはトランスミッション出力の調整装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関と連続調整可能なトランスミッションを有する車両にて、トランスミッション被駆動トルクをアクセルペダル位置に相応して設定された値に調整するための装置、および内燃機関と連続調整可能なトランスミッションを有する車両にて、トランスミッション出力側出力をアクセルペダル位置に相応して設定された値に調整するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の駆動車輪により形成される牽引力は、トランスミッション出力側のトルク（被駆動トルク）により、またはトランスミッション出力により定められる。この被駆動トルクは２つのパラメータ、すなわちトランスミッション変速比と機関トルクにより定められる。ここでトランスミッション変速比に対してトルク伝達比の値が使用される。トルク伝達比はトランスミッション効率が１よりも小さい場合、回転数変速比の効率とは異なる。機関トルクの場合、すべての付随出力を差し引いた、機関から出力されるトルクが重要である。従ってこのような無段トランスミッションの装備された車両では、運転者の所望の牽引力に基づく所定の被駆動トルクを選択的に任意に多数の機関トルク／変速比の組み合わせにより実現することができる。
【０００３】
トランスミッション被駆動トルクをアクセルペダル値に直接割り当てることが提案されている。しかしこのことは、大きなペダル空走距離と高速での燃料調量性の悪化を引き起こす。さらにトランスミッション被駆動トルクに対する目標値をペダル位置および機関回転数から計算することが公知である。しかしこれはトランスミッション変速比が変化する際に不都合な変速ショックを引き起こす。
【０００４】
公知の無段ＣＶＴトランスミッションと従来のスロットルバルブ制御部（スロットルバルブ位置をペダル値の関数としてのみ制御する）を有する車両では、トランスミッション変速比が次のようにペダル位置、延いてはスロットルバルブ位置に結び付けられている。すなわち、許容できる走行特性を得るためにペダル値およびスロットルバルブ値の上昇と共に変速比を常時大きくする。言い替えると短くするのである。そのため、変速比が低く機関トルクの大きな好燃費領域を十分に利用し尽くすことができず、車両は多くの領域において高い燃費で駆動される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来技術の欠点をなくして、最適の動作状態で制御できるように構成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、トランスミッション被駆動トルクに対する目標値を設定するために、アクセルペダル位置の値およびトランスミッション被駆動回転数の値を処理する手段と、
トランスミッション変速比に対する目標値を設定するための手段とを有し、
該目標値を設定するための手段は特性マップまたは計算シーケンスを有し、
前記特性マップには、トランスミッション変速比に対する目標値が、トランスミッション被駆動回転数とアクセルペダル位置との関数として、またはトランスミッション被駆動回転数とトランスミッション被駆動トルクに対する目標値との関数として内燃機関に対する所定の作動ストラテジーに従い記憶されており、
ないしは前記計算シーケンスにおいては、トランスミッション変速比に対する目標値が、トランスミッション被駆動回転数とアクセルペダル位置との関数として、またはトランスミッション被駆動回転数とトランスミッション被駆動トルクに対する目標値との関数として内燃機関に対する所定の作動ストラテジーに従い計算され、
さらに内燃機関の機関トルクに対する目標値を設定するための手段が設けられており、
該手段は、前記機関トルク目標値をトランスミッション変速比の実際値とトランスミッション被駆動トルクの目標値との関数として計算することにより解決される。
【０００７】
発明の利点
本発明の装置はこれに対して、車両がその都度のペダル角度ないしスロットルバルブ角度およびその都度の回転数に依存しないで、常に所定の作動ストラテジーの枠内で、例えば最適燃費状態で駆動されるという利点を有する。この場合、スロットルバルブ状態とトランスミッション状態とは完全に減結合される。通常の内燃機関の特性では多くの場合最も有利な燃費最適化のために、できるだけ機関トルクが大きく、かつ変速比の小さな所定の被駆動トルクが形成されるべきである。このことは本発明では、理想的に簡単にかつ種々異なる内燃機関に個別適合可能に実現される。ペダル空走距離が大きいことの欠点、すなわち高速での調量性の悪化およびトランスミッション変速比の変化の際の不所望の変速ショックは本発明の装置ではもはや発生しない。さらに被駆動トルク目標値をペダル位置および速度の関数として計算することに対して選択的に、希望出力（出力目標値）をペダル位置の関数として計算することもできる。被駆動トルク目標値を計算するのとは反対に、出力目標値を計算する場合は許容できる走行性を得るために、速度を考慮することが必ずしも必要ではない。そのため比較的簡単な関係性が得られる。
【０００８】
従属請求項に記載された手段により、本発明の装置の有利な発展形態、実施例が可能である。
【０００９】
内燃機関に対する所定の作動ストラテジーは、有利にはスポーティ走行特性または好燃費走行特性とすることができる。好燃費走行特性を得ようとする場合、適用フェーズでの燃費測定により経験的に求められた特性マップ値は特に支持ポイントとして特性マップに含まれる。その際、中間値は計算により補間して求めることができる。これにより簡単に、その都度の内燃機関およびその都度の環境条件と技術的構成に個別に最適適合することができる。その際、特性マップ値はトランスミッションの回転数変速比に対するそれぞれの値を含む。
【００１０】
トランスミッション変速比の目標値は、最小機関回転数および運転者により所望される被駆動トルクを考慮して有利にはできるだけ小さく選定される。この場合特に、通常の内燃機関の多くに適合するためトランスミッション変速比はアクセルペダルの実質的に５０％操作量に達するまで最小値に留まり、上昇が実質的に線形な上昇になって初めてトランスミッション変速比は上昇する。このような粗調整は最も簡単な場合、個別適用の代わりに行うこともできる。
【００１１】
ノイズおよびその他の快適性侵害要素を、例えば機関トルクが大きく回転数が低い際に回避するために、個々の特性マップ値をこのような快適性侵害要素を回避するために燃費に最適な変速比以外の変速比に調整することができる。
【００１２】
トランスミッション被駆動トルクに対して目標値を設定するために有利には、この目標値をアクセルペダル位置および走行速度から形成するための手段が設けられる。その際この手段は最適の関係性を形成するために、このトランスミッション被駆動トルクに対する目標値を形成するための手段は特性マップを有する。
【００１３】
トランスミッション効率がトルクおよび回転数にある程度の依存性を有する場合、有利にはトランスミッション効率を検出するためのトランスミッション効率特性マップがトランスミッション被駆動トルクおよび／またはトランスミッションの回転数変速比の関数として設けられる。この場合、例えばトランスミッションの回転数変速比をトランスミッション効率と乗算することによりトランスミッションのトルク伝達比を計算するための手段が設けられる。
【００１４】
動作行程毎の内燃機関に対する混合気調量を最適化するために有利には相応の手段が設けられる。この手段は混合気調量の設定を機関回転数および機関トルク目標値から特性マップに基づき行う。
【００１５】
【実施例】
図１に示された実施例では、図示しない車両から内燃機関１０と、この内燃機関と駆動シャフト１１を介して結合された、連続調整可能なまたは無段トランスミッション１２が示されている。被駆動シャフト１３は図示しない車両を駆動輪を介して駆動する。
【００１６】
牽引力ないし車両の走行速度の調整は図示しない運転者によりアクセルペダル１４を介して行われる。アクセルペダル位置並びに被駆動シャフト１３にて検出される被駆動回転数 n ab（これは車両速度に比例する）は、トランスミッション被駆動トルクの目標値 ab sollに対する目標値設定段１５に供給される。この目標値設定は例えば相応の特性マップを介して行うことができる。このような目標値設定段１５は例えばドイツ特許出願第４０３７２３７号明細書に記載されている。このトルク目標値 ab sollおよびトランスミッション１２の被駆動回転数 a abから変速比制御段１６にてトランスミッション１２の回転数変速比に対する目標値Ｕｎ sollが設定される。このためにこの変速比制御段１６には特性マップが含まれている。この特性マップにはトランスミッション変速比に対する目標値Ｕｎ soll が、トランスミッション被駆動回転数とアクセルペダル位置との関数として、またはトランスミッション被駆動回転数とトランスミッション被駆動トルクに対する目標値 Ｍ ab soll との関数として記憶されている。この特性マップを作成するために、電子制御部の適用フェーズでは被駆動回転数およびアクセルペダル位置、または被駆動回転数および被駆動トルクの所定の支持点にて種々異なる機関トルク／変速比の組合せでの燃料消費が測定される。最適燃費のトランスミッション変速比に対して求められた値は次にそれぞれの支持点にプロットされる。これによりこのトランスミッション変速比に対する最適特性マップが形成される。この目標値Ｕｎ sollを介して次に、通常は電子液学的アクチュエータであるアクチュエータ１７によってトランスミッション１２で回転数変速比が最適燃費に調整される。
【００１７】
トランスミッションの回転数変速比に対して得られた実際値Ｕ ｎ ｉｓｔは値Ｍ ａｂ ｓｏｌｌと共に効率検出段１８に供給される。この効率検出段ではトランスミッション効率ｗが上記の値の大きさに基づき例えば特性マップを介して検出される。乗算段１９では、検出された効率ｗが回転数変速比の実際値Ｕ ｎ ｉｓｔと乗算される。これはトルク伝達比Ｕ ｍ（トルク比、出力側／入力側）を求めるためである。トランスミッション効率が何ら大きなトルク−回転数依存性を有していなければ、効率検出段１８はもちろん省略することもできる。さらに効率がほぼ１に近い値を有していれば、または簡単な実施例では乗算段１９も省略することができる。
【００１８】
次に除算段２０では、被駆動トルク目標値Ｍ ａｂ ｓｏｌｌをトルク伝達比Ｕ ｍにより割算することによりトランスミッション入力側でのトルクの目標値、すなわち機関トルク目標値Ｍ ｍｏｔ ｓｏｌｌが計算される。この機関トルク目標値は機関とトランスミッションとが固定的に直結駆動される場合、トランスミッション入力側でのトルク目標値と同じである。トルク変換器を挿入接続すべき場合は、さらに変換器増幅率を考慮しなければならない。これは例えばドイツ特許出願第４１２５５７４Ａに詳細に記載されている。
【００１９】
機関トルク目標値Ｍ ｍｏｔ ｓｏｌｌから内燃機関１０では相応する機関トルクが形成されなければならない。実現のための手段は例えば、前に述べた従来技術に記載されている。簡単な実施例が図１に示されている。機関回転数ｎ ｍｏｔ、すなわち駆動シャフト１１での回転数と機関トルク目標値Ｍ ｍｏｔ ｓｏｌｌから、特性マップ制御段２１にて機関固有特性マップにより内燃機関の動作行程毎の混合気量に対する目標値Ｑ ｓｏｌｌが検出される。この充填目標値から次に再び、機関回転数ｎ ｍｏｔと関連して別の機関制御段２２にて同様に機関固有特性マップからスロットルバルブ目標値ＤＫ ｓｏｌｌが検出される。このスロットルバルブ目標値は次に電子制御スロットルバルブ調整器（電子アクセルペダル）を用いて相応の位置に変換される。特性マップ制御段２１と機関制御段２２の２つの特性マップは１つの特性マップにまとめることもできる。これはスロットルバルブ目標値ＤＫ ｓｏｌｌを機関回転数ｎ ｍｏｔ ｉｓｔと機関トルクＭ ｍｏｔ ｓｏｌｌの関数とすることにより行われる。これにより計算時間とメモリ容量を節約することができ、例えば空気濃度補正のような補正が実施される。
【００２０】
噴射ポンプ機関の場合、選択的におよびもちろん付加的にも、噴射量目標値が機関トルク目標値および機関回転数の関数として特性マップを介して制御することができる。このことは、機関トルクが相応のアクチュエータと関連して噴射量目標値の相応の検出により制御されるディーゼル機関にもあてはまる。
【００２１】
図２の線図には通常の内燃機関の典型的な特性が示されている。これらの内燃機関では多くの場合燃料消費の点から、できるだけ大きな機関トルクと小さな変換比を有する所定の被駆動トルクを形成するのが最も有利である。変速比制御段１６の相応の特性マップはこの場合、変速比とスロットルバルブ位置の経過となる。これは図２に量的に示されている。被駆動トルク要求が上昇すると、まずトランスミッション変換比は一定の非常に小さな値に調整保持される。一方スロットルバルブ開度はほぼ１００％まで上昇する。アクセルペダルが約５０％まで踏み込まれた場合、被駆動トルク要求のそれ以上の上昇はスロットルバルブの開度をそれ以上増やすことでは行うことができず、変換比の増大によってのみ行われる。従ってこの位置から変換比は実質的に線形に最大値に達するまで上昇する。
【００２２】
特に機関トルクが大きく回転数が低い際に、ノイズおよびその他の快適性侵害要素が内燃機関１０またはトランスミッション１２により発生し得る。このことを回避するために変速比目標特性マップを変速比制御段１６にて、問題となる領域では他の変速比が最適燃費変速比として調整されるように変更することができる。従って快適性のために所定の問題となる領域では、変速比の燃費最適調整を中止することができる。
【００２３】
最適燃費変速比の調整の代わりに本発明の実施例ではもちろん、内燃機関に対するその他の作動ストラテジー、例えばスポーティな走行特性を設けることができる。この走行特性はその特性の最適化のために別の変速比の値を必要とする。この値は同様に相応に理論的または経験的に検出された特性マップにファイルすることができる。
【００２４】
特性マップを介してトランスミッション変速比を設定する代わりに、もちろんそれぞれのトランスミッション変速比を相応のアルゴリズムを用いて算出することもできる。いずれにしろ備えられている計算器ないしマイクロプロセッサはそれぞれのトランスミッション変速比を検出するための計算過程を引き受けることができる。
【００２５】
トランスミッション被駆動トルクを本発明の実施例のようにアクセルペダル位置および速度の関数として計算ないし調整する代わりに、原則的にはトランスミッションの出力側での希望出力もペダル位置の関数として相応に実現することができる。許容できる走行性を得るためには、出力目標値の計算の際に速度を考慮することが必ずしも必要でない。それによりやや簡単な特性が得られる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明により、連続調整可能トランスミッション（ＣＶＴ）付き車両でのトランスミッション被駆動トルクまたはトランスミッション出力を最適な状態で制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のブロック回路図である。
【図２】本発明を説明するための線図である。
【符号の説明】
１０ 内燃機関
１１ 駆動シャフト
１３ 被駆動シャフト
１２ トランスミッション
１４ アクセルペダル
１５ 目標値設定段
１６ 変速比制御段
１７ アクチュエータ
１８ 効率検出段
１９ 乗算段
２０ 除算段

Claims (14)

1. 内燃機関（Ｍ）と連続調整可能なトランスミッション（Ｇ）を有する車両にて、トランスミッション被駆動トルクをアクセルペダル位置に相応して設定された値に調整するための装置であって、
   トランスミッション被駆動トルクに対する目標値（Ｍ ab soll）を設定するために、アクセルペダル位置の値およびトランスミッション被駆動回転数の値（ｎ ab）を処理する手段（１５）と、
   トランスミッション変速比（Ｕｎ soll）に対する目標値を設定するための手段（１６）とを有し、
   該目標値を設定するための手段（１６）は特性マップまたは計算シーケンスを有し、
   前記特性マップには、トランスミッション変速比に対する目標値（Ｕｎ soll）が、トランスミッション被駆動回転数とアクセルペダル位置との関数として、またはトランスミッション被駆動回転数とトランスミッション被駆動トルクに対する目標値（Ｍ ab soll）との関数として内燃機関に対する所定の作動ストラテジーに従い記憶されており、
   ないしは前記計算シーケンスにおいては、トランスミッション変速比に対する目標値が、トランスミッション被駆動回転数とアクセルペダル位置との関数として、またはトランスミッション被駆動回転数とトランスミッション被駆動トルクに対する目標値（Ｍ ab soll）との関数として内燃機関に対する所定の作動ストラテジーに従い計算され、
   さらに内燃機関の機関トルクに対する目標値（Ｍ mot soll）を設定するための手段が設けられており、
   該手段は、前記機関トルク目標値（Ｍ mot soll）をトランスミッション変速比の実際値（Ｕｎ ist）とトランスミッション被駆動トルクの目標値（Ｍ ab soll）との関数として計算することを特徴とする、連続調整可能トランスミッション（ＣＶＴ）付き車両でのトランスミッション被駆動トルクの調整装置。
2. 所定の作動ストラテジーはスポーティ走行特性または好燃費走行特性である請求項１記載の装置。
3. 燃費測定により経験的に適用フェーズで検出された特性マップ値が支持点として特性マップに含まれる請求項１または２記載の装置。
4. 特性マップ値はトランスミッションに対する回転数変速比を含んでいる請求項３記載の装置。
5. トランスミッション変速比に対する目標値は、最小機関回転数と運転者により所望される被駆動トルクとを考慮してできるだけ小さく選択される請求項１から４までのいずれか１記載の装置。
6. トランスミッション変速比は、アクセルペダル（１４）が実質的に５０％操作されるまで最小値に留まり、それから上昇する請求項５記載の装置。
7. 上昇は実質的に線形の上昇である請求項６記載の装置。
8. 快適性侵害要素を回避するために、個々の特性マップ値が最適燃費変速比とは別の変速比に調整される請求項１から７までのいずれか１記載の装置。
9. 電気操作アクチュエータ（１７）ないし電気液学的アクチュエータがトランスミッション変速比を設定するために設けられている請求項１から８までのいずれか１記載の装置。
10. トランスミッション被駆動トルクに対する目標値を、アクセルペダル位置および車両速度から形成するための手段（１５）が設けられている請求項１から９までのいずれか１記載の装置。
11. トランスミッション被駆動トルクに対する目標値を形成するための手段は特性マップを含んでいる請求項１０記載の装置。
12. トランスミッション効率を検出するためのトランスミッション効率特性マップ（１８）が、トランスミッション被駆動トルクおよび／またはトランスミッションの回転数変速比の関数として設けられている請求項１から１１までのいずれか１記載の装置。
13. トランスミッション（１２）のトルク伝達比を、トランスミッション（１２）の回転数変速比とトランスミッション効率を乗算することにより計算するための手段（１９）が設けられている請求項１２記載の装置。
14. 内燃機関に対して動作行程毎に混合気量を、機関回転数および機関トルク目標値から特性マップに基づいて設定するための手段（２１、２２）が設けられている請求項１から１３までのいずれか１記載の装置。

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