专利名称：无级变速器的引擎制动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明关于无级变速器的引擎制动控制装置，适用于以无级变速器作为汽车变速箱的场合。
汽车行驶时，在遇到拐弯或下坡等情况下，引擎的有效制动对于保证车辆行驶的稳定性是不可缺少的，以往，为得到引擎的制动扭矩，对于人工操作车所采取的措施是，在分离离合器时，将齿轮变速杆往低档转换;对自动车，则是将换位选择杆往低速档转换。
但是，由于这样得到的引擎制动扭矩相应于新位置的齿轮比和当时的车速是唯一的，因此，驾驶员不能随意地进行调节，也即，齿轮比是“有级”地设置在各个位置上，当选择不同的位置时，引擎制动扭矩差别很大。因此，驾驶员只有留心选择尽可能恰当的档次，一旦选定档位后，就产生相应于当时车速(或非加速状态的车速)的唯一制动扭矩，因此，当驾驶员需要更大的制动扭矩时，就必须依赖于刹车踏板，这样，就产生下列问题，即，当遇到拐弯或下坡时，就不能充分确保行车的稳定性，另外，由于转换杆和刹车踏板操作延迟问题，从而容易处于一种危险的状态。与此相反，在下面本发明提出的装着无级变速器的车辆中，是以加速为主来设计变速控制的;或者变速控制只是根据其与车速等的关系来设计。油门即使开着几乎都不产生引擎制动扭矩，或者即使产生扭矩，也与司机的意志无关。
本发明的目的是开发适用的引擎制动控制装置，该装置的前提是利用无级变速器，这种无级变速器可以使速度比无级地变化。通过对无级变速器的简单操作，装置就能进行合适的同时又相应于车速变化的引擎制动，或在非加速时，也能以简单的操作积极地使制动扭矩改变。
为实现上述目的，本发明装置的第一实施例构造形式如
图1所示，它包括检测油门踏板实际踏入位置的装置;测量车速的装置和控制无级变速器速度比的装置，即，通过上述两检测装置，分别输入油门踏板实际踏入位置及车速，车速越大，所设定的踏入基准点越向踏入侧移位，同时，当实际踏入位置不到踏入基准点时，根据两者间位置相差的大小，引擎制动扭矩发生变化。
对于这样构成的装置，当司机用力踏住油门踏板超过踏入基准点时，就可实现一般的加速，而当油门踏板实际踏入位置不到踏入基准点时，根据两者位置差异量，通过控制装置就可以实现引擎制动。
此时，由于踏入基准点的设定是越高速行驶，越向踏入侧移位，因而，可以扩大油门踏板的踏入范围，在这一范围内都能产生相应的引擎制动，驾驶员就可以利用这一宽广的操作范围，进行多种引擎制动。相反地，踏入基准点的设定越低速行驶，越向油门开启侧移位，则能够相应地产生引擎制动的油门踏入范围就窄，驾驶员用适当的引擎制动方式就能使车辆停止行驶。
本发明装置的第二个实施例构造形式如图7所示，它包括角度偏移量的测量装置，调节油门开度，可使其变为零，在这一油门开度调节范围内(俗称为“带速”的非加速区)，从最大开度处到油门实际开度处的角位移就为角偏移量;测量车速的装置和控制无级变速器速度比的控制装置，通过上述两个检测装置，分别输入角偏移量及车速，引擎制动扭矩相应发生变化，如此达到控制目的。
对于这样构成的装置，油门角偏移量变化时，通过检测装置可测出这一新的偏移量，控制装置则必须根据偏移量的增减使引擎制动扭矩发生变化。从而控制无级变速器的速度比，因此，在非加速情况下，司机也可以只通过油门踏入板的操作来积极地调节制动扭矩，从而可以使汽车的行驶由加速区简单地过渡到减速状态。
下面结合附图和较佳实施例对本发明进行详细地说明，其中图1至图6是本发明第一实施例的说明图，图1表示本发明装置的结构示意图，图2表示该装置的原理图，图3为状态选择器的平面图，图4为油门踏板模型，图5为程序框图，图6是引擎特性曲线图。
图7至图12是本发明第二实施例的说明图，图7表示本发明装置的结构示意图，图8表示该装置的原理图，图9为状态选择器的平面图，图10为角偏移量示意图，图11为程序框图，图12表示引擎特性曲线图。
在本发明第一实施例中，如图2所示，车辆用无级变速器具有容量可变液压泵4和液压马达6，液压泵由引擎3驱动，引擎的输出随着油门踏板2的踏入位置而变化。液压马达可通过液压泵排出的压力液驱动车轮5。根据液压泵4的容量变化，可无阶段地调节速度比e。这种车辆还装有状态选择器7，如图3所示，状态选择器包括停车状态P、倒车状态R、中间状态N、驱动状态D，此外还有引擎制动控制状态EB。当将换档杆8置于引擎制动控制状态EB时，引擎制动控制装置就开展工作。
如图2-图4所示，引擎制动控制装置有两个检测装置9，10，其中，检测装置9是用来测量油门踏板2踏入位置θ(0≤θ≤Full)的;检测装置10则为测量车速而设置，在这两个检测装置中采用了适当的敏感元件，如电位计，旋转编码器。转速表传感器等，又，图示装置中还有作为控制装置的微型计算机11。当输入上述两个检测装置得到的测量值θ.V时，计算机就可向无级变速器1输出适宜的变速控制信号X。
微型计算机11包括CPU12，存储器13，外部接口14，这是众所周知的。在存储器13中存入了控制CPU的程序，CPU12根据这一程序，按照逐次输入的检测值θ.V以及预先存入存储器13的有关数据进行运算，决定速度比e，然后，向无级变速器1的液压泵4输出实现这一速度比e的控制信号X，从而可使液压泵的容量发生适宜的变化。
图5为程序框图，下文根据框图说明本实施例的工作情况，程序启动时，在线框21处，状态选择器7优选判断是否为引擎制动控制状态EB，当判断为“否”时，则移向一般行驶状态程序框22，程序框22于驱动状态D编入了控制速度比e的程序，可进行一般的运算，并且在执行变速控制后返回原状态，当线框21中判断为“是”时，车速V及油门踏入位置θ两参数于框23中读入CPU12内，并在方框24中进行目标速度比e的运算。
此时的计算式如下，首先，设引擎3的轴3a上扭矩为TE(负数为引擎制动扭矩)，则TE可表示为油门踏入位置θ(油门开度)及引擎转数SE的函数，即TE(θ，SE)＝f(SE-SE0(θ)) ……(1)其中，SE0(θ)表示油门处于θ处时，在无负荷状态下的引擎转数，参考图6。又，设C1为常数，则转速SE与车速V及速度比e存在下述关系SE＝V/(C1.e) ……(2)于是，由(1)、(2)式可得到TE(θ·SE)＝f(V/(C1.e)-SE0(θ)) ……(3)此外，一般认为函数f是关于SE单调增加的，因此，在(3)式中，通过使速度比e变化，就可以对引擎造成对应于车速V变化的有效制动，下面按下式定义速度比ee＝e0-c2(αmax-α) ……(4)e0为TE＝0这一无负荷状态下的速度比，由(3)式有V/(C1.e0)-SE0(θ)＝0因此 e0＝V/(C1.SE0(α))……(5)其中，α表示从踏入基准点P到油门踏板实际踏入位置θ处的变位角度，即，α＝0处，油门踏板实际踏入位置θ与踏入基准点P一致，在α＝αmax处，油门实际踏入位置θ与油门开启位置一致，此时，αmax如下定义αmax＝C3.V ……(6)由此设置了α＝0的踏入基准点P，它随车速V的增大而向踏入侧位移。
根据(4)-(6)式，通过油门踏入位置θ及车速V就可以计算速度比e，算出e后，又通过方框25，向液压泵4输出实际速度比e的控制信号X，执行后再返回。
如此的构造，在αmax＜θ＜Full的范围内，可进行一般行驶状态的控制。又，由(3)式知，在0≤θ≤αmax的范围内，则可对所产生的引擎制动扭矩TE进行控制，而且，从(6)式知，因αmax与V成正比地增大，因此，在引擎制动控制方面，越是高速行驶，司机对有效制动的θ角的选择范围越大，结果，可以得到多种引擎制动扭矩TE。又，越低速时，θ的选择范围越窄;结果是恰当的引擎制动就可以使车辆平缓地进行低速行驶和停止。如此，驾驶员就可以适于自己的驾驶感觉，对于引擎制动随意地把握。从而，当遇到拐弯或下坡时，能够真正提高其行车的稳定性。又，由于通过油门进行了此种控制，因此，可以简单地使行车状态从加速区移位减速区，提高了操作性能，特别是设θ＝αmax时，在踏入基准点P处可以使TE恰好为0，即TE＝0(引擎无负荷状态)，因此，由(5)式知，在基准点前后踏住油门踏板2进行操作时，其加减速扭矩特性能平滑地连接，使得车辆行驶平稳。
上述结构的本发明引擎制动控制装置适用于无级变速器搭载车辆。因此，即使不进行换档操作和制动操作，而只进行简单的油门操作，也可按自己的意志实现恰当的引擎制动，并且，制动的调整范围越是高速越广，因此，当遇到拐弯或下坡时，可提高车辆行驶的稳定性;也可以真正减少由于操作延迟而带来的危险性;同时，也能确保停车时动作的平缓。
本发明的第二个实施例如图7至图12所示，其总体结构与实施例1基本相同，如图7、图8所示，但是，在状态选择器中与实施例1不同的是，设置了两个引擎制动控制状态EB1、EB2，如图9所示，当将换档杆8置于引擎制动控制状态EB1.EB2中的一个时，制动控制装置就开始动作。
引擎制动控制装置的结构如下;油门踏板2如图10所示，油门开度变化范围A设计得较大，这个油门开度A从调节开度θ2＝0处算起，它是由整个油门开度变化范围θ1中扣除了调节开度变化域θ2后所剩下的部分。在A这一范围内，从θ1为最大的开度起到油门实际开度间的角度偏移被定为角偏移量α，装置中具有检测装置9和10，如图2所示，装置9主要用来在油门踏板2的周边上测量角偏移量α，装置10则用来在车轮5的边缘测车速。两个检测装置中采用了与实施例1相同的敏感元件，装置中还设置了作为控制装置的微型计算机11。将测量值α.V输入计算机，就可以得到适宜的变速控制信号X，进一步，又将这个信号X输给无级变速器1。
计算机11的结构及原理与实施例1相同。
图11为程序框图，下文根据框图说明本实施例的工作情况，程序启动后，线框21中，状态选择器7首先判断是否为驱动状态D。判断为“是”时，移往一般行驶程序方框22，方框22由驱动状态D下控制速度比e的程序构成，它可进行一般的运算，并在执行变速控制后返回原状态。当框21中判断为“否”时，在框23中，状态选择器7判断是否为EB1状态。“是”时，在框24中置K＝K1，“否”时，在方框25中置K＝K2，然后移到方框26，向CPU12输入车速V、角偏移量α，进一步在方框27中首先判断车速是否在10km/h以下，“是”时，由于不管怎样控制速度比，都很难产生有效的制动扭矩，因此，不进行本发明中的制动控制，而将命令移往方框22的一般行驶程序，判断为“否”时，在方框28中进行速度比e的运算。
此时，计算式如下首先，设在无级变速器1的输入轴1a上产生的扭矩为引擎制动扭矩TE，输出轴1b上产生的扭矩为车轮扭矩TH，则由油门开启时的引擎特性曲线(参考图12)，可建立下述近似的线性关系TE＝C1.SE……(1)其中，C1为系数;SE为引擎的转数;又，设C2为常数，则，对于无级变速器，下述两式也成立TH＝TE/e ……(2)V＝C2·e·SE……(3)由于引擎制动扭矩TE对应于油门踏板2的角偏移量α，因此，可定义下式TH＝k.α ……(4)司机通过换档杆8可予先选择状态EB1或EB2状态，由于即可决定k，取k1或K2来调节制动的效果(k1＜k2)，据此，由上述(1)-(4)式可以得到e＝｛V/(k.Cα)｝1/2……(5)由(5)式CPU12即可算得e值。
此外，在方框29中，将实现速度比e的控制信号X向液压泵4输出，执行后返回。
如此构成的装置，在非加速状态也可以产生对应于前述角偏移量α的制动效果，从而，司机可通过角偏移操作灵活地调节制动扭矩，因此，也就可以结合自己的驾驶感觉来随意地把握制动过程，使行车稳定性得到提高。又，由于这种控制是通过油门操作来进行的，因此，就能够使行车状态以加速区简单地过渡到减速区，操作性能也得到了改善。
上述结构的本发明装置适用于无级变速器搭载车辆，在非加速情况下，无需对制动踏板进行烦杂的操作，只要对油门踏板角偏移量进行操作，就能按照自己的意志随意地把握制动扭矩，达到制动目的，由于这一机能，从而可提高在弯道或下坡时的行车稳定性，减少由于操作延迟等引起的危险性。
实用时，必须决定上述算式中的各系数，同时，也可适当考虑其他的修正系数，还可预先将计算结果画成图象。此外，还可在不脱离本发明宗旨的范围内进行多种变形，例如，可固定无级变速器的液压泵，将液压马达制成容量可变型，或是使两者均可变等等。
权利要求
1.一种无级变速器的引擎制动控制装置，该装置适用于具有无级变速器的车辆，无级变速器可以使速度比无阶段地变化，其中的速度比用“输出转数/输入转数”表示，其特征在于所述无级变速器的引擎制动控制装置包括检测油门踏板踏入位置的装置；测量车速的装置和控制无级变速器速度比的装置，即，通过上述两个检测装置，分别输入油门踏板的踏入位置及车速，车速越增大，设定的踏入基准点越向踏入侧移位，同时，当实际踏入位置不到踏入基准点时，实际踏入位置与踏入基准点间就有一个变位量，根据这个变位量的大小，引擎制动发生变化。
2.一种无级变速器的引擎制动控制装置，该装置适用于具有无级变速器的车辆，无级变速器可以使速度比无阶段地变化，其中的速度比用“输出转数/输入转数”表示，其特征在于所述无级变速器的引擎制动控制装置包括检测角度偏移量的装置，这个偏移角表示在使油门调节开度变为零的开度变化范围，从最大开度处到实际开度处的角偏移量;测量车速的装置和控制无级变速器速度比的装置，即，通过上述两个检测装置，分别输入角偏移量及车速，引擎的制动扭矩相应于这两个输入量而变化。
全文摘要
一种无级变速器的引擎制动控制装置，该装置适用于具有无级变速器的车辆，其特征在于该装置包括检测油门踏板踏入位置的装置和测量车速的装置，或者检测角度偏移量的装置和测量车速的装置，以及由上述两组检测装置中的任一组测出的信号，控制无级变速器速度比的装置。
文档编号B60W30/18GK1051329SQ9010888
公开日1991年5月15日 申请日期1990年10月31日 优先权日1989年10月31日
发明者宇沢启, 喜利元贞 申请人:株式会社岛津制作所