本发明涉及一种与变速单元相连的发动机扭矩控制装置，更具体地 说，本发明涉及一种能够在减档期间减少换档震动的发动机扭矩控制装置。

减少换档震动的发动机扭矩控制装置的示例是在日本公开的专利公报
第2001-328461号中公开的那种。利用该装置，在换档期间，节气门固定在 一特定开度上，同时离合器脱离，使得可以很快地获得用于使发动机转速 与离合器输出速度同步的同步速度。此后，在发动机转速和同步速度之间 的差落入特定范围内的时间点上，节气门开度逐渐从该特定开度恢复到与 同步速度相对应的开度。在发动机转速变化的方向出现反转的时间点，离
口 ^5" -cr 口 。
鉴于上述情况，本领域技术人员从这个公开内容中将清楚地认识到需 要一种改进的发动机扭矩控制装置。本发明解决了现有技术中的这种需求 以及其他需求，本领域技术人员将从这个公开内容中理解到。

已经发现，利用上述传统装置，由于在换档期间，节气门开度固定同 时离合器脱离，因此不能执行适合于所有发动机工作条件的控制，存在发 动机转速将升得太高的风险。此外，由于存在发动机转速相对于节气门开 度指令值的响应滞后，升高的发动机转速不能很快降低，结果，达到同步 速度所要花费的时间，即换档时间更长，这负面地影响了换档响应。
鉴于过去遇到的问题构想出本发明，本发明的目的是提供一种发动机 扭矩控制装置，该装置减小了换档震动，同时通过缩短换档时间来改善换 档响应。
为了实现这个目的，本发明提供了一种发动机扭矩控制装置，该装置
包括换档控制部分和发动机输出扭矩控制部分。该换档控制部分被设定成 有选择地操纵在减档期间脱离的离合器，以实现变速单元的空档状态。该 发动机输出扭矩控制部分被设定成对来自发动机的发动机输出扭矩进行反 馈控制，使得在减档后实际发动机转速达到目标速度，在发动机转速已经
被同步后，离合器接合以进行换档。发动机输出扭矩控制部分进一步被设 定成至少利用比例控制和微分控制来执行反馈控制，在目标速度和实际发 动机转速之间差等于或小于一特定值之前，暂停微分控制。
本发明的这些和其它目的、特征、方面和优点将从下面的详细描迷中 为本领域技术人员所理解到，该详细描述结合附图公开了本发明的优选实施例。

参考构成本说明书一部分的附图。
图l是配备有根据本发明一个实施例的发动机扭矩控制装置或系统的
内燃机的示意图；
图2是示出在换档期间使用根据本发明 一个实施例的发动机扭矩控制 装置进行发动机输出扭矩控制的简化框图；
图3是在由同步扭矩计算部分进行的同步扭矩的计算中所涉及到的细 节的框图；
图4是由根据本发明一个实施例的发动机扭矩控制装置所使用的微分 增力口速度差i殳定图(differential added speed difference setting map)的示例；
图5是一个时序图，显示了在减档期间所出现的所选择车辆参数的控
制特性。

下文将参照附图解释本发明的选出的实施例，从这个公开内容本领域 技术人员可以理解到下面对本发明实施例的描述仅为了说明而提供，并不 出于限制如权利要求书及其等价物限定的本发明的目的。
首先参考图1,图l示意性显示了配备有根据本发明一个实施例的发动 机扭矩控制装置或系统的内燃机l。在图l中，发动机1通过进气通道2接收 进气，使得进气被供应到发动机l的每个气缸中。通过对操纵节气门4的节气门马达3进行控制，对穿过进气通道2到达每个气缸的进气进行调整。由 节气门马达3搡纵节气门4可以用传统方式实现。由于节气门马达3操纵节 气门4可以用传统方式实现，因此这些结构在此将不再详细讨论或说明。
自动变速器5以传统方式与发动机l的输出轴la相连。这个自动变速器 5具有自动换档模式以及允许驾驶员手动换档的手动换档模式。自动变速 器5基本上包括变矩器6、变速机构（齿轮机构）7和液压控制机构8。变矩 器6与发动机l的输出轴la相连，变速机构7与这个变矩器6的输出侧相连。 液压控制机构8被设定并布置成接合和脱离变速机构7中的各种变速部件9 (离合器等）
通过各种电磁阀对液压控制机构8的工作液压进行控制。所迷各种电 磁阀是本领域公知的传统部件。由于电磁阀是本领域公知的，这些结构将 不再进行详细讨论或说明。而是，为了简单扼要的缘故，仅显示了四个换 档螺线管10和一个闭锁螺线管11。换档螺线管10被设定并布置成执行自动 换档操作。闭锁螺线管11被设定并布置成执行变矩器6闭锁，用于将扭矩 直接从发动机传递到自动变速器5。
发动机l由发动机控制单元（EGCU) 12控制，自动变速器5由自动变 速器控制单元（ATCU) 13控制。发动机控制单元12和自动变速器控制单 元13由通信线14相连，允许包括检测信号在内的特定信息在两者之间来回 传送。因而，换档螺线管10和闭锁螺线管11可操纵地与发动机控制单元12 和自动变速器控制单元13相连，从而如下文所述有选择地控制换档螺线管 10和闭锁螺线管11的接合和脱离。
发动机控制单元12优选地包括带有控制发动机1操作的发动机控制程 序的微型计算机。同样，自动变速器控制单元13优选地包括带有控制自动 变速器5操作的自动变速控制程序和控制换档螺线管10和闭锁螺线管11以 及电磁阀来执行升档和减档操作的自动换档控制程序的微型计算机。控制 单元12和13也优选地包括诸如输入接口电路、输出接口电路和存储装置的 其它传统部件，所述存储装置例如可以是ROM (只读存储器）装置和 RAM (随机存取存储器）装置。从这个公开内容本领域技术人员可以理解 到用于控制单元12和13的精确结构和算法可以是任何执行本发明功能的硬 件和软件的结合。换句话说，说明书和权利要求书中的"装置和功能"条 款应该包括能够执行"装置和功能"条款功能的任何结构或硬件和/或算法
或软件。此外，控制单元12和13可以集成在带一个或多个处理器的单个电 子控制单元ECU中，如图所示。换句话说，控制单元12和13可以具有分开 的部件或可以共享部件。
各种信号从各种传感器传送到发动机控制单元12，所述传感器包括但 是不局限于节气门传感器21、加速器搡作传感器22、水或冷却液温度传感 器23、发动机转速传感器24和车速传感器25等。根据需要和/或希望，这些 信号由通信线14传送到自动变速器控制单元13。节气门传感器21被设定并 布置成检测节气门打开量或节气门4的开度，并将表示节气门4开度的信号 传送到发动机控制单元12。加速器操作传感器22被设定并布置成检测加速 器踏板下压量APS,并将表示加速器踏板下压量APS的信号传送到发动机 控制单元12。水或冷却液温度传感器23被设定并布置成检测发动一几冷却水 或冷却液的温度Tw,并将表示发动机冷却液温度Tw的信号传送到发动机 控制单元12。发动机转速传感器24被设定并布置成检测发动机转速Ne,并 将表示发动机转速Ne的信号传送到发动机控制单元12。车速传感器25被设 定并布置成检测车速VSP，并将表示车速VSP的信号传送到发动机控制单 元12。
各种信号从各种传感器传送到自动变速器控制单元13,这些传感器包 括但是不局限于档位传感器26、换档模式开关27和换档位置传感器28。根 据需要和/或希望，这些信号由通信线14传送到发动机控制单元12。档位传 感器26被设定并布置成检测自动变速器5的齿轮机构的档位Gp，并将表示 档位Gp信号传送到自动变速器控制单元13。换档模式开关27被设定并布置 成设定自动变速器5的换档模式（自动换档模式或手动换档模式），并将表 示目前换档模式的信号传送到自动变速器控制单元13。换档位置传感器28 被设定并布置成检测换档杆位置SP，并将表示换档杆位置SP的信号传送到 自动变速器控制单元13。
基于来自上述各种传感器的信号，发动机控制单元12执行诸如燃料喷 射控制和点火正时控制的发动机控制，计算目标发动机扭矩，并驱动节气 门马达3对节气门4的开度进行控制，从而获得所述目标发动机扭矩（执行 发动机输出扭矩控制）。
在自动换档模式下，其间，基于加速器操作量APS和车速VSP，通过 参考预先设定的图表等，自动变速器控制单元13设定最佳传动比，并对换
档螺线管10进行控制，从而实现最佳传动比。在手动换档模式下，根据驾 驶员是否已经使用换档杆进行升档或减档，自动变速器控制单元13将传动 比设定为一个比当前传动比更高或更低的传动比，并对换档螺线管10进行 控制，从而获得所选择的传动比。
此外在手动换档模式下，当检测到减档操作时（也就是当需要减档 时），由发动机控制单元12和自动变速器控制单元13的协同控制导致为当 前（换档前）传动比而结合的离合器脱离，从而获得空档状态，并且对换 档后目标发动机转速（此时称作目标同步速度）进行计算，并控制发动机 输出扭矩，使得实际发动机转速rNe变成目标同步速度tNe，此后，用于换 档后传动比的离合器接合，从而在减档期间减小了换档震动。
现在将参照图2对由发动机控制单元12执行的发动机输出扭矩控制进 行描迷。图2是在减档期间由发动机控制单元12所执行的发动机输出控制 的简化框图。如图2所示，发动机控制单元12的发动机输出控制功能包括 驾驶员所需扭矩计算部分201、目标同步速度计算单元202、同步扭矩计算 部分203、自动变速器需求反映器204和扭矩/节气门开度转换器205，利用 本发明的这种结构，如下文所述，暂停微分控制并执行包含比例控制的反 馈控制，直至发动机转速达到目标速度为止，并直至获得特定值（速度） 为止。在已经达到目标速度并且获得特定值的时间点，增添微分控制，实 施包含微分控制和比例控制的反馈控制。结果，直至发动机转速达到目标 速度之前，发动机转速增加速率保持得很高，而在发动机转速刚要达到目 标速度之前，发动机转速增加速率降低，从而遏制过调，可以实现减少换 档震动和改进换档响应。
在图2中，驾驶员所需扭矩计算部分201被设定成基于加速器操作量 APS，计算驾驶员所要求的发动机输出扭矩（所需发动机扭矩）TTEIF, 然后将这个所需发动机扭矩TTEIF输出到自动变速器需求反映器204。
制单元13输入的换档后档位（传动比）NEXTGP,计算目标同步速度tNe。 目标同步速度计算单元202然后被设定成将这个目标同步速度tNe输出到同 步^L矩计算部分203。
除了来自目标同步速度计算单元202的目标同步速度tNe，同步扭矩计 算部分203接收来自自动变速器控制单元13的同步控制要求（例如，同步
控制指令）以及实际发动机转速rNe。同步扭矩计算部分203被设定成计算 用于使实际发动机转速rNe达到目标同步速度tNe的发动机输出扭矩（在下 文称作同步扭矩）TQTMSTAC。同步扭矩计算部分203#_设定成将这个同 步扭矩TQTMSTAC输出到自动变速器需求反映器204。当在手动换档模式 下存在一个减档需求时，从自动变速器控制单元13输出该同步控制指令。 下文将讨论该同步扭矩TQTMSTAC的计算（参考图3)
自动变速器需求反映器204被设定成计算所输入的驾驶员所需扭矩 TTEIF和同步扭矩TQTMSTAC,并从两者中选择较大的一个，将所选择的 扭矩作为目标发动机扭矩TRQNTU输出到扭矩/节气门开度转换器205。通 常当在手动换档模式下存在一个减档需求时，作为目标发动机扭矩 TRQNTU输出的是同步扭矩TQTMSTAC,当在手动换档模式下没有减档需 求时或当处于自动换档模式下时，作为目标发动机扭矩TRQNTU输出的是 驾驶员所需扭矩TTEIF。
扭矩/节气门开度转换器205被设定成设置目标节气门开度TTVO,以 便获得所输入的目标发动机扭矩TRQNTU (也就是将目标发动机扭矩转换 为节气门开度），并将这个目标节气门开度TTVO输出到节气门马达3。结 果，节气门马达3驱动节气门4，实现该目标节气门开度TTVO。虽然图中 没有显示，但是例如可以设置一个安全控制器，从而如杲因电路故障、噪 声等，目标发动机扭矩TRQNTU显示一不正常数值，该输出值将被限制。
图3是在由同步扭矩计算部分执行的同步扭矩的计算中所涉及到的细 节的框图。
如图3所示，同步扭矩计算部分203被设定成使发动机输出扭矩经历使 用比例控制和微分控制的反馈控制。因而，同步扭矩计算部分203包括比 例控制器301 (包括速度差计算部分311和比例扭矩计算部分312)、微分控 制器302 (包括微分扭矩计算部分321和输出切换部分322 )、控制扭矩计算 部分303、比较器304和同步扭矩输出部分305。
速度差计算部分311被设定成计算所输入的目标同步速度tNe和实际发 动机转速rNe之间的速度差err (也就是err - tNe - rNe ),速度差计算部分 311然后将该速度差err输出到比例扭矩计算部分312 。
比例扭矩计算部分312被设定成由所输入的速度差（tNe-rNe)和比 例增益Gp计算比例扭矩TQTMSTACp ( TQTMSTACp = Gp x err )，比例扭
303。在此执行高增益比例控制，从而更快地使实际发动机转速rNe达到目 标同步速度tNe。
同时，微分扭矩计算部分321被设定成从所输入的实际发动机转速的 微分值d (rNe) /dt和微分增益Gd来计算微分扭矩TQTMSTACd (也就是 TQTMSTACd ( = Gd x d ( rNe ) /dt)),微分扭矩计算部分321然后将这个 微分扭矩TQTMSTACd输出到输出切换部分322。
输出切换部分322被设定成根据基于速度差err和实际发动机转速rNe的 确定结果而选择"0"或微分扭矩TQTMSTACd，输出切换部分322然后将 这个选择输出到控制扭矩计算部分303。更具体地说，通过参考图4所示的 基于实际发动机转速rNe的图表（微分增加速度差设定图表），计算微分增 加速度差err2。然后由输出切换部分322将微分增加速度差err2与速度差err 进行比较。在速度差err等于或小于微分增加速度差err2之前（也就是在实 际发动机转速rNe达到微分增加速度之前，该微分增加速度是通过从目标 同步速度tNe减去微分增加速度差err2而获得的），输出切换部分322输出 "0"。仅当速度差err等于或小于微分增加速度差err2时（当实际发动机转 速rNe达到微分增加速度时），微分扭矩TQTMSTACd才被输出。
例如，在图4中，如果目标同步速度tNe是6500rpm,实际发动机转速 rNe是5000rpm，那么必须改变的发动机转速是1500rpm (也就是速度差 err )。从而当实际发动机转速rNe是5000rpm时，微分增加速度差err2大致是 100rpm。此时，由于速度差err大于100rpm (在实际发动机转速rNe达到 5900rpm之前），输出切换部分322输出"0"。当速度差err等于或小于 100rpm (当实际发动机转速rNe达到5900rpm时），输出切换部分322将仅输 出微分扭矩TQTMSTACd。如果目标同步速度tNe是3500rpm，实际发动机 转速rNe是3000rpm，则速度差err是500rpm。因而，当实际发动机转速rNe 是3000rpm时，微分增加速度差err2大致是330rpm。在这种情况下，如果速 度差err大于330rpm (在实际发动机转速rNe达到3170rpm之前），输出切换 部分322输出"0";而当速度差err等于或小于330rpm (在实际发动机转速 rNe达到3170rpm时），输出切换部分322仅输出微分扭矩TQTMSTACd。
另一方面，图4所示微分增加速度差设定图根据下述观点创立，即， 在发动机转速更容易由比例扭矩TQTMSTACp (速度差和实际发动机转
速）升高、实际发动机转速相对远离目标同步速度时，反映微分扭矩，在 发动机转速越不容易升高、实际发动机转速相对接近目标同步速度时，反
映微分扭矩。参考图4对微分扭矩TQTMSTACd反映时刻（微分控制的加 入）进行适合地控制。
控制扭矩计算部分303被设定成将比例扭矩TQTMSTACp和同步偏差扭 矩与目前同步扭矩TQTMSTAC相加，然后减去来自输出切换部分322的输 出，从而对同步扭矩TQTMSTAC进行更新。更新后的同步扭矩 TQTMSTAC输出到比较器304。在此，不使用积分控制（也就是不计算积 分扭矩），代替的是设置同步偏差扭矩，在该实施例中，同步偏差扭矩是 "0"。
因而，当速度差err大于微分增加速度差err2时，从控制扭矩计算部分 303输出等于TQTMSTAC (先前值）+ Gp x err的同步扭矩TQTMSTAC。然 而，当速度差err小于或等于微分增加速度差err2时，从控制扭矩计算部分 303输出等于TQTMSTAC (先前值）+ Gp x err - Gd x d ( rNe ) /dt的同步扭 矩TQTMSTAC。
在该实施例中，将同步偏差扭矩设定为"0"。然而，同步偏差扭矩可 以是O以外的数值，或可以设定为根据速度差err的变量，可以使用积分控 制（除了上述比例控制和微分控制之外）。
比较器304神皮设定成将输入的同步扭矩TQTMSTAC和最大可能的发动 机输出扭矩进行比较，选择两者中较小的数值，然后将这个选择扭矩输出 到同步扭矩输出部分305。
同步扭矩输出部分305被设定成根据是否存在来自自动变速器控制单 元13的同步控制要求（同步控制指令）而选择"0"或所输入的同步扭矩 丁QTMSTAC。然后同步扭矩输出部分305将这个选择输出到自动变速器需 求反映器204 (参考图2)。
图5是在存在减档要求时发动机输出扭矩控制的时序图。
当存在一个减档要求（例如从三档到二档）（时刻tl )时，计算目标同 步速度tNe (换档后发动机转速），并且基于目标同步速度tNe和实际发动机 转速rNe的差（参考图2和3 ),将比例扭矩TQTMSTACp作为目标发动机扭 矩TRQNTU输出。在此，比例控制器301被设计为执行上述高增益比例控 制，节气门4的开度被控制得变大（在图中，作为示例，节气门显示为完
全打开）。结果，实际发动机转速rNe快速开始向目标同步速度tNe升高。而
且，此时从自动变速器控制单元13向自动变速器5的换档螺线管9和10输出
离合器脱离指令，三档离合器脱离。
此后，实际发动机转速rNe增加，当速度差err小于或等于微分增加速
度差err2 (当实际发动机转速达到微分增加速度差）时，反映微分扭矩 TQTMSTACd的同步扭矩TQTMSTAC输出到目标发动机扭矩TRQNTU (时 刻t2)。也就是在实际发动机转速rNe达到微分增加速度差之前，发动机转 速由比例扭矩TQTMSTACp快速增加，但是当已经达到樣t分增加速度差 后，微分扭矩TQTMSTACd被进一步反映（减去），导致发动机转速緩慢增 加，这有助于防止过调。
一旦实际发动机转速rNe与目标同步速度tNe匹配时，从自动变速器控 制单元13向自动变速器5的换档螺线管9和10输出离合器接合指令，结束换 档（时刻t4)。
虽然没有详尽介绍，也可以使用点火正时延迟控制部分206 (参考图 和5中的虛线），其中，通过延迟点火正时使之与离合器脱离周期的后半段 同时或稍微晚一些，诸如反映微分扭矩的时刻，减小发动机输出扭矩。这 样做可以使发动机转速通过点火正时的延迟而快速减小，与单独使用节气 门控制相比，可以更快地使发动机转速与目标同步速度匹配。
利用上述实施例，当在手动换档模式下存在减档需求时，如果实际发 动机转速rNe和目标同步速度tNe之间的速度差err比微分增加速度差err2 大，基于该速度差err，发动机输出扭矩经历比例控制实施的反馈控制。在 速度差err等于或小于微分增加速度差err2的时间点，加入了微分控制，发 动机输出扭矩经历比例控制和微分控制实施的反馈控制，这将过调遏制在 最低限度，改进了与目标同步速度的匹配。另一个优点是，由于在此情况 下反馈控制并不包括积分控制，控制更简单，虽然当然也可能执行积分控 制。
上述特定值设定在这样的量，即在该处，将由比例控制实施的反馈控 制转换到由比例控制和微分控制而实施的反馈控制。然而该特定值不是一 固定值，而是基于实际发动机转速rNe和速度差err设定。因而当发动机转 速更容易升高，实际发动机转速rNe相对远离目标同步速度时，反映比例 扭矩；而当发动机转速不容易增加，实际发动机转速rNe相对接近目标同
步速度时，反映孩克分扭矩。由于4艮据状态，孩允分扭矩的反映（控制的切 换）可以在适合时刻被执行，所以可以在对目标同步速度的匹配和换档响 应方面得以改善。
而且，如果在速度差err下降或小于微分增加速度差err2的时间点或此 后，除了反应微分扭矩之外，还使用点火正时延迟控制，与仅有节气门控 制相比发动机转速的响应将更好，因此能够更好地避免过调。从而可以在 对目标同步速度的匹配和换档响应方面进一步得以改进。
如在此用来描述上述本发明的，在此所用的术语"检测"描述由一种 部件、 一个部分、 一种装置等所执行的操作或功能，上述部件、部分、装 置等包括不需要物理检测的一种部件、 一个部分、 一种装置等，但更包括 确定、测量、模拟、预测或计算等以执行所述操作或功能。这里所用的术 语"被设定成"描述一种部件、部分或装置的零件，包括被构造和/或编程 来执行所需功能的硬件和/或软件。此外，在权利要求中表达为"装置加功 能"的术语可以包括能够用于执行本发明所述部分功能的任何结构。这里 所用的程度术语如"基本"、"大约，，和"近似"意味着被修饰术语的一个 合理偏移量，使得最终结果不会显著改变。例如，这些术语可以被解释为 包括被修饰术语的至少± 5 %的偏离，如果这个偏离没有否定它所修饰的 词汇的意义。
虽然仅仅所选的实施例被选择来说明本发明，但是从这个公开内容 中，本领域技术人员可以理解到在不脱离所附权利要求限定的发明范围前 提下，可以在其中进行各种改变和修改。此外，根据本发明的实施例的上 迷描述仅仅提供用来说明，而不是用作限制由所附权利要求和它们的等价 物限定的发明的目的。因此，本发明的范围不限于公开的实施例。