CN100537320C - 车辆用摩擦发动控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有发动机的车辆所用的发动控制系统包括选择性地允许来自所述发动机的转矩传递的离合器。控制模块根据节气门位置和发动机速度来确定发动转矩以便获得目标发动机失速速度。控制模块根据发动转矩确定离合器转矩并根据离合器转矩来调节离合器的接合情况。

Description

车辆用摩擦发动控制系统
技术领域
本发明涉及车辆动力系，更特别涉及用于车辆动力系的发动控制系统。
背景技术
车辆动力系通常包括传动装置、发动机和动力系控制器。传动装置通过齿轮减速装置将发动机输出转矩传递至传动轴，该传动轴使车辆的车轮转动。动力系控制器控制着传动装置和发动机的操作。传统上，动力系包括发动装置，这些发动装置包括但是并不限于变矩器或摩擦离合器。更具体而言，自动传动装置一般包括变矩器，而手动或自动手动传动装置(AMT)包括摩擦离合器。摩擦发动装置逐渐联接着旋转式构件从而将它们固定以便一起旋转。
传统摩擦发动控制策略包括闭环转差速度控制和流体联接仿真控制。闭环转差速度控制监控跨过摩擦发动装置的转差速度并对转差速度进行调节以便使其沿循单个预期的分布曲线。闭环转差速度控制并不足以可靠防止系统变化并且不能保持稳定操作。流体联接仿真控制模拟流体联接特性并对摩擦发动装置进行调节以便仿真单一转矩吸收曲线。然而，流体联接仿真控制不能提供足够的自由度以便获得用于各个节气门开度的预期发动机失速速度。
发明内容
相应地，本发明提供了一种具有发动机的车辆所用的发动控制系统。这种发动控制系统包括离合器和控制模块，该离合器选择性地允许来自发动机的转矩传递，控制模块根据节气门位置和发动机速度确定发动转矩以便获得目标发动机失速速度。控制模块根据发动转矩确定离合器转矩并根据离合器转矩调节离合器的接合情况。
根据其它特征，发动转矩根据初始发动转矩和修改量来确定。初始发动转矩根据节气门位置和发动机速度来确定。修改量根据传动装置的输入轴与输出轴之间的速度比和节气门位置来确定。
根据其它特征，离合器转矩还根据锁定转矩来确定。锁定转矩根据发动机转矩来确定。
根据其它特征，离合器转矩根据锁定变量来确定。锁定变量根据离合器的锁定状态来确定并且其值介于从0到1的范围内。锁定变量根据节气门位置和输出轴的速度来确定。
通过阅读下文中提供的详细描述，将会清楚本发明的更多适用领域。应当理解，尽管以下详细描述和特定实例显示了本发明的优选实施例，但是它们仅用于示例说明，并且并未意欲限制本发明的范围。
附图说明
通过阅读详细描述和附图，将会更充分地理解本发明，图中：
图1为包括本发明的发动控制系统的车辆的简图；
图2为包括示例性传动装置的图1车辆的简图；
图3为信号流图，示出了根据本发明的离合器发动转矩的计算情况；
图4为曲线图，示出了用于确定摩擦发动转矩的示例性查阅表；
图5为曲线图，示出了用于确定摩擦发动转矩的示例性查阅表；
图6为曲线图，示出了用于确定修改量项的示例性查阅表；
图7为曲线图，示出了用于确定锁定与解锁速度的示例性查阅表；
图8为用于确定发动离合器状态的状态转移图；以及
图9为简图，示出了使用本发明的发动控制系统的合成摩擦发动特性。
具体实施方式
对优选实施例的以下描述事实上仅为示例性并且决非用于限制本发明、其应用或用途。为清楚起见，在各图中，将使用相同的参考数字来标示相似的元件。在本文中用到时，术语“模块”指的是特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或组)和存储器、组合逻辑电路或提供所述功能的其它适用部件。
本发明提供了一种增加传动装置效率的摩擦发动控制系统。可以实施发动控制系统以便通过使用摩擦离合器的任何系统来调节动力传动装置。此类系统包括但是并不限于步进比率传动装置、连续可变传动装置(CVT)、离合器至离合器型传动装置、自动手动传动装置(AMT)、多离合器传动装置(AT)、双离合器传动装置(DCT)以及具有分离式启动离合器或其它适用离合器的系统。本发明的发动控制系统在车辆发动期间对通过发动离合器传递的转矩进行调节。例如，在自动传动装置的情况下，发动离合器包括用于建立齿轮比的离合器。还可以预期，发动离合器可以包括选择性地联接着发动机和传动装置的离合器，如在AMT的情况下。
现在参看图1，示意性示出了车辆10。车辆10包括发动机12、联接机构14和传动装置16。联接机构选择性地联接着发动机12和传动装置16以便将来自发动机12的驱动转矩传递至传动装置16来驱动车辆10。联接机构14可以包括但并不限于摩擦离合器，如在AMT的情况下。传动装置16包括通过联接机构14由发动机12驱动的输入轴和驱动着驱动线路的输出轴。
发动机12包括节气门20和进气歧管22。空气通过节气门20被引入进气歧管22。节气门20包括可调式节流板24以便对进入进气歧管22的空气流进行调节。引入进气歧管22的空气与燃料混合以便在发动机12的气缸(未示出)内燃烧。空气燃料混合物的燃烧通过由点火系统26控制的火花塞开始。火花塞定时可以通过点火系统26相对于可滑动地放置于气缸内的活塞(未示出)的冲程位置来进行调节。相对于活塞冲程位置的火花提前或延迟可以用于调节发动机12的转矩输出。
控制模块28控制着发动机12、联接机构14和传动装置16的操作。尽管所示的控制模块28为控制并监控着车辆10的动力系的单个控制模块，但是可以预期控制模块28可以包括分离式控制模块，如通过串行总线通讯的发动机控制模块(ECM)和传动装置控制模块(TCM)。控制模块28与点火系统26通讯以便控制火花定时，并且与致动器30通讯以便控制联接机构14。致动器30可以为机械致动器或液压致动器，其通过改变液压压力来对联接机构14进行调节。
控制模块28还与节气门位置传感器(TPS)32和节气门致动器34通讯。TPS32产生对应于百分比节气门开度的节气门位置信号(TP)。节气门致动器34根据由控制模块28产生的控制信号来调节节流板24的位置。控制模块28还与进气歧管绝对压力(MAP)传感器36和发动机速度传感器38通讯。MAP传感器36产生压力信号而发动机速度传感器38产生显示发动机速度(RPM)的速度信号。第一速度传感器40产生对应于传动装置输入轴速度(TISS)的信号。齿轮传感器42产生显示传动装置中正在操作的当前齿轮的信号。第二速度传感器43产生对应于传动装置输出轴速度(TOSS)的信号。
车辆10还包括加速器踏板46(即节气门输入)和速比范围选择器48(即换档输入)。加速器踏板位置(APP)传感器47产生传递至控制模块28的APP信号。控制模块28根据APP信号控制节流板的活动。速比范围选择器48为多状态开关并且包括上叩/下叩式换档输入49。速比范围选择器48与传动装置16电通讯以便显示传动装置16的操作模式。这些操作模式可以包括但是并不限于停车、倒车、空挡、驱动以及叩击换档(tap shift)。在驱动模式中，控制模块28根据换档规范确定变速调档。在叩击换档模式中，车辆操作者可以命令变速调档(上或下)。在任一种模式中，都产生显示需要变速调档的换档信号。
现在参看图2，车辆10包括示例性传动装置16’，其公开于共同转让的2002年11月15日提交的U.S.Pat.App.Serial No.10/295,120，并且其基于2002年11月15日提交的U.S.Prov.App.Serial No.60/336,126，这些专利的公开内容在本文中特意引入作为参考。可以理解，本发明的发动控制系统可以与其它类型的传动装置一起使用，这些传动装置包括但是并不限于U.S.Pat.App.Serial No.10/295,120中所公开的传动装置。示例性传动装置16’包括多个选择性致动的离合器以便建立特定齿数比。例如，离合器60和62可以接合以便限定第一前进齿轮比。离合器60在车辆发动期间被调制并且定义为发动离合器。替代地，可以实施单个离合器来建立特定齿轮比。在限定第一前进齿轮或倒车齿轮的单个离合器情况下，单个离合器被确定为发动离合器。在多个离合器的情况下，离合器之一被确定为发动离合器。根据本发明的发动离合器控制系统，控制模块28与压力系统51通讯，压力系统51调节对发动离合器的液压压力。
当驾驶员在车辆静止时压下加速器踏板46时，就会发生车辆发动事件。当显示车辆发动时，发动控制系统就会起动离合器接合。发动控制系统在接收将临的离合器接合信号时确定预期发动机负载。包括离合器转矩(TCL)的预期发动机负载取决于离合器容量(即离合器转矩传递能力)、APP(即驱动转矩需求)、齿轮比、车辆速度、发动机速度和MAP。
现在参看图3，信号流图示出了用于确定TCL的由发动控制系统执行的信号处理过程。TCL为发动车辆10所需的离合器转矩的最小值。TCL取决于锁定转矩(TLOCK)、发动转矩(TLAUNCH)、锁定变量(K)和离合器增益(g)。TCL根据以下方程式来计算：
TCL＝(TLOCKK+TLAUNCH(1-K))·g         (1)
TLOCK为涉及锁定状态的转矩容量信号并且根据发动机转矩来确定。摩擦发动过程根据TLAUNCH来控制。g为离合器转矩与传动装置输入转矩之比并且作为常数提供。TCL通过根据方程式1的功能模块300来计算。
TLOCK根据最小锁定转矩(kMINLOCKTQ)、锁定转矩(kLOCKTQ)、锁定转矩偏移量(kLOCKTQOS)以及发动机转矩(TENG)来确定。kMINLOCKTQ为锁定离合器所需的最小转矩。kLOCKTQ为与锁定条件下所用的转矩增益相关的无量纲常数并且通过倍增器302乘以TENG。通过加法器304从kLOCKTQ与TENG的乘积中减去kLOCKTQOS而产生转矩差信号(TDIFF)。操作者306确定TLOCK为kMINLOCKTQ与TDIFF之间的最大值。
TLAUNCH根据TP、TISS和TOSS来确定。TP为由用于提供速率限定TP(TPRL)的速率限制器308所限定的速率。速率限制器308限制着TP信号的速率变化以便平滑地增加速率，而非通常由连续叩击加速器踏板的急躁的驾驶员采取的步进式增加。TP和TPRL被输入至开关模块310。开关模块310为逻辑开关或其它配置成用于实施各种逻辑图的适用开关。在一种逻辑图中，开关模块310根据节气门开度的特定百分数而在两个输入信号之间求差。例如，开关模块310的输出可以规定为小于节气门开度的2％。如果TPRL小于2％(例如：1％)，而TP大于2％(例如：5％)，开关模块310就使TPRL通过。替代地，开关模块310可以设定成使百分比节气门开度大于特定阈值(例如：2％)的信号通过。在这种情况下，TP通过开关。
TP和TPRL之一通过开关模块310至第二TP速率限制器312。第二TP速率限制器312进一步处理所通过的信号(TP、TPRL)产生第二速率限制TP信号(TPRL2)，这样就提供了平滑地过渡。TPRL2由TP过滤器314处理。TP过滤器314可以为将噪声从TPRL2滤出的低通过滤器。初始发动转矩(TC)根据基于所过滤TPRL2和TISS的查阅表316来确定。图4中示出了示例性查阅表，图5中示出了相应的三维查阅表。TC查阅表允许发动机控制系统根据TP和发动机速度获得预期发动机失速速度。按照这种方式，发动控制系统提供了若干自由度来为任意建立的百分比节气门开度、平衡性能和燃料经济性确定预期失速速度。
再参看图3，速度比率(SR)由SR模块318根据TISS和TOSS来确定。SR根据以下方程式来计算：
SR＝TOSS·r/TISS            (2)
其中r为离合器充分接合时传动装置16所处于的传动装置齿轮比。SR的绝对值(SRABS)由操作者320确定。修改量项(MOD)根据基于SRABS和所过滤的TPRL2的查阅表322来确定。图6中以曲线图形式示出了示例性查阅表。MOD所用的示例性值介于0.7至1之间的范围内。TLAUNCH由倍增器324确定为TC和MOD的积。MOD允许发动离合器软锁定以防止驱动线路中的其它显著的震击或振动。
K为锁定变量的速率限制值，其优选地介于0与1之间的范围内。K由查阅表模块326根据TP和TOSS来确定。更具体而言，锁定速度(SLU)和解锁速度(SUL)根据基于TP和TOSS的查阅表来确定。图7中以曲线图形式示出了示例性查阅表。SLU和SUL可以使用相应的锁定与解锁速度线来确定。替代地，表示变速调档的虚线可以用于确定SLU和SUL。非速率限制的K(KNRL)根据基于SLU、SUL和TOSS的状态转移模块328来确定。速率限制器330速率限制着K以便保证0到1之间或1到0之间的平稳过渡。
图8示出了根据本发明的示例性状态转移图。由控制模块28显示的初始离合器状态为解锁或发动状态410。在解锁状态800中，K设定成等于0。解锁状态800需要TOSS小于SLU(例如：TOSS<SLU)。TOSS通常介于300RPM至约1700RPM的范围内。然而，本发明所属领域的普通技术人员都清楚，该范围可以取决于车辆的特定特征。在车辆已处于操作中并且SLU已被确定之后，就会发生从解锁状态向锁定状态802的状态转移。状态转移发生于TOSS大于SLU(例如：TOSS>SLU)时。在锁定状态802中，K设定成等于1。
现在参看图9，示出了使用本发明的发动控制系统的摩擦发动特征。图9的曲线绘出了车辆速度与事件的关系。失速速度由发动机速度曲线与涡轮机速度曲线的交点来确定。通过实施本发明的方法，TCL决定着任意建立的百分比节气门开度所确定的预期失速速度。
根据以上描述，本发明所属领域的普通技术人员现在能够理解，本发明的广义思想能够按照各种形式实现。因此，尽管以上结合其特定实例描述了本发明，但本发明的真正范围不应当被限制于此，因为在研究了附图、说明书和以下权利要求之后，本发明所属领域的普通技术人员将会清楚其它改型。

Claims (28)

1.一种具有发动机的车辆所用的发动控制系统，包括：
离合器，其选择性地允许来自所述发动机的转矩传递；以及
控制模块，其根据基于节气门位置和发动机速度的多条发动转矩曲线来确定发动转矩轨迹以便获得目标发动机失速速度，控制模块根据所述发动转矩轨迹确定离合器转矩并根据所述离合器转矩来调节所述离合器的接合情况。
2.根据权利要求1所述的发动控制系统，其中所述发动转矩轨迹根据初始发动转矩和修改量来确定。
3.根据权利要求2所述的发动控制系统，其中所述初始发动转矩根据节气门位置和发动机速度来确定。
4.根据权利要求2所述的发动控制系统，其中所述修改量根据跨过所述离合器的速度比和节气门位置来确定。
5.根据权利要求1所述的发动控制系统，其中所述离合器转矩还根据锁定转矩来确定。
6.根据权利要求5所述的发动控制系统，其中所述锁定转矩根据发动机转矩来确定。
7.根据权利要求1所述的发动控制系统，其中所述离合器转矩根据锁定变量来确定。
8.根据权利要求7所述的发动控制系统，其中所述锁定变量根据所述离合器的锁定状态来确定并且其值介于从0到1的范围内。
9.根据权利要求7所述的发动控制系统，其中所述锁定变量根据节气门位置和输出轴的速度来确定。
10.根据权利要求1所述的发动控制系统，其中所述离合器使位于传动装置内的旋转轴可转动地互相连接。
11.根据权利要求10所述的发动控制系统，其中所述离合器可以操作用于在所述传动装置内建立齿轮比。
12.一种在车辆发动期间通过离合器调节转矩传递的方法，包括：
根据基于节气门位置和发动机速度的多条发动转矩曲线来确定所述离合器的发动转矩轨迹；
根据所述发动转矩轨迹计算离合器转矩；以及
根据所述离合器转矩来调节所述离合器的接合情况。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述发动转矩根据初始发动转矩和修改量来确定。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述初始发动转矩根据所述节气门位置和所述发动机速度来确定。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述修改量根据跨过所述离合器的速度比和节气门位置来确定。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括确定车辆传动装置的离合器所用的锁定转矩，其中所述离合器转矩还根据所述锁定转矩来计算。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述锁定转矩根据发动机转矩来确定。
18.根据权利要求12所述的方法，其中所述离合器转矩根据锁定变量来确定。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述锁定变量根据所述离合器的锁定状态来确定并且其值介于从0到1的范围内。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述锁定变量根据节气门位置和输出轴的速度来确定。
21.一种控制车辆发动的方法，包括：
根据节气门位置和发动机速度来确定所述离合器的发动转矩；
根据锁定转矩和所述发动转矩来计算离合器转矩；以及
根据所述离合器发动转矩来调节所述离合器的接合情况。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述发动转矩根据初始发动转矩和修改量来确定。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述初始发动转矩根据所述节气门位置和所述发动机速度来确定。
24.根据权利要求22所述的方法，其中所述修改量根据所述节气门位置和跨过所述离合器的速度比来确定。
25.根据权利要求21所述的方法，其中所述锁定转矩根据发动机转矩来确定。
26.根据权利要求21所述的方法，其中所述离合器转矩根据锁定变量来确定。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述锁定变量根据所述离合器的锁定状态来确定并且其值介于从0到1的范围内。
28.根据权利要求26所述的方法，其中所述锁定变量根据节气门位置和输出轴的速度来确定。
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