CN101099055B - 用于非计划性发动机状态下控制变速器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制至少部分不同步的变速器的方法，该方法在速比变化过程期间这样提高至少一个要同步的变速器部分的转速，即变速器的至少一个部件通过可切换的离合器与发动机连接，以及该发动机在其输出轴上提供所需的转速和需要的转矩。为此在由发动机提供的转速和/或所提供的转矩在规定的时间内不足以保证变速器同步的情况下，遵循一种防止变速器意外保持在其空档位置或者怠速位置上的换档策略。

Description

用于非计划性发动机状态下控制变速器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在发动机的非计划性状态下控制全部或者部分不同步变速器的方法。

背景技术

变速器长期以来在不同类型的汽车上使用。因为特别是活塞式内燃机可使用的转速范围相当有限，所以变速器的任务是使这种发动机的输出轴与驱动车轮转速之间的转速比这样配合，使发动机可以在一个所要求的转速范围内运行。为此除了可以任意调整转速比的所谓无级变速器外，主要使用分级变速器。这种变速器的特征在于具有各自不同速比一定数量的非连续变速档位。

在切换一个变速档位时并也在从怠速挂入一个变速档位时，所参与的机械部件例如像轴和/或齿轮必须首先制动或者加速到几乎同步转速。为此在断开发动机与变速器之间的离合器情况下(下面称为行驶离合器)只要事先挂入一个变速档位，变速器就首先进入空档。随后将相互作用连接的部件加速或者制动到几乎同步转速。

因为变速器输出端的转速大多与汽车车轮的转速固定连接，所以为此变速器输入端的转速必须与变速器输出端的转速相应在考虑到所要挂入档位传动比的情况下选择。与此相关的变速器轴的制动大多借助设置在变速器内部或者变速器外部的制动器进行，而加速则通过变速器内部独立于发动机的专用同步装置实现，但该装置非常复杂。

但变速器输入端变速器部件的加速可以按照特别简单的方式通过发动机本身进行。为此从变速器的一个空档位置出发行驶离合器至少在这种程度上闭合，使足够大的转矩可以从发动机传递到变速器输入轴上。

发动机转速这样控制，使变速器输入轴与设定值相应加速。在此方面，行驶离合器可以无打滑闭合且变速器输入转速通过发动机的发动机控制调整。原则上也可以将发动机转速调整到高于变速器同步所需转速的数值上，而轴转速本身的同步通过相应控制行驶离合器和/或制动装置进行。相应地在这里出于同步目的提高变速器部件的转速仅需发动机至少对应高的转速，而且该发动机提供必要的动能。

在这种至少部分不同步的变速器情况下会出现这种情况，即发动机不能提供用于挂入所要求档位变速器同步所需的转速和/或足够的转矩。此方面可能的原因多种多样并在这里无需进一步讨论。

在这样一种情况下不可能挂入所要求的档位，因为相应的变速器部件不能加速。因此变速器保持在空档位置上或需要驾驶员在这种令其感到意外的情况下选择一个档位，该档位可以通过所要同步的变速器部件挂入。

因为在该时间点上变速器输入端与发动机分离，所以其转速相当迅速地降低，而且为驾驶员的这种手动找档仅留下很短的时间。从自动变速器汽车驾驶员的角度出发，变速器在此方面无可识别的原因切换到空档位置和发动机以非常低的转速不均匀运转或者保持甚至熄火。使用手档变速器的驾驶员遇到过这种运行情况，在要求换档时变速器换入怠速和发动机出现上面所介绍的状态。

一般的驾驶员在这种情况下几乎不能识别在该时间点上还能切换的档位并手动作出选择，从而在这种情况下汽车有规则地利用变速器空档滑行。

在发动机出现一定故障的情况下，汽车至少还能短距离行驶并例如到达最近的高速路出口或者修理厂，或者至少离开例如像高速路入口这种危险区，如果不将变速档位变换到一个低档位上的话，由于发动机没有可供使用的转速提高或没有足够可供使用的转矩，变速器会保持在空档位置上。

对此存在发动机的故障状态仅短时间存在的运行情况，如果使发动机成功地例如通过将动能从汽车车轮通过变速器和离合器输送支持一定时间的话，从而可以暂时继续行驶。

发明内容

在这种背景下本发明的目的在于，提供一种用于至少部分不同步的变速器的控制方法，该方法在转矩足够的情况下发动机不能提供变速器同步所需的转速时，也能防止变速器意外保持在空档位置上。

该目的通过一种用于控制至少部分不同步的变速器的方法得以实现，该方法在速比变化过程期间这样提高至少一个要同步的变速器部分的转速，即变速器的至少一个部件通过可切换的离合器与发动机连接并且该发动机在其输出轴上提供所需的转速以及需要的转矩，在由发动机提供的转速和/或所提供的转矩在规定的时间内不足以保证变速器同步的情况下，遵循防止变速器意外保持在其空档位置上的换档策略。

本发明基于这种认识，即在至少部分不同步的变速器情况下，如果足够快地根据变速器输入侧与变速器输出侧之间存在的转速比挂入可切换的档位的话，防止变速器由于发动机未根据预期作出反应而意外保持在其空档位置上。

据此本发明涉及一种用于控制至少部分不同步的变速器的方法，该方法在速比变化过程期间这样提高至少一个要同步的变速器部分的转速，即变速器的至少一个部件通过可切换的离合器与发动机连接以及该发动机在其输出轴上提供所需的转速以及需要的转矩。

在此方面，至少部分不同步的变速器是指一种具有多个可不同选择切换变速器速比的可切换变速器，其中，至少在可能的换档过程中提高至少一个变速器部件的旋转速度，以及其中这种提高通过提高发动机的转速并通过机械连接将转矩从发动机的输出轴传递到至少一个变速器部件上完成。

简单地说，例如变速器的输入端在从第三档回切到第二档时在一定程度上通过发动机加速，使第二档的空转轮和携带该空转轮的变速器轴以至少近似相同的转速旋转，并因此空转轮与轴之间的连接件可以无冲击或者高磨损地闭合。

该目的由此得以实现，即在由发动机提供的转速和/或所提供的转矩在规定时间内不足以保证变速器同步的情况下，遵循一种防止变速器意外保持在其空档位置上的换档策略。

在此方面，对由发动机提供的转速和/或所提供的转矩不足以保证变速器同步的判定可以根据所需转速的计算和与实际转速的比较和/或通过转速变化速度的评估或者计算由发动机提供的转矩和与确定或者估计的基准值的比较进行。在这些情况下监测在正常运行中实际上也允许变速器相应换档过程所达到的发动机参数。

然而，在许多情况下仅需简单监测发动机是否等质预期作出反应。这种监测例如可以由在确定时间上转速分布的监测组成。在这种情况下，在最简单的情况下仅需判定在规定经过的时间段后，发动机的转速是否至少以预先规定的绝对值或者相对值高于输出转速。

可以选择在取决于所选择的档位和已知车速情况下计算所要求的发动机转速或者从列表中读出并监测达到该转速。

在此方面，确定的时间在最简单的情况下可以是一个恒定值，按照该恒定值，正常工作的发动机最迟预计到发动机值的相应变化。然而该时间需要时例如可以依赖于所要切换的变速档位和/或发动机和/或变速器温度以及依赖于其他参数。

在本发明一种优选的实施方式中，在该换档策略内部从变速器输入轴和输出轴上的实际转速比出发测定尚可切换的档位并挂入该档位。

通过这种方法在由发动机提供的转速和/或所提供的转矩不足以计划的换档情况下，尽管如此仍避免变速器输入端在变速器的空档上断开。因此例如可以将储存在汽车上的动能从车轮通过变速器和行驶离合器传递到发动机上并因此短时间对其支持和/或进入一个转速范围内，在该范围内发动机尽管功能故障仍能向例如转向助力泵这种辅助耗能器输出功率。

依据该方法的另一方案，允许挂入一个档位的转速窗口相对于正常运行扩大，而且特别是在变速器输入轴低于正常运行情况下的转速时允许挂档。

防止变速器意外保持在其空档位置上的换档策略不是汽车的正常运行，而是一种策略，它尽管明显故障仍可以暂时继续行驶或者至少延长短行驶距离，以便可以例如离开危险区。因此完全合理地不同于与磨损和行驶舒适性相关的正常运行中适用的设定值，以便通过扩大允许挂档的转速窗口提高挂入目标档或者至少挂入与目标档相邻档的成功机会。

此外具有优点的是，通过驾驶员至少相对于正常运行超出此范围的重新换档至少变得困难和/或完全禁止。

驾驶员在激活这种方法时，首先注意到或者一种不习惯的强闯档或一种可感觉到的换档噪声和/或对他来说与类似的行驶状态相比不习惯的发动机噪声或行驶状态。他因此显然希望通过再次换档纠正猜想的换档失误，或者通过再次换档证实这种不习惯的状态。这一点可以通过手动换档指令发生，例如通过操作点火开关或者通过手动换档或者在自动变速器上行驶时通过相应操作加速踏板或者制动踏板进行。这种状态在这种情况下是不希望的，因为短时间内的重复换档过程就连依据本发明的换档方法也不可能再有效控制。

上述换档变得困难例如会出现在关闭或者分离点火开关或者操作部件时。在全自动换档变速器汽车的情况下，档位的转速范围或行驶速度范围会得到扩展。但在此方面始终优先确保汽车毫无问题地制动并可以停车。

在尽可能避免换档期间，如果汽车低于多个极限速度之一和/或制动力超过预先规定值的话，传动系或离合器会自动断开。极限速度在此方面可以绝对确定并在最简单的情况下几乎相当于汽车的停车。但更重要的是依赖于所挂入的档位和其他可能参数而确定极限速度。制动力例如可以通过减速传感器或者通过制动压力测定。但特别简单的是从变速器输出轴本来存在的转速值的时间分布中测定，或者在考虑到所挂入的档位、发动机转速或者变速器输入轴的情况下测定。

为检查是否可以重新返回正常运行并防止对发动机和/或人员造成危险的汽车运行，依据另一实施方式，在可靠的汽车运行状态下传动系断开，通过对发动机的重新加速要求，检查发动机对变速器的同步是否足够作出反应，以及在发动机对加速要求反应不够的情况下禁止重新启动汽车。

禁止在此方面可以是绝对的，例如通过中断点火、激活停车机构或者类似方式进行。但它也可以是相对的并为此目的服务，即使驾驶员明确，他不能指望汽车惯常的行驶状态和继续运行的话可能持续损坏汽车部件或者至少要考虑到增加磨损。

也可以适当地将绝对和相对禁止加以组合，并例如将可能的继续行驶限制在确定的距离或者时间上和/或使汽车的继续运行例如取决于汽车仪表板上所显示的保养提示，使驾驶员掌握继续行驶可能的后果并例如通过证明同意免除对损坏后果的担保。

最后具有优点的是，依据所述防止变速器意外保持在其空档位置上的换档策略，变速器保持在尽可能低的档位上。因为低档在标定的变速器输出转速下在变速器输入轴上的转速较高，所以可以从这种高转速出发通过变速器输入轴的制动使更高档位同步，并因此在通过变速器制动器制动的情况下毫无问题地进行切换。如果汽车接近该档位具有的极限速度，那么因此可以毫无问题地切换到下个高档位。发动机转速在新档位上至少仍处于中等转速范围内，由此将提高到发动机提供的可接受转矩的机会。

而相反如果汽车减速，那么以前的减档提高成功机会，即发动机的转速尽管缺陷运行但在低转速下仍可以保持在较高的水平上并一直提高到目标档的同步转速。只要至少成功地保持发动机的中等转速，就可以等待汽车通过滑行速度减慢，使为该较低档位至少近似存在同步转速。

在与档位相关相对低车速下的减档相反会导致发动机的转速在挂入新档位时相当低。在这里所探讨的特别是在低转速下发动机用于提高转速和用于输出转矩的能力受到限制的缺陷状态下，这一点是非常不利的。

具体实施方式

现借助实施例对本发明作进一步说明。在这里例如由此出发，即轿车具有常见的内燃机和多个非连续档位的自动换档变速器，在第三档上以每小时70千米的速度行驶。变速器使用变速器内部的制动器将变速器输入端制动到近似同步转速上。

为在减档过程中变速器输入侧的加速，在将变速器换入空档情况下启动离合器自动闭合，且汽车的发动机从变速器控制装置通过发动机控制装置获得用于将转速提高到期望同步转速的信号。如果达到同步转速，档则被挂入。

在车行道坡道上，变速器控制装置随后向与此相关的促动器发出切入第二档的信号。为此变速器首先进入空档位置，随后闭合发动机与变速器之间的启动离合器并向发动机发出将转速提高到同步转速的信号。然而，因为在这种举例情况下发动机或者发动机控制装置的区域内存在技术缺陷，所以发动机以怠速或者无载荷不均匀运转并会在几秒钟后熄火。从这种运行状态中不可能提高转速，而且曲轴上可接收的转矩最小。

因为汽车采用依据本发明的调节或控制，所以变速器控制装置在释放用于提高发动机转速的信号后监测发动机转速的分布，并在所检测的时间段后确定仍不能提高发动机转速。

因此激活依据本发明的控制策略并利用极限值列表测定，变速器的输入轴和输出轴上哪些档位在瞬间存在的转速时仍可切换，而无需输入轴的转速利用发动机的力提升。在此方面，扩大的转速窗口为同步提供了依据，这一点相当于正常运行的情况。

在这种情况下，允许与同步转速存在较大差别。从这种边界条件出发，确定根据扩大的转速窗口可以重新挂入第三档。这一点然后也得到执行。汽车现在重新以第三档行驶，并且发动机在通过汽车的摆动载荷重新加速后能够被动地重新向例如转向助力泵等辅助机组输出功率。

但因为汽车处于坡道上，所以驾驶员希望减档过程。为此他换入变速器的空档位置以及注意到新挂入的第三档闯车并听到发动机噪声，而且不自觉地踩下加速踏板以强行进行中断的换档。但这一点被控制装置禁止，因为通过重新换档汽车会减速，以至于按照可能的方式重新挂入第三档不再会成功。

在汽车最后的停车时，变速器自动进入其空档位置并防止重新启动。但为进行检验，由变速器控制单元向发动机控制装置发送提高发动机转速的信号。因为发动机转速并不像本身期望的那样上升，所以正常运行不能再被采纳。驾驶员从多功能仪表板上获得令人信服的故障说明。他可以重新启动汽车并在下列情况下运行，即他首先通过按下确认键，确认他已经知道这样做会造成发动机的进一步损坏和增加变速器的更高磨损。按照这种方式，他可以无拖车行驶比较短的距离直至最近的修理厂。

Claims (6)

1.一种用于控制至少部分不同步的变速器的方法，所述至少部分不同步的变速器是指一种具有多个可不同选择切换变速器速比的可切换变速器，其中至少在可能的换档过程中提高至少一个变速器部件的旋转速度，以及其中这种提高通过提高发动机的转速并通过机械连接将转矩从发动机的输出轴传递到该至少一个变速器部件上完成，该方法在速比变化过程期间这样提高至少一个要同步的变速器部分的转速，即变速器的至少一个部件通过可切换的离合器与发动机连接并且该发动机在其输出轴上提供所需的转速以及需要的转矩，

其特征在于，

在将变速器换入空档的情况下，当在由发动机提供的转速和/或所提供的转矩在规定的时间内不足以保证变速器同步时，遵循防止变速器意外保持在其空档位置上的换档策略，

其中，该换档策略包括：

在一种可靠的汽车运行状态下，断开传动系；

通过使发动机重新加速，检查该重新加速的发动机是否能够实现该变速器的同步，以及

在重新加速的发动机不能够实现该变速器的同步的情况下，禁止汽车的重新起动。

2.按权利要求1所述的方法，其中，在该换档策略中，从变速器输入轴和输出轴上的实际转速比出发，测定可切换的档位并挂入该档位。

3.按权利要求1或2所述的方法，其中，允许挂入档位的转速窗口相对于正常运行扩大。

4.按权利要求1所述的方法，其中，在该换档策略中，通过驾驶员至少相对于正常运行的重新换档至少变得困难和/或完全禁止。

5.按权利要求1所述的方法，其中，在该换档策略中，在汽车低于极限速度和/或制动力超过预先规定值的情况下，断开传动系。

6.按权利要求1所述的方法，其中，换档策略包括，变速器在一个尽可能低的档位上切换。