CN101101055B - 动力传动系超速保护 - Google Patents

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Abstract

一种禁止车辆动力传动系中超速状况的方法包括监控发动机转速和变矩器的变速器输入轴转速的至少其中之一，所述变矩器在发动机和变速器之间转移驱动转矩并且确定车辆动力传动系的运行状态。该方法还包括基于运行状态确定第一阈值速度并且当发动机转速和变速器输入轴转速的至少其中之一超过第一阈值速度时减少发动机转矩要求。

Description

动力传动系超速保护
技术领域
本公开内容涉及具有通过变矩器由内燃机驱动的变速器的动力传动系，并且更具体地涉及用于动力传动系的超速保护控制。
背景技术
这一部分的陈述仅仅提供与本公开内容有关的背景信息并且不会构成现有技术。
车辆动力传动系典型地包括如内燃机的牵引机、变速器和将驱动转矩从牵引机转移至变速器的耦合装置。变速器通过施加的速比使驱动转矩加倍以驱动车辆的传动系。示范的变速器包括具有固定速比的自动变速器和具有无限可变速比的无级变速器(CVT)。
耦合装置常常包括在牵引机的输出轴和变速器的输入轴之间提供流体耦合的变矩器。当输出轴加速时，通过流体耦合引发输入轴加速。一旦输入轴转速足够接近输出轴转速，变矩器离合器(TCC)就参与在输出轴和输入轴之间提供直接驱动。
在某些实例中，超速状况可能会发生，其中不受控制的速度火花出现在动力传动系中。这样的超速状况可导致对发动机、变矩器和/或变速器部件的损害。
发明内容
因此，本发明提供了一种禁止车辆动力传动系中超速状况的方法。该方法包括监控变速器输入轴转速和发动机转速的至少其中之一并且确定车辆动力传动系的运行状态。该方法还包括基于运行状态确定第一阈值速度并且在变速器输入轴转速和发动机转速的至少其中之一超过第一阈值速度时减少发动机转矩要求。
在一个特征中，该方法还包括提供固定的转矩减少量。发动机转矩要求减少固定的转矩减少量。
在另一个特征中，该方法还包括基于变速器输入轴转速和发动机转速的至少其中之一与第一阈值速度之间的差异确定转矩减少量。发动机转矩要求减少转矩减少量。
在另一个特征中，该方法还包括基于运行状态确定第二阈值速度，并且当变速器输入轴转速和发动机转速的至少其中之一小于第二阈值速度时在没有减少的情况下确定发动机转矩要求。
在其他特征中，基于所达到的档位速度、指令档位速度、和指令速度轮廓的其中之一确定第一阈值速度。运行状态是变速器的速比的加档和减档的其中之一。
在又一个特征中，运行状态是车库换档状态(garage shift condition)和空档怠速状态的其中之一并且第一阈值速度对应于最大发动机转速极限。
在又一个特征中，变速器是自动变速器和无级变速器的其中之一。
根据这里提供的说明，可应用性的另外的范围将变得显而易见。应当理解，说明和特定实例仅仅是用于说明目的的并且不打算用来限制本公开内容的范围。
附图说明
这里描述的附图仅仅是出于说明目的的并且无论如何不打算限制本公开内容的范围。
图1是基于本发明的超速保护控制进行调节的示范的车辆动力传动系的功能框图；
图2是在图1的示范车辆动力传动系中实现的示范的变矩器的示意图；
图3是说明依照本发明的超速保护控制的、空档状态的示范的运行参数的曲线图；
图4是说明依照本发明的超速保护控制的、第一加档状态的示范的运行参数的曲线图；
图5是说明依照本发明的超速保护控制的、第二加档状态的示范的运行参数的曲线图；
图6是说明依照本发明的超速保护控制的、第一减档状态的示范的运行参数的曲线图；
图7是说明依照本发明的超速保护控制的、第二减档状态的示范的运行参数的曲线图；
图8是说明依照本发明的超速保护控制的、车库换档状态的示范的运行参数的曲线图；
图9是说明依照本发明的超速保护控制的、稳定档位状态的示范的运行参数的曲线图；
图10是说明由本发明的超速保护控制执行的示范步骤的流程图；
图11是执行本发明超速保护控制的示范模块的功能框图。
具体实施方式
下面的优选实施例的描述在性质上仅仅是示范性的并且决不是用来限制本发明、及其应用或使用的。为了清楚起见，相同的附图标记将用于附图中以便识别类似的组成部分。正如这里所用到的，术语模块指特定用途集成电路(ASCI)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路、或提供上述功能性的其他适当的部件。
现在参见图1，说明了示范的动力传动系10，其包括通过耦合装置16驱动变速器14的发动机12。更具体地说，通过节气门20将空气吸入发动机12的进气歧管18。空气与燃料混合并且空气/燃料混合物在气缸22内燃烧以便在气缸22内反向地驱动活塞(图中未示出)。活塞旋转地驱动曲轴24(参见图2)以提供驱动转矩。燃烧过程生成的废气通过排气歧管26自发动机中排出。尽管说明了4个气缸，但是可意识到，本发明可以在具有任何数量气缸的车辆中实现。
驱动转矩驱动通过变矩器16转移至变速器14。变速器14通过期望的速比使驱动转矩加倍以提供改进的驱动转矩。改进的驱动转矩通过变速器输出轴28转移至车辆传动系(图中未示出)。变速器14可包括手动变速器、自动变速器、自动手动变速器和无级变速器(CVT)的其中之一。自动变速器包括多个预定的固定速比。通常的CVT包括在没有离散分级或换档情况下允许速比之间无级变速的皮带和可调节带轮系统。
控制模块30基于车辆运行参数来调节动力传动系的运行。更具体地说，控制模块30通过节气门促动器32调节有效的节气门面积(AEFF)。节气门位置传感器34基于节气门20的角度位置生成节气门位置信号(TPS)。控制模块30确定所要求的发动机转矩(TREQ)并且调节节气门位置和其他发动机运行参数以获得TREQ°其他发动机运行参数包括但不限于加油速率、点火定时、凸轮轴相位和/或吸气/排气门/排气门抬升或定时。
控制模块30还基于车辆运行参数调节变速器14的运行。更具体地说，曲轴位置传感器36生成曲轴位置信号，其用来确定实际的发动机转速(RPMENG)。变速器输出轴转速(TOSS)传感器38生成TOSS信号，其用来确定车辆速度(VVEH)，并且变速器输入轴转速(TISS)传感器39生成TISS信号。控制模块30基于节气门位置(即TPS)和VVEH来调节变速器14的速比。在自动变速器中，因此使变速装置换档，并且因此在CVT中调节带轮传动比。
现在参见图2，耦合装置16作为变矩器来说明，所述变矩器提供了发动机12和变速器14之间的流体耦合。尽管本发明将就变矩器进行描述，但是可意识到，本发明的超速保护控制可以利用具有备选的耦合装置的车辆动力传动系来实现，所述备选的耦合装置包括但不限于双离合器耦合装置和起动离合器耦合装置。
变矩器16包括经过固定用于通过飞轮52与曲轴24一起旋转的外壳50。使叶轮54固定用于与外壳50一起旋转并且使涡轮56固定用于与变速器输入轴58一起旋转。还设置了定子60并且使其固定不能旋转。变矩器16的内部充满了粘性流体。叶轮54的旋转引发粘性流体的相应运动，其通过定子60流向涡轮56以引发涡轮56的旋转。变矩器16包括变矩器离合器(TCC)(图中未示出)，其被选择性地接合以在曲轴24和输入轴58之间提供直接驱动。
当曲轴24以怠速(RPMIDLE)旋转时，引发叶轮54旋转。然而，RPMIDLE通常不足以克服禁止涡轮56旋转的制动力。当制动力减小和/或RPMENG增加时，叶轮54驱动粘性流体进入涡轮56并且引发涡轮56旋转。结果，驱动转矩通过变速器14转移以推进车辆。当达到其中涡轮56和叶轮54之间几乎没有RPM差异的那个点时，TCC参与在发动机12和变速器14之间提供直接驱动。在这种状况下，涡轮56的旋转速度(RPMTURB)等于RPMENG。一般地，基于TISS信号确定RPMTURB并且其相当于TISS(RPMTISS)。
本发明的超速保护控制保护发动机12、变矩器16和/或变速器14免受超速状况的损害。超速状况发生在RPMENG和RPMTURB的至少其中之一爆发(flare)并超过理论的或预计的发动机或涡轮转速(RPMENGEXP、RPMTURBEXP)时。可以预料RPMTISS可代替RPMTURB，并且结果，本发明的超速保护控制可以在未包括变矩器的车辆动力传动系中实现。超速状况可能会损害发动机12、变矩器16和/或变速器14。超速保护控制确定RPMENG和RPMTURB的至少其中之一是否超过上限(RPMUTHR)并且减少TREQ直至其降到下限(RPMLTHR)以下。
可使TREQ减少固定的量。另一方面，可使TREQ减少基于RPMTURB和RPMUTHR之间的差异确定的量。以这种方式，超速状况可以快速得以解决，从而减少可能对动力传动系部件的损害。通过调节TREQ，提供了更快、更精确的控制以便更好地禁止或解决超速状况。以这种方式，提供了高级的动力传动系保护。
正如在下面将详细描述的，基于动力传动系运行状态来确定RPMUTHR和RPMLTHR。动力传动系运行状态包括但不限于空档状态、加档状态、减档状态、车库换档状态和稳定档位状态。在自动变速器的情况下，这些状态的每一种都可能会出现，其中本发明的超速保护控制包括相应的控制策略。在CVT的情况下，对于车库换档和空档状态的超速保护控制在第一控制策略下可以进行组合并且其余状态在第二控制策略下进行组合。
现在参见图3，在空档状态期间，当RPMENG和RPMTURB的至少其中之一超过RPMUTHR时，使TREQ减小。以这种方式，RPMENG和/或RPMTURB保持等于或低于RPMUTHR。如果RPMENG和/或RPMTURB降到RPMLTHR以下，超速保护控制退出并且基于正常的TREQ控制来调节TREQ。在正常的TREQ控制下，基于包括但不限于MAP和RPMENG以及TPS的运行参数来确定TREO。
现在参见图4和5，在加档状态期间，超速保护控制实现了第一策略(参见图4)和第二策略(参见图5)的其中之一。特别参考图4，超速保护控制基于与达到的速比相关联的发动机和/或涡轮RPM(RPMAG)来确定RPMUTHR和RPMLTHR。例如，在自动变速器的情况下，如果实施从第2到第3档的换档，超速保护控制确定RPMUTHR，以使RPMENG和/或RPMTURB不会超过相应的第2档RPM。RPMAG是所期望的RPM轮廓，其与变速器换档至加档结果的档位(如上述实例的第3档)相对应。特别参考图5，超速保护控制基于指令RPM轮廓(RPMCOM)来确定RPMUTHR和RPMLTHR。
现在参见图6和7，在减档状态期间，超速保护控制可实现第一策略(参见图6)和第二策略(参见图7)的其中之一。特别参考图6，超速保护控制基于与指令速比相关联的发动机和/或涡轮RPM(RPMCG)来确定RPMUTHR和RPMLTHR。例如，在自动变速器的情况下，如果正在实施从第3到第2档的换档，超速保护控制确定RPMUTHR，以使RPMENG和/或RPMTURB不会超过相应的第2档RPM。特别参考图7，超速保护控制基于用于减档的RPMCOM来确定RPMUTHR和RPMLTHR。
现在参见图8，超速保护控制基于最大发动机转速极限(RPMENGMAX)来确定RPMUTHR和RPMLTHR，因为在车库换档/空档怠速运行期间没有可遵循的轮廓。现在参见图9，超速保护控制基于用于实际档(RPMGEAR)的涡轮转速轮廓来确定RPMUTHR和RPMLTHR。在稳定档位状态期间，实际的RPMENG和/或RPMTURB不应当与各自理论的RPMENG和RPMTURB值不同。
现在参见图10，将详细描述通过本发明的超速保护控制实施的示范步骤。在步骤100中，控制确定RPMENG和/或RPMTURB。在步骤102中，控制确定动力传动系的状态。在步骤104中，基于动力传动系的状态，控制确定RPMUTHR和RPMLTHR。
在步骤106中，控制确定RPMENG和RPMTURB的至少其中之一是否大于RPMUTHR。如果RPMENG和/或RPMTURB不大于RPMUTHR，控制结束。如果RPMENG和/或RPMTURB大于RPMUTHR，在步骤108中控制减小TREQ°如上所讨论的，可使TREQ减少固定的量或者基于RPMENG或RPMTURB和RPMUTHR之间差异确定的量。在步骤110中，控制确定RPMENG和/或RPMTURB是否小于RPMLTHR。如果RPMENG和/或RPMTURB不小于RPMLTHR，控制循环返回到步骤108。如果RPMENG或RPMTURB小于RPMLTHR，在步骤112中控制恢复正常的TREQ控制并且控制结束。
现在参见图11，将详细描述执行超速保护控制的示范模块。示范模块包括但不限于动力传动系控制模块200、RPMENG和/或RPMTURB确定模块202、RPMUTHR和RPMLTHR确定模块204、TREQ计算模块206和发动机控制模块208。动力传动系控制模块200调节动力传动系部件的一般操作并且输出动力传动系信息至RPMTURB确定模块202和TREQ计算模块。更具体地说，RPMENG和/或RPMTURB确定模块接收TISS信号作为输入，并且RPMUTHR和RPMLTHR确定模块以及TREQ计算模块206接收动力传动系的运行状态。
RPMENG和/或RPMTURB确定模块202确定RPMENG和/或RPMTURB。RPMUTHR和RPMLTHR确定模块204基于动力传动系的运行状态确定RPMUTHR和RPMLTHR。TREQ计算模块206基于本发明的超速保护控制或正常的TREQ控制计算TREQ。在超速保护控制下，TREQ计算模块206基于RPMENG和/或RPMTURB、动力传动系运行状态、RPMUTHR和RPMLTHR确定TREQ。在正常的TREQ控制下，TREQ计算模块206基于包括但不限于RPMENG、MAP和TPS的运行参数确定TREQ。发动机控制模块208调节发动机12的运行以达到TREO。
根据前面的描述，本领域的技术人员现在可意识到，本发明的主要教导可以各种形式来实现。因此，虽然本发明已经连同其特定实例进行了描述，但是本发明的真实范围不应当受此限制，因为在特别研究了附图、说明书时，对本领域的技术人员来说，其他修改将变得显而易见。

Claims (16)

1.一种禁止车辆动力传动系中超速状况的超速保护控制系统，所述系统包含：
第一模块，用来监控发动机转速和变速器输入轴转速的至少其中之一；
第二模块，用来确定所述车辆动力传动系的变速器运行状态；
第三模块，用来基于所述变速器运行状态确定转速上限；以及
第四模块，当所述发动机转速和所述变速器输入轴转速的所述至少其中之一超过所述转速上限时，所述第四模块减少发动机转矩要求。
2.如权利要求1所述的超速保护控制系统，其中所述第四模块提供固定的转矩减少量，并且使所述发动机转矩要求减少所述固定的转矩减少量。
3.如权利要求1所述的超速保护控制系统，其中所述第四模块基于所述发动机转速和所述变速器输入轴转速的所述至少其中之一与所述转速上限之间的差异确定转矩减少量，并且使所述发动机转矩要求减少所述转矩减少量。
4.如权利要求1所述的超速保护控制系统，其中所述第三模块基于所述变速器运行状态确定转速下限并且当所述发动机转速和所述变速器输入轴转速的所述至少其中之一小于所述转速下限时在无减少的情况下确定所述发动机转矩要求。
5.如权利要求1所述的超速保护控制系统，其中所述第三模块基于达到的档位速度和指令档位速度的其中之一确定所述转速上限。
6.如权利要求5所述的超速保护控制系统，其中所述变速器运行状态是所述变速器的速比的加档或减档的其中之一。
7.如权利要求1所述的超速保护控制系统，其中所述变速器运行状态是车库换档状态和空档怠速状态的其中之一并且所述转速上限对应于最大发动机转速极限。
8.如权利要求1所述的超速保护控制系统，其中所述变速器是自动变速器和无级变速器的其中之一。
9.一种禁止车辆动力传动系中超速状况的方法，所述方法包含：
监控发动机转速和变速器输入轴转速的至少其中之一；
确定所述车辆动力传动系的变速器运行状态；
基于所述变速器运行状态确定转速上限；以及
当所述发动机转速和所述变速器输入轴转速的所述至少其中之一超过所述转速上限时减少发动机转矩要求。
10.如权利要求9所述的方法，还包含提供固定的转矩减少量，其中所述发动机转矩要求减少所述固定的转矩减少量。
11.如权利要求9所述的方法，还包含基于所述发动机转速和所述变速器输入轴转速的所述至少其中之一与所述转速上限之间的差异确定转矩减少量，其中所述发动机转矩要求减少所述转矩减少量。
12.如权利要求9所述的方法，还包含：
基于所述变速器运行状态确定转速下限；以及
当所述发动机转速和所述变速器输入轴转速的所述至少其中之一小于所述转速下限时在无减少的情况下确定所述发动机转矩要求。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述转速上限基于达到的档位速度和指令档位速度的其中之一确定所述转速上限。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述变速器运行状态是所述变速器的速比的加档和减档的其中之一。
15.如权利要求9所述的方法，其中所述变速器运行状态是车库换档状态和空档怠速状态的其中之一并且所述转速上限对应于最大发动机转速极限。
16.如权利要求9所述的方法，其中所述变速器是自动变速器和无级变速器的其中之一。
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