CN101201022A - 用于保护汽车传动系中的离合器的方法和控制装置 - Google Patents

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Abstract

提出了一种用于控制在汽车传动系(10)中的内燃机(12)的方法，该传动系具有变速器(16)和要由司机操作的摩擦式离合器(14)，通过该离合器控制在内燃机(12)和变速器(16)之间的力束，其中为了保护离合器(14)不承受热过载内燃机(12)的离合器扭矩(MK)可以减小。该方法的特征在于，求得离合器(14)的温度(TK)，确定与求得的温度(TK)相关的在离合器(14)上的转速差(dn)的极限值(dn_max)，和当该转速差(dn)接近该依据温度预定的极限值(dn_max)时或达到该极限值时或超过该极限值时，减小离合器扭矩(MK)。此外提出一种控制装置，其设置成实施这种方法或控制其过程。

Description

用于保护汽车传动系中的离合器的方法和控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制在汽车传动系中的内燃机的方法，该传动系具有变速器和要由司机操作的摩擦式离合器，通过该离合器控制在内燃机和变速器之间的力束，其中为了保护离合器不承受热过载内燃机的离合器扭矩可以减小。此外本发明还涉及一种如权利要求8的前序部分所述的控制装置。
其中此处的离合器扭矩应该理解为由内燃机提供到离合器上的扭矩。该离合器扭矩是由在内燃机的燃烧室中的燃烧产生的扭矩减去由于换气、摩擦以及驱动辅助装置产生的损失而得出的。
背景技术
一种这样的方法和一种这样的控制装置分别在DE102005026469A1中公开。在已知的主题中，它涉及在制造过程结束检验汽车时对新价值的离合器的保护。按照DE102005026469A1所述，如果没有这种保护功能，当汽车在装配线和检验台之间快速运动时存在离合器的热过载的危险。在DE102005026469A1中对该危险的解释理由是，离合器特定的参数如离合器的扫描点在这种情况下还没有被记住。为了进行补救，将可以由内燃机产生的扭矩通过对发动机控制装置的干预在新的状态下限制到一个最大允许的值上。
现代的发动机控制装置始终在一个扭矩平面上亦即在扭矩要求和调节参数的影响的基础上将对内燃机的所有扭矩要求协调到实际的扭矩上。其中除了其它方面以外，由充填量、空气数λ、点火角和转速的当前值形成内燃机的理论上最佳的指示扭矩。这例如由公开文献奥托发动机管理：Robert Bosch GmbH公司的发动机电子系统，2003年4月第一版，其中第41页，在关键词“扭矩模型(扭矩模拟)”下公开。由在调节参数计算和输出中使用的调节干预的效率得出指示的实际扭矩和在考虑所述的损失下得出实际的离合器扭矩。
离合器的热过载不仅可能在所述的情况下在制造过程结束时出现。其它的关键情况有停车和启动运行、汽车作为牵引车运行、汽车在坡上行驶或者在离合器滑转下汽车停止在坡上和在行驶期间为了到达最大汽车加速度要求全扭矩时离合器短时间地不完全的地打开，例如在超车过程之前。这种情况尤其是在大功率和重型汽车如SUV中很关键，因为大的法向力此处防止驱动轮打滑，其导致在离合器上的转差率提高。
原则上已知的对最大扭矩的限制也可以在这些情况下用于保护离合器。但是这些情况与开头所述的在制造过程结束时的情况不同在于汽车在用户的手里，他一般是有意识地决定使用大功率汽车，因此不乐意接受对发动机功率和/或扭矩进行限制。
发明内容
面对这种背景，本发明的任务在于提出一种方法和控制装置，通过它在尽可能大地接受对发动机控制系统的必要的干预下得到对离合器的尽可能更可靠的保护。
该任务各通过独立权利要求的特征解决。该技术方案的特点在于求得离合器的温度，确定与求得的温度相关的在离合器上的转速差的门限值，和当该转速差超过该依据温度预定的门限值时，减小离合器扭矩。
与已知的方法不同，由此不是将离合器扭矩减小到一个固定的值。相反，在离合器上的转速转差率被限制到依据温度确定的门限值上。此时可以产生完全不同的离合器扭矩值。
本发明的第一优点在于，为了保护离合器的目的，离合器扭矩不是纯粹预防性地和由此在许多情况下不必要地被减小，而是只有当离合器确实受到热过载的威胁时才进行减小。
另一个优点在于，按照本发明进行的干预对司机在直觉上的干扰小于在与转速差无关地限制离合器扭矩的情况。相反，当在没有对转速差进行限制下限制扭矩时，在离合器中的热释放相同的情况下，可能在较大的转速差下产生较小的扭矩值。在相同的离合器输出转速的前提下，较大的转速差伴随着较高的发动机转速，该较高的发动机转速，对于闭合离合器的情况而言，使得首先让离合器滑转的司机期望有比实际供使用的扭矩要大的扭矩。亦即司机从直觉上认为发动机提供了与当前转速属配的最佳扭矩，但是由于扭矩被限制而不是这种情况。总体上来说由此会对司机产生迷惑的功率特性。
虽然在本发明中司机也必须承受功率损失，但是这种功率损失是与被利用的转速水平相适应的并且因此不会导致干扰。因此在本发明中汽车的反应被更明确地、可以在直觉上感知地反馈到通过司机进行的离合器操作上。改善的行驶性和将干预限制在实际需要的情况一起使得司机更好地接受离合器保护功能。
其它的优点由从属权利要求、说明书和附图给出。
应该理解，前面所述的和后面还要说明的特征不仅可在各给出的组合中应用，而且也可在其它组合中应用或者单独应用，而没有脱离本发明的范围。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并在下面的描述中进行详细解释。附图中分别以示意的形式表示出：
图1汽车的传动系，和
图2本发明的一个实施例的方法方面和装置方面。
具体实施方式
具体地，图1示出了汽车的传动系10，包括内燃机12，离合器14，变速器16，差速器18和驱动轮20，22。离合器14是摩擦式离合器，其由汽车司机操作。普通的摩擦式离合器具有至少一个从动盘，其借助于弹簧加载的压盘压紧在内燃机12的飞轮上。从动盘可以轴向运动地但是不能够转动地与变速器输入轴连接。在离合器14的接合状态下，内燃机12的扭矩通过力束被吸收到离合器14的从动盘中并且从那里传递到离合器输入轴上。
离合器14的操作通过克服弹簧载荷实现。在通过汽车司机操作离合器的情况下，在本申请中应该理解，克服弹簧载荷所需要的操作力至少部分地由司机施加。在图1的实施例中离合器踏板24用于此目的。一般通过液力系统将踏板力传递到离合器14上。
内燃机12由控制装置26控制，该控制装置为此处理反映传动系10的不同工作参数的信号。在图1的图示中，这主要是探测司机的扭矩要求FW的司机愿望传感器28的信号，探测离合器踏板24的操作的第一离合器传感器30的信号S_30，发出离合器踏板24没有被操作的信号的第二离合器传感器32的信号S_32，探测离合器14的内燃机侧的第一转速n_1(离合器输入转速)的第一转速传感器34的信号n_1，探测离合器14的变速器侧的第二转速n_2(离合器输出转速)的第二转速传感器36的信号n_2，和针对第二传感器36备选地或附加地探测汽车驱动轮的转速n_3的车轮转速传感器38的信号n_3。
在控制装置26知道变速器16中所处于的挡位的前提下，它可以从转速n_3和目前的传动比中确定出转速n_2。因此使用对于防抱死系统和/或行驶动态调节系统而言总是存在的车轮转速传感器38具有通过第二转速传感器36的可能的节省而获得的成本上的好处。
离合器传感器30，32优选不是作为最终位置开关实现，而是当离合器踏板24通过预定的踏板行程位置时提供一种信号变化，踏板行程位置位于最终位置之间并且限定一个操作范围，在该范围中司机通过踏板24控制经离合器14的扭矩传递。在一个优选实施例中，当离合器踏板24位于操作范围中时控制装置26产生一个指示出通过司机对离合器14的操作的内部信号KB。
在一个实施例中，第一离合器传感器30发出表示在一个没有被操作的和一个被完全操作的踏板24之间的踏板行程的80％时的位置的信号，而第二离合器传感器32在大约最大踏板行程的5％时改变它的信号。其它的值也是可能的。关键是在每种情况下离合器传感器30，32的信号允许控制装置检测通过司机在所述的踏板位置之间进行的踏板24的操作。
应该理解到，现代的传动系10装备有多个其它的传感器，这里为了清楚起见它们没有被表示出来。这种传感器的例子有空气质量计，温度传感器，压力传感器等等。因此列举的传感器28至38不是指最终的数目。
由控制装置26处理的每个工作参数也不是必须具有自己的传感器，因为控制装置26借助于计算模型可以从其它测量的工作参数中模拟出各种不同的工作参数。
这种情况下尤其适用于离合器温度TK，在一个实施例中该离合器温度由控制装置26从作为基础值的内燃机12的温度和/或变速器16的温度和热能输入中模拟计算出来，其中热能输入由离合器扭矩和在离合器14上的转速差确定。
控制装置26由接收的传感器信号构成调节参数等，用于调节要由内燃机12产生的扭矩。
此外控制装置26被设置成，特别是被编程成实施本发明的方法或实施其实施例和/或控制相应的方法过程。
作为执行机构，内燃机12通常具有分系统40，42，44，其中的分系统40用于控制燃烧室的充填物，分系统42用于控制混合气的形成，和分系统44用于控制燃烧室充填物的点火。用于充填物的分系统40在一个实施例中具有用于控制输入到内燃机12中的空气的电子控制节流阀，其用调节信号S_F控制。用于控制混合气形成的分系统42在一个实施例中具有喷射器装置，通过它将带有调节信号S_K的燃油分配到吸气管或者内燃机12的各个燃烧室中。调节信号S_Z用于在燃烧室中引发点火。
由内燃机12产生的扭矩尤其是可以通过限制燃烧室的充填物和/或通过切断对一个或多个燃烧室的燃油供给和/或相对于可能产生最佳扭矩的某个点火时刻延迟点火的发生而被减小(点火延迟调节)。
图2以装控制置26的方块图的形式示出了本发明的一个实施例。各个块此时既可以与各个方法步骤配置也可以与控制装置26的功能模块配置，从而图2不仅公开了本发明的方法方面也公开了装置方面。
具体地，块46代表依据司机愿望FW和/或依据在用于控制内燃机12的控制装置26中形成的要求形成内燃机12的扭矩的设定值M_Soll。这种要求例如通过转速限制获得，在该转速限制下内燃机12的扭矩在需要时被减小，以避免超过内燃机12的最大许可转速。
在块46中形成的设定值M_Soll被传给块48，该块由此形成调节参数S_F和/或S_K和/或S_Z，通过该调节参数这样地控制图1中的分系统40和/或42和/或44，使得内燃机12产生所要求的扭矩M_Soll。在图2的实施例中，所述的参数S_F和/或S_K和/或S_Z被并列地传递给控制装置26的内部块50，它代表开始作为已知提及的内燃机12的工作参数中的离合器扭矩MK的计算。应该理解，对于所述的调节参数备选地或附加地还可以处理其它的内燃机12的工作参数。
在块50中与离合器扭矩MK的计算并列地在一个逻辑电路52中中由离合器输入转速n_1和离合器输出转速n_2形成转速差dn。在块50中通过计算模型由传动系10的工作参数形成离合器14的温度TK。在一个优选实施例中，属于工作参数的至少包括离合器扭矩MK的值和离合器14上的转速差dn。此时在一个实施例中计算模型考虑了作为基础值的内燃机12的和/或变速器16的测量温度和/或模拟温度。附加地，计算模型考虑了摩擦热，其由扭矩MK和转速差dn的乘积得到。
该乘积的积分已知与所做的摩擦功成正比，该摩擦功与可以凭经验理解的参数如离合器14的热容量和离合器14中的热排出量一起基本上共同确定离合器温度TK。热容量的值和用于描述热排出量的值和/或关系存储在控制装置26或块50中。但是应该理解，离合器温度TK备选地或附加地也可以通过离合器14上的温度传感器确定。与离合器温度TK的确定并列地在块56中通过对信号S_30和S_32进行评估确定司机是否操作了离合器踏板24。因此该功能如一种依据温度的转速限制进行作用。
在操作离合器踏板24时块56发出信号KB。在这种情况下，从块54中用离合器温度的值TK对块58寻址，在该块中存储有用于离合器14上的转速差dn作为离合器温度TK的函数的预定极限值dn_max。该函数优选作为特征曲线存储在块58中，其随着离合器温度TK的值的增大而单调下降。离合器温度TK的值越高，极限值dn_max则越低。
在块58中形成的用于离合器14上的最大转速差dn的值dn_max被传给块46，在该块中形成用于内燃机12的扭矩的设定值M_Soll。在逻辑电路52中形成的转速差dn也并列地传递到块46中。为了保护离合器，当转速差dn接近和/或达到不允许的高值dn_max和/或超过该值时，块46则减小扭矩的设定值M_Soll。
结果，由此依据离合器温度限制离合器上的允许的转速差。由于在离合器中在转化成热量的机械功率与转速差和作用在离合器上的扭矩成正比，因此本发明的对转速差的限制产生了对热功率的限制而不改变司机熟悉的扭矩/转速关系。
在通过转速计可以从听觉或视觉上感知的转速下和同时在通过司机要求的全扭矩下，也确实地提供了在内燃机的扭矩/转速特征曲线上与该转速所属配的扭矩。只有当转速差超过了极限值，才通过限制发动机转速限制由内燃机提供的扭矩。因此该功能如一种可变的转速限制进行作用。对在不采用本发明和在采用本发明时所观察到的情况进行比较时这会变得很清楚。
如果司机在不采用本发明时在要求全扭矩下使离合器工作，那么内燃机的转速可能大大增加并且由此在大的扭矩值下离合器上的转速转差率也可能大大增加。结果，在离合器中释放出相应的摩擦热量，其可能使离合器在不利的条件下过热。
相反，在本发明的范围中，当离合器受到热过量荷载的威胁时，转速的增加被限制。该限制由司机直接感知。汽车通过没有发生的转速上升立即向司机发出其暂时不能够提供所希望的功率的信号。
结果，由此有效地保护了摩擦式离合器14不受热过量荷载的作用，该摩擦式离合器的力束由汽车司机借助于踏板24或者手动地控制。
附加地，另一个实施例规定，在没有被操作的离合器情况下限制持续转差率。为此可以在块46中对在没有被操作的离合器14情况下的转速差dn进行评估。在没有被操作的并且由此是在正常情况下接合的离合器14的情况下，在离合器14上的转速差应该等于0。如果在这些条件下转速差与零值的偏差到了值得注意的程度，则这表示出一种不允许的滑转。在这种情况下，优选限制内燃机的扭矩，其中该限制优选与离合器的温度无关地进行。

Claims (9)

1.用于控制在汽车传动系(10)中的内燃机(12)的方法，该传动系具有变速器(16)和要由司机操作的摩擦式离合器(14)，通过该离合器控制在内燃机(12)和变速器(16)之间的力束，其中为了保护离合器(14)不承受热过载，内燃机(12)的离合器扭矩(MK)可以减小，其特征在于，求得离合器(14)的温度(TK)，确定与求得的温度(TK)相关的在离合器(14)上的转速差(dn)的极限值(dn_max)，和当该转速差(dn)接近该依据温度预定的极限值(dn_max)时或达到该极限值时或超过该极限值时，减小该离合器扭矩(MK)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，离合器(14)的温度(TK)用计算模型由传动系(10)的工作参数求得。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，工作参数中至少包括离合器扭矩(MK)的值和在离合器(14)上的转速差(dn)。
4.如前述权利要求中之一所述的方法，其特征在于，监测离合器(14)是否被操作并且只有在离合器(14)被操作时实施该方法。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，附加地在离合器(14)没有被操作时限制持续转差率。
6.如前述权利要求中之一所述的方法，其特征在于，转速差(dn)由发动机转速传感器(34)和变速器转速传感器(36)的转速值(n_1)求得。
7.如前述权利要求中之一所述的方法，其特征在于，转速差相对于权利要求6所述的求得还备选地或附加地由发动机转速传感器(34)和汽车的车轮转速传感器(38)的转速值求得。
8.控制装置(26)，其设置成用于控制在汽车传动系(10)中的内燃机(12)，其中传动系(10)具有变速器(16)和要由司机操作的摩擦式离合器(14)，通过该离合器控制在内燃机(12)和变速器(16)之间的力束，和其中该控制装置(26)设置成用于减小内燃机(12)的离合器扭矩(MK)以便保护离合器(14)不承受热过载，其特征在于，该控制装置(26)设置成用于求得离合器(14)的温度(TK)，确定与求得的温度(TK)相关的在离合器(14)上的转速差(dn)的极限值(dn_max)，和当该转速差(dn)接近该依据温度预定的极限值(dn_max)时或达到该极限值时或超过该极限值时，减小该离合器扭矩(MK)。
9.如权利要求8所述的控制装置(26)，其特征在于，该控制装置(26)设置成用于控制权利要求2至8中之一所述的方法的过程。
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