CN101287933B - 用于控制自动变速器换档的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于自动变速器的控制方法，其可以在最小牵引力中断的情况下进行换档和在这里特别是退档，方法是：发动机驱动扭矩的降低阶段、自动变速器内动力啮合分离阶段和变速器输入轴转速与适当的目标转速配合阶段这样进行，使其时间上至少部分重合。特别是发动机通过离合器、在自动变速器内的动力啮合已分离的情况下，将驱动扭矩传递到自动变速器的输入轴上，该变速器在新档位的同步转速的方向上改变变速器输入轴的转速(n_ge)。本发明还涉及一种用于实施该方法的装置。

Description

用于控制自动变速器换档的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制自动变速器换档的方法，以及一种用于实施该方法的装置。
背景技术
自动变速器长期以来在不同类型的汽车上使用。驾驶员在手动档变速器的情况下、在换档时使多个装置时间上相互配合并视情况地实施，而自动变速器则使驾驶员从这些操作中解脱出来并这样可以使其注意力更好地集中在交通路况上。
当然，经验丰富的汽车驾驶员通过在时间上掌握离合器踏板和加速踏板的配合、通过操作换档杆的时间点和速度以及与此同时向换档杆施加的力，按照多种方式来执行换档过程，并对应于他当时意图而进行优化。例如，他希望特别舒适和无嘬车地换档，那么在他事先全神贯注回收加速踏板后，他会相当缓慢地操作离合器的踏板。在这种情况下，他在离合器分离片刻后才操作换档杆并与此同时避免换档过程过快或者操作力过大。自动变速器传统的控制装置常常针对这种换档过程，以便使汽车乘客感觉到高度的换档和行驶舒适性并此外尽可能无磨损地换档。
然而这种换档策略的缺点是，换档过程期间出现持续时间比较长的牵引力中断。特别是在所要求的高牵引力情况下，例如上坡路的牵引器运行时或者还有在斜坡和其它大陡坡的正常运行时，这一点导致汽车在这种牵引力中断期间速度骤降，以致于本来选取的档位不可再切换，或者无论如何不再是最佳档位。此外，牵引力中断在所期望的汽车高加速动力性的情况下也非常明显地不利。在任何情况下，这种换档策略与采用手动档变速器和驾驶员迅速和准确换档的汽车相比使汽车可能的行驶功率变差。这一点在某些运动型驾驶员那里并不仅仅导致对自动变速器公知的接受问题。
DE 101 32 738A1公开了一种用于控制自动变速器上档位挂出的方法，其中换档时降低发动机的扭矩。在取决于汽车瞬间加速的情况下，在达到第一加速阈值时打开离合器并在达到第二加速阈值时挂出档位。第一和第二加速阈值在此方面彼此无关，并在取决于汽车起始加速度、实际挂入档位和发动机喷射量的情况下选择或读出。
只要首先达到第一阈值，在发出打开离合器的信号后就直接发出档位挂出的信号。只要第二阈值具有高于第一阈值的绝对值，并因此在汽车的加速下降时首先达到第二阈值，在该时间点上就发出用于挂出档位的信号，而用于打开离合器的信号在稍后的时间点上，即达到第一加速阈值的情况下才产生。
该公开的方法在此方面以这种考虑为基础，即档位的挂出与离合器的位置无关，在为此足够相当小的操作力情况下就已经可以进行。从该实施例中可以推断出，在该时间点上喷入发动机的燃油量早已降为零，并因此汽车尚存的加速基本上只能归结为惯性、和传动系部件的弹性变形、以及变速器的输入侧上由此产生的扭矩。变速器值得一提的加速通过提前挂出档位因此一方面是不可能的，而另一方面无论如何不可指望。
DE 101 32 738A1因此提供一种用于在自动多档变速器上与档位挂出相关地减少牵引力中断的很有价值的解决方案，然而却一方面以不断测定和评价汽车的加速为基础，以及另一方面并未以任何方式研究尽可能迅速和有效挂入所选择的目标档的问题。
发明内容
在这种背景下本发明的任务在于，提供一种自动变速器换档的控制方法，该方法可以在最小牵引力中断的情况下进行换档和特别是退档。
该任务通过如下用于控制自动变速器换档的方法得以实现，具有：作用于所述自动变速器输入轴的发动机；和设置在所述发动机与所述自动变速器之间的传动的离合器，其通过离合器致动器可以有选择地打开或者闭合；以及具有用于自动变速器、发动机和离合器相互配合的控制装置；其特征在于，所述控制装置在从在先档位到目标档位的换档时，使所述发动机驱动扭矩的降低、所述离合器扭矩的降低和所述自动变速器内的动力啮合的分离以这种方式相互配合，使得所述发动机的驱动扭矩和所述离合器扭矩时间上重合地降低，其中，通过所述离合器扭矩的降低，所述离合器达到滑动范围，并在达到所述离合器的所述滑动范围的同时降低所述发动机的所述驱动扭矩，其中，通过所述发动机、在仍挂入在先档位的情况下、通过处于滑动运行中的所述离合器，将驱动扭矩传递到所述自动变速器的所述输入轴上，并将所述发动机的转速提高到接近目标转速，其中，随后将所述在先档位在继续打开的离合器的情况下挂出，并且所述发动机通过所述离合器、在所述自动变速器内的动力啮合已分离的情况下，将驱动扭矩传递到所述自动变速器的所述输入轴上。
本发明基于这种认识，即：牵引力中断在换档过程时可以明显缩短，当达到：发动机驱动扭矩的降低阶段、自动变速器内动力啮合的分离阶段和变速器输入轴的转速适配降阶段这样构成，使它们时间上至少部分重合。
本发明从一种用于控制自动变速器换档的方法出发，具有：作用于自动变速器输入轴的发动机，和设置在发动机与自动变速器之间的传动的离合器，其通过离合器致动器可以有选择地打开或者闭合。本发明此外从一种用于使自动变速器的运行、发动机的运行和离合器的运行相互配合的控制装置出发。
离合器在此方面一般情况下是一种摩擦配合的自动化地切换的离合器，其除了离合器的输入侧与输出侧之间至少几乎不传递扭矩的完全打开状态、和离合器的输入侧与输出侧之间至少几乎无滑动地传递扭矩的完全闭合状态外，还具有一个区域，在该区域内离合器带滑动地工作，并仅将处于输入侧上的一部分扭矩传递到离合器的输出侧上。
在本发明说明书的框架内，离合器的准确安装位置无关紧要，只要离合器在发动机的输出轴与自动变速器的输入轴之间起作用。在个别情况下，离合器结构上也可与变速器外壳一体化。此外，是否在前述的该离合器的位置上出现多个离合器，也无关紧要，只要至少一个或者多个离合器能够在组合中满足上述功能。
自动变速器的运行、发动机的运行和离合器的运行的、通过控制装置的相互配合包括间接影响。例如，控制装置可以向喷油泵发出直接信号，以降低发动机的驱动扭矩。但一般情况下有意义的是，控制装置向发动机控制装置发出信号，以便相应地影响安置在那里用于控制喷油泵的装置。控制装置最后也可以向中间连接的装置发出信号，该信号使这些装置从它们那方面发出最终达到所要求意图的信号。在大多数情况下，相互配合既存在于数据读出方面，也存在于影响数据向所有三个组成部分的发送方面。但也可以设想，至少一个组成部分的性能取决于其它组成部分的数据，并因此无需从所有组成部分查询数据。同样可以将至少一个组成部分作为独立的指令参数选择，从而该组成部分自身不受控制装置的影响。
为了解决所述任务而设计：控制装置在换档时，使发动机驱动扭矩的降低、离合器扭矩的降低和自动变速器内动力啮合的分离以这种方式相互配合，使发动机通过离合器、在自动变速器内的动力啮合已分离的情况下将驱动扭矩传递到自动变速器的输入轴上。
对于换档在此明确地不是指第一档位的单纯挂出，然后其时间上错开或者以任意时间上的间隔挂入新的档位，其中，发动机在离合器至少部分闭合的情况下服务于变速器输入轴的转速同步。这种进程的特征在于：将发动机的转速降到大多处于空转转速范围内的低水平上，并出于达到变速器输入轴的同步转速的目的随后提高发动机的转速。因此可以明确界定档位挂出的阶段，和从变速器的空档位置出发的档位挂入的、在时间上和内容上严格界定的阶段。
这种换档过程以所谓节气门部分开启的换档方式公知，且其特征恰恰在于长时间的牵引力中断。换档在这里相反则是指档位的挂出和随后新档位的挂入，其中，这些过程在档位挂出时就针对挂入新的档位而做准备，并这样将牵引力中断最小化。
正如下面还要详细介绍的那样，由发动机通过离合器向变速器输入轴施加的扭矩可以既是正的也是负的驱动扭矩，其特征在于，通过处于滑动运行中的离合器以这种方式作用于自动变速器的输入轴，使其转速向目标转速的方向上变化，该目标转速会在适当的车速时挂入目标档和离合器完全闭合的情况下出现。
在本发明一种优选的实施方式中，控制装置在退档的情况下，使发动机驱动扭矩的降低、离合器扭矩的降低和自动变速器内动力啮合的分离以这种方式相互配合，使发动机通过离合器、在自动变速器内的动力啮合已分离的情况下，将正驱动扭矩传递到自动变速器的输入轴上，其有助于将自动变速器的输入轴加速到待挂入的目标档位的目标转速上。这一点特别是在变速器内动力啮合通过初始档的挂出已经有效分离的情况下，通过时间上重合地降低发动机的驱动扭矩和部分打开离合器来完成。
这一点导致与传统的变速器控制相比，在先档位(初始档)可以提前挂出，因为无需再等待变速器输入轴完全或者尽可能的扭矩自由。初始档在由发动机作用于变速器输入轴的扭矩低于阈值时就已经挂出，其中，作用于变速器输入轴的扭矩这种下降原则上既可以通过降低发动机的驱动扭矩，也可以通过部分打开离合器来产生。
但特别具有优点的是，控制装置使发动机驱动扭矩的降低和离合器扭矩的降低以这种方式相互配合，使两种扭矩时间上重合地降低。这样做的后果是，在发动机提供正扭矩的时间点上，该扭矩的一部分通过处于滑动运行的离合器传递到在该时间点上处于空转或切换到空转的自动变速器的输入轴上，由此该输入轴在目标转速的方向上加速。
由此，发动机首先通过向自动变速器的扭矩输出、并通过离合器滑动运行中转换成热量的能量来减速，或者说与发动机转速不希望的急剧上升对抗，其否则会在离合器打开时、例如通过用于降低喷射量指令的输出与指令产生作用之间的时间上的延迟而形成。
其次，离合器的打开可以在与传统的控制相比更早的时间点上触发，因为不再需要等待尽可能降低发动机的驱动扭矩。
第三，按照这种方式可以特别迅速地向目标转速的方向上影响变速器输入轴的转速。在确定情况下，此外可以取消通过变速器固有部件的同步，因为对于挂档来说，仅需在适当的时间点上输出相应的指令。
在此，适当的时间点可以是瞬间变速器输入转速、与在待挂入的目标档下产生的变速器输入转速之间的转速差低于预先确定的阈值的时间点。但该时间点也可以在考虑到用于挂入档位的指令输出、与实际挂入该档位之间的时滞情况下，这样提前选择，使其在考虑到时滞和变速器输入轴的转速的预计变化情况下，通过该时滞，恰好达到或低于此前所述的预先确定的阈值。
依据本发明的方法最后的优点是，发动机的转速换档时无需一直降到空转转速的范围内，而是相反在换档过程期间可以使发动机的转速加速，这在挂入目标档后大大缩短时间间隔直至可能提供最大可负载的发动机扭矩。
与此相反，如果控制装置在进档过程中，使发动机驱动扭矩的降低、离合器扭矩的降低和自动变速器内动力啮合的分离以这种方式相互配合，使发动机通过离合器、在自动变速器内的动力啮合已分离的情况下，将负驱动扭矩传递到自动变速器的输入轴上，其有助于将自动变速器的输入轴减速到所要挂入档位的目标转速上，那么在进档过程中也可以减少牵引力中断并因此提高可能的行驶功率。在此方面，基本上相应地适用前面详细介绍的内容，但其中应注意的是，在这种情况下迅速降低由发动机施加到离合器输入轴上的扭矩具有重要意义。
为支持发动机扭矩的这种迅速降低，例如可以设想，使离合器处于一种将特别多的能量通过摩擦转换成热量的状态下。此外也可以对特定的负载，例如像发电机、空调设备、废气制动器或者还有专门为此目的而设计的制动器或者其它部件以这种方式进行控制，使它们向发动机的输出轴施加所期望的制动扭矩。
对于进档过程来说，出于前面已经介绍的原因同样特别具有优点的是，控制装置使发动机驱动扭矩的降低和离合器扭矩的降低以这种方式相互配合，使两个扭矩时间上重合地降低。
只要自动变速器为牙嵌离合器变速器，使得至少一个档位可以借助牙嵌离合而切换，则此外具有优点的是，只要变速器输入转速相对于目标转速具有可切换的差距，控制装置就发出用于挂入目标档的信号。
因为离合器在该时间点上处于滑动运行中，且发动机的转速根据该方法的前述方案已经相当接近目标转速，所以在这种情况下可切换的差距与传统方法相比，在传动系部件的可比较的负荷下、和对行驶舒适性可比较的影响下，通过可能的换档加速(Schaltruck)而明显加大。作为选择，在可与现有技术比较的可换档差距下，可以特别舒适和保护材料地换档。
如果自动变速器为采用强制同步的变速器，使得至少一个档位可以借助强制同步来切换，以及只要自动变速器内的动力啮合的分离结束，控制装置就发出用于挂入目标档的信号，那么可以取消用于降低最大转速偏差的查询，所述最大转速偏差是自动变速器的瞬间输入转速与自动变速器在挂入的目标档下形成的输入转速之间的最大转速偏差。但依据本发明的方法在这里提供的主要优点是：确保转速偏差小于现有技术，并这样尽可能保护用于强制同步的部件，以及需要时可以更小和成本更低地构成。
下面介绍一种用于实施依据本发明方法的装置：
用于控制自动变速器换档的装置，具有作用于自动变速器输入轴的发动机，和设置在发动机与自动变速器之间的传动的离合器，其通过离合器致动器可以有选择地打开或者闭合，其特征在于，设计用于自动变速器、发动机和离合器相互配合的控制装置并这样构成，使其能够在换档时，使发动机驱动扭矩的降低、离合器扭矩的降低和自动变速器内动力啮合的分离以这种方式相互配合，使发动机通过离合器、在自动变速器内的动力啮合已分离的情况下，将驱动扭矩传递到自动变速器的输入轴上。
在此，用于自动变速器、发动机和离合器相互配合的控制装置结构上可以由一个单元组成，或者包括不同的、相互连接的子单元，它们可以单独或者作为其它单元的一体化组成部分来构成。
如果控制装置能够将发动机驱动扭矩的降低和离合器扭矩的降低以这种方式相互配合，使两个扭矩时间上重合地降低，那么可以转换依据本发明的方法上述的全部优点。
在此，在考虑到所需布线的开支和成本情况下特别具有优点的是，控制装置为了降低发动机的驱动扭矩、为了降低离合器扭矩、为了分离自动变速器内的动力啮合并为了触发目标档的挂入，通过所谓的电子汽车数据总线、数据技术上与至少那些控制器连接，所述控制器不是一体化组成部分。按照这种方式，全部数据需要时也可供其它控制器使用，并且可能已经存在的总线连接在没有或者具有最小附加硬件开支的情况下可以同时加以利用。
附图说明
下面借助实施例对本发明做进一步说明。为此说明书附有附图。这些附图中，
图1示出采用牙嵌结合的变速器的额定喷射量me_soll、发动机输出轴转速n_mot和自动变速器输入轴的转速n_ge的示例性的时间分布。此外
图2-3分别示出离合器行程和自动变速器的换档行程在时间t上的分布。
具体实施方式
因为对于本发明来说，控制装置是各自直接作用于所参与的部件和组件、还是仅在向其它控制器为了实施该方法而传输或者提供所需信息的意义上相互配合作用，是无关紧要的，所以下面首先举例介绍组成部分层面上的实际发生情况。
在时间点t0上，汽车在挂入档位的情况下处于准静态的行驶运行中。基本上确定发动机驱动扭矩的、并在这里与驱动扭矩同义使用的额定喷射量me_soll几乎恒定，且离合器完全闭合，因此发动机的转速n_mot和自动变速器输入轴的转速n_ge相同。
在该时间点t0上发出启动换档的信号，据此，离合器行程从到目前为止完全闭合的位置首先以高速并、从达到离合器的滑动范围起以较低的速度向离合器逐渐打开的方向上调整。变速器输入轴的转速n_ge由于仍挂入的档位而与汽车的车速相联系并因此尽可能地保持恒定。
但随着达到离合器的滑动范围，发动机的扭矩仅部分可以继续传递到自动变速器上。一部分由发动机提供的功率在离合器的摩擦件上转换成热量和一小部分还转换成磨损，而发动机的转速n_mot通过这部分分离而上升。同时喷射量me_soll首先略微下降并在进一步的进程中以增加的变化率而下降。
在时间点t1上，时间上的重合部分结束且喷射量me_soll降到与时间点t0相比较低的值上，而同时由于离合器继续打开，发动机的转速n_mot提高。在离合器继续打开的情况下，由控制装置或者由相应设计的变速器控制装置发出用于在线档位的挂出的指令，其随着由促动器的响应时间决定的延迟而转换。
从附图可以清楚看出，在档位挂出的时间点上，制动扭矩的降低通过自动变速器、通过喷射量与离合器的离合器行程的此前已经完成的配合，仅导致发动机的转速n_mot的非常小的变化。此外可以看出，变速器输入轴的转速n_ge直至该时间点几乎恒定，其对应于汽车车速的微小改变。
随着档位的挂出，变速器输入轴的转速n_ge以增加的变化率、在通过目标档和车速决定的同步转速的方向上提高。变速器输入转速n_ge的迅速配合在此主要归结为：在闭合的离合器方向上调整的离合器行程，和在转速配合的该时间段t1至t2内、发动机已经上升到几乎目标转速的转速n_mot。
只要自动变速器的变速器输入轴转速n_ge足够准确地对应于发动机的转速n_mot(该转速从它那方面在一定程度上或者至少足够准确地对应于在挂入目标档和离合器完全闭合后产生的转速)，则在即将到达采用t2标注的时间点时发出用于挂入目标档的信号，并再次以最小的时滞、借助于促动器来转换。换档因此这样结束。
随后离合器行程继续在离合器完全闭合的位置的方向上调整，而同时额定喷射量me_soll已经首先缓慢地、并随着增加的离合器扭矩传递能力、以增加的变化率来提高。
在时间点t3上，换档最后也这样结束，即离合器这样完全闭合，使其可以无滑动地传递由发动机提供的全部扭矩，且额定喷射量me_soll处于由驾驶员借助加速踏板确定的水平上。
附图标记
me_soll     到发动机内的燃油额定喷射量
n_mot       发动机输出轴的转速
n_ge        自动变速器输入轴的转速
t0、t1、t2、t3时间点

Claims (5)

1.用于控制自动变速器换档的方法，具有：作用于所述自动变速器输入轴的发动机；和设置在所述发动机与所述自动变速器之间的传动的离合器，其通过离合器致动器可以有选择地打开或者闭合；以及具有用于自动变速器、发动机和离合器相互配合的控制装置；其特征在于，所述控制装置在从在先档位到目标档位的换档时，使所述发动机驱动扭矩(me_soll)的降低、所述离合器扭矩的降低和所述自动变速器内的动力啮合的分离以这种方式相互配合，使得所述发动机的驱动扭矩(me_soll)和所述离合器扭矩时间上重合地降低，其中，通过所述离合器扭矩的降低，所述离合器达到滑动范围，并在达到所述离合器的所述滑动范围的同时降低所述发动机的所述驱动扭矩(me_soll)，其中，通过所述发动机、在仍挂入在先档位的情况下、通过处于滑动运行中的所述离合器，将驱动扭矩(me_soll)传递到所述自动变速器的所述输入轴上，并将所述发动机的转速(n_mot)提高到接近目标转速，其中，随后将所述在先档位在继续打开的离合器的情况下挂出，并且所述发动机通过所述离合器、在所述自动变速器内的动力啮合已分离的情况下，将驱动扭矩(me_soll)传递到所述自动变速器的所述输入轴上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制装置在退档的情况下，使所述发动机驱动扭矩(me_soll)的所述降低、所述离合器扭矩的所述降低和所述自动变速器内动力啮合的所述分离以这种方式相互配合，使得所述发动机通过所述离合器、在所述自动变速器内的动力啮合已分离的情况下，将正驱动扭矩(me_soll)传递到所述自动变速器的所述输入轴上，其有助于将所述自动变速器的所述输入轴加速到待挂入档位的目标转速上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制装置在进档过程中，使所述发动机驱动扭矩(me_soll)的所述降低、所述离合器扭矩的所述降低和所述自动变速器内动力啮合的所述分离以这种方式相互配合，使得所述发动机通过所述离合器、在所述自动变速器内的动力啮合已分离的情况下，将负驱动扭矩(me_soll)传递到所述自动变速器的所述输入轴上，其有助于将所述自动变速器的所述输入轴减速到待挂入档位的目标转速上。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述自动变速器为牙嵌离合器变速器，其特征在于，只要所述变速器输入转速(n_ge)相对于目标转速具有可切换的差距，所述控制装置就发出用于挂入目标档的信号。
5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，离合器行程在已挂入的目标档的情况下、在所述完全闭合的离合器的方向上调整，而同时所述发动机的所述驱动扭矩(me_soll)首先缓慢地、并随着所述离合器的增加的扭矩传递能力、以增加的变化率来提高。
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