CN101516711B - 用于保证发动机控制器和变速器控制器之间的同步的方法 - Google Patents

Abstract

用于保证带有自动机械式变速器的重型车辆上的发动机控制器(25)和变速器控制器(30)之间的关于最大容许发动机扭矩输出水平的同步的方法和设备。该发动机控制器被编程为在所有情形或预定情形中自动地将现有已编程的最大容许发动机额定扭矩通信到变速器控制器，以在执行根据两个控制器之间存在的程序协议的编程程序时保证发动机和变速器之间的同步性能，以恰当地影响车辆的期望性能。

Description

用于保证发动机控制器和变速器控制器之间的同步的方法

技术领域

本发明总体上涉及在发动机控制单元和变速器控制单元之间的最大发动机扭矩水平的同步，以适应变速器控制单元中的档位选择和换档策略。 

本发明也涉及与用于执行所述方法的计算机一起使用的计算机程序和计算机程序产品。 

背景技术

诸如路运卡车和客车的重型商用车辆已知为采用基于预编程程序的自动机械式变速器(AMT)。这些变速器一般地已布置为基于预编程程序提供统一的特性。多年来，发动机也已由电子控制装置控制。然而，迄今为止仍缺乏在发动机控制单元和变速器控制单元之间的一定信息的通信。因此，发动机控制单元可能具有一组存储的标准，而变速器可能具有另一组存储的标准，且因此导致不一致的性能。 

通常未共享的信息的一个特定例子是发动机扭矩水平限制的改变。发动机经常能够产生2000Nm量级的扭矩，且变速器能具有大约十九比一(19∶1)的传动比。这提供了将供给到车辆传动系的扭矩增加类似的倍数的能力。后桥和传动系的其他部件经常不能承受这样高的扭矩水平，该高扭矩水平能够高达38000Nm或更高。 

为了防止传动系中过大的扭矩水平，能够利用用于特定的档位组的最大容许扭矩极限来对发动机进行编程。此设定防止发动机产生过大的扭矩到传动系。虽然一个发动机扭矩水平是标准的，但能够建立多个扭矩水平设定，使得用于给定的档位系列的最大可管理扭矩输送到传动系。这些多种最大扭矩设定通常基于传动系的最弱构件能承受的扭矩量，即“链理论中的最弱环节”。在后桥是最弱构件的情况中，能将由发动机产生的扭矩限制到后桥能够承受的量。因此，能对于变速器内每个特定的传动比确定所希望的最大发动机扭矩。 

当档位结合时，为每个档位实现最大发动机扭矩变成麻烦而复杂的任务。因此，传统地已对于传动比组建立了最大发动机扭矩极限，因此产生了最大发动机扭矩“范围”，其中每个范围应用于多个相继的档位。例如，能够提供三组最大发动机扭矩范围。这些范围能够与低传动比、中等传动比和高传动比相关。因此，最大发动机扭矩在任何特定时间都取决于当前接合的档位属于哪个传动比组(低，中或高)。这些设定通常在制造时安装在变速器和发动机控制器上。 

然而，在将来要对发动机进行升级或降级的情况中，关于适当扭矩水平的信息几乎一律不通信到变速器控制器，而只是通信到发动机控制器。在典型的情况中，重型卡车在车队使用后被转售，在车队使用中，对发动机性能设置了保守的限制。然而，新的所有者希望更好的性能且因此发动机控制器被再编程以允许更大的动力输出，这也转化为到变速器的更大的扭矩输出。结果，对于每一个“档位范围”，扭矩输出都增加了，但未利用相应的改变而升级的变速器控制器期望旧的扭矩水平并因此而工作。这转化为性能上的不一致，因为两个控制器(发动机控制器和变速器控制器)现在基于两个不同编程的标准工作而“不知道”此情况。因此，需要共享从发动机控制单元到变速器控制单元的与用于特定组的档位的容许扭矩极限有关的升级信息，并因此保证由发动机控制器应用的标准与由变速器控制器应用的标准同步。 

发明内容

在至少一个实施例中，本发明采取用于保证重型车辆上的发动机 控制器和变速器控制器之间的关于最大容许发动机扭矩输出水平的同步的方法的形式。在优选实施例中，车辆装配有自动机械式变速器。为了保证同步，发动机控制器被编程为在所有情形或预定情形中自动地将现有已编程的最大容许发动机额定扭矩(torque capacity)通信到变速器控制器。以此方式，当执行根据两个控制器之间存在的程序协议的编程程序时，保证了发动机和变速器之间的同步性能，以恰当地影响车辆的期望性能。 

附图说明

附图不同地示出了本公开发明的方面。应当理解，所示出的实施例仅是示例性的，且不用作对保护的限制。然而，附图确实构成本说明书的公开内容的一部分，因此有助于本专利发明并向其提供支持。在附图中： 

图1是装配有内燃机、自动机械式变速器和排放控制装置的车辆的示意图； 

图2是示出了基于选中的档位范围而设置在发动机上的不同的扭矩限制水平的图； 

图3是示出了用于基于选中的档位范围而设置在发动机上的类似的扭矩限制要求的不同构造的替代的图；和 

图4示出了应用在计算机设备上的本发明。 

具体实施方式

本发明提出了用于发动机控制单元和变速器控制单元之间的关于对于具体的传动比范围由发动机产生的最大容许扭矩的信息的有效而完全的通信方法和设备。因为在传动系内传输的扭矩量能够通过变速器内当前接合的传动比而放大，所以必须限制最大容许发动机扭矩，以保证在传动系内承受的扭矩不超过容许极限。 

在至少一个实施例中且如图1总体上示出的，本发明采取诸如卡车的重型车辆10的形式，该车辆由内燃机15提供动力。内燃机15通 过离合器18联接到变速器20。优选地，该离合器18是能够自动化以控制变速器20的接合和脱离的摩擦离合器18。变速器20通过驱动轴80、差速齿轮85和后桥87连接到车辆10的驱动轮90。 

发动机控制单元25适于控制发动机15且与变速器控制单元30通信，该变速器控制单元30适于控制变速器20。典型地，控制器间的通信在现有数据总线28上实现(通常称为CAN总线)。虽然此处的描述参考了具体的控制器，但可以在一个或其他控制单元上实施各种控制指令。此外，能够将发动机控制单元25和变速器控制单元30组合为单个控制单元。另外，还可以具有发动机控制单元25和变速器控制单元30，该变速器控制单元30由数个控制单元组成，例如换档控制单元和档位选择控制单元，从而替代变速器控制单元30并在它们之间通信。 

进一步提供了加速器踏板32和档位选择器34以允许驾驶员指示发动机控制单元25以及变速器控制单元30。档位选择器34优选地具有用于手动换档、自动换档、低速档和倒车档的位置。在本公开内容的范围内也考虑了其他档位选择，以上给出的是可能的档位选择的例子。 

当发动机15产生给定量的扭矩时，变速器20将由发动机15产生的扭矩量放大。如上所述，自动机械式变速器20的低速档能够产生大致为19∶1的传动比，使得发动机15每转19转，变速器的输出轴才完成1转。虽然输出轴旋转的速度被降低，但从输出轴可获得的扭矩输出被乘以类似的系数，即19倍。在此方面，典型的内燃机15可能能够产生大约2000Nm的扭矩。因此，如果允许发动机15达到其最大动力水平，则在变速器20的输出轴上可获得的扭矩将为38000Nm。传动系中的大多数部件额定上不能承受这样高的扭矩水平。例如，后桥87额定上仅承受9500Nm。因此，由发动机15产生的扭矩应限制到500Nm(9500/19＝500)。这仅通过例子提供，但本领域普通技术人员将认识 到如何计算和应类似的限制。 

此外，车桥部件的额定值可能对于短持续时间的载荷高于较长持续时间的载荷模式。因此，当换档迅速进行时，例如当车辆10从停止起动时，对于车桥87的容许扭矩载荷可为14000Nm。当车辆正迅速移动通过低速档时，传输到后桥87或传动系的其他部件的扭矩水平可高于当部件经受长时段载荷例如接合了特定档位行驶时的扭矩水平。在此提出的解决方案一般关注于由发动机15供给的扭矩在较长时段内的限制。然而，在此希望的是，类似的限制能够应用于传动系中的部件的其他扭矩额定值。 

图2示出了优选为柴油发动机的内燃机15的一系列典型的扭矩与发动机速度的曲线。上部线105表示发动机15能产生的最大扭矩。因此，当发动机15被合适地供给燃料时它将不超过此量。在例子中，由发动机15产生的扭矩水平L3为2000Nm，但取决于特定的发动机15也可以是其他的扭矩水平。然而，当传动系不能接收高于一定的预定极限以上的扭矩时，必须对发动机15设置限制以防止在那些特定元件中经受的扭矩过大。 

为了允许对来自发动机15的动力的适当使用，能够如上所述地建立最大容许扭矩的范围。例如，带有十二个档位的变速器20可分为如下三个范围。第一范围通常用于为1档、2档和3档的低速档。这些档位的传动比分别可为19.0、14.0和11.5。同样，中等范围档位的第二范围分别为4档、5档和6档，其传动比分别为9.0、7.0和5.5。最后，启用高档位以在最大发动机扭矩水平下运行；这些档位具有低于大致5.00的传动比。使用以上的传动比作为例子，该第一范围要求将发动机15限制到最大500Nm的输出。 

在图2中通过L3示出了来自发动机15的上述最大容许扭矩。当车桥87额定上承受高于发动机15能够产生的最大扭矩乘以变速器传 动比时，那么能够使用由发动机15产生的最大扭矩。上述第一范围用于低速档。尽管在这些档位中希望有大扭矩量，但因为变速器20所应用的倍增系数，由发动机15产生的扭矩量不需要很大。因此，应该根据线115以由L1表示的由发动机15产生的最大扭矩来限制由发动机15产生的扭矩量。类似地，中等范围档位要求由发动机15产生的扭矩不超过由L2表示的且由线110描述的水平。取决于应用，上述扭矩水平可改变以将用于特定档位的使扭矩最大的增加的需求考虑在内。在一些实施例中，可基于每个档位来建立专用的扭矩曲线。专用范围的数量由所述应用确定且能够根据需要编程到发动机控制器25中。 

在另一个实施例中，发动机15可被编程为对于扭矩下极限基于缩小规模的曲线产生如图3中所示的替代性扭矩曲线。最大发动机扭矩曲线125类似于图2中所示的曲线，且发动机产生的最大扭矩由L6表示。类似于图2中所示的扭矩极限，用于低速档的最大扭矩极限由带有最大扭矩L4的线135表示。同样，中等范围档位扭矩限制由带有最大扭矩L5的线130表示。然而，与在图2中阐明的最大限制相比，图3的扭矩限制从最大发动机扭矩线偏移。因此，图3中的由发动机产生的用于中等范围和低范围档位的扭矩总是小于发动机能够产生的扭矩。根据图2的扭矩限制符合标准发动机扭矩曲线105直到它到达预定的最大极限。这也可以描述为在由发动机产生的扭矩上具有扭矩上限。在图2和图3中提出的扭矩限制被作为可施加在发动机上的可能的限制的例子给出，且本领域普通技术人员将认识到实施扭矩限制的其他方式。 

自动机械式变速器控制单元30能基于车辆10的运行情况选择特定的传动比，所述运行情况包括由发动机15产生的扭矩。当进行换档时，变速器控制器30将用于特定换档的希望的燃料供给通信给发动机15。然而，由发动机控制器25施加在发动机15上的扭矩限制能防止变速器控制器30正确地选择待接合的适当档位。当变速器控制器30获知由扭矩限制施加在发动机15上的限制时，然后能选择适当的档位 以向车辆10的驱动轮90提供正确的扭矩量。 

当由原始制造商安装时，变速器控制器30和发动机控制器25一般将基于分段方式用相同的最大发动机扭矩限制进行编程。然而，如上所述，发动机额定扭矩可调整，例如在改变所有者关系时通过对发动机控制器25再编程来调整。 

当改变发动机程序以实现不同的发动机性能特性时，来自发动机15的扭矩输出也通常被改变。然而，变速器控制器30可能未“意识到”改变，并根据在变速器控制器30中预先存储的值来要求发动机15的燃料供给。这可能导致发动机15供给多于系统所设计要处理的扭矩或未供给足够的扭矩的情况。 

例如，当重型车辆10爬坡时，在高扭矩值下利用低速档。在一些情形中，因为根据扭矩限制而设置在发动机15上的限制，变速器20开始加档是不可能的。如果变速器20未意识到扭矩限制，则它将假定扭矩极限是发动机15能产生的最大扭矩。使用以上关于低速档的例子，如果变速器20当前接合在2档且变速器20开始加档，则当发动机15处于最大扭矩容量时在车轮90处可获得的扭矩将从7000Nm下降到5750Nm。假定在车轮90处所要求的扭矩为6000Nm，则此加档将导致爬坡时的问题。如果不存在扭矩限制，则加档的实施不会导致问题，因为在驱动轮90处将可获得23000Nm。因此，当“不知道”新编程的发动机扭矩极限时，变速器控制器30将做出错误的档位选择。如果变速器控制器30已用关于新扭矩限制的信息进行再编程，则变速器20将保持在2档而不尝试加档。 

参考回图1，所示出的在变速器控制器30和发动机控制器25之间的通信连接28能够用来在两个控制器25和30之间双向传送数据。此数据总线28可以是重型车辆10上的CAN总线或在两个控制器25、30之间的专用通信连接。在本发明的优选实施例中，专用的通信程序 被编程在发动机控制器25中，使得当发动机控制器25接收到关于发动机扭矩限制的升级信息时，此信息与变速器控制器30共享。替代地，数据总线28上的端口能用来将新的扭矩限制传送到发动机控制器25，且因此同时将信息供给到变速器控制器30。 

另外，当发动机控制器25接收到关于所施加的扭矩限制的升级信息时，发动机控制器25能在下一次车辆起动时将这些新的扭矩限制发送到变速器控制器30。因此，如果从上次起动后扭矩限制已改变，则关于扭矩限制的信息能够在起动时输入到变速器控制器30。替代地，发动机控制器25能够被编程，使得当发动机控制器25接收到升级信息时，将此信息输入到变速器控制器30。 

上述通信程序能够实施为在发动机控制器25和变速器控制器30之间共享关于其他数据的信息，这些其他数据对于变速器控制器30来说是有用的，以更有效地完成其任务。一个例子是将发动机15升级为具有新的喷射器，该喷射器增加了响应时间和从发动机15处可获得的马力。如果从发动机15可获得更快的响应时间，则变速器控制器30也能够使用此信息来执行更快速的换档。同样，如果发动机15装配有涡轮增压器，则发动机特性能够改变。如果变速器控制器30获知此改变，则变速器控制器30能适应根据此升级信息的换档和选择程序。如果增加或升级了后处理系统，则变速器控制器30能利用用于后处理系统的专用程序。虽然这些作为例子提供，但本领域普通技术人员将认识到另外的系统也可如此安装在系统上，且变速器控制程序将希望得到关于改变的信息。 

虽然以上已经针对升级/改变与发动机15相关的一些特性或零件进行了一般描述，但通信程序可同等地应用于原始制造状态。对于制造商来说，这可以保证信息将由发动机控制单元25和变速器控制单元30在所有时间适当地共享。同样，首先由变速器控制单元30接收到的信息能够使用类似的程序通信到发动机控制单元25。 

图4示出了根据本发明的一个实施例的设备500，设备500包括非易失性存储器520、处理器510和读写存储器560。存储器520具有其中存储了用于控制设备500的计算机程序第一存储部分530。存储部分530中的用于控制设备500的计算机程序可以是操作系统。 

设备500例如能够装入控制单元中，例如控制器25或30。数据处理单元510能包括例如微型计算机。 

存储器520也具有第二存储部分540，其中存储了根据本发明的用于保证发动机控制器和变速器控制器之间的同步的程序。在替代实施例中，用于保证发动机控制器和变速器控制器之间的同步的程序存储在单独的非易失性数据存储介质550中，例如CD或可交换的半导体存储器。该程序能够以可执行文件的形式或以压缩状态存储。 

当在下文中陈述为数据处理单元510运行特定功能时，应清楚的是，数据处理单元510运行了存储在存储器540中的程序的特定部分或存储在非易失性记录介质550中的程序的特定部分。 

数据处理单元510适于通过数据总线514与存储器550通信。数据处理单元510也适于通过数据总线512与存储器520通信。另外，数据处理单元510适于通过数据总线511与存储器560通信。数据处理单元510也适于通过使用数据总线515与数据端口590通信。 

根据本发明的方法能够由数据处理单元510执行，这通过使数据处理单元510运行存储在存储器540中的程序或存储在非易失性记录介质550中的程序来实现。 

不应认为本发明限于上述实施例，而是在下面的本专利权利要求的范围内可构思多个另外的变体和修改。 

Claims (3)

1.一种用于保证装配有自动机械式变速器的重型车辆上的发动机控制器(25)和变速器控制器(30)之间的关于最大容许发动机扭矩输出水平的同步的方法，所述方法包括：

将所述发动机控制器编程为自动将现有已编程的最大容许发动机额定扭矩通信到所述变速器控制器(30)，从而在执行根据所述两个控制器(25，30)之间存在的程序协议的编程程序时，保证所述发动机和所述变速器之间的同步性能，以恰当地影响所述车辆的期望性能。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将专用的通信程序编程到所述发动机控制器(25)中，使得当所述发动机控制器(25)接收到关于发动机扭矩限制的升级信息时，将此信息与所述变速器控制器(30)共享。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述发动机控制器(25)接收到关于所施加的扭矩限制的升级信息时，所述发动机控制器(25)在下一次车辆起动时将这些新的扭矩限制发送到所述变速器控制器(30)。

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