CN101531136B - 变矩器离合器滑动率监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变矩器离合器应用调节和质量应用检测变矩器滑动加速，具体而言公开了一种变矩器离合器滑动率监测系统，其包括滑动率计算模块，所述滑动率计算模块接收变矩器离合器的原始滑动速度且基于所述原始滑动速度计算变矩器离合器滑动加速度。变矩器离合器滑动率监测模块检测在变矩器离合器下拉期间所述滑动加速度离预定范围的偏差。

Description

变矩器离合器滑动率监测系统和方法

技术领域

本公开涉及在机动车辆中监测变矩器离合器的性能。 

背景技术

该部分的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，且可能不构成现有技术。 

从图1开始，车辆常规地包括产生驱动转矩的动力设备，如内燃机102。驱动转矩通过动力系和传动系统104传递给驱动轮106，驱动轮将车辆沿路面推进。动力系104通常包括通过变矩器110联接到发动机102的自动变速器108，变矩器110为液力耦合类型，允许发动机102一定程度上独立于变速器108旋转。 

现在转向图2，典型的变矩器110由涡轮200、泵202、导轮204和变速器液构成。变矩器110的壳体206螺栓连接到发动机的飞轮208，且因而以与发动机相同的速度转动。构成变矩器110的泵202的翼片附接到壳体206，从而它们也以与发动机相同的速度转动。 

变矩器内部的泵202是离心式泵类型。当它旋转时，流体抛向外部。当流体抛向外部时，生成将更多流体在中心处吸入的真空。然后流体进入涡轮200的叶片，涡轮200通过涡轮输出轴210连接到变速器。涡轮200使得变速器旋转，变速器使车辆移动。由于涡轮200的叶片是弯曲的，从外部进入涡轮200的流体在它离开涡轮200的中心之前必须改变方向。该方向改变使得涡轮200旋转。 

流体在中心处离开涡轮200，以与它进入时不同的方向移动。流体以与泵202(和发动机)转动方向相对的方向移动离开涡轮200。如果流体被允许碰撞泵202，它将使发动机减慢，从而浪费动力。因而，变矩器110具有导轮204以防止该动力浪费。 

导轮204位于变矩器110的正中心。它通过导轮输出轴212连接到变速器中的固定轴。导轮204的工作在于将从涡轮200返回的流体在它再次碰撞泵202之前改向。该改向显著地增加了变矩器110的效率。 

在一些情况下，可以有锁定离合器，锁定离合器可以在泵202和涡轮200之间生成稳固的连接。离合器通常仅在涡轮200和泵202之间已实现速度比1∶1时接合。 

现在转向图3，用于从曲轴直接传输动力到自动变速器中的策略在从经由高离合器鼓和通过阻尼器板组件传递的轴的纯机械连接到实际离合器应用的范围内，均发生在变矩器液力耦合内。变矩器离合器应用方法已经是车辆制造商之间的选择策略。近年来该策略经历了几次变化。一些先前的策略使用简单的ON/OFF螺线管300结合在输入轴末端处的封装止回球组件302。螺线管300将离合器打开和关闭，同时止回球利于离合器的受控应用。 

在更近的策略中，脉冲宽度调制(PWM)变矩器离合器(TCC)螺线管304增加到该系统，以促进变矩器离合器接合用于改进的燃料经济性。动力系控制模块(PCM)提供占空比给该脉冲宽度调制(PWM)螺线管304，螺线管304继而调节TCC液压回路中的压力，从而允许变矩器离合器逐渐应用。当应用压力增加时，滑动也成比例地增加。因而，在应用期间发生的滑动量与占空比成正比。 

PWM螺线管304的结构使得当螺线管304完全切断时，到螺线管304的供应压力(AFL)在螺线管304处被阻止。当螺线管304处于占空比下时，它通到允许压力作用于隔离阀306的回路。这增加了作用于TCC调节阀308上的弹簧张力，这继而增加调节的TCC应用压力。当占空比减小时，调节的应用压力减小。当占空比增大时，调节的应用压力也增大。如上所述，更多的压力相当于较小的滑动，反之亦然。流体应用压力和压力控制螺线管的输入之间的关系基本为线性，且可以由以下方程描述： y＝mx+b； 其中，y为流体应用压力，m为调节阀的增益，x为压力控制螺线管的输入，且b为螺线管弹簧的偏移量。 

发明内容

一种变矩器离合器滑动率监测系统，其包括滑动率计算模块，所述滑动率计算模块接收变矩器离合器的原始滑动速度且基于所述原始滑动速度计算变矩器离合器滑动加速度。变矩器离合器滑动率监测模 块检测在变矩器离合器下拉期间所述滑动加速度离预定范围的偏差。 

进一步的应用范围从在此提供的说明显而易见。应当理解，说明书和具体示例仅用于图示说明的目的，且不限定本公开的范围。 

附图说明

在此所述的附图仅为图示说明的目的，且决不限定本公开的范围。 

图1是示出了车辆的图表。 

图2是变矩器的图表。 

图3是示出了变矩器应用压力控制组件的方块图。 

图4是示出了TCC应用调节更新系统的方块图。 

图5是示出了TCC滑动加速度计算的方块图。 

图6是示出了通过三阶卡尔曼(Kalman)滤波器的TCC滑动加速度计算的方块图。 

图7是示出了TCC应用调节更新计算以达到理想滑动的图解表示。 

图8是示出了通过涡轮转矩排列的调节单元的图解表示。 

图9是示出了TCC应用调节更新方法的流程图。 

具体实施方式

优选实施例的以下说明实质上仅为示范性的且决不打算限定本发明、其应用或使用。为了清楚起见，在附图中，相同的附图标记将用于表示相同的元件。如在此使用的，术语“模块”指的是特殊应用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或更多软件或固件程序的处理器(共享、专用、或群组)和存储器、组合逻辑电路、或提供所述功能的其它合适部件。 

根据本发明的滑动率监测系统和方法可以以许多方式实施。例如，滑动率监测系统和方法可以包括或采用三阶卡尔曼滤波器。可替换地或附加地，滑动率监测系统和方法可以包括或采用评定模块以评定变矩器离合器性能，从而提供反馈给系统设计者。可替换地或附加地，滑动率监测系统和方法可以用作变矩器离合器应用调节更新系统和方法的部分。此外，应当容易理解，这些实施例可以组合以实现采用三阶卡 尔曼滤波器且包括评定模块的变矩器离合器应用调节更新系统。因此，也容易理解，虽然滑动率监测系统和方法关于这种组合在下文描述，但是滑动率监测系统和方法不只实施为这种组合。 

现在参见图4-6，示范性车辆系统10包括产生驱动转矩的发动机12。更具体而言，空气通过节气门16吸入进气歧管14。空气与燃料混合，且燃料和空气混合物在汽缸18内燃烧以往复地驱动活塞(未示出)，所述活塞可旋转地驱动曲轴(未示出)。燃烧过程得到的废气通过排气歧管20排出，在后处理系统(未示出)中处理且释放给大气。 

曲轴通过变矩器24驱动自动变速器22。变速器22包括输入轴(未示出)和输出轴26，输出轴26通过传动系统(未示出)传递驱动转矩以可旋转地驱动(多个)轮28。 

控制模块30调节车辆系统10的总体操作。更具体而言，控制模块30从多个传感器接收车辆操作参数信号且基于所述车辆操作参数信号控制系统10。示范性的传感器包括空气质量流量(MAF)传感器32、节气门位置传感器34、歧管绝对压力(MAP)传感器36和发动机RPM传感器38。 

传感器也包括涡轮速度传感器40，涡轮速度传感器40基于变矩器24的涡轮的旋转产生信号。更具体而言，涡轮速度传感器40响应于带齿的轮42，带齿的轮42被固定以与涡轮输出轴一起旋转。涡轮速度传感器40产生脉冲信号或输出轴信号(OSS)44，其中所述脉冲对应于带齿的轮42的齿的上升边缘和下降边缘。OSS44传递给控制模块30。 

在控制模块30中，硬件输入/输出驱动器46处理OSS44脉冲周期和脉冲数以获得原始涡轮轴速度48，所述原始涡轮轴速度48然后与原始发动机速度50比较获得原始滑动速度52。该原始滑动速度用作3阶卡尔曼滤波器54的输入，所述3阶卡尔曼滤波器54计算TCC滑动加速度56。除了滑动加速度56之外，卡尔曼滤波器54也计算速度58和加速度变化率(jerk)60。在该过程期间，滤波器54通过将测量的OSS与估计的OSS比较来计算误差62。卡尔曼滤波器的处理可以通过以下方程描述： 误差＝测量的原始信号-估计的信号； E(k)＝Y(k)-X1(k-1)； X1(k)＝X1(k-1)+T*X2(k-1)+E(k)*K1； X2(k)＝X2(k-1)+T*X3(k-1)+E(k)*K2； X3(k)＝X3(k-1)+E(k)*K3； Y(k)：来自传感器的测量原始信号； X1：估计的信号； X2：估计的加速度； X3：估计的加速度导数(加速度变化率) T：滤波器取样周期。 如上所述，测量的原始信号等于： 原始TCC滑动＝原始发动机rpm-原始涡轮速度。 

现在转向图7-8，TCC应用调节更新系统能够确定希望的滑动率68和作为缓慢应用的结果发生的实际滑动率70之间的差66。该系统采用该差66来调节螺线管72(图4)处的应用压力率，以调节实际滑动74在上和下边界76A-B内，从而实现理想的滑动曲线78。换句话说，该系统首先采用三阶卡尔曼滤波器计算变矩器滑动的转矩加速度。然后，如果在应用期间滑动值的变化率小于希望值，于是调节应用压力率基于应用涡轮转矩更新以减小应用压力率。另一方面，如果在应用期间滑动值的变化率大于希望值，于是调节应用压力率基于应用涡轮转矩更新以增大应用压力率。为此，该系统采用具有通过涡轮转矩排列的调节单元的调节单元映射80。该系统在下拉(pull-down)期间在使用在上一下拉期间获得的映射80的更新单元82A-E的同时监测滑动率。然后，单元82A-E被更新以用于下一下拉期间。 

调节校正量是滑动率误差(滑动率-阈值)的函数。 Adapt_Ramp＝Adapt_Ramp+校正项； TCC应用压力＝TCC操作点+Ramp+Adapt_Ramp+On_Ramp。 变矩器离合器应用是变矩器滑动变化率的函数且每次应用查询一次。应用阈值是预定的标定值。 

现在转向图9，TCC应用调节更新方法通过在步骤84使用三阶卡尔曼滤波器计算TCC滑动加速度开始。在判定步骤86，如果TCC处于应用模式，于是在步骤88在应用期间监测滑动率下拉。例如，在步骤88A1和88A2，如果在应用期间偏移调节的滑动加速度落入预定阈值之上或之下，那么在步骤88B，在下拉期间可以将加速滑动的最高的和最低的峰值连同涡轮转矩一起记录。换句话说，如果在应用期间滑动 加速度在额定范围之外，则需要TCC应用压力调节校正。压力调节单元是涡轮转矩的(17个单元)表函数。 Cell(x)＝Cell(x)+调节校正值. 在步骤88C，调节应用变化率可以根据下拉速率误差和涡轮转矩调节。基于TCC滑动加速度的最高或最低峰值，带符号的压力修正校正量可以加到相应涡轮转矩的调节单元(增加或减少)。TCC压力校正修正值从预定标定表查询。应用调节单元的该更新可以在应用变化率期间或下拉完成之后进行。甚至在几个单元不正确时，最不正确的单元在几个下拉期间的重复更新可以在整个下拉可接受的预定范围内的滑动率下故意地和准确地达到。然而，也容易理解，附加的或可替换的实施例可以在下拉之后更新多于一个单元，包括在完成下拉时对它们相应的涡轮转矩值离理想滑动加速度导致显著偏差的一些或所有的单元。 

在判定步骤90，一旦应用确定为完成，那么在步骤92，TCC应用质量可以基于滑动率和应用时间评定，以提供反馈给系统设计者。特定地，基于TCC滑动加速度，下拉可以基于预定TCC滑动加速度对TCC质量评定表而评定。该评定可以为技术人员在产品研发阶段期间可以使用的实时反馈。 

TCC应用调节更新系统和方法产生几个成果。例如，它实现变矩器离合器应用的实时调节，所述实时调节可以以良好的准确性和可重复性得到。同样，它用于帮助GMUT量化TCC应用中的标定技术人员。此外，它实现装配厂的变速器错误建造的合格/不合格(go/no-no)测试。另外，它增加了长期变矩器的耐用性。 

现在转向图4，容易理解，控制模块30可以具有各种功能模块以实施系统的功能和方法的步骤。例如，控制模块30可以具有滑动率计算模块，如三阶卡尔曼滤波器，所述滑动率计算模块根据变矩器离合器的原始滑动速度的函数计算变矩器离合器滑动加速度。同样，控制模块30可以具有变矩器离合器滑动率监测模块，所述变矩器离合器滑动率监测模块与所述滑动率计算模块连通且操作为：(1)检测在变矩器离合器的下拉期间滑动加速度离可接受范围的偏差；和(2)记录偏差值连同发生偏差时的涡轮转矩。 

在一些实施例中，控制模块30可以具有应用调节单元更新模块，所述应用调节单元更新模块与所述监测模块连通且操作为在用于完 成下拉的计算机可读取存储器中对应用调节单元进行调节。被调节的单元对应于发生偏差时的涡轮转矩。可以进行调节以减少随后下拉期间的偏差。 

在一些实施例中，所述监测模块可以将变矩器离合器下拉期间的滑动加速度与限定可接受滑动加速度范围的预定阈值比较，如果发现滑动加速度是不可接受的，记录滑动加速度在可接受滑动加速度范围之外的最大偏差值连同发生最大偏差值时的相应涡轮转矩。在这些实施例和附加的或可替换的实施例中，通过以最大偏差值从预定标定表得到带符号的压力修正校正值，所述更新模块可以将带符号的压力修正校正值加到对应于发生最大偏差时的涡轮转矩的应力调节单元。 

控制模块30的附加部件可以包括存储包含根据涡轮转矩设置的应用调节单元的数据结构的计算机可读取存储器。类似地，控制模块30可以包括动力系控制模块，所述动力系控制模块与所述存储器连通且采用调节单元来调节在变矩器离合器下拉期间操控变矩器离合器中的流体压力的螺线管的控制。螺线管72可以与该动力系控制模块连通且响应于动力系控制模块的控制以操控变矩器离合器中的流体压力。 

同样，控制模块30可以具有原始滑动速度计算模块，所述原始滑动速度计算模块与所述三阶卡尔曼滤波器连通且通过将涡轮速度与发动机速度比较计算原始滑动速度。涡轮速度传感器40可以与该原始滑动速度计算模块连通，且可以操作检测变矩器离合器的涡轮的速度且产生表示原始涡轮速度的信号。类似地，发动机速度传感器38可以与该原始滑动速度计算模块连通，且可以操作检测发动机速度且产生表示发动机速度的信号。 

在附加的或可替换的实施例中，包含在控制模块30中的另一功能模块可以为评定模块，所述评定模块产生变矩器离合器应用质量的评定以提供反馈给系统设计者。在一些实施例中，下拉可以作为滑动率和应用时间的函数参考滑动加速度对变矩器离合器质量评定表评定。该评定可以存储在计算机可读取存储器中以供系统设计者参考，和/或通过用户界面传递给系统设计者。容易理解，评定模块可以可替换地从控制模块30分开，如在接收滑动加速度数据到计算机可读取存储器且为系统设计者产生评定的计算机工作站的情况下。 

现在，本领域技术人员从前述说明可以理解，本发明的广泛教 导可以以各种形式应用。因而，虽然本发明已经结合其特定示例描述，本发明的真实范围不应如此限定，因为在阅读附图、说明书和以下权利要求书之后，其它变型对于本领域技术人员来说显而易见。 

Claims (28)

1.一种变矩器离合器滑动率监测系统，包括：

滑动率计算模块，所述滑动率计算模块接收变矩器离合器的原始滑动速度且基于所述原始滑动速度计算变矩器离合器滑动加速度；

变矩器离合器滑动率监测模块，所述变矩器离合器滑动率监测模块检测在变矩器离合器应用期间所述滑动加速度离预定范围的偏差。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括应用调节单元更新模块，所述应用调节单元更新模块对应用调节单元进行调节，其中被调节的单元对应于发生偏差时的涡轮转矩。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括存储根据涡轮转矩设置的应用调节单元的数据结构。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括动力系控制模块，所述动力系控制模块采用所述调节单元以调节操纵变矩器离合器的流体压力的螺线管的控制。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括操纵变矩器离合器中的流体压力的螺线管。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述监测模块将变矩器离合器应用期间的滑动加速度与限定滑动加速度预定范围的预定阈值比较，如果所述滑动加速度偏离所述范围，则记录最大偏差值连同发生最大偏差值时的相应涡轮转矩。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述更新模块将带符号的压力修正校正值加到对应于发生最大偏差时的涡轮转矩的应用调节单元，其中带符号的压力修正校正值通过最大偏差值从预定标定表得到。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括评定模块，所述评定模块产生变矩器离合器应用质量的评定。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述评定模块基于滑动率和应用时间参考滑动加速度对变矩器离合器质量评定表来评定所述应用。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括原始滑动速度计算模块，所述原始滑动速度计算模块通过将涡轮速度与发动机速度比较计算原始滑动速度。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括检测变矩器离合器的涡轮轴的速度的涡轮轴速度传感器。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括检测发动机速度的发动机速度传感器。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述滑动率计算模块是三阶卡尔曼滤波器。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述三阶卡尔曼滤波器计算速度、滑动加速度和加速度变化率，且通过将测量滑动速度与估计滑动速度比较来计算误差，所有计算根据以下方程：

误差＝测量的原始信号-估计的信号；

E(k)＝Y(k)-X1(k-1)；

X1(k)＝X1(k-1)+T*X2(k-1)+E(k)*K1；

X2(k)＝X2(k-1)+T*X3(k-1)+E(k)*K2；

X3(k)＝X3(k-1)+E(k)*K3；

Y(k)：来自传感器的测量原始信号；

X1：估计的信号；

X2：估计的加速度；

X3：估计的加速度导数(加速度变化率)；

T：滤波器取样周期；

原始TCC滑动＝原始发动机rpm-原始涡轮速度。

15.一种变矩器离合器滑动率监测方法，包括：

接收表示变矩器离合器的原始滑动速度的信号；

根据变矩器离合器的原始滑动速度的函数计算变矩器离合器滑动加速度；和

检测在变矩器离合器应用期间，滑动加速度从预定范围的偏差。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括对应用调节单元进行调节，其中被调节的单元对应于发生偏差时的涡轮转矩。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括采用存储根据涡轮转矩设置的应用调节单元的数据结构。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括采用所述调节单元以调节操纵变矩器离合器的流体压力的螺线管的控制。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括控制操纵变矩器离合器中的流体压力的螺线管。

20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

将滑动加速度与限定滑动加速度预定范围的预定阈值比较；和

如果所述滑动加速度偏离所述范围，则记录滑动加速度的最大偏差值连同发生最大偏差值时的相应涡轮转矩。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括：

通过最大偏差值从预定标定表得到带符号的压力修正校正值；和

将所述带符号的压力修正校正值加到对应于发生最大偏差时的涡轮转矩的应用调节单元。

22.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括产生变矩器离合器应用质量的评定。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，还包括基于滑动率和应用时间参考滑动加速度对变矩器离合器质量评定表而对所述应用进行评定。

24.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括通过将涡轮速度与发动机速度比较计算原始滑动速度。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括采用涡轮轴速度传感器以检测变矩器离合器的涡轮轴的速度。

26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括采用发动机速度传感器以检测发动机速度。

27.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括采用三阶卡尔曼滤波器以计算变矩器离合器滑动加速度。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述三阶卡尔曼滤波器计算速度、滑动加速度和加速度变化率，且通过将测量滑动速度与估计滑动速度比较来计算误差，所有计算根据以下方程：

误差＝测量的原始信号-估计的信号；

E(k)＝Y(k)-X1(k-1)；

X1(k)＝X1(k-1)+T*X2(k-1)+E(k)*K1；

X2(k)＝X2(k-1)+T*X3(k-1)+E(k)*K2；

X3(k)＝X3(k-1)+E(k)*K3；

Y(k)：来自传感器的测量原始信号；

X1：估计的信号；

X2：估计的加速度；

X3：估计的加速度导数(加速度变化率)；

T：滤波器取样周期；

原始TCC滑动＝原始发动机rpm-原始涡轮速度。

Images