CN102149947A - 用于自动变速器内的可选择的单向离合器或机械二极管的发动机动力管理 - Google Patents

Abstract

一种控制传动系的方法，包括监测所述可选择的单向离合器的接合状态，监测换高速挡命令，监测发动机到变矩器的轴的速度，监测变矩器到变速器的轴的速度，当所述监测检测到所述可选择的单向离合器接合和所述换高速挡指令时，根据所述发动机到变矩器的轴的速度和所述变矩器到变速器的轴的速度确定所述变矩器的相对转速。根据所述相对转速诊断锁定的可选择的单向离合器状态。根据所述锁定的可选择的单向离合器状态命令来自所述发动机的扭矩增加。并且指令所述可选择的单向离合器分离。

Description

用于自动变速器内的可选择的单向离合器或机械二极管的发动机动力管理

技术领域

本发明涉及具有可选择的单向离合器的变速器。

背景技术

该部分的综述只是提供了与本发明相关的背景信息，并不构成现有技术。

本发明涉及车辆动力系内的具有可选择的单向离合器的变速器，该单向离合器用于选择性地将扭矩从输入部件传输到输出部件。一种潜在实施方案包括可选择的单向离合器，与旋转输入离合器组合使用，所述旋转输入离合器打滑以在前进和倒车方向上接合。离合器接合可以通过多种已知的方法完成。在摩擦离合器接合结构中，所述变速器内的一个或多个离合器打滑并且逐渐接合，以便逐渐将来自所述发动机的扭矩传输到所述变速器用于启动。在无摩擦离合器接合结构中，离合器接合在没有离合器打滑的情况下进行，这就要求在接合发生之前需要使离合器同步。

变速器以多种变速器档位状态之一工作，限定了施加在所述输出部件上的扭矩的方向，和描述施加在所述输入部件的扭矩和所述输出部件上的扭矩的关系的传动比。示例性的变速器，包括八个变速器档位，包括六个前进档，一个倒车档，和一个空档档位。

一种装配自动变速器的车辆动力系可以包括位于所述发动机和变速器之间的变矩器。在替代方案中，可以将飞轮和隔离器结构用在所述发动机和变速器之间。某些自动变速器包括低速/倒车制动离合器和单向离合器，以便当输入离合器打滑时沿前进方向和倒车方向提供反扭矩，从而在没有变矩器的情况下启动所述车辆。

单向离合器被用于多种用途，以便将来自第一可旋转传动部件或输入部件如输入座圈或第一连结板的动力，选择性输入到第二独立的从动部件或输出部件，如输出座圈或第二连结板。在使用时，当所述传动部件相对从动部件沿一个第一方向旋转时所述离合器传输扭矩。当所述传动部件相对从动部件的相对旋转方向是沿相反的或第二方向时，所述离合器会释放或使传动部件与从动部件分离。一旦释放，所述传动部件即可沿所述第二相反的方向相对所述从动部件自由旋转。在该模式下，所述单向离合器是自由的以超速或"超越"。超越使得所述车辆能够以惯性滑行运动方式行进，所述传动系与所述发动机分离，以便消除与所述传动系旋转所述发动机相关的损失。

发动机制动是一种操作，借此减少输送到所述传动部件的扭矩，维持所述传动部件和从动部件之间的连结连接，并通过该连接传递在所施加的动力以及发动机中的泵送力减小的情况下由旋转发动机而产生的反扭矩，从而减慢了从动部件。单向离合器的超越使所述传动部件和所述从动部件分离，与发动机制动操作不一致。在装配有按上文所述方式工作的单向离合器的发动机中的发动机制动需要额外部件，例如，额外的离合器，以便选择性地将所述传动部件与所述从动部件连结，以便完成发动机制动。

在示例性的前轮驱动、六速自动车辆变速器的、采用三个齿轮组和五个扭矩传输部件（离合器）结构中，所述离合器之一，以下被称作低速和倒车离合器，仅被用于手动低速和倒车。在所述前进模式的第一档时，所述低速和倒车离合器是分离的。所述低速和倒车离合器的输入和输出部件之间没有相对运动，因为作用在所述低速和倒车离合器的输入部件所连接的单向离合器上的反扭矩阻止了旋转。不过，在所有其他前进档上，前进模式的第二至第六档，因为应用了所述变速器中的一个或多个其他离合器，所以没有反扭矩作用在所述单向离合器上。因此，所述单向离合器超越并且在所述低速和倒车离合器部件之间存在相对运动。所述低速和倒车离合器输入和输出部件之间的相对转速随着每一次后续的档位变化而增加。

正如熟悉本领域的技术人员所公知的，分离的多片离合器，根据多种条件，当所述输入和输出部件之间存在相对运动时会产生阻力。分离的多片离合器的一个特征是，随着所述输入和输出部件之间的相对转速的增加，通常伴随着阻力增加或旋转损失增加。这种旋转损失导致了燃油经济性降低。由于所述低速和倒车离合器在所述的具有这种特定齿轮组和离合器结构的示例性六速自动变速器的所有前进档上是分离的，并且大部分变速器工作模式处于前进传动比，所述变速器的可观数量的总的旋转损失可归因于所述分离的低速和倒车离合器上的阻力。

一种可选择的单向离合器（SOWC）的基本工作方式方面类似于单向离合器。不过，根据其设计细节，SOWC能够在一个或两个旋转方向上在传动和从动部件之间产生机械连接。另外，根据其设计，SOWC能够在一个或两个旋转方向上超速。一般，SOWC包括一个可外部操纵的选择机构，从而，当移动到第二，甚至可能是第三个位置时，控制所述装置的工作模式。一种代替了如上文所述的单向离合器和低速和倒车离合器结构的SOWC降低了所述变速器的零件复杂性，降低了所述变速器的重量和成本，并且减少了总的旋转损失。

SOWC的传动部件向从动部件传输扭矩的能力取决于所述SOWC的接合扭矩传输元件（通常是滚轮，楔块，摇杆，或支柱等）能否自由接合相邻部件中的一个或多个凸轮，切口，凹口，或类似特征。类似地，所述传动部件沿一个或两个方向相对所述从动部件超越的能力同样取决于所述接合元件是否能够与相邻的部件自由地相互作用。一般，将可旋转卡环或选择器板用于完成这一任务，通过允许或限制在所述传动和从动部件之间的扭矩传输元件的接合。其他类似的离合器设计为本领域所公知并且能够用作单向离合器装置的，包括同步装置和爪形离合器。可以想像许多能够发挥SOWC作用的多种离合器设计，并且，本公开并非意图局限于本文所披露的这些具体的示例性实施方案。

根据其应用，SOWC可以被设计成以两种模式或三种模式工作。本发明重点介绍双模式SOWC。具体讲，本发明涉及能够实现第一分离式和第二接合模式的SOWC。所述分离模式包括所述SOWC以单向离合器形式工作，如上文所述，可以沿前进方向传输扭矩和沿反方向超越。所述接合模式，包括锁定所述离合器，阻止所述传动部件沿任一个方向的相对旋转。在所述接合模式下，所述离合器运行沿前进方向和倒车方向传输扭矩。两种模式之间的选择，包括致动选择机构，例如，在环形位置之间转动卡环或选择器板，以下简称为选择器板。

操作装配有按如上所述构造的带有SOWC的变速器通常要求在能从初始的档位换高速档前分离已接合的SOWC。不过，车辆的连续发动机制动可能经历锁定SOWC状态，其中通过SOWC传输的扭矩能阻止SOWC的分离。通过消除锁定SOWC状态来促进SOWC分离的方法也将是有益的。

发明内容

一种车辆动力系，该动力系包括电动机械的变速器，该变速器包括无摩擦接合可选择的单向离合器，该单向离合器与内燃机机械操作地连接，从而适于选择性地将机械动力传输给输出部件和变矩器。一种控制所述动力系的方法，包括监测所述可选择的单向离合器的接合状态，监测换高速档命令，监测发动机到变矩器的轴的速度，监测变矩器到变速器的轴的速度，当所述监测检测到所述可选择的单向离合器接合和所述换高速档命令时，根据所述发动机的变矩器的轴的速度和所述变矩器到变速器的轴的速度确定所述变矩器的相对转速。根据所述相对旋转速度诊断锁定的可选择的单向离合器状态。根据所述锁定的可选择的单向离合器状态命令来自所述发动机的扭矩增加。并且命令所述可选择的单向离合器分离。

附图说明

下面将以举例形式，结合附图对一个或多个实施方案进行说明，其中：

图1示意性表示根据本发明的示例性动力系10的符号图；

图2是根据本发明的示例性离合表，说明为了实现各种变速器档位状态在示例性变速器中各种离合器的操作；

图3是采用了本发明的SOWC的示例性变速器的示意性局部剖视图；

图4和5 表示在单向操作和全锁定操作之间选择的根据本发明的SOWC的剖视图；

图4表示本发明的SOWC的特征100，其一个接合元件处在下部位置，一个接合元件处在上部位置；

图5表示本发明的SOWC的特征100，两个接合元件都处在上部位置；

图6用图表表示根据本发明的当由到第一档的手动模式命令命令时的示例性发动机制动事件；

图7表示根据本发明的描述可以管理SOWC接合和分离的示例性过程的流程图；

图8根据本发明的示意性表示包括采用ETC的控制系统的示例性动力系；

图9示意性表示根据本发明的示例性变矩器；和

图10 用图表表示根据本发明的促进SOWC分离的示例性的发动机控制。

具体实施方式

参见附图，其中，附图只是用于说明某些示例性实施方案的，而不是要限定本发明的范围，图1示意性表示根据本发明的示例性动力系10的符号图。所述动力系包括发动机12，行星齿轮变速器14，和常规主减速器机构16。

行星齿轮变速器14，包括与发动机12始终连接的输入轴17，行星齿轮装置18，和与所述主减速器机构16始终连接的输出轴19。变矩器可位于发动机12和输入轴17之间。如果没有变矩器，隔离器就位于发动机12和输入轴17之间。行星齿轮装置18，包括三个行星齿轮组20，30和40。

第一行星齿轮组20，包括太阳齿轮部件22，环形齿轮部件24，和行星齿轮架组件26。行星齿轮架组件26，包括可旋转地安装在齿轮架部件29上的并且与所述太阳齿轮部件22和环形齿轮部件24呈啮合关系布置的多个小齿轮27。

第二行星齿轮组30，包括太阳齿轮部件32，环形齿轮部件34，和行星齿轮架组件36。行星齿轮架组件36，包括可旋转地安装在齿轮架部件39上的并且与太阳齿轮部件32和环形部件34呈啮合关系布置的多个小齿轮37。

第三行星齿轮组40，包括太阳齿轮部件42，环形齿轮部件44，和行星齿轮架组件46。行星齿轮架组件46，包括可旋转地安装在齿轮架部件49上的多个小齿轮47，48。小齿轮47与太阳齿轮部件42呈啮合关系布置，小齿轮48与环形齿轮部件44呈啮合关系布置。环形齿轮部件34是与环形齿轮部件44是一体化的。第三行星齿轮组40 是复合行星齿轮组。

所述行星齿轮装置还包括五个扭矩传输机构50，52，54，56和58。扭矩传输机构50，54，56是旋转式扭矩传输机构，通常被称作离合器。离合器50，54，和56通常是例如具有摩擦起动构造的多片离合器装置。扭矩传输机构52是固定式扭矩传输机构，一般被称作制动或反作用离合器。扭矩传输机构58是SOWC。

输入轴17是与所述环形齿轮部件24始终连接的，而输出轴19是与所述环形齿轮部件44始终连接的。行星齿轮架组件26通过离合器50可与太阳齿轮部件42选择性连接。太阳齿轮部件32通过制动器52可与变速器壳60选择性连接。行星齿轮架组件26通过离合器54可与太阳齿轮部件32选择性连接。环形齿轮部件24通过离合器56可与行星齿轮架组件46选择性连接。行星齿轮架组件36通过所述制动单向离合器58可与变速器壳60选择性连接。

图2是根据本发明的示例性离合表，说明为了实现各种变速器档位状态在示例性变速器中的各种离合器的操作。扭矩传输机构50，52，54，56和58以两两组合形式选择性接合，以便在输入轴17和输出轴19之间提供六个前进速度比和一个倒车速度比。

所述倒车速度比是根据离合器54和SOWC58的接合建立的。该示例性倒车速度比的数值是3.20。离合器54 打滑以便在倒车方向上启动车辆。

所述第一前进速度比是根据离合器50和SOWC58的接合建立的。该示例性第一前进速度比的数值是4.06。离合器50打滑以便沿前进方向启动车辆。

所述第二前进速度比是根据离合器50和制动器52的接合建立的。该示例性第二前进速度比的数值是2.37。

所述第三前进速度比是根据离合器50、54的接合建立的。该示例性第三前进速度比的数值是1.55。

所述第四前进速度比是根据离合器50、56的接合建立的。该示例性第四前进速度比的数值是1.16。

所述第五前进速度比是根据离合器54、56的接合建立的。该示例性第五前进速度比的数值是0.85。

第六前进速度比是根据制动器52和离合器56的接合建立的。该示例性第六前进速度比的数值是0.67。

如上文所述，用于图1所示扭矩传输机构的示例性接合计划或离合计划在图2所示真值表中示出。另外，图2所示图表示出了利用样本齿比（未示出）获得的比例步幅。例如，所述第一和第二前进速度比之间的步幅比是1.71，而所述倒车和第一前进比之间的步幅比是-0.79。本领域普通技术人员可以理解的是，还可以通过图2所示真值表方便地确定：所有单步幅前进比的互换都是单个过渡变化，双步幅前进比的互换也都是单个过渡变化。

图3 是根据本发明的采用了SOWC的示例性变速器的示意性局部剖视图。如图所示，变速器14包括变速器壳60，该变速器壳包围绕轴17旋转的行星齿轮组30，40。SOWC 58的位置如图3所示。SOWC 58的外座圈70通过花键连接在变速器壳60上的齿槽72中。SOWC 58的内座圈74通过花键连接在行星齿轮架组件36上。卡环76保持SOWC58在适当位置。

所述SOWC58可以是可控制的机械二极管离合器或可选择的滚柱离合器设计。本发明认为其他可选择的（可逆的）单向离合器可以按照本文所限定地与本发明一起使用。

提供了用于使用液压致动活塞和复位弹簧机构控制双模式 SOWC中的选择器板位置的示例性方法，该机构是在前轮驱动变速器中的阀体铸件的一体形成的部分。

在前轮驱动自动变速器的一种示例性结构中，所述阀体组件位于旋转扭矩元件的一侧，与变速器箱对齐并且通过定位接合销和螺纹紧固件固定在所述变速器箱上。在所述阀体内部的内表面上铸造的另一个圆柱形外壳提供了包括活塞的孔，用于控制所述选择器板的旋转运动，并因此控制所述SOWC的工作模式。所述圆柱形孔特征的中心线垂直于所述变速器的旋转轴线，并且理想地位于与选择器板的旋转弧线相同的平面上。这使得所述SOWC中的选择器板和所述阀体中的液压控制机构之间可以直接机械连接。

所述活塞与可移动的致动器板直接接触。所述致动器板上的特征，在这里是一个槽，与安装在所述SOWC上的选择器板杠杆臂末端的选择器杠杆对齐并且接合，从而形成所述SOWC和液压控制机构之间的关节连接。还可以采用其他连接方法，如叉接合平板中的切口。硬阻挡结构设计在所述控制机构的活塞孔中，限制所述致动器板的轴向运动。所述阻挡结构具有双重功能。首先，它们通过促进所述致动器板上的槽与所述SOWC上的选择器杠杆对齐，将所述阀体更容易连接在变速器上。其次，当所述SOWC处于前进模式时，它们阻止所述SOWC中的选择器板成为所述复位弹簧力的硬阻挡结构。在倒车模式时，它们阻止所述选择器板成为所述活塞施加力的硬阻挡结构，以便最小化所述SOWC的提前磨损或损坏。

能量储存装置，如压缩或复位弹簧，容纳在引导外壳中，引导外壳同样固定在所述阀体内部的内表面上。所述弹簧在所述致动器板上施加预定的力，以便将它偏压到第一位置。由于所述选择器板杠杆臂是通过所述变速杆与所述致动器板接合连接的，所以所述选择器板被保持在第一角度位置，而所述SOWC如上所述地仅以分离模式工作。不过，当所述传动部件沿第二旋转或超越方向转动时，复位弹簧力必须足以阻止所述SOWC内的粘滞和摩擦阻力导致所述选择器板意外地从其第一角位置旋转到第二角位置。

由于所述致动器板与活塞的底面接触，所述复位弹簧力还将所述活塞向所述活塞孔的上端偏压。来自所述阀体上的专用通道的加压自动变速器流体通过入口孔引导至所述活塞孔的上端。理想地，内阀体部分中的液压流体通道被规定为使得专用的SOWC控制通道直接通过所述活塞孔的上端的下方，从而提供便捷的短流动路线。

当所述变速器控制算法命令SOWC中的模式改变时，加压的液压流体通过所述专用的通道进入所述活塞孔的上端。所述活塞移动到所述活塞孔的底部，压缩所述复位弹簧，同时将所述致动器板移动到其第二位置。由于所述选择器板杠杆臂是通过变速杆与致动器板接合连接的，所以所述选择器板被旋转移动到第二角度位置。因此，所述双模式 SOWC以"倒车"模式工作，如上文所述。

有若干种已知的实施SOWC的方法。支柱，摇杆，滚轮，或楔块是可用于选择性接合或分离所述离合器部件的不同的特征。图4和5表示本发明的SOWC在单向运行和全锁定运行之间选择的剖视图。SOWC特征100包括第一部件105，第二部件110，选择器板115，选择器板致动特征120，第一接合元件130，第二接合元件135，两个复位弹簧140，和两个接合特征150。第一部件105，第二部件110和选择器板115可以是可绕公共旋转轴线（未示出）旋转的特征。在替代方案中，这些部件之一可以是固定的，但仍然提供一个平面用于其他部件在它上面旋转。部件105 和110 的优选形状是圆形平板。选择器板115被夹在以上两个部件之间，并且通常随第二部件110移动或保持固定。选择器板115包括选择器板致动特征120。选择器板115可相对第二部件110以小旋转角移动，以便提供选择器板致动特征120的校正运动。接合元件130和135，在该示例性实施方案表示为支柱，旋转地定位到第二部件110上，其方向大体上垂直于所述部件的半径，并且提供由SOWC供应的接合和分离功能。每一个接合元件，当处在上部位置时，固定地安置到第一部件105中的接合特征150上，并且阻止第一部件105相对第二部件110沿一个方向旋转。由于由复位弹簧140所施加的力，所述接合元件通常处在上部位置。选择器板115 可以相对所述接合元件被致动，以便选择器板致动特征120可用于将所述接合元件之一下压至下部位置。所述接合以阻止相对旋转的作用取决于所述相互作用的特征的几何形状。在该示例性实施方案中，如果两个接合特征处在上部位置，一个部件相对另一个部件的相对旋转是不可能的。如果一个接合特征处在下部位置，所述离合器就可以沿通常被目前处于所述下部位置的接合特征所阻止的方向超越。

图4表示SOWC特征100，一个接合元件处在下部位置，一个接合元件处在上部位置。接合元件135处在上部位置并且安置在接合特征150上。结果，第一部件105不能相对第二部件110旋转至左侧。不过，接合元件130处在下部位置。接合元件135对第一部件105相对于第二部件110向右旋转提供了大体上为零的阻力。当出现相对旋转并且第一部件105与接合元件135发生接触时，接合元件135顶部的、接近水平的表面上的压力造成接合元件135向下旋转。接合元件135的这种棘轮运动可以随着后续的接合特征旋转通过接合元件135而继续。

图5表示SOWC特征100，两个接合元件都处在上部位置。选择器板115是相对所述接合元件被致动，以便任何接合元件都不被下压。结果，第一部件105和第二部件110的相对旋转是不可能的。每一个接合元件都安置在接合特征150上，并且对沿一个方向的旋转提供阻力。

可以理解的是，SOWC的部件可以具有多个类似于SOWC特征100的特征，每一个都被类似地致动，以便允许或阻止沿任一个方向的旋转，通过所述SOWC传输的总扭矩分布在所述SOWC特征之间。本领域已知的类似的SOWC特征是具有一对定位在摇杆的远端的接合元件的摇杆机构，与位于相对部件上的接合特征组合，基于所述摇杆的摇摆致动，该摇杆机构同样可阻止或允许相对旋转。还可将滚轮或楔块替换地用在多个部件中，这些部件中的一个定位在另一个的径向内部，所述部件之间留有间隙。可以致动所述滚轮或楔块在所述间隙内相互作用，以便沿一个或两个旋转方向选择性地接合所述部件。

如上文所述，当把SOWC用于自动变速器时，可以减少部件并且提高燃油效率。但是，当所述SOWC需要接合时，所述SOWC的两端必须以相同的速度旋转。在所述离合器接合之前，所述离合器内的打滑必须大体上等于零。

当不接合时，所述SOWC像普通单向离合器那样起作用，在第一档时被锁定，而在其他档位上时超越。在接合时，所述SOWC是沿两个方向锁定的，它能够提供倒车档和第一档发动机制动。一旦所述SOWC处在接合模式，只要所述速度和档位设置允许，它可以保持接合。示例性SOWC可以在驻车、倒车、空档、和第一档操作期间连续地保持在接合模式。例如，当变速器从驻车换挡至倒车档或空档时，所述SOWC保持接合以便准备好所述倒车档。如果所述变速器保持处于倒车档，所述SOWC保持接合。当驾驶员将变速器换挡至前进档时，所述SOWC可以保持接合直到车辆提速至超过阈值低速范围的速度。一旦分离，只要所述车辆保持高于所述阈值低速范围，所述SOWC保持分离以便像普通单向离合器那样起作用。披露了控制SOWC的接合计划的方法。

切换至所述接合模式需要零滑移条件。能够实现切换至所述接合模式的SOWC中的零滑移可以在各种环境下发生。一个条件存在于当所述动力系开始处于驻车状态并且变速器齿轮组处于静止或零速状态时。在上述条件下并且指示发动机将要启动时，所述SOWC就可以马上接合，因为SOWC的打滑为零。

在所述分离模式下工作时，一旦所述车辆速度降低到所述阈值低速范围内，所述SOWC就可以切换至所述接合模式，从而允许沿与发动机制动一致的反方向施加扭矩。如上文所述，切换至接合模式要求离合器中的同步或零滑移状态。所述传动和从动部件的转速必须匹配，以便能够实现零滑移切换至接合模式。所述从动部件的速度是由所述传动系指定的，并且不能在不影响车辆运动和操纵性的情况下突然改变。相反，披露了通过改变发动机转速匹配所述SOWC中的速度的方法，例如，通过采用电子节气门控制（ETC）。与发动机输出轴转速和变速器输出轴转速相关的变速器内传动部件和从动部件的实际转速取决于变速器的具体结构。不过，在具有固定的目标传动比（GR）的示例性变速器中在没有打滑的情况下，与变速器输出轴的转速相关的变速器输入轴的转速可以通过以下公式计算：

TransInputSpeed = GR * TransOutputSpeed      [1]

其中，TransInputSpeed 是输入轴转速，而TransOutputSpeed是输出轴转速。如上文所述，变矩器通常被用在所述发动机和变速器之间。在利用变矩器的系统中，发动机输出轴的转速到变速器输入轴的转速可以通过以下公式计算：

EngineOutputSpeed= TransInputSpeed + TCSlipSpeed    [2]

其中EngineOutputSpeed是发动机输出轴转速，TCSlipSpeed是变矩器转差速度。变矩器转差速度受所述变矩器和所述部件的运行的影响。变矩器转差的预测可以通过模型或其他适合精确预报动力系运行的技术实验地、经验地、预测性完成，并且可以将多种预测曲线用于不同的条件或运行范围。公式1和2的组合得出了以下公式：

EngineOutputSpeed= GR * TransOutputSpeed + TCSlipSpeed [3]

通过利用所述传动比和变矩器转差特性，发动机输出速度和变速器输出速度可彼此关联。因此，已知的变速器输出速度或者在标定在换挡结束点的某一时间上的输出速度映射可用于生成对使所述SOWC部件同步有用的目标发动机输出速度。

通过计算目标发动机输出速度，可以向发动机发出命令从而快速调节发动机以实现变速器内的各期望速度。不过，该目标发动机输出速度可能包含误差，这种误差是由于噪音数据和由于在目标发动机输出速度的确定和发动机响应命令并达到所述命令速度的时间之间的时间段中出现的变速器输出轴速度的变化造成的。通过直接地或确定SOWC部件的速度在SOWC中所追踪的打滑可被用于确定和追踪反馈误差补偿值。该反馈误差补偿值可用于修正或增大基于所述目标发动机输出速度的命令，并确保SOWC打滑为零。

在一种实施方案中，一旦发动机达到所计算的零滑移条件，所述SOWC就接合，并且所述ETC马上停止。不过，为了确保成功的接合，披露了另一种实施方案，其中，将发动机转速被驱动到略高于对应于零滑移的速度，然后逐渐降低到通过包括零滑移的区间。高出对应于零滑移速度的速度增量可以是固定值或可以是根据测试结果、模拟或任何其他足以预测变速器运行的手段得出的可调节的值，并且可以被称为标定的速度增量。这样，轴转速的瞬时状态或不准确的测量不会导致失败的SOWC接合。

如上文所述，只有当所述车辆速度处在阈值低速范围内时所述接合模式的选择才能被实现。如果在车辆速度超过所述阈值低速范围时驾驶员从前进档换回到空档，所述SOWC保持分离，直到所述速度降低到低于所述阈值。

从前进档到倒车档的进库换档（rolling garage shift）仅在第一档上并且当所述车辆速度低于阈值蠕动速度时是允许的，处于或低于所述阈值低速范围的上限的速度。如果所述车辆速度高于所述阈值蠕动速度，所述变速器换挡至空档，并且所述SOWC保持分离直到车辆速度恢复低于阈值蠕动速度。一旦所述车辆速度降至低于所述阈值蠕动速度，所述SOWC就可以接合，并且所述倒车离合器就能被实现。

当所述车辆速度处在所述阈值低速范围内并且变速器档位状态允许时，可以根据所述车辆的运行在所述分离模式和接合模式之间对所述SOWC进行选择。变速器控制逻辑，关于车辆操作员意图的处理信息，包括来自加速器和制动踏板位置的输入和车辆速度，根据期望的发动机制动激活或期望的车辆惯性滑行来选择性命令SOWC模式。例如，如果车辆速度低于所述阈值低速范围，并且所述车辆操作员突然释放油门踏板，车辆减速的意图可以被认为是发动机制动请求。相应地，当所述车辆处在所述阈值低速范围内时，变速器控制逻辑可以响应于操作人员释放所述油门踏板而通过所述SOWC 命令发动机制动。在一种披露的实施方案中，在向前推进操作时，所述SOWC只能在第一档保持接合。不过，可以想像，在不同的齿轮组结构中，所述SOWC可以在更多的档位上保持接合以便允许发动机制动，例如，发生在第二档上，而且，本发明并非意图局限于本文专门披露的具体实施方案。

车辆操作员除了通过加速踏板和制动踏板提供输入之外，还可以通过手动模式命令变速器至第一档来表明启动发动机制动的意图。当发出向下调档至第一档的命令并且所述车辆速度处在所述阈值低速范围内时，变速器逻辑发出发动机制动请求。如上文所述，所述SOWC保持处在分离模式直到车辆速度处在所述阈值低速范围内。一旦所述接合模式能够实现，变速器逻辑就命令所述SOWC上的打滑降低至零，然后所述SOWC接合，并且可以进行发动机制动。

图6用图表表示根据本发明的通过手动模式命令至第一档而命令的示例性发动机制动事件。针对共同的时间尺度，绘制了制动事件过程中与所述车辆动力系关联的多个因素。被命令的档位描述了请求的变速器档位状态。在示例性的曲线图上，被命令的档位在第二档位开始并且在某一时刻被命令到第一档位，与操作员通过示例性PRNDL选择器手动选择变速器在第一档上运行一致。用于第二档实现离合器，例如，摩擦接合离合器的命令压力，从初始运行水平降低至零。所需要的离合器反扭矩，是指最初通过所述第二档上所有被应用的离合器传输的反扭矩，同时降低并且在换档期间的过渡时间段上变大。如上文所述，必须实现零滑移状态以便将SOWC变换至接合模式。SOWC打滑始于某一起始非零值。经过所述过渡时间段，发动机转速改变，例如，通过应用ETC，达到能实现零滑移换档的目标速度。在先前所应用的变速器离合器分离之前，匹配所述SOWC内的速度所需要的发动机变化不可能出现，或者说所述发动机变化会导致车辆运动的可察觉的变化。应当指出的是，本文所披露的例子用第二档作为先前所应用的变速器离合器。不过，为了发动机制动或显示适应SOWC接合的车辆速度而向第一档的换档可从任何前进档开始。正在减速的车辆在为新的车速做准备时不需要经历所有的档位。确定发动机转速的适应所述SOWC的改变的开始时间的一种示例性方法是基于所述先前所应用的离合器的分离开始所述改变，经过所述过渡时间段后打滑被降低至大体上为零，而所述SOWC随后可以接合。在所述过渡时间段结束时，第一档实现离合器，例如，另一个摩擦接合离合器上的压力，从零转变到某个工作水平。所述第一档实现离合器上的压力被命令至所述工作水平之后的某一时间，通过所述第一档实现离合器施加反扭矩，并且通过发动机制动降低车辆速度和发动机转速。

图7表示说明本发明示例性过程的流程图，通过它可以管理SOWC接合和分离。过程400始于程序块402。在程序块404处，确定所述SOWC锁定状态。如果所述SOWC没有锁定，所述过程就进入程序块406。如果所述SOWC被锁定，所述过程就进入程序块424。在程序块406处，确定所述车辆是否处在驻车状态并且正在被启动。如果满足这些条件，所述过程就进入程序块422，并且所述SOWC被锁定。如果不满足这些条件，所述过程就进入程序块408。在程序块408处，确定所述车辆是否处在倒车档状态。如果满足该条件，所述过程就进入程序块422，并且所述SOWC被锁定。如果不满足该条件，所述过程就进入程序块410。在程序块410处，确定所述车辆是否正以低于阈值蠕动速度的速度前进并且所述变速器被指示换到倒车档。如果满足这些条件，所述过程就进入程序块420，并且使所述离合器同步以为被锁定做准备。如果不满足这些条件，所述过程就进入程序块412。在程序块412处，确定所述车辆是否处在空档状态。如果满足该条件，所述过程就进入程序块418。如果不满足该条件，所述过程就进入程序块414。在程序块414处，确定所述车辆是否处在第一档。如果满足该条件，所述过程就进入程序块416。如果不满足该条件，所述过程就返回程序块402。在程序块416处，确定操作员输入是否指示需要的发动机制动。如果满足该条件，所述过程就进入程序块418。如果不满足该条件，所述过程就返回程序块402。在程序块418处，确定所述车辆是否处在所述阈值低速范围内。如果满足该条件，所述过程就进入程序块420，并且使所述离合器同步以为被锁定做准备。如果不满足该条件，所述过程就返回程序块402。程序块420，包括根据本文所披露的方法使所述SOWC同步的动作。程序块422，包括根据本文所披露的方法锁定所述SOWC。在程序块424，确定所述车辆是否处在所述阈值低速范围内。如果满足该条件，所述过程就进入程序块426。如果不满足该条件，所述过程就进入程序块432，其中，所述SOWC是根据本文所披露的方法被分离。在程序块426处，确定所述车辆是否处在第一档以外的前进档上。如果不满足该条件，所述过程就进入程序块428。如果满足该条件，所述过程就进入程序块432，其中，所述SOWC是根据本文所披露的方法分离的。在程序块428处，确定所述车辆是否正在被竞技式启动（aggressively launched）。如果不满足该条件，所述过程就进入程序块430。如果满足该条件，所述过程就进入程序块432，其中，所述SOWC是根据本文所披露的方法分离的。在程序块430处，确定操作员输入是否指示希望车辆滑行进入更高的/不同的档位。如果不满足该条件，所述过程就返回程序块402。如果满足该条件，所述过程就进入程序块432，其中，所述SOWC是根据本文所披露的方法分离的。如在过程400中由返回至程序块402的路线所示，根据使用的一个或多个控制模块的细节希望使所述过程连续重复或周而复始地循环。

图8示意性表示根据本发明的包括采用ETC的控制系统的示例性动力系。动力系200包括发动机210，变速器220，和控制系统230。发动机210通过发动机输出轴240为变速器220提供扭矩。变速器220 将来自发动机的扭矩转化成输出扭矩，并且通过变速器输出轴245将所述输出扭矩提供给传动系（未示出）。控制系统230，包括监测轴240和245的速度的电子模块，执行多个确定以支持按照本发明提供的方法将SOWC从分离状态转换至接合状态，并且为所述发动机提供ETC命令以便在所述SOWC中产生零滑移状态。为了测定所述轴的旋转速度，转速传感器244是靠近轴240安装的。为了测定轴的旋转速度，另一个转速传感器246是靠近轴242安装的。旋转速度传感器244和246 是众所周知的利用磁力、视觉、或其他已知方法定量旋转轴的旋转速度的装置。如上文所述，用于匹配所述SOWC内部件速度的发动机目标速度可以通过用与所述目标第一档相关的档位因数乘以轴242的速度得出，并且通过ETC命令至所述发动机。一旦接近目标速度，并且已经根据所述目标速度调整了发动机转速，就可以根据从旋转速度传感器244和246计算出的打滑利用反馈项，以便精确地驱动所述发动机速度从而产生所述零滑移状态。一旦实现了零滑移，所述SOWC就可以接合，信号发送至控制系统230，并且所述ETC就可以被停止以便进行正常的发动机控制。

转差速度反馈还可用于评估接合SOWC的企图。当打滑不能被控制为零，例如，如果发动机接近最大发动机转速极限，所述发动机制动请求就可以取消或超驰，并且发动机控制恢复至正常参数。

所述接合模式计划用于低速度。当操作员在SOWC处于接合时通过油门踏板输入竞技式启动车辆时，所述SOWC马上停止任何反向负载并分离。该分离使所述变速器脱离，以便通过后续的档位将所述车辆加速到所计划的所述接合模式的慢运行之外。

发动机制动通过维持传动系和处于低动力状态下的发动机的连结连接而在所述传动系上施加反扭矩。包括所述发动机内的泵送力在内的所述发动机的损失作为车辆上的减速因素。不过，在诸如下坡的例子中，倾向于加快车辆速度的力可能导致车辆尽管在接合的SOWC情况下也加速。另外，操作员还可以要求在较高的车辆速度下保持在低档位从而进行发动机制动，然后请求更高档位。结果，发动机转速可能超过所述阈值低速范围，在该范围中SOWC接合是优选的，车辆速度可能进入这样的范围，其中，变速器换档策略优选较高变速器档位状态，而感知所述较高速度的操作员可以取消所述第一档指令，以便允许变速器进入更高的状态。尽管在这种情况下车辆是以较高的速度运动，依然处于低动力状态的发动机和传动系之间的扭矩平衡仍然可通过所述SOWC维持反扭矩。再次参见图4和5，本领域技术人员可以理解的是，施加在处在上部位置的接合元件上的力和离合器部件之间的传输扭矩可以形成锁定的状态，其中，隔板115不能将接合元件送回下部位置。披露了一种分离最初沿倒车方向传输扭矩的接合的SOWC的方法。

正如在上述方法中所述，可将ETC用于命令改变发动机速度，以便在先前分离的SOWC中产生零滑移。类似的方法可用于取消接合的SOWC上的反扭矩，以便能够通过命令来自发动机的扭矩增大从而产生更快的发动机转速来分离所述SOWC。通过所述SOWC传输的扭矩不是直接测量的。在以某种速度运动的车辆上，作用在处于SOWC接合状态的车辆上的力的平衡可能在所述SOWC上导致前进方向或倒车方向扭矩，而接合的SOWC将不会因该转矩的方向有可测量的滑动或旋转。不过，在在所述发动机和变速器之间装配了变矩器的车辆上，在所述发动机和变速器之间施加的扭矩的方向在所述变矩器内的两个部件的相对运动中是明显的。

图9示意性表示根据本发明的示例性变矩器。变矩器300包括发动机到变矩器的轴310，变矩器到变速器的轴320，泵机构330，和涡轮机构340。扭矩是通过变矩器300在所述发动机和变速器之间传输的。轴310和轴320不是物理连接的，而是泵机构330和涡轮机构340通过容纳在变矩器300中的流体介质相互作用。已知泵机构330包括流体通道叶片，当所述机构转动时，该叶片在所述流体中产生运动。所述运动的流体相互作用并且在涡轮机构340上产生粘性力，导致沿和泵机构330运动方向相同方向的运动。同样，在倒车中，涡轮340的运动使所述流体在变矩器300内运动，并且导致在泵机构330内的运动。任一个机构内的运动都会导致另一机构的和应运动。如上文所述，传感器可被用于测量轴的转速。传感器可以靠近轴310和320安装，并且轴的相对转速可以比较测定。 通过分析发动机到变矩器的轴310和变矩器到变速器的轴320的相对运动，与所述变矩器的已知的粘性特性结合，可以估算通过所述变矩器传输的净反扭矩。通过所述变矩器的该净反扭矩可用于描述作用在所述SOWC上的扭矩的方向和大小，诊断所述SOWC上的、阻止从所述接合模式分离的锁定的状态，并且估算克服作用在所述SOWC上的扭矩所需发动机扭矩的增加。

比涡轮机构更快旋转的泵机构表示变速器沿正方向接收来自发动机的扭矩。示例性方法诊断锁定的SOWC状态；采用发动机命令，例如，可以通过ETC发出，以加大发动机扭矩，并因此加快发动机转速，直到测量到所述变矩器的相对旋转速度超过某一最低相对旋转速度阈值，所述阈值标定为解除或克服所述锁定的SOWC状态；命令SOWC 分离；和然后根据所述锁定的SOWC诊断，结束发动机命令。沿与发动机制动相反的旋转方向的示例性最低相对旋转速度阈值可以是20-30 rpm。

命令加大来自发动机的扭矩以便能够分离所述SOWC可以采用不同典型实施方案的形式。例如，根据查询表和足以预测动力系的运行的模型来利用标定为在变矩器两端测得的相对转速的扭矩增加。在另一个例子中，来自发动机的扭矩可以通过一系列增量方式或通过逐渐增加的方式递增地增加，直到能够实现分离或获得特定的相对旋转速度。在另一个例子中，所述扭矩能够以按照SOWC和发动机行为标定的曲线增加。在另一个例子中，车辆外部的信息，如可以通过分析本领域已知的3D地图或GPS数据或者通过驾驶风格或习惯的分析获得的斜坡或地形信息可被用于预测性防止进入SOWC 接合模式，在车辆提速之前预测性分离所述SOWC，或根据已知的特性，如车辆到达山脚来调节发动机扭矩的增加。

图10 用图表表示根据本发明的促进SOWC分离的示例性发动机控制。在图10中示出的数据轨迹与在图6中示出的数据轨迹类似，所不同的是，用图10所示数据说明的变速器接受从SOWC处于接合的档位上调至SOWC必须是分离的高速档的命令。根据变速器控制策略对车辆状态的反应，描述了从某一初始档位到更高档位的命令档位变化。根据所示换档命令，调整发给所述SOWC选择器机构的命令。如上文所述，一种可能出现的状态是，已经接合的SOWC可能基于发动机制动负载而变为锁定，使得尽管对SOWC发出了分离的命令变化，但是SOWC可保持锁定。在启动换档时，SOWC打滑应当增加，表明所述SOWC成功分离，并且根据在更高档位下运行而超越。相反，根据本文披露的方法诊断锁定的SOWC状态，例如，通过如图10所示的分析变矩器相对转速。至少为标定大小的变矩器的负相对速度允许认为所述SOWC 处在锁定的状态。作为响应，命令加快发动机转速，如通过ETC，如上文所述，所述发动机转速加快，而作用在所述SOWC的载荷减少，以便能够实现分离。在图10所示典型过程中，一旦所述变矩器相对转速超过正40的值时，增加发动机节气门的命令就终止。正如本领域普通技术人员能够理解的，发动机的反应滞后于所述改变发动机节气门命令某些时间。在利用变矩器相对转速终止发送给发动机的加大节气门命令的替代方案中，发动机转速增加的水平可以根据测量的变速器输出速度标定，可以根据测量的打滑使增加继续和对其进行控制，或可能出现连续或重复的分离所述SOWC的命令，当检测到成功分离时，所述增加终止。不过，对测量的变矩器打滑进行调节相对于这些其他方法来说是优选的，因为所述变矩器的相对转速允许直接评估作用在所述SOWC上的扭矩和所述SOWC的可能的锁定状态，而不是根据所述动力系的行为推断解除所述锁定状态所必须的发动机转速。图10表示根据成功的分离的发动机转速提高到峰值，随后降低发动机转速，以及SOWC打滑的增加 。

如上文所述的ETC的发动机控制是通过作为总控制系统一部分的发动机控制模块（ECM）控制的。类似地，变速器控制是在作为总控制系统一部分的变速器控制模块（TCM）内完成的。在整体运行时，所述控制系统可操作以综合操作员输入，环境条件，发动机工作参数，和燃烧性能测量，并且执行算法，以便控制各种致动器从而实现控制参数的目标，包括以下参数，如燃油经济性，排放，性能和操控性。所述控制系统可操作地与多个装置连接，通过这些装置操作员控制或指导所述发动机工作。示例性操作员输入包括加速踏板，制动踏板，变速器档位选择器，和当所述发动机被用于车辆时的车辆速度巡航控制。所述控制系统可以通过局域网（'LAN'）总线或控制域网（'CAN')（未示出）与其他控制器，传感器，和致动器通信，控制域网优选允许各种控制器之间的控制参数和命令的结构通信。

所述控制系统可操作地与所述发动机和变速器连接，其作用是获取来自传感器的参数数据，并且通过合适的接口控制所述发动机的各种致动器。所述控制系统接收发动机扭矩命令，并且根据所述操作员输入生成需要的扭矩输出。由控制系统使用上述传感器感测的示例性发动机工作参数包括发动机冷却剂温度，曲轴旋转速度（'RPM'）和位置，歧管绝对压力，环境空气流和温度，以及环境空气压力。能够监测曲轴旋转位置的传感器可用于监测或确定发动机和各个气缸在燃烧周期的各个阶段中的进程。燃烧性能参数可以包括测量的和推测的燃烧参数，尤其包括空气/燃料比，以及峰值燃烧压力的位置。各种速度传感器分布在变速器中，用于测量和估计变速器内不同部件的速度。

控制系统优选包括通用数字计算机，其一般包括微处理器或中央处理器，只读存贮器（ROM)，随机存取存储器（RAM)，电可编程的只读存储器（EPROM)，高速时钟，模数（A/D）和数模（D/A）电路，以及输入/输出电路和装置（I/O）以及合适的信号调节和缓冲电路。每一个控制器具有一组控制算法，包括储存在ROM中的并且被执行以便提供每一个计算机的相应功能的常驻程序命令以及标准。

发动机控制的算法可以在预设循环中执行。储存在非易失性存储装置中的算法是通过所述中央处理单元执行的，并且可操作以监测来自感测装置的输入并利用预设的标准执行控制和诊断程序以控制所述发动机工作。循环周期可以规则的间隔执行，例如在发动机持续运行期间每隔3.125，6.25，12.5，25和100毫秒执行。另外，算法可以响应于事件或中断请求的出现而执行。

本发明披露了某些优选实施方案及其改进形式。在阅读和理解本说明书的基础上可以提出其他改进和变化。因此，要指出的是，本发明不局限于以实施本发明的最佳模式形式披露的具体实施方案，相反，本发明包括落入所附权利要求范围的所有实施方案。

Claims (12)

1.控制车辆动力系的方法，该动力系包括电动机械变速器，该变速器包括无摩擦接合可选择的单向离合器，该离合器与内燃机机械可操作地连结从而适合选择性地将机械力传输给输出部件和变矩器，所述方法包括：

监测所述可选择的单向离合器的接合状态；

监测换高速档命令；

监测发动机到变矩器的轴的速度；

监测变矩器到变速器的轴的速度；

当所述监测检测到所述可选择的单向离合器接合和所述换高速档命令时，根据所述发动机到变矩器的轴的速度和所述变矩器到变速器的轴的速度确定所述变矩器的相对转速；

根据所述相对转速诊断锁定的可选择的单向离合器状态；

根据所述锁定的可选择的单向离合器状态命令来自所述发动机的扭矩增加；和

命令所述可选择的单向离合器分离。

2.如权利要求1的方法，其中，命令来自所述发动机的扭矩增加包括：

命令来自所述发动机扭矩增加标定的步幅。

3.如权利要求1的方法，其中，命令来自所述发动机的扭矩增加包括：

命令逐渐加大来自所述发动机的扭矩。

4.如权利要求1的方法，其中，命令来自所述发动机的扭矩增加包括：

根据已知的道路斜坡条件，预测性命令扭矩增加。

5.如权利要求1的方法，其中，命令来自所述发动机的扭矩增加包括：

命令逐渐加大来自所述发动机的扭矩，直到所述相对转速超过最低相对转速阈值。

6.如权利要求1的方法，还包括：

在所述命令所述来自所述发动机的扭矩增加之后，比较所述相对转速和最低相对转速阈值；和

其中，根据所述相对转速与所述最低相对转速阈值的比较启动所述命令所述可选择的单向离合器分离。

7.如权利要求1的方法，其中，所述根据所述相对转速诊断所述锁定的可选择的单向离合器状态包括：

如果所述变矩器到变速器的轴的速度大于所述发动机到变矩器的轴的速度，诊断所述锁定的可选择的单向离合器状态。

8.如权利要求1的方法，其中，所述根据所述相对转速诊断所述锁定的可选择的单向离合器状态包括：

如果所述相对转速表明施加在所述可选择的单向离合器上的扭矩可能会导致所述锁定的可选择的单向离合器状态的话，诊断所述锁定的可选择的单向离合器状态。

9.控制车辆动力系的方法，该动力系包括电动机械变速器，该变速器包括无摩擦接合可选择的单向离合器，该离合器与内燃机机械可操作地连结从而适合选择性地将机械力传输给输出部件和变矩器，所述方法包括：

通过发动机制动事件操纵所述可选择的单向离合器；

监测变矩器的相对转速；

监测终止所述发动机制动事件的命令；

当所述监测检测到所述终止所述发动机制动事件的命令时，根据所述相对转速诊断锁定的可选择的单向离合器状态；

命令所述发动机加快转速至解除所述锁定的可选择的单向离合器状态的速度；和

命令所述可选择的单向离合器分离。

10.如权利要求9的方法，其中，命令所述发动机加快转速包括：

命令逐渐加快发动机转速，直到所述相对转速超过最低相对转速阈值。

11.控制车辆动力系的装置，该动力系包括电动机械变速器，该变速器包括无摩擦接合可选择的单向离合器，该离合器与内燃机机械可操作地连结从而适合选择性地将机械力传输给输出部件，所述装置包括：

监测变矩器泵转速的传感器；

监测变矩器涡轮转速的传感器；

控制系统，被设计成：

监测所述变矩器泵的转速；

监测所述变矩器涡轮的转速；

监测变速器状态，包括从接合的可选择的单向离合器档位状态换高速档的命令；

根据所述变矩器泵的转速和所述变矩器涡轮的转速，确定锁定的可选择的单向离合器状态；

命令所述发动机的足以克服所述锁定的可选择的单向离合器状态的速度；和

命令所述可选择的单向离合器分离。

12.如权利要求11的装置，其中，所述控制系统被设计成命令所述发动机的足以克服所述锁定的可选择的单向离合器状态的速度包括：

所述控制系统被设计成命令逐渐加快发动机转速，直到所述变矩器泵的转速超过所述变矩器涡轮的转速最低相对转速阈值。

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