CN102211577A - 具有发动机启动-停止动力系和双离合器变速器的车辆中的离合器控制的方法和装置 - Google Patents

具有发动机启动-停止动力系和双离合器变速器的车辆中的离合器控制的方法和装置 Download PDF

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Abstract

车辆包括怠速时关闭和重新启动的发动机；双离合器变速器（DCT），其具有控制器和用于将发动机分别连接到DCT的偶数编号和奇数编号齿轮的两个输入离合器。控制器具有用于在发动机自动启动/自动停止循环期间换档DCT来实现预定发动机加载状态的换档算法，加载状态是空载或部分加载状态。车辆的DCT包括输入离合器和控制器。方法包括在发动机关闭并且发动机重新启动被进行时将DCT换档到预定发动机加载状态，以及在发动机加载状态下重新启动发动机。方法还可包括当加载状态是空载状态时，维持离合器在相对于输入离合器吻点的第一预定点处，以及当加载状态是部分加载状态时，维持离合器在相对于输入离合器吻点的第二预定点处。

Description

具有发动机启动-停止动力系和双离合器变速器的车辆中的离合器控制的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于在具有双离合器变速器（DCT）和发动机启动-停止动力系的车辆中进行换档控制的方法和装置。
背景技术
一些车辆动力系统有能力在车辆停止时选择性地关闭发动机以使怠速油耗最小化。这种功能通常被称为“自动停止/自动启动”，并且广泛存在于混合动力车辆中，虽然它并不限于这种动力系统。在发动机重新启动和车辆发动期间对车辆变速器的控制通常通过在变速器控制器内编程的换档算法发生，变速器控制器可以是独立的或者可以分布在较大的车辆控制架构内。
双离合器变速器（DCT）是自动、手动变速器，具有带两个独立操作的扭矩传递机制或离合器的齿轮箱。相关的电子和液压离合器控制设备控制DCT的换档操作。在DCT中，一个输入离合器控制奇数编号的齿轮，例如7速变速器中的第一、第三、第五齿轮和反向齿轮，而另一输入离合器控制偶数编号的齿轮，例如同一7速变速器中的第二、第四和第六齿轮。使用该排列，可以换挡DCT的齿轮，而不完全中断来自发动机的功率流。
发明内容
相应地，此处提供了一种用于与上述具有双离合器变速器（DCT）和发动机自动启动/停止功能的车辆一起使用的方法和装置。该方法可被体现为一种算法，并且由车辆变速器控制器执行，它允许发动机在空载或部分加载状态下完全关闭和重新启动。如本领域所理解以及上述那样，关闭发动机减小怠速油耗。然而，空载发动机关闭顺序可能导致发动机旋转的延长的持续时间。因此，在本发明范围内，部分加载曲轴可能在一定操作条件下发生，以加快发动机的刹车。在重新启动发动机时，发动机可被至少部分地加载，同时主动“起转”，来缩短发动时间，而不是不利地影响（shocking）车身的初始向前加速。本发明采用DCT的给定输入离合器的“吻点（kiss-point）”，以准确确定何时以及如何卸载输入离合器。本文所使用的术语“吻点”是指输入离合器在其啮合期间刚开始进行摩擦接触的时间点，即早期功能点。
特别地，车辆包括：适于在发动机自动停止/自动启动循环期间自动关闭和重新启动从而使怠速油耗最小化的发动机；具有一对输入离合器的DCT，所述一对输入离合器的一个选择性地可啮合来将发动机连接到DCT的奇数编号的齿轮，另一个则选择性地可啮合来将发动机连接到DCT的偶数编号的齿轮；以及控制器。该控制器具有适于在发动机自动启动/自动停止循环期间换档DCT来实现预定发动机加载状态的换档算法。该预定发动机加载状态是完全空载状态和至少部分加载状态中的一个。
DCT也被提供用于车辆，该车辆具有适于在发动机自动停止/自动启动循环期间在车辆怠速条件期间自动关闭和重新启动的发动机。DCT包括控制器和一对输入离合器。一个输入离合器选择性地可啮合来将发动机连接到DCT的奇数编号的齿轮，另一个输入离合器则选择性地可啮合来将发动机连接到DCT的偶数编号的齿轮。该控制器具有适于在发动机自动启动/自动停止循环期间换档DCT来实现预定发动机加载状态的换档算法。该预定发动机加载状态是空载状态和至少部分加载状态中的一个。
用于换档DCT的方法包括：确定何时关闭发动机；在发动机处于关闭状态时，将DCT换档到预定发动机加载状态，该预定发动机加载状态是空载状态和至少部分加载状态中的一个；以及在预定发动机加载状态下重新启动发动机。该方法还可以包括当预定发动机加载状态是空载状态时，维持DCT的输入离合器在相对于输入离合器的吻点的第一预定点，以及当预定发动机加载状态是部分加载状态时，维持DCT的输入离合器在相对于输入离合器的吻点的第二预定点。
从以下结合附图对本发明的最佳实施方式的详细描述中，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势是容易显而易见的。
本发明还提供了以下方案：
1. 一种车辆，包括：
适于自动关闭和重新启动的发动机，其中，关闭和重新启动所述发动机限定了发动机自动停止/自动启动循环；
具有一对输入离合器的双离合器变速器（DCT），所述一对输入离合器的一个选择性地可啮合来将所述发动机连接到所述DCT的奇数编号的齿轮，而另一个则选择性地可啮合来将所述发动机连接到所述DCT的偶数编号的齿轮；以及
控制器，其具有适于在所述发动机自动启动/自动停止循环期间换档所述DCT来实现预定发动机加载状态的换档算法；
其中，所述预定发动机加载状态是空载状态和部分加载状态中的一个。
2. 根据方案1所述的车辆，其中，所述换档算法适于当所述预定发动机加载状态是所述空载状态时，维持所述DCT的所述输入离合器在相对于所述输入离合器的吻点的第一预定点处，以及当所述预定发动机加载状态是所述部分加载状态时，维持所述DCT的所述输入离合器在相对于所述输入离合器的吻点的第二预定点处。
3. 根据方案2所述的车辆，其中，所述换档算法适于在校准的发动机速度处将所述输入离合器过渡到所述吻点，从而发动所述车辆。
4. 根据方案1所述的车辆，其中，所述DCT具有至少四个偶数编号的齿轮组和至少四个奇数编号的齿轮组。
5. 根据方案4所述的车辆，其中，所述至少四个奇数编号的齿轮组中的一个是反向齿轮组。
6. 一种用于车辆的双离合器变速器（DCT），所述车辆具有适于自动关闭和重新启动的发动机，其中，关闭和重新启动所述发动机限定了发动机自动停止/自动启动循环，所述DCT包括：
一对输入离合器，所述一对输入离合器的一个选择性地可啮合来将所述发动机连接到所述DCT的奇数编号的齿轮，而另一个则选择性地可啮合来将所述发动机连接到所述DCT的偶数编号的齿轮；以及
控制器，其具有适于在所述发动机自动启动/自动停止循环期间换档所述DCT来实现预定发动机加载状态的换档算法；
其中，所述预定发动机加载状态是空载状态和部分加载状态中的一个。
7. 根据方案6所述的DCT，其中，所述换档算法适于当所述预定发动机加载状态是所述空载状态时，维持所述DCT的所述输入离合器在相对于所述输入离合器的吻点的第一预定点处，以及当所述预定发动机加载状态是所述部分加载状态时，维持所述DCT的所述输入离合器在相对于所述输入离合器的吻点的第二预定点处。
8. 根据方案7所述的DCT，其中，所述换档算法适于在校准的发动机速度处将所述输入离合器过渡到所述吻点，从而发动所述车辆。
9. 根据方案1所述的DCT，其中，所述DCT具有至少四个偶数编号的齿轮组和至少四个奇数编号的齿轮组。
10. 根据方案9所述的DCT，其中，所述至少四个奇数编号的齿轮组中的一个是反向齿轮组。
11. 一种用于在具有发动机自动停止/自动启动功能的车辆中换档双离合器变速器（DCT）的方法，所述方法包括：
在所述发动机处于关闭状态并且在发动机自动启动/自动停止循环期间命令发动机重新启动时，将所述DCT换档到预定发动机加载状态，所述预定发动机加载状态是空载状态和部分加载状态中的一个；以及
在所述预定发动机加载状态下重新启动所述发动机。
12. 根据方案11所述的方法，其还包括：当所述预定发动机加载状态是空载状态时，维持所述DCT的所述输入离合器在相对于所述输入离合器的吻点的第一预定点处，以及当所述预定发动机加载状态是部分加载状态时，维持所述DCT的所述输入离合器在相对于所述输入离合器的吻点的第二预定点处。
13. 根据方案11所述的方法，其还包括：在校准的发动机速度处将所述输入离合器过渡到所述吻点，从而发动所述车辆。
14. 根据方案11所述的方法，其还包括：在所述发动机关闭并且所述发动机重新启动还未被命令时将所述输入离合器保持在所述吻点处。
附图说明
图1是根据本发明具有双离合器变速器（DCT）、发动机自动启动-停止功能和换档控制算法的车辆的水平图；
图2A是图1所示的车辆的发动机速度与时间关系曲线；
图2B是图1所示的车辆的离合器能力与时间关系曲线；
图2C是图1所示的车辆的车身加速度与时间关系曲线；以及
图3是描述用于图1所示的车辆的DCT的换档控制算法的流程图。
具体实施方式
参考附图，在几个附图中相同附图标记对应相同或相似组件。图1所示的车辆10包括具有根据本发明的如下文参考图2A – 3所描述的换档控制算法100的变速器控制器（C）12。控制器12适于执行控制算法100来控制双离合器变速器（DCT）16的一对输入离合器14A、14B中的一个或两个的致动（actuation）。如图所示，DCT 16是7速变速器，尽管人们可以根据需要配置DCT为例如5速、6速、7速、8速或更多速变速器。
车辆10包括具有阻止输入扭矩（TIN）的曲轴15的发动机（E）18。发动机18适于在如算法100确定的部分加载或完全空载状态下关闭和重新启动。也就是说，发动机18具有上述的自动启动/停止功能，即，发动机可以在发动机自动停止/自动启动循环期间被选择性地关闭或关掉，以减少怠速油耗。如本领域所理解的那样，电机（未示出）可被用来使发动机18曲轴转动和重新启动发动机18。DCT 16包括被连接到负重轮（road wheels）组（未示出）的输出轴20。输出轴20最终从DCT 16的各种齿轮组24携带变速器输出扭矩（TOUT），从而推进车辆10。齿轮组24可以使用电动和/或液压控制根据由控制器12传送的信号11被选择性地致动。
根据一个实施例，DCT 16可以包括第一轴25、第二轴27和齿轮组24A-H，每一个齿轮组具有多个节点26，每一个齿轮组中的多个节点中的一个被接地连接至例如变速器箱或壳的固定构件28。第一轴25被连接到并且驱动奇数齿轮组，例如图示的7速变速器中的齿轮组24A-D。第一轴25因此在图1中被标记为“奇数轴”。第二轴27被连接到并且驱动偶数齿轮组，例如图1所示的7速变速器中的齿轮组24E-H，齿轮组24H为反向模式提供所需的传动装置。第二轴27因此在图1中被标记为“偶数轴”。DCT 16还包括被分别连接到最终驱动齿轮组34A、34B的上和下主轴30、32。最终驱动齿轮组34A、34B则被连接到输出轴20来提供任何所需的最终齿轮减速。在整个图1中，如本领域所理解的那样，梯形符号代表离合器同步器。
仍参考图1，算法100使用的数据可以驻留在控制器12内或者可由控制器12访问，并且由此可以在诸如第一档或更高档、空档（N）和停车（P）的变速器状态期间被采样或处理。可被采样以确定对输入离合器14A、14B的合适换档条件的车辆数据，可以包括但不一定限于车辆输出速度、油门水平、刹车水平、PRNDL设置、车载诊断等。
控制器12可被配置为基于微处理器的设备，所述基于微处理器的设备具有：诸如微处理器或CPU的共同单元；包括但不限于只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）等的存储器；包括但不限于高速时钟（未示出）、模拟至数字（A/D）电路、数字至模拟（D/A）电路、数字信号处理器或DSP、以及必要的输入/输出（I/O）设备和其他信号调节和/或缓冲电路的电路。尽管如此配置，控制器12可操作于根据需要执行至少图3的算法100来提供所需的对DCT 16的换档控制。
参考图2A-C，示出了对图1的车辆10的车辆性能曲线集，包括图2A的发动机速度曲线21、图2B的离合器能力曲线23以及图2C的车身加速度曲线29。图2A中，通过曲线21示出发动机速度轨迹31。在t1，发动机关闭期间，发动机速度相对于发动机18的空载曲轴迅速下降，如轨迹31所示。空载发动机速度轨迹31A也被绘出，用于在曲线21中进行比较。
图2B中，同样在t1，离合器能力时间曲线23示出输入离合器14A、14B的离合器能力轨迹33被保持在相对于空载发动机条件的吻点上方，如离合器能力轨迹33A所表示的。注意，发动机速度轨迹31A和离合器能力轨迹33A对应于发动机速度“续航（sail on）”条件，或上述的发动机旋转的延长的持续时间。
在t2，发起发动机18的重新启动，例如，在刹车能力和/或刹车踏板位置达到校准阈值时。注意图2A中速度轨迹31中的上升。可以在大约t3处开始离合器控制，并且可以在该点处设置合适的发动机运行标志，例如“0”。如图2B所示，离合器能力在t3处上升，并且保持在吻点以上。如图2C中的车身加速度曲线29所示，加速度轨迹35在t3处开始上升，指示车辆10的发动。轨迹35A指示过重加载发动的发动曲线，即，所发生的发动具有过多离合器能力或启动时没有正确成型的发动机扭矩曲线。在t4，可以设置合适的发动机运行标志，例如标志“1”，来指示离合器控制的最新可能进入点。发动机速度轨迹31在t4后的零油门条件下变平，否则上升，如发动机速度轨迹31A所指示的那样。
参考图3并结合图1所示的车辆10的结构，由控制器12对算法100的执行允许发动机18在空载或至少部分加载状态下关闭和重新启动。算法100在车辆10的惯性滑行（coast-down）期间开始步骤102，其中所啮合的输入离合器14A或14B在车辆停止前的最后时刻被保持在吻点处或刚好低于吻点。发动机关闭后，离合器14A或14B被保持在刚好低于吻点。算法100继续步骤104。
在步骤104，算法100确定是否由控制器12或单独的控制器进行重新启动。如果是，算法100继续步骤108，如果否，该算法继续步骤106。
在步骤106，离合器14A或14B被保持在吻点（PK）处，并且算法100返回到上述步骤104。
在步骤108，算法100确定发动机关闭后输入离合器14A或14B是否被保持在低于吻点（PK），或者离合器是否被保持在吻点处或吻点上。如果在吻点处或吻点上，算法100继续步骤110。如果在吻点下，算法100继续步骤112。
在步骤110，曲轴15被部分加载，算法100继续步骤114。
在步骤112，曲轴15被卸载，算法100继续步骤114。
在步骤114，发起发动机18的重新启动。如果曲轴15是空载的，算法100继续步骤116A，如果该曲轴是部分加载的，则继续步骤116B，如以上分别在步骤110和112中确定的。
在步骤116A，离合器14A或14B被保持在吻点（PK）处或略低于吻点直到发动机18完全重新启动。算法100然后继续步骤118。
在步骤116B，离合器14A或14B被保持在吻点（PK）处或略高于吻点直到发动机18完全重新启动。算法100然后继续步骤118。
在步骤118，控制器12移动到吻点或超出吻点直到车辆10在发动期间开始爬行或开走。算法100然后继续步骤120。
在步骤120，在重新启动中的预定点处重新应用离合器控制，例如，基于发动机18的速度。
相应地，使用控制器12执行算法100允许发动机18在例如图1的车辆10的DCT装备车辆中的空载或部分加载状态下关闭和重新启动。执行算法100可以在发动机重新启动和关闭期间提供更优的传动系统感觉，同时消除怠速油耗。
虽然已详细描述了本发明的最佳实施方式，熟悉本发明涉及领域的技术人员将意识到，在所附权利要求的范围内，可以有实践本发明的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：
适于自动关闭和重新启动的发动机，其中，关闭和重新启动所述发动机限定了发动机自动停止/自动启动循环；
具有一对输入离合器的双离合器变速器（DCT），所述一对输入离合器的一个选择性地可啮合来将所述发动机连接到所述DCT的奇数编号的齿轮，而另一个则选择性地可啮合来将所述发动机连接到所述DCT的偶数编号的齿轮；以及
控制器，其具有适于在所述发动机自动启动/自动停止循环期间换档所述DCT来实现预定发动机加载状态的换档算法；
其中，所述预定发动机加载状态是空载状态和部分加载状态中的一个。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述换档算法适于当所述预定发动机加载状态是所述空载状态时，维持所述DCT的所述输入离合器在相对于所述输入离合器的吻点的第一预定点处，以及当所述预定发动机加载状态是所述部分加载状态时，维持所述DCT的所述输入离合器在相对于所述输入离合器的吻点的第二预定点处。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述换档算法适于在校准的发动机速度处将所述输入离合器过渡到所述吻点，从而发动所述车辆。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述DCT具有至少四个偶数编号的齿轮组和至少四个奇数编号的齿轮组。
5.根据权利要求4所述的车辆，其中，所述至少四个奇数编号的齿轮组中的一个是反向齿轮组。
6.一种用于车辆的双离合器变速器（DCT），所述车辆具有适于自动关闭和重新启动的发动机，其中，关闭和重新启动所述发动机限定了发动机自动停止/自动启动循环，所述DCT包括：
一对输入离合器，所述一对输入离合器的一个选择性地可啮合来将所述发动机连接到所述DCT的奇数编号的齿轮，而另一个则选择性地可啮合来将所述发动机连接到所述DCT的偶数编号的齿轮；以及
控制器，其具有适于在所述发动机自动启动/自动停止循环期间换档所述DCT来实现预定发动机加载状态的换档算法；
其中，所述预定发动机加载状态是空载状态和部分加载状态中的一个。
7.根据权利要求6所述的DCT，其中，所述换档算法适于当所述预定发动机加载状态是所述空载状态时，维持所述DCT的所述输入离合器在相对于所述输入离合器的吻点的第一预定点处，以及当所述预定发动机加载状态是所述部分加载状态时，维持所述DCT的所述输入离合器在相对于所述输入离合器的吻点的第二预定点处。
8.根据权利要求7所述的DCT，其中，所述换档算法适于在校准的发动机速度处将所述输入离合器过渡到所述吻点，从而发动所述车辆。
9.根据权利要求1所述的DCT，其中，所述DCT具有至少四个偶数编号的齿轮组和至少四个奇数编号的齿轮组。
10.一种用于在具有发动机自动停止/自动启动功能的车辆中换档双离合器变速器（DCT）的方法，所述方法包括：
在所述发动机处于关闭状态并且在发动机自动启动/自动停止循环期间命令发动机重新启动时，将所述DCT换档到预定发动机加载状态，所述预定发动机加载状态是空载状态和部分加载状态中的一个；以及
在所述预定发动机加载状态下重新启动所述发动机。
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