CN102326186B - 用于确定机动车中变速器的载荷谱的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，为了确定机动车变速器的载荷谱，连续地由预给定的工作参数计算变速器输入端处的变速器扭矩。由连续计算得到的变速器扭矩值生成矩阵，在所述矩阵中为每个挡位记录并保存变速器扭矩在一定义的变速器扭矩等级中出现的频率。有利地，相应保存的所述矩阵的值在机动车工作的每次脱挡过程时被存储在非易失性存储器中并且被车辆外部地分析以进行变速器新开发。

Description

用于确定机动车中变速器的载荷谱的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于确定机动车中变速器的载荷谱的方法和设备，以及所述方法的用途和具有所述设备的机动车。
背景技术
例如由DE10212530A1中已知这样的方法。基本上，在机械部件的使用强度方面公知确定所谓的载荷谱、即随着时间而变化的负荷，大多是以振动的形式。一般地，基于来自发动机控制的发动机实际扭矩或者基于借助于转矩传感器所测得的变速器转矩来确定变速器的载荷谱。在使用发动机实际扭矩时不采集变速器负荷的交变转矩分量和惯性矩分量。转矩传感器的装配是复杂且昂贵的，并且因此不适合于在地区范围内使用在车队中。
发明内容
本发明的任务在于以一种方式改进开头所提到的类型的方法，使得可以准确地确定载荷谱。
根据本发明，该任务通过如下所述的主题来实现。
根据本发明，对于按照本发明的用于在机动车工作期间确定机动车中变速器的载荷谱的方法，在所述机动车中采集用于确定所述载荷谱的负荷相关的工作参数，其特征在于，为了确定载荷谱，持续地由预给定的工作参数计算变速器输入端处的变速器扭矩。由连续计算得到的变速器扭矩值生成矩阵，在该矩阵中，对于每个挡位记录并保存变速器扭矩在一定义的变速器扭矩等级中出现的频率。
有利地，该矩阵的相应保存的值在机动车工作的每个脱挡过程中被存储在非易失性存储器中。
在根据本发明的另一有利实施方式中，该矩阵的所保存的值在进入车间时从非易失性存储器读出以进行车辆外部的分析。
这个分析优选可以用作为有针对性的变速器新开发的基础。
根据本发明的另一有利实施方式，用于计算所述变速器扭矩的所述预给定的工作参数至少是发动机实际扭矩、曲轴惯性矩和发动机转速。
根据本发明的另一有利实施方式，在具有单离合器的手动开关的情况下用于计算所述变速器扭矩的所述预给定的工作参数是发动机实际扭矩、曲轴惯性矩和发动机转速，并借助于以下公式计算所述变速器扭矩：
变速器扭矩[Nm]＝发动机实际扭矩[Nm]-曲轴惯性矩[kgm2]×d(发动机转速)/dt[转/s2]。
在根据本发明的另一有利实施方式中，在具有变矩器的自动变速器的情况下用于计算所述变速器扭矩的所述预给定的工作参数是发动机实际扭矩、曲轴惯性矩、发动机转速、变矩器接合矩、变矩器放大能力、涡轮惯性矩和涡轮转速，并且借助于以下公式计算所述变速器扭矩：
变速器扭矩[Nm]＝(发动机实际扭矩[Nm]-曲轴惯性矩[kgm2]×d(发动机转速)/dt[转/s2]-变矩器接合矩[Nm])×变矩器放大能力[-]+变矩器接合矩[Nm]-涡轮惯性矩[kgm2]×d(涡轮转速)/dt[转/s2]。
本发明还涉及所述方法的一种用途，其中所述方法用作为通过在变速器或机动车的整个使用寿命上确定并分析载荷谱来在考虑成本降低和可能的重量降低的情况下对要新开发的变速器进行准确尺寸确定和设计的基础，并且因此用作为减少二氧化碳的基础。
对于按照本发明的用于在机动车工作期间确定机动车中变速器的载荷谱的设备，在所述机动车中采集用于确定所述载荷谱的负荷相关的工作参数，其特征在于，所述设备包括:用于为了确定所述载荷谱，连续地由预给定的工作参数计算变速器输入端处的变速器扭矩的装置，和用于由连续计算得到的变速器扭矩值生成矩阵的装置，在所述矩阵中为每个挡位保存变速器扭矩在一定义的变速器扭矩等级中出现的频率。
按照一种有利实施方式，所述设备还包括用于使相应保存的所述矩阵的值在所述机动车工作的每次脱挡过程时被存储在非易失性存储器中的装置。
按照另一种有利实施方式，所述设备还包括用于使保存的所述矩阵的值被从所述非易失性存储器中读出以进行机动车外部的分析的装置。
按照另一种有利实施方式，用于计算所述变速器扭矩的所述预给定的工作参数至少是发动机实际扭矩、曲轴惯性矩和发动机转速。
按照另一种有利实施方式，在具有单离合器的手动开关的情况下用于计算所述变速器扭矩的所述预给定的工作参数是发动机实际扭矩、曲轴惯性矩和发动机转速，并且借助于以下公式计算所述变速器扭矩：
变速器扭矩[Nm]＝发动机实际扭矩[Nm]-曲轴惯性矩[kgm2]×d(发动机转速)/dt[转/s2]。
按照另一种有利实施方式，在具有变矩器的自动变速器的情况下用于计算所述变速器扭矩的所述预给定的工作参数是发动机实际扭矩、曲轴惯性矩、发动机转速、变矩器接合矩、变矩器放大能力、涡轮惯性矩和涡轮转速，并且借助于以下公式计算所述变速器扭矩：
变速器扭矩[Nm]＝(发动机实际扭矩[Nm]-曲轴惯性矩[kgm2]×d(发动机转速)/dt[转/s2]-变矩器接合矩[Nm])×变矩器放大能力[-]+变矩器接合矩[Nm]-涡轮惯性矩[kgm2]×d(涡轮转速)/dt[转/s2]。
本发明还涉及一种机动车，其具有如上所述的设备。
附图说明
附图中示出了本发明的实施例。在附图中：
图1示意性地示出了可能用于执行根据本发明的方法的组件的相互作用；
图2示意性地示出了一矩阵，在该矩阵中，对于每个挡位保存变速器扭矩在一定义的变速器扭矩等级中出现的频率；
图3示出了在以手动开关进行换挡时用于确定载荷谱的迄今所使用的发动机实际扭矩和根据本发明所计算的变速器扭矩的比较；并且
图4示出了在以自动变速器和变矩器进行换挡时用于确定载荷谱的迄今所使用的发动机实际扭矩和根据本发明所计算的变速器扭矩的比较。
具体实施方式
在图1中，在发动机工作参数功能框1中采集或确定发动机转速nMot和发动机实际扭矩MMot。由驱动轮2上的传感器确定驱动轮(在这里是后轮)的转速nHA。驱动轮的转速nHA与发动机转速nMot一起在挡位确定框3中计算以确定相应的当前挡位。
在变速器扭矩确定框4中，根据工作参数MMot、nMot和下面还会进一步详细讨论的其他工作参数计算变速器扭矩Md。
在分级框5中，为了确定载荷谱，由连续计算的变速器扭矩值Md生成一矩阵，在该矩阵中，对于每个挡位，变速器扭矩Md在一定义的变速器扭矩等级(Md i；i＝1，2，3…)中出现的频率被记录并且例如首先被保存在RAM6中。在图2中示意性地示出了该矩阵的一种可能的形式。
相应保存在RAM6中的该矩阵的值在机动车工作的每次脱挡过程(例如“KI.15关断”)时被存储在非易失性存储器7中。所存储的该矩阵的值例如在进入车间时被从非易失性存储器7中读出用于例如借助于诊断测试器8来进行车辆外部的分析。
用于执行根据本发明的方法的功能框1至8可以实现为总归一般存在的电子发动机控制器或电子变速器控制器中的新程序模块。词语“发动机”在这里是指机动车驱动马达，例如内燃机或电动机。
优选地，基于发动机实际扭矩MMot、发动机转速nMot和曲轴惯性矩按照以下算法来计算用于手动开关的变速器扭矩Md(＝变速器输入端上的转矩)：
变速器扭矩[Nm]＝发动机实际扭矩[Nm]-曲轴惯性矩[kgm2]×d(发动机转速)/dt[转/s2]。
这个算法适合于具有频率范围≤10Hz的双惯量飞轮的传动系。这个极限一方面是由于当前所使用的发动机控制器的现有CPU功率而由100Hz的采样极限规定的，并且另一方面由双惯量飞轮ZMS的传输特性而规定的，因为只有在次临界的ZMS工作的情况下才保证该方法的功能。图3为利用传统手动变速器进行的换挡示出了迄今所使用的发动机实际扭矩MMot与根据本发明所计算的变速器扭矩Md的比较，根据本发明所计算的变速器扭矩Md几乎等于实际的变速器扭矩。
基于发动机实际扭矩、曲轴惯性矩、发动机转速、变矩器接合矩(WK_矩)、变矩器放大能力、涡轮惯性矩和涡轮转速按照以下算法为具有变矩器的自动变速器计算变速器扭矩：
变速器扭矩[Nm]＝(发动机实际扭矩[Nm]-曲轴惯性矩[kgm2]×d(发动机转速)/dt[转/s2]-WK_矩[Nm])×变矩器放大能力[-]+WK_矩[Nm]-涡轮惯性矩[kgm2]×d(涡轮转速)/dt[转/s2]。
在实现在目前最新的发动机或变速器控制器中时，该算法使得能够在由于前面提到的因目前使用的发动机控制器已有的CPU功率产生的采样极限100Hz而决定的频率范围≤10Hz中采集涡轮后面变速器输入端处的变速器扭矩Md。图4为具有断开和闭合的变矩器接合的自动变速器在其闭合过程期间示出了纯发动机实际扭矩MMot与根据本发明所计算的变速器扭矩Md的比较，根据本发明计算的变速器扭矩几乎等于实际变速器扭矩。
其中公式结果的质量很大程度上取决于发动机控制器中作为基础的发动机信号的品质和预处理。
在根据本发明以引入到变速器中的转矩的形式计算变速器扭矩时考虑用于曲轴(包括飞轮和离合器在内)加速的惯性分量。此外，变速器负荷的交变分量由于活塞式发动机周期性的扭矩输出以及由于传动系的本质形式(如向前撞动等)而被采集。通过使用根据本发明的算法，可以基于来自发动机控制的已有信号在不需要附加的转矩传感器的情况下高质量地在地区范围内确定实际车辆中变速器的转矩负荷。因此可以准确地对变速器进行尺寸确定和设计，这在可能的情况下导致重量降低和成本节省，而不损失功能和强度。

Claims (15)

1.一种用于在机动车工作期间确定机动车中变速器的载荷谱的方法，在所述机动车中采集用于确定所述载荷谱的负荷相关的工作参数，其特征在于，为了确定所述载荷谱，连续地由预给定的工作参数(MMot，nMot，…)计算变速器输入端处的变速器扭矩(Md)，并且由此生成矩阵，在所述矩阵中为每个挡位保存变速器扭矩(Md)在一定义的变速器扭矩等级(Md i；i＝1，2，3，…)中出现的频率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，相应保存的所述矩阵的值在所述机动车工作的每次脱挡过程时被存储在非易失性存储器(7)中。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所保存的所述矩阵的值被从所述非易失性存储器(7)中读出以进行机动车外部的分析。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用于计算所述变速器扭矩(Md)的所述预给定的工作参数至少是发动机实际扭矩(MMot)、曲轴惯性矩和发动机转速(nMot)。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在具有单离合器的手动开关的情况下用于计算所述变速器扭矩的所述预给定的工作参数是发动机实际扭矩(MMot)、曲轴惯性矩和发动机转速(nMot)，并且借助于以下公式计算所述变速器扭矩(Md)：
变速器扭矩[Nm]＝发动机实际扭矩[Nm]-曲轴惯性矩[kgm2]×d(发动机转速)/dt[转/s2]。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在具有变矩器的自动变速器的情况下用于计算所述变速器扭矩的所述预给定的工作参数是发动机实际扭矩、曲轴惯性矩、发动机转速、变矩器接合矩、变矩器放大能力、涡轮惯性矩和涡轮转速，并且借助于以下公式计算所述变速器扭矩(Md)：
变速器扭矩[Nm]＝(发动机实际扭矩[Nm]-曲轴惯性矩[kgm2]×d(发动机转速)/dt[转/s2]-变矩器接合矩[Nm])×变矩器放大能力[-]+变矩器接合矩[Nm]-涡轮惯性矩[kgm2]×d(涡轮转速)/dt[转/s2]。
7.如权利要求1至6之一所述的方法的一种用途，其中所述方法用作为通过在变速器或机动车的整个使用寿命上确定并分析载荷谱来在考虑成本降低的情况下对要新开发的变速器进行准确尺寸确定和设计的基础，并且因此用作为减少二氧化碳的基础。
8.如权利要求1至6之一所述的方法的一种用途，其中所述方法用作为通过在变速器或机动车的整个使用寿命上确定并分析载荷谱来在考虑成本降低和重量降低的情况下对要新开发的变速器进行准确尺寸确定和设计的基础，并且因此用作为减少二氧化碳的基础。
9.一种用于在机动车工作期间确定机动车中变速器的载荷谱的设备，在所述机动车中采集用于确定所述载荷谱的负荷相关的工作参数，其特征在于，所述设备包括:
用于为了确定所述载荷谱，连续地由预给定的工作参数(MMot，nMot，…)计算变速器输入端处的变速器扭矩(Md)的装置，和
用于由连续计算得到的变速器扭矩值生成矩阵的装置，在所述矩阵中为每个挡位保存变速器扭矩(Md)在一定义的变速器扭矩等级(Md i；i＝1，2，3，…)中出现的频率。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备还包括用于使相应保存的所述矩阵的值在所述机动车工作的每次脱挡过程时被存储在非易失性存储器(7)中的装置。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备还包括用于使所保存的所述矩阵的值被从所述非易失性存储器(7)中读出以进行机动车外部的分析的装置。
12.如权利要求9或10所述的设备，其特征在于，用于计算所述变速器扭矩(Md)的所述预给定的工作参数至少是发动机实际扭矩(MMot)、曲轴惯性矩和发动机转速(nMot)。
13.如权利要求9或10所述的设备，其特征在于，在具有单离合器的手动开关的情况下用于计算所述变速器扭矩的所述预给定的工作参数是发动机实际扭矩(MMot)、曲轴惯性矩和发动机转速(nMot)，并且借助于以下公式计算所述变速器扭矩(Md)：
变速器扭矩[Nm]＝发动机实际扭矩[Nm]-曲轴惯性矩[kgm2]×d(发动机转速)/dt[转/s2]。
14.如权利要求9或10所述的设备，其特征在于，在具有变矩器的自动变速器的情况下用于计算所述变速器扭矩的所述预给定的工作参数是发动机实际扭矩、曲轴惯性矩、发动机转速、变矩器接合矩、变矩器放大能力、涡轮惯性矩和涡轮转速，并且借助于以下公式计算所述变速器扭矩(Md)：
变速器扭矩[Nm]＝(发动机实际扭矩[Nm]-曲轴惯性矩[kgm2]×d(发动机转速)/dt[转/s2]-变矩器接合矩[Nm])×变矩器放大能力[-]+变矩器接合矩[Nm]-涡轮惯性矩[kgm2]×d(涡轮转速)/dt[转/s2]。
15.一种机动车，具有如权利要求9至14之一所述的设备。
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