CN102483108A - 用于分开离合器的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分开车辆的自动控制的离合器(106)的方法,该车辆包括内燃机(101),该内燃机(101)用于生成经由所述离合器和变速箱(103)向至少一个动力轮(113,114)传动的驱动力。该方法包括如下步骤:以初始速率将所述离合器分开至至少第一位置,该第一位置基本上对应于在此处离合器可以至多传递所述内燃机在空转速度下输出的最大扭矩的位置,并且从所述第一位置,以低于所述初始速率的第二速率分开所述离合器。

Description

用于分开离合器的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种具有自动控制离合器的车辆,并且尤其是涉及一种用于依照权利要求1的前序部分分开离合器的方法。本发明还涉及一种如权利要求9所述的系统和一种如权利要求10所述的车辆。
背景技术
一般而言,多种不同的动力传动系配置可供车辆使用。例如,变速箱可以采取手动操作变速箱或自动操作变速箱的形式。通常希望重型车辆能够由驾驶员尽可能舒适地驾驶。该意味着,例如档位变换应该由通常包含在车辆中的控制系统自动地执行。因此在重型车辆中自动操作变速箱变得越来越常见。
然而,该自动档位变换通常不是由传统意义上的自动变速箱执行的,而是由控制系统控制的“手动”变速箱执行的,部分地是因为手动变速箱可以非常便宜地制造,并且还因为它们更高效。至于客车中通常使用类型的自动变速箱,与手动操作变速箱相比,其效率水平通常过低,不足以证明它们在例如其中频繁的启动和停止是正常的市内公共机动车辆和本地运载车辆之外的应用。
主要地用在大路/高速公路上的重型车辆因此通常具有自动操作的“手动”变速箱。
该档位变换可以采用几种不同的方式实现。在一种类型中,驾驶员使用离合器踏板来使车辆由静止开始运动,但是所有其它的档位变换都可以由车辆的控制系统实现而不根本涉及离合器。事实上,档位变换是通过“扭矩释放”即从发动机输送的扭矩被调节至适当的水平以减小在相关齿轮的啮合点处传递的扭矩而执行的。
另一个方法是以使用具有自动换高档/换低档的自动控制离合器,在此情形中驾驶员仅仅利用加速踏板和制动踏板。
在具有自动离合器的这类车辆上,正如在手动控制的离合器的情形中一样,当驾驶员压下制动踏板并且车辆的行驶速度已经放慢到发动机转速接近空转速度的水平时,离合器必须分开。紧急制动对该离合器分开具有特定的要求。如果离合器分开得过于迅速,就存在导致动力传动系中不希望的振动的风险,而同时如果离合器分开得过慢,则具有发动机转速下降到冒发动机停转的危险的这种低水平上。
因此就需要一种改进的方法用于分开具有自动控制离合器的车辆的离合器。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种解决了上述问题的分开离合器的方法。该目的是由如权利要求1所述的方法实现的。
本发明涉及一种用于分开车辆的自动控制离合器的方法,该车辆包括内燃机,该内燃机用于生成经由所述离合器和变速箱向至少一个动力轮传动的驱动力。该方法包括如下步骤:
-以初始速率将所述离合器分开至至少一个位置,该位置基本上对应于在此处离合器可以至多传递所述内燃机在空转速度下输出的最大扭矩的位置,并且
-从第一位置,以低于初始速率的第二速率分开所述离合器。
该方法的优点是离合器可以迅速地分开至没有发动机停转的风险的位置而不导致不希望的动力传动系振动,这意味着在原理上它能够以任何期望的缓慢的速率分开。在一个实施例中,离合器分开至在此处它可以至多传递所述内燃机在空转速度下可以输出的最大扭矩的位置,这具有的优点是离合器可以始终分开至该位置而没有发动机停转的风险。或者,离合器可以在所述初始速率下多分开一点,在此情形中,它将分开至一个位置,在此位置下它以所述初始速率分开至基本上对应于在此处它可以至多传递当其分开开始时所传递的扭矩的位置,这意味着它也可以在所述初始速率下进一步分开至可以传递更小的扭矩而不会导致不希望的动力传动系振动的位置。
所述第二速率(应当理解,所述初始速率和第二速率不需要是不变的并且可以包括变化,这样如果发生变化,在该上下文中的速率用于表示平均速率)可以例如表示的最大值为所述初始速率的四分之三。
本发明的其它特性及其优点由下述实施例的实例的详细说明和附图表明。
附图说明
图1显示了可以有效地使用本发明的车辆中的动力传动系。
图2显示了依照现有技术的离合器功能。
图3显示了依照本发明的方法的一个实例。
图4显示了依照本发明分开离合器的一个实例。
具体实施方式
图1显示了依照本发明的一个具体实例的车辆100中的动力传动系的一个实例。图1中示意性地显示的车辆仅仅包括一个具有动力轮113、114的车轴,但是本发明还适用于其中一个以上的车轴装备有动力轮的车辆。动力传动系包括内燃机101,且内燃机101以传统的方式经由内燃机101的输出轴,通常经由飞轮102,并经由离合器106连接至变速箱103。
离合器106采取盘式自动控制离合器的形式,藉此连接至第一变速箱组件例如变速箱103的输入轴109的摩擦元件(盘)110就可选择地与发动机的飞轮102接合以从内燃机101经由变速箱103向动力轮113、114传递驱动力。离合器盘110与发动机的输出轴的接合是利用压板111进行控制的,该压板111可以向侧面移动,例如利用杆112,且杆112的操作过程是由离合器致动器115控制的。离合器致动器115对杆112的影响是由车辆的控制系统进行控制的。
现代车辆中的车辆控制系统通常由通信总线系统构成,且通信总线系统由一个或多个用于将位于车辆上的若干电子控制单元(ECU)或控制器和各种组件连接在一起的通信总线构成。该类控制系统可以包括众多控制单元,并且对特定功能的负责可以在两个或更多控制单元之间划分。为了简化起见,图1仅仅显示了一个这种控制离合器(离合器致动器115)的控制单元116。实际上,控制单元116对离合器致动器115的控制例如可能取决于例如接收到的信息,其中信息接收自负责变速箱103的操作过程的控制单元或是控制发动机功能的控制单元。
车辆还包括驱动轴104、105,驱动轴104、105连接至车辆的动力轮113、114并且经由车轴齿轮108例如传统的差速齿轮由变速箱103的输出轴107驱动。
如上所述,在具有控制自动离合器的控制系统的车辆中,当驾驶员压下制动踏板并且发动机转速已经下降至或接近其空转速度以使车辆停止而发动机不停转时,车辆的控制系统必须分开离合器。在某些情形下,控制系统可以更自由地控制离合器的该分开,但是在其它情形下中,离合器必须迅速地分开,例如在发生紧急制动时。
然而,如上所述,如果在离合器分开时从动力传动系过于迅速地除去扭矩即如果离合器过于迅速地分开,则有导致动力传动系内不希望的振动的风险。相反,如果离合器的分开耗费过长的时间,则有作用在发动机的空转调节器上的制动扭矩变过高从而导致发动机最终不能避免停转的风险。
因此需要离合器的快速分开,但是其方式为在从动力传动系除去扭矩的同时可以避免采取发生不希望的振动的这种快速和非受控方式。
如果发动机在动力传动系中生成制动扭矩,燃料可以喷射到发动机中以实现解除了扭矩的动力传动系,此后离合器可以尽可能迅速地分开而不存在不希望的动力传动系振动的风险。然而,该额外的燃料喷射意味着该方法导致不希望的发动机嗡翁声的增大,当驾驶员在他/她按下制动器时会感到该发动机嗡翁声非常恼人。
例如,如果空转调节器在动力传动系中生成驱动扭矩而同时车辆制动,那么如果发动机不是完全停止则不可能使用发动机来使动力传动系解除扭矩。
本发明提供了一种分开离合器的方法,其中离合器不仅可以迅速地分开以防止发动机停转,而且还采用不会导致不希望的动力传动系振动的受控制的方式。
图2显示了具有图1中所示类型的离合器特性的一个实例。y轴表示离合器可以在发动机和动力传动系之间传递的扭矩,x轴表示离合器(或离合器控制器)的位置,并且原点表示离合器分开,即离合器盘(并且因此杆/离合器控制器)在其一个极限位置中,而“闭合”表示图1中的位置,在此处离合器盘尽可能向左侧并且离合器(杆/离合器控制器)因此在其另一个极限位置中。
离合器盘通常处于分开位置中,在与发动机的飞轮一定距离处,这样闭合离合器会使离合器盘在实际地与发动机的飞轮物理接触之前移动一段距离x。一旦离合器盘与飞轮接触,就可以开始发动机与动力传动系的剩余部分之间的扭矩传递。之后,离合器越是闭合(离合器盘与飞轮摩擦地接合得越厉害),越大的扭矩就可以在发动机与动力传动系的其余部分之间传递。在每个点处到底可以传递多少扭矩取决于随离合器不同的离合器特性Kchar
相反地,这意味着,在从接触点到完全闭合的运动中,离合器可以传递更大或更少量的扭矩(离合器越闭合,就可以传递越大的扭矩),即扭矩可以在图2中的运动周期y期间传递。
本发明利用了该事实。图3中显示了依照本发明的一个方法实例300。该方法始于步骤301,该步骤确定离合器是否应该分开,例如因为车辆被制动并且具有发动机转速下降低于空转速度的风险。如果离合器将被分开,进程移动到步骤302上,藉此离合器以初始速率分开至第一位置。这显示于图4中,其中x轴表示时间并且y轴表示离合器可以传递的扭矩,即点T1对应于图2中的“闭合”位置并且T0对应于图2中的离合器接触点。当离合器可以传递的扭矩从点T1移动到点T0时,离合器位置从“闭合”改变为图2中的位置CP离合器
因此,当在步骤302处即在图4中的时间t1处开始离合器的分开时,离合器以初始速率分开,优选地尽可能快地分开,从点(位置)T1到点(位置)T2,这对应于图2中的位置P2。位置T2表示基本上在离合器开始分开时的时间(t1)处离合器在发动机与动力传动系的剩余部分之间传递的扭矩。位置T2的优点是设置有特定的余量以补偿其中所采用的离合器特性Kchar不是非常正确的情形,即使T2设置为T2+ΔT,其中ΔT表示补偿系数。离合器特性可以例如由车间/工厂测量或在操作期间估算。在操作期间的这种离合器特性估算是现有技术并且因此不在此进行描述。这同样适用于离合器接触点,它通常随着离合器温度而改变,已经有已知的方法用于估算该接触点。
补偿系数也可以适于补偿确定由离合器传递的扭矩中的所有误差。在现今的车辆力通常会计算动力传动系中的扭矩。输出的发动机扭矩例如可以基于喷入汽缸中的已知量的燃料、点火角、涡轮增压压力等进行计算。发动机相对于喷射定时、喷射容积、涡轮压力等输出的扭矩可以例如提前测量并且存储在在各种车辆控制系统中使用的车辆通信系统中的存储器,所述车辆控制系统例如为发动机控制单元、变速箱控制单元和上文所述的控制单元116。由发动机输出的扭矩可以这样确定并且位置T2也可以基于这些数据和离合器特性进行确定。
现今的车辆通常还应用未在此描述的技术用于确定由车辆的制动系统施加在动力传动系上的制动扭矩。然而,一般而言,发动机的驱动扭矩能够比制动扭矩以更大的精度确定,这样当T2由制动扭矩确定时,在一个实施例中的ΔT就可以设置为更高的值。
离合器快速分开至位置T2不会导致不希望的顿挫,因为离合器仍然能够传递然后在动力传动系中的扭矩。当在时间t2处离合器分开至点T2之后,它被分开的速率降低至第二速度,即步骤303。在此阶段,离合器原则上能够以任意期望的速率分开,因为分开至点T2已经提供了发动机不能加载大于该扭矩的保证,所以在此同样没有发动机停转的风险。所述第二速率的平均值可以例如为所述初始速率的平均值的至多一半。
之后在所述较低的第二速率下完全地分开离合器就使离合器能够足够慢地分开以保证不会发生不希望的动力传动系振动。
从时间t=t2到时间t=t3(即当离合器到达接触点并且在之后全开时)的离合器分开可以是线性的、指数的或者依照某些其他适当的函数。
本发明因此具有的优点是离合器可以迅速而没有不期望的动力传动系振动地分开到没有发动机停转的风险的位置,这意味着在原则上离合器能够以任何期望的缓慢的速率分开。在图4中的t=t2和t=t3之间由车辆的制动系统施加的制动扭矩中的任意增大都将紧紧增大离合器滑转而没有发动机载荷。因此本发明意味着从T2到T0所耗费的时间可以由舒适的角度确定而不必考虑发动机停转的风险。
可以不使点T2采用如上所述的在离合器接合时动力传动系中的扭矩的形式,而是可以为(基本上)对应于当发动机空转时可以输出的最大扭矩的点。发动机可以始终输出扭矩意味着通过始终迅速地将离合器分开至该点而排除了其停转风险。

Claims (10)

1.一种用于分开车辆的自动控制的离合器的方法,该车辆包括内燃机(101),该内燃机(101)用于生成经由所述离合器(106)和变速箱(103)向至少一个动力轮(113,114)传递的驱动力,其特征在于,该方法包括下列步骤:
-以第一速率将所述离合器(106)分开至至少第一位置,该第一位置基本上对应于它能够至多传递所述内燃机(101)在空转速度下输出的最大扭矩的位置,并且
-从所述第一位置,以低于所述初始速率的第二速率分开所述离合器(106)。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述初始速率表示至少超过所述离合器(106)可以分开的最大速率的一半的速率。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述初始速率基本上表示所述离合器(106)能够分开的最大速率。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的方法,其特征在于,在分开离合器(106)的过程中,当所述离合器传递的扭矩下降低于所述内燃机(101)能够在空转速度下输出的最大扭矩时,
-所述离合器在所述初始速率下分开至一个位置,该位置基本上对应于离合器(106)在其上至多传递当所述离合器的分开开始时所述离合器传递的扭矩的位置。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的方法,其特征在于,所述第一位置是利用离合器特性确定的。
6.如权利要求1-5中的任一项所述的方法,其特征在于,所述第二速率表示最大值为所述初始速率的四分之三。
7.一种包含程序代码的计算机程序,当所述程序代码在计算机内执行时,该程序导致所述计算机执行如权利要求1-6中的任一项所述的方法。
8.一种包括计算机可读取介质和如权利要求7所述的计算机程序的计算机程序产品,所述计算机程序包含在所述计算机可读取介质中。
9.一种用于分开车辆的自动控制的离合器(106)的系统,该车辆包括内燃机(101),该内燃机(101)用于生成经由所述离合器和变速箱(103)向至少一个动力轮(113,114)传动的驱动力,其特征在于,它包括一装置用于:
-以初始速率将所述离合器分开至至少第一位置,该第一位置基本上对应于它能够至多传递所述内燃机在空转速度下输出的最大扭矩的位置,以及
-从所述第一位置,以低于所述初始速率的第二速率分开所述离合器。
10.一种车辆,其特征在于,它包括如权利要求9所述的系统。
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