CN102537313B - 触发自动变速箱,特别是商用车自动变速箱的优化 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以触发自动变速箱，特别是商用车自动变速箱的方法，该自动变速箱与驱动发动机相连，同时通过接口将数据和/或信号传输至自动变速箱控制器。根据本发明，当进入所定义的事件时，针对该事件时间上预见的传输驱动发动机转矩非稳定曲线至自动变速箱控制器，以使变速箱控制器可以以该传输的数据为基础确定和/或指定变速箱换档策略。另外本发明还涉及一种用以触发自动变速箱的装置以及试验台。

Description

触发自动变速箱,特别是商用车自动变速箱的优化

技术领域

本发明涉及一种用以触发自动变速箱，特别是商用车自动变速箱的方法。另外，本发明还涉及一种用以触发自动变速箱，特别是商用车自动变速箱的装置。另外，本发明还包括一种适用于驱动发动机，特别是商用车驱动发动机的试验台。

背景技术

为了测试新研发的驱动发动机（例如柴油发动机），将定期使用测功机。通过一种这样的测功机可以模拟和分析驱动发动机的代表工况。由此可以在试验台上进行一定道路上的测试活动。

在新的驱动发动机最终投入批量使用之前，另外还必须测试和优化驱动发动机在自动变速箱上的匹配性，该自动变速箱连接在驱动发动机后面并且是汽车（特别是商用车）传动链的组成部分。驱动发动机和自动变速箱分别含有一个可通过至少一个接口协同作用的电子控制器。这种接口可以（也不必）遵循国际标准（如SAE 1939-71）。对于驱动发动机和变速箱协同作用的测试和优化，必须进行与真实车辆的试验和对比行驶试验的应用，而且将产生高昂费用。因此，根据现有技术，不可能不通过高昂费用使变速箱与汽车的驱动发动机或传动链相匹配而在例如商用车中运行自动变速箱。

由DE 10 2005 057 809 A1可知，在自动车辆-变速器的换档触发流程中，要进行与各个工况的匹配。在换档过程开始时，获取和评估至少一个以实际车辆运行工况为特征的参数和/或一个以给定换档过程为特征的换档参数，而且根据评估结果将对应了空转力矩的驱动发动机喷油量可变地与车辆运行工况和/或换档过程匹配。

发明内容

因此，本发明的方法和装置的任务在于，简化和改良驱动发动机和自动变速箱之间的应用。另外还应该给出一个适当的试验台以支持这样的应用。

本发明的一个实施例提出使用用以触发与驱动发动机相连的自动变速箱的方法，同时通过一个接口将数据和/或信号传输至自动变速箱控制器。根据本发明，当进入一个所定义的事件时，将针对该事件时间上预见的非稳定的驱动发动机转矩非稳定曲线传输至自动变速箱控制器，以使变速箱控制器（即自动变速箱的控制器）可以以该传输的数据为基础确定和/或指定变速箱换档策略。

根据本发明提供给变速箱控制器或自动变速箱控制器的期望的（即时间上预见的传输的）发动机转矩曲线或建立将给由变速箱控制软件最优化实施换档过程提供重要基础。通过该根据本发明的解决方案将使变速箱和驱动发动机间的应用大大简化，因为对于定义的事件，只须将简单在试验台上可确定的或确定的驱动发动机转矩作为“车辆动态”的主要值提供给变速箱或变速箱控制器。因此，通过该根据本发明的解决方案可以简单在试验台上实施应用工作的重要部分，以节约行驶试验的高昂费用。

最好以特性曲线的形式传输和给定非稳定的发动机转矩变化曲线，其中对单个发动机地将各个事件的特性曲线在试验台上确定。

最好考虑将起动过程作为事件。对该事件可以在试验台上最简单地导出至少是驱动转矩的特性曲线，以在获取到进入起动过程时，可以传输一个驱动发动机转矩的时间上预见的非稳定给变速箱控制器曲线，在其基础上变速箱控制器确定和/或给定起动过程的变速箱换挡策略。

这里，变速箱控制器在所传输的驱动发动机转矩曲线基础上有利地确定起动转速和/或起动档位。

另外可以考虑将自动变速箱的换高档或换低档作为事件。对该事件可以在试验台上最简单地导出至少是驱动转矩的特性曲线，从而在获取这样换档过程时，可以将时间上预见的驱动发动机转矩非稳定曲线传输给变速器控制器，在其基础上变速箱控制器确定和/或给定换高档或换低档的变速箱换挡策略。特别有利的是，变速箱控制器为了换档监控和/或为了避免换档摆动在传输的驱动发动机转矩曲线基础上将确定是否应当换档（即换挡过程），特别是对于产生换档（即换挡过程）的可用转矩是否足够，以达到所定义的发动机特性，特别是所定义的车辆加速度。

另外，也可以考虑将推拉变换或拖动运行作为事件。对该事件也可以在试验台上最简单导出至少是驱动转矩的特性曲线，以在获取到推拉变换或拖动运行时，可以将时间上预见的非稳定的驱动发动机转矩曲线传输给变速器控制器，在其基础上变速箱控制器可确定和/或给定各个推拉变换或各个拉动运行的变速箱换挡策略。其可以例如这样进行：变速箱控制器在所传输的驱动发动机转矩曲线基础上确定其是否引起了推动运行和拉动运行之间的变换或变换为拖动运行。另外，在拖动运行中可以接通发动机制动器。

特别优选一种设计中根据与自动变速箱相连的驱动发动机的各排放水平，如SCR-排放水平（SCR=选择性催化还原）或EURO-VI-排放水平（此处只举两个例子），对于单个发动机给变速箱控制器规定非稳定发动机转矩曲线（即非稳定驱动发动机转矩曲线）。

根据另一种优选的具体布置形式，通过一个布置在驱动发动机和自动变速箱之上的或通过一个与变速箱控制器或发动机控制器相连的单独的控制装置将至少该非稳定发动机转矩曲线对于定义的事件传输至变速箱控制器，该装置中存储了至少一个可调出的事件相关的发动机转矩曲线。

作为对此的补充或首先是替代，也可以根据一个略微组件集中、功能集成的解决方案，指定：对于定义的事件在各个驱动发动机的发动机控制器中至少存储该非稳定发动机转矩曲线，该曲线在获取到和进入一个定义的事件时通过接口传输至变速箱控制器。

另外，结合上述两个变形，可以指定：通过一个EOL（线端End of Line）-编程（即控制器在装配线端的编程）至少将所定义事件的非稳定发动机转矩曲线传输至变速箱控制器或驱动发动机的控制器。

我们发现，实际上所有在实际运行中出现的在商用车内与自动变速箱协同作用的驱动发动机中的负荷都可以由之前所述的事件（起动过程、换高档和换低档、推拉变换、拖动运行）产生，或者可以说，所述的事件描述了发动机动态性的最高要求。只要对于上述事件对于变速器软件可使发动机转矩的时间上预见的曲线可触及，就可认为其也可以实际用于其它情况。另外，由此也可以使用驱动发动机的其它技术值的其它时间上预见的曲线，如喷油量、进气压力或废气再循环率（AGR）。

在开头所述的触发与驱动发动机相连的自动变速箱的装置中，通过提供一个接口来完成根据本发明的任务，通过该接口可将数据和/或信号传输至自动变速箱的控制器。根据本发明，在该装置的控制器或在与该装置相连的控制器中可以执行用于至少一个所定义的事件的至少是发动机转矩的非稳定和/或动态曲线，并且可将其传输至自动变速箱控制器。

如之前所述，最好通过在单个事件（如起步过程、换高档或换低档、推拉变换、拖动运行）时存储的典型发动机转矩非稳定和/或动态变化的特性曲线，这种控制器可以由例如通常使用的网络CAN（Control Area Network）将至少是发动机转矩的期望曲线或相应于诊断的曲线提供给自动变速箱控制器。由此在任何情况下都可以进行自动变速箱的换挡过程优化。在本发明中，也可以使用其它发动机值作为变速箱控制器或其软件的诊断。该曲线的执行可以通过一维或多维存储的单个数据记录随时间（如通过一个软件计数器）调出。但是也可以调出和给出一个所获取到的规律性形式（如一个随时间变化的公式）。

本发明还包括一个用于驱动发动机的关于其与其匹配的技术值（特别是其动态性）的试验台。为了模拟具有与驱动发动机相关的自动变速箱的商用车的真实载荷，并且从属于所模拟载荷事件地能够存储和读取至少是时间的发动机转矩曲线，在试验台中提供至少一个测试程序。

通过该试验台可以模拟事件（最好是起动过程、换高档或换低档、推拉变换或拖动运行）。只将要测试的驱动发动机（通常在商用车中是柴油发动机）与试验台相匹配。驱动发动机的驱动轴抗扭地与一个发电机和/或电动机式运行的电机（如一个三相异步电动机）相连。商用车的网络由相应的试验台网络代替。驱动发动机控制器与试验台网络进行通信。在每一个在试验台上模拟的事件中，可获取或存储驱动发动机技术值的随时间的变化曲线。由此可以读取所获取的技术值（特别是发动机转矩和特别是关于其时间变换曲线）以用于发动机控制器的植入。

附图说明

下面将根据实例和其它方式通过图片进一步说明本发明。其中：

图1通过图片展示了具有传动链组件的商用车，

图2通过图片展示了发动机控制器与变速箱控制器以及基本商用车的其它设备间的结合，

图3通过图片展示了本发明中使用的试验台，

图4展示了由试验台执行的测试循环，其中包括：

a)子循环起动，

b)子循环换高档，

c)子循环推拉变换，

d)子循环换低档，

图5展示了发动机转矩时间特性曲线，即：

a)用于起动，

b)用于换高档，

c)用于推拉变换，

d)用于换低档。

具体实施方式

从例如DE 198 02 736 A1中可以知道驱动发动机和自动变速箱的协同作用。

另外，图1通过所绘图片整体展示了一种商用车，该商用车含有作为传动链组件的发动机1、离合器2、自动变速箱3、万向节轴4、主传动器5以及轮毂传动器6。

在该情况下，在发动机1中布置一个控制器EDC，并且在包括离合器2的变速箱3中布置一个控制器TCU。一个置于其间的车辆控制计算机FFR通过网络CAN与控制器EDC和控制器TCU相连，如图2所示。其它在图2中虚线示出的所置入的没有命名的方块描述了商用车其它设备的实例，但是这些设备与进一步说明本发明无关。

控制器EDC和控制器TCU间的数据交换通过大量在专业领域已经确定的数据和/或信号（如根据SAE 1939-71规定的接口协议）进行。但是，在特定匹配一定驱动发动机的控制器EDC和一定自动变速箱的控制器时，也可以加入其它信号或不用单个信号。

在控制器EDC和控制器TCU间的数据交换中，首先实际由发动机产生的转矩和实际转速信号至关重要。其由发动机控制器EDC发出。变速箱控制器可以通过这些数据计算和加工用于其运行的重要值。

反之，变速箱控制器TCU也可以将信息发送至发动机控制器，并同时影响发动机转矩的减少或增加以及发动机制动器的打开和关闭。在自动变速箱换挡时，必须尽快减小发动机转矩，并在换挡后定义地根据要达到的换挡动态性增加转矩。在换高档时，若惯性矩太大，有必要激活发动机制动器，以尽快达到同步必需的转速。变速箱可以通过在信息“扭矩/速度触发”中询问到的转矩信号/转矩极限信号影响发动机转矩。它将发送一个与发动机边界转矩成百分比的值。在作为需要的转矩传输给发动机或其控制器前，车辆控制计算机将首先对该值进行检测。

图3描述了所使用的试验台。在该试验台上只对具有其控制器EDC的驱动发动机作为待测对象进行测试。在实际运行中的转矩需求在发动机轴上由一个具有并联特性的电动机（如一个最终也可以由发电机运行的三相异步电动机）产生，该电动机与试验台计算机和发动机控制器EDC相连。其实在实际运行中由变速箱控制器发出的信息或发送的信号也可以通过试验台计算机自身或通过附加的小型计算机（如PC I和PC II）模拟并通过网络（如可补充已在实际中运用的网络CAN的以太网）发送至控制器EDC。控制器EDC的信息或信号也通过以太网发出以通过试验台计算机进行进一步评估。

本发明所述的试验台特别对运行模式（循环）“动态”具有特殊意义。因此可以研究驱动发动机（通常是柴油发动机）的动态性能。特别是起动过程、换高档和换低档以及由推动向拉动的变换属于将模拟的与动态性能相关的过程。在试验或测试运行中的模拟过程的目的是获得一般来说在变速箱功能中变速箱端的转矩如何增加的信息。然后，特别是在变速箱控制器TCU中执行的软件将在其进行换挡或置入一个起车档前通过这些信息检测是否该过程和转矩大小在之前选定的档位上足够，以避免错误换挡。

测试循环“动态”立足于汽车的实际测量。为了进一步对此进行说明，选择代表性的换挡和起动过程并通过为此设计的技术程序使其适用于发动机试验台上的试验。一个测试循环由四个依次的单个循环组成。它们特别是四个起动过程、六个换高档、两个推拉变换和五个换低档。

用试验台的工作方式是：在离合器动态啮合前或后模拟转矩曲线和给定的转速变化。转速曲线的坡度也由真实汽车的测量获取。

起动过程是尽可能高的起步档和离合器上摩损的折衷。为了使汽车能够在特别是考虑非稳定载荷的坡度上起动，必须在起动过程中选择合适的档位。

在起动过程中，通过变速箱的软件请求信号“引擎所需扭矩/扭矩极限”。

此外，图4a描述了子循环“起动”。横坐标转矩增加和模拟的起动过程被分成区域A。区域B展示了离合器动态啮合和所模拟的车辆运行。左纵坐标以ALPHA_SOLL展示给定的标准转矩。右纵坐标表示转速N-SOLL（额定）。

换高档时，通过跳档时变速箱传动比的变化，将从较高的转速水平换入较低的转速水平。另外，图4b中展示了子循环“换高档”。横坐标被分割。区域A展示了载荷减小。区域B展示了同步和换档。区域C展示了转矩增加和所模拟的车辆运行。

在子循环“推拉变换”中，以一个定义好的转速为基础，随后将转矩给定减少至一个给定的值，然后再将其增加至另一个给定的值（例如100%），即变换至拉动运行。对此可以参考图4c。横坐标被分割。区域A展示了拉动运行。区域B展示了推动运行。区域C展示了拉动运行。

在换低档时，变速箱从较低的发动机转速换入较高的转速水平。可参考图4d。横坐标被分割。区域A展示了载荷减小。区域B展示了同步和换档。区域C展示了转矩增加和所模拟的车辆运行。

经过试验台试验发现，转矩的短暂升高（如在变速箱功能中表现）没有被变速箱知道，并且也没有被发动机控制器的软件观察。但是变速箱或其控制器（例如在起动转速计算中）必须知道，发动机在怎样的转速下具有怎样的转矩。另外，为了将车辆拉力一起包含用于换档监控，必须让控制器知道，转速和转矩变化在换档时是怎样进行的。

因此对作为试件的特定发动机对上述子周期（即模拟的“起动过程”、模拟的“换高档”、模拟的“换低档”、模拟的“推拉变换”）的转矩变化进行试验。同时还一同记录其它的发动机值，如吸气转矩、喷射量、进气压力、AGR（废气再循环）率。

在事件中发现，在转矩请求和转矩升高之间存在一个可证明的时间延迟。同时可发现一种转矩增加的可重复行为。即使全负荷转矩可能在车辆运行过程中从其顶峰开始变化，也可将转矩升高描述为从吸气转矩（即无增压的发动机转矩）起经过一个坡度直至到达全负荷。相反，转矩的坡度不受该极限的影响，并保持其有效性。另外，可以参考在一定作为试件的发动机型号中所得到的起动（参照图5a）、换高档（参照图5b）、推拉变换（参照图5c）和换低档（参照图5d）转矩变化特性曲线。

在图5a中描述了不同转速下的转矩增长坡度。 从图5b可知，对于所有试验的换高档来说，转矩增长坡度是一个确定的值直至到达全载荷转矩。从图5c可知，对于所有试验的推拉变换来说，转矩增长坡度也是一个确定的值直至到达全载荷转矩。从图5d可知，对于所有试验的换低档来说，转矩增长坡度也是一个确定的值直至到达全载荷转矩。

从可明确描述发动机动态性的事件中可发现，转速增长坡度（与吸气转矩相关）依赖于自动变速箱换档前的进气压力，依赖于换挡持续时间、喷油策略、目标转速和转速坡度。即使这种依赖性在真实车辆运行中可能进一步产生偏差，通过本发明特性曲线也允许给变速箱控制器提供基本的依赖性。所存储的值（其也可以在原则上任意的触发装置或存储装置的存储区内多维存储）可通过例如计数功能随时间读出并作为变速箱控制器的诊断信息供使用。

总体可知，换高档和推变换是极端工况，对其加以触发便可以触发真实车辆运行中的其它运行工况。换高档由很高的进气压力水平出发进行，并且其以较短的换档时间为基础。这就意味着，由换高档导出的特性曲线描述了转矩增长的最大可能动态特性。相对而言，以较低进气压力为特征的推拉变换描述了转矩增长动态特性的最小可能情况。也就是说，转矩的变换一定在这两个特性曲线之间。由换低档导出的特性曲线代表了中等的进气压力水平和中等的吸气力矩与转速增长坡度。

Claims (15)

1.一种用以触发自动变速箱的方法，该自动变速箱与驱动发动机相连，通过接口将数据和/或信号传输至自动变速箱控制器，其特征在于，当进入所定义的事件时，针对该事件驱动发动机转矩的时间上预见的非稳定曲线被传输至自动变速箱控制器，以使变速箱控制器以该传输的数据为基础确定和/或指定变速箱换档策略，

将自动变速箱的换高档或换低档作为事件，并且在获取到这样的换档过程时，驱动发动机转矩的时间上预见的非稳定曲线被传输给变速箱控制器，在其基础上变速箱控制器确定和/或给定换高档或换低档的变速箱换档策略，并且

变速箱控制器为了换档监控和/或为了避免换档摆动在传输的驱动发动机转矩曲线基础上确定是否换档，以达到所定义的发动机特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将起动过程作为事件，并且在获取到进入起动过程时，驱动发动机转矩的时间上预见的非稳定曲线被传输给变速箱控制器，在其基础上变速箱控制器确定和/或给定起动过程的变速箱换档策略。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，变速箱控制器在所传输的驱动发动机转矩曲线基础上确定起动转速和/或起动档位。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，变速箱控制器在传输的驱动发动机转矩曲线基础上确定用于产生换档的可用转矩是否足够，以达到所定义的发动机特性。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所定义的发动机特性是所定义的车辆加速度。

6.根据权利要求1-4中的一个所述的方法，其特征在于，将推拉变换或拖动运行作为事件，并且在获取到进入推拉变换或拖动运行时，驱动发动机转矩的时间上预见的非稳定曲线被传输给变速箱控制器，在其基础上变速箱控制器确定和/或给定各个推拉变换或各个拖动运行的变速箱换档策略，使得：变速箱控制器在所传输的驱动发动机转矩曲线基础上确定其是否引起了推动运行和拉动运行之间的变换或变换为拖动运行。

7.根据权利要求1-4中的一个所述的方法，其特征在于，根据分别与自动变速箱相连的驱动发动机的各排放水平参数，将单个发动机的非稳定发动机转矩曲线给定给变速箱控制器。

8.根据权利要求1-4中的一个所述的方法，其特征在于，以特性曲线的形式传输和给定非稳定的发动机转矩变化曲线，其中对单个发动机的各个事件的特性曲线在试验台上确定。

9.根据权利要求1-4中的一个所述的方法，其特征在于，通过布置在驱动发动机和自动变速箱之上的或通过与变速箱控制器或发动机控制器相连的单独的触发装置至少将该非稳定发动机转矩曲线对于定义事件传输至变速箱控制器，该触发装置中可调出地存储了与至少一个事件相关的发动机转矩曲线。

10.根据权利要求1-4中的一个所述的方法，其特征在于，通过接口来传输驱动发动机控制器和自动变速箱控制器之间的信号，对于定义的事件在各个驱动发动机的驱动发动机控制器中存储至少非稳定发动机转矩曲线，该曲线在获取到和进入定义的事件时通过接口传输至变速箱控制器。

11.根据权利要求1-4中的一个所述的方法，其特征在于，通过在装配线端的编程对于定义事件至少将非稳定发动机转矩曲线传输至变速箱控制器或驱动发动机的控制器。

12.用以触发与驱动发动机相连的自动变速箱的装置，其中所述装置用以实施根据上述方法权利要求1-11中任一项所述的方法，所述装置含有接口，通过该接口将数据和/或信号传输至自动变速箱控制器，其特征在于，在该装置的控制器或在与该装置相连的控制器中执行用于至少一个定义的事件的至少是发动机转矩的非稳定和/或动态曲线，并且将其继续传输至自动变速箱控制器。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，将接口做成CAN-接口。

14.适用于根据上述方法和/或装置权利要求中的一个的驱动发动机的试验台，其特征在于，提供至少一个测试程序，通过该程序能够模拟具有与驱动发动机相关的自动变速箱的商用车的真实载荷，并且从属于定义的载荷事件至少能够存储和/或读取时间的发动机转矩曲线。

15.根据权利要求14所述的试验台，其特征在于，将起步过程和/或换高档和/或换低档和/或推拉变换和/或拖动运行中的至少一个作为事件。