CN102588574A - 换到低速挡的控制方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在惯性行驶时控制汽车变速器(2)从初始挡(g)到目标挡(g-1)换到低挡的方法，包括下列步骤：a)估算(S2)接入初始挡时由发动机(1)施加的初始扭矩(M_g)；b)借助初始扭矩及初始挡和目标挡(g，g-1)的传动比(i_g、i_g-1)，计算(S3)额定扭矩(M_s，g-1)；以及c)在接入目标挡(g-1)时，在给定算出的额定扭矩(M_s，g-1)的情况下控制(S8)发动机(1)。

Description

换到低速挡的控制方法和控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制汽车变速器换到低速挡的方法，以及一种计算机和一种用于实施该方法的计算机程序产品。

背景技术

在惯性行驶时，虽然汽车的发动机通过变速器与行驶机构连接，但发动机没有供给燃油，所以汽车的运动保持发动机运转，而不是相反。这在平的或上升的路面上滑行时导致汽车连续减速，并因而导致发动机转速下降。

传统的自动换挡设置为，根据发动机转速和/或汽车速度选择变速器的挡位并在变速器内接入。通常为每个挡位规定速度和/或转速的极限值，低于极限值导致自动接入下一个低挡位。若汽车在平的路面上惯性行驶地滑行，则逐渐低于此极限值。换到低速挡总是导致发动机转速升高和加大其减速效果。减速度的突然改变体现为影响行驶舒适性。虽然可以考虑，通过缓慢地闭合离合器促使减速度逐渐改变，然而离合器不必要地长时间滞留在部分脱开的状态会导致提高的磨损，因此这是不希望的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是创造一种用于控制汽车变速器换到低速挡的方法，该方法避免由于减速度的突然改变影响行驶舒适性。

该技术问题通过一种汽车变速器在惯性行驶时从初始挡到目标挡的换到低挡的控制方法，该方法包括下列步骤：

a)估算在接入初始挡中由发动机施加的初始扭矩；

b)借助初始扭矩及初始挡和目标挡的传动比，计算目标挡的额定扭矩；以及

c)在接入目标挡时，在给定计算的额定扭矩的情况下控制发动机。

初始扭矩与初始转速的乘积是在换到低速挡前被发动机吸收的、回收汽车动能的功率的一种度量，亦即发动机减速效果的度量。为了使这一功率并因而换到低速挡后汽车的减速度与之前的一样，则在换到低速挡后扭矩与传动比的乘积必须保持不变。根据这一要求得出换到低速挡后发动机应产生的额定扭矩。

按本发明的方法优选地使用于，当汽车完全无驱动地滑行时，例如在接近红灯时。在这种情况下，在步骤a)中，在完全不向发动机供给燃油的情况下进行估算初始扭矩。但也可以考虑在下列情况下使用，亦即此时虽然驾驶员操纵汽车的节气门踏板，但力度不足以保持汽车的速度。

初始扭矩的估算可根据给定的函数以发动机的转速为基础进行，所述函数可作为表格或计算规则储存。这种函数除取决于转速外，也可以取决于其它可以在发动机或变速器上测量的影响参数，尤其它们的温度。

还可以考虑，初始扭矩借助与速度有关的测量值随时间的变化确定，所述测量值例如是汽车速度，或发动机或汽车传动系上其它任何旋转部件的转速。这种变化可直接使用于估算初始扭矩，或也可以用于不断更新上面提及的给定的函数。

通过比较接入目标挡后汽车的减速度与脱开初始挡之前的减速度，并在这些减速度之间差别显著的情况下重调额定扭矩，可以计及未预料的环境影响。

在接入目标挡后，可以逐渐减少为产生在步骤b)中算得的额定扭矩所需要的燃油供给，使汽车的减速度逐渐达到为在目标挡时单纯惯性行驶所期望的值。

为避免在接入目标挡时发动机通过变速器突然加速造成乘客能感到的冲击，发动机可以在换挡期间已经供给经计量的燃油量，使发动机在接入目标挡前加速。

本发明的主题还涉及一种计算机，尤其汽车的发动机控制装置，它设置用于实施上述方法，或涉及一种计算机程序产品，包括尤其储存在数据载体上的程序编码装置，它使计算机有能力实施上述方法。

附图说明

由下面参见附图对实施例的说明得出本发明的其它特征。说明书还列举了一些没有包含在权利要求中的实施例特征。这些特征也可以出现在不同于这里公开的具体组合中。因此，在同一组或在另一种互相组合中涉及多个这种特征这一事实，不能认为是它们只能以公开的具体组合出现，反之，原则上可以从多个这种特征出发，也可以个别略去或变更，只要这样做不损及本发明的功能。

在附图中示出：

图1是可以使用按本发明方法的汽车传动系的示意图；

图2表示按本发明方法的流程图；

图3表示在实施按图2的方法时转速和扭矩随时间的变化；以及

图4表示进一步扩展图2所示方法的附加步骤流程图。

具体实施方式

图1是一个执行本发明的汽车传动系统的方块图，包括内燃机1、多挡变速器2、差速器3和通过差速器3驱动的车轮4。多挡变速器2可以是一种自动换挡变速器，它通过离合器5与内燃机1连接，或是自动变速器，其中一个变矩器承担离合器的功能。下面为了简单起见只论及离合器5，不过在这里应指出，只要对于本发明重要的离合器功能，也能由变矩器履行。

电子控制装置6根据驾驶员对节气门踏板的操纵，或按照通过辅助驾驶系统(未示出)的规定，监测及控制内燃机1的供油。此外控制装置6还借助由转速传感器7在发动机1输出轴上检测到的转速，和/或汽车速度，控制在多挡变速器2内接入的挡位，汽车速度可借助车速表传感器8获得，它检测传动系在多挡变速器2输出侧引出的轴的转速。

为控制换挡，控制装置6通过致动器9、10作用在离合器5和多挡变速器2上。

控制装置6可以是有单个处理器的微型计算机，单个处理器不仅实施对内燃机1的控制，而且执行对离合器5和变速器2的控制；但微型计算机也可以包括两个独立的处理器，其中第一个控制发动机和第二个控制挡位选择，以及为第一个处理器提供发动机控制必要的、涉及实时接入的或下一步要接入挡位的信息。控制变速器和离合器的第二处理器，也可以有利于取消传统的液压式自动换挡机构，只要控制发动机1的处理器与所需要的传感器连接，以便根据测得的转速和/或速度，或根据在自动换挡机构中测得的压力，识别实时接入的挡位和下一步可能要接入的挡位。

此外，控制装置6还可以与传感器11连接，传感器11用于检测发动机1和变速器2的温度以及其它与发动机1和变速器2的损失相关联的工作参数。

图2表示控制装置6的一种作为范例的工作方法流程图。本说明的出发点是，在本方法开始时，已在变速器2中接入挡位g以及控制装置6已知这一挡位g。此外为了简化，挡位的选择仅基于汽车速度v，但在这里应指出，也可以考虑其它准则，如发动机1转速，以取代速度v或作为其补充。

在步骤S1中，控制装置6检验是否满足换低挡的条件，在这里是低于实时挡位g的最低速度v_min，g。如果不是这种情况，有规律地重复步骤S1。以后，当符合换低挡的标准时，控制装置6估算作用在发动机1输出轴上的扭矩M_g。若汽车处于单纯的惯性行驶状态，亦即当节气门踏板没有被操纵并因而未给发动机1供给燃油时，则该扭矩M_g是发动机转速n和温度T的函数M(n，T)。这一函数M(n，T)始终为负，亦即该扭矩M_g促使汽车减速。M的值随转速n轻微增大，以及基于在温度T上升时改善了发动机油的润滑性能，因而随温度T减小。优选地，M(n，T)以参照表的形式储存在控制装置6的存储器内。

在步骤S3中，控制装置6计算发动机的额定扭矩M_s，g-1，该额定扭矩是发动机1在换到下一个较低的挡位g-1时必须施加的扭矩，使得换到低速挡保持汽车的减速度不受影响。这一额定扭矩M_s，g-1通过实时扭矩M_g与根据挡位g，g-1的传动比i_g、i_g-1导出的修正系数相乘得出：

$M_{s,g-1}=\frac{i_g}{i_{g-1}}{M}_g.$

为了在换到较低的挡位g-1后，使由汽车运动推动的发动机1转速突然增加不导致乘客能感到的冲击，恰当的是，在换到低速挡期间，发动机的转速从在挡位分离时刻的转速n提高到值i_g-1*n/i_g。现在发动机旋转部件为此所需要的动能是：

$\mathrm{\Δ}{E}_{\mathrm{kin}}=\frac{{\mathrm{\π}}^2}{2}I(\frac{{i_{g-1}}^2}{{i_g}^2}-1)n^2,$

式中I表示发动机1旋转部件的惯性矩。若Δt是换挡过程可用于提高转速的持续时间，则得出(S4)由发动机在此时间内施加的平均扭矩为

$M_{\mathrm{trans}}=\frac{2\mathrm{\πIn}}{\mathrm{\Δt}}\left(\frac{i_{g-1}-i_g}{i_{g-1}+i_g}\right).$

一旦在步骤S5中脱开初始挡g，控制装置6便为发动机1规定额定扭矩M_trans(S6)，发动机必须产生这一扭矩，为的是使其转速在换挡过程中提高到i_g-1*n/i_g。因此当在步骤S7中接入挡位g-1时，发动机1达到相应地适配的转速，亦即使离合器5驱动端的部件和输出端的部件旋转得一样快。在离合器5闭合后，发动机1在步骤S8用在步骤S3中计算出的额定扭矩M_s，g-1控制。因此汽车的减速度在接入目标挡g-1后没有不同于换挡前，以及乘客并不能感觉到这种换挡过程。

只有在换挡后，才在步骤S9中将发动机1的燃油供给从产生扭矩M_s，_g-1所需要的值逐渐重新恢复到零，使汽车能继续以惯性行驶的方式滑行。步骤S9的持续时间可能如此长，以致于如需要的那样使减速度的增加不能被乘客感觉到。

图3示意示出了在换到低速挡的过程中发动机1的转速和扭矩随时间的变化曲线。图3中的水平点划线表示与在挡位g时的极限速度v_min，g相应的发动机极限转速n_min，g。在时刻t1前，在与重复实施步骤S1相应的时间间隔内，转速n均匀下降，直至时刻t1达到换挡阈值。发动机1的扭矩保持恒定为负M_g。随着换挡过程的开始，发动机的扭矩取正值M_trans，以及转速n均匀增加，直至时刻t2接入目标挡g-1。从t2起适用的额定扭矩M_s，g-1小于M_trans，以及也可以与图3中表示的不同，处于零与M_g之间。

在图3中存在一个在步骤S8与S9之间的时间间隔[t2，t3]，在此时间间隔内，控制装置6保持额定扭矩M_s，g-1不变，以及汽车的减速度与在时刻t1前相同。但这一时间间隔的持续时间也可以等于零。从时刻t3起，控制装置6逐渐减小给发动机1的燃油供给。如可由图3中转速的发展看出那样，汽车的减速度也逐渐加大，直至在时刻t4燃油供给重新为零以及减速度重新达到一个恒定值。如此达到的挡位g-1，只要它不是变速器5的最低挡，又可以作为初始挡用于重复所述方法。

在步骤S2中参照表格M(n，T)确定的扭矩与由发动机1实际施加的扭矩并不强制性地必须准确一致。差别可例如归诸于在用于建立参照表格的发动机与本汽车发动机1之间的制造公差，或发动机1的老化现象。通过总是实时确定扭矩M_g，原则上可以避免这种不准确性。然而这种以汽车速度随时间的变化为基础，或以一个与汽车速度有已知的固定关系的参数，例如转速为基础的实时确定，带来的问题是，这种实时确定会受到环境影响，例如路面非零的坡度或汽车取决于路面质量的滑动阻力。因为这种影响倾向于平均补偿，所以这种实时确定可恰当地用于不断更新参照表格。

这种更新例如可通过在图2的方法中在步骤S1与S5之间的任何位置插入图4所示的步骤实现。在这里，在步骤S11中，首先根据汽车重量和减速度，计算另一个发动机扭矩值M_g′。汽车减速度可例如通过惯性传感器直接测量，或它可以作为速度值的时间导数，或作为与汽车速度有单值关系的参数的值，例如发动机转速的时间导数，进行数值计算。在步骤S12中判定，发动机扭矩的另一个值和按步骤S2算得的值，是否有显著的、比极限值δ大的差别。若存在这种明显的差别，则在步骤S13修正参照表格M(n，T)。这种修正总是仅涉及参照表格中与n和T的实时参数值相应并在步骤S2中利用于确定发动机扭矩的那个值。该值总是提高或减小一个小的固定增量ε，这取决于为了减小在两个扭矩值M(n，T)和M_g′之间的差别，需要这两者中那一个。ε越小，为了使参照表格与发动机扭矩真实值一致所需要的测量次数越多，但能更完整地求出从测量到其它随机改变的路面斜度的影响平均值。

附图标记清单

1    内燃机

2    多挡变速器

3    差速器

4    车轮

5    离合器

6    控制装置

7    转速传感器

8    车速表传感器

9、10致动器

11   传感器

Claims (9)

1.一种用于在惯性行驶时控制汽车变速器(2)从初始挡(g)到目标挡(g-1)的换到低挡的方法，包括下列步骤：

a)估算(S2)在接入所述初始挡时由发动机(1)施加的初始扭矩(M_g)；

b)根据所述初始扭矩及所述初始挡和所述目标挡的传动比(i_g、i_g-1)，计算(S3)额定扭矩(M_s，g-1)；以及

c)在接入所述目标挡(g-1)时，在给定计算出的额定扭矩(M_s，g-1)的情况下控制(S8)所述发动机(1)。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征为，在步骤a)中在不向所述发动机(1)供给燃油的情况下估算所述初始扭矩(M_g)。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征为，所述初始扭矩(M_g)借助给定的、发动机转速(n)的函数(M(n，T))估算。

4.按照权利要求1、2或3所述的方法，其特征为，根据与速度相关的测量参数(n)的变化(dn/dt)确定(S11)所述初始扭矩(M_g′)。

5.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为，比较接入所述目标挡后汽车的减速度与从所述初始挡脱开之前的减速度，在这些减速度之间差别显著的情况下重调额定扭矩。

6.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为，包括另一个步骤：

d)在接入(S7)所述目标挡后逐渐减少(S9)燃油供给。

7.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为，包括另一个步骤：

d)在从初始挡脱开后并且在接入所述目标挡前使所述发动机(1)加速(S6)。

8.一种用于汽车(1)的计算机，尤其发动机控制装置(6)，其特征为：其设置用于实施按照前列诸权利要求之一所述的方法。

9.一种带有程序编码装置的计算机程序产品，该计算机程序产品使得计算机(6)能够实施按照权利要求1至7之一所述的方法。

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