CN102818012B - 一种用于控制离合器啮合的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于控制机动车（1、51）的离合器（3、53）啮合的方法和装置，其中，如果所选的用于啮合的手动变速器（5）的变速器传动比当前不适合，则抑制离合器（3、53）啮合。也可以通过阻止离合器的啮合来抑制离合器（3、53）的啮合，直到可驱动地连接至手动变速器（5）的发动机（2）的速度落入预设速度范围之内。

Description

一种用于控制离合器啮合的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种具有停止－启动控制的机动车，具体说，本发明涉及在自由滚动（freerolling）启动期间控制这种机动车的离合器。

背景技术

对于使用滚动停止－启动（RollingStop-Start,RSS）技术的手动变速器的机动车而言，其中当车辆正在行驶时即关闭发动机以使“自由滚动（freestart）”生效，但是存在这样一种风险，就是当自由滚动生效时驾驶员可能选择不适当的挡位并且使离合器啮合。

此处的自由滚动启动指的是当机动车正在行驶以及离合器啮合时重新启动发动机以便提供从发动机到路面的驱动路径。如下面将要讨论的，变速器可以在车辆自由滚动时保持挂挡状态或者在车辆自由滚动时处于空挡状态。

主要有两种类型的手动变速器RSS系统，分别称为空挡停止（Stop-in-Neutral，简称SIN）RSS和挂挡停止（Stop-in-Gear，简称SIG）RSS。

对于RSS（SIN）类型的系统而言，停止条件是当车辆正在行驶时驾驶员必须选择空挡并且释放离合器踏板以关闭发动机。为了使发动机重新启动，所需启动条件是驾驶员必须踩下离合器踏板以触发重新启动。

对于RSS（SIG）类型的系统而言，关闭发动机的条件是踩下离合器踏板，保持在选定挡位并且不踩下油门踏板。在这种情况下，发动机重新启动的条件典型地是驾驶员踩下油门踏板。

如果将e型离合器用于RSS（SIG）系统以在变速器保持挂挡时断开传动系统，则发动机关闭的条件是不踩下油门踏板（e型离合器自动解离）并且启动条件是驾驶员通过踩下油门踏板要求扭矩或者驾驶员踩下离合器踏板。

e型离合器是一种电子控制的离合器，其中通过使用传感器监测离合器踏板的位置并且通过电子控制执行器实施实际离合器的啮合/解离。

对于没有e型离合器的RSS(SIN)系统而言，当踩下离合器踏板时发动机总是被重新启动，然而，如果选择比适合的挡位更高的挡位时，例如当车辆速度只有每小时20公里时选择第五挡位，当驾驶员释放离合器踏板且离合器啮合时，车辆将会颤动并且艰难传递所需的扭矩。

相反地，如果选择比适合的挡位更低的挡位时，例如当车辆速度为每小时60公里时选择第二挡位，当驾驶员使离合器啮合时，也许会存在损坏发动机和/或变速器的风险以及一些潜在的操控性能问题的风险（比如，打滑或者失控）。

对于没有e型离合器的RSS(SIG)系统而言，在车辆行驶时从挂挡停止重启条件开始，已经踩下离合器踏板且已选择挡位，如果在踩下油门踏板之前释放离合器踏板，则传动系统直接啮合而无需通过启动电动机来启动发动机。

如果RSS(SIG)装备有e型离合器，驾驶员可以在踩下或者不踩下离合器踏板的情况下从发动机关闭条件选择不适合的挡位。

因此，对于所有类型的RSS系统而言，存在这样的风险：离合器不断地在较大速度差下啮合，这会导致离合器的额外损耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于克服上述提到的与自由滚动启动相关的问题的方法以及装置。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种在自由滚动启动期间控制机动车离合器啮合的方法，该机动车具有通过离合器驱动手动变速器的发动机，其中该方法包括确定所选用于自由滚动启动的变速器传动比是否适合，如果所选的变速器传动比不适合，抑制离合器啮合。

如果紧随离合器啮合的发动机速度被预测为不在预设的发动机速度范围之内，则变速器传动比可能是不适合的。

如果所选的变速器传动比是不适合的，则该方法可以进一步包含向机动车的驾驶员提供所选挡位不适合的指示。

该方法可以进一步包含，如果横跨离合器的速度差高于预设的差速极限，则抑制离合器啮合。

可以通过液压操作的从动缸使离合器啮合与解离，并且抑制离合器啮合可以包含防止液压从液压从动缸释放，以使离合器保持在解离状态。

可选地，由执行器抑制离合器啮合可以包含延迟和减慢离合器啮合的其中之一。

可选地，离合器可以是e型离合器，并且抑制离合器啮合可以包含使e型离合器保持在解离状态。

根据本发明的第二方面，提供一种在自由滚动启动期间控制机动车离合器啮合的装置，该机动车具有通过离合器驱动手动变速器的发动机，其中，该装置包含使离合器啮合与解离的执行器以及电子控制单元，其中电子控制单元可操作地确定为离合器所选的变速器传动比是否适合，如果所选的变速器传动比不适合，则该电子控制单元可操作地通过执行器抑制离合器啮合。

如果紧随离合器啮合的发动机速度被预测为不在预设的发动机速度范围之内，则变速器传动比可能是不适合的。

该装置可以进一步包含可操作地连接至电子控制单元的人机界面，如果所选的变速器传动比不适合，则电子控制单元可以通过人机界面可操作地向机动车驾驶员提供所选的挡位不适合的指示。

该装置可以进一步包含发动机速度传感器和用于确定手动变速器输入速度的装置，并且进一步地，如果横跨离合器的速度差高得不可接受，则电子控制单元还可以可操作地抑制离合器啮合。

执行器可以是液压操作的从动缸，该装置进一步包含可由电子控制单元操作的电子控制阀，用以有选择地控制液压流体流入和流出从动缸，且当离合器处于啮合状态时，电子控制单元可以通过关闭电子控制阀由执行器可操作地抑制离合器啮合，以防止液压从液压从动缸释放，从而使离合器保持在解离状态。

由执行器抑制离合器啮合可以包含延迟和减慢离合器啮合的其中之一。

可选地，离合器可以是e型离合器，执行器可以是由电子控制单元控制的电子控制执行器，且电子控制单元可以通过使用电子控制执行器可操作地抑制离合器啮合，以使离合器保持在解离状态。

根据本发明的第三方面，提供一种具有离合器控制装置的机动车，该装置根据本发明的上述第二方面构建。

附图说明

本发明参考附图通过例举的方式进行说明：

图1是根据本发明第二方面的第一实施例的具有离合器控制装置的机动车的示意性方框图；

图2是根据本发明第二方面的第二实施例的具有离合器控制装置的机动车的示意性方框图；

图3是根据本发明第一方面的用于控制离合器啮合的方法的第一实施例的流程图；

图4是根据本发明第一方面的用于控制离合器啮合的方法的第二实施例的流程图。

具体实施方式

首先参考图1，其显示了具有滚动停止－启动系统（RSS）的机动车1。机动车1包含驱动离合器3的发动机2，具有由离合器驱动的输入轴（未显示）的多级变速的手动变速器5以及离合器控制装置。

此处术语“手动变速器”指的是这样一种变速器，其中机动车驾驶员手动选择各种齿数比。

离合器控制装置包含液压驱动系统，该液压驱动系统包含具有可由离合器踏板7操作的主缸8、从动缸9、电子控制阀12和释放杆和分离轴承形式的驱动机构4以及电子控制单元10。电子控制单元10具有多个输入，包括来自于发动机速度传感器11的发动机速度输入、选择挡位传感器6、来自于车轮传感器13的车辆速度输入以及其它输入，比如，如图1中由附图标记15所总体表示的油门踏板位置和刹车踏板位置。

电子控制单元10也连接至可用于向机动车1的驾驶员提供信息的人机界面16。

本领域技术人员公知的是，当驾驶员踩下离合器踏板7时，离合器主缸8运作以在连接主缸8与从动缸9之间的液压路径上产生液压，并且从动缸9响应于这种增加的液压，移动释放装置4的释放杆，从而引起分离轴承作用于离合器3，从而使其解离。当驾驶员释放离合器踏板7时，系统内的液压下降，并且离合器3啮合，因而促使从发动机2对变速器5输入轴的驱动。

在确定手动变速器5的输入速度的第一种方式中，选择挡位传感器6向电子控制单元10提供指示当前选择的挡位的信号，并且车辆速度传感器13提供指示当前车辆速度的信号，由这两种信号以及关于机动车1的主减速器速比和轮胎的滚动半径的信息，电子控制单元10确定变速器5的输入轴的旋转速度。一种可选的确定手动变速器5的输入速度的方式是，可以向机动车1提供来自与变速器5的输入轴相关联的旋转速度传感器的直接测量结果。

在任一情况下，电子控制单元10确定输入轴的速度是否落入由速度上限和速度下限界定的预设旋转速度范围之内。

速度上限是这样一种速度，如果离合器3啮合则会导致发动机2以不可接受的高速度旋转。

作为对速度上限的补充，还可以有速度差极限，以避免在横跨离合器3的差速高到不可接受时离合器3啮合。这需要知晓当前发动机速度，这可以由发动机速度传感器11获取。

速度下限是这样一种速度，如果离合器3啮合则会导致发动机2以低到不可接受的速度旋转，也就是说，发动机2不足以产生能够使机动车发生平顺牵引的扭矩。

当自由滚动启动发生时，电子控制单元10可操作地检查输入轴速度是否在预设的速度范围之内，如果是，则不采取进一步的动作，如果不是，电子控制单元10通过关闭电子控制阀12抑制离合器啮合，同时使离合器3解离并且保持其关闭直到输入轴的速度落入预设的速度范围之内。这防止了离合器3啮合，同时也会存在不利的输入速度条件，这是因为通过关闭电子控制阀12将高液压引入从动缸9。

应当认识到的是，驾驶员可以通过把挡位改变到一个使输入轴的速度进入预设的速度范围之内的挡位而使输入轴的速度进入预设的速度范围，或者，如果所选的变速器挡位低到不可接受而使得输入轴的速度过高，则机动车1因缺乏驱动而产生的自然降速最终会使得输入轴的速度进入预设的速度范围之内。

如果横跨离合器的速度差也用于测试离合器3啮合的适宜性，那么驾驶员将压力施加到油门踏板因而增加发动机速度的动作会导致速度差低于最大可接受的预设差速极限。

为了协助机动车1的驾驶员，当输入轴速度落入预设的范围之外时，电子控制单元10向驾驶员提供指示，即:为了执行自由滚动启动，需要改变挡位。

在一个实施例中，电子控制单元通过人机界面16以闪亮的上箭头和下箭头的方式提供图形化的指示以向驾驶员显示所需的正确动作。

在另一个实施例中，通过人机界面(HMI)显示文字信息，比如，“选择第二挡位”或者“选择更低挡位”。应当认识到的是，人机界面可以采用多种不同的形式并且本发明并不限于上述的驾驶员告警。

虽然在上述实施例中，术语“通过执行器抑制离合器啮合”由电子控制单元10通过使用电子控制阀12来实现，但是应当了解的是，还可以使用其它方式来实现。

例如，但不限于，可以将电子控制锁与离合器踏板7相关联，以响应于来自电子控制单元10的控制信号将其锁定在离合器解离位置。

参考图3，其示出了在电子控制单元10中实施的控制离合器的方法。

步骤90至步骤95是需要达到自由滚动启动可以发生的点的步骤，包含在步骤90启动发动机，在步骤92是否已发出自由滚动停止的请求以及在步骤95发动机停止。如果没有请求自由滚动停止，那么该方法从步骤92回转到步骤90。

然后在步骤100，方法起始于检查是否已发出自由滚动启动的请求。可以使用驾驶员输入的任意公知的组合用于本测试，且本发明不限于任意特定的驾驶员动作。如果该测试通过，则方法前进至步骤110，如果失败，则方法回转到步骤95。

如果方法已前进至步骤110，确定当前所选的变速器传动比对于自由滚动启动是否适合，或者更精确地确定，如果离合器3在当前完全啮合，变速器6的输入速度是否会产生可接受的发动机速度。

在步骤110的测试因此可以采用下述形式：

是否ISmin<IS<ISmax(测试1)

或者

是否ISmin<IS<ISmaxandNdiff<Ndiffmax(测试2)

其中：

IS=变速器输入轴速度

ISmin=最小可允许的速度极限

ISmax=最大可允许的速度极限

Ndiff=潜在的横跨离合器的速度差

以及

Ndiffmax=变速器输入轴与发动机之间最大可允许的速度差。

如果在步骤110测试通过，如步骤120所示的，不采取附加动作，在步骤130离合器3正常地啮合且方法在步骤200结束。

如果在步骤100测试未通过，则方法前进至步骤140，其中在这种情况下通过关闭电子控制阀12阻止离合器3啮合。

然后方法前进至步骤150，在步骤150向驾驶员警告下述事实：当前所选的挡位不适合于自由滚动启动。然后方法回转到步骤110，且将继续通过步骤110、140和150循环直到最终在步骤110通过测试，然后执行步骤120、130和200。

下表1显示了典型机动车在1000RPM下的速度，表2显示了如果将ISmin设置为1200RPM，ISmax设置为2800RPM的利用（测试1）的机动车的结果，“Y”表示用于滚动启动的适合的变速器传动比，“N”表示不适合的传动比。

表1

表2

车辆速度kph

第一

第二

第三

第四

第五

第六

10

Y

Y

N

N

N

N

20

Y

Y

Y

N

N

N

40

N

N

Y

Y

Y

N

60

N

N

N

N

Y

Y

表3显示了如果使用（测试2）代替测试（1）且Ndiffmax设置为1300RPM时，如何为2750RPM的输入轴速度在步骤110修正测试结果，其中，“Y”代表没有变化，也就是说通过，“N”代表失败。

表3

发动机速度	输入轴速度2750RPM
		1200	N
1400	N
		1600	Y
1800	Y
		2000	Y

因此，如果发动机速度低于1500RPM，则在步骤110使用（测试2）测试将会失败，这是因为在这些情况下速度差速度太高，而在（测试1）的情况下，该测试将会通过，这是因为输入轴速度低于2800RPM的最大可允许速度。

参考图2，其显示了具有滚动停止－启动系统的机动车的第二实施例51。该机动车51包含驱动离合器53的发动机52，具有由离合器驱动的输入轴（未显示）的多级变速的手动变速器55以及离合器控制装置。

离合器控制装置包含离合器踏板57形式的驾驶员输入装置，感应离合器踏板57位置的离合器踏板传感器58，电子控制执行器59，释放杆和分离轴承形式的驱动机构54以及电子控制单元60。如上所述，电子控制单元60具有多个输入，这些输入可以包括来自于发动机速度传感器61的发动机速度输入，选择的挡位传感器56，来自于车轮传感器63的车辆速度输入以及其它各种输入，比如，如图2中由附图标记65所总体表示的油门踏板位置和刹车踏板位置。

这种情况下的离合器53是通常称为e型离合器的类型，其中电子控制单元60响应于从离合器位置传感器58接收到的信号使用执行器59执行啮合与解离。

电子控制单元60也连接至可以用于向机动车51的驾驶员提供信息的人机界面66。

如前所述，确定手动变速器的输入速度的第一方式由选择挡位传感器56以及车辆速度传感器63形成，其中，选择挡位传感器56向电子控制单元60提供指示当前所选择的挡位的信号，车辆速度传感器提供指示当前车辆速度的信号，由这两种信号以及关于机动车51的主减速器速比和轮胎的滚动半径的信息，电子控制单元60确定变速器55的输入轴的旋转速度。如前所述，还可以可选地向机动车51提供一种由来自与变速器55的输入轴相关联的旋转速度传感器的直接测量结果来确定手动变速器5的输入速度的方式。

在任一情况下，电子控制单元60确定输入轴的速度是否落入由速度上限和速度下限界定的预设旋转速度范围之内。

速度上限是这样一种速度，如果离合器啮合，则会导致发动机52以不可接受的高速度旋转。这种速度上限不一定是发动机52最大的安全工作速度或者是会产生不可接受的离合器磨损的速度，而可以是这样一种发动机速度，当超过该速度极限时，发动机速度的突然增加会产生对机动车51的驾驶员不可接受的噪音，也就是说，速度上限可以是参考性能的极限而非机械性能上的极限。

在速度上限之外，还可以有对期望的横跨离合器53的差速的检查以确定其是否高到不可接受（测试2）。这需要知晓当前发动机速度，这可以由发动机速度传感器61获取。

如前所述，速度下限是这样一种速度，如果离合器啮合，低于该速度就会导致发动机52以低到不可接受的速度旋转。也就是说，发动机52不足以产生能够使机动车发生平顺牵引的扭矩。因而这种速度极限依赖于特定的发动机以及扭矩与该发动机速度之间的关系，但是总的来讲，柴油内燃机比同等容量的自然吸气式火花点火发动机可能具有更低的速度下限。

当自由滚动启动发生时，电子控制单元60可操作地检查输入轴速度是否在预设的速度范围之内，如果是，则执行器59的运作模拟离合器踏板57的运动，这样可以使响应于驾驶员的输入离合器啮合或者解离，但是，如果不是的话，电子控制单元60可操作地使离合器53保持在解离状态，即使驾驶员已完全地从离合器踏板57移走他的脚。这会阻止离合器53在存在不适合的输入轴速度的情况时啮合。如前所述，驾驶员可以通过把挡位改变成一个使输入轴速度进入预设的速度范围之内的挡位而使得输入轴的速度进入预设的速度范围之内，或者，如果所选的变速器挡位低到不可接受而使得输入轴的速度过高，则机动车51因缺乏驱动而产生的自然降速最终会使得输入轴的速度进入预设的速度范围之内。

当输入轴速度进入预设的范围之内时，则电子控制单元60使离合器53以受控的方式啮合并提供离合器53的平顺啮合，然后驾驶员对离合器53的控制回转到平常状态。

可以认识到的是，如果也使用横跨离合器53的速度差，则驾驶员将压力施加到油门踏板从而增加发动机速度的动作会潜在地使输入轴速度进入预设的速度范围之内。

为了协助机动车51的驾驶员，如上述图1所阐述，电子控制单元60通过HIM66向驾驶员提供指示，即：为了执行自由滚动启动，需要改变挡位。

参考图4，其显示了用于控制电子控制单元60内实施的离合器的一种方法。

步骤90至95与参考图3所述的步骤相同，因此此处不再作详细的阐述。

方法起始于步骤300，该步骤检查是否已发出自由滚动启动的请求。如前所述，可以使用驾驶员输入的任意公知的组合用于本测试，并且本发明不限于任意特定的驾驶员动作。如果该测试通过，该方法前进至步骤310，如果失败，则方法回转到步骤95。

如果方法已前进至步骤310，确定当前所选的变速器传动比对于自由滚动启动是否适合，或者更精确地确定，如果离合器53在当前完全啮合，变速器55的输入速度是否会产生可接受的发动机速度。

在步骤310的测试可以采用与上述列出以及称为（测试1）和（测试2）的相同的形式。

如果在步骤310测试通过，如在步骤320所示的，不采取任何动作，离合器3在步骤330正常地啮合且该方法继续至步骤500结束。

如果在步骤310测试未通过，则方法前进至步骤340，其中在这种情况下，通过使电子控制单元60不能操作执行器59以使离合器3啮合，从而阻止离合器3啮合。

然后方法前进至步骤350，在步骤350向驾驶员警告下述事实：当前所选的挡位不适合于自由滚动启动。然后方法回转到步骤310，并且将继续通过步骤310、340和350循环直到最终在步骤310通过测试，然后执行步骤320、330和500。

表1、2以及3中给出的数值以及结果可以等同地应用到图2和图4的具体实施方式中。

应该认识到的是，本发明可应用于任何类型的变速器设置，其中驾驶员可直接选择驱动挡位并且通过驾驶员操作离合器将动力传输到变速器。

虽然本发明以上已相对于使用单一离合器在发动机与变速器之间提供可选驱动的实施例进行了阐述，应该认识到的是，其也可以同样应用在所谓的双离合器上，其中有两个连接变速器与发动机的驱动离合器。在这样的装置中，通常将其中一个离合器用于提供从发动机到变速器的奇数挡位的驱动，另外一个用于提供从发动机到离合器的偶数挡位的驱动。如果使用这种变速器的话，可以认识到的是，短语“抑止离合器啮合”意味着抑制用于啮合的挡位的各自的离合器啮合，短语“通过执行器抑止离合器啮合”意味着抑制用于由各自的执行器所选的挡位的各自的离合器啮合。

本领域技术人员应该认识到的是，虽然本发明已通过参考一个或者多个实施例以例举的方式进行了阐述，但其并不限于公开的实施例，并且可以构建可选的实施方式而不脱离本发明由权利要求所限定的保护范围。

Claims (15)

1.一种在自由滚动启动期间控制机动车离合器啮合的方法，该机动车具有通过离合器驱动手动变速器的发动机，其特征在于，其中该方法包括确定所选用于自由滚动启动的变速器传动比是否适合，如果所选的变速器传动比不适合，抑制离合器啮合。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果紧随离合器啮合的发动机速度被预测为不在预设的发动机速度范围之内，则变速器传动比是不适合的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果所选的变速器传动比是不适合的，则该方法进一步包含向机动车的驾驶员提供所选挡位不适合的指示。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包含，如果横跨离合器的速度差高于预设的差速极限，则抑制离合器啮合。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包含，如果横跨离合器的速度差高于预设的差速极限，则抑制离合器啮合。

6.根据权利要求2－5中任一权利要求所述的方法，其特征在于，通过液压操作的从动缸使离合器啮合与解离，并且抑制离合器啮合包含防止液压从液压从动缸释放，以使离合器保持在解离状态。

7.根据权利要求2－5中任一权利要求所述的方法，其特征在于，离合器是e型离合器，并且抑制离合器啮合包含使e型离合器保持在解离状态。

8.一种在自由滚动启动期间控制机动车离合器啮合的装置，该机动车具有通过离合器驱动手动变速器的发动机，其中，该装置包含使离合器啮合与解离的执行器以及电子控制单元，其中电子控制单元可操作地确定为离合器所选的变速器传动比是否适合，如果所选的变速器传动比不适合，则该电子控制单元可操作地通过执行器抑制离合器啮合。

9.根据权利要求8所述的装置，如果紧随离合器啮合的发动机速度被预测为不在预设的发动机速度范围之内，则变速器传动比是不适合的。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置进一步包含可操作地连接至电子控制单元的人机界面，如果所选的变速器传动比不适合，则电子控制单元通过人机界面可操作地向机动车驾驶员提供所选的挡位不适合的指示。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置进一步包含发动机速度传感器和用于确定手动变速器输入速度的装置，且进一步地，如果横跨离合器的速度差高得不可接受，则电子控制单元还可操作地抑制离合器啮合。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置进一步包含发动机速度传感器和用于确定手动变速器输入速度的装置，且进一步地，如果横跨离合器的速度差高得不可接受，则电子控制单元还可操作地抑制离合器啮合。

13.根据权利要求8－12中任一权利要求所述的装置，其特征在于，执行器是液压操作的从动缸，装置进一步包含可由电子控制单元操作的电子控制阀，用以有选择地控制液压流体流入和流出从动缸，且当离合器处于啮合状态时，电子控制单元通过关闭电子控制阀由执行器可操作地抑制离合器啮合，以防止液压从液压从动缸释放，从而使离合器保持在解离状态。

14.根据权利要求8－12中任一权利要求所述的装置，其特征在于，离合器是e型离合器，执行器是由电子控制单元控制的电子控制执行器，且电子控制单元通过使用电子控制执行器可操作地抑制离合器的啮合，以使离合器保持在解离状态。

15.一种机动车，其具有权利要求8－14中任一权利要求所述的在自由滚动启动期间控制机动车离合器啮合的装置。