CN103359117A - 新型后轮驱动动力流中的行进且规律的停车换档 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新型后轮驱动动力流中的行进且规律的停车换档。用于控制车辆的变速器的系统包括发动机控制模块，在所述车辆沿前进或倒车方向行进时该发动机控制模块生成命令从而将所述车辆的变速器从倒车驱动档位改变到前进驱动档位。该变速器包括第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器。变速器控制模块响应所述命令将第一离合器维持在接合状态、释放第二离合器和第四离合器、在所述第一离合器处于所述接合状态且所述第二离合器和所述第四离合器被释放的情况下向所述第三离合器应用同步器以便接合所述第三离合器，以及在所述第三离合器被接合之后再次应用所述第四离合器来接合所述第四离合器。

Description

新型后轮驱动动力流中的行进且规律的停车换档

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年4月4日提交的美国临时申请No.61/620,300的权益。上述申请的公开内容全部被并入本文以供参考。

技术领域

本公开涉及执行行进且规律的停车换档/静态换档（garage shift）。

背景技术

在此提供的背景技术描述仅用于大体呈现本公开的背景。本发明人在这个背景技术部分中所描述的工作以及在提交日没有作为现有技术被描述的各方面既不明确地也不暗示地被认为是抵触本公开内容的现有技术。

具有自动或手动变速器的车辆可以执行停车换档。停车换档包括从驻车或空档换档到前进或倒车。在某些情况下，停车换档会导致扭矩传动系扰动。

发明内容

用于控制车辆的变速器的系统包括发动机控制模块，在车辆沿前进或倒车方向行进时该发动机控制模块生成命令从而将车辆的变速器从倒车驱动档位改变到前进驱动档位。变速器包括第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器。变速器控制模块响应所述命令将第一离合器维持在接合状态，释放第二离合器和第四离合器，在第一离合器处于接合状态且第二离合器和第四离合器被释放的情况下向第三离合器应用同步器以便接合第三离合器，并且在第三离合器被接合之后再次应用第四离合器来接合第四离合器。

用于控制车辆的变速器的方法包括在车辆沿前进或倒车方向行进时生成命令从而将车辆的变速器从倒车驱动档位改变到前进驱动档位。变速器包括第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器。该方法还包括响应所述命令将第一离合器维持在接合状态，释放第二离合器和第四离合器，在第一离合器处于接合状态且第二离合器和第四离合器被释放的情况下向第三离合器应用同步器以便接合第三离合器，并且在第三离合器被接合之后再次应用第四离合器来接合第四离合器。

本发明还提供了以下技术方案。

方案1. 一种用于控制车辆的变速器的系统，所述变速器包括第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器，所述变速器控制系统包括：

发动机控制模块，在所述车辆沿前进或倒车方向行进时所述发动机控制模块生成命令从而将所述车辆的变速器从倒车驱动档位改变到前进驱动档位；以及

变速器控制模块，所述变速器控制模块响应所述命令：

     将所述第一离合器维持在接合状态；

     释放所述第二离合器和所述第四离合器；

     在所述第一离合器处于所述接合状态且所述第二离合器和所述第四离合器被释放的情况下，向所述第三离合器应用同步器以便接合所述第三离合器；并且

     在所述第三离合器被接合之后再次应用所述第四离合器来接合所述第四离合器。

方案2. 根据方案1所述的系统，其特征在于，所述第一离合器在空档档位、所述倒车驱动档位和所述前进驱动档位中的每一个中被接合。

方案3. 根据方案1所述的系统，其特征在于，所述第二离合器仅在所述倒车驱动档位中被接合。

方案4. 根据方案1所述的系统，其特征在于，所述第四离合器在所述倒车驱动档位和所述前进驱动档位二者中被接合。

方案5. 根据方案1所述的系统，其特征在于，所述第三离合器包括爪形离合器。

方案6. 根据方案1所述的系统，其特征在于，释放所述第四离合器包括在再次应用所述第四离合器之前响应所述命令仅部分释放所述第四离合器。

方案7. 根据方案1所述的系统，其特征在于，所述变速器控制模块在所述第三离合器被接合之后再次应用所述第四离合器预定时间。

方案8. 根据方案1所述的系统，其特征在于，所述变速器控制模块基于所述第三离合器的位置再次应用所述第四离合器。

方案9. 根据方案1所述的系统，其特征在于，再次应用所述第四离合器包括以第一速率再次应用所述第四离合器、确定涡轮速度是否大于或等于阈值、以及当所述涡轮速度大于或等于所述阈值时以大于所述第一速率的第二速率再次应用所述第四离合器。

方案10. 一种用于控制车辆的变速器的方法，所述变速器包括第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器，所述方法包括：

在所述车辆沿前进或倒车方向行进时生成命令从而将所述车辆的变速器从倒车驱动档位改变到前进驱动档位；以及

响应所述命令：

     将第一离合器维持在接合状态；

     释放第二离合器和第四离合器；

     在所述第一离合器处于所述接合状态且所述第二离合器和所述第四离合器被释放的情况下向第三离合器应用同步器以便接合所述第三离合器；并且

     在所述第三离合器被接合之后再次应用所述第四离合器来接合所述第四离合器。

方案11. 根据方案10所述的方法，其特征在于还包括在空档档位、所述倒车驱动档位和所述前进驱动档位中的每一个中接合所述第一离合器。

方案12. 根据方案10所述的方法，其特征在于还包括仅在所述倒车驱动档位中接合所述第二离合器。

方案13. 根据方案10所述的方法，其特征在于还包括在所述倒车驱动档位和所述前进驱动档位二者中接合所述第四离合器。

方案14. 根据方案10所述的方法，其特征在于，所述第三离合器包括爪形离合器。

方案15. 根据方案10所述的方法，其特征在于，释放所述第四离合器包括在再次应用所述第四离合器之前响应所述命令仅部分释放所述第四离合器。

方案16. 根据方案10所述的方法，其特征在于，再次应用所述第四离合器包括在所述第三离合器被接合之后再次应用所述第四离合器预定时间。

方案17. 根据方案10所述的方法，其特征在于，再次应用所述第四离合器包括基于所述第三离合器的位置再次应用所述第四离合器。

方案18. 根据方案10所述的方法，其特征在于，再次应用所述第四离合器包括以第一速率再次应用所述第四离合器、确定涡轮速度是否大于或等于阈值以及当所述涡轮速度大于或等于所述阈值时以大于所述第一速率的第二速率再次应用所述第四离合器。

从下文提供的详细描述中将显而易见到本公开的应用性的其他方面。应该理解的是具体描述和特定示例仅用于示意性目标并且不试图限制本公开的范围。

附图说明

从具体描述和附图中将更全面地理解本公开，附图中：

图1是发动机系统的功能框图，该发动机系统包括根据本公开原理的变速器控制系统；

图2是时序图，其示出了根据本公开原理的与命令的档位、发动机转速、涡轮速度和车辆速度有关的离合器接合；以及

图3示出了根据本公开原理的变速器控制方法。

具体实施方式

驾驶员会试图执行具有自动或手动变速器的车辆的行进（rolling）或规律（regular）停车换档。在行进停车换档情况下，车辆会在沿前进或倒车方向移动（即行进）时处于空档位置。或者，车辆会在仍向后行进时从倒车转变到前进驱动档位。以此方式使车辆换档（例如在向后行进时从倒车或空档换档到前进驱动档位）会导致扭矩传动系扰动。

变速器可以包括高增益元件，例如爪形离合器，其关联于较小封装、减小的自旋损失以及改进的燃料经济性。不过，爪形离合器的接合会受限于爪形离合器上的滑动速度近似为零的情况。因而，在停车换档期间接合爪形离合器会受到限制。

根据本发明的变速器控制系统包括同步离合器元件，在停车换档期间该同步离合器元件被接合以便将爪形离合器上的滑动速度减小到零。此外，变速器控制系统可将车辆从倒车转变成空档，使用同步离合器元件接合爪形离合器，并且之后应用完成停车换档所需的离合器。

现在参考图1，呈现了示例性发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括发动机102，其基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来燃烧空气/燃料混合物从而产生车辆的驱动扭矩。空气通过进气系统108被吸入到发动机102内。仅作为示例，进气系统108可以包括进气歧管110和节气门112。仅作为示例，节气门112可以包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块（ECM）114控制节气门致动器模块116，其调节节气门112的开度以便控制被吸入进气歧管110内的空气的量。

来自进气歧管110的空气被吸入到发动机102的汽缸内。虽然发动机102可以包括多个汽缸，不过为了图释目的，示出单个代表性汽缸118。仅作为示例，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个汽缸。ECM 114可以指示汽缸致动器模块120来选择性地停用一些汽缸，这可以改进某些发动机工况下的燃料经济性。

发动机102可以使用四冲程循环来运转。下面描述的四冲程被命名为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴（未示出）的每次回转期间，汽缸118内发生四冲程中的两个冲程。因此，对于汽缸118而言，要经历全部四个冲程则需要两次曲轴回转。

在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气门122被吸入到汽缸118内。ECM 114控制燃料致动器模块124，其调节燃料喷射来实现所需空气/燃料比。燃料可以在中心位置或多个位置（例如靠近每个汽缸的进气门122）处被喷射到进气歧管110内。在各种实施方式（未示出）中，燃料可以被直接喷射到汽缸内或与汽缸关联的混合室内。燃料致动器模块124可以中止向被停用的汽缸喷射燃料。

喷射的燃料与空气混合并且在汽缸118内产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，汽缸118内的活塞（未示出）压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火式发动机，在这种情况下，汽缸118内的压缩点燃空气/燃料混合物。替代性地，发动机102可以是火花点火式发动机，在这种情况下，火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号给汽缸118内的火花塞128充能，其点燃空气/燃料混合物。可以相对于活塞处于其最上方位置的时间来规定火花的正时，其中该时间被称为上止点（TDC）。

可以通过规定在TDC之前或之后多久的正时信号来控制火花致动器模块126产生火花。因为活塞位置直接相关于曲轴旋转，所以火花致动器模块126的操作可以同步于曲轴角。在各种实施方式中，火花致动器模块126可以中止向被停用汽缸提供火花。

产生火花可以被称为点火事件。火花致动器模块126可以能够改变每次点火事件的火花正时。火花致动器模块126甚至可以能够改变下一点火事件的火花正时，即使火花正时信号在上一次点火事件和下一点火事件之间改变也是如此。

在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动曲轴。燃烧冲程可以被定义为在活塞到达TDC和活塞返回下止点（BDC）的时间之间的时间。

在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上运动并且将燃烧副产物通过排气门130排出。燃烧副产物经由排气系统134从车辆排出。

进气门122可以由进气凸轮轴140控制，而排气门130可以由排气凸轮轴142控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴140）可以控制汽缸118的多个进气门（包括进气门122）并且/或者可以控制多组汽缸（包括汽缸118）的进气门（包括进气门122）。类似地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴142）可以控制汽缸118的多个排气门并且/或者可以控制多组汽缸（包括汽缸118）的排气门（包括排气门130）。

汽缸致动器模块120可以通过禁止进气门122和/或排气门130的打开来停用汽缸118。在各种其他实施方式中，进气门122和/或排气门130可以通过除凸轮轴之外的装置（例如电磁致动器）来控制。

可以相对于活塞TDC由进气凸轮移相器148来改变进气门122打开的时间。可以相对于活塞TDC由排气凸轮移相器150来改变排气门130打开的时间。移相器致动器模块158可以基于来自ECM 114的信号控制进气凸轮移相器148和排气凸轮移相器150。当实施时，也可以通过移相器致动器模块158来控制可变气门升程（未示出）。

发动机系统100可以使用曲轴位置（CKP）传感器180来测量曲轴的位置。ECM 114可以使用曲轴位置来计算发动机转速，例如以转/分钟（rpm）来计算。可以使用发动机冷却剂温度（ECT）传感器182来测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可以位于发动机102内或冷却剂循环的其他部位，例如散热器（未示出）。

可以使用大气压力（ATM）传感器183来测量大气压力。可以使用歧管绝对压力（MAP）传感器184来测量进气歧管110内的压力。在各种实施方式中，可以测量发动机真空度，其是在环境空气压力和进气歧管110内的压力之间的差值。可以使用质量空气流量（MAF）传感器186来测量流入进气歧管110的空气的质量流速。在各种实施方式中，MAF传感器186可以位于也包括节气门112的外壳内。

节气门致动器模块116可以使用一个或更多个节气门位置传感器（TPS）190来监控节气门112的位置。可以使用进气空气温度（IAT）传感器192来测量被吸入发动机102内的空气的环境温度。ECM 114可以使用来自传感器的信号来为发动机系统100做出控制决定。

ECM 114可以与变速器控制模块（TCM）194通信以便协调变速器196内的换档齿轮。例如，ECM 114可以在齿轮换档期间减小发动机扭矩。虽然没有示出，不过如果发动机系统100被实现为混合动力电动车辆，则ECM 114可以与混合动力控制模块通信来协调发动机102和电动马达的操作。

改变发动机参数的每个系统均可以被称为接收致动器值的致动器。例如，节气门致动器模块116可以被称为致动器并且节气门打开面积可以被称为致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块116通过调节节气门112的叶片的角度来获得所述节气门打开面积。

类似地，火花致动器模块126可以被称为致动器，而对应的致动器值可以是相对于汽缸TDC的火花提前量。其他致动器可以包括汽缸致动器模块120、燃料致动器模块124、移相器致动器模块158、增压致动器模块164和EGR致动器模块172。对于这些致动器，致动器值可以分别对应于被启用汽缸的数量、燃料供应速率、进气和排气凸轮移相器角度、增压压力、EGR阀打开面积。ECM 114可以控制致动器值以便导致发动机102生成所需发动机输出扭矩。

变速器控制系统198包括车辆的变速器控制模块194和变速器196。变速器196包括多个摩擦元件，例如离合器，其被选择性地接合（即接合和脱离接合）来沿前进或倒车方向驱动车辆。例如，某些离合器可以仅在车辆沿前进方向移动时被接合并且当车辆沿倒车方向移动时脱离接合。一个或更多个其他离合器可以仅在车辆沿倒车方向移动时被接合并且当车辆沿前进方向移动时脱离接合。其他离合器可以在前进和倒车方向二者上被选择性地接合。

变速器196响应来自变速器控制模块194的命令。变速器控制模块194可以监控变速器196和车辆的其他特征并且因而控制变速器108。例如，变速器控制模块194可以从驾驶员（例如经由ECM 114接收改变档位的命令）、变速器196和/或车辆的其他部件接收命令或被监控特征。变速器控制模块194根据命令和被监控特征命令变速器196在各种前进和倒车传动比之间进行转变。

变速器控制模块194可以响应来自驾驶员的命令（例如，在车辆向后行进时从倒车或空档传动比转变到前进传动比（即驱动）的命令）来命令变速器108执行停车换档（例如行进停车换档）。为了执行行进停车换档，变速器196可以保持一个或更多个第一离合器（例如维持第一离合器接合），释放一个或更多个第二离合器（例如释放第二离合器），并且应用第三离合器（例如使得爪形离合器接合于同步器），以及释放并之后再次应用第四离合器。

例如，当车辆处于倒车档位时，第一、第二和第四离合器可以被接合。响应从倒车转变到驱动的命令，变速器控制模块194命令变速器196维持第一离合器，其可以对应于在车辆的倒车、空档和驱动传动比期间被维持的离合器。变速器控制模块194命令变速器196释放第二离合器，其对应于在车辆处于倒车档位时仅被应用的离合器。

变速器控制模块194命令变速器196（例如部分地或基本上）释放第四离合器。仅作为示例，第四离合器被释放到离合器刚开始产生摩擦接触的点（例如离合器的接触点（kiss-point））。特别地，第四离合器可以被释放以便爪形离合器可以接合于同步器且同时维持车辆状态处于空档。第四离合器可以对应于在车辆处于驱动档位时通常被维持的离合器。不过，代替在行进停车换档期间被维持，根据本公开的原理第四离合器元件被释放。例如在第二离合器和第四离合器释放的情况下，车辆可以处于空档。在第四离合器元件释放（并且车辆处于空档）的情况下，变速器控制模块194命令变速器196应用第三离合器，其对应于带有根据本发明原理的同步器的爪形离合器。因而，爪形离合器以最小滑移速度被接合。

在接合爪形离合器之后，第四离合器元件被再次应用。例如，变速器控制模块194可以在命令变速器196应用爪形离合器之后命令变速器196应用第四离合器元件预定时间。或者，变速器196可以包括位置传感器，其感测爪形离合器何时被完全接合。变速器控制模块196基于来自位置传感器的信号来确定爪形离合器何时被完全接合并且相应地命令变速器196应用第四离合器元件。

现在参考图2，时序图200示出了与被命令的档位204、发动机转速208、被命令的涡轮速度212和实际涡轮速度216、零速度线220和车辆速度224有关的离合器接合。当车辆如240处所示处于倒车档位时，应用第一离合器244、第二离合器248和第四离合器252。仅作为示例，第一离合器244对应于在车辆的倒车、空档和驱动传动比期间被维持的离合器。第二离合器248对应于仅在车辆处于倒车档位时被应用的离合器。第四离合器252对应于通常在车辆处于驱动档位时被维持的离合器，不过对应于根据本公开原理的同步离合器元件。第三离合器256是具有同步器的爪形离合器并且脱离接合。被命令的涡轮速度212和实际涡轮速度大于零速度线220并且对应于车辆处于倒车档位时的负车辆速度224。

被命令的档位204在260处从倒车转变成驱动。第一离合器244被维持，且同时第二离合器248和第四离合器252被释放。仅作为示例，第四离合器252被释放到第四离合器252的接触点。在离合器248和252被释放的情况下，实际涡轮速度216开始增加。第三离合器256（即带有同步器的爪形离合器）响应于从倒车向驱动转变的命令被应用从而减小滑移速度并且锁定爪形齿。例如，第四离合器252与接触点的脱离允许第三离合器256被接合且同时维持空档驱动状态。

在第三离合器256被完全应用的情况下，第四离合器252被再次应用。最初，第四离合器252以264处所示的第一较小速率被应用，以便执行行进停车换档。因为第四离合器252被逐渐应用，涡轮速度216随着车辆速度224减小而减小并且开始接近零速度线220。当涡轮速度216近似到达零速度线220时，以268处所示的较大速率应用第四离合器252，并且车辆速度224在272处从负（即倒车）方向转变到正（即前进）方向。因此，在行进停车换档期间，由于第四离合器252向接触点释放并且应用了第三离合器256，所以发动机转速208在驾驶员看来是相对稳定的。

现在参考图3，变速器控制方法300开始于304。在308，方法300接收命令来执行行进停车换档（例如在车辆仍向后行进时从倒车换档到驱动）。在312，方法300维持第一离合器并且释放第二和第四离合器。在316，方法300应用具有同步器的爪形离合器。在320，方法300以第一速率再次应用第四离合器。在324，方法300确定涡轮速度小于或等于阈值（例如0）。在328，方法300以大于第一速率的第二速率应用第四离合器。在332，车辆速度从负（即倒车）方向转变成正（即前进）方向。方法300在336处结束。

前文描述实际上仅是示例性的，并且决不意图限制本公开、其应用或用途。本公开的广义教导能够以各种形式来实施。因此，虽然本公开包括具体示例，但是本公开的真实范围不应该被如此限制，因为在学习附图、说明书和所附权利要求的基础上将显而易见到其他改型。为了清晰的目的，将在附图中使用相同的附图标记以标识相似元件。如本文使用的，短语A、B和C中的至少一个应被理解为表示使用非排他性逻辑“或”的逻辑（A或B或C）。应该理解方法中的一个或更多个步骤可以按不同顺序（或同时地）被执行而不改变本公开的原理。

如本文使用的，术语“模块”可以指以下各项的一部分或包含以下各项：专用集成电路（ASIC）；电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享、专用或成组）；提供所描述的功能的其他合适的硬件部件；或上述各项的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。术语“模块”可以包括存储由处理器执行的代码的存储器（共享、专用或成组）。

上面使用的术语“代码”可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以涉及程序、例程、函数、类和/或对象。上面使用的术语“共享的”表示来自多个模块的一些或全部代码可以使用单个（共享的）处理器来执行。此外，来自多个模块的一些或全部代码可以由单个（共享的）存储器存储。上面使用的术语“成组的”表示来自单个模块的一些或全部代码可以采用一组处理器来执行。此外，来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组存储器来存储。

本文描述的装置和方法可以通过由一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序来实现。计算机程序包含存储在非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包含存储的数据。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器、磁存储装置和光学存储装置。

Claims (10)

1.一种用于控制车辆的变速器的系统，所述变速器包括第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器，所述变速器控制系统包括：

发动机控制模块，在所述车辆沿前进或倒车方向行进时所述发动机控制模块生成命令从而将所述车辆的变速器从倒车驱动档位改变到前进驱动档位；以及

变速器控制模块，所述变速器控制模块响应所述命令：

     将所述第一离合器维持在接合状态；

     释放所述第二离合器和所述第四离合器；

     在所述第一离合器处于所述接合状态且所述第二离合器和所述第四离合器被释放的情况下，向所述第三离合器应用同步器以便接合所述第三离合器；并且

     在所述第三离合器被接合之后再次应用所述第四离合器来接合所述第四离合器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一离合器在空档档位、所述倒车驱动档位和所述前进驱动档位中的每一个中被接合。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二离合器仅在所述倒车驱动档位中被接合。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第四离合器在所述倒车驱动档位和所述前进驱动档位二者中被接合。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第三离合器包括爪形离合器。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，释放所述第四离合器包括在再次应用所述第四离合器之前响应所述命令仅部分释放所述第四离合器。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变速器控制模块在所述第三离合器被接合之后再次应用所述第四离合器预定时间。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变速器控制模块基于所述第三离合器的位置再次应用所述第四离合器。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，再次应用所述第四离合器包括以第一速率再次应用所述第四离合器、确定涡轮速度是否大于或等于阈值、以及当所述涡轮速度大于或等于所述阈值时以大于所述第一速率的第二速率再次应用所述第四离合器。

10.一种用于控制车辆的变速器的方法，所述变速器包括第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器，所述方法包括：

在所述车辆沿前进或倒车方向行进时生成命令从而将所述车辆的变速器从倒车驱动档位改变到前进驱动档位；以及

响应所述命令：

     将第一离合器维持在接合状态；

     释放第二离合器和第四离合器；

     在所述第一离合器处于所述接合状态且所述第二离合器和所述第四离合器被释放的情况下向第三离合器应用同步器以便接合所述第三离合器；并且

     在所述第三离合器被接合之后再次应用所述第四离合器来接合所述第四离合器。

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