CN103375585B - 在装备有空挡怠速变速器中的排放离合器的检测 - Google Patents

Abstract

一种车辆包括发动机、变扭器、变速器和控制器。变速器具有连接到变扭器的涡轮的输入构件。变速器包括空挡怠速（NI）状态和被促动为进入空挡怠速状态的指定NI离合器。控制器计算作为发动机速度和涡轮速度函数的参考滑动误差，检测当运行在NI状态的时候何时NI离合器在排放，该时刻作为参考滑动误差函数，并且当排放NI离合器被检测到时执行控制动作。一种方法包括测量发动机和涡轮速度，计算作为发动机和涡轮速度函数的参考滑动误差值，当运行在NI状态的时候利用参考滑动误差检测何时NI离合器在排放，并且当排放NI离合器被检测到时执行控制动作。

Description

在装备有空挡怠速变速器中的排放离合器的检测

技术领域

本发明涉及在具有空挡怠速状态的变速器中的排放离合器的检测。

背景技术

车辆变速器被设计来将扭矩从发动机或其他原动力传递到一组驱动轮。依据期望的变速器运行状态，原动力的输出轴被选择性地连接到变速器输入轴或从其脱离。在自动变速器中，这种到变速器的连接被通过液压变扭器自动地提供。

常规变扭器的设计允许车辆速度下降时发生跨变扭器的增加量的滑动。最大滑动水平最终在车辆速度达到零时达到。当在某些变速器设置或状态中怠速时，例如在停车（Ｐ）或空挡（Ｎ），通过变扭器提供的可变滑动能力允许发动机或其他原动机继续旋转。在某些车辆设计中，另外的变速器状态在车辆处于停止而变速器被设置到驱动（Ｄ）时被激活。这种状态一般被称为空挡怠速（NI）。

发明内容

此处公开的车辆具有带空挡怠速（NI）功能的自动变速器。车辆包括与变速器通信的控制器。控制器被配置为当运行在NI状态时检测变速器中的排放（exhausting）离合器。控制器还被配置为获得在NI状态中车辆在一时间范围上的空挡滑动，依据空挡滑动从校准标准的变化执行控制动作。

特别地，此处公开的车辆包括发动机、变扭器、变速器和控制器。发动机具有输出轴以及具有泵和涡轮的变扭器。泵被连接到输出轴。变速器包括连接到涡轮的输入构件。变速器的运行状态包括空挡怠速（NI）状态，该状态在变速器处于驱动状态中而车辆是静止的时候进入。控制器计算作为发动机和涡轮速度函数的参考滑动误差，当运行在NI状态的时候利用参考滑动误差的函数检测何时NI离合器在积极排放（activelyexhausting）。当排放NI离合器被检测到时控制器还执行控制动作。

用于检测排放离合器的方法包括测量发动机和涡轮的速度，通过控制器计算作为发动机速度和涡轮速度函数的参考滑动误差值，当运行在NI状态的时候检测何时指定的NI离合器在排放作为参考滑动误差值的函数。该方法包括当排放NI离合器被检测到时执行控制动作。

当结合附图，从以下具体描述的用于执行本发明的优选方式，本发明的以上特点和优点以及其他特点和优点是显而易见的。

附图说明

图1是示例车辆的示意图，该车辆具有带空挡怠速（NI）状态的变速器和控制器，该控制器被配置为检测此处所述的排放变速器离合器。

图2是用于示例8挡变速器的示意性杠杆图，该变速器具有指定的NI离合器，其可与图1所示车辆一起使用。

图3是示例6挡变速器的示意性杠杆图，该变速器与图1所示车辆可一起使用。

图4所示为被用于检测在图1所示车辆中的排放离合器的各种变速器控制参数的图例。

图5是被用在控制图1所示车辆中的一组滑动曲线的示意图。

图6是描述一种利用图5所示参数来检测排放离合器的示例方法的流程图。

具体实施方式

参考这些图，其中相似的标号对应于全部几个图相似或相近的部件，示例车辆10在图1中示意性示出。车辆10包括具有多种模式或状态的自动变速器14，包括但不限于此处描述的空挡怠速状态（NI）状态。控制器26经过通信通道（双头箭头21）与变速器14连通。控制器26被配置为执行包含本方法100的指令，从而当运行在NI状态时检测排放离合器，并用于执行适合的控制动作(一个或多个)以响应排放离合器的检测,该方法的示例被参考图6并另外参考图4和5在以下描述。

正如所属领域技术人员所理解的那样，在NI状态，当电子-液压离合器压力调节阀（未示出）减少在指定NI离合器上的压力时，变速器（例如图1的变速器14）被置于驱动（D）。这样将变速器14设置进入部分加载的“液压-空挡”状态。假如变扭器滑动足够低从而涡轮34施加在泵32上的载荷被减小，然后发动机12上的载荷被减少。发动机载荷减少表明本身怠速燃料消耗减少，动力系统的噪声、振动和声振粗糙度（NVH)也减少。NI状态因此区别于停车/空挡（P/N)。在P/N挡，变速器14的各种离合器为打开，即未加压。在NI状态，指定的NI离合器为关闭并刚刚在复位弹簧压力水平之上加压来控制跨变扭器16的滑动。

车辆10还包括内燃机12或者其他合适的原动机。发动机12被选择性地和/或可变化地通过变扭器16连接到变速器14。发动机12具有以发动机速度（N_E）旋转的输出轴13。变速器14则具有以速度（N_T）旋转的输入轴15。输入扭矩（T_I)到变速器14的转换通过变扭器16发生。

图1所示的变速器14也具有输出轴18，其最终从一个或多个离合器和齿轮组17传递变速器输出扭矩（T_O）以由此通过一系列驱动轮24来推进车辆10。输出轴18最终以输出速度（N_O）旋转。离合器和齿轮组17可以通过电子-液压控制器被选择性地促动，该控制器由流体37提供动力，流体通过泵33从流体储存器35循环。

图1的发动机12和变扭器16与控制器26通信。控制器26可被配置为基于微处理器的装置，其具有：例如微处理器或CPU这样的通用元件；存储器，包括但不限于只读储存器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、电可编程只读存储器（EPROM）等；以及电路，电路包括但不限于高速时钟（未示出）、模拟到数字（A/D)电路、数字到模拟（D/A)电路、数字信号处理器或者DSP和必要的输入/输出（I/O）装置和其他信号调节和/或缓冲电路。控制器26被如此配置为选择性地执行指令，指令包含本方法100，其示例在图6中示出并在下面描述。

仍然参考图1，变扭器16被实施为所属技术领域技术人员所知类型的液力变扭器，即具有定子30、泵32和涡轮34。锁定离合器31可被用来在阀值锁定速度之上选择性地将泵32锁定到涡轮34，正如所属领域技术人员应理解的那样。在变扭器16内，涡轮34由流体37驱动，而涡轮34则连接到变速器14的输入轴15。因此，涡轮34的旋转最终使变速器14的输入轴15以一个低于或等于发动机速度（N_E）的速率或速度（N_T）旋转，由于在离合器和齿轮组17中粘性阻力或摩擦损失，变速器14的其他连接部分趋向于降低速度（N_T）到低于发动机速度（N_E）的水平。

变速器14可被配置作为多速度变速器，适用于建立包括倒挡（R）、空挡（N）、空挡怠速（NI）和各种驱动状态（D）的多个变速器运行模式或状态，也有可选的超速状态。变速器14的示例性实施例参考图2和3在下面描述。不管变速器14的实际构造，变速器14具有指定的NI离合器（designatedNIclutch），只要变速器14被设为驱动（D）而车辆10被通过例如制动使其保持固定，该NI离合器被用来进入NI状态从而减少怠速燃料消耗。

为了清楚，跨变扭器16的滑动水平以TC滑动表示，TC滑动的值等于发动机和涡轮速度之间的差值，即[N_E-N_T]。即，当变扭器16之中的TCC31被完全锁定时，N_E=N_T，由此TC滑动为零。TCC31没有锁定，或者当TCC31未被用来作为变扭器16的部分，由于来自变速器的离合器和齿轮组17的粘性阻力或摩擦将有至少若干TC滑动水平。TC滑动在相同车辆型号中从单元到单元（构建到构建）变化。

正如所属领域技术人员所理解那样，给定设计的车辆可不达到实际TC滑动，其接近典型车辆的空挡最小滑动。这可由于任意高的安全因素（对于给定温度不达到最佳TC滑动）而发生。基于车辆的特定性能和建造历史、使用和磨损，特定的TC滑动水平可以在通用型号或设计的各个车辆之间不同。常规的方法趋向于，基于典型校准车辆的行为，在给定设计的全部车辆范围内增强任意高的滑动水平。本方法可以被用来细微地调整车辆在一时间范围内的性能，和/或用于维护的目的，正如以下参考图4-6所述。

参考图2和3，两个示例变速器14和214被示出。每个都具有指定的NI离合器。图2的示例变速器是8挡变速器，而图3表示示例前轮驱动（FWD）6挡变速器。在每个示例变速器14和214之中，特定的离合器被指定作为NI离合器的原因通常由以下确定:(a)离合器是否在第一或第二齿轮；(b)冷却油是否可以被提供给离合器；以及(c)齿轮箱在哪里空挡滑动。因此，虽然某些离合器在图2和3中作为被指定的NI离合器表示，实际的NI离合器可以由于变速器的设计变化。

图2的示例8挡变速器14具有多个齿轮组和离合器，即在图1示意性示出的离合器和齿轮17。变速器14可包括第一、第二、第三和第四齿轮组40、50、60和70。制动离合器可包括离合器41（CB12345R）和36（CB1278R），离合器36作为指定NI离合器被用在这个示例中。旋转离合器38（C13567）、58(C23468)和48(C45678R)可还被用作变速器14的部分。正如下文使用的那样，以上的术语，例如(C12567)，指的是接合到指示齿轮状态中的离合器（C），即第一（1）、第二（2）、后退（R）等。字母（B）表示非旋转离合器,即制动器。

第一齿轮组40可包括节点42、44和46。节点42、44和46在一个非限制性示例实施例中可分别为太阳齿轮、行星齿轮和环形齿轮。节点46可通过离合器41选择性地连接到固定构件28。节点42可通过离合器36选择性地连接到固定构件28。

第二齿轮组50可包括节点52、54和56，其在具体实施例中可分别为太阳齿轮、行星齿轮和环形齿轮。节点52可被直接连接到齿轮组40的节点42。节点54被连接到旋转离合器38的输入侧，其为具有其输入扭矩（T_I）的变速器输入轴15。节点56被连接到第三齿轮组60，其可包括节点62、64和66。在一个特定实施例中，节点62、64和66可分别为太阳齿轮、行星齿轮和环形齿轮。节点66可被直接连接到第二齿轮组50的节点56，并通过离合器58和38选择性地连接到节点54。

第四齿轮组70可包括节点72、74和76，其可分别为太阳齿轮、行星齿轮和环形齿轮。节点76可被通过互连构件45直接连接到节点44。节点74被直接连接到变速器输出轴18，并且还通过另一个互连构件47直接连接到第三齿轮组的节点64。节点72通过离合器48选择性地连接到节点62。

在NI状态，为停车/空挡设计的校准滑动曲线的使用可低于最佳值。在P/N中，离合器36被锁定，然而在NI中同样的离合器36在滑动。同样地，离合器38在P/N中处于打开，然而在NI中同样的离合器38被锁定。结果，更可能的是，当用在NI时，用于控制在图2的8挡变速器14中的P/N的校准滑动曲线低于最佳值。

参考图3，另一个变速器214被配置作为示例前轮驱动6挡变速器。变速器214可分别包括第一、第二和第三齿轮组240、250和260，制动离合器243（CB26），236（CBR1）和238（CB1234）,以及旋转离合器253（C35R）和251（C456）。自由旋转元件19（F1）可被用来阻止相对于第二齿轮组250的节点254旋转。

第一齿轮组240可包括节点242、244和246，其在一个可能实施例中可分别为环形齿轮、行星齿轮和太阳齿轮。载有输入扭矩（TI）的输入轴15可被分别通过离合器251和253选择性地连接到节点244和246。节点242被通过互连构件245直接连接到第三齿轮组260的节点264。

第二齿轮组250包括节点254、256和257，其在一个可能实施例中可分别被配置作为环形齿轮、行星齿轮和太阳齿轮。节点257被直接连接到变速器输入轴15。节点254被连接到第一齿轮组240的节点244。自由旋转元件19（F1）可被用来连接到固定构件28从而允许相对于节点254只在一个旋转方向上旋转。

第三齿轮组260包括节点262、264和266，其可分别被实施为环形齿轮、行星齿轮和太阳齿轮。节点266被通过离合器238（CB1234）选择性地连接到固定构件28，该离合器可用作指定NI离合器。节点264被连接到第一齿轮组240的节点242以及变速器14的输出轴18。节点262被直接连接到第二齿轮组250的节点256。

参考图4，一组性能曲线90被示出用于图1的示例变速器14。为常数的发动机速度由线91表示。用于指定NI离合器的离合器压力（轨迹93）在所示的t₀之后，即刚刚在变速器14进入NI状态之后，下降。涡轮速度（轨迹92）在t₀之后增长。假如确定的进入状态在t1和t2之间被符合，软件标记98在t₂开启。当软件标记98在起作用时，图1的控制器26记录在特定测量温度处的滑动量作为校准滑动曲线上的点。依靠记录值，控制器26可通过执行一个或更多相对于变速器14的控制动作来采取补救措施。

目标滑动（S_T）被以常规方式通过校准滑动曲线提供给车辆10。参看例如图5的滑动曲线84。为了达到这种滑动目标，图4的涡轮速度（轨迹92）将不得不具有假想轨线192。但是，实际的涡轮速度轨线对于达到这种滑动目标是不充足的，因此存在显著量的滑动误差。例如，假如滑动（S₁）相对于发动机速度（线91）是77RPM，70RPM的目标滑动（S_T），滑动误差为（77RPM-70RPM）=7RPM。因为目标滑动不能被达到，在t₂之后涡轮速度（轨迹92）会被控制在区域95中，有更高的滑动水平S2，例如87RPM。

假如当运行在NI状态时，至本方法100的预定进入状态被满足，到指定的NI离合器的离合器压力（轨迹93）继续以校准速率下降而参考滑动误差不改变，持续一校准期间，即t₁到t₂。这种状态表明目标滑动（S_T）在特定车辆中不是可达到的。结果，图1的控制器26在t₂开启软件标志98，并开始记录实际滑动特征曲线。

参考图5，一示例组的校准滑动曲线80包括第一校准滑动曲线82和第二校准滑动曲线84，其中，滑动量（S）被绘制在竖直轴上而温度（T）被绘制在水平轴上。第一校准滑动曲线82为校准的参考变扭器滑动曲线，该曲线用于停车/空挡（P/N）状态过程中图1的变速器14的滑动控制中。大约10RPM到20RPM的校准的安全余量可将校准滑动曲线82从第二校准滑动曲线84中分离，第二校准滑动曲线为在P/N状态的过程中使用的实际控制曲线。

在NI状态的过程中，第二校准滑动曲线84还典型地是用于滑动控制的默认轨迹。然而，正如上面注释的那样，在相对于P/N状态的NI状态的离合器控制中的差值，尤其在8挡或更高的变速器中，意味着对P/N滑动曲线的控制滑动，即，第二校准滑动曲线84，可不是一直都理想。如虚线所示的第三校准滑动轨迹86对于NI可为必须的，曲线84和86之间的差值88为对于第二校准滑动曲线84所潜在地要求的调整量。

通过检测排放离合器，即对应于点87的情况，图1的控制器26可以确定是否在变速器中存在影响杠杆上扭矩平衡的碎片，或者轨迹82和84之间的当前安全余量是否低于其应该值，即二滑动校准曲线84是否应该在整体或部分被调整并调整到什么程度，以优化NI状态中的换挡感觉。随着正在排放的指定NI离合器退出NI状态能导致明显的换挡冲击。使用本方法100可以因此优化在具有NI能力的车辆中的换挡感觉。

参考图6，使用图1的控制器26来检测排放离合器的示例方法100以步骤102开始。在步骤102，控制器26确定车辆10是否已经滑行到停止并且变速器14已经进入NI状态。如果已经进入NI状态，方法100进行到步骤104。否则，方法100进行到步骤110。

在步骤104，当在NI状态运行的时候跨变扭器16的滑动被控制器26周期性地监控。控制器26可临时记录滑动（S）和温度（T），如以上描述的图5的示例组轨迹80所示。其后，方法100进行到步骤106。

在步骤106，图1的控制器26确定预定进入情况是否是满足的，其中到NI离合器的压力正在降低但是参考滑动误差并未对该降低进行反应。这种进入情况表明目标滑动在车辆中不是可达到的。步骤106可限定计算用于校准区间t₁到t₂的调节压力的变化率并检查降低、升高或恒定的趋势。同时，参考滑动误差比率被基于跨图1的变扭器16的目标滑动与当前滑动之间的差值针对该相同校准时间而计算。假如在调节压力中负趋势超出可允许趋势，没有对参考滑动误差发生影响，则图4的软件标记98被图1的控制器26激活。方法100随后进行到步骤108。

在步骤108，控制器26执行合适的控制动作或多个这种动作。存在用于步骤108的各种实施例。例如，控制器26可确定对于图5的全部第二校准滑动曲线84的固定调整量。即,全部曲线84可向上移动一固定量，从而在图5的点87处的排放离合器状态被避免。这样可通过增加轨迹84和86之间的安全余量或者通过另外将图5的第二校准滑动曲线84位置向上移动到第三曲线86的位置来实现。

其他的控制动作可被执行，例如在控制器26的存储器中设定诊断代码。此处被认定的是，变速器14中积累的摩擦材料或者其他碎片可改变给定车辆在时间上的空挡滑动曲线。因此，被检测的排放离合器可为积累碎片的指示，合适的控制动作是可能需要维护和/或检查变速器14的信号。

在步骤102已经确定变速器14当前未在NI状态运行，在步骤110，控制器26根据当前运行状态的要求控制变速器14。

当运行在NI状态时，通过使用被配置为执行方法100的控制器26，排放离合器可容易地被检测并修正。本方法100允许图1车辆10的空挡滑动曲线(其可在车辆10的寿命内变化)的自动再学习来优化NI的感觉。同样地，方法100的使用提供在车辆10寿命上的坚强和一致的NI控制，还有洞察可在改变滑动时自己表明的可能的油料污染。

虽然用于实施本发明公开内容的最优方式已被详细描述，与本发明相关的所属技术领域技术人员应理解，用于实现本发明的各种可选设计和实施例均在所附权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种车辆，包括：

具有输出轴的发动机；

具有泵和涡轮的变扭器，其中，泵被连接到输出轴；

具有被连接到涡轮的输入构件的变速器，其中，变速器包括具有空挡怠速状态的多个运行状态，还包括指定空挡怠速离合器，当变速器处于驱动状态而车辆处于静止状态时该指定空挡怠速离合器被选择性地促动进入空挡怠速状态；

与变速器通信的控制器；

其中，控制器被配置为：

计算作为发动机速度和涡轮速度函数的参考滑动误差；

利用参考滑动误差的函数检测当运行在空挡怠速状态的时候何时指定的空挡怠速离合器在积极地排放；

以及当排放空挡怠速离合器被检测到时，执行关于变速器的控制动作；

其中，控制动作包括自动调整车辆的校准变扭器滑动曲线，该曲线用来在空挡怠速状态和停车/空挡状态中控制跨变扭器的滑动，然后在随后的空挡怠速状态中利用经调整的滑动曲线控制变速器。

2.如权利要求1所述的车辆，其中，控制器被配置为确定该指定空挡怠速离合器的离合器压力并将该指定空挡怠速离合器何时排放作为离合器压力和参考滑动误差的函数检测。

3.如权利要求2所述的车辆，其中，控制器被配置为确定当该指定空挡怠速离合器的离合器压力在下降时何时参考滑动误差是稳定的，并由此检测何时该指定空挡怠速离合器在积极地排放。

4.如权利要求1所述的车辆，其中，变速器是8挡变速器并且该指定空挡怠速离合器是还与第一挡、第二挡、第七挡、第八挡和倒挡接合的制动离合器。

5.如权利要求1所述的车辆，其中，变速器是6挡变速器并且该指定空挡怠速离合器以第一挡、第二挡、第三挡和第四挡接合。

6.如权利要求1所述的车辆，其中，控制动作包括在控制器的存储器中设置诊断代码。

7.如权利要求1所述的车辆，其中，控制动作包括调整校准变扭器滑动曲线的仅一部分，然后在随后的空挡怠速状态中利用带有调整部分的滑动曲线控制变速器。

8.一种用于在具有带空挡怠速状态变速器的车辆中检测排放离合器的方法，其中，排放离合器是指定空挡怠速离合器，其在变速器处于驱动状态而车辆静止时被促动进入空挡怠速状态，该方法包括：

测量车辆发动机的速度；

测量车辆涡轮的速度；

通过控制器计算作为发动机速度和涡轮速度函数的参考滑动误差值；

利用参考滑动误差的函数检测当在空挡怠速状态运行的时候何时该指定空挡怠速离合器在积极地排放，包括：

确定该指定空挡怠速离合器的离合器压力；和

在该指定空挡怠速离合器的离合器压力下降的时候，通过确定何时参考滑动误差是稳定的来检测何时该指定空挡怠速离合器在积极地排放；和

当排放空挡怠速离合器被检测到时执行控制动作，包括：

自动调整车辆的校准变扭器滑动曲线，该校准变扭器滑动曲线被用来在空挡怠速状态和停车/空挡状态中控制跨变扭器的滑动；和

在随后的空挡怠速状态中利用调整的滑动曲线控制变速器。

9.如权利要求8所述的方法，其中，执行控制动作还包括在控制器的存储器中设置诊断代码。