CN103419789B - 自动变速器同步挡位变换 - Google Patents

Abstract

命令同步挡位变换的方法通过以下方式开始：接收从第三挡位换挡到第一挡位的请求，且略过第二挡位，所述第二挡位具有在第一挡位的传动比和第三挡位的传动比之间的传动比。随后方法包括:减少扭矩命令到预定值;打开设置在变速器输入轴上的离合器，以将变速器从发动机分离;将发动机从扭矩控制模式转变到速度控制模式;命令发动机以车辆的运动和第一挡位的传动比指示的速度旋转;闭合离合器，以将变速器和发动机连接;和将发动机向回转变到扭矩控制模式。

Description

自动变速器同步挡位变换

技术领域

本发明通常涉及使扭矩控制方法，以车辆中的同步挡位变换，车辆具有发动机和通过输入离合器联接到发动机的变速器。

背景技术

现代的车辆通常配备有多速双离合器变速器(DCT)作为目标车辆的动力传动系的一部分。这种DCT受到欢迎，因为与配备有典型的扭矩转换器的自动变速器相比有增加的机械效率。另外，DCT通常优于典型的自动手动变速器，因为DCT能提供更高质量的挡位变换。

典型的DCT采用两个摩擦离合器，用于在其向前挡位比中进行变换，且通过让两个摩擦离合器中的一个和另一个之间进行交替的接合而实现这种变换。这种多速双离合器变速器可以用在混合动力车辆中，即采用两个或更多不同动力源的车辆，例如发动机和电动机，用于向目标车辆的被驱动车轮传递推进能量。

发明内容

命令同步挡位变换的方法通过以下方式开始：接收从第三挡位换挡到第一挡位的请求，且略过第二挡位，所述第二挡位具有在第一挡位的传动比和第三挡位的传动比之间的传动比。如可理解的，第一、第二和第三挡位可以是自动变速器挡位系列中的任何挡位，从而它们是不同的挡位。方法可以进一步包括:减少扭矩命令到预定值;打开设置在变速器输入轴上的离合器，以将变速器从发动机分离;将发动机从扭矩控制模式转变到速度控制模式;命令发动机以车辆的运动和第一挡位的传动比指示的速度旋转;闭合离合器，以将联接变速器和发动机;和将发动机向回转变到扭矩控制模式。

在一种构造中，减少扭矩命令到预定值可以包括经由即时扭矩请求减少发动机扭矩。即时扭矩请求可以实现对点火正时和供应到汽缸的燃料供应量中至少一个的修改。在这样的控制期间，扭矩命令和发动机旋转速度可以通过点火正时、燃料供应的调整且进一步通过气流供应的修改而独立地可控制。

扭矩命令可以配置为在速度控制模式期间在即时扭矩最大值下饱和。即时扭矩最大值也可以包括最大量的扭矩，其能通过固定气流下的发动机产生(即经由即时扭矩请求)。

在离合器闭合以连接变速器和发动机之前，扭矩命令可以接近零以确保平滑转变。另外，在速度控制模式中时发动机控制器可以忽略通过司机提供的任何车轴扭矩请求。一旦换挡顺序完成，则控制器可以在一时间段中逐渐将发动机向回转变到扭矩控制模式。如所理解的，在发动机处在扭矩控制模式时扭矩命令可以主要是司机加速请求的函数。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是动力传动系的示意图，所述车辆动力传动系与发动机控制模块和变速器控制模块通信。

图2是双离合器变速器的至少部分地示意性截面图。

图3是发动机控制模块的实施例的示意性功能图，所述发动机控制模块与变速器控制模块通信。

图4是双离合器变速器中同步变速器换挡的示意图，所述换挡在大的加速请求之后通过变速器控制模块启动。

图5是在双离合器变速器中同步变速器换挡到低挡位的示意图，其中换挡通过电子控制的手动换挡选择器通过司机启动。

图6是在双离合器变速器中同步变速器换挡到高挡位的示意图，其中换挡通过电子控制的手动换挡选择器通过司机启动。

图7是在车辆动力传动系中命令同步挡位变换的方法示意图，所述动力传动系包括发动机和变速器。

具体实施方式

参见附图，其中相同的附图标记在几幅图中代表相同的部件，图1显示了具有动力传动系12的车辆10，所述动力传动系包括发动机14和变速器16。发动机14是火花塞点火式内燃发动机。在另一实施例中，发动机14可以是柴油发动机而没有本文所述的点火促动。变速器16可以是自动变速器，其具有多个相互啮合的齿轮和选择性地可接合的离合器，它们在变速器输入构件18和变速器输出构件20之间建立不同的速度比。发动机14的曲轴22可连接为用于与变速器输入构件18一起旋转，以按照通过变速器16建立的齿轮比从输入构件18提供扭矩到输出构件20。从输出构件20而来的扭矩通过最终驱动部机构24提供到车辆车轮26。在一些实施例中，车辆10可以是具有一个或多个电动机/发电机的混合动力车辆。例如，电动机/发电机28可以通过传动带和带轮结构或以其他方式连接到曲轴22，且是可控制为提供扭矩，以在曲轴22处增加扭矩或在曲轴22处减少扭矩，例如在再生制动模式中运行为发电机时。

车辆10具有控制系统30，所述控制系统30至少包括发动机控制模块(ECM)32和变速器控制模块(TCM)34。ECM32可以被称为第一控制器且TCM34可以被称为第二控制器。ECM32和TCM34操作性地连接到彼此，以协调发动机14和变速器16的控制。替换地，ECM32和TCM34可以配置为是具有ECM32和TCM34两者的功能的单个动力传动系控制模块。

如将在下文进一步描述的，ECM32和TCM34可以配置为一起运行，以控制车辆动力传动系的平稳运行。例如，TCM34可以与ECM32通信，以通过在换挡期间暂时地减少曲轴22上的扭矩(即曲轴扭矩)而协调变速器16中齿轮的变换。同样，TCM34可以配置为限制发动机提供的最大扭矩，以保护变速器部件。

ECM32包括配置为控制发动机功能的处理器36。例如，处理器36可以具有存储的算法，所述算法通过ECM32基于车辆运行条件、司机输入和如在本文所述的从TCM34而来的请求而确定在曲轴22处命令的扭矩，以用于在变速器换挡之前和变速器换挡期间进行扭矩管理。如在下文详述的，算法也可以确定在不同扭矩促动器被控制为处在不同状态时可用的在曲轴22处的不同扭矩容量。如在本文使用的，“扭矩促动器”是改变影响曲轴扭矩的发动机参数的系统。一些扭矩促动器（其可通过ECM32控制以在曲轴22处改变扭矩)例如包括，控制去往发动机汽缸46的空气流的气流促动器或促动器模块50、控制火花塞点火正时的点火促动器或促动器模块52、和控制去往发动机汽缸46的燃料的燃料促动器或促动器模块56。

TCM34也可以包括处理器38，其具有可操作为控制变速器的换挡正时和持续时间。TCM处理器38也可以被配置为确定变速器16换挡期间要对ECM32请求的曲轴22处的扭矩减少范围，例如上挡期间。所请求的扭矩减少范围至少部分地基于通过ECM32确定的扭矩容量。

经由点火、燃料或电动机/发电机的控制而做出的对扭矩的请求或对扭矩减少量的请求或将扭矩减少除去的请求被称为即时扭矩请求或用于即时扭矩的请求，而由于气流控制带来的对扭矩的请求或对扭矩减少量的请求被称为预测扭矩请求或用于预测扭矩的请求。点火正时的改变和燃料输送的改变（例如燃料关闭(也称为燃料切断）与气流变化相比相对快速地发生。气流因此被称为相对慢的扭矩促动因素，而点火正时和燃料改变称为相对快速的扭矩促动因素。

通过发动机14提供的气流促动器由于节流阀40做出的气流控制而影响曲轴22处的扭矩，例如通过打开或关闭节流阀40到更大的或更小的程度、通过涡轮增压器或增幅器42控制气流以影响发动机14中的空气压力、和通过凸轮相位器44控制气流（该凸轮相位器控制用于发动机汽缸46的进气阀和排气阀的正时）。气流促动器可以是气流促动器模块50的一部分，所述模块发送促动信号到节流阀40、涡轮增压器和/或增幅器42和相位器44。通过气流的改变而对扭矩进行控制在气流扭矩请求的促成或实施以及曲轴扭矩请求的影响之间存在固有的延迟。因此，这样的请求被称为预测请求，因为其是用于实现在促成发生之后的一些延迟之后被预测将发生的曲轴扭矩。例如，节流阀位置的变化将不对曲轴扭矩有完全影响，直到目前在集管和汽缸46中的空气被推过发动机14。因为气流控制的特性，曲轴扭矩对预测扭矩请求的实时响应可基于许多因素变化。一种这样的因素是发动机速度。以预测和即时扭矩减少执行换挡可提供比仅进行即时扭矩减少更多的总体减少。然而，由于对汽油火塞点火式发动机上的预测扭矩请求做出响应的特性，扭矩请求正时的更多协调是必要的。

点火促动器可以是点火促动模块52的一部分，所述模块发送促动信号，以控制通过火花塞54(示出一个)相对于汽缸46中活塞的上死点(TDC)产生的点火正时。对于给定的发动机燃烧混合物来说，存在最适宜的点火正时，其是发动机速度、混合物中可燃空气量、着火温度（chargetemperature）和其他因素的函数。点火的正时比该最适宜的点火正时更迟被称为点火减少，因为其使得汽缸46中的燃烧在曲轴22处生产更少的扭矩。

燃料促动器可以是燃料促动模块56的一部分，所述模块发送促动信号以控制燃料流，例如针对每一个汽缸46(示出一个)通过燃料注射器58进行控制。在燃料扭矩促动信号用于发生燃料关闭时，在汽缸46中没有发生燃烧且曲轴扭矩被极大地减小。

在变速器输出构件20处提供的车轴扭矩部分地基于操作者请求的车轴扭矩和从其他车辆系统接收的扭矩调解请求而确定，扭矩调解请求受到TCM34和ECM32施加的限制，所述限制控制且主要地防止沿与目的运动方向相反的运动方向的推进且还防止车辆10的过多减速。操作者可以是司机，在这种情况下操作者请求的车轴扭矩是司机期望的车轴扭矩。在一种构造中，通过TCM34和/或ECM32执行的控制算法可以基于期望曲轴扭矩或车轴扭矩。

司机操作的加速器装置60（例如加速器踏板）可操作为向ECM32提供司机请求的车轴扭矩信号62。司机请求的车轴扭矩信号62可以是代表加速器装置60位置的电信号，所述加速器装置位置可以与在变速器输出构件20处的司机请求的车轴扭矩相关联。车轴扭矩请求是所有车轴的扭矩总和。在全车轮驱动应用中，400Nm请求可以通过在两车轴上的200Nm获得或通过一个车轴上的300Nm和另一车轴上的100Nm获得。

司机操作的制动装置64（例如制动踏板）可操作为提供司机请求的制动扭矩信号66到TCM34。司机请求的制动扭矩信号66代表制动装置64的位置，该位置与经由制动器系统应用的司机请求制动扭矩关联，所述制动器系统施加到一个或多个车辆车轮26。制动扭矩是车轴扭矩，其是沿与关联于加速器装置60的司机请求车轴扭矩相反的方向的。

图2示出了图1提供的变速器16的示意性截面图。如所示的，变速器16可以是双离合器变速器(DCT)，且可以包括位于离合器壳体72内部的离合器子系统70，且包括干式离合器74和76。如所示的，离合器74是偶数比离合器且离合器76是奇数比离合器。离合器74,76配置为在DCT16中选择具体驱动传动比。具体说，离合器74包括具有摩擦面80-1的离合器盘80，而离合器76包括具有摩擦面82-1的离合器盘82。DCT16还包括离合器覆盖件84，其具有用于经由弹簧88而对离合器74进行促动的一部分86和用于经由弹簧92而对离合器76进行促动的一部分90。离合器74还包括压力盘94，而离合器76包括压力盘96。

另外，离合器74和76共享中心盘98，其中每一个压力盘94和96以预选择速率通过弹簧88和92的动作而将相应的摩擦面80-1和82-1夹持抵靠中心盘98，以接合相应离合器。在DCT16正常的操作期间，在离合器74、76中的一个以任何具体的比传递发动机扭矩时，两个离合器中的另一个可以预先选择适当的具有即临比（oncomingratio）的同步器。阀体可以通过引入流体到各种螺线管(未示出)而选择性控制离合器74、76的接合，这又调节控制流体到适当离合器的流动。

现在参见图3，示出了示例性发动机控制系统的功能方块图。ECM32的示例性实施方式包括车轴扭矩仲裁模块（arbitrationmodule）104。车轴扭矩仲裁模块104在来自司机输入模块(例如加速器装置60)的司机输入62和其他车轴扭矩请求105之间进行仲裁。例如，司机输入62可以基于加速器踏板的位置。司机输入62也可以基于巡航控制（cruisecontrol），其可以是维持预定的随后距离的适应性巡航控制。

扭矩请求可以包括目标扭矩值以及逐渐变化请求（ramprequests），例如向下到最小发动机关闭扭矩的逐渐变化扭矩请求或从最小发动机关闭扭矩向上的逐渐变化扭矩请求。车轴扭矩请求105可以包括通过牵引控制系统在车轮打滑期间请求的扭矩减少。车轴扭矩请求105也可以包括扭矩请求增加，以抵消负的车轮打滑，其中车辆的轮胎相对于道路表面打滑，因为车轴扭矩是负的。

车轴扭矩请求105也可以包括制动器管理请求，车辆过速扭矩请求，和/或低速度车辆缓行请求。制动器管理请求可以减少发动机扭矩，以确保发动机扭矩输出不超过制动器用于在车辆停止时保持车辆不动的能力。车辆过速扭矩请求可以降低发动机扭矩输出，以防止车辆超过预定速度。车轴扭矩请求105也可以通过车身稳定性控制系统制造。车轴扭矩请求可以进一步包括发动机切断请求，例如可以在关键故障被检测到时产生。

车轴扭矩仲裁模块104基于接收的扭矩请求之间的仲裁结果而输出预测扭矩和即时扭矩。预测扭矩是ECM32准备产生的扭矩量，且可以通常是基于司机的扭矩请求。即时扭矩是当前期望的扭矩量，其可以小于预测扭矩。

即时扭矩可以小于预测扭矩，以提供扭矩保留（torquereserver），如在下文所述的，且满足临时的扭矩减少。仅是例如，可以在车辆速度接近过速阈值时、在牵引控制系统感测到车轮打滑时请求临时的扭矩减少。

即时扭矩可以通过改变响应快速的发动机促动器而获得，同时更慢的发动机促动器可以准备好用于预测扭矩。例如，如上所述，点火提前可以被快速调整，而因为机械滞后时间，凸轮相位器位置和空气流动可以更慢地响应。进一步地，空气流动的改变经历进气集管中的空气输送延迟。此外，空气流动的改变不被表示为扭矩变化，直到空气已经被吸入汽缸、被压缩并被燃烧。

扭矩保留可以通过设定更慢的发动机促动器以生产预测扭矩同时设定更快的发动机促动器以生产即时扭矩而形成，所述即时扭矩小于预测扭矩。例如，节流阀可被打开，由此增加空气流动和准备好用于生产预测扭矩。同时，点火提前可以减少(换句话说，点火正时可以延迟)，减少对即时扭矩的实际发动机扭矩输出。

预测和即时扭矩之间的差异可以被称为扭矩保留。在扭矩保留存在时，发动机扭矩可通过改变更快的促动器而快速从即时扭矩增加到预测扭矩。预测扭矩由此被获得，而没有等候因更慢促动器中的一个的调整而造成的扭矩变化。

车轴扭矩仲裁模块104输出预测扭矩和即时扭矩到推进扭矩仲裁模块（propulsiontorquearbitrationmodule）106。在各种混合动力实施方式(即包括电动机/发电机28)中，车轴扭矩仲裁模块104可以输出预测扭矩和即时扭矩到混合动力优化模块108。混合动力优化模块108确定有多少扭矩应该通过发动机产生和有多少扭矩应该通过电动机/发电机28产生。混合动力优化模块108随后输出改变的预测和即时扭矩值到推进扭矩仲裁模块106。

通过推进扭矩仲裁模块106接收的预测和即时扭矩可以从车轴扭矩域（axletorquedomain）(车轮处扭矩)转换到推进扭矩域(曲轴处扭矩)。该转换可以在混合动力优化模块108之前、或之后发生或作为其一部分或代替其发生。

推进扭矩仲裁模块106可以在推进扭矩请求之间仲裁，包括转换的预测和即时扭矩。推进扭矩仲裁模块106可以产生仲裁的预测扭矩和仲裁的即时扭矩。仲裁的扭矩可以通过从接收的请求中选择胜出的请求（winningrequest）而产生。替换地或另外地，可以通过基于接收请求中其他一个或多个而改变接收的请求中的一个，从而产生仲裁扭矩。

其他推进扭矩请求109可以包括用于发动机过速保护的扭矩减少、用于失速预防的扭矩增加和TCM34请求的用于适应挡位变换的扭矩减少。推进扭矩请求109也可以源于离合器燃料切断，其可以在司机在手动变速器车辆中压下离合器踏板时可以减少发动机扭矩输出。

推进扭矩请求109也可以包括发动机关闭请求，其可以在检测到关键故障时被初始化。仅是例如，关键故障可以包括车辆偷窃检测、卡死启动器电动机（stuckstartermotor）、电子节流阀控制问题和意外的扭矩增加。仅是例如，发动机关闭请求可以总是赢得仲裁，由此被输出为仲裁扭矩，或可以绕过所有仲裁，简单地关闭发动机而不考虑扭矩。推进扭矩仲裁模块106仍然接收可以这些关闭请求，从而例如适当的数据可被反馈到其他扭矩请求器。例如，所有其他扭矩请求器可以被告知它们已经输掉仲裁。

RPM控制模块110（也称为车辆空转模块110）也可以输出预测和即时扭矩请求到推进扭矩仲裁模块106。来自RPM控制模块110的扭矩请求可以在ECM32是RPM模式时在仲裁中获胜。RPM模式可以在司机从加速器踏板移走其脚时选择，例如在车辆空转或从更高速度惯性滑行时。替换地或另外地，可以在通过车轴扭矩仲裁模块104请求的预测扭矩小于可校准扭矩值时选择RPM模式。

RPM控制模块110可以接收来自RPM轨迹模块112而来的期望RPM，且可以控制预测和即时扭矩请求，以减少期望RPM和实际RPM之间的差。仅是例如，RPM轨迹模块112可以输出直线地下降的期望RPM，用于车辆惯性滑行直到发动机RPM达到空转RPM。RPM轨迹模块112可以随后继续输出空转RPM作为期望RPM。替换地，RPM控制模块110可以在低速度条件时在TCM34的方向运行。除了RPM控制模块，ECM32可以包括速度控制模块111，其可以接收从TCM34而来的速度命令且以闭环方式运行，以控制发动机输出速度，以匹配在非空转情况时请求的发动机输出速度。

保留/载荷模块120可以接收来自推进扭矩仲裁模块106的仲裁的预测和即时扭矩请求。各种发动机运行条件可以实现发动机扭矩输出。响应于这些条件，保留/载荷模块120可以通过增加预测的扭矩请求而形成扭矩保留。

仅是例如，催化器启动过程或冷起动排放减少过程可以直接地改变用于发动机的点火提前。保留/载荷模块120可以因此增加预测扭矩请求，以抵消这种点火提前对发动机扭矩输出的影响。在另一例子中，质量空气流动和/或发动机的空气/燃料比可以直接地改变，例如通过诊断性的侵扰等值比测试（diagnosticintrusiveequivalenceratiotest）和/或新的发动机清洗（enginepurging）。相应的预测扭矩增加可以用于抵销这些处理期间发动机扭矩输出中的变化。

保留/载荷模块120也可以形成未来载荷的预期中的保留，例如空调压缩机离合器的接合或功率转向泵操作。用于A/C离合器接合的保留可以在司机第一次请求空气调节时形成。随后，在A/C离合器接合时，保留/载荷模块120可以将A/C离合器的期望载荷加到即时扭矩请求。

促动模块124接收预测和即时扭矩请求作为保留/载荷模块120的输出。促动模块124可以确定预测和即时扭矩请求将如何获得。促动模块124可以是基于发动机类型的，具有用于汽油发动机对（versus）柴油发动机的控制方案。在各种实施方式中，促动模块124可以在独立于发动机的促动模块124和依赖发动机的模块之前限定模块之间的边界。

例如，在汽油发动机中，促动模块124可以改变节流阀40的打开，这允许宽范围的扭矩控制。然而，节流阀40的打开和关闭可以造成扭矩的相对慢的变化。停用汽缸还提供宽范围的扭矩控制，但是可以类似地减慢和另外包含驾驶性能和排放物方面的考虑。改变点火提前是相对快速的，但是未提供足够的扭矩控制范围。此外，通过点火而可能实现的扭矩控制量（称为点火容量（sparkcapacity））在每汽缸的空气（airpercylinder）改变时改变。

在各种实施方式中，促动模块124可以基于预测扭矩请求产生空气扭矩请求125。空气扭矩请求可以等于预测扭矩请求，使得空气流动被设定为使得预测扭矩请求可简单地通过改变到其他促动器而实现。

空气控制模块128可以基于空气扭矩请求确定用于慢的促动器的期望促动器值。例如，空气控制模块128可以控制期望的集管绝对压力(MAP：manifoldabsolutepressure)，期望节流面积，和/或期望每汽缸空气(APC)。期望MAP可以用于确定期望增幅，且期望APC可以用于确定期望凸轮相位器位置。

在汽油系统中，促动模块124也可以产生点火扭矩请求129、汽缸关闭扭矩请求130、和燃料质量扭矩请求131。点火扭矩请求可以被点火控制模块132使用，以确定相对于校准的点火提前将点火延迟多少(这会减少发动机扭矩输出)。点火控制模块132控制点火促动器模块52。在柴油机系统中，燃料质量可以是用于控制发动机扭矩输出的主促动器。

汽缸关闭扭矩请求可以被汽缸控制模块136使用，以确定多少汽缸停缸。汽缸控制模块136可以指示燃料控制模块138停止为停缸的汽缸提供燃料，且可以指示点火控制模块132停止为停缸的汽缸提供点火。

燃料质量扭矩请求131可以被燃料控制模块138使用，以改变提供到每一个汽缸46的燃料量。仅是例如，燃料控制模块138可以确定在与每汽缸的当前空气量46组合时产生化学计量燃烧（stoichiometriccombustion）的燃料质量。燃料控制模块138可以指示燃料促动器模块56，以对每一个启动的汽缸46喷射该燃料质量。在正常的发动机运行期间，燃料控制模块138可以试图维持化学计量的空气/燃料比。

燃料控制模块138可以将燃料质量增加到化学计量值以上，以增加发动机扭矩输出，且可以减少燃料质量以减少发动机扭矩输出。在各种实施方式中，燃料控制模块138可以接收与化学计量法不同的期望空气/燃料比。燃料控制模块138可以随后确定用于每一个汽缸46的实现期望空气/燃料比的燃料质量。

扭矩估计模块140可以估计发动机的扭矩输出。该估计扭矩可以被空气控制模块128使用以执行发动机空气流动参数的闭环控制，例如MAP、节流面积和相位器位置。仅是例如，扭矩关系例如可以被限定，其中扭矩(T)是每汽缸空气(APC)、点火提前（S）、进入口凸轮相位器位置(I)、排气凸轮相位器位置(E)、空气/燃料比(AF)、油温度(OT)、和启动的汽缸数量(#)的函数。额外的变量可以被计入，例如排气再循环(EGR)阀门的打开程度。

该关系可以通过等式模拟和/或可以存储为查找表。扭矩估计模块140可以基于测量的质量空气流（MAF）和当前RPM确定APC，由此允许基于实际的空气流动的闭环空气控制。使用的进入和排气凸轮相位器位置可以基于实际的位置，如相位器可以朝向期望位置行进。此外，校准点火提前值可以使用。该估计扭矩可以称为空气扭矩——即在当前空气流动下可产生多少估计扭矩，而不管实际的发动机扭矩输出如何，实际的发动机扭矩输出基于点火提前变化。

空气控制模块128可以产生期望的集管绝对压力(MAP)信号，其被输出到增强安排模块（boostschedulingmodule)142。增强安排模块142可以使用期望MAP信号，以控制一个或多个涡轮增压器和/或增幅器（superchargers）42。

空气控制模块128可以产生期望面积信号（areasignal），其用于调节节流阀40，以生产期望节流面积。空气控制模块128可以使用估计扭矩和/或MAF信号以便执行闭环控制。例如，期望区域信号可以基于估计扭矩和空气扭矩请求的比较而被控制。

空气控制模块128也可以产生期望每汽缸空气(APC)信号，其被输出到相位器安排模块（phaserschedulingmodule）144。基于期望的APC信号和RPM信号，相位器安排模块144可以控制进气和/或排气凸轮相位器44的位置。

再次参见图2，如所述的，在正常运行期间，DCT16可以使用被称为异步换挡的方法执行挡位变换。在异步换挡期间，DCT16将在用于当前挡位的离合器(即，即离离合器)仍然保持一些扭矩传递容量时（尽管被逐渐脱离（rampoff））开始应用用于下一个挡位的离合器(即，即临离合器)。这样做使得扭矩可在整个换挡期间从发动机传递到车轴。异步换挡最小化了换挡期间的加速度损失感。但是，由于不同变速器挡位的不同传动比，变速器输入速度不能同时地处在当前和下一个挡位两者需要的速度，因此被称为“异步”。

但是，在一些情况下，异步换挡不能执行。例如，如果司机相当强烈地接合加速器装置60，则会需要多个挡位的减挡。在该事件中，在达到最后的目标挡位之前，TCM34具有以异步的方式换挡到一个或多个中间挡位的选项。但是，这会花费不期望量的时间。另一选项可以是通过打开输入离合器而从变速器16释放发动机14，而随后将齿轮箱准备好用于期望挡位。这会花费更少的时间，但是会造成加速度的瞬间损失。这种挡位变换可以称为“同步”换挡，因为发动机的速度将被控制为匹配用于期望挡位的变速器输入轴的速度。如果司机手动拨动过多个挡位，例如使用电子挡位选择器(通常称为“换挡拨片（paddleshifters）”），也可请求同步换挡。

图4-6示意性地示出了三个类型的同步换挡。如所示的，图4代表了在司机以强烈的方式接合加速器装置60时通过TCM34启动的同步换挡。图5示出了在司机手动地向下拨动过多个挡位时启动的同步换挡;和图6示出了在司机手动地向上拨动过多个挡位时启动的同步换挡。应意识到其他的潜在情况也是可能的。

图4示出了多个图，它们都在时间200上协调显示。从顶部到底部，图代表:司机请求的车轴扭矩信号62(即来自加速器踏板60);发动机速度/角速度202和变速器输入轴角速度204;输入离合器接合压力206(即扭矩携带容量);和发动机扭矩(通常在208表示)。

如所示的，司机可以在第一时间210接合加速器装置60。在初始启动之后的短的时间段中，TCM34可以识别出需要多个挡位变换。这种决定可以基于扭矩接合信号62的程度或倾斜度。在离合器脱开的预期中，TCM34可以将减小的扭矩请求212发送到车轴扭矩仲裁模块104，以快速减少发动机12的扭矩输出。一旦预测发动机输出扭矩214接近预定值以在输入离合器打开时使得干扰最小化(通常在216表示)，则TCM34可以脱开变速器16的输入离合器(即在时间218)，如通过离合器接合状态206在220表明的。预定值可以是比之前应用的扭矩低的值。该低的值可以提供更逐渐变化的加速，而不是仿佛离合器突然释放而造成的猛然加速（jerk）。

在离合器在时间218脱开之后，TCM34可以经由速度控制模块111对ECM32命令速度控制模式。在速度控制模式，发动机速度202在ECM32的速度控制下升高到更高水平，以匹配低挡位。在该阶段期间，ECM32可以向上增加扭矩到饱和最大值(通常在222表示)。响应于来自TCM34的速度控制请求，ECM32可以增加预测产生扭矩214，虽然有轻微的时间延迟。在发动机速度增加时会发生变速器16中的挡位变化，在图4中，挡位改变通过变速器输入轴角速度204增加而表明，通常在224表示)。

在发动机速度202接近期望输出速度226时，所需的扭矩可以向回朝向低值减少(通常在228表示)。此时，ECM的速度控制器可以形成立即请求以及预测请求，以建立扭矩保留。该请求给速度控制器提供快速增加扭矩以严格控制速度目标的能力。一旦发动机速度接近目标则其可以使用通过立即促动器提供的扭矩保留而严格控制过冲（overshoot）和不足（undershoot）。

在时间218和时间228之间的速度控制模式中时，ECM32可以忽略TCM34提供的任何扭矩请求(例如经过车轴扭矩仲裁模块104的请求)。在228之前，TCM34将形成等于ECM的估计扭矩（用于在离开速度控制模式时的初始化点）的扭矩请求。一旦离合器重新接合，则变速器控制将停止速度控制模式且使用该未决的扭矩请求来驱动ECM32。TCM扭矩减少请求212可以增加(从司机而来的更少的减少)，且逐渐回归到司机控制(通常在230表示)。图4进一步示出了理想的稳态扭矩形态（profile）232，其与发动机速度202一起，将对司机生产不明显的力骤降（sag）/突升（swell）。但是，由于对换挡期间低或零输出扭矩的需要，这种形态可能无法实现。尽管如此，其可以用作在换挡之前和之后TCM34可实现的基线（baseline）。

在离合器脱开的整个时间段中(即时间段234)，ECM32将处于速度控制模式，其中其试图尽可能快地使得发动机速度逐渐变化到新的目标值，而不超过一定的预定极限。

图5和6显示了用于手动向下拨动过一些挡位(图5)和用于手动向上拨动过一些挡位(图6)的相应图。

如从图4-6明显示出的和如上所述的，TCM34应该将输入离合器载荷控制为0Nm(打开离合器)而速度请求是启用的(即在发动机向上或向下逐渐变化以匹配新的挡位速度时)。因此，TCM34需要在让ECM32实施速度控制请求之前从稳态扭矩232逐渐变化到期望值。在速度控制事件结束时(即逐渐向上或逐渐向下变化时)，产生的发动机扭矩通常接近0Nm，因为在发动机14上没有从变速器16而来的载荷且发动机速度202完成了到目标值的加速。然而，司机请求(或通过非变速器干预请求器做出的仲裁结果)会通常将期望扭矩(例如期望稳态扭矩232)驱动为与受速度控制的扭矩不同。因此，TCM34将提供从速度控制模式造成的扭矩向回逐渐变化到期望稳态扭矩232的情况。

在同步换挡不可用的事件中，TCM34可以恢复到这种模式，其中异步换挡被执行以循环经过各种挡位直到期望挡位达到。

从图的ECM点，在TCM34请求同步换挡时，ECM32将在速度控制模块111处被引导到速度控制模式。最小RPM极限可以设定以确保发动机速度202不下降到发动机空转速度以下。在一种构造中，发动机速度可以保持为超出发动机空转速度一具体偏移量。如果来自TCM34的发动机速度请求使得发动机速度过冲超过该偏移量且接近空转速度，则ECM32可以人工地使得对请求的响应延迟，以使得任何这样的过冲最小化。同样，RPM可以被最大地限制，以防止会造成发动机部件硬件损坏的任何过大发动机速度。

从而TCM34可以配置为将输入离合器打开到变速器，实现ECM32中的速度控制模式，和发送期望发动机速度请求到ECM32，从而在目标挡位下发动机速度匹配输入离合器速度。

ECM32可以包含发动机RPM控制模块110，其可以与用于控制系统最小极限和零踏板扭矩的空转速度控制系统不同。使用两个控制模块是有益的，从而司机请求系统可产生仿佛换挡不在进行中的请求，且扭矩干预请求器可将其期望的车轴扭矩通过非变速器调节的扭矩传递到TCM34。

在速度匹配请求之前，TCM34可以形成到ECM32的扭矩请求，从而其将扭矩调和（blend）到更中性的点，所述点可以在离合器打开时优化车轴扭矩感觉。在速度匹配请求期间，TCM34形成等于ECM的报告发动机扭矩的扭矩请求且随后在其从速度匹配请求转变时其将该扭矩朝向非变速器调节稳态扭矩调和。ECM32可以在速度匹配运行期间忽略TCM的扭矩请求，以便能在事件结束时执行转换。

ECM32可以对可能请求的介入速度控制器的扭矩施加方向限制。同样，在目标扭矩量以上，TCM34可以应用最大扭矩限制。

在发动机速度未在适当量的时间中收敛到目标且通过其扭矩请求控制到驱动器的扭矩并更慢地应用输入离合器时，TCM34可以包括中止系统。

在如上所述的方式中，图7示出了在车辆动力传动系中命令同步挡位变换的方法300。如所示的，方法300在接收到从第三挡换挡到第一挡位的请求时开始(步骤302)。如所理解的，术语“第三”和“第一”用作一般的、数字的表示，其可以指动力传动系中的通过至少一个中间挡位分开的任何两个挡位，所述至少一个中间挡位具有在第一和第三挡位之间的传动比。在步骤302处的请求之后，在换挡准备过程中，TCM34可以将命令的扭矩减少到预定值(步骤304)。TCM34可以打开变速器16输入轴上设置的离合器，以将变速器16从发动机12分离(在步骤306)。TCM34可以随后通过如此对ECM32的速度控制模块111进行指明而将发动机12从扭矩控制模式转变到速度控制模式(步骤308)。TCM34可以命令发动机12以通过车辆的运动和第一挡位的传动比指示的速度旋转，从而在第一挡位中时发动机的速度将随后匹配变速器16的输入轴的速度(步骤310)。TCM34可以随后闭合离合器，以将变速器16与发动机12(步骤312)联接。最后，TCM34可以将发动机12向回转变到扭矩控制模式(步骤314)，且可以逐渐将扭矩干预向回传递到司机请求的踏板扭矩。

虽然目前公开的技术和方法通常是针对双离合器变速器描述的，但是它们同样地适用于且可被应用于手动变速器(MTA)，或任何其他类似地配置的变速器（其可以依赖于同步速度匹配挡位变换）。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。目的是上述和在附图中所示的所有内容应被理解为仅是示例性的而不是限制性的。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年5月21日递交的美国临时申请NO.61/649,529的权益，该申请通过引用全部合并与此。

Claims (10)

1.一种在车辆动力传动系中命令同步挡位变换的方法，所述动力传动系包括发动机和具有多个顺序挡位的变速器，方法包括:

接收从第三挡位换挡到第一挡位的请求，且略过第二挡位，所述第二挡位具有在第一挡位的传动比和第三挡位的传动比之间的传动比;

减少扭矩命令到预定值;

打开设置在变速器输入轴上的离合器，以将变速器从发动机分离;

将发动机从扭矩控制模式转变到速度控制模式;

在速度控制模式中时，命令发动机以便以车辆的运动和第一挡位的传动比所指示的速度旋转;

闭合离合器，以联接变速器和发动机;和

将发动机向回转变到扭矩控制模式。

2.如权利要求1所述的方法，其中在处于扭矩控制模式中时发动机响应于司机扭矩请求而运行;和

其中闭合离合器以联接变速器和发动机包括：在一时间段中闭合离合器，从而变速器输入轴的扭矩被调和以匹配司机扭矩请求。

3.如权利要求2所述的方法，进一步包括在整个同步挡位变换过程中连续接收司机扭矩请求。

4.如权利要求3所述的方法，进一步包括在司机扭矩请求和变速器输入轴速度请求之间进行仲裁。

5.如权利要求1所述的方法，其中扭矩命令在速度控制模式期间在即时扭矩最大值处饱和，且其中即时扭矩最大值包括能通过固定气流下的发动机产生的最大扭矩量。

6.如权利要求1所述的方法，其中在离合器闭合以联接变速器和发动机之前扭矩命令接近零。

7.如权利要求1所述的方法，其中扭矩命令和发动机旋转速度通过点火正时、燃料供应和气流供应的调整而独立地可控制。

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括在速度控制模式中时忽略车轴扭矩请求。

9.如权利要求1所述的方法，其中将发动机向回转变到扭矩控制模式包括在一时间段中逐渐将发动机向回转变到扭矩控制模式。

10.如权利要求1所述的方法，其中在发动机处在扭矩控制模式中时扭矩命令是司机加速请求的函数。