CN104340206A - 前馈发动机空转速度控制 - Google Patents

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Abstract

车辆包括发动机、变速器、发动机控制模块(ECM)和变速器控制模块(TCM)。变速器包括输入构件和输入离合器，所述输入离合器选择性地将发动机的曲柄轴连接至输入构件。TCM识别在车辆的徐行操作期间的输入离合器的目标离合器扭矩，且将被识别的目标离合器扭矩通信至ECM。ECM利用作为前馈项的目标离合器扭矩贯穿徐行操作和被请求的起动将发动机空转速度保持在临界水平。该方法包括识别在徐行操作期间的输入离合器的目标离合器扭矩，且将被识别的目标离合器扭矩通信至ECM。空转速度由ECM利用目标离合器扭矩作为前馈空转速度控制项贯穿徐行操作和被检测的起动被保持在临界水平。

Description

前馈发动机空转速度控制
技术领域
本发明涉及发动机空转速度控制。
背景技术
将手动和自动变速器的特征组合的双离合变速器(DCT)具有奇数编号和偶数编号的挡位。第一输入离合器应用以接合任何奇数编号的挡位，诸如第一、第三、第五挡位。第二输入离合器类似地应用以接合偶数编号的挡位。当进入倒挡时，这些输入离合器中的一个也被接合。利用不同可获得控制输入(诸如发动机加速度和制动水平)，控制器预测要被选择地下一个挡位，然后在进行换挡之前晋级到下一挡位。该双输入离合器设计和预先晋级功能可得到相对快的换挡。
当在具有DCT的车辆中空转时，司机可将压力从制动踏板移除，以允许车辆以速度的临界速率慢慢地移动或“徐行”前进。在徐行之前或在徐行期间增加的足够的油门请求导致车辆的起动。为了在具有DCT的车辆中以及在具有手动或自动的手动变速器(AMT)的车辆中徐行或起动，输入离合器作为指定的起动离合器应用，同时车辆在空转。在徐行/起动期间的离合器压力的控制经由DCT和AMT设计中的控制器自动地调整，同时司机的手动施加的离合器应用压力在手动变速器中用于相同功能。
发明内容
在此披露一种车辆。车辆包括内燃发动机、变速器、发动机控制模块(ECM)和变速器控制模块(TCM)。变速器包括输入构件和起动离合器。与ECM通信的TCM被编程为在车辆的起动或徐行操作期间与ECM一起执行控制方法。方法的执行意图优化起动/徐行操作的总体质量和感觉。
在此意识到，起动离合器的应用可在发动机的曲柄轴上施加明显负载。作为响应，发动机空转速度可在徐行或起动操作开始时单调下降。如果足够明显，发动机速度的下降可在起动时使发动机熄火。本发明意图解决在徐行和起动操作期间的这样的潜在发动机下降，特别是通过使用从TCM至ECM的前馈补偿。在所披露的方法中，TCM识别离合器负载，且将被识别的离合器负载通信至TCM。ECM则使用被通信的离合器负载，以便在徐行或起动操作的持续时间将发动机空转速度保持在临界水平。
具体地，在此披露了一种车辆，具有发动机、变速器、ECM和上述TCM。发动机包括曲柄轴且具有空转速度。变速器包括输入构件和一个或多个输入离合器，所述离合器选择性地将曲柄轴连接至输入构件。TCM被编程为识别目标离合器扭矩，目标离合器扭矩是在车辆徐行操作期间输入离合器的被要求扭矩容量。该被识别的目标离合器扭矩被通信至ECM。ECM被编程为利用被识别目标离合器扭矩作为前馈发动机空转速度控制项贯穿徐行操作将发动机空转速度保持在临界水平。
变速器可选地可实施为双离合器变速器，其具有作为输入离合器的第一和第二输入离合器。
车辆可包括制动踏板，其压下产生制动信号。ECM可经由处理制动信号检测临界制动事件，且响应这样的临界制动事件以标定率使目标离合器扭矩减小或斜降。
车辆可还包括加速踏板，其压下产生油门请求信号。ECM可经由油门请求信号检测车辆的起动操作，且响应被检测的起动操作以标定缓变率使目标离合器扭矩增加或斜升。标定率可包括多个标定率，每个对应于不同的临界油门请求。
另外，TCM可计算在起动操作期间跨过输入离合器的滑移量。在该情况下，标定率中的一个可对应于超过标定临界值的跨过输入离合器的被确定滑移，当这样的临界滑移事件发生时该率被应用。TCM可在ECM检测到油门松开事件时以另外的标定率减小目标离合器扭矩。
用于上述车辆的系统包括变速器和TCM。
还披露了一种用于控制发动机的空转速度的方法。方法包括，经由变速器控制模块(TCM)在徐行操作期间识别车辆的输入离合器的目标离合器扭矩，然后将被识别的离合器扭矩通信至发动机控制模块(ECM)。该方法还包括利用被识别的目标离合器扭矩作为前馈空转速度控制项贯穿徐行操作将发动机空转速度保持在临界水平。
该方法方法还包括：经由压下制动踏板产生制动信号；经由TCM和ECM中的一个对制动信号的处理来检测临界制动事件；和响应被检测的临界制动事件，经由TCM以标定率减小目标离合器扭矩。
该方法还包括：经由压下加速踏板产生油门请求信号；经由TCM和ECM中的一个对油门请求信号的处理检测车辆的被请求起动操作；和响应被请求的起动操作，以标定率增加目标离合器扭矩。
标定率包括多个标定率，每个标定率对应于不同的油门请求。
该方法还包括：计算在被请求的起动操作期间跨过输入离合器的滑移量；和以对应于超过标定临界值的跨过输入离合器的被计算滑移量的一个标定率增加目标离合器扭矩。
该方法还包括：经由ECM检测油门松开事件；和经由TCM在ECM检测到油门松开事件时以所述多个标定率的另一个减小目标离合器扭矩。
本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施如所附的权利要求中定义的本发明的一些最佳模式和其它实施例的以下详细描述连同附图时显而易见。
附图说明
图1是具有变速器的示例车辆的示意图，该变速器在徐行或起动操纵期间利用前述控制方法被控制。
图2是描述图1所示的车辆的一组参数的时间图，幅度和时间分别示出在垂直和水平轴线上。
图3是显示在本发明控制方法中使用时的前馈离合器扭矩的另一时间图。
图4是描述前馈空转速度补偿控制方法的示例性实施例的流程图，该方法可与图1所示的车辆或具有输入离合器的其他车辆一起使用。
具体实施方式
参考附图，其中在几幅图中相同的附图标记指向相同的构件，车辆10在图1中示意性地示出。车辆10包括内燃发动机12和变速器14。变速器14在图1中示出为示例双离合器变速器(DCT)，其具有一对输入离合器C1和C2。具有作为指定起动离合器的输入离合器(诸如手动或自动的手动变速器)的其他变速器设计可还用在本发明的范围内。为了示意的一致性，图1的示例DCT在此之后被使用，而没有将变速器14限制到DCT构造。
图1的车辆10包括控制系统，其具有变速器控制模块(TCM)20和发动机控制模块(ECM)30。尽管为了简化从图1中省略，但其他控制模块可按照需要被包括。TCM 20和ECM 30彼此通信，例如，在控制器局域网络(CAN)总线或其他适当网络路径上。TCM 20和ECM 30被构造，即，在软件中被编程和在硬件中被配备为执行前馈发动机空转速度补偿控制方法100，其例子在以下参考图4被描述。方法100的执行意图相对于传统变速器设计优化徐行和起动操纵的总体质量和感受。方法100防止在应用起动/徐行离合器(诸如图1的示例变速器14的输入离合器C1或C2的任一个)时发动机速度的可感知下降。本方法对在徐行和起动期间各车辆参数的影响将参考图2-4更详细地描述。
在图1中示意性示出的发动机12响应于被接收的油门请求(箭头Th％)。油门请求(箭头Th％)可通过车辆10的司机被命令为加速踏板11A的行程的百分比或力，以指示被请求的发动机扭矩的相对水平。这样的力/形成可以传统方式经由油门传感器(未示出)检测。响应于油门请求(箭头Th％)被ECM 30的接收，发动机12将输入扭矩(箭头TI)传送至发动机曲柄轴15。输入扭矩(箭头TI)最终传递至变速器14。制动踏板11B的类似力/行程可作为制动信号(箭头BX)被捕获并输入至ECM 30，用于在方法100的执行中使用，因为制动踏板11B的释放可信号通知徐行操纵的开始，且可还与车辆10的被请求起动重合。
如本领域所理解的，图1中所示类型的DCT包括变速箱13，其包含两个独立操作的输入离合器，即，示例车辆10的相应的第一和第二输入离合器C1和C2。当起动车辆10时，输入离合器C1或C2可应用为起动离合器，例如当从第一挡位起动时，应用输入离合器C1。尽管为了阐释简易从图1省略，每个输入离合器C1和C2可还包括中心板，中心板包含任意数量的摩擦盘、摩擦板或其他适当摩擦材料。
输入离合器C1和C2可以是润滑的/湿的或干的。如果是润滑的，流体(箭头F)可通过发动机驱动的流体泵31循环到输入离合器C1、C2，或在干式DCT实施例中，流体(箭头F)可仅循环到变速箱13。响应来自各个车载控制器(以下详细解释)的指令，相关联的电子和液压离合器控制装置(未示出)最终控制换挡操作和车辆起动。
在图1的示例变速器14中，第一输入离合器C1控制DCT组件14的奇数编号的齿轮组24(GSO)，在示例7速变速器中例如是第一、第三、第五和第七挡位，而第二输入离合器C2控制任意偶数编号的齿轮组124(GSE)，例如在同一示例7速变速器中是第二、第四和第六挡位。在齿轮组24、124的每个内，附加的离合器(典型地是液压活塞促动的旋转或制动离合器)可按需要接合或断开，以建立期望的挡位状态。倒挡挡位状态可以是奇数编号的齿轮组24的一部分，且经由第一输入离合器C1控制。利用该齿轮设置，变速器14可通过其可获得的挡位范围快速换挡，而完全不干扰来自发动机12的功率流。
图1的示例车辆10中，变速器14还包括输出轴21，其连接至一组驱动轮(未示出)。输出轴21最终将变速器输出扭矩(箭头TO)传送至驱动轮(未示出)以推进车辆10。变速器14可包括连接至第一输入离合器C1的第一轴25、连接至第二输入离合器C2的第二轴27，和位于变速箱13内的相应奇数和偶数齿轮组24、124(GSO、GSE)，其二者均可经由来自槽35的变速器流体的通过发动机驱动的主泵31(例如经由泵轴37)或替换地经由辅助泵(未示出)进行的循环被冷却和润滑。
在变速器14内，第一轴25连接至奇数编号的齿轮组24(GSO)且仅驱动奇数编号的齿轮组24。第二轴27连接至偶数编号的齿轮组124(GSE)且仅驱动偶数编号的齿轮组124，包括倒挡齿轮组。当变速器14构造为如所示的DCT时，变速器14还包括上和下主轴17和19，它们分别连接至最终驱动(F/D)齿轮组34、134。最终驱动齿轮组34和134则连接至变速器14的输出轴21，且构造为提供任何需要的最终齿轮减速。
仍参考图2，TCM 20和ECM 30可构造为基于微处理器的计算机装置，其具有相关联的硬件元件，诸如处理器22、32和存储器23、33。存储器22、33可包括，但不必限于，有形、非瞬时计算机可读介质，诸如只读存储器(ROM)、光学存储器、固态闪存等，以及随机访问存储器(RAM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存等。TCM 20和ECM 30可还包括电路，包括但不限于，高速时钟、模数(A/D)电路、数模(D/A)电路、数字信号处理器或DSP、收发器26、36和必要的输入/输出(I/O)装置以及用于执行方法100所需的其他信号调制和/或缓冲电路，现将参考其余附图进行描述。方法100的所有相关联步骤可被编程到存储器23和/或33中，且按照需要从其经由处理器22和/或32执行。由此，在此所用的术语“构造为”是指编程和/或以其他方式构造或装备TCM 20和ECM 30以执行它们所需的功能，而没有进一步改变。
参考图2，时间曲线50描述图1所示的车辆10的一组参数的改变幅度(A)，幅度在垂直轴线上绘制，时间(t)在水平轴线上绘制。在t0之前，图1的车辆10待命，图1的制动踏板11B完全施加，且加速踏板11A完全释放。在t0，司机释放制动踏板11B，因此，相关的制动信号BX降到零，由此信号通知徐行操作的开始和可能的起动。即，没有临界量的图1所示的油门请求(箭头Th％)，车辆10将仅以标定徐行速度向前徐行，经由标定最大徐行扭矩被管理，而没有起动。
在任一情况下，图1的输入离合器C1或C2中的一个完全应用作为起动离合器。没有使用本方法100，该动作可导致大小为ΔNE的发动机速度的立即下降，如踪迹NE*的轨迹所指示的。发动机速度的下降将被维持，直到发动机扭矩(踪迹TE*)升高得足以增加以第一挡位起动时作用在图1的变速器14上(例如作用在轴17上)的轴扭矩(TS)。由此，在t1和t2之间，发动机速度(NE*)将增加到其目标水平NE，TGT。但是，t0和t2之间发生的瞬时发动机下降可被司机感知。本发明方法100寻求利用前馈离合器负载补偿方法经由图1的TCM 20和ECM 30之间的特定通信减小该下降的幅度和时长。
特别地，图1所示的TCM 20确定用于指定输入离合器的目标离合器负载(TC)，如下面参考图3所述的。目标离合器负载(TC)是起动离合器的期望扭矩容量，其再一次在图1的例子中是输入离合器C1或C2的任一个，这取决于设计，目标离合器负载(TC)值通过TCM 20通信至ECM 30。
在接收被通信的目标离合器负载(TC)时，ECM 30利用被接收的离合器负载(TC)作为控制参数来控制在起动/徐行时的空转速度。该控制动作导致由踪迹NE所示的轨迹。发动机扭矩(踪迹TE)由此在t0和t2之间如所示相对于没有执行方法100时确定的发动机扭矩(踪迹TE*)被有效地平滑。TCM 20输出具有平滑轨迹的目标离合器负载(TC)。在车辆10主动徐行时的临界硬制动事件(这在图2中在t3处发生)中，TCM 20具有在t4处使目标离合器扭矩(TC)下滑的附加步骤，由箭头R指示。这又减小发动机速度NE的下降率。
参考图3，目标离合器扭矩(TC)将被进一步详细地描述。如图2所示，当图1的发动机12空转时，制动踏板1B完全应用，加速踏板11A完全释放。这在图3的t0和t1之间发生。在图3中，t1至t5之间的所有缓变率(ramprate)基于加速踏板11A的力/行程的水平，即，油门请求的水平，且可利用不同临界力/行程值提前标定。目标离合器扭矩(TC)可设置有不同缓变率，这取决于起动的阶段。
第一缓变率示出在t1至t2之间，其对应于起动操作的初始加速阶段。这从第一水平T1持续直到随后到达第二水平T2。在此，第一水平T1可以是0％的区域或至图1的加速踏板11A的可忽略的施加。如果在徐行模式，T1的水平可以是标定的徐行扭矩，即，导致临界徐行速度的发动机扭矩值，典型地小于5kph。否则，第一水平T1可以是0 NM。
在t1处，发动机速度(NE)开始朝向目标水平上升，该目标水平是第二水平T2，该目标水平等于被请求的车轴扭矩减去标定的偏移量。稍微过一会，且在t3之前不久，输入轴速度(N15)相应前馈项(term)(即，从TCM提供的离合器扭矩(TC))而快速上升。随后在t3处达到第三水平T3，第三水平T3是标定的保持车轴扭矩。
时段t2至t3表示起动操作的另一阶段，其中，目标离合器扭矩(TC)保持在接近恒定水平或以轻微缓变率朝向第三水平T3增加，如所示的。随着输入轴速度(N15)增加，跨过指定起动离合器的滑移增加。当滑移超过标定滑移临界值时，TCM 20命令另一相对快的坡度。然后达到第四水平T4，水平T4是对于不可忽视但是跨过起动离合器的滑移的最小量的临界值所需的稳态扭矩值，例如，小于1-2 RPM的滑移。在t4处的油门松开时，TCM 20则将目标离合器扭矩(TC)降低回到第一水平T1，以标定的缓变率这样做，以便防止输出扭矩(图1的箭头TO)的任何突然变化。
参考图4，方法100的示例实施例以步骤102开始，其中图1的TCM 20确定是否存在执行车辆10的徐行操作的一些条件。步骤102可要求处理制动信号(BX)和油门请求(Th％)。如果这些信号指示车辆10的徐行被请求，方法100行进到步骤104。否则，步骤102被重复。
在步骤104处，图1的TCM 20接下来计算目标离合器扭矩(TC)，作为用于徐行操作的期望离合器容量。作为例子，目标离合器扭矩(TC)可依据加速踏板11A的位置来计算，即，司机请求的车轴扭矩。一旦目标离合器扭矩(TC)已知，则方法100行进至步骤106。
步骤106要求将目标离合器扭矩(TC)通信至ECM 30，诸如通过将目标离合器扭矩(TC)的值在图1的CAN总线或任何其他适当网络路径上传送至ECM 30。一旦ECM 30已经接收目标离合器扭矩(TC)，方法100行进至步骤108。
在步骤108处，图1所示的ECM 30可将发动机速度目标设定至一水平，其足以让车辆10徐行，同时还保持之前在步骤106处通信的目标离合器扭矩(TC)。ECM 30使用被接收的目标离合器扭矩(TC)作为前馈项，例如，作为比例-积分-微分(PID)控制环的一部分(如本领域所理解的)，以在徐行期间保持目标空转速度。方法100随后行进至步骤110。
在步骤110处，图1的TCM 20和ECM 30一起确定车辆10的起动是否被请求，即，通过处理被接收的油门请求(Th％)。如果是，方法100行进至步骤112。否则，重复步骤108。
步骤112要求增加发动机速度，其在图3中表示为踪迹NE，同时增加目标离合器扭矩(TC)，以补偿该附加的离合器负载。方法100行进至步骤114。
在步骤114处，方法100包括确定在步骤110处请求的车辆起动操作是否完整。步骤114的一部分可包括，例如，检测在图2中t3处显示的类型的临界硬制动事件，诸如通过处理制动水平(图1的箭头BX)和将这些水平(以及改变的车辆速度)与标定硬制动临界值进行比较。如果是，方法100行进至步骤116。否则，重复步骤112。
步骤116可包括以标定率使目标离合器扭矩(TC)倾斜。该控制的倾斜率(如图2中的箭头R所示)，有助于防止发动机速度的可感知下降，其是本发明方法100的首要目标。方法100在执行步骤116之后完成，且可在步骤102处再重复开始。
方法100的基本逻辑可被包括在具有用作徐行/起动离合器的输入离合器的任何变速器设计中。如以上详细所述，在基于PID的发动机空转控制策略中将目标输入离合器扭矩容量或负载用作前馈项可最终减小或消除发动机速度的可感知下降，特别是在起动或徐行操作期间。这些和其他潜在优势可被实现，各附图所示的示例实施例的变体是可行的，而没有偏离意图的本发明范围。
详细描述和附图或视图支持和描述本发明，但是本发明的范围意图仅由权利要求限定。尽管已详细描述了用于执行要求保护的发明的最佳模式(如果知道的话)和其他实施例，存在各种替换涉及和实施例，用于实践限定在所附权利要求中的本发明。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：
发动机，具有曲柄轴和发动机空转速度；
变速器，具有输入构件和输入离合器，其中，在车辆的徐行操作期间，输入离合器选择性地将曲柄轴连接至输入构件；
发动机控制模块(ECM)，其与发动机通信；和
变速器控制模块(TCM)，与ECM和变速器通信，其中，TCM被编程为识别在车辆徐行操作期间输入离合器的目标离合器扭矩，并将被识别的目标离合器扭矩通信至ECM，并且其中，ECM被编程为利用被识别的目标离合器扭矩作为前馈发动机空转速度控制项贯穿徐行操作的持续时间将发动机空转速度保持在临界水平。
2.如权利要求1所述的车辆，其中，变速器为双离合器变速器，其具有作为输入离合器的第一输入离合器和第二输入离合器。
3.如权利要求1所述的车辆，还包括制动踏板，其压下产生制动信号，其中，ECM被编程为经由制动信号检测临界制动事件，且响应被检测的临界制动事件以标定率减小目标离合器扭矩。
4.如权利要求1所述的车辆，还包括加速踏板，其压下产生油门请求信号，其中，TCM被编程为经由油门请求信号检测车辆的起动操作，且响应被检测的起动操作以标定率增加目标离合器扭矩。
5.一种用于车辆的系统，所述车辆具有发动机和发动机控制模块(ECM)，该系统包括：
变速器，具有输入构件和输入离合器，所述输入离合器选择性地将发动机的曲柄轴连接至输入构件；和
变速器控制模块(TCM)，与ECM和输入离合器通信，其中，TCM被编程为识别在车辆徐行操作期间输入离合器的目标离合器扭矩，且将被识别的目标离合器扭矩通信至ECM作为前馈发动机空转速度控制项。
6.如权利要求5所述的系统，其中，变速器为双离合器变速器，其具有作为输入离合器的第一输入离合器和第二输入离合器。
7.如权利要求5所述的系统，其中，车辆包括制动踏板，其压下产生制动信号，并且其中，TCM被编程为，响应超过标定硬制动临界值的临界制动信号，以标定率减小目标离合器扭矩。
8.如权利要求5所述的系统，其中，车辆包括加速踏板，其压下产生油门请求信号，并且其中，TCM被编程为，响应超过标定起动临界值的油门请求信号增加目标离合器扭矩，所述标定起动临界值表示车辆的被请求的起动操作。
9.如权利要求8所述的系统，其中，标定率包括多个标定率，每个标定率对应于不同的临界油门请求。
10.如权利要求9所述的系统，其中，TCM被编程为计算在被请求的起动操作期间跨过输入离合器的滑移量，并且其中，所述多个标定率的一个对应于超过标定滑移临界值的跨过输入离合器的被计算滑移量。
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