CN105276161B - 具有离合器咬点得知逻辑的变速器系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于得知车辆中受位置控制的离合器的咬合点的方法，车辆具有发动机和变速器，所述方法包括在变速器在驻车且发动机空转时经由控制器命令离合器叉的接合。方法还包括经由控制器控制离合器的施加位置，计算离合器的离合器扭矩容量，且经由位置传感器测量施加位置。在计算的离合器扭矩容量等于校准的离合器扭矩容量时施加位置被记录为离合器咬合点。随后使用记录离合器咬合点控制变速器。系统包括变速器、输入离合器和配置为执行该方法的控制器。车辆包括发动机、变速器、受位置控制的输入离合器和控制器以及离合器位置传感器。

Description

具有离合器咬点得知逻辑的变速器系统
技术领域
本发明涉及具有离合器咬点得知逻辑(clutch bite point learning logic)的变速器系统。
背景技术
车辆变速器使用摩擦离合器以在旋转构件之间传递扭矩，且由此实现期望的速度比。自动变速器的离合器通常是由受压力控制的，而双离合变速器(DCT)或自动手动变速器(AMT)的离合器通常是受位置控制的。不同于经由液压压力命令控制的压力控制离合器，受位置控制的离合器经由离合器位置命令而被控制到具体促动器位置，每一个促动器位置具有相应的扭矩容量，如经由校准的扭矩-位置曲线或查找表确定的。逻辑使得被命令离合器位置转换为相应的被命令离合器扭矩。对给定离合器的扭矩-位置特点的确切了解对最佳的动力传动系控制来说是很关键的。
发明内容
方法公开的方法用于准确地车辆中受位置控制的输入离合器的离合器咬合点，车辆具有变速器和发动机。本文使用的术语“咬合点”是指对应于校准扭矩容量的离合器施加装置的行进位置，通常是离合器活塞或其他直线促动器。校准的扭矩容量是输入离合器所需以开始接合和传递扭矩的扭矩容量。最终，得知的离合器咬合点记录在存储器中且随后被控制器使用以控制变速器。
方法可以在车辆时经由控制器自动执行，例如在车辆的PRNDL杆设定到驻车状态且发动机空转时。根据本方法被控制器得知的咬合点可以作为首次得知过程(在车辆组装过程期间在制造场执行该过程)发生或在每次条件允许这种测试时发生。
在执行实施该方法的咬合点得知逻辑过程中，车辆的动力传动系被有效地用作测功器。即驱动系统在发动机上设置载荷，且发动机又提供用于执行本文所述的咬合点测试的必要的输入扭矩。方法的使用最终目的是提供用于离合器咬合点的准确初始值，且由此更一致的初始换挡质量和缓动/起步性能。
经由方法控制的变速器可以是利用如上所述类型的受位置控制的离合器的任何变速器设计。示例性变速器实施例包括干式和湿式润滑双离合变速器(DCT)，以及自动手动变速器(AMTs)。
用于得知咬合点的示例性方法包括在变速器处于驻车状态且发动机空转时经由控制器命令变速器中离合器叉的接合，且经由控制器控制受位置控制的离合器施加位置。方法还包括在控制施加位置的同时计算受位置控制的离合器的离合器扭矩容量，且在计算的离合器扭矩容量等于校准离合器扭矩容量时经由位置传感器测量施加位置。另外，方法包括在控制器的存储器中记录测量的施加位置，其中记录的测量施加位置为离合器咬合点，且其后使用离合器咬合点控制变速器。
控制离合器施加位置可以包括使用控制器的比例-积分-微分(PID)控制逻辑，以由此增加或减少离合器活塞或另一离合器促动器的直线位置。计算离合器扭矩容量可以包括计算作为报告的发动机扭矩函数的该值，例如通过从报告的发动机扭矩减去惯性扭矩值，以生产计算的离合器扭矩容量。
还公开一种用于车辆的系统，车辆具有发动机。在一实施例中，系统包括受位置控制的输入离合器、相对于输入离合器定位的位置传感器、变速器和控制器。变速器具有齿轮组，其经由相应的离合器叉选择，且还包括经由输入离合器选择性地连接到发动机的输入构件。控制器被编程为得知输入离合器的咬合点，且由此执行来自存储器的指令，以执行上述方法的步骤。
根据本发明的一个方面，提出一种用于车辆的系统，所述车辆具有发动机，所述系统包括：
受位置控制的输入离合器；
位置传感器，相对于受位置控制的输入离合器定位；
齿轮组，其每一个经由多个离合器叉中的相应一个而被选择；
变速器，具有输入构件，所述输入构件经由受位置控制的输入离合器而选择性地连接到发动机；和
控制器，被编程为得知受位置控制的输入离合器的咬合点，其中控制器执行来自存储器的指令，以由此：
在变速器处于驻车状态且发动机运转时，命令所述多个离合器叉中的一个接合；
经由控制器控制受位置控制的输入离合器的施加位置；
在控制施加位置的同时，计算受位置控制的输入离合器的离合器扭矩容量；
在计算的离合器扭矩容量等于校准的离合器扭矩容量时，使用位置传感器测量施加位置；
在存储器中将测量的施加位置记录为离合器咬合点；和
使用所述离合器咬合点控制变速器。
优选地，其中控制器包括比例-积分-微分(PID)控制逻辑，且被编程为使用PID控制逻辑通过充分地增加或减少离合器促动器的直线位置以至实现校准离合器扭矩容量而控制受位置控制的输入离合器的施加位置。
优选地，其中控制器接收报告的发动机扭矩，且计算作为报告的发动机扭矩的函数的离合器扭矩容量。
优选地，其中所述函数包括从报告的发动机扭矩减去惯性扭矩值。
优选地，其中变速器是双离合变速器，且离合器是将发动机连接到双离合变速器的两个输入离合器中的一个。
根据本发明的另一方面，提出一种车辆，包括:
内燃发动机；
受位置控制的输入离合器；
位置传感器，相对于输入离合器定位；
变速器，具有:
多个齿轮组，其每一个经由多个离合器叉的相应离合器叉而被选择；和
输入构件，经由输入离合器而选择性地连接到发动机；和
控制器，与受位置控制的输入离合器和发动机通信，且被编程为得知受位置控制的输入离合器的离合器咬合点，其中控制器执行来自存储器的指令，以由此：
在变速器处于驻车状态且发动机空转时，命令所述多个离合器叉中的一个接合；
经由控制器，控制受位置控制的输入离合器的施加位置；
在控制施加位置的同时计算受位置控制的输入离合器的离合器扭矩容量；
在计算的离合器扭矩容量等于校准的离合器扭矩容量时，使用位置传感器测量施加位置；
在存储器中将测量的施加位置记录为离合器咬合点；和
使用离合器咬合点控制变速器。
优选地，其中控制器包括比例-积分-微分(PID)控制逻辑，且编程为使用PID控制逻辑通过增加或减少离合器促动器的直线位置而控制离合器施加位置。
优选地，其中控制器接收报告的发动机扭矩，且计算作为报告的发动机扭矩的函数的离合器扭矩容量。
优选地，其中所述函数包括从报告的发动机扭矩减去惯性扭矩值。
优选地，其中变速器是双离合变速器，且离合器是将发动机连接到双离合变速器的两个输入离合器中的一个。
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是示例性车辆的示意图，车辆具有变速器、输入离合器和控制器，控制器被编程为使用本文所述的方法得知输入离合器的咬合点。
图2是用于得知图1所示的输入离合器的咬合点的示例性方法的流程图。
图3是用于图1车辆的示例性位置和发动机速度的时间曲线图，时间绘制在水平轴线上且量值绘制在垂直轴线上。
图4是示例性扭矩-位置曲线，促动器位置绘制在水平轴线上且相应离合器扭矩绘制在垂直轴线上。
具体实施方式
参见附图，其中几幅图中相同的附图标记表示相同或类似的部件，示例性车辆10在图1中被示意性示出。车辆10包括对发动机速度控制信号(箭头CCNE)做出响应的内燃发动机(E)12、变速器14和控制器(C)20。发动机12具有连接到奇数和偶数轴15O和15E的输出构件15，所述轴每一个以发动机速度(箭头NE)旋转以生产输入扭矩(箭头TI)，该发动机12选择性地经由一个或多个受位置控制的输入离合器C1和/或C2而被连接到变速器14的输入构件21。控制器20被编程为执行方法100，其实施例在下文参考图2描述，以由此得知在图1的非限制性示例双离合变速器(DCT)实施例中的两个输入离合器C1和C2的咬合点。出于说明一致性，图1的变速器14在下文被称为DCT 14。然而，控制器20可以用于任何受位置控制的离合器，例如仅使用一个输入离合器的自动手动变速器中使用的类型。
如本领域已知的，DCT，例如图1的DCT 14，组合了手动变速器和自动变速器的一些特征。DCT可以为干式或润滑/湿式类别，干式DCT不具有发动机驱动的泵。在例如DCT 14的DCT中，一对受位置控制的输入离合器中指定的一个经由离合器叉和相关的离合器同步器17(出于简单的目的而在下文称为离合器叉17)接合奇数编号的齿轮组18A、18B、18C和18D，即相应的第一、第三、第五和第七档位，在图1的实施例中其每一个具有连接到DCT 14的静止构件24的节点，如在示例性的7速DCT 14中布置在第一/奇数输入轴21O上的。
其他受位置控制的输入离合器被施加以在第二/偶数输入轴21E上接合偶数编号的齿轮组18E、18F、18G，例如第二、第四、和第六档位。倒车(REV)齿轮组18H可以经由图1所示的示例性构造中的输入离合器C2的接合而被进入。当在图1中示意性地显示时，输入离合器C1和C2包括本领域已知的所有所需的离合器结构，即汽缸、活塞、具有摩擦材料的离合器板、和在压力下的液压流体供应(例如来自发动机驱动的主泵)。
每一个输入离合器C1和C2的直线位置或用于施加输入离合器C1和C2的任何离合器活塞或直线促动器的直线位置可以经由相应的离合器位置传感器SP(例如霍耳效应传感器)测量。测量的离合器位置(箭头P1和P2)经控制器区域网络(CAN)总线或其他合适的通信路径而传递到控制器20，以用于DCT 14的控制，包括执行如下参考图2所述的方法100。
示例性DCT 14还具有输出构件25，其经由最终驱动齿轮组22A和22B连接到所示的相应奇数编号和偶数编号齿轮组的输出轴31A和31B，以最终将输出扭矩(箭头TO)传输到一组驱动车轮(未示出)。控制器20经由离合器接合叉和同步器17的应用而命令所需齿轮组的接合，如本领域已知的，用于在即来的换挡之前的下一个被选择档位状态。随后经由一组离合器位置命令(箭头PX)而命令换挡到对于特定换挡来说所需要的输入离合器C1或C2中的任一个。因此，相对于发生在常规的自动变速器中的换挡而言，DCT可改善换挡速度，通常具有改进的换挡控制和增加的功率。
图1的控制器20在一定的临界咬合点得知进入条件期间选择性地执行实施本发明方法100的代码或指令，例如通过记录在实体非瞬时存储器(M)上使用处理器(CPU)执行的计算机代码或指令，以便准确地得知两个输入离合器C1和C2的离合器咬合点。用于执行图2方法100的示例性车辆参数显示在图3中，代表性的扭矩-位置曲线显示在图4中。
控制器20可以是变速器控制模块或整合的变速器和发动机控制模块，其取决于设计，且可以配置为是具有CPU和存储器M的基于微处理器的计算机装置。CPU可以接收和处理各种车辆参数和控制输入，包括发动机开/关状态信号(箭头SE)，PRNDL状态(箭头PRNDL)，和报告的发动机扭矩(箭头TE)，即估计或实际的发动机扭矩值，其可从发动机控制模块或整合控制器20中的相似逻辑模块获得，这也取决于期望的设计。存储器M可以包括光学或磁性只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)，闪速存储器等。控制器20还可以包括逻辑电路，包括但不限于高速时钟，模拟-数字(A/D)电路、数字-模拟(D/A)电路、数字信号处理器或DSP、和任何所需的输入/输出(I/O)装置以及其他信号调制和缓冲电路。
控制器20还利用比例-积分-微分(PID)控制逻辑，以用于如下所解释的方法100的所需步骤中的一些。如本领域所理解的，PID控制是指控制回路反馈机构和相关的逻辑控制，其使用三个项，即比例(P)、积分(I)和微分(D)项，每一个项代表相应的现在、过去和未来误差值。这种逻辑可以用于闭环控制动作。
参见图2，方法100的示例性实施例从步骤102开始，其中控制器20接收和处理车辆参数，包括DCT 14的PRNDL状态(箭头PRNDL)和开/关(on/off)发动机状态信号(箭头SE)，两者显示在图1中。方法100随后前进到步骤104。
在步骤104，控制器20接下来确定在步骤102被接收和处理的车辆参数是否足以进行输入离合器C1和C2的咬合点的得知。经由方法100提供的咬合点得知逻辑仅在图1的DCT14处于驻车且发动机12空转时触发，例如在车辆10位于车辆组装场在汽车/发动机首次被启动时，和/或在售后维修站。在驻车/发动机空转进入或使能(enable)条件满足时，方法100前进到步骤106。否则，方法100重复步骤102。
在步骤106，图1的控制器20可以确定是否已经完成了输入离合器C1的咬合点得知测试。这种步骤可以包括参照存储器M中的标志，或者验证已经为输入离合器C1记录了咬合点值。如果第一输入离合器C1的咬合点已经被得知且记录在存储器M中，则方法100前进到步骤108以测试另一输入离合器C2。否则，方法100前进到步骤107。对于方法100的其余部分描述，偶数编号的方法步骤108-126对应于奇数编号的步骤107-125，奇数编号的步骤适用于输入离合器C2。因此，为了说明清楚，方法100的奇数编号和偶数编号的步骤将一起描述。图2包括标记“C1BPL”和“C2BPL”，指示分开的C1咬合点得知(BPL)和C2BPL逻辑的开始。
步骤107和108两者包括命令离合器叉和同步器17中的指定一个在图1所示的输入轴21O和21E中的相应一个上的接合，即步骤107关于输入轴21O且步骤108关于输入轴21E。例如，控制器20可以命令用于在步骤107中获得第七档位的叉和同步器17的接合，或命令用于在步骤108中获得第六档位的叉和同步器17的接合。步骤107和108还包括启用发动机12的发动机速度请求，无论是在控制器20的逻辑中还是在分开的专用发动机控制模块(未示出)逻辑中。
为了加载具有发动机12的动力传动系，控制器20将发动机速度控制信号(CCNE)传递到发动机12，或在控制器20配置为单独作为变速器控制器时请求这种发动机速度控制信号(CCNE)从发动机控制模块的传递，使得发动机12在驻车时以校准速度空转。合适的空转速度可以等于或接近900RPM，或在其他实施例中为任何其他恒定速度。方法100前进到分别用于输入离合器C1和C2的步骤109或110，且确定在输入轴21O或21E上使用的指定叉和同步器17是否完全接合。用于输入离合器C1的步骤107和109以及用于输入离合器C2的步骤108和110重复，直到指定叉和同步器17完全接合，此时方法100前进到用于输入离合器C1的步骤111或用于输入离合器C2的步骤112。
步骤111和112包括将离合器位置控制命令(图1的箭头PX)分别传递到输入离合器C1或C2，和经由控制器20的PID控制逻辑增加或减少输入离合器C1或C2的直线离合器施加位置。步骤111和112的目标是将相应输入离合器C1或C2朝向校准扭矩容量运动，例如达到或略微高于15Nm，如上所述。由此，步骤111和112包括计算输入离合器C1和C2的离合器扭矩，例如根据报告的发动机扭矩(箭头TE)的函数计算。例如，控制器20可以使用对应于用于校准发动机速度(箭头NE)的已知发动机扭矩的、图1的报告的发动机扭矩(箭头TE)，且可以从该值减去驱动系统惯性扭矩，即克服发动机12的惯性所需且连接驱动系统部件的输入扭矩的量，且开始图1的奇数和偶数轴15O和15E的旋转。
简要地参见图4，代表性扭矩-位置曲线50显示为具有在水平轴线上所示的以毫米(mm)表示的离合器施加位置(P)、和在垂直轴线上所示的以Nm表示的离合器扭矩容量(T)。校准扭矩容量显示为线TCAL。还在图4绘制了打开离合器点(OC)54，吻合点(KP)56其中每当需要/请求0Nm离合器扭矩时，输入离合器C1的相接侧正好开始接触零扭矩点(ZTP)58(即从咬合点(BP)60推算出且通过控制器20命令的离合器位置)和最小直线点(MLP)62(在该点扭矩-位置关系变为直线)。MLP 62具有通过线TMLP示出的相应扭矩值，例如在TCAL为15Nm时为约60Nm。
图2所示的方法100的步骤111和112包括，使用控制器20的闭环PID控制以及瞬时和积累的离合器扭矩误差，在得知的吻合点，即图4的KP 56，开始施加输入离合器C1或C2。即，控制器20的PID控制逻辑用于按照需要增加或减少输入离合器C1或C2的活塞或其他离合器促动器的位置，以便实现校准离合器扭矩容量(TCAL)。控制器20计算用于输入离合器C1或C2的离合器扭矩，且随后前进到分别用于输入离合器C1和C2的步骤113或114。
在步骤113和114，图1的控制器20确定从步骤111和112计算的离合器扭矩容量是否已经达到校准扭矩容量(TCAL)。如果否，则方法100从步骤113前进到步骤115，或从步骤114前进到步骤116。否则，方法100前进到分别用于输入离合器C1和C2的步骤117或118。
步骤115和116包含了确定步骤104的使能条件是否仍满足。如果是，则步骤111和112分别针对输入离合器C1和C2重复。如果使能条件不再满足，则方法100前进到用于输入离合器C1的步骤119和用于输入离合器C2的步骤120。
步骤117和118两者包括记录用于施加相应输入离合器C1或C2的活塞或其他直线促动器的直线位置。例如，图1所示的位置传感器SP可以将测量的离合器位置(箭头P1或P2)传递到控制器20，其中接收的测量位置随后记录在存储器(M)中。方法100随后前进到用于输入离合器C1的步骤121和用于输入离合器C2的步骤122。
在步骤119和120，方法100的咬合点得知测试被终止。直到这些步骤所有记录的信息可以被清除，且之前在步骤107和108接合的叉和同步器17自动脱开且允许重设到中性。方法100可以在步骤102重新开始。
步骤121和122(在于相应步骤117和118记录离合器位置P1或P2之后执行)包括命令叉和同步器17(所述叉和同步器17之前在步骤107或108接合)脱开且返回到中性。对于输入离合器C1，方法100随后前进到步骤123，同时针对输入离合器C2执行步骤124。
在步骤123和124，图1的控制器20确定来自相应步骤107和108的叉和同步器17已经返回到中性，即不再接合，这例如通过验证叉的位置和/或供给叉的管线压力的位置而进行。控制器20重复用于输入离合器C1的步骤121和123，直到指定的叉再次达到中性，且随后前进到步骤125。同样，对于输入离合器C2，控制器20重复步骤122和124，直到步骤108的叉达到中性，且随后前进到步骤126。
步骤125和126包括验证输入离合器C1或C2的咬合点得知测试完成。如果测试完成，则方法100完成，如图2通过*所示的，或方法100可以在维修期间按照需要在步骤102重新开始。否则，方法100可以前进到步骤119或120，且终止如上所述的测试。然而，如果用于离合器C1的步骤117、121和123或用于离合器C2的步骤118、122和124成功完成，则这种结果不太可能发生。
参见图3，通过方法100和控制器20提供的咬合点得知测试经由时间曲线图40图形地显示，时间(t)绘制在水平轴线上且量值(M)绘制在垂直轴线上。图3的在步骤107和108设定的发动机速度(迹线NE)保持稳定，例如等于或接近RPM，且步骤111和112造成被测量的离合器位置P1和P2的改变。随离合器位置P1和P2改变，离合器扭矩(迹线TC)开始上升。
在图3中，在t0和t1之间通过控制器20计算的离合器扭矩(迹线TC)对应于输入离合器C1的扭矩容量，而在t1-t2持续时间内的离合器扭矩(迹线TC)对应于输入离合器C2的扭矩容量。离合器扭矩(迹线TC)开始朝向校准扭矩容量(迹线TCAL)上升且最后超越该校准扭矩容量。
在计算的离合器扭矩(迹线TC)稳定在校准扭矩容量(TCAL)处或稳定在略高于其之后，控制器20随后经由PID控制逻辑保持离合器位置P1和P2达到校准量的时间。在这种情况发生时，控制器20随后记录分别用于输入离合器C1和C2的相应咬合点(BP1，BP2)，如上文针对图2的步骤117和118所述的。
一旦输入离合器C1和C2二者的咬合点(BP1，BP2)已经被得知(对于每一个输入离合器C1和C2其会花费大约7-10秒)，则控制器20使用得知的咬合点(BP1，BP2)执行针对DCT14的控制动作。例如，控制器20可以用正确的咬合点更新图4的曲线50，且此后在所有随后换挡中使用曲线50控制DCT 14。
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。

Claims (10)

1.一种用于得知车辆中受位置控制的离合器的离合器咬合点的方法，所述车辆具有发动机和变速器，所述方法包括：
在变速器处于驻车状态且发动机空转时，经由控制器命令变速器中的离合器叉的接合；
经由控制器控制受位置控制的离合器的施加位置；
在控制施加位置的同时，计算受位置控制的离合器的离合器扭矩容量；
在计算的离合器扭矩容量等于校准的离合器扭矩容量时，经由位置传感器测量施加位置；
在控制器的存储器中将测量的施加位置记录为离合器咬合点；和
使用离合器咬合点控制变速器。
2.如权利要求1所述的方法，其中控制离合器的施加位置包括：使用控制器的比例-积分-微分(PID)控制逻辑，以按照需要增加或减少离合器促动器的直线位置，以实现校准的离合器扭矩容量。
3.如权利要求1所述的方法，其中计算离合器扭矩容量包括：根据发动机的报告的扭矩的函数而计算离合器扭矩容量。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述函数包括从报告的扭矩减去惯性扭矩值。
5.如权利要求1所述的方法，其中变速器是双离合变速器，且受位置控制的离合器包括将发动机连接到双离合变速器的一对输入离合器，且其中所述方法针对两个输入离合器的每一个分别执行。
6.如权利要求1所述的方法，其中将测量的施加位置记录为离合器咬合点包括：在易于被控制器访问的扭矩-位置查找曲线中记录离合器咬合点。
7.一种用于车辆的系统，所述车辆具有发动机，所述系统包括：
受位置控制的输入离合器；
位置传感器，相对于受位置控制的输入离合器定位；
齿轮组，其每一个经由多个离合器叉中的相应一个而被选择；
变速器，具有输入构件，所述输入构件经由受位置控制的输入离合器而选择性地连接到发动机；和
控制器，被编程为得知受位置控制的输入离合器的咬合点，其中控制器执行来自存储器的指令，以由此：
在变速器处于驻车状态且发动机运转时，命令所述多个离合器叉中的一个接合；
经由控制器控制受位置控制的输入离合器的施加位置；
在控制施加位置的同时，计算受位置控制的输入离合器的离合器扭矩容量；
在计算的离合器扭矩容量等于校准的离合器扭矩容量时，使用位置传感器测量施加位置；
在存储器中将测量的施加位置记录为离合器咬合点；和
使用所述离合器咬合点控制变速器。
8.如权利要求7所述的系统，其中控制器包括比例-积分-微分(PID)控制逻辑，且被编程为使用PID控制逻辑通过充分地增加或减少离合器促动器的直线位置以至实现校准离合器扭矩容量而控制受位置控制的输入离合器的施加位置。
9.如权利要求7所述的系统，其中控制器接收报告的发动机扭矩，且计算作为报告的发动机扭矩的函数的离合器扭矩容量。
10.如权利要求7所述的系统，其中变速器是双离合变速器，且离合器是将发动机连接到双离合变速器的两个输入离合器中的一个。
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