CN105370872A - 双离合变速器的带动力降档控制 - Google Patents

双离合变速器的带动力降档控制 Download PDF

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Abstract

一种车辆包括发动机、双离合变速器(DCT)、和控制器。控制器执行一种方法以检测从已获得档位到希望档位的DCT的所请求的带动力降档。从输入离合器中识别即将脱离的和即将接合的离合器用于带动力降档，并且控制器确定发动机速度是否已经达到了目标同步速度。控制器当用于希望档位的拨叉已经接合时以一校准缓变率增大即将接合的离合器扭矩，并以另一校准缓变率释放即将脱离的离合器时。如果发动机爆燃存在，则控制器调整即将接合的离合器缓变率，使用发动机扭矩管理以控制所述爆燃，并且允许即将脱离的离合器继续脱开。当即将接合的离合器达到发动机的全扭矩容量并且即将脱离的离合器完全地脱除时，带动力降档完成。

Description

双离合变速器的带动力降档控制
技术领域
本公开涉及对具有双离合变速器的车辆中的带动力降档(power-ondownshift)操纵的控制。
背景技术
双离合变速器(DCT)结合了手动和自动变速器的某些特征。在DCT中，第一输入离合器连同特定的齿轮拨叉和同步器被施加以接合齿轮箱的奇数编号齿轮，即，第一档位、第三档位、第五档位等。分开的第二输入离合器与不同的齿轮拨叉和同步器被施加以接合偶数齿轮，诸如第二档位、第四档位、第六档位等。变速器控制模块使用各种可用的控制输入，例如发动机加速度和车辆制动水平来预测希望档位。变速器控制模块继而命令用于所述希望档位的特定齿轮拨叉的接合，并且齿轮拨叉接合发生在希望档位所需的输入离合器接合之前。由于DCT的独特构造，其可以相对于那些传统的汽车变速器提供更快的换挡速度，同时具有改进的总体换挡控制和增大的换挡后功率。
发明内容
本文公开了一种包括双离合变速器(DCT)和控制器的系统。控制器，例如变速器控制模块，被编程为控制如本文所述的DCT的带动力降档。控制器执行实施一种方法的指令。指令的执行引起控制器减小在传统控制的带动力降档末尾处通常经历的的延迟。控制器允许即将脱离的离合器脱开并且使用即将接合的离合器管理，和，如果必要的话，发动机扭矩管理，以在带动力降档过程中控制发动机爆燃(flare)。本方法意图为减少完成带动力降档所花费的时间量，同时减少离合器磨损。也就是，通过相对于传统控制方法在给定换挡顺序中较早地释放即将脱离的离合器，使得在带动力降档过程中由即将脱离的离合器吸收的能量总量极大地减少。
在示例实施例中，车辆包括内燃发动机、DCT、和控制器。DCT包括输入构件、一对输入离合器、以及分开的奇数编号和偶数编号齿轮组。控制器被编程或以其他方式被配置为检测从已获得档位至希望档位的DCT的所请求的带动力降档，并且从一对输入离合器中识别用于所请求的带动力降档的即将脱离的和即将接合的离合器。
控制器还确定发动机速度是否已经达到了目标同步速度，当用于希望档位的拨叉已经接合时以校准缓变率(ramprate)增大即将接合的离合器的扭矩容量，并且以相同或另一校准缓变率释放即将脱离的离合器。当发动机爆燃存在时，控制器此后调整校准缓变率以由此将发动机爆燃降低至校准水平。当即将接合的离合器达到发动机的全扭矩容量并且即将脱离的离合器完全地脱除(exhausted)时，所请求的带动力降档完成。
控制器可被编程为，在用于即将接合的离合器的拨叉接合之后、在释放即将脱离的离合器之前，等待一校准的时间间隔。所请求的带动力降档可经由已获得档位、油门水平、制动水平、车辆速度、以及希望档位的处理而通过控制器检测到。
控制器还可以被编程为接收发动机速度和DCT的输入构件的速度，并且计算所接收的速度的差以确定发动机爆燃是否存在。
在发动机爆燃期间，控制器可自动地以一最大发动机扭矩限制发动机扭矩的增大。在一些实施例中，扭矩的增大可经由从变速器至发动机控制模块的扭矩请求而获得。
作为控制方法的部分，仅当同步速度已经被维持校准同步持续时间时，快速锁定率可以被命令以快速地增大即将接合的离合器扭矩。快速锁定率可比校准率更陡。
还公开包括上文提到的DCT和控制器的系统。
一种控制具有发动机和DCT的车辆中的带动力降档的方法，包括经由控制器检测从已获得档位至希望档位的DCT的所请求的带动力降档。该方法还包括从DCT的一对输入离合器中识别用于所请求的带动力降档的即将脱离的离合器和即将接合的离合器，并且确定发动机的速度是否已经达到了目标同步速度。附加地，该方法包括当用于希望档位的拨叉已经接合时以校准缓变率经由控制器增大即将接合的离合器的离合器扭矩，并且继而在增大即将接合的离合器的离合器扭矩的同时，以另一校准缓变率释放即将脱离的离合器。当发动机爆燃存在时控制器调整校准缓变率以由此将发动机爆燃降低至校准水平，并且继而当即将接合的离合器达到发动机的全扭矩容量并且即将脱离的离合器被完全地脱除时完成所请求的带动力降档，由此将DCT过渡至希望档位。
根据本发明的一个方面，提出一种车辆，包括：
具有发动机速度的发动机；
双离合变速器(DCT)，其具有输入构件、一对输入离合器、以及分开的奇数编号和偶数编号齿轮组，其中所述一对输入离合器中的指定一个的施加将所述发动机连接至所述奇数编号或偶数编号齿轮组中的对应一个；以及
控制器，其与所述一对输入离合器通信，其中所述控制器包括处理器以及有形的、非暂时性存储器，并且其中所述控制器被配置为：
检测从已获得档位到希望档位的DCT的所请求的带动力降档；
从所述一对输入离合器中识别用于所请求的动力降档的即将脱离的离合器和即将接合的离合器；
确定所述发动机速度是否已经达到了目标同步速度；
当用于所述希望档位的拨叉已经接合时，以一校准缓变率增大所述即将接合的离合器的离合器扭矩；
在以所述校准缓变率增大所述即将接合的离合器的离合器扭矩的同时，以所述校准缓变率释放所述即将脱离的离合器；
当发动机爆燃存在时，调整所述校准缓变率以由此将所述发动机爆燃降低至校准水平；并且
当所述即将接合的离合器达到发动机的全扭矩容量并且所述即将脱离的离合器完全地脱除时，完成所请求的带动力降档。
优选地，其中所述控制器被编程为，在用于所述即将接合的离合器的拨叉接合之后、在释放所述即将脱离的离合器之前，等待一校准的时间间隔。
优选地，其中所述控制器被编程为，通过处理所述已获得档位、油门水平、制动水平、车辆速度、以及所述希望档位，来检测所请求的带动力降档。
优选地，其中所述控制器被编程为接收所述发动机速度和所述DCT的输入构件的速度，并且计算差值以确定所述发动机爆燃是否存在。
优选地，其中所述控制器还被编程为，在所述发动机爆燃过程中，以一最大发动机扭矩限制来自所述发动机的扭矩的增大。
优选地，其中所述车辆包括发动机控制模块，并且其中所述控制器被编程为经由从所述变速器至所述发动机控制模块的扭矩请求而限制来自所述发动机的扭矩的增大。
优选地，其中所述控制器被编程为，仅当所述同步速度已经被维持一校准同步持续时间时，执行快速锁定率以快速地增大所述即将接合的离合器的离合器扭矩。
当结合附图时，本发明的上述特征和优势、以及其他特征和优势从用于实施如在所附权利要求中限定的本发明的最佳模式和其他特定实施例中的一些的下文详细描述中显而易见。
附图说明
图1是具有双离合变速器(DCT)和控制器的示例车辆的示意图，所述控制器被编程为如本文所述地控制DCT的动力降档换挡。
图2是在控制动力降档中可由图1的控制器使用的一组示例动力总成参数。
图3是描述图1示出的DCT的动力降档换挡的示例实施例的示意性逻辑流程图。
具体实施方式
参照附图，其中遍及多幅附图，以相同的附图标记指代相同的部件，图1中示意性地示出了示例车辆10。车辆10包括内燃发动机(E)12和双离合变速器(DCT)14。发动机12响应于所接收的油门请求(箭头Th％)，例如，加速踏板13A或另一合适的油门输入装置的施加力或对应的行程百分比，其中油门请求(箭头Th％)请求来自发动机12的输入扭矩(箭头TI)的相对水平。加速踏板13A的力/行程可用传统方式、经由力或位置传感器(SP)来检测。发动机12还可响应于来自制动踏板13B的制动水平(箭头B％，其中制动水平(箭头B％)同样经由力或位置传感器(SP)来检测。响应于通过控制器(C)16接收到的、或如果控制器16被配置为变速器控制模块则响应于通过发动机控制模块(ECM)接收到的油门请求(箭头Th％)，发动机12经由输入构件15将输入扭矩(箭头TI)传送至DCT14。
如下文参照图2和3解释的，控制器16被配置为，即，具体地在软件中编程和硬件中装备为，以减小在带动力降档的末尾处经历的延迟的方式来控制DCT14的带动力降档。如本文使用的，术语“带动力降档”指的是当驾驶员施加加速踏板13A时从较高档位至较低档位的DCT14的换挡。图3的方法100，如经由图2的时间曲线图示的，帮助确保带动力降档相对于传统方法快速地并且平稳地发生，所述传统方法诸如是那些经由即将脱离的离合器保持扭矩直到发动机爆燃及其他问题自行解决的方法。
图1的示例DCT14可包括齿轮箱17和两个独立操作的、无润滑的输入离合器C1和C2。虽然为了清楚说明的目的而从图1中省略，但是每个离合器C1和C2可包括中心板，其包含分隔开的摩擦盘、板、或其他合适的摩擦装置。输入离合器C1和C2经由流体促动的离合器活塞或其他合适的离合器促动器(一个或多个，未示出)而被选择性地压缩在一起，这些活塞具有轴向位置，所述轴向位置在输入离合器C1和C2的总的控制中使用的。相关联的电子和液压离合器控制装置(未示出)响应于来自控制器16的指令或命令而最终控制DCT14的换挡操作，包括如上文提到的带动力降挡。
在示例DCT14中，输入离合器C1可被用于经由奇数轴15O而将发动机12连接至奇数编号的齿轮组16A、16B、16C、和16D中的任何一个，其中每个齿轮组具有连接至DCT14的固定构件28的节点，例如以在图1的示例7速变速器设计中建立各第五(5th)、第三(3rd)、第一(1st)、以及第七(7th)档位。输入离合器C2经由偶数轴15E而将发动机12连接至各偶数编号齿轮组16E、16F、以及16G，例如，在相同示例7速变速器中的第四(4th)、第二(2nd)、以及第六(6th)档位，并且连接至倒档齿轮组16H。离合器拨叉和同步器19被示意性地对于各种齿轮组示出，其中给定的拨叉的接合经由拨叉控制信号(箭头FN)通过控制器16命令。使用这种类型的档位布置，DCT14可以通过其可用的档位范围快速地换档，而不完全中断来自发动机12的功率流。
在图1的示例车辆10中，DCT14还包括连接至一组驱动轮(未示出)的输出构件20。输出构件20将输出扭矩(箭头TO)从DCT14最终地发送至驱动轮以便于推动车辆10。DCT14包括连接至输入离合器C1的输出侧的第一输入轴21，并且还包括连接至输入离合器C2的输出侧的第二输入轴23。第一输入轴21仅被连接至奇数编号齿轮组16A、16B、16C、和16D。同样地，第二输入轴23仅被连接至偶数编号齿轮组16E、16F、和16G以及倒档齿轮组16H。DCT14进一步相应地包括上和下主轴31A和31B，它们分别被连接至相应的最终驱动齿轮组32A和32B。最终驱动齿轮组32A和32B提供任何要求的最终齿轮减速(gearreduction)。
图1的控制器16可被实施为基于微处理器的计算装置或具有处理器(P)和存储器(M)的装置，存储器包括但不必须地限制为磁性或光学只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存等，以及任何要求的电路。电路可包括高速时钟、计数器或计时器30、模拟-数字转换(A/D)电路、数字-模拟转换(D/A)电路、数字信号处理器、被配置为在DCT14的总的控制过程中发送和接收任何需要的信号的收发器、以及必须的输入/输出(I/O)装置和其他信号调节和/或缓冲电路。在一些实施例中，控制器16可经由控制信号(双头箭头11)而与ECM通信，例如，以请求如下文参照图3提到的发动机12的速度控制。
图1的控制器16处理各种驾驶员输入，诸如油门水平(箭头Th％)、制动水平(箭头B％)、车辆速度(箭头NX)、已获得档位(箭头AG)(即DCT14当前处于的档位状态)、以及在带动力降档完成时将要获得的希望档位(箭头DG)。控制器16最终将离合器位置控制信号(箭头PX)输出至用于给定换挡的指定输入离合器C1或C2，以设置指定输入离合器C1或C2的位置。因而，输入离合器C1和C2是“位置控制”离合器。换句话说，离合器位置控制信号(箭头PX)设定输入离合器C1或C2的离合器施加活塞或其他促动器输入装置的轴向或线性位置用于施加输入离合器C1或C2，无论哪一个作为所请求的换挡过程中的即将接合的离合器。如在现有技术中公知的，扭矩-位置表格(TTP)可记录在控制器16的存储器M中，并且被用于确定所要求的离合器扭矩的对应位置。
参照图3并结合图2的代表性轨迹组50，方法100的示例实施例开始于步骤102，其中控制器16检测图1的DCT14的所请求的带动力降档(DETPOD)。该事件发生在图2中的t1处。步骤102可包括处理已获得档位(箭头AG)、油门水平(箭头Th％)、制动水平(箭头B％)、车辆速度(箭头Nx)、希望档位(箭头DG)、和/或诸如变速器输入速度和输出速度的其他速度值，例如由输入和输出速度传感器(未示出)分别测量的。当所请求的带动力降档被检测到时，方法100前进至步骤104。
在步骤104处，控制器16接下来确定发动机12的速度，即图2中的轨迹NE，其具有相应的发动机扭矩轨迹(TE)，是否已经达到了目标同步(sync)速度。该事件发生在图2中的点51处。重复步骤104直到发动机速度(NE)已经达到了目标同步速度(NSYNC)，即当NE＝NSYNC时。该示例换挡中的目标同步速度是在点51处或达到点51之后的奇数轴15O的速度。在该点处，方法100前进至步骤106。
步骤106包括验证用于选择希望档位的离合器拨叉和同步器19已经接合了。例如，定位在用于希望档位的离合器拨叉和同步器19上或邻近于其的传感器(未示出)可以测量用于该同步器的特定拨叉的位置。如在现有技术中已知的，DCT中的离合器拨叉具有已知的或校准的“接合”位置，并且因此控制器16可接收和处理来自这种传感器的位置信号，并且将所测量的位置与校准接合位置比较。控制器16还可注意(lookto)用于动力降档的输入构件15的旋转速度，例如用于示例6-3带动力降档的奇数轴15O，当拨叉完全接合时所述旋转速度应等于变速器输出速度乘以已知齿轮比。当控制器16已经验证用于即将接合的离合器的拨叉被接合时，方法100前进至步骤108，否则重复步骤106。
在步骤108处，控制器16确定在发动机速度(轨迹NE)与输入轴速度之间是否存在发散(DIV)，所述输入轴速度即用于带动力降档的奇数轴15O或偶数轴15E的旋转速度。轴速度被指示为图2中的轨迹N15O用于示例6-3带动力降档。如在本领域中公知的，术语“发散(divergence)”指的是一种条件，其中发动机速度(轨迹NE)下降到输入轴速度以下，而相反的条件被描述为“爆燃”。图2中的点51到54之间示出了发动机爆燃条件。如果在步骤108处检测到了发散，则图3的方法100前进至步骤112而不修正所述发散。如果没有检测到发散，则方法100前进至步骤110。
步骤110包括以第一校准缓变率(R1)增大即将接合的离合器扭矩(图2的轨迹TONC)，达校准持续时间(tCAL)，图2中的tCAL为处于t2与t3之间的持续时间。在用于第一校准缓变率(R1)的校准持续时间完成时，方法100前进至步骤112。
步骤112包括以另一校准率R4脱开即将脱离的离合器(DISCOFG)，所述R4可以是与下文讨论的步骤120和128的缓变率R1相同的或不同的校准率。即将脱离的扭矩在图2中示出为轨迹TOFG，还示出了相应的位置命令(POFG)，二者皆从约t3处开始减小。在步骤112在进行中时，方法100前进至步骤114。
步骤114包括经由控制信号(双头箭头11)通过图1的控制器16而将发动机扭矩请求发出至ECM，使得发动机扭矩(图2的轨迹TE)的升高被限制并且实际的发动机扭矩不超过最大值。这样的步骤被缩写为图3中的“LIMTE”。步骤114的结果是防止发动机爆燃或确保任何现有的发动机爆燃被保持为相对恒定。方法100继而前进至步骤116。
在步骤116处，图1的控制器16处理发动机速度和输入轴速度，例如，图2的轨迹NE和N15O，以确定发动机爆燃(FLR)是否存在。当发动机爆燃存在时，方法100前进至步骤118，如同图2的点51和53之间当发动机速度(轨迹NE)超过轴速度(N15O)时，并且当发动机爆燃不存在时替代地前进至步骤124。
在步骤118处，控制器16确定即将接合的离合器扭矩(图2的轨迹TONC)是否已经达到了发动机扭矩(轨迹TE)的水平。发动机扭矩(轨迹TE)是控制器16已知的发动机扭矩的实际量，例如，从ECM报告的发动机扭矩，或当使用单一控制器时由控制器16确定的。如在本领域中已知的，发动机扭矩通常典型地不是直接测量的，而是作为ECM的现有功能的部分计算的。如果即将接合的离合器扭矩小于所报告的发动机扭矩，即如果TONC<TE，则方法100前进至步骤120。否则，方法100前进至步骤122。
步骤120包括以率R1使得即将接合的离合器的扭矩容量(TONC)缓变(ramp)，所述率R1被校准为类似于即将脱离的离合器的扭矩容量被缓变的率。在该校准扭矩切换(handoff)继续时，方法100前进至步骤130。
步骤122包括将即将接合缓变率R1修改为第二校准缓变率(R2)，如在图2中的t4与t5之间示出的，以平稳地减少发动机爆燃。在缓变率R2被施加时，方法100前进至步骤130。
步骤124包括确定同步速度(SYNC)是否已经在发动机速度(NE)与输入轴速度(N15O)之间被维持了校准同步持续时间(tSYNC)，即，是否SYNC＝tSYNC。同步速度在图2的点54处被获得，并且因此步骤124可包括在点54处启动控制器16的计时器，并且确定计时器值是否达到了校准同步持续时间(tSYNC)。如果同步还没有被维持校准同步持续时间，则控制器过渡至步骤128，并且当校准同步持续时间已经完成时，方法前进至步骤126。
在步骤126处，方法100包括将即将接合的离合器缓变率，即R1，快速地增大至较快的“快速锁定”率(R3)。这在图2中在约t5处开始，并且被保持直到约t6处。方法100继而前进至步骤130。
在步骤130处，控制器16确定即将接合的离合器扭矩(TONC)是否等于或大于发动机可以产生用于给定的油门水平的最大扭矩(TE,MAX)、并且即将脱离的离合器扭矩(TOFG)是否小于0。如果这些条件二者均被满足，则方法前进至步骤132。否则，方法返回步骤112并且继续脱开即将脱离的离合器。
在步骤132处，当即将接合的离合器达到发动机12的全扭矩容量并且即将脱离的离合器完全地脱除时，控制器16完成所请求的带动力降档。
控制器16完成在步骤102处初始请求的带动力降档(PODCOMP)。即将脱离的离合器完全地脱除，并且即将接合的离合器处于发动机的全扭矩容量。
详细的描述以及图或附图是对本发明的支持和描述，但是本发明的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于实施权利要求中所限定的发明的最佳模式(如果已知)和其他实施例，但是存在用于实行所附权利要求中所限定的本发明的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种系统，包括：
双离合变速器(DCT)，其具有输入构件、一对输入离合器、以及分开的奇数编号和偶数编号齿轮组；以及
控制器，其与所述一对输入离合器通信，其中所述控制器包括处理器以及有形的、非暂时性存储器，其中所述控制器被配置为：
检测双离合变速器的从已获得档位到希望档位的所请求的带动力降档；
从所述一对输入离合器中识别用于所请求的动力降档的即将脱离的离合器和即将接合的离合器；
确定发动机的速度是否已经达到目标同步速度；
当用于所述希望档位的拨叉已经接合时，以一校准缓变率增大所述即将接合的离合器的离合器扭矩；
在以所述校准缓变率增大所述即将接合的离合器的离合器扭矩的同时，以所述校准缓变率释放所述即将脱离的离合器；
当发动机爆燃存在时，调整所述校准缓变率，以由此将所述发动机爆燃降低至校准水平；并且
当所述即将接合的离合器达到发动机的全扭矩容量并且所述即将脱离的离合器完全地脱除时，完成所请求的带动力降档。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器被编程为在用于所述即将接合的离合器的拨叉接合之后、在释放所述即将脱离的离合器之前等待一校准的时间间隔。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器被编程为，通过处理所述已获得档位、油门水平、制动水平、车辆速度、以及所述希望档位，来检测所希望的带动力降档。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器被编程为接收所述发动机速度和所述双离合变速器的输入构件的速度，并且计算差值，以确定所述发动机爆燃是否存在。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被编程为，在所述发动机爆燃过程中，以一最大发动机扭矩限制来自所述发动机的扭矩的增大。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述控制器被编程为，经由对于所述发动机的扭矩控制的请求，限制来自所述发动机的扭矩的所述增大。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器被编程为，仅当所述同步速度已经被维持一校准同步持续时间时，执行快速锁定率以快速地增大所述即将接合的离合器的离合器扭矩。
8.一种控制车辆中带动力降档的方法，所述车辆具有发动机和双离合变速器(DCT)，所述方法包括：
经由控制器，检测双离合变速器的从已获得档位到希望档位的所请求的带动力降档；
从所述双离合变速器的一对输入离合器中识别用于所请求的动力降档的即将脱离的离合器和即将接合的离合器；
确定所述发动机的速度是否已经达到目标同步速度；
当用于所述希望档位的拨叉已经接合时，经由所述控制器，以一校准缓变率增大所述即将接合的离合器的离合器扭矩；
在以所述校准缓变率增大所述即将接合的离合器的离合器扭矩的同时，以所述校准缓变率释放所述即将脱离的离合器；
当发动机爆燃存在时，调整所述校准缓变率，以由此将所述发动机爆燃降低至校准水平；并且
当所述即将接合的离合器达到所述发动机的全扭矩容量并且所述即将脱离的离合器完全地脱除时，完成所请求的带动力降档，由此将所述双离合变速器转变至所述希望档位。
9.如权利要求8所述的方法，还包括在用于所述即将接合的离合器的拨叉接合之后、在释放所述即将脱离的离合器之前等待一校准的时间间隔。
10.如权利要求8所述的方法，还包括在所述发动机爆燃过程中，以一最大发动机扭矩限制来自所述发动机的扭矩的增大。
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