CN107709816B - 用于控制自动化的摩擦离合器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助执行器控制具有内燃机和变速器的驱动系的自动化的摩擦离合器的方法，所述执行器沿着操作行程(L_Act)操作所述摩擦离合器，其中，根据所配属的操作行程(L_Act)调整将要经由摩擦离合器传递的离合器扭矩，并且根据所述摩擦离合器的至少一个接触点和摩擦系数的被连续地确定的特征值连续地适配所述离合器扭矩和所述操作行程之间的关系。借助根据离合器模型(3)所得的修正量适配所述特征值，所述离合器模型在运算方面至少依据所述内燃机的发动机扭矩和所述摩擦离合器的滑摩计算出所述修正量。为避免或至少减少在摩擦离合器滑摩期间的摩擦系数的错误适配，至少借助与所述摩擦离合器的在所述摩擦离合器滑摩期间出现的阻尼相关的修正量适配所述摩擦系数。

Description

用于控制自动化的摩擦离合器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于借助执行器控制具有内燃机和变速器的驱动系的自动化的摩擦离合器的方法，该执行器沿着操作行程操作摩擦离合器，其中，根据所配属的操作行程调整将要经由摩擦离合器传递的离合器扭矩，并且根据摩擦离合器的至少一个接触点和摩擦系数的被连续地确定的特征值、连续地适配离合器扭矩和预定的操作行程之间的关系，其中，借助根据离合器模型的修正量适配所述特征值，离合器模型在运算方面至少依据内燃机的发动机扭矩和摩擦离合器的滑摩计算出修正量。
背景技术
所述方法应用于控制自动化的摩擦离合器，例如干式离合器或湿式离合器。在这种方法中，将要经由摩擦离合器传递的扭矩(例如离合器理论扭矩)和经由摩擦离合器传递的扭矩(例如传动系扭矩)的精度对机动车的舒适性和机动性有重要意义。为确定和调整这些扭矩的精度，具有相应的所获知参数和修正量的离合器模型，它以所述控制为基础。
离合器模型的品质主要受到不能直接被显示的时间变化的限制。
暂时的动态的轴偏移、暂时提高的衬片阻尼或显著共振中的行驶能够使得阻尼增加，并且由此产生与滑摩相关的传动系扭矩。
所述用于控制摩擦离合器的方法例如由文件DE 10 2008 030 473 A1，DE 102010 024 941 A1，DE 10 2011 080 716 A1，DE 10 2013 204 831 A1，DE 10 2013 213900 A1，DE 10 2014 204 477 A1已知。
在此，用于控制干式摩擦离合器的方法通常作为分配执行器的操作行程的基础，根据公式(1)计算的离合器理论扭矩T_CI，
T_CI＝FC*f_nom(L_Act-TP) (1)
所述公式包括摩擦系数FC、接触点TP、操作行程L_Act和离合器函数f_nom。这种标称的分配能够相应地通过效果修正。例如，当温度升高时，通过特性曲线修正摩擦系数FC和接触点TP。
此外，特性曲线能够长期地或短期地例如通过时间或磨损改变，因此获知并且连续地适配参数，例如摩擦系数和接触点。为此，将在摩擦离合器滑摩状态下所计算的离合器扭矩与参考值(例如，发动机扭矩减去动态分量)进行比较。
由此产生的扭矩差异分别通过摩擦系数和/或接触点的已知的误差分配修正，其中，能够根据DE102011080716A1的误差概率原理对所确定的修正量进行加权。在静液压式操作的摩擦离合器中，接触点能够通过静液压系统的压力曲线确定，其中，所确定的误差能够直接用于修正摩擦系数。
通常对于干式离合器，上述的离合器模型不具有关于滑摩的扭矩修正量，这是因为扭矩和滑摩之间的受控关系能够导致系统不稳定。湿式离合器通常具有关于滑摩的足够大的扭矩斜率，因此该扭矩斜率例如能够部分地被采用到预控单元中。
摩擦离合器的阻尼效应(例如部分滑摩)、例如摩擦离合器的由于内燃机激励引起的粘滑效应、轴偏移、与摩擦离合器的扭矩激励的相互作用、传动系共振、衬片引发的阻尼等等问题能够在上述方法中导致摩擦系数的错误适配，这随后能够导致舒适性受损、变速器中换挡不良以及类似问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在非预期的高阻尼情况下避免摩擦系数的错误适配。特别地，应当提供能适配的离合器模型，在该离合器模型中能获知暂时附有阻尼的摩擦离合器的用于减少滑摩的必要的过压紧力，并且由此以更好的方式适配摩擦系数。
该技术问题通过本发明的方法的特征解决。
所建议的方法用于控制具有内燃机和变速器的驱动系的自动化的摩擦离合器。借助沿着操作行程操作摩擦离合器的执行器控制摩擦离合器。在此，将要经由摩擦离合器传递的离合器扭矩根据相应的操作行程被调整，并且离合器扭矩和操作行程之间的关系根据摩擦离合器的至少一个接触点和摩擦系数的连续地确定的特征值被连续地适配，特征值的适配借助根据离合器模型的修正量完成，离合器模型在运算方面至少依据内燃机的发动机扭矩和摩擦离合器的滑摩计算出修正量。在此，至少借助与摩擦离合器的在摩擦离合器滑摩期间出现的阻尼相关的修正量适配摩擦系数。
修正量能够被用作为与摩擦系数相加作用的阻尼力矩或是被用作为属于摩擦系数的阻尼因子。例如，如果当发动机扭矩有所改变时，滑摩在预期范围之外并且变速器输入轴的转速的斜率在预期范围之内，就能获知阻尼并且应用修正量。这说明，当滑摩改变并且变速器输入轴的转速斜率基本保持相同时，需要以待修正的阻尼为基础。
在阻尼力矩用作修正量的情况下，当经由摩擦离合器传递的传动系扭矩小于预期值并且滑摩减小时，能够增大阻尼力矩，这是因为摩擦离合器在此有较高的概率存在增大的阻尼。当传动系扭矩小于预期值并且滑摩增大时，具有较小的概率存在阻尼，更确切地说，摩擦离合器的摩擦系数有所增加。因此，适配摩擦系数。当传动系扭矩大于预期值，摩擦离合器的摩擦系数增大，并且阻尼力矩减小到零，继而适配摩擦系数。当摩擦离合器断开时，阻尼力矩再减小到零，例如以一个或多个阶段复位。在摩擦离合器的接下来的接合操作中的一个或下一次接合操作中，重复摩擦系数和/或阻尼力矩的适配过程。
与阻尼矩形式的修正量相对应地，在以阻尼因子形式的修正量情况下，在经由摩擦离合器传递的传动系扭矩小于预期值并且滑摩减少时，阻尼因子减小。当传动系扭矩小于预期值并且滑摩增加时，摩擦系数被降低。当传动系扭矩大于预期值并且滑摩增大时，阻尼因子增大至1，继而摩擦系数被适配，特别是被增大。当摩擦离合器断开时，阻尼因子被设为1，并且由此没有产生作用。已经证明，尤其出于摩擦系数适配的稳定性的原因，当阻尼因子被限制在0.5和1之间的值时，这种设计是有利的。
能够与摩擦离合器的另外的操作条件相关地得出用于阻尼的修正量。例如，在预定的温度范围内、内燃机的和/或变速器的变速器输入轴的预定的转速范围、和/或在离合器扭矩达到预定大小时启动的计数装置或者数值检测器的预定的计数范围()内应用修正量，或者在这样的数值范围内排除应用修正量。
特别在滑摩小于等于20rpm，即曲轴和变速器输入轴之间的转速差小于每分钟20转时，修正量被确定并且被应用。修正量能够从摩擦离合器的粘附通过产生达到20rpm的滑摩来确定。
另外有利的是，在探测阻尼时，为考虑阻尼的随时间的变化，提高由粘附产生的摩擦系数被适配的频率。
换言之，借助于摩擦系数的模型扩展，由阻尼引起的误差被定义为附加的修正量，并且在摩擦离合器断开之后，这种误差至少部分地被减小。修正量的应用能够根据预定的运行情况在特定的温度、离合器扭矩、转速或用于在摩擦离合器中形成的能量的计数数值(格林计数Green-Counter)下被限制或激活。
不同于无阻尼的或刚开始作用的摩擦离合器的特性，当发动机扭矩改变时，变速器输入轴转速的斜率不变，但滑摩呈现变化的值。为了使摩擦离合器例如在变速器中换挡之后产生粘附，在此需要施加比通常更高的发动机扭矩并且仅连续地减小滑摩。然而，对于无阻尼的摩擦离合器，在因恒定的滑摩阶段形成极小的扭矩提高的情况下，转速的斜率向下偏移并且迅速实现摩擦离合器的粘附。
由此，如下以有利的方式确定和应用修正量：
a)当传动系扭矩低于预期值且滑摩减小时，向上调整阻尼力矩。
b)当传动系扭矩低于预期值且滑摩增大时，适配摩擦系数。
c)当传动系扭矩更高，首先调节阻尼力矩至0，再适配摩擦系数。
d)若离合器断开，则阻尼力矩增加或者延时地设置为0。
由于阻尼通常随着经由摩擦离合器传递的扭矩(例如传动系扭矩)或随着发动机扭矩而变化，所以作为阻尼因子的修正量能够以有利的方式替代用作阻尼力矩的修正量，如下使用且如下适配：
a)当传动系扭矩低于预期值且滑摩减小时，减小阻尼因子。
b)当传动系扭矩低于预期值且滑摩增大时，减小摩擦系数。
c)当传动系扭矩更高，首先提升阻尼因子至1，再提升摩擦系数。
d)若摩擦离合器断开，阻尼因子增大或者延时地设置为1。
摩擦离合器的阻尼力矩的物理关系如下：
作为传动系扭矩T_CI_tr的经由摩擦离合器传递的扭矩由发动机转矩T_Eng减去动态转矩T_Dyn得到，如公式(2)：
T_CI_tr＝T_Eng-T_Dyn (2)
在摩擦离合器滑摩且无阻尼的情况下，完全滑摩-离合器扭矩T_CI_fs通常根据已知的离合器模型通过以下公式(3)确定：
T_CI_fs＝FC*f_nom(L_Act-TP) (3)
其中，摩擦系数FC、接触点TP、操作行程L_act和离合器函数f_nom。
传动系扭矩由离合器模型的完全滑摩-离合器扭矩T_CI_fs减去阻尼力矩T_CI_damp或者由完全滑摩-离合器扭矩T_CI_fs乘以阻尼因子F_damp得出，如下公式(4)：
T_CI_tr＝T_CI_fs-T_CI_damp＝T_CI_fs*F_damp＝FC*f_nom(L_Act-TP)*F_damp (4)
阻尼因子F_damp被向下限制并且具有例如0.5<F_damp<1的数值范围。
阻尼因子能够被设计为滑摩的特性曲线。为了避免不稳定性，阻尼因子F_damp的应用可能被限制在摩擦离合器的粘附极限上，即滑摩接近0。例如，能够从滑摩获知阻尼因子F_damp，直到检测到摩擦离合器的粘附状态。在这种情况下，该阻尼因子是在其应用中摩擦离合器从粘附状态过度到滑摩状态的值。为了抵消阻尼力矩的随时间的变化，以更高的频率对摩擦系数进行适配。在这种适配中，由粘附状态到约20rpm的低滑摩状态，并且随后根据上述规则获知摩擦系数或阻尼因子F_damp。在摩擦离合器的特性不变的情况下，阻尼因子能够随着滑摩的增加而增加，并且在摩擦离合器接合时，能够再次减小到粘附状态中正确的阻尼因子。
附图说明
结合在图1至6中所示的实施例详细阐述本发明。附图是：
图1是用于摩擦离合器的摩擦系数和阻尼的适配的框图，
图2是在不同修正量影响下的特性曲线的图表，
图3是阻尼因子关于滑摩的图表，
图4是阻尼力矩关于滑摩的图表，
图5是在应用阻尼因子的情况下，摩擦离合器的阻尼因子和滑摩特性关于时间的图表，以及
图6是摩擦离合器的滑摩特性和阻尼因子的适配的图表。
具体实施方式
图1示出在应用滑摩的摩擦离合器情况下利用观测器所得的框图1，用于借助在离合器模型3中确定的传动系扭矩T_CI_tr_M修正传动系扭矩T_CI_tr。在此，通过未进一步示出的输入端在离合器模型中修正执行器的操作行程L_Act，并且输入到控制块2中。此外，程序5用于在滑摩阶段中在构成粘附状态之前确定和应用用于摩擦离合器的阻尼的修正量。在控制块2中，根据调整在摩擦离合器上操作的执行器的操作行程L_Act，借助被适配的特性曲线确定传动系扭矩T_CI_tr。同时，根据具有阻尼因子F_damp的摩擦离合器必要时存在的阻尼在离合器模型3中确定传动系扭矩T_CI_tr_M。对此，将由控制块2根据公式(3)确定的和由离合器模型3根据公式(4)确定的传动系扭矩在节点4中进行比较。由此得到的扭矩差ΔΤ经过分支6被传递。若摩擦离合器断开，即非激活(cl active＝n)，阻尼因子F_damp则在块7中被逐级地提高至“1”并且被存储在块11，13中，这说明，在离合器模型3中没有进行对传动系扭矩T_CI_tr_M关于摩擦离合器的阻尼的修正。
若摩擦离合器传递扭矩，即若传递扭矩(cl active＝y)，则在分支8中询问扭矩差ΔΤ是否小于“0”，即传动系扭矩T_CI_tr_M小于在控制块2中预期的值。若是这种情况，则在分支9中进一步询问，滑摩的变化量Δslip是否小于“0”。
若在分支8中扭矩差ΔΤ小于“0”并且摩擦离合器的滑摩Δslip小于“0”，则在块11中确定阻尼因子的与扭矩差ΔΤ相对应的变化量ΔF_damp，并且将该变化量传输至离合器模型3，其中，在离合器模型3中相应地修正传动系扭矩T_CI_tr_M。
若在分支9中滑摩Δslip不小于“0”，则被存储的摩擦系数FC的修正量在块12中相应地被改变，并且摩擦系数的变化量ΔFC被传输至离合器模型并且传动系扭矩T_CI_tr相应地被改变。
若在分支8中，扭矩差ΔT不小于“0”，则在分支10中询问阻尼因子F_damp是否小于“1”。如果是这种情况，则阻尼因子的变化量ΔF_damp在块13中被确定并且被传输至离合器模型3。如果不是这种情况，则摩擦系数的相应的变化量ΔFC在块14中被确定并且被传输至离合器模型。
当摩擦离合器处于粘附状态时，摩擦系数和阻尼因子均不能被获知。这些变量的数值在这种情况下或者是确定的，或者阻尼因子通过块7逐步地提升至“1”。
图2示出了图表15，包括传动系扭矩T_CI_tr关于操作行程L_Act的特性曲线16，17，18，19。在此，特性曲线16示出了典型摩擦离合器的标称的特性。特性曲线17，18，19示出了特性曲线16的根据摩擦离合器的特性变化的适配结果。例如，特性曲线17是由于接触点的移动得出的，特性曲线18是由于离合器部件的提升的刚度得出的，并且特性曲线19是由于接触点和摩擦系数的不同的特性得出的。这些特征曲线16，17，18，19在必要时被施加扭矩量来补偿出现的阻尼。
图3示出了包括阻尼因子F_damp关于摩擦离合器的滑摩Δr的趋势的图表20，其中，滑摩作为曲轴和变速器输入轴之间的转速差。从滑摩Δr_vs开始出现完全滑摩，当滑摩值较小时，摩擦离合器处于滑摩和粘附之间。阻尼因子F_damp在摩擦离合器的粘附和完全滑摩之间有效。在摩擦离合器的粘附状态中，阻尼因子F_damp取值F_damp_h，例如0.5。
与图3相应地，图4示出了阻尼力矩T_d关于滑摩Δr的图表21，其中，包括了到滑摩为Δr_vs时的完全滑摩的过渡阶段。在完全滑摩时，阻尼力矩T_d从摩擦离合器粘附时的初始阻尼力矩T_d_h减小到零。
图5结合图表22的分图表I，II示出了在换挡过程或起动过程期间，在摩擦离合器接合并且随后再次断开情况下，阻尼因子F_damp或滑摩Δr关于时间t的趋势。在直到t_d的较短的时间内，在摩擦离合器基本上是无阻尼的过程，因此阻尼因子保持在值“1”，从而省略了对传动系扭矩的影响。滑摩在摩擦离合器接合时随着时间t有所减小，在摩擦离合器上根据情况出现阻尼，借助阻尼因子减小的值F_damp补偿该阻尼，直到摩擦离合器在时间点t_h过渡到粘附状态，并且被调整至恒定的阻尼因子F_damp_h。若摩擦离合器被再次断开，在时间点t_s再次出现滑摩，并且阻尼因子F_damp再次被利用并且根据阻尼被调整，更确切地说被逐渐提高，直到阻尼因子F_damp在过渡到摩擦离合器无阻尼的时间点t_u再次是值“1”。在摩擦离合器存在阻尼的状态下，摩擦离合器的摩擦系数保持在其原始值，并且仅在达到摩擦离合器的无阻尼状态之后，即在阻尼因子F_damp的值“1”处再次被获知或适配摩擦系数。
图6结合图表23的分图I，II示出了在具有之后确定的新的阻尼因子的摩擦离合器接合过程期间关于时间t的阻尼因子F_damp和滑摩Δr的曲线。为此，使用旧的阻尼因子F_damp_a接合摩擦离合器。在摩擦离合器接合状态下，摩擦离合器在时间t_a例如以20rpm的转速进入滑摩状态，并且新的阻尼因子F_damp_n被确定，并应用到摩擦离合器直到摩擦离合器的下一个断开状态。
附图标记列表
1 框图
2 控制块
3 离合器模型
4 节点
5 程序
6 分支
7 块
8 分支
9 分支
10 分支
11 块
12 块
13 块
14 块
15 图表
16 特性曲线
17 特性曲线
18 特性曲线
19 特性曲线
20 图表
21 图表
22 图表
23 图表
F_damp 阻尼因子
F_damp_a 旧的阻尼因子
F_damp_h 阻尼因子粘附
F_damp_n 新的阻尼因子
L_Act 操作行程
T_CI_tr 传动系扭矩
T_CI_tr_M 传动系扭矩离合器模型
T_d 阻尼力矩
T_d_h 阻尼矩粘附
t 时间
t_a 时间点
t_d 时间点
t_h 时间点
t_s 时间点
t_u 时间点
Δf_damp 阻尼因子的变化
ΔFC 摩擦系数的变化
Δr 滑摩
Δr_vs 滑摩
Δslip 滑摩
ΔT 扭矩差

Claims (11)

1.一种用于借助执行器控制具有内燃机和变速器的驱动系的自动化的摩擦离合器的方法，所述执行器沿着操作行程(L_Act)操作所述摩擦离合器，其中，根据所配属的操作行程(L_Act)调整将要经由摩擦离合器传递的离合器扭矩，并且根据所述摩擦离合器的至少一个接触点和摩擦系数的被连续地确定的特征值连续地适配所述离合器扭矩和所述操作行程之间的关系，其中，借助根据离合器模型(3)所得的修正量适配所述特征值，所述离合器模型在运算方面至少依据所述内燃机的发动机扭矩和所述摩擦离合器的滑摩(Δr)计算出所述修正量，其特征在于，至少借助与所述摩擦离合器的在所述摩擦离合器滑摩期间出现的阻尼相关的修正量适配所述摩擦系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将与所述摩擦系数相加作用的阻尼力矩(T_d)或是将与所述摩擦系数相对应的阻尼因子(F_damp)用作为所述修正量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果当发动机扭矩有所改变时滑摩(Δr)在预期范围之外并且变速器输入轴的转速的斜率在预期范围之内，则能获知阻尼并且应用所述修正量。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当经由所述摩擦离合器传递的传动系扭矩(T_CI_tr)小于预期值，并且所述滑摩(Δr)减小时，增大所述阻尼力矩(T_d)，当所述传动系扭矩(T_CI_tr)小于预期值且所述滑摩(Δr)增大时，适配所述摩擦系数，当所述传动系扭矩(T_CI_tr)大于预期值时，将所述阻尼力矩(T_d)减小至零并且随后适配所述摩擦系数，并且当离合器断开时，所述阻尼力矩(T_d)被重新设置为零。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当经由所述摩擦离合器传递的传动系扭矩(T_CI_tr)小于预期值，并且所述滑摩(Δr)减小时，减小所述阻尼因子(F_damp)，当传动系扭矩(T_CI_tr)小于预期值并且滑摩(Δr)增大时，降低所述摩擦系数，当传动系扭矩(T_CI_tr)大于预期值并且滑摩(Δr)增大时，将阻尼因子(F_damp)增大至1并且随后适配摩擦系数，若所述摩擦离合器断开，所述阻尼因子(F_damp)被设置为1。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述阻尼因子(F_damp)被限制在0.5和1之间的值上。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述摩擦离合器的预定的操作条件下应用所述修正量或者排除应用所述修正量，所述操作条件是预定的温度范围、所述内燃机和/或所述变速器的变速器输入轴的预定的转速范围、和/或在离合器扭矩达到预定大小时启动的计数装置的预定的计数范围。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在滑摩(Δr)小于等于20rpm的情况下，确定且应用所述修正量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，能够从所述摩擦离合器的粘附状态通过产生达到20rpm的滑摩来确定所述修正量。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在超过预定的阻尼时，以更高的频率适配所述摩擦系数。
11.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当传动系扭矩(T_CI_tr)大于预期值并且滑摩(Δr)增大时，将阻尼因子(F_damp)增大至1并且随后增大摩擦系数。
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