CN107781408A - 用于变矩器离合器压力回路填充和最大容量检测的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种变速器包括变矩器和控制器，该变矩器具有叶轮、涡轮、变矩器离合器、液压变矩器离合器控制回路，该控制器在变矩器离合器OFF模式与变矩器离合器ON模式之间的转变周期期间且在变矩器离合器达到最大容量之前指令第一压力进入液压变矩器离合器控制回路，并且在变矩器离合器达到最大容量之后指令第二压力进入液压变矩器离合器控制回路。

Description

用于变矩器离合器压力回路填充和最大容量检测的系统和 方法

技术领域

本公开涉及一种用于变矩器离合器压力回路填充和最大容量检测的系统和方法。

背景技术

本介绍的目的在于总体地呈现本公开的背景。当前署名的发明人的工作就其在本介绍中所描述的以及在提交时可以不另外被作为是现有技术的多个方面的描述而言既不明确地也不隐含地被认可为是本公开的现有技术。

变矩器通常被放置在原动机(诸如，例如发动机或电动机)与自动变速器之间，该变矩器使用以粘性流体操作的叶轮和涡轮装置在该原动机与该自动变速器之间传输转矩。变矩器离合器通常包括可接合以将从原动机接收输入的叶轮与具有至变速器的输出的涡轮机械地联接的加压流体致动的摩擦装置。在典型的应用中，离合器可完全被释放、以滑移模式致动以及完全接合，即，锁定。当离合器被完全释放时，叶轮与涡轮之间的滑移是无限制的，且基于叶轮与涡轮之间的液压流体流在叶轮与涡轮之间传输转矩。当离合器以滑移模式致动时，转矩通过液压流体流在叶轮与涡轮之间传输并且控制液压流体对致动的离合器的压力，且叶轮与涡轮之间通常存在转速(即，相对速度)差。当离合器被完全释放或以滑移模式致动时，发动机与变速器之间由于发动机操作或传动系动态学引起的转矩扰动被吸收在变矩器的流体中。

当离合器完全接合时，叶轮和涡轮的转速相同，且转矩通过致动的变矩器离合器在叶轮与涡轮之间传输。当变矩器离合器完全接合时，发动机转矩扰动或扭转的范围通过离合器直接传递至车辆传动系，从而在不当地衰减时产生脉动。某些扭转可以被吸收在扭转减振器中，该扭转减振器可以是变矩器的元件。将变矩器离合器完全锁定的动作通常受限于指定的车辆操作条件以最小化对噪声、振动和粗劣度的影响。结果，由于完全接合变矩器离合器提供的潜在效率增益仅仅在车辆操作范围的一部分中得到实现。

在某些实例中，离合器控制模式从OFF切换至ON，其中变矩器离合器的接合被调节。

发明内容

当变矩器离合器为OFF(或“被释放”)时，允许排空变矩器离合器控制回路内的流体。当接收到从OFF模式转变为ON模式(即，滑移模式或锁定模式)的指令时，必须接着在对离合器施用任何压力之前填充该变矩器离合器控制回路。此填充时间造成指令ON模式与离合器的实际接合之间存在延迟。同时，控制系统可以转变为变矩器离合器(TCC)滑移控制模式(或另一种“ON”模式)，其指令液压压力进入控制回路以尝试使发动机速度与涡轮速度之间的差遵循滑移曲线。TCC滑移控制监测输入速度(叶轮速度或发动机速度)与期望或目标速度曲线之间的差。因为离合器不会立即接合，所以输入速度不会立即遵循目标速度曲线，这造成控制算法中存在累积误差。此误差可以造成控制算法驱动高于遵循期望滑移曲线所必需的压力的离合器控制压力，这可能造成离合器“崩溃”，从而导致对离合器接合的控制不一致或甚至缺少控制使得不遵循期望曲线。

相反，示例性实施例通过在从OFF模式转变时且在转变为另一种控制模式(诸如TCC滑移控制模式)之前将要指令的填充脉冲指令至通过变矩器离合器控制回路的液压流直至检测到离合器的最大容量为止来解决此填充延迟。这确保变矩器离合器控制回路完全充满并且准备由后续进入的控制模式进行精密控制。

在本发明的一个示例性方面中，一种变速器包括变矩器和控制器，该变矩器具有叶轮、涡轮、变矩器离合器、液压变矩器离合器控制回路，该控制器在变矩器离合器OFF模式与变矩器离合器ON模式之间的转变周期期间且在该变矩器离合器达到最大容量之前指令第一压力进入该液压变矩器离合器控制回路，并且在该变矩器离合器达到最大容量之后指令第二压力进入该液压变矩器离合器控制回路。

另一方面，变速器控制器确定该变矩器离合器控制回路何时达到最大容量。

另一方面，该第一压力高于该第二压力。

另一方面，该第一压力比该第二压力高填充脉冲压力，其加快了该变矩器离合器至最大容量的转变。

另一方面，该第二压力包括前馈模型化压力控制。

另一方面，该控制器基于发动机速度确定该变矩器何时达到最大容量。

另一方面，该控制器对该发动机速度施用有限冲击响应滤波器以确定该变矩器离合器何时达到最大容量。

另一方面，该控制器将滤波后发动机速度平均化以确定该变矩器离合器何时达到最大容量。

另一方面，该控制器进一步确定平均滤波后发动机速度与该滤波后发动机速度之间的差以确定该变矩器离合器何时达到最大容量。

另一方面，该控制器进一步将该差与阈值进行比较以确定该变矩器离合器何时达到最大容量。

另一方面，一种用于控制变速器变矩器离合器的方法包括确定变矩器离合器OFF模式与ON模式之间的转变、在OFF模式与ON模式之间的转变期间指令第一压力进入液压变矩器离合器控制回路、检测该变矩器离合器何时达到最大容量，以及在检测到该变矩器离合器达到最大容量之后指令第二压力进入该液压变矩器离合器控制回路。

本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点从包括结合附图取得的权利要求书和示例性实施例的详细描述中容易显而易见。

附图说明

通过详细说明和附图将更完全地理解本公开，其中：

图1是示例性车辆动力系的功能框图；

图2是用于示例性车辆动力系的示例性变矩器的示意图；

图3是说明根据本发明的指示变矩器离合器控制系统的示例性信号的图；

图4是说明根据本发明的指示变矩器离合器控制系统的附加示例性信号的另一个图；以及

图5是根据本发明的示例性方法的流程图。

具体实施方式

本描述仅仅具有说明性本质并且决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可通过各种形式来实施。因此，虽然本公开包括特定实例，但是本公开的真实范围不应当局限于此，因为当研究图式、说明书和以下权利要求书之后将明白其它修改。

图1说明了示例性动力系10，其包括通过联接装置16驱动变速器14的发动机12。更具体地，空气通过节流阀20被吸入发动机12的进气歧管18。空气与燃料混合，且空气/燃料混合物在气缸22内燃烧以往复地驱动气缸22内的活塞(未示出)。活塞驱动曲轴24(参见图2)以提供转矩。由燃烧过程生成的排气通过排气歧管26从发动机排出。

驱动转矩通过变矩器16传递以驱动变速器14。变速器14将驱动转矩乘以期望传动比以提供改进的驱动转矩。改进的驱动转矩由变速器输出轴28传递至车辆传动系(未图示)。变速器14可包括手动变速器、自动变速器、自动化手动变速器、无级变速器等，而不限于此。

控制模块30基于车辆操作参数来调节动力系的操作。更具体地，控制模块30经由节流阀致动器32调节有效的节流阀区域。节流阀位置传感器34生成节流阀位置信号，且控制模块30确定所请求的发动机转矩并且调整节流阀位置和其它发动机操作参数以实现所要求的发动机转矩。

控制模块30还基于车辆操作参数来调节变速器14的操作。更具体地，曲轴位置传感器36生成用于确定实际发动机速度的曲轴位置信号。变速器输出轴速度传感器38生成用于确定车速的变速器输出轴速度(TOSS)信号，且变速器输入轴速度传感器39生成变速器输入轴速度(TISS)信号。控制模块30基于节流阀位置和车速来调整变速器14的传动比。

现在参考图2，联接装置16被说明为提供发动机12与变速器14之间的流体联接的变矩器。变矩器16包括壳体50，其经由飞轮52与曲轴24固定成一起旋转。叶轮54被固定以与壳体50一起旋转，且涡轮56被固定以与变速器输入轴58一起旋转。还设置有定子60，且该定子被固定以防旋转。变矩器16的内部填充有粘性流体。叶轮54的旋转引发粘性流体指向涡轮56的对应运动。变矩器16包括变矩器离合器(TCC)57，其被选择性地接合以在曲轴24于输入轴58之间提供直接驱动。

当曲轴24以怠速旋转时，叶轮54以相同的怠速旋转。然而，怠速通常不足以克服阻止涡轮56旋转的制动力。当制动力减小和/或发动机速度增加时，叶轮54将粘性流体驱动至涡轮机56中，且涡轮机56被引发旋转。结果，驱动转矩通过变速器14传递以推进车辆。在达到涡轮56与叶轮54之间的速度差很小或没有速度差的点时，TCC 57被接合以在发动机12与变速器14之间提供更直接的驱动。在这种情况下，涡轮机56的转速非常接近或等于发动机速度。涡轮56的速度与发动机12的速度之间的速度差被称为“滑移”。在从TCC OFF至TCC ON模式的转变期间，通过控制模块30中的电子离合器控制(ECC)根据TCC滑移曲线来控制TCC滑移的量。ECC执行围绕滑移曲线的闭环滑移控制。以此方式，根据驾驶条件快速地调节TCC滑移，且提高车辆驾驶性能。

图3是说明根据本发明的指示变矩器离合器控制系统的示例性信号的图。期望的变矩器离合器滑移曲线被说明为信号线300，且本发明实现的实际变矩器离合器滑块曲线被说明为信号线302。如可清楚地看到，实际转矩离合器滑移曲线302严格遵循期望的变矩器离合器滑移曲线300。图3进一步说明了发动机速度信号308和涡轮速度信号310。

实际变矩器离合器压力在图3中被说明为信号线304。在TCC OFF模式(时间线306之前)至TCCON模式(时间线312之后)的此转变期间，液压控制回路内的阀的位置从“释放”模式移动至“施用”模式，在该释放模式中，施用液压压力以将离合器保持在释放位置中，在该施用模式中，对变矩器离合器施用液压压力使得施用离合器。如可清楚地看到，从指令TCC ON模式的时间起，在时间306处，在液压从“释放”模式中的高压力下降直至TCC模式阀移动以将液压流体重新引导至变矩器离合器的“施用”回路中(当“施用”模式的液压控制回路填充有液压流体时被视为压力降)与达到施用变矩器离合器的能力(即，最大容量)之间存在延迟。在TCC在312处达到有效的最大容量之后，控制系统确定已经达到了最大容量并且切换控制至TCC ON模式。

信号314说明了被指令至TCC液压回路的压力。根据下面的等式(1)确定指令的压力：

Pcommand＝{Tclutch×Gx+Poffset+Padapt}+Ppulse (1)

其中：P_command是被指令至TCC液压回路的总压力；变矩器是变矩器离合器处的净转矩；G_x是变矩器离合器特性线性化增益；P_offset是变矩器离合器特性线性化偏移；P_adapt是车辆所特有的学习适应压力偏移；且P_pulse是填充脉冲压力。括号内的等式(1)的部分是本领域一般技术人员理解的基本前馈控制结构，并且也以可在TCC处于ON和/或COAST模式时使用。相反，P_pulse是本发明所独有的。P_pulse被施用在基本前馈控制结构的顶部上或添加至基本前馈控制结构以提供附加的压力或“脉冲”，其加速了TCC液压控制回路在OFF模式至ON模式之间的转变。P_pulse是可以通过实验导出或“校准”并且存储在表或存储器中以供存取和在转变期间施用于以上等式(1)的值。可影响作为P_pulse存储的值的示例性因素包括温度、发动机转矩、涡轮速度、速比等，而不受限制。

图4是说明根据本发明的指示变矩器离合器控制系统的附加示例性信号的另一个图。具体地，图4说明了表明示例性实施例可如何确定变矩器离合器何时达到最大容量并且因此能够有效地相对于涡轮速度310控制发动机速度308的信号。此示例性实施例依赖于发动机速度308的有限冲击响应滤波器来确定变矩器离合器何时达到最大容量。最大容量状态机被表示为400，当在时间306指令TCC为ON时，该标志被设置为“否”。一旦此示例性实施例确定TCC已经达到最大容量，状态机的标志被设置为“是”。

用于确定离合器何时达到最大容量的一种示例性方法是使用有限冲击响应滤波器。可使用确定离合器何时达到最大容量的其它手段，而不限制本发明。可以使用用于检测最大容量以确定何时从填充脉冲的施用至后续模式的转变的任何方法，且没有限制。例如，如果感测到变矩器离合器的实际压力，那么可以使用该信号来确定变矩器离合器已达到最大容量。目前，大多数汽车变速器不包括这样的压力传感器，因此，使用其它手段来确定何时达到最大容量，诸如(例如)发动机速度。

示例性有限冲击响应滤波器如下面的等式(2)所示：

其中：Y[n]是滤波后发动机加速度；b_i是第i个实例的滤波器系数；N是实例或样本的数量；n是当前的样本或实例；且x是发动机速度。基于滤波器对滤波器中的输出的观察效果来选择实例或采样的数量。太少的样本通常会导致太高的信噪比，且太多的样本将会使计算速度降低至可接受的水平以下。因此，样本数量需要“调谐”或“优化”，直至施用了滤波器的具体信号达到期望结果。

在此示例性实施例中，最大容量检测方法寻找发动机速度的实际拐点，当填充离合器使得具有最大容量时，TCC在发动机上施用另一个负载，该负载影响发动机的速度。当施用TCC时，此速度开始改变，且因此发动机的加速度改变。发动机速度的加速度改变的时刻提供了已经达到TCC的最大容量且因此检测到该最大容量的指示符。

发动机速度固有地经历了显著的变化，导致巨大的加速度。这些大的加速度变化是内燃机的滑块-曲柄机构所固有的。发动机速度信号中的这些大的加速度构成了噪声，使得难以区分滑块-曲柄内燃机所经历的加速度与由于变矩器离合器达到最大容量并且对发动机速度产生影响所引起的加速度。换言之，发动机速度的信噪比相当高。有限冲击响应(FIR)滤波器的施用显著降低了信噪比，并且现在可通过分析发动机速度信号来确定变矩器离合器何时达到最大容量。有限冲击滤波器本质上是移动平均滤波器，其对单独样本进行加权，且那些大的输入接收小的权重且小的那些输入接收大的权重，且整体效果是输出比输入信号更平滑的信号(即，原始发动机速度)。所使用的样本越多，输出信号就越好，但是更多的信号也导致更长的计算时间。样本数量越少，计算就越快，但是输出本质上是环路间加速度，其可能不够平滑来使得信噪比最小化，使得输出是有用的。FIR滤波器的缓冲区的大小也有影响。因此，本领域一般技术人员理解并且明白FIR滤波器需要优化或调谐以确定适当或有用的最大容量(缓冲区大小)和样本数量。例如，可选择具有缓冲区最大容量为十五个样本的滤波器，且该滤波器使用这些数据点或样本中的八个作为计算的部分。一旦选择了缓冲区大小和样本数量，存在本领域一般技术人员已知的工具，该工具中可输入缓冲区大小和样本数量并且输出适当且可用的权重(或上述等式(2)中的系数b))以施用至滤波器内的每一个样品。

现在参考图4和上述等式(2)，瞬时发动机速度信号308被输入至FIR滤波器，其输出滤波后加速度信号402。该滤波后加速度信号402的移动平均值也被计算并且说明为加速度平均线404。从图4中可看出，滤波后加速度信号402和加速度平均信号404通常遵循彼此，直至变矩器离合器开始对发动机速度产生影响，这导致这两个信号402和404之间分离。因此，这两个信号之间的距离增加可能指示TCC达到最大容量。因此，滤波后加速度信号402与加速度平均信号404之间的差接着被确定并且表示为加速度增量信号406。该加速度增量信号406的幅度与阈值408进行比较，且当增量信号406与阈值408交叉时，该系统和方法确定已经达到了变矩器离合器最大容量，将容量标志400设置为“是”，且TCC控制系统接着转变为后续ON模式。

可根据传输设计和/或校准技术领域的一般技术人员的判断来优化、选择或调谐与加速度增量信号406进行比较的阈值408的值。例如，返回参考图3，变矩器离合器压力304从初始高值下降直至变矩器离合器的“施用”侧的液压控制回路填充并且达到最大容量，且该压力开始平稳并逐渐增加。压力304开始在下降之后开始平稳的点可以指示变矩器离合器已经达到最大容量，且接着可选择对应于该时刻的加速度增量信号406的阈值。然而，因为变矩器离合器控制压力可能不会在测试环境中的外部的汽车变速器中被感测到，所以为了在寻找通常所感测的发动机速度时确保已经达到最大容量，可选择阈值，这仅仅发生在滤波后加速度信号402下降至加速度平均信号404以下且因此加速度增量信号406已达到提供确实已经达到最大容量的置信度的水平之后。

图5是根据本发明的示例性实施例的方法500的流程图。该方法开始于步骤502，并且进行至步骤504。在步骤504中，该方法确定是否施用填充脉冲延迟。通常，这可参考本领域一般技术人员可能已知的换挡模式、变矩器离合器模式或其它相关因素来实现。如果该方法确定不施用填充脉冲延迟，那么该方法跳转至步骤512。替代地，该方法进行至步骤506，其中该系统将填充脉冲施用至被提供给同样如上所述的变矩器离合器的液压控制回路的压力指令。接着，该方法进行至步骤508，其中该系统确定变矩器离合器是否已经达到最大容量。如果该系统确定变矩器离合器已经达到最大容量，那么该方法进行至步骤512。替代地，如果该系统确定变矩器离合器没有达到最大容量，那么该方法进行至步骤510。在步骤510中，该系统确定定时器是否已经过期。基于几个已知因素，本领域一般技术人员可以选择定时器的持续时间。如果该系统确定定时器已经过期，那么该方法进行至步骤512。替代地，如果该系统确定定时器没有过期，那么该方法进行至步骤506。在步骤512中，该控制系统进入变矩器离合器ON模式或其它适当的控制模式。该方法接着结束于步骤514。

本发明的描述在本质上仅仅是示例性的，且因此不脱离本发明的主旨的变化旨在属于本发明的范围。此类变化不应被视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种具有变矩器离合器的变速器，其包括：

变矩器，其包括叶轮、涡轮、变矩器离合器以及液压变矩器离合器控制回路；以及

控制器，其在变矩器离合器OFF模式与变矩器离合器ON模式之间的转变周期期间且在所述变矩器离合器达到最大容量之前指令第一压力进入所述液压变矩器离合器控制回路，并且在所述变矩器离合器达到最大容量之后指令第二压力进入所述液压变矩器离合器控制回路。

2.根据权利要求1所述的变速器，其中所述控制器进一步确定所述变矩器离合器控制回路何时达到最大容量。

3.根据权利要求1所述的变速器，其中所述第一压力高于所述第二压力。

4.根据权利要求3所述的变速器，其中所述第一压力比所述第二压力高填充脉冲压力，其加快了所述变矩器离合器至最大容量的转变。

5.根据权利要求1所述的变速器，其中所述第二压力包括前馈模型化压力控制。

6.根据权利要求1所述的变速器，其中所述控制器基于发动机速度确定所述变矩器离合器何时达到最大容量。

7.根据权利要求6所述的变速器，其中所述控制器对所述发动机速度施用有限冲击响应滤波器以确定所述变矩器离合器何时达到最大容量。

8.根据权利要求7所述的变速器，其中所述控制器将滤波后发动机速度平均化以确定所述变矩器离合器何时达到最大容量。

9.根据权利要求8所述的变速器，其中所述控制器进一步确定平均滤波后发动机速度与所述滤波后发动机速度之间的差以确定所述变矩器离合器何时达到最大容量，且其中所述控制器进一步将所述差与阈值进行比较以确定所述变矩器离合器何时达到最大容量。