CN111456861B - 一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法 - Google Patents

一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法，当离合器出现打滑故障时，通过限制发动机输出转矩来降低离合器滑差，具体是在固定挡位转矩限制的基础上增加基于离合器滑差的PI控制，如果在基于挡位的前馈限制转矩值下离合器不打滑，则PI限制转矩不工作，如果在基于挡位的前馈限制转矩值下依然打滑，则利用PI限制转矩继续降低限制转矩。上述控制方法，可以当车辆在固定挡位行驶中出现离合器打滑故障时，确保降低滑差至安全范围，解决现有方法存在的离合器可能继续打滑的问题；通过采用PI控制器，可以在打滑故障发生后快速降低离合器滑差，减少故障持续时间以及由故障造成的不良影响，保证变速器以最大能力传递动力。

Description

一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法
技术领域
本发明涉及汽车传动控制技术领域，尤其涉及一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法。
背景技术
随着技术的发展，人们对汽车的要求不仅满足于其通过性和动力性，安全性、舒适性及经济性等性能需求日益彰显。变速器是汽车传动系统中的关键部件，其工作效果会直接影响到上述性能。在自动变速器中，离合器用于连接或分离动力传动路线，以实现不同的传动比。在挡位保持时，所有离合器只能处于锁止阶段或者分离阶段。控制器通过控制离合器油压可以改变离合器的转矩容量，以确保足够传递来自发动机的转矩。在这个控制过程中可能出现发动机转矩不准确、离合器油压响应偶发滞后或卡滞、主油压控制存在误差等情况，这些因素可能造成离合器在固定挡位行驶过程中出现滑摩，导致变速器不能以最大能力传递动力。
当车辆在固定挡位行驶的过程中，如果接合离合器不是处于锁止状态而是存在较大滑差，出现打滑故障，传动系统无法按照需求传递转矩，会造成行驶无力、动力损耗、上坡回滑等不良后果。此时若继续由发动机输入较大转矩，那么滑摩功将造成极大的热负荷，可能引起摩擦元件的磨损加剧和热翘曲变形失效。
目前，通常采用的解决方案是，当行驶在固定挡位的车辆出现离合器打滑后，按照挡位将发动机转矩降低至固定的限制转矩。但是，在此转矩限制下离合器依然可能会打滑，造成离合器磨损加剧。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法，用以降低变速器故障后的进一步恶化。
因此，本发明提供了一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法，包括如下步骤：
S1：在固定挡位行驶过程中，检测k时刻的离合器滑差n CCSlip ；
S2：判断k时刻的离合器滑差n CCSlip 是否超出离合器滑差限制n CCSlip_Thr ；若是，则执行步骤S3和步骤S4；若否，则执行步骤S5；
S3：确定k时刻离合器处于滑摩状态，离合器滑摩标志位F CCSlip =1；
S4：判断离合器滑摩持续时间是否超过滑摩确认时间；若否，则执行步骤S6；若是，则执行步骤S7~步骤S10；
S5：离合器滑摩标志位F CCSlip =0，返回步骤S1，进行k=k+1时刻的判断，直至行驶结束；
S6：判断k-1时刻离合器状态是否为滑摩；若是，则执行步骤S7~步骤S10；若否，则执行步骤S11；
S7：确定k时刻离合器处于滑摩状态，离合器滑摩确认标志位F CCSlip_Cfm =1；
S8：根据预先设定好的挡位-转矩值对应关系表格，查找当前挡位对应的转矩值T TQLmt_FF (N Gear )；
S9：利用PI控制器计算基于目标滑差的闭环限制转矩计算值T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )；
S10：设定发动机闭环最大限制转矩为
Figure 168737DEST_PATH_IMAGE001
，则发动机转矩最终限制值为：
Figure 891842DEST_PATH_IMAGE002
返回步骤S1，进行k=k+1时刻的判断，直至行驶结束；
S11：离合器滑摩确认标志位F CCSlip_Cfm =0，返回步骤S1，进行k=k+1时刻的判断，直至行驶结束。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述发动机转矩控制方法中，步骤S8中的挡位-转矩值对应关系表格，根据各挡位下离合器的工作需求进行预先设定。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述发动机转矩控制方法中，步骤S9，利用PI控制器计算基于目标滑差的闭环限制转矩计算值T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )，具体包括如下步骤：
S91：PI控制器设定目标滑差为n CCSlip_Tgt ，计算k时刻的离合器滑差n CCSlip 与目标滑差n CCSlip_Tgt 的差值，作为PI控制器的控制偏差；
S92：将所述PI控制器的控制偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对基于目标滑差的闭环限制转矩计算值T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )进行PI控制。
本发明提供的上述发动机转矩控制方法，当离合器出现打滑故障时，通过限制发动机输出转矩来降低离合器滑差，具体是在固定挡位转矩限制T TQLmt_FF (N Gear )的基础上增加基于离合器滑差的PI控制T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )，如果在基于挡位的前馈限制转矩值T TQLmt_FF (N Gear )下离合器不打滑，则PI限制转矩不工作，如果在基于挡位的前馈限制转矩值T TQLmt_FF (N Gear )下依然打滑，则利用PI限制转矩T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )继续降低限制转矩。本发明提供的上述发动机转矩控制方法，可以当车辆在固定挡位行驶中出现离合器打滑故障时，确保降低滑差至安全范围，解决现有方法存在的离合器可能继续打滑的问题；通过采用PI控制器，可以在打滑故障发生后快速降低离合器滑差，减少故障持续时间以及由故障造成的不良影响，保证变速器以最大能力传递动力。
附图说明
图1为本发明提供的一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法的流程图之一；
图2为本发明提供的一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法的流程示意图；
图3为现有方法与本发明提供的一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法的工作原理示意图；
图4为本发明提供的一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法的流程图之二；
图5为本发明提供的一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法中PI控制器的原理示意图；
图6为本发明实施例1中对一般滑摩情况的控制效果示意图；
图7为本发明实施例1中对严重滑摩情况的控制效果示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本发明。
本发明提供的一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法，如图1和图2所示，包括如下步骤：
S1：在固定挡位行驶过程中，检测k时刻的离合器滑差n CCSlip ；
S2：判断k时刻的离合器滑差n CCSlip 是否超出离合器滑差限制n CCSlip_Thr ；若是，则执行步骤S3和步骤S4；若否，则执行步骤S5；
S3：确定k时刻离合器处于滑摩状态，离合器滑摩标志位F CCSlip =1；
S4：判断离合器滑摩持续时间是否超过滑摩确认时间；若否，则执行步骤S6；若是，则执行步骤S7~步骤S10；
需要说明的是，对离合器滑摩超限的持续情况进行确认，可以避免由于离合器滑差短时超限引起的误判；
S5：离合器滑摩标志位F CCSlip =0，返回步骤S1，进行k=k+1时刻的判断，直至行驶结束；
S6：判断k-1时刻离合器状态是否为滑摩；若是，则执行步骤S7~步骤S10；若否，则执行步骤S11；
S7：确定k时刻离合器处于滑摩状态，离合器滑摩确认标志位F CCSlip_Cfm =1；
S8：根据预先设定好的挡位-转矩值对应关系表格，查找当前挡位对应的转矩值T TQLmt_FF (N Gear )；
具体地，该转矩值T TQLmt_FF (N Gear )是由当前所处挡位决定的固定值；
S9：利用PI控制器计算基于目标滑差的闭环限制转矩计算值T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )；
具体地，这部分是在基于挡位的前馈限制转矩值T TQLmt_FF (N Gear )的基础上进一步降低转矩的下降值，这部分采用PI闭环控制；
S10：设定发动机闭环最大限制转矩为
Figure 971794DEST_PATH_IMAGE001
，则发动机转矩最终限制值为：
Figure 997518DEST_PATH_IMAGE002
返回步骤S1，进行k=k+1时刻的判断，直至行驶结束；
S11：离合器滑摩确认标志位F CCSlip_Cfm =0，返回步骤S1，进行k=k+1时刻的判断，直至行驶结束。
本发明提供的上述发动机转矩控制方法，当离合器出现打滑故障时，通过限制发动机输出转矩来降低离合器滑差，具体是在固定挡位转矩限制T TQLmt_FF (N Gear )的基础上增加基于离合器滑差的PI控制T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )，如果在基于挡位的前馈限制转矩值T TQLmt_FF (N Gear )下离合器不打滑，则PI限制转矩不工作，如果在基于挡位的前馈限制转矩值T TQLmt_FF (N Gear )下依然打滑，则利用PI限制转矩T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )继续降低限制转矩。本发明提供的上述发动机转矩控制方法，可以当车辆在固定挡位行驶中出现离合器打滑故障时，确保降低滑差至安全范围，解决现有方法存在的离合器可能继续打滑的问题；通过采用PI控制器，可以在打滑故障发生后快速降低离合器滑差，减少故障持续时间以及由故障造成的不良影响，保证变速器以最大能力传递动力。
工作原理如图3所示，左半部分是采用现有的发动机转矩控制方法，将发动机转矩限制至固定值150Nm，然而，离合器滑差依然较大，即离合器会继续打滑磨损，说明此时发动机转矩需要继续降低直至离合器停止打滑；右半部分是采用本发明提供的上述发动机转矩控制方法，在150Nm限制的基础上，基于离合器滑差的PI闭环控制得到TPI（即对发动机转矩的进一步限制值），在该限制下离合器滑差得到有效降低，离合器打滑故障得到控制。
在具体实施时，在本发明提供的上述中发动机转矩控制方法中，步骤S8中的挡位-转矩值对应关系表格，可以根据各挡位下离合器的工作需求进行预先设定。
在具体实施时，在执行本发明提供的上述发动机转矩控制方法中的步骤S9，利用PI控制器计算基于目标滑差的闭环限制转矩计算值T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )时，如图4所示，具体可以包括如下步骤：
S91：PI控制器设定目标滑差为n CCSlip_Tgt ，计算k时刻的离合器滑差n CCSlip 与目标滑差n CCSlip_Tgt 的差值，作为PI控制器的控制偏差；
S92：将PI控制器的控制偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对基于目标滑差的闭环限制转矩计算值T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )进行PI控制；
具体地，当PI控制器开始工作时，比例环节即时成比例地反映离合器滑差与目标滑差的差值，PI控制器立即产生控制作用以减小偏差；积分环节是对离合器滑差与目标滑差的差值进行积分，主要作用是消除稳态误差，提高系统的无差度。
本发明提供的上述发动机转矩控制方法中PI控制器的原理示意图如图5所示。如图5所示，将离合器实际滑差与目标滑差的差值e(t)作为控制器的控制偏差，经过比例环节和积分环节得到
Figure DEST_PATH_IMAGE003
与
Figure 530131DEST_PATH_IMAGE004
共同作用于被控对象T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )，即基于目标滑差的闭环限制转矩计算值。
下面通过一个具体的实施例对本发明提供的上述发动机转矩控制方法的具体实施时进行详细说明。
实施例1：
（1）滑摩故障初步判断
滑摩故障的判断依据是离合器的主动端与从动端滑差，在固定挡位行驶过程中，检测当前时刻的离合器滑差n CCSlip ，若判断当前时刻的实际滑差超出离合器滑差限制n CCSlip_Thr ，则滑摩标志位F CCSlip =1，若未超限，则置位F CCSlip =0。
（2）滑摩故障确认
下一步需对离合器滑摩超限的持续情况进行确认，以避免由于离合器滑差短时超限引起的误判。若离合器滑摩持续时间t超过滑摩确认时间t CCSlip_Cfm ，则离合器滑摩确认标志位F CCSlip_Cfm =1，即确定离合器处于滑摩状态；否则，需要进一步根据上一时刻离合器状态是否为滑摩来进行判断，若判断结果为“是”，则确认离合器当前状态为滑摩，离合器滑摩确认标志位F CCSlip_Cfm =1，若判断结果为“否”，则滑摩确认标志位F CCSlip_Cfm =0。
（3）发动机限制转矩计算
当离合器滑摩确认标志位F CCSlip_Cfm =1，即控制器确认离合器处于滑摩状态时，激活发动机转矩限制。对发动机转矩限制的计算包括两个部分，第一部分是基于挡位的前馈限制转矩值T TQLmt_FF (N Gear )，该部分是由当前所处挡位决定的固定值，通过在预先设定好的挡位-转矩值对应关系表格中查找当前挡位对应的转矩值得到；第二部分是基于目标滑差的闭环限制转矩计算值T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )，该部分是在基于挡位的前馈限制转矩值基础上进一步降低转矩的下降值，该部分采用PI闭环控制。PI控制中设定目标滑差为n CCSlip_Tgt ，根据实际滑差值与设定的目标滑差的差值构成控制偏差，将控制偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象发动机转矩进行控制。PI控制器中包括比例环节和积分环节：当PI控制器开始工作时，比例环节即时成比例地反映离合器滑差与目标滑差的偏差信号，控制器立即产生控制作用以减小偏差；积分环节是对离合器滑差与目标滑差的差值进行积分，主要作用是消除稳态误差，提高系统的无差度。
（4）发动机转矩最终限制值
发动机转矩不能无限下降，设定发动机闭环最大限制转矩为T TQLmt_ItermMin ，最终对发动机转矩的限制值可以表达为：
Figure 56927DEST_PATH_IMAGE005
当离合器发生一般滑摩时，PI控制器的控制转矩T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )不超过发动机闭环最大限制转矩T TQLmt_ItermMin ，因此，发动机转矩被限制至
Figure 991385DEST_PATH_IMAGE006
，在该控制下离合器滑差逐渐下降至目标滑差，达到滑摩临界值，控制效果如图6所示；
当离合器发生严重滑摩时，由PI控制器计算得到的发动机闭环限制转矩T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )超出最大限制转矩T TQLmt_ItermMin ，因此，控制器将发动机转矩限制到最小值，即
Figure 188011DEST_PATH_IMAGE007
，此时离合器滑差虽然不能降低至滑摩临界值，但是被控制在了低于滑摩判断门限值的较低范围，也就是停止了打滑故障，控制效果如图7所示。
本发明提供的上述发动机转矩控制方法，当离合器出现打滑故障时，通过限制发动机输出转矩来降低离合器滑差，具体是在固定挡位转矩限制T TQLmt_FF (N Gear )的基础上增加基于离合器滑差的PI控制T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )，如果在基于挡位的前馈限制转矩值T TQLmt_FF (N Gear )下离合器不打滑，则PI限制转矩不工作，如果在基于挡位的前馈限制转矩值T TQLmt_FF (N Gear )下依然打滑，则利用PI限制转矩T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )继续降低限制转矩。本发明提供的上述发动机转矩控制方法，可以当车辆在固定挡位行驶中出现离合器打滑故障时，确保降低滑差至安全范围，解决现有方法存在的离合器可能继续打滑的问题；通过采用PI控制器，可以在打滑故障发生后快速降低离合器滑差，减少故障持续时间以及由故障造成的不良影响，保证变速器以最大能力传递动力。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种适用于离合器滑摩故障的发动机转矩控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在固定挡位行驶过程中，检测k时刻的离合器滑差n CCSlip ；
S2：判断k时刻的离合器滑差n CCSlip 是否超出离合器滑差限制n CCSlip_Thr ；若是，则执行步骤S3和步骤S4；若否，则执行步骤S5；
S3：确定k时刻离合器处于滑摩状态，离合器滑摩标志位F CCSlip =1；
S4：判断离合器滑摩持续时间是否超过滑摩确认时间；若否，则执行步骤S6；若是，则执行步骤S7~步骤S10；
S5：离合器滑摩标志位F CCSlip =0，返回步骤S1，进行k=k+1时刻的判断，直至行驶结束；
S6：判断k-1时刻离合器状态是否为滑摩；若是，则执行步骤S7~步骤S10；若否，则执行步骤S11；
S7：确定k时刻离合器处于滑摩状态，离合器滑摩确认标志位F CCSlip_Cfm =1；
S8：根据预先设定好的挡位-转矩值对应关系表格，查找当前挡位对应的转矩值T TQLmt_FF (N Gear )；
S9：利用PI控制器计算基于目标滑差的闭环限制转矩计算值T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )；
S10：设定发动机闭环最大限制转矩为
Figure 618084DEST_PATH_IMAGE001
，则发动机转矩最终限制值为：
Figure 800804DEST_PATH_IMAGE002
返回步骤S1，进行k=k+1时刻的判断，直至行驶结束；
S11：离合器滑摩确认标志位F CCSlip_Cfm =0，返回步骤S1，进行k=k+1时刻的判断，直至行驶结束；
其中，步骤S9，利用PI控制器计算基于目标滑差的闭环限制转矩计算值T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )，具体包括如下步骤：
S91：PI控制器设定目标滑差为n CCSlip_Tgt ，计算k时刻的离合器滑差n CCSlip 与目标滑差n CCSlip_Tgt 的差值，作为PI控制器的控制偏差；
S92：将所述PI控制器的控制偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对基于目标滑差的闭环限制转矩计算值T TQLmt_Iterm (n CCSlip_Thr )进行PI控制。
2.如权利要求1所述的发动机转矩控制方法，其特征在于，步骤S8中的挡位-转矩值对应关系表格，根据各挡位下离合器的工作需求进行预先设定。
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