CN111927948A - 一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车控制技术领域，具体地指一种对手动挡车型的半离合tip‑out工况进行优化的方法。识别车辆是否进入到半离合tip‑out工况，当车辆进入到半离合tip‑out工况后，控制发动机转速从最大值n_c快速衰减至设定转速n_thrshn，然后控制发动机转速从设定转速n_thrshn平稳衰减至同步转速n_e；所述同步转速n_e为离合器两端飞轮平稳同步时发动机的转速。本发明相较于现有方式的单纯通过扭矩滤波进行控制冲击的方式，本发明在发动机转速接近于变速箱输入轴的转速时，可以实现离合器的平稳同步，减小冲击，且控制方式简单，优化效果好，具有极大的推广价值。

Description

一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法

技术领域

本发明涉及汽车控制技术领域，具体地指一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法。

背景技术

在手动挡车型中，发动机的动力通过离合器、变速箱输出到车轮驱动车辆行驶。离合器充分结合时候，离合器可视为刚性连接，发动机曲轴与变速箱输入轴的旋转速度时刻保持着一致。

离合器两个端面同步的过程称之为半离合工况。在起步或换挡后，驾驶员经常会在半离合下进行加减速的操作。半离合工况下，离合器的输入端飞轮、离合器输出端飞轮同向旋转，但同时二者之间因旋转速度不同，又存在相对转动。二者之间传递的力矩，取决于垂直于端面的正压力和摩擦系数，前者由驾驶员操作离合器踏板控制。

加减油门过程中的驾驶性主要是通过优化扭矩上升、下降过程来保证的，对于离合器完全结合的工况，通过扭矩滤波能够保证很好的效果。但对于半离合下的减速工况，特别是发动机从较高转速tip-out(快速松开油门)，同步过程中会有明显冲击感。对半离合工况离合器输入端进行受力分析，T_crank为发动机的飞轮力矩，当发动机断油后，这个力矩大小为发动机阻力矩，方向与旋转方向相反；T_f是离合器输入端传递给输出端的力，方向与离合器两端面的相对转速方向相反；当发动机转速高于变速箱输入轴转速n_crank，与发动机转速相反，反之，与发动机转速同向。

半离合tip-out工况，油门松开后，发动机输出扭矩快速下降，甚至进入断油策略，发动机转速快速下降，如图1所示，在c₁-d₁阶段，离合器输入端转速高于变速箱输入轴转速，离合器输入端作为驱动方，受到与旋转方向相反的阻力矩，其大小与离合器结合程度有关，这个阻力矩和发动机内部阻力一起促使发动机转速快速下降。当达到d₁点的时候，离合器输入、输出端的转速相同，但是由于发动机曲轴所受的摩擦力矩，输入端的转速会继续下降，在此过程中，离合器输出端的转速高于输入端的转速，离合器输出端作为驱动方，相当于给车辆施加了力矩进行制动，迫使车辆减速，离合器输出端转速也同步下降，由于这个过程时间很短，会产生冲击，并被驾驶员感知。对于双质量飞轮，由于第一级飞轮、第二级飞轮间是通过弹簧连接，虽然一定程度上缓冲这种冲击，但会出现输入轴转速反复波动，即图中e₁-f₁段。

如果采用扭矩滤波的办法进行控制，即让扭矩尽量缓慢下降，以实现平稳同步，但会带来其他驾驶性问题，比如松油门后转速下降很慢的问题。理想的结果是：松油门前期，转速能够快速下降，在发动机转速接近于变速箱输入轴的转速时，尽可能平缓，从而避免这种冲击。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术提到的技术问题，提供一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法。

本发明的技术方案为：一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法，其特征在于：识别车辆是否进入到半离合tip-out工况，当车辆进入到半离合tip-out工况后，控制发动机转速从最大值n_c快速衰减至设定转速n_thrshn，然后控制发动机转速从设定转速n_thrshn平稳衰减至同步转速n_e；所述同步转速n_e为离合器两端飞轮平稳同步时发动机的转速。

进一步的识别车辆是否进入到半离合tip-out工况的方法包括：估算离合器飞轮输出端转速即变速箱输入轴的转速n_{gearbox-input}，根据发动机转速n_crank获得n_crank与变速箱输入轴转速n_{gearbox-input}的比值u，若u超过设定限值，则认为车辆已经进入到半离合tip-out工况。

进一步的所述估算离合器飞轮输出端转速即变速箱输入轴的转速n_{gearbox-input}的方法为：按照下述公式进行计算：

其中：n_{gearbox-input}——变速箱输入轴转速；

n_flywheel-out——离合器飞轮输出端转速；

V——车速；

Ratio——传动系统总传动比；

Radius——轮胎滚动半径。

进一步的所述设定限值为1.4。

进一步的所述设定转速n_thrshn的获取方法包括：在t_n时刻，获取当前时刻变速箱输入轴转速n_{gearbox-input}，增加一个通过标定获得的偏移量Δn_thrsh获得两者的和值A_n，将和值A_n与发动机转速n_crank进行比较，判断该和值A_n是否能够作为设定转速n_thrshn，若符合要求，则输出和值A_n作为设定转速n_thrshn；否则则继续进行下一时刻的比对，直至符合要求的和值出现。

进一步的所述判断该和值A_n是否能够作为n_thrshn的方法包括：若所述和值A_n符合下列公式：

|A_n-n_crank|＜θ

其中：A_n——t_n时刻，变速箱输入轴转速n_{gearbox-input}与偏移量Δn_thrsh的和值；

n_crank——发动机转速；

θ——通过标定获得的定量值，≥0；

则可以将和值A_n作为t_n时刻的n_thrshn。

进一步的所述同步转速n_e的计算方法包括：在t_n时刻，选取该时刻下变速箱输入轴转速n_{gearbox-input}作为同步转速n_e。

进一步的所述对离合器两端飞轮进行平稳同步的方法包括：控制发动机扭矩以设定转速n_thrshn为初始值、以同步转速n_e为终点值采用等比例衰减的方式降低发动机转速，直至离合器输入端和输出端完全同步。

进一步的控制发动机扭矩以设定转速n_thrshn为初始值、以同步转速n_e为终点值、以α(n_thrshn-n_e)为衰减步长采用等比例衰减的方式降低发动机转速；所述α为通过标定获得的系数。

进一步的在发动机转速n_crank从最大值n_c降低至设定转速n_thrshn的时间段内，采用减速断油并对扭矩进行滤波处理的方式使发动机快速衰减。

本发明的优点有：1、本发明通过准确判断半离合tip-out工况，针对半离合tip-out工况后的发动机转速进行控制，实现离合器的平稳同步，减小冲击，优化驾驶工况；

2、本发明通过估算变速箱输入轴的转速n_{gearbox-input}来确认是否进入到转速同步控制区域，准确判断当前车辆运行情况，以便于针对tip-out工况对车辆进行调整；

3、本发明在容易出现冲击的工况下，通过等比例衰减的方式降低发动机转速，使离合器输入端和输出端完全同步，极大程度优化了车辆运行情况。

本发明相较于现有方式的单纯通过扭矩滤波进行控制冲击的方式，本发明在发动机转速接近于变速箱输入轴的转速时，可以实现离合器的平稳同步，减小冲击，且控制方式简单，优化效果好，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：现有半离合tip-out工况控制方法发动机转速与变速箱输入轴转速关系示意图；

图2：本发明的半离合tip-out工况确认逻辑图；

图3：本发明的半离合tip-out工况控制阶段划分示意图；

图4：本发明的半离合tip-out工况发动机转速目标曲线计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例提供的优化方法是针对在半离合tip-out工况下离合器两端飞轮同步过程中降低冲击，从而优化驾驶性能的控制方法。

本实施例首先要确认车辆是否进入到半离合tip-out工况，确认方法是：估算离合器飞轮输出端转速即变速箱输入轴的转速n_{gearbox-input}，计算公式如下：

其中：n_{gearbox-input}——变速箱输入轴转速；

n_flywheel-out——离合器飞轮输出端转速；

V——车速；

Ratio——传动系统总传动比；

Radius——轮胎滚动半径；

根据发动机转转速n_crank获得发动机转转速n_crank与变速箱输入轴转速n_{gearbox-input}比值u，若u超过设定限值1.4，则认为车辆已经进入到半离合tip-out工况，如图2所示为本实施例的半离合tip-out工况的判定逻辑表。

当确认车辆进入到tip-out工况后，设计一条发动机转速的目标曲线，在离合器两端飞轮同步过程中，控制发动机的扭矩，使发动机转速沿着目标曲线完成离合器两端飞轮的通过过程，优化冲击问题。

如图3所示，半离合tip-out工况过程中，实线为发动机转速n_crank，虚线为变速箱输入轴转速n_{gearbox-input}，发动机转速n_crank达到最大值的转速n_c，即图3中的c点，发动机转速n_crank降低至设定转速n_thrshn，即图3中的d点，直至发动机转速n_crank降低至离合器两端飞轮同步的同步转速n_e，本实施例将发动机转速n_crank从nc到ne的过程中分为三个区段，对三个区段的发动机转速采用不同的控制策略：

阶段1：n_c≤n_crank＜n_thrshn(即c-d区间段)，发动机转速从最高点到设定转速n_thrshn段，这一段时间内，需要的是转速快速响应驾驶员的操作，转速尽快的衰减，控制策略上仍采用传统的“扭矩滤波+减速断油”方式来实现，减速断油时为了快速降低发动机转速，扭矩滤波是为了快速衰减的过程中尽可能平顺，避免出现大的冲击；

阶段2：n_thrshn≤n_crank＜n_e(即d-e区间段)，发动机转速从设定转速n_thrshn到与离合器飞轮输出端完全同步，这一个过程的主要目标是实现离合器两端飞轮的平稳同步，避免出现明显的冲击；设计目标转速，控制发动机的输出扭矩，使得实际转速沿着目标转速趋近于离合器飞轮输出端的转速，从而实现同步；

阶段3：n_e＝n_crank(即e以后的区段)离合器两端飞轮完全同步后，同步过程完成，进入正常的减速滑行工况。

其中本实施例的重点是在阶段2的控制策略，进入阶段2控制的关键点在于发动机转速目标曲线的确定。只要确定作为发动机转速目标曲线的起始点d的发动机转速、作为发动机转速目标曲线终止点e的发动机转速以及发动机转速从起始点至终止点的衰减规律，发动机转速目标曲线。

本实施例的发动机转速目标曲线的起始点d的发动机转速为设定转速n_thrshn，本实施例中设定转速n_thrshn采用实时动态计算的方式获得，如图4所示，在t₁、t₂…t_n时刻分别根据当前的变数箱输入轴转速n_{gearbox-input}加上一个偏移量Δn_thrsh得到当前时刻的和值A₁、A₂…A_n；并将其与当前时刻发动机的实际转速n_crank作比较，若所述和值A_n符合下列公式：

|A_n-n_crank|＜θ

其中：A_n——t_n时刻，变速箱输入轴转速n_{gearbox-input}与偏移量Δn_thrsh的和值；

n_crank——发动机转速；

θ——通过标定获得的定量值，≥0；

则可以将和值A_n作为t_n时刻的n_thrshn。

本实施例的发动机转速目标曲线的终止点e的发动机转速为离合器两端飞轮同步时的转速，在计算中也采用动态浮动的方法进行处理，取每一计算时刻t_n下的变速箱输入轴转速n_{gearbox-input}作为同步转速n_e。

控制发动机扭矩以n_thrshn为初始值、以n_e为终点值、以α(n_thrshn-n_e)为衰减步长采用等比例衰减的方式降低发动机转速，其中α为通过标定获得的系数，直至离合器两端飞轮完全同步。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法，其特征在于：识别车辆是否进入到半离合tip-out工况，当车辆进入到半离合tip-out工况后，控制发动机转速从最大值n_c快速衰减至设定转速n_thrshn，然后控制发动机转速从设定转速n_thrshn平稳衰减至同步转速n_e；所述同步转速n_e为离合器两端飞轮平稳同步时发动机的转速。

2.如权利要求1所述的一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法，其特征在于：识别车辆是否进入到半离合tip-out工况的方法包括：估算离合器飞轮输出端转速即变速箱输入轴的转速n_{gearbox-input}，根据发动机转速n_crank获得n_crank与变速箱输入轴转速n_{gearbox-input}的比值u，若u超过设定限值，则认为车辆已经进入到半离合tip-out工况。

3.如权利要求2所述的一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法，其特征在于：所述估算离合器飞轮输出端转速即变速箱输入轴的转速n_{gearbox-input}的方法为：按照下述公式进行计算：

其中：n_{gearbox-input}——变速箱输入轴转速；

n_flywheel-out——离合器飞轮输出端转速；

V——车速；

Ratio——传动系统总传动比；

Radius——轮胎滚动半径。

4.如权利要求2或3所述的一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法，其特征在于：所述设定限值为1.4。

5.如权利要求1所述的一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法，其特征在于：所述设定转速n_thrshn的获取方法包括：在t_n时刻，获取当前时刻变速箱输入轴转速n_{gearbox-input}，增加一个通过标定获得的偏移量Δn_thrsh获得两者的和值A_n，将和值A_n与发动机转速n_crank进行比较，判断该和值A_n是否能够作为设定转速n_thrshn，若符合要求，则输出和值A_n作为设定转速n_thrshn；否则则继续进行下一时刻的比对，直至符合要求的和值出现。

6.如权利要求5所述的一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法，其特征在于：所述判断该和值A_n是否能够作为n_thrshn的方法包括：若所述和值A_n符合下列公式：

|A_n-n_crank|＜θ

其中：A_n——t_n时刻，变速箱输入轴转速n_{gearbox-input}与偏移量Δn_thrsh的和值；

n_crank——发动机转速；

θ——通过标定获得的定量值，≥0；

则可以将和值A_n作为t_n时刻的n_thrshn。

7.如权利要求6所述的一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法，其特征在于：所述同步转速n_e的计算方法包括：在t_n时刻，选取该时刻下变速箱输入轴转速n_{gearbox-input}作为同步转速n_e。

8.如权利要求7所述的一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法，其特征在于：所述对离合器两端飞轮进行平稳同步的方法包括：控制发动机扭矩以设定转速n_thrshn为初始值、以同步转速n_e为终点值采用等比例衰减的方式降低发动机转速，直至离合器输入端和输出端完全同步。

9.如权利要求8所述的一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法，其特征在于：控制发动机扭矩以设定转速n_thrshn为初始值、以同步转速n_e为终点值、以α(n_thrshn-n_e)为衰减步长采用等比例衰减的方式降低发动机转速；所述α为通过标定获得的系数。

10.如权利要求1所述的一种对手动挡车型的半离合tip-out工况进行优化的方法，其特征在于：在发动机转速n_crank从最大值n_c降低至设定转速n_thrshn的时间段内，采用减速断油并对扭矩进行滤波处理的方式使发动机快速衰减。

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