CN1135586A - 汽车自动变速箱换档特性曲线周期匹配方法 - Google Patents
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Abstract
自动变速箱换档特性曲线周期匹配方法中,换档方案是通过一个与外界影响界有关的算法和评估影响参数的实测值为决定修正值,利用该换档方案可使特性曲线不仅在表示相应车速参数的坐标方向而且在表示发动机扭矩参数的坐标方向都分别能由修正值得到匹配。
Description
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述汽车自动变速箱换档特性曲线周期匹配的方法。
有一种公开的方法(EP 0 531 567 A1)用于开头所谓的匹配,该方法按照用一种算法来描述车辆纵向运动的换档方案,该算法是按当前档传动比、位于驱动马达与变速箱间啮合力线方向上的液力变矩器的涡轮转矩、车辆阻力矩和车辆惯性矩来设置的。根据该种换档方案,可从按算法对当时行驶状态计算得出的从动轴转速与实测从动轴转速间的偏差求出各个修正值。该修正值可用来从多条存储的特性曲线中选择一条适合当时行驶状态的特性曲线用以换档,或者仅用来匹配单条特性曲线中与车速有关的参数坐标值。上述换档方案主要用来匹配路况升落的变化和车载的变化。
另一种已知方法也能实现对开头所谓特性曲线的周期匹配,该方法按照一种算法来描述汽车驱动力,该算法按发动机驱动力和汽车总行驶阻力设置理论剩余驱动力。按该换档方案仅求出与理论剩余驱动力有关的特性图中发动机转矩参数坐标值的修正值。该修正值不仅对相邻两档间的升档特性曲线而且对相应退档特性曲线同样适应,匹配通过将修正值加到各自的坐标实测值上来间接实现,这样特性曲线的两个换档点就移到较高车速处。
最后由DE 42 15 406 A1也公开一种自动变速箱换档控制系统,该系统通过驾驶员——车辆系统的输入变量的检测装置、生成该输入变量的从属函数(模糊—设置)和变换变速箱传动比的装置工作。检测得出输入变量、生成从属函数和变换变速箱传动比的装置以按模湖—生成规则求得输出变量的方式共同作用,借助输出变量确定变速箱传动比。该已知控制系统基于以下考虑,即:在此之前的控制系统共同之处为:应用的模糊—逻辑方法本身方式不足或者仅考虑特殊行驶工况,或者如果除一般行驶工况外还要考虑特殊工况,则将使控制装置复杂而非最佳,并基于大量规则,需要很长的计算时间。据称,当时已知的系统尚未有一种能够迅速有效地使换档特性适应实际要求。因此为了在运用模糊方法设计换档方案时,考虑到评价标准如动力性、燃油消耗和造价等并能够通过主动调节换档方案按要求改变换档特性来对一些特征如驾驶方式和行驶状态有效地作出反应,上述已知的控制系统中规定,整个模糊生成规则分成以下几部分:(a)模糊生成规则的基本调节部分用以确定换档点,使行驶燃油消耗最经济;(b)模糊生成规则的适应调节部分用以修改与实际驾驶方式有关的基本调节部分,该驾驶方式从以燃油经济性为方向到以动力性为方向;(c)模糊生成规则的识别控制部分用以按驾驶员的驾驶方式识别其意图,该驾驶方式从以燃油经济性为方向直到以动力性为方向,该已知控制与同类方法相比其程序步骤根本不同,其步骤中未用到换档特性图,从而导致下述缺点,即模糊—控制—规则的影响基本上在整个作用范围内改变自动变速箱的换档特性,不能仅在一定范围内改变换档特性,并不能产生升档和退档曲线之间的滞后放大,也不能对单个行驶状态独立地改变换档特性。
本发明目的在于,使自动变速箱换档特性与多种不同的行驶状态相匹配,而无需计算量很大的模糊——逻辑方法或存储很多换档特性图,两档间转换的特性曲线每次匹配都应不只在一个方向,就是说,不是只对特性图的一个坐标,而是对两个坐标同时有效。
上述目的按本发明以有益的方式在权利要求1的特征中得以实现。
从属权利要求中阐述了本发明周期匹配方法的有利设计方案。
本发明的方法中改变了固定存储的特性图。
本发明的方法中提出了一种方法,能借助三种修正值改变传统存储的特性图,使其特性曲线(换档曲线)能采取任意形式。
本发明的方法中提出了一种方法,按该方法升档和退档曲线能相互独立地变化(匹配)。
本发明的方法中能实现修正值的相互协调。
本发明的方法中提出当生成了同一坐标值的不同的修正值时如何处理修正值的一种方法。
本发明的方法中定义了一组修正值(三种),可借助该组修正值按固定的规则改变换档曲线。
本发明的一种实施形式中定义了两个极限转速并规定了其作用方式的控制,以使换档曲线能在一个坐标方向上变化。
本发明的方法中修正值相互独立作用并也能单独使用。
本发明的方法中换档曲线可以任意形式无级变化。
本发明的方法中可以改变整个特性图或仅改变特性图某区域或单条换档曲线中更小更独立的一部分,也能分别改变升档和退档曲线。
本发明的方法中还有下述优点:
通过三种修正值及其有关规则的“标准化”,用以改变一存入的换档特性图的本发明不限于特定的换档方案。换档方案能随意形成,只要能在存储的换档特性图作用时遵循三种修正值规则。
每个换档方案必须只生成的实现其特定目标所必须的修正值。
换档方案能完全相互独立地生成修正值。这样对设计和均衡适应一种确定的行驶状态时不必相互调和。
若多种换档方案在同一时间点对同一坐标生成了不同的修正值,该修正值对换档特性图的作用方式可借助本发明毫无困难地协调。
本发明为模块化建立软件程序创造了先决条件,这样,就可以毫无困难地取消、修改换档方案或另外加进换档方案。
自动变速箱的换档程序确定了从一档到另一档的转换。一个设计良好的换档程序是顾客对变速箱满意程度的一个重要特性。在任何行驶工况都应能选择最佳档位。为了保证这点,换档程序必须满足下列条件:换档必须保证汽车的燃油消耗小,就是说,在低速时换到最小传动比档位或者说在低速和加速踏板行程较大时退档,以使发动机在燃油消耗最经济区驱动的时间尽可能长;必要时汽车的全部功率应都可供支配;考虑动力性的换档程序在较高车速时才升档,与发动机脱开,在较小加速踏板行程时退档;为保证汽车良好的行驶性和避免换档摆动,该换档程序必须随道路坡度和(或)装载情况而变化;为充分利用发动机的制动效能和减小制动器的负荷,换档程序必须与道路坡度相适应;地面高度逐渐升高时,为保证与在水平面上相同的行驶性能,换档程序必须与逐渐减小的发动机扭矩相适应;考虑到诸如汽车加速度及发动机和变速箱温度,该换档程序还应能防止可能导致发动机转速过高以致超过允许限度的自动换档及通过换档手柄的手动换档;它还必须能与其他电控装置(如发动机控制装置,ASR(牵引力调节系统),导航控制装置)等共同作用时,保证总能以最佳工作方式工作。
换档程序设计使升档通过车速升高或释放加速踏板实现,退档通过相反的状态变化实现。该设计对大多数行驶工况是适用的,但为能达到上述所有的要求,换档程序还必须适应特殊的行驶工况。
为使换档程序适用于各种行驶工况,必须监测当时行驶工况如行驶道路坡度,路面高度或车辆载荷,以及估计评价驾驶员行为。本发明根据通过估计计算得出的数据更改当前换档程序。
按本发明只需存储一张换档特性图代替了多张不同的换档特性图作为基本换档程序。基本换档程序可任意设计。一种合理的设计是使之与最常出现的行驶工况相匹配,例如汽车空载在海平面高度平坦地段上的燃油最经济换档特性图。该基本换档程序借助本发明的方法在每个计算周期都可实现与每种出现的行驶工况无级匹配。
下面借助一个在附图中用图表阐明的实施例来进一步描述本发明。图中示出:
图1:按本发明为实现对不同行驶工况进行换档程序匹配方法的原理图
图2:借助选定的几个插值点对图1中基本换档程序退档曲线的图解说明
图3:借助选定的几个插值点对图1中基本换档程序退档曲线的图解说明
图4:图1中与发动机扭矩有关的相应参数坐标(横坐标)对基本换档程序影响的图解说明
图5:图1中与车速有关的相应参数坐标(纵坐标)对基本换档程序影响的图解说明
图6:按图5当退档曲线的匹配部分位于基本换档程序中退档曲线上方时对基本换档程序影响的图解说明
图6a:按图6引入一个预定的恒定坐标值vgp以限制退档曲线匹配部分对基本换档程序影响的图解说明
图6b:按图5当退档曲线的匹配部分位于基本换档程序中退档曲线下方时对基本换档程序影响的图解说明
图7:图1与发动机扭矩有关的相应参数坐标(横坐标)修正值汇总图示
图8:图1与车速有关的相应参数坐标(纵坐标)修正值汇总图示
图9:图1的修正值汇总处理流程图
图10:考虑按本发明所得修正值时评估基本换档程序运行流程图
图11:考虑行驶道路坡度时换档方案的图解说明。
图1说明了基本的运行方式。由各种传感器或控制装置可获得一定数量的汽车和变速箱参数,这些参数在变速箱电控装置EGS中另外作为换档方案的输入信号。换档方案是借助该输入信号获得当前行驶工况、并对其进行评估从而生成适当的修正值以使基本换档程序适应于该行驶工况的算法。这样每种换档方案都只包含一个完全确定的工况并为此生成修正值。所有换档方案的修正值汇总,然后考虑最终的修正值来修正基本换档程序,从而为当前行驶工况确定一个符合要求的档位。
本发明描述了由换档方案生成的修正值和它们的汇总及存储的换档特性图通过该修正值的调整匹配。
存储的换档特性图称为基本换档程序,包括自动变速箱所有的升档和退档曲线。每条换档曲线用选定的一些“插值点”来描述。每个点皆表示一个与速度成比例的值(如变速箱输出轴转速,车轮转速或车速)和一个与发动机负荷成比例的值(如节气门转角,发动机扭矩或加速踏板行程)。在下述所有说明中节气门转角DKW代表与发动机负荷成比例的值,变速箱输出轴转速nab-也称从动轴转速-代表与速度成比例的值。
升档曲线14每条用7个插值点,退档曲线15每条用9个插值点来描述。评估基本换档程序22时在每两点间进行线性内插。此外对每条换档曲线还存储了另外一个仅由从动轴转速值组成的插值点,该点只有在驾驶员操作加速系统自动开关(Kick down Schalter)时才考虑。
图2和图3表明了基本换档程序的换档曲线在插值点作用下的描述过程和给出了两个换档曲线插值点图和所有的加速系统自动换档插值点的实施例。
在基本换档程序运行时通常只考虑当前所挂档。由当前节气门转角DKW从换档特性图上计算出所涉及档位升档和退档曲线的从动轴转速值,将该值与变速箱输出轴转速实测值相比较。如果实测值高于升档曲线的从动轴转速值,则向更高一档换档,如果小于退档曲线的从动轴转速值,则向低档换档,如果两者相当,则保持当前档。
借助横坐标方向和纵坐标方向的修正值可更改基本换档程序。这些修正值由换档方案依赖输入信号生成并在评估基本换档程序时被考虑。因为变速箱电控装置每秒运行换档方案和基本换档程序100次,所以修正值适用于当前行驶工况和当前档。它们在每个计算周期都被重新计算并修正。
在横坐标方向对基本换档程序的影响通过在当前节气门转角DKW测量值上加上一个修正值来实现。这样间接更改了基本换档程序,此时,通过在基本换档程序评估中控制输入信号DKW生成更改后的换档曲线。
被加上的修正值由换档方案生成并能分别给出到升档和退档曲线,同时也具有正负号。因其原理该修正值同样作用于所有换档曲线。图4以一升档和退档曲线为例说明对换档特性图的该种作用。
换档方案生成三个不同的差分转速,从而在纵坐标方向来影响基本换档程序。该差分转速加到第一个换档曲线插值点的从动轴转速值上或从加速系统自动换档点的值中减去。借助它们可形成无负荷,全负荷和加速系统自动换档区的极限换档转速。升档最早发生在无负荷转速极限上方最晚发生在跨越全负荷转速极限时。在两个极限转速之间基本换档程序的换档曲线是适用的。加速系统自动换档情况下自动换档转速极限起作用,退档时情况则相反。所有极限转速值都能分离地给出到升档和退档曲线并带有正负号。图5和6说明极限转速如何形成及其对基本换档程序的作用。
每个换档方案相互独立地监测和估计特定行驶工况并按需求计算一个或多个上述修正值,以使自动变速箱的换档特性适用于这些行驶工况。在某些行驶工况下多个换档方案可能生成不同的修正值,必须评价和汇总这些修正值。在横坐标和纵坐标方向独立进行修正值的汇总。
汇总修正值最简单的方法是求最大值。该情况下只有对基本换档程序影响最大的那个修正值起作用。但有的行驶工况中,一个换档方案更改了基本换档程序,所有其他的换档方案必须作用于该更改过的换档特性图。这可通过累加修正值来实现。图7说明了横坐标方向修正值的汇总原理。每个换档方案对开档和退档曲线分别生成修正值,该修正值按需求通过形成最大值来汇总,然后累计求得的最大值或修正值并用该结果评估基本换档程序。
因为由纵坐标方向的修正值生成了换档极限转速,所以在该种情况下总是选定对基本换档程序影响最大的那个修正值。这样汇总仅仅通过形成最大值来完成(见图8)。
图9举例说明了求得最终修正值的程序运行过程。八个不同的换档方案各自按行驶工况生成不同的修正值。块1中纵坐标方向上所有的修正值通过形成最大值汇总(在无负荷、全负荷和加速系统自动换档区分别进行),接着汇总横坐标方向的修正值。为此首先在块2和3中分别对换档方案1S,4S和8S或者5S和6S进行求最大值,然后生成的最大值在块4中相加,结果最后就是每个不同修正值的数值(块5),由此可实现基本换档程序的调整匹配。
图10表明,考虑修正值时基本换档程序是怎样匹配的。首先询问,加速系统自动换档是否启动,若是,则将当前的升档和退档的从动轴转速值均设置成加速系统自动换档转速极限并转到块16;若不是,考虑修正值ddkw-h和ddkw-r,在块3中计算当前档基本换档程序升档和退档曲线的从动轴转速值。接着检查从基本换档程序中求得的从动轴转速值是否位于无负荷换档极限以下(块4和6)或全负荷(块8和10)或加速系统自动换档极限以上(块12和14),并必要时进行相应的修正(块5,7,9,11,13和15)。然后修正后的从动轴转速值与变速箱从动轴转速实测值nab相比较,若高于从动轴转速值nab-h(块16),则换到较高档(块17),若低于从动轴一转速值nab-r(块18),则换到较低档(块19),若两者相当,则保持当前档。
换档方案的工作方式通过形成最大值或总和协调。这样同时出现多种行驶工况时,自动变速箱的换档特性无需增加费用即可达最佳匹配。此外,完全可以取消一些换档方案或另外加进换档方案。
若基于不同装备变型的汽车不具有换档方案所要求的所有输入信号,则有关换档方案就不给出修正值。该种情形下该换档特性图在某些行驶工况是不适用的,对此就没有必要改变程序流程图因而形成附加控制单元——变型。
爬坡时即使在无负荷区也只有在较高发动机转速时才应升档,为此坡度识别器求出数值dnab-h-lg1。
此外催化转换器预热(katalysatoraufheizung)单独要求,汽车以较低档行驶。催化转换器预热方案对此提供数值dnab-h-lg2。
另一个换档方案能提供数值dnab-h-lg3。
最大值形成如下所示:
dnab-h-lg=max{dnab-h-lg1;dnab-h-lg2;dnab-h-
lg3;……}
或
dnab-h-lg=dnab-h-lg1,当dnab-h-lg1>dnab-h-lg2,
且dnab-h-lg1>dnab-h-lg3,且……
dnab-h-lg=dnab-h-lg2,当dnab-h-lg2>dnab-h-lg1,
且dnab-h-lg2>dnab-h-lg3,且……dnab-h-lg=dnab-h-lg3,当dnab-h-lg3>dnab-h-lg1,且
dnab-h-lg3>dnab-h-lg2,且……
爬坡时在部分负荷区只有当驾驶员比在平坦路段明显加大油门时才升档,为此形成值ddkw-h1。
此外路面较高时,还必须单独考虑修正值ddkw-h2。
这样值ddkw-h考虑相应的符号计算得到:
ddkw-h=ddkw-h1+ddkw-h2+……
借助图11举例说明一换档方案:
通过换档方案是如何考虑道路坡度求出修正值来举例示范修正值的生成,对此道路坡度通常作为已知条件给出,因为其方法测量完全可由参考公开文献已知,不是本发明申请的内容。该坡度值和汽车车速用来从特性图中求得从属因子st-因子。该因子和电子存储器中固定存放的值ddkw-h1-max,ddkw-r1-max,dnab-h-lg1-max,dnab-r-lg1-max相乘并看作为修正值。未用到的修正值则置零。
Claims (11)
1.汽车自动变速箱传动比相邻的两档间换档特性曲线的周期匹配方法,该方法中特性曲线的换档点通过特性图的坐标值确定,特性图中与车速有关的参数标在与发动机扭矩有关的相应参数上方或相反,其中换档方案,借助与典型车辆典型工况影响参数有关的算法并利用影响参数的实测值在每个计算周期求得一个修正值,使得特性曲线依靠每次的修正值与影响值参数的改变相匹配,其特征在于,对选定的换档点(16和17或18和19)两个坐标值的每一个(20-m;21-m对应m=16到19)确定一个修正值(ddkw;dnab),对两个选定的相邻换档点(16和17或18和19)确定共同的修正值(ddkw),使它们与和发动机扭矩参数(DKW)有关的坐标值(20-16和20-17或20-18和20-19)相匹配。
2.按权利要求1所述的方法,其特征在于,第一条特性曲线14用于向两个相邻档位中较高档的转换,第二条特性曲线15用于向两个相邻档位中较低档的转换,第一条特性曲线14中选定的换档点(16和17)其修正值(ddkw;dnab)与第二条特性曲线15中选定的换档点(18和19)其修正值(ddkw;dnab)各自独立确定;
3.按权利要求1或2所述的方法,其特征在于,发动机相应于扭矩的参数(DKW)坐标值的匹配(20-16和20-17或20-18和20-19)通过将修正值(ddkw)加到参数(DKW)每次的实测值(dkw-Ist)上来间接实现。
4.按权利要求1到3所述的方法,其特征在于,特性曲线(14或15)中两个选定的换档点(16和17或18和19)中的一个(16或18)有一个属于特性曲线(14或15)无负荷区的与发动机扭矩有关的参数(DKW)的坐标值。
5.按权利要求1至4之一所述的方法,其特征在于,特性曲线(14或15)中两个选定的换档点(16和17或18和19)中的另一个有一个属于特性曲线(14或15)满载区的与发动机扭矩有关的参数(DKW)的坐标值。
6.按权利要求1至5之一所述的方法,其特征在于,特性曲线(14或15)中两个选定的换档点(16和17或18和19)中的一个(16或18)有一个属于特性曲线(14或15)无负荷区的与车速有关的参数(nab)的坐标值。
7.按权利要求1至6之一所述的方法,其特征在于,特性曲线(14或15)中两个选定的换档点(16和17或18和19)中的另一个(17或19)有一个属于特性曲线(14或15)满载区的与车速有关的参数(nab)的坐标值。
8.按权利要求1至7之一所述的方法,其特征在于,通过将修正值(dnab)加到属于无负荷区的坐标值上(21-16或21-18)来实现与车速有关的参数(nab)的坐标值的匹配(21-16至21-19)。
9.按权利要求8所述的方法,其特征在于,对位于未匹配特性曲线(15)上方的车速参数(nab)的匹配坐标值(nab-r+dnab-r-vg),使用了一个预定的相应于发动机扭矩的参数(DKW)的坐标辅助值(dkw-r(gakt;vgp))并且该坐标辅助值(dkw-r(gakt;vgp))限制了通过匹配坐标值(nab-r+dnab-r-vg)确定的特性曲线(15)的一段(23)。
10.按权利要求1前序部分所述的方法,其特征在于,特性图(22)有一个不属于特性曲线(14或15)的加速系统自动换档点(24或25),该点对应于发动机扭矩参数(DKW)有一恒定的坐标辅助值(kd),换档方案在每个计算周期都可求得一附加修正值(dnab-h-kd或dnab-r-kd),此外,加速系统自动换档点(24或25)的其它与车速有关的参数(nab)的坐标值(21-24或21-25)通过每次求得的附加修正值(dnab-h-kd或dnab-r-kd)来实现匹配。
11.按权利要求1所述的方法,其特征在于,第一个加速系统自动换档点(24)其关于第一条特性曲线(14)上车速相应参数(nab)的坐标值用来向两个相邻档位中较高档转换,第二个加速系统自动换档点(25)其关于第二条特性曲线(15)上车速相应参数(nab)的坐标值用来向两个相邻档位中较低档转换,可分别求出对两个加速系统自动换档点(24和25)的车速相应参数(nab)的坐标值(21-24,21-25)的附加修正值(dnab-h-kd或dnab-r-kd)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: Stuttgart, Germany Applicant after: Daimler-Benz Aktiengesellschaft Address before: Stuttgart, Germany Applicant before: Mercedes-Benz AG |
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COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: MERCEDES-BENZ AG TO: DAMILER-BENZ CORPORATION |
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |