CN1153693C - 汽车主离合器的接触点识别 - Google Patents

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Abstract

一种用于驱动系统(10)的控制，该驱动系统包括自动离合器(14)该离合器利用电子数据链路(DL)识别响应于离合器接触点的离合器控制参数(PWM)。

Description

汽车主离合器的接触点识别
本发明涉及下列申请，其全部转让给易通公司即本申请的受让人，其申请日与本申请都相同：
系列号No.09/＿＿[98-rTRN-399]、名称为“汽车起动的自动式主离合器控制”
系列号No.09/＿＿[98-rTRN-400]、名称为“自动式汽车主离合器的怠速驱动扭矩控制”
技术领域
本发明涉及用于半自动或全自动机械传动系统的汽车主离合器最好是湿式摩擦离合器的控制。更具体说，本发明涉及一种应用电子数据链路识别接触点的方法/系统。
背景技术
现有技术中已知应用摩擦主离合器的半自动和全自动汽车机械传动系统，如可参见美国专利号4,361,060；4,595,986；4,850,236；4,648,290；5,389,053；5,487,004；5,487,005；5,509,867，其公开的内容在此引作参考。
已知在汽车自动传动系统中应用的自动摩擦主离合器通常是干式摩擦离合器的控制，如可参见美国专利号4,081,065；4,646,891；4,860,861；5,275,267；5,293,316；5,314,050；5,337,868；5,337,874；5,383,823；5,393,274；5,411,124；5,404,301；5,630,773；5,624,350；5,738,609，其公开的内容在此引作参者。
发明内容
根据本发明，提供了一种对自动主摩擦离合器如湿式摩擦离合器的控制，其应用在工业标准车辆数据链路上可获得的信息如按照SAEJ1922，SAE J1939和/或ISO11898协议的数据链路，来提供比现有技术改进的离合器控制和离合器功能特征。更具体说，通过利用连接于工业标准数据链路(见美国专利号5,509,867，其公开的内容在此引作参考)的电控发动机感测和/或控制发动机速度和飞轮转矩来确定离合器接触点也即起始接合点。
相应地，本发明的目的是提供一种改进的离合器控制方法/系统，其利用在电子数据链路上可得到的控制和信息，确定与离合器接触点相应的离合器控制参数值。
附图简要说明
通过阅读下面结合附图对优选实施例的描述，可以清楚地得出本发明的这个和其他目的和优点。
图1是有利地利用了本发明接触点识别控制的汽车自动机械传动系统的示意图。
图2是控制汽车主离合器的接合条件的压力式液动控制机构的示意图。
图3是用于图1所示系统中的汽车湿式主摩擦离合器的部分剖视图。
图4A是接触点识别控制系统的示意图，其包括硬件和软件(阴影框所示)。
图4B是离合器扭矩传递能力和离合器控制参数(PWM)值之间的线性关系图。
图5是本发明接触点识别控制逻辑的流程图形式的示意图。
具体实施方式
图1示意性示出了有利地利用了本发明的接触点识别控制的汽车自动机械式传动系统10。
系统10包括燃油控制发动机12，湿式主摩擦离合器14和多档机械变速器16。发动机12典型地是柴油或汽油发动机，有一个输出件或曲轴18驱动离合器14的摩擦盘14A，该摩擦盘14A与摩擦盘14B指状结合，并旋转固定于变速器16的输入轴20。变速器16可以是单一式或组合式，如美国专利号5,370,561，其公开的内容在此引作参考。变速器16有一输出轴22，其驱动连接在车辆驱动桥机构27的输入26上的驱动轴24。
设有最好电控和微机控制的发动机控制器28，用于控制发动机的供油并将输出信息提供给电子数据链路DL，最好是按照工业标准SAEJ1939或相容的协议。系统10还包括用于控制离合器14的操作的离合器促动器30和用于控制变速器16的操作的变速器促动器32。设有传感器33用于感测节气门位置和提供指示之的信号THL。节气门位置信息还可从数据链路获得。
由SAE J1939或类似的数据链路控制的电子发动机通常具有四种运作方式：(i)根据节气门位置供油，(ii)根据要求的发动机速度供油，(iii)根据要求的发动机总扭矩供油，(iv)根据要求的发动机速度和发动机总扭矩供油。
设有基于微机的控制单元34，用于接收输入信号36并按照控制逻辑处理该信号以产生命令输出信号38给系统促动器。该ECU(电控装置)可以与发动机控制器分离或与之一体。各种控制器，传感器和/或促动器可以通过按照工业标准协议如SAE J1939或类似协议的数据链路通信。
合适的传感器如用于感测发动机速度ES、输入轴速度IS和/或输出轴速度OS的传感器，以及促动器是本技术领域的普通技术人员所熟知的，例如但不限于可参见美国专利号4,361,060；4,873,881；4,974,468；5,135,218；5,279,172；5,305,240；5,323,669；5,408,898；5,441,137；5,445,126；5,448,483；5,481,170。
离合器14限定为“湿式离合器”，因为其摩擦元件，14A和14B，暴露于液体中如合成剂如右旋糖酐葡萄糖制剂(Dextron III)或类似物，用于热传递和/或润滑。在图示实施例中，离合器部件装在壳体14D内，壳体14D连在进气管14E和排气管14F上。尽管图示中是增压式冷却液系统，但本发明也可用于相对静力的机油箱或类似物中。尽管图示优选实施例利用了多片式湿式离合器14，本发明也可用于单片湿式离合器和/或干式离合器。
如所公知(见前述美国专利号5,509,867)，按照SAE J1939协议或相容协议的数据链路传递信息，通过该信息可以读出或确定发动机输出扭矩(也称“飞轮扭矩”)。这些数据链路还给发动机一个命令，调整供油，以获得特定的发动机速度和/或特定发动机扭矩。通过利用这种信息和发动机控制能力，可以控制主离合器14以提供增强的系统性能。
图2中示意性示出了流体压力操纵的离合器促动器组件30。离合器操纵活塞42被装纳在缸体44中并被弹簧46偏压向分离方向。被引入腔48中的压力流体如液力流或加压空气作用在活塞面50上使活塞42克服弹簧的偏压向接合方向移动。设有一个两位三通螺线管控制阀52有选择的加压和排空腔48。响应于来自系统控制器34的控制信号的阀控制器54控制激励阀52的螺线管52A，可取的是通过脉冲宽度调制(PWM)。
尽管图示了压力流体形式的促动器组件30，但本发明也可用于使用其他形式离合器促动器的离合器控制，如球形进气道调节斜板促动器等(见美国专利号5,441,137和5,485,903，其公开内容在此引作参考)。
离合器盘14A和14B的摩擦材料可以是标准材料或热解碳，如美国专利号4,700,823所公开的等。
典型的湿式主摩擦离合器14的结构可参照图3。简而言之，发动机输出18，图示为减震飞轮，通过可接合的和可分离的摩擦盘部件14C连接在变速器输入轴20上。该离合器装在壳体14D内，该壳体盛装润滑油和冷却液，如合成剂右旋糖酐葡萄糖制剂(Dextron III)等。环状活塞42可滑动地并密封地装在缸体44中，被弹簧46偏压向分离方向。
系统10还包括一个惯性式制动器，也称为输入轴制动器或换高档制动器60，用于减速或制动输入轴20以便更快地换入高档。惯性式制动器已知，可参见美国专利号5,086,659和5,713,445。
现有技术中已知包括离合器接触点(也称起始接合点)识别技术在内的离合器控制，如可参见美国专利号4,646,891；5,337,868；5,393,274；5,411,124。
根据本发明，提供了一种利用电子数据链路识别相应于离合器接触点的控制参数(如给控制阀的脉冲宽度一个调制信号值)的方法。
图4A示出了整个接触点识别控制系统，其包括硬件和软件(阴影框)。发动机控制循环的功能是保持(或控制)发动机速度(ES)在理想速度。惯性制动器60是用来降速或制动变速器输入轴20的旋转。为了接合离合器14，压力控制器会发出一个PWM命令给螺线管促动的液力系统，该系统又加压离合器活塞42以接合离合器。在一定值域范围内，接合的离合器扭矩能力与PWM命令成比例或基本成比例。
众所周知，发动机输出或飞轮扭矩(TFW)等于发动机总扭矩(TEG)减去发动机扭矩损失(TL)如发动机摩擦扭矩、附件扭矩等的总和。怠速时发动机扭矩损失总和的值可以通过确定在离合器完全分离(因而飞轮扭矩等于零)并且发动机速度稳定在怠速时(如果TFW＝0，TEG＝TL)发动机总扭矩值来确定。已知怠速时的扭矩损失值(TL)，则在稳定怠速时输出扭矩值将等于发动机总扭矩减去已知的扭矩损失值(TFW＝TEG-TL)。相应地，在给定发动机速度下的具体发动机输出扭矩(TFW)可以通过命令发动机总扭矩超过已知扭矩损失一个理想的输出扭矩来实现。
为了校准接触点识别处理系统，通过SAE J1939通信链路DL给发动机发出适当的发动机扭矩要求，发动机控制器首先保持发动机速度在一个理想的怠速RPM(每分钟转数)(大约850到900RPM)，而离合器14完全接合。当发动机控制循环达到平衡，扭矩要求量将等于发动机扭矩损失量(在理想的怠速RPM)。然后系统启动惯性制动器60以锁定输入轴，这样建立起(ground)离合器的驱动面14B。然后系统要求发动机扭矩等于发动机扭矩损失加上14牛顿-米(10磅-英尺)，然后努力使离合器逐渐接合达到14牛顿-米(10磅-英尺)的水平(即在发动机稳定在怠速上时)。为此。系统利用扭矩要求和发动机速度作为反馈参考。随着离合器逐渐接合，发动机的载荷增加，随后发动机速度降低。当扭矩要求在发动机扭矩损失之上14牛顿-米(10磅-英尺)，在发动机速度稳定在怠速时，接合的离合器扭矩将等于14牛顿-米(10磅-英尺)。系统记录接合14牛顿-米(10磅-英尺)离合器扭矩的PWM水平，然后重复该过程以接合离合器到另一水平即27牛顿-米(20磅-英尺)。然后只要通过外推两个离合器接合值(图4B)可以获得离合器接触点。这是可能的，因为离合器14的扭矩能力相对加在螺线管52A的PWM控制信号基本成线性。
尽管在优选实施例中发动机所产生的发动机总扭矩可在数据链路上获得，但通过假定发动机总扭矩等于要求的发动机总扭矩可以获得更多种响应控制。
图5是本发明接触点识别控制逻辑流程图。作为替代步骤，离合器可被用于控制参数的第一和第二值，发动机输出扭矩增加直到发动机速度稳定在怠速，然后离合器扭矩能力在怠速时等于发动机输出扭矩。
因此，可以看出提供了一种新颖的改进的接触点识别控制系统/方法。
尽管借助一定程度的具体细节描述了本发明，但应理解，优选实施例只是举例说明性的，在不脱离后附权利要求所述的本发明的精神和范围内可以做出多种改变。

Claims (15)

1、一种用于确定相应于车辆驱动系统中汽车主离合器起始接合点的离合器控制参数信号的方法，驱动系统包括具有一输出件的电控内燃机、一个通过所述主摩擦离合器将其输入轴驱动连接于所述输出件的多档变速箱、响应所述离合器控制参数信号将被选择的扭矩传递能力从所述输出件提供给所述输入轴的离合器操纵器、用于控制所述发动机供油的发动机控制器，所述控制器有效地为所述发动机供油使发动机以一选择速度旋转并且产生一个选定的扭矩以及提供指示发动机速度和所产生的扭矩的信号，该驱动系统还包括一个输入轴制动装置和一个系统控制器，输入轴制动装置有效地减速所述输入轴的旋转，系统控制器用于接收输入信号，包括指示下述内容的信号：(i)要求的或感测的在所述输出件上的发动机扭矩以及(ii)发动机速度，系统控制器还用于根据逻辑规则处理这些输入信号以输出命令输出信号给系统促动器，包括(i)所述发动机控制器，(ii)所述离合器操纵器以及(iii)所述输入轴制动装置，所述方法的特征在于：
(a)(i)使用所述输入轴制动装置阻止所述输入轴的旋转，(ii)使所述发动机在所述输出件上产生第一扭矩，(iii)运用所述离合器直到发动机速度稳定在发动机怠速，(iv)当发动机速度稳定在所述怠速时，感测所述参数的值作为所述控制参数的第一值；然后
(b)(i)使用所述输入轴制动装置阻止所述输入轴的旋转，(ii)使所述发动机在所述输出件上产生不同于第一扭矩的第二扭矩，(iii)运用所述离合器直到发动机速度稳定在发动机怠速，(iv)当发动机速度稳定在所述怠速时，感测所述控制的值作为所述控制参数的第二值；然后
(c)利用所述控制参数的所述第一值和扭矩的所述第一值作为第一点，所述控制参数的所述第二值和扭矩的所述第二值作为第二点，限定所述控制参数值与离合器扭矩能力之间的线性关系。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述变速箱是利用主动爪式离合器的变速箱。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述离合器是液体冷却湿式离合器。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述离合器控制器包括一个螺线管控制阀和一个用于所述阀的螺线管的脉冲宽度调制电能源，所述离合器控制参数包括所述电能的脉冲宽度调制。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述控制参数的第一和第二值被选择来提供离合器扭矩能力，其小于所述离合器的额定最大能力的百分之十(10％)。
6、如权利要求5所述的方法，其特征在于所述第一和第二值分别是约7到20牛顿-米和约20到41牛顿-米。
7、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述系统控制器基于微机，所述发动机控制器按照协议SAE J1922，SAE J1939或ISO 11898中的一个与电子数据链路通信。
8、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述离合器完全分离使所述已知的扭矩传递能力等于零。
9、一种用于确定相应于车辆驱动系统中汽车主离合器起始接合点的离合器控制参数信号的方法，驱动系统包括具有一输出件的电控内燃机、一个通过所述主摩擦离合器将其输入轴驱动连接于所述输出件的多档变速箱、响应所述离合器控制参数信号将被选择的扭矩传递能力从所述输出件提供给所述输入轴的离合器操纵器、用于控制所述发动机供油的发动机控制器，所述控制器有效地为所述发动机供油使发动机以一选择速度旋转并且产生一个选择的扭矩以及提供指示发动机速度和所产生的扭矩的信号，该驱动系统还包括一个输入轴制动装置和一个系统控制器，输入轴制动装置有效地减速所述输入轴的旋转，系统控制器用于接收输入信号，包括指示下述内容的信号：(i)要求的或感测的在所述输出件上的发动机扭矩以及(ii)发动机速度，系统控制器还用于根据逻辑规则处理这些输入信号以输出命令输出信号给系统促动器，包括(i)所述发动机控制器，(ii)所述离合器操纵器以及(iii)所述输入轴制动装置，所述方法的特征在于：
(a)(i)使用所述输入轴制动装置阻止所述输入轴的旋转，(ii)运用所述离合器，使所述离合器控制参数值设定第一已知值(iii)命令发动机以怠速旋转，(iv)当怠速稳定时，感测发动机输出件上的扭矩作为所述离合器扭矩能力的第一值；然后
(b)(i)使用所述输入轴制动装置阻止所述输入轴的旋转，(ii)运用所述离合器，使所述离合器控制参数值设定不同于所述第一值的第二已知值(iii)命令发动机以怠速旋转，(iv)当怠速稳定时，感测发动机输出件上的扭矩作为所述离合器扭矩能力的第二值；然后
(c)利用所述控制参数的所述第一值和扭矩的所述第一值作为第一点，所述控制参数的所述第二值和扭矩的所述第二值作为第二点，限定所述控制参数值与离合器扭矩能力之间的线性关系。
10、如权利要求9所述的方法，其特征在于所述变速箱是利用主动爪式离合器的变速箱。
11、如权利要求9所述的方法，其特征在于所述离合器是液体冷却湿式离合器。
12、如权利要求9所述的方法，其特征在于所述离合器控制器包括一个螺线管控制阀和一个用于所述阀的螺线管的脉冲宽度调制电能源，所述离合器控制参数包括所述电能的脉冲宽度调制。
13、如权利要求9所述的方法，其特征在于所述第一和第二值被选择来提供离合器扭矩能力，其小于所述离合器的额定最大能力的百分之十(10％)。
14、如权利要求13所述的方法，其特征在于所述第一和第二值分别是约7到20牛顿-米和约20到41牛顿-米。
15、如权利要求9所述的方法，其特征在于所述系统控制器基于微机，所述发动机控制器按照协议SAE J1922，SAE J1939或ISO 11898中的一个与电子数据链路通信。
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