CN1256215A - 汽车起动的自动式主离合器控制 - Google Patents
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Abstract
一种用于汽车驱动系统(10)的起动控制,该驱动系统包括有选择接合的离合器(14)和电控发动机(12)。感测节气门位置(THL)以确定目标发动机速度(EST),命令发动机达到目标发动机速度,按照感测到的发动机速度(ES),已知的最大扭矩发动机速度(84)以及在该感测的发动机速度下的已知最大发动机扭矩(80)的函数(82),接合离合器。
Description
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-398]、名称为“汽车主离合器的接触点识别”
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”
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，本发明涉及一种在汽车起动过程中控制主离合器的系统/方法。
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考。
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安装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。
汽车起动过程中，离合器接合时的扭矩能力是通过节气门踏板位置确定的感测到的发动机速度下发动机最大扭矩的函数。这将导致发动机的拖拉最小化。
通过阅读下面接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汽车起动主离合器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是汽车起动主离合器控制系统的示意图，其包括硬件和软件(阴影框所示)。
图4B是在发动机速度下的最大发动机扭矩和在发动机速度下的命令离合器接合扭矩示意图。
图5是本发明汽车主离合器控制逻辑的流程图形式的示意图。
图6是另一种离合器控制逻辑的流程图形式的示意图。
图1示意性示出了有利地利用了本发明的汽车起动主离合器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，温式主摩擦离合器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。
在汽车起动中，即从停止到起步的状态，理想的是汽车发动机不被引起拖拉，因为在选定的RPM(每分钟转数)下移动载荷所要求的扭矩超过了在该RPM下的最大可得发动机扭矩。柴油发动机12的扭矩输出已知(见图4中的线80)。最大扭矩曲线80的信息可以装入控制器28和/或34的内存，和/或通过数据链路DL播送。
根据本发明，在汽车起动过程中，使离合器14接合至一扭矩能力，该扭矩能力将导致引起发动机在其最大扭矩RPM下或附近旋转。汽车起动条件通常认为存在于汽车速度低于参考值时和/或发动机速度大于预定的RPM时，该预定的RPM大于输入轴速度。在汽车起动的最后，离合器14完全接合至其全部扭矩传递能力。
通过举例，汽车起动条件可以确定为存在于汽车速度小于约3-5MPH(时速，每小时英里数)以及节气门位置至少1％-5％。如果发动机速度超过了参考值(约900RPM)并在变速箱输入轴速度的5％-10％，则认为完成了拖拉。
图4示出了本发明的整个自动离合器汽车起动控制系统，其包括硬件和软件(阴影框)。发动机控制器的功能是维持(或控制)发动机速度在一理想速度。该理想速度通过ES参考计算框按照油门踏板的函数来计算。为了接合离合器，压力控制器发出一个命令给螺线管促动的液力系统，最好是脉冲宽度调制(PWM)命令，该液力系统又加压离合器活塞42接合离合器。该接合的离合器扭矩与PWM命令基本成比例。起动控制器利用发动机速度计算合适的压力要求，其被送到压力控制器产生合适的PWM信号，该信号产生平稳的汽车起动命令。在发动机怠速下没有压力要求。
当压下油门踏板，理想的发动机速度增加，因此使得发动机速度为发动机控制的结果。然后随着发动机速度的增加，起动控制器将产生一些压力要求，以接合离合器。如果发动机速度因离合器接合产生的不断增加的载荷而降下来，则发动机控制器将响应速度变化而增加扭矩要求，从而平衡发动机扭矩输出和离合器载荷。如果离合器载荷大于发动机输出并引起发动机拖拉降速(lug down)，则导致的较低的发动机速度将引起起动控制器减少压力要求，从而成比例地分离离合器以平衡发动机扭矩和离合器载荷。在任何情况下，由于速度反馈控制，可以自动获得扭矩平衡。
为了确保汽车平稳起动而不会引起发动机拖拉降速，同时也为了运用所有可获得的发动机扭矩，起动控制器被程序控制产生压力要求(见线82)使得导致的离合器扭矩和发动机速度之间的关系类似于图4B。这种设置使得发动机加速至其最大扭矩RPM并在较大载荷起步过程中保持在该速度。
如果要求的发动机速度(与节气门信号THL成正比)小于最大发动机扭矩RPM(即，至图4A中的线84的左边)，然后在该RPM离合器将接合至小于发动机最大扭矩的扭矩能力。如果要求的发动机速度大于最大发动机扭矩RPM(即，至图4A中的线84的右边)，则在该RPM离合器将接合至大于发动机最大扭矩的扭矩能力。
图5和6是根据本发明的另一种离合器控制逻辑的流程图。
因此，通过利用从SAE J1939-型数据链路可得到的反馈和控制，提供了汽车起动离合器控制策略，以获得平稳的汽车起动，如果要求的话，可以利用可得到的发动机扭矩最大值。
因此，可以看出，提供了一种新型的改进的汽车起动主离合器控制系统/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 (19)
1.一种用于控制汽车驱动系统的方法，该系统包括具有输出件的燃油控制发动机、多档变速箱、离合器操纵器、操纵器设定节气门装置、发动机控制器、系统控制器，所述燃油控制发动机在各种发动机速度下有一个已知的最大输出扭矩(80)和一个已知的最大扭矩发动机速度(84)，在该速度下发动机输出扭矩最大，所述变速箱具有通过主摩擦离合器驱动联接于所述输出件的输入轴，所述离合器操纵器用于有选择地接合和分离所述离合器以从所述输出件提供给所述输入轴一个选定的扭矩传递能力(82)，所述操纵器设定节气门装置用于手动要求对所述发动机的燃油供给，所述发动机控制器用于控制所述发动机的供油，所述控制器有效地给所述发动机供油以使所述发动机在一选定的发动机速度下旋转，所述系统控制器用于接收输入信号，该输入信号包括指示以下内容的信号：(i)所述节气门装置的位移(THL)，(ii)所述汽车的速度(OS)，(iii)发动机速度(ES)，该系统控制器还用于按照逻辑规则处理这些信号以发出命令输出信号给系统促动器，包括所述离合器操纵器和所述发动机控制器，所述方法的特征在于，当确定存在汽车起动条件时：
感测所述节气门装置的位移并根据感测到的所述节气门装置位移的函数确定理想的发动机速度；
命令所述发动机控制器供油给所述发动机，以使所述发动机在所述理想的发动机速度下旋转；
感测发动机速度并使所述离合器操纵器引起所述离合器在选定的扭矩传递能力下接合，所述扭矩传递能力(82)：(i)在感测到的发动机速度下小于发动机最大输出扭矩，如果该感测到的发动机速度小于所述最大扭矩发动机速度(84)，(ii)在感测到的发动机速度下大于发动机最大输出扭矩，如果该感测到的发动机速度大于所述最大扭矩发动机速度(84)。
2.如权利要求1所述的方法还包括感测汽车起动操作的完成然后使所述离合器完全接合。
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。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于如果汽车速度低于参考值和发动机速度大于预定的RPM，则认为存在汽车起动条件。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述节气门参考值是零节气门位移。
7.一种汽车驱动系统，包括具有输出件的燃油控制发动机、多档变速箱、离合器操纵器、操纵器设定节气门装置、发动机控制器、系统控制器，所述燃油控制发动机在各种发动机速度下有一个已知的最大输出扭矩(80)和一个已知的最大扭矩发动机速度(84)，在该速度下发动机输出扭矩最大，所述变速箱具有通过主摩擦离合器驱动联接于所述输出件的输入轴，所述离合器操纵器用于有选择地接合和分离所述离合器以从所述输出件提供给所述输入轴一个选定的扭矩传递能力(82)，所述操纵器设定节气门装置用于手动要求对所述发动机的燃油供给，所述发动机控制器用于控制所述发动机的供油，所述控制器有效地给所述发动机供油以使所述发动机在一选定的发动机速度下旋转，所述系统控制器用于接收输入信号，该输入信号包括指示以下内容的信号：(i)所述节气门装置的位移(THL)，(ii)所述汽车的速度(OS)，(iii)发动机速度(ES)，该系统控制器还用于按照逻辑规则处理这些信号以发出命令输出信号给系统促动器，包括所述离合器操纵器和所述发动机控制器，所述系统的特征在于，当确定存在汽车起动条件时所述逻辑规则包括下述规则：
感测所述节气门装置的位移并根据感测到的所述节气门装置位移的函数确定理想的发动机速度；
命令所述发动机控制器供油给所述发动机，以使所述发动机在所述理想的发动机速度下旋转；
感测发动机速度并使所述离合器操纵器引起所述离合器在选定的扭矩传递能力下接合，所述扭矩传递能力(82)：(i)在感测到的发动机速度下小于发动机最大输出扭矩，如果该感测到的发动机速度小于所述最大扭矩发动机速度(84)，(ii)在感测到的发动机速度下大于发动机最大输出扭矩，如果该感测到的发动机速度大于所述最大扭矩发动机速度(84)。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于所述逻辑规则还包括用于感测汽车起动操作的完成然后使所述离合器完全接合的规则。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于所述离合器是液体冷却湿式离合器。
10.如权利要求7所述的系统，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。
11.如权利要求7所述的系统，其特征在于如果汽车速度低于参考值和发动机速度大于预定的RPM，则认为存在汽车起动条件。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于所述节气门参考值是零节气门位移。
13.一种用于控制汽车驱动系统的方法，该系统包括具有输出件的燃油控制发动机、多档变速箱、离合器操纵器、操纵器设定节气门装置、发动机控制器、系统控制器，所述燃油控制发动机在各种发动机速度下有一个已知的最大输出扭矩(80)和一个已知的最大扭矩发动机速度(84)，在该速度下发动机输出扭矩最大，所述变速箱具有通过主摩擦离合器驱动联接于所述输出件的输入轴，所述离合器操纵器用于有选择地接合和分离所述离合器以从所述输出件提供给所述输入轴一个选定的扭矩传递能力(82)，所述操纵器设定节气门装置用于手动要求对所述发动机的燃油供给，所述发动机控制器用于控制所述发动机的供油，所述控制器有效地给所述发动机供油以使所述发动机在一选定的发动机速度下旋转，所述系统控制器用于接收输入信号，该输入信号包括指示以下内容的信号：(i)所述节气门装置的位移(THL)，(ii)所述汽车的速度(OS)，(iii)发动机速度(ES)，该系统控制器还用于按照逻辑规则处理这些信号以发出命令输出信号给系统促动器，包括所述离合器操纵器和所述发动机控制器，所述方法的特征在于，当确定存在汽车起动条件时：
感测所述节气门装置的位移并根据感测到的所述节气门装置位移的函数确定理想的发动机速度；
命令所述发动机控制器供油给所述发动机，以使所述发动机在所述理想的发动机速度下旋转；
感测发动机速度并使所述离合器操纵器引起所述离合器在选定的扭矩传递能力下接合，所述扭矩传递能力(82)：按照发动机速度和在该发动机速度下的已知最大发动机扭矩的函数确定。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述扭矩能力(82)也是按照已知的最大扭矩发动机速度(84)的函数确定的。
15.如权利要求14所述的方法还包括感测汽车起动操作的完成然后使所述离合器完全接合。
16.如权利要求14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。
17.如权利要求14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。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于如果汽车速度低于参考值和发动机速度大于预定的RPM，则认为存在汽车起动条件。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述节气门参考值是零节气门位移。
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