CN1273919A - 动力系的转矩控制 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种用于根据变速箱(14)的传动比控制发动机(12)的输出转矩的动力系统控制系统(10)。对于开始传动比、中间传动比、直接传动比和超速传动比分别设置各自的转矩限制值A、B、C和D。所述转矩限制值被这样设置,使得满足A< B< C> D以及B< D。

Description

动力系的转矩控制
本发明涉及用于车辆动力系的控制，所述车辆动力系包括燃料控制的发动机和多传动比传动系统，包括多速变速箱与单速或多速驱动轴装置。具体地说，本发明涉及动力系控制，其中发动机的最大输出转矩根据啮合的传动比被限制。
车辆传动系统包括多速变速箱，通常是复合变速箱，或者是和多速轴耦联的简单的变速箱，具有7、9、10、13、16、18或更多个正向转速比，这在本领域内是熟知的，尤其是对于重载荷车辆来说，如美国专利5370013、5527237和4754665所述，这些专利在此列为参考。
用于计算发动机输出转矩(也叫做“车轮转矩”)的控制系统和方法在本领域中是熟知的，如美国专利5509867所述，该专利在此列为参考。
其中发动机的输出转矩被控制与/或根据啮合的齿轮比与/或车速被限制的自动的和手动的传动系统在本领域中是公知的，如美国专利5477827、5797110、5457633、4889014、5738606、5679096和5876302所述，这些专利在此列为参考。众所周知，现代车辆动力系通常包括电子控制的发动机，其可以对发动机速度与/或发动机转矩进行控制。例如，按照SAE J-1939数据链路协议，可以向发动机发送指令，以便按照(a)驾驶员的燃料需求，(b)所需的发动机速度，(c)所需的发动机转矩与/或(d)所需的最大发动机转矩与/或发动机转速对发动机供燃料。
按照本发明，提供一种改进的用于车辆动力系的控制系统和控制方法，其旨在最大限度地发挥车辆性能，同时保护传动系不受在某个车辆操作条件下由对传动系施加的过大的转矩而引起的可能的破坏与/或过度磨损。上述目的是这样实现的：当车辆处于开始啮合比状态时，把发动机输出转矩限制为第一最大值，当车辆处于中间啮合比状态时，把发动机输出转矩限制为第二最大值(第二最大值大于第一最大值)，当传动是直接传动或1∶1的啮合比时，使发动机转矩等于大于第二最大值的第三最大值，以及当传动处于超速传动比状态时，使发动机转矩等于第四最大值(第四最大值小于第三最大值，但大于第二最大值)。
因而，本发明的目的在于提供一种用于包括具有直接驱动比的变速箱的车辆传动系系统最好是车辆动力系系统的的新的改进的发动机输出转矩控制方法。
本发明的这个目的和其它目的和优点通过接合附图阅读本发明的优选实施例可以更清楚地看出。
图1示意地说明包括自动机械传动系统的车辆动力系统；
图2A和图2B是用于说明典型的重载荷车辆动力系统的传动比和可允许的传动系统输入转矩的图表，所述动力系统包括分别具有7速和18速的超速传动变速箱。
图3是本发明的控制的流程图。
利用本发明的控制方法的这种车辆动力系统10如图1所示。为了说明方便，所示的系统10是一种自动的机械传动系统，包括燃料控制的内燃发动机12(例如已知的柴油发动机或其类似物)，多速机械变速箱14，以及非刚性的连接装置16，用于以驱动方式使发动机12和变速箱14相连。一般地，非刚性的连接装置16是一个转矩变换器或是一种摩擦控制离合器。变速箱14还包括用于驱动车辆驱动轴22的输出轴20。所述驱动轴可以是单速的或者是多速的。
变速箱14可以是已知的机械类型的，其利用刚性爪离合器使选择的齿轮和轴接合与脱离，用于改变输入轴转速(IS)对输出轴转速(OS)的比。这种类型的变速箱可以参看美国专利4764665，5385056，5390561和5416698。
系统10可以包括多个传感器，用于对基于微处理器的控制单元26提供输入信号24，控制单元按照逻辑规则处理输入信号，从而产生用于各个系统启动器的指令输出信号28。
可以提供速度传感30，32，和34，对分别表示发动机速度(ES)、变速箱输入轴速度(IS)和变速箱输出轴速度(OS)的控制器提供输入信号。可以提供传感36，用于提供表示节流阀踏板的操作者设置值的输入信号。提供驾驶员控制台38，使得驾驶员能够选择传动方式，并向控制器26提供表示传动方式的输入信号GR。
可以提供最好是基于微处理器的发动机控制器40，用于控制发动机的燃料注入，并用于向数据链路DL提供表示发动机的操作参数的信息。最好数据链路遵守已知的协议，例如SAE J-1939或其类似物。可以提供启动器42，用于操纵非刚性连接装置16。可以提供变速器启动器44，用于操纵变速器14并用于提供表示啮合的齿轮比与/或其它变速箱操作参数的信息。啮合比也可以通过比较输入和输出轴的转速进行计算。
如在本申请中以及在汽车工业中一般使用的，术语“动力系”指的是发动机12、连接装置16、变速箱14和驱动轴12，而术语“传动系”指的是连接装置16、变速箱14和轴22。
所示的变速箱14是一种具有直接传动比(1∶1.00)和两个超速驱动比(见图2B)的18一正向速度变速箱。正如所熟知的那样，在直接传动比中，轴被直接地耦联，转矩不施加于齿轮上；因而，在直接传动时，可以对变速箱施加高得多的力矩而不会引起齿轮的破坏或过度的磨损。还已知和超速(即输出轴的转速超过输入轴的转速)传动相关的较高的转速能够使较高的输入转矩被施加于变速箱上，大于1∶1.00减速比的而没有破坏与/或过度磨损的危险。
按照本发明，按照检测的或预期的啮合比，发动机转矩被限制于4个最大值中的一个。图2A说明本发明应用于7速超速传动的情况。
在开始时的几个啮合比中，即通常在18速传动的第一到第六个啮合比中，发动机输出转矩被限制于第一最大值(A)。在中间的啮合比中，即通常在18速传动的第7到第15个啮合比中，发动机输出转矩被限制于第二最大值(B)。在直接啮合比中，发动机输出转矩被限制于第三最大值(C)。C值可以等于发动机的最大输出。在超速啮合比中，即在所述的传动的第17和第18速中，发动机转矩被限制于第四最大值(D)。
最大转矩值的关系如下：
    A＜B＜C＞D以及
    B＜D
最大转矩参考的典型值示于图2A和图2B，它们是以举例子的方式提供的。在图2B中，提供了用于RTLO 18918B变速箱(从EatonCorporation得到的，这是本申请的受让者)和典型的重载车辆柴油机的值。
图3是本发明的控制流程图。
转矩值A，B，C与/或D可以是一个范围，并且/或者可以被细分。
虽然本发明是按照特定的例子说明的，但是应当理解，不脱离下面所附的权利要求限定的本发明的范围和构思可以作出各种改变和改型。

Claims (7)

1.一种用于控制车辆动力系系统(10)的控制方法，所述车辆动力系系统包括燃料控制的发动机(12)，用于控制发动机加注燃料的发动机控制器(40)，多速变速箱(14)，其具有一个或几个开始传动比，一个或几个中间传动比，直接传动比，和一个或几个超速传动比，用于检测啮合的传动比的装置(44)，以及控制器(26)，用于接收输入信号(24)，并按照逻辑规则处理所述信号，从而向包括所述发动机控制器的系统启动器发出指令输出信号，所述方法包括以下步骤：
(i)检测啮合的传动比；
(ii)按照以下关系设置第一、第二、第三和第四转矩限制值A、B、C和D：
A＜B＜C＞D以及
B＜D
(iii)(a)如果变速箱以开始传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第一转矩限制值(TE≤A)，(b)如果变速箱以中间传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第二转矩限制值(TE≤B)，(c)如果变速箱以直接传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第三转矩限制值(TE≤C)，并且(d)如果变速箱以超速传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第四转矩限制值(TE≤D)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述发动机具有已知的最大转矩容量，所述第三转矩限制值(C)等于或大于所述最大转矩容量。
3.一种用于控制车辆动力系系统(10)的控制方法，所述车辆动力系系统包括燃料控制的发动机(12)，用于控制发动机加注燃料的发动机控制器(40)，多速变速箱(14)，其具有一个或几个中间传动比，直接传动比，和一个或几个超速传动比，用于检测啮合的传动比的装置(44)，以及控制器(26)，用于接收输入信号(24)，并按照逻辑规则处理所述信号，从而向包括所述发动机控制器的系统启动器发出指令输出信号，所述方法包括以下步骤：
(i)检测啮合的传动比；
(ii)按照以下关系设置第二、第三和第四转矩限制值B、C和D：
B＜C＞D以及
B＜D
(iii)(a)如果变速箱以中间传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第二转矩限制值(TE≤B)，(b)如果变速箱以直接传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第三转矩限制值(TE≤C)，并且(c)如果变速箱以超速传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第四转矩限制值(TE≤D)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述发动机具有已知的最大转矩容量，所述第三转矩限制值(C)等于或大于所述最大转矩容量。
5.一种用于控制车辆动力系系统(10)的控制系统，所述车辆动力系系统包括燃料控制的发动机(12)，用于控制发动机加注燃料的发动机控制器(40)，多速变速箱(14)，其具有一个或几个开始传动比，一个或几个中间传动比，直接传动比，和一个或几个超速传动比，用于检测啮合的传动比的装置(44)，以及控制器(26)，用于接收输入信号(24)，并按照逻辑规则处理所述信号，从而向包括所述发动机控制器的系统启动器发出指令输出信号，所述逻辑规则包括用于执行以下步骤的规则：
(i)检测啮合的传动比；
(ii)按照以下关系设置第一、第二、第三和第四转矩限制值A、B、C和D：
A＜B＜C＞D以及
B＜D
(iii)(a)如果变速箱以开始传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第一转矩限制值(TE≤A)，(b)如果变速箱以中间传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第二转矩限制值(TE≤B)，(c)如果变速箱以直接传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第三转矩限制值(TE≤C)，并且(d)如果变速箱以超速传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第四转矩限制值(TE≤D)。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于所述发动机具有已知的最大转矩容量，所述第三转矩限制值(C)等于或大于所述最大转矩容量。
7.一种用于控制车辆动力系系统(10)的控制系统，所述车辆动力系系统包括燃料控制的发动机(12)，用于控制发动机加注燃料的发动机控制器(40)，多速变速箱(14)，其具有一个或几个中间传动比，直接传动比，和一个或几个超速传动比，用于检测啮合的传动比的装置(44)，以及控制器(26)，用于接收输入信号(24)，并按照逻辑规则处理所述信号，从而向包括所述发动机控制器的系统启动器发出指令输出信号，所述逻辑规则包括用于执行以下步骤的规则：
(i)检测啮合的传动比；
(ii)按照以下关系设置第二、第三和第四转矩限制值B、C和D：
B＜C＞D以及
B＜D
(iii)(a)如果变速箱以中间传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第二转矩限制值(TE≤B)，(b)如果变速箱以直接传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第三转矩限制值(TE≤C)，并且(c)如果变速箱以超速传动比啮合，则发动机输出转矩被限制为所述第四转矩限制值(TE≤D)。
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