CN1317420A - 自动机械式变速系统的控制换档的方法/系统 - Google Patents

自动机械式变速系统的控制换档的方法/系统 Download PDF

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Abstract

一种控制系统/方法，用以在自动机械变速系统(12)中使不希望的换档减至最小，只要油门位置(THL)没有达到一基本上的稳态值(|(d/dt(THL))|＜REF1口0)时，禁止启动换档。

Description

自动机械式变速系统的 控制换档的方法/系统
本申请是美国序列号09/145316，申请日98/08/31，名称为自动机械式变速系统的控制换档的方法/系统的系列申请。
本发明涉及自动机械式车用变速系统的改进的换档逻辑。尤其是，本发明涉及一种控制方法/系统，其包括逻辑规则，由此只有在基本上稳态的油门状态下命令换档，使不希望的换档的发生减少到最小。
在现有技术中，完全和部分自动车用机械变速系统是公知的，可以参考美国专利4361060,4595986,4648290,4850236,5109721,5393276,5409432,5425284,5761628和5938711，在此参考它们所公开的内容。这样的具有自动换档模式的变速器一般地根据换档点曲线或换当程序得出换档结果，这些曲线或程序常常用图表表示油门位置(要求开度)相对于发动机、输出轴或车速关系。为了抗震等，考虑到各种检测的车况，临时修改这些换档曲线而更改车辆性能是已知的。这样的换档逻辑的示例可以参考美国专利4361060,4551802,4852006,4916979,5053963,5406861和5938711，在此参考它们所公开的内容。
现有技术的换档逻辑没有解决的一个问题是一个不希望的换档的问题，当操作者改变油门踏板位置时，由于有换档要求，并且这样的换档的命令启动，这种不希望的换档偶尔也会发生。
现有基于要求开度的换档点的算法一般使用瞬时要求开度以确定换档点速度。在稳态或十分慢改变要求开度的情况下，提供响应司机要求开度的逻辑换档。但是，假设要求开度(一般表示为一油门踏板位置)相当快地改变，这策略能产生与司机企望不一致的换档。
在一个示例(见审查中美国申请序列号09/145316)中，如果司机踩油门，但低于与他的特定要求开关相关的换高档点，然后离开油门，对于本换当策略，一挂高档能随着要求开度向0％转换而被启动。在这种情形中，司机可以倾向于减速，但系统被挂入高档。在另一情形中，如果司机离开油门，然后踩它，随着要求开度的增加，启动一挂高档。司机可以想要更多的动力，但这一次，系统却挂入高档。在这两种情况下，当情况可以通过原挡位更好地操作时，却响应一瞬时的要求开度使系统挂入高档。
同样，由于司机可以转变想法，和/或油门踏板的振动可以由车辆行驶于粗糙路面而引起，所以确定是否需要换档和/或是否在要求瞬间中开始换档可以说是不合乎需求的。
根据本发明，提供了一新的和改进的自动换档控制，其包括改进的挂高档和挂低档的控制逻辑。
这由提供的逻辑规则来实现，由此，可以防止不希望的换档，正常地所采用的换档程序和/或换档逻辑被修改。尤其是，直到操作者设定的油门踏板位置变得较平稳(即|(d/dt)THL|＜REF□0)，才命令换档。
因此，本发明的一个目的是提供一新的和改进的自动换档变速器的换档控制系统/方法。
本发明的这个和其它的目的和优点将通过结合附图，阅读下面的最佳实施例说明变得更明显。
图1是一至少部分自动机械式车用变速系统的示意图，其中，该车用机械变速系统应用了本发明的控制逻辑。
图2是一传统的换档程序的一部分，以图表形式的示意图，其中示出了现有技术一个缺陷。
图3是一般现有技术的换档曲线的示意图。
图4是本发明的换档控制逻辑，以流程图的形式示出的一示意图。
图1示出了一车辆动力系10，其包括一至少部分自动的机械变速系统12，该系统应用了本发明的挂高档的控制逻辑。动力系10包括一内燃机14(如一汽油机或柴油机)，一主离合器16，一机械变速器18，和一由传动轴21驱动的驱动桥部成20。尽管本发明特别适用于中型和重型汽车，但也不仅限于此。
变速器18可以是一个标准的5档，6档，7档，9档，10档，12档或更多个前进档的设计。这样的变速器的示例可以参考美国专利4373403,4754665和5390561，在此，参考它们所公开的内容。
自动变速系统12最好包括一基于微处理器的控制器22，用于接收各种输入信号24并根据逻辑规则处理信号，将命令输出信号26发送至各种系统致动器。这种控制器是公知的，可参照上述的美国专利4361060和4595986。
一油门位置传感器28提供一指示操作者设定的油门位置或要求开度的信号THL，一换档选择器30提供一信号GRS，其指示所选的变速器操纵模式和/或对当前传动比挂高档或挂低档的要求，速度传感器32,34和36分别提供信号ES,IS和OS，它们分别指示发动机曲轴38的转速，变速器输入轴40转速和变速器输出轴42转速。最好，传感器将检测或控制器将计算d/dt(THL)值，该值指示油门踏板的位置或司机的要求开度相对时间的变化率。
配备了一用于控制发动机转速和/或扭矩的发动机控制器44，配备了一用于控制主离合器工作的离合器致动器46，和一控制变速器换档的变速器操纵器48。
ECU 22可以与发动机控制器44相分开，或与其作成一体。各种控制器、传感器和/或致动器可以遵循一种工业标准协议，如SAE J-1939等，通过数据总线进行通讯。
适合的传感器和致动器对本领域技术人员是公知的，并且其中的示例可以参照美国专利4361060,4873881,4974468,5135218,5279172,5305240,5323669,5408898,5441137,5445126,5448482和5481170，但不仅限于上述这些。
如公知的，在这种自动变速系统中，当在一自动换档模式(如，非限定的示例，选择器30选“D”)下工作时，根据一“换档程序”或一“换档点曲线”，命令挂高档或挂低档，图2示出了现有技术的挂高档的形式。换档程序，或其等同功能模块一般存储在控制器22的存贮器中。本发明也可适用于那些只自动换入高传动比的变速系统。
图3是一典型的现有技术的换档曲线，其中换档结果作为检测的油门位置的函数或要求开度的函数而得出。如公知的，挂高档曲线和挂低档曲线分割曲表为三个区域A,B和C。在区域A，不需要换档。在区域B，发动机速度超过挂高档曲线值，需要挂高档。在区域C，发动机速度小于挂低档曲线值，需要挂低档。
换档曲线的位置和形状可以随检测的工况而变化，如现有技术所公开那样。
图2是重型车的一般高速档的挂高档的换档点曲线，该车包括柴油机和10至20个前进档的机械式变速器。油门位置，被称为司机要求开度，相对一速度(如输出轴的或发动机的转速)来绘制。线60是挂高档点曲线，并分割图表为两个工作区域，区域A不需挂高档，区域B需要挂高档。根据现有技术的挂高档逻辑，线60从A区至B区的瞬间横跨将立即引起一所命令的挂高档操作。
为了确定换档点速度，现有技术的基于要求开度的换档点算法使用瞬时要求开度。在稳态或十分慢的改变要求开度的情况下，提供响应司机要求开度的逻辑换档。但是，在变化较快的情况下，这个策略能产生与司机所企望换档不相一致的换档。
在审查中的美国序列号为09/145316示例中，如果司机踩油门时，油门位置低于与特定要求开度(点62)有关的挂高档点，然后司机离开油门，由于本发明换档策略，随着油门向0％要求开度转换，启动一挂高档(点64)。在这种情况下，司机可以打算减速，但系统被挂入高档。在另一情况下，如果司机离开油门(点68)，然后踩油门，随要求开度的提高(点72)，启动挂高档。司机可以希望更大的动力(点72)，但这一次，系统却挂入高档。在这两种情况下，当状况可以通过保持原挡位，即不换入高档，就能更好的操作，却响应于短时间的要求开度使系统挂入高档。
当一瞬时要求开度值正在改变时，如果司机正在改变想法，和/或如果油门位置的改变是车辆行驶于粗糙路面而引起的，那么基于瞬时要求开度值的换档策略也可以导致不希望的换档。
为了使这种超限换档减到最小，本发明的换档逻辑禁止命令挂高速档和挂低速档，直到操作者定位油门踏板于相对稳定的稳态。检测油门踏板位置，使油门位置保持在一较小段值(在如在-5％区段内)内，并且/或油门位置的相对时间的变化率低于第一基准值(|(d/dt(THL))|＜REF1)。如果遇上这些情况，根据当前工况，相对于适宜的换档点曲线的位置，可以命令换档。
禁止换档决定和/或启动换挡包括了多种逻辑技术，包括在非稳态存在时，非限定的简单地非执行换档逻辑，向右远远地移开挂高档曲线，向左远远地移开挂低档曲线，这样确定后，在当前工况下，这个唯一可接受的传动比是当前啮合的传动比，和同一操作状态。
图4是表示本发明的换档逻辑改进的流程图。
因此，可以看出提供了一种新的和改进的挂高档的控制系统/方法。
虽然本发明的描述带有某一程度特定生，但是可以理解最佳实施例的说明只是示例性的，并且可能在结构和细节上有着大量的改动，而不会脱离下面权利要求所要求的本发明的实质和范围。

Claims (17)

1、一种车用自动机械式变速系统的控制换档的方法，其包括一燃油控制的发动机；一手控装置，其用于提供车辆操作者所需的发动机供油的一信号；和一换档变速器，其具有由所述发动机驱动的一输入轴和一输出轴，所述变速器具有大量可选择的输入轴转速和输出轴转速的比率；一控制器，其用于接收大量的输入信号，其信号包括(ⅰ)一第一信号，其指示所述发动机、输入轴和输出轴中至少其中一个的转速；(ⅱ)一第二输入信号，其指示操作者所需的发动机供油，并且所述控制器根据逻辑规则处理所述信号，发送命令输出信号至系统致动器，如果所述第二信号处于一始定的检测值上，所述第一信号大于所述第二信号处于所述给定值时的挂高档的一基准值时，那么所述逻辑规则命令挂入高档，如果所述第二信号处于所述给定检测值，所述第一信号小于所述第二信号为所述给定值时的挂低档的一基准值，那么命令挂入低档，所述方法包括：
确定是否所述第二信号的值已经达到一基本上稳态值；
如果第二信号没有达到基本上的稳态值，禁止命令输出信号使变速器换档。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果第二信号值相对时间的变化率小于一第一基准值(|(d/dt(THL))|＜REF1)，确定已经达到所述第二信号的基本上稳态值。
3、根据权利要求2的方法，其特征在于，所述第一基准值大约是0((REF1)口0)。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述值的变化小于一第二基准值(|(THLN-THLN-1)|＜REF2)，所述第二信号的一基本上稳态值被确定为已经达到。
5、根据权利要求4的方法，其特征在于，所述基准值小于所述第二值的5％(0.05(THLN)＞REF2)。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器是基于微处理器的。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信号指示输出轴转速。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信号指示发动机转速。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信号由所述控制器从一电子数据链路读入的。
10、一种控制自动变速系统的改进方法，变速系统包括一油门控制的发动机，一操作者致动的油门控制装置，和一具有若干传动比组合的变速器，该传动比在一变速器输入轴和一变速器输出轴间可选择地啮合组合而成，所述变速器输入轴操作地与所述发动机相连，所述变速系统包括一信号处理单元，其具有接收若干信号的装置，信号包括(ⅰ)指示所述油门控制装置位置的一输入信号，(ⅱ)指示所述发动机转速的输入信号，所述信号处理单元包括根据一程序，处理所述输入信号的装置，以提供一给定输入信号组合的一预定的传动比，并产生输出信号，由此所述变速系统根据所述程序工作，还包括与所述变速器相关的致动器，驱使所述变速器响应来自所述处理单元的输出信号，实现所述传动比的一个的啮合，改进的方法包括：
检测所述输入信号的一稳态值有无出现，所述输入信号指示所述油门控制装置的位置；
改变所述程序，通过产生输出信号，禁止在无所述输入信号的稳态值出现时开始换档，所述输入信号指示所述油门控制装置的位置。
11、根据权利要求10所述的改进方法，其特征在于，还包括：
确定所述输入信号相对时间的变化率，其中所述输入信号指示所述油门控制装置的位置；
所述变化率相对于基准值的比较；
如果所述基准值大于所述变化率，确定所述输入信号的出现一稳态值。
12、一种车用自动机械式变速系统(12)的控制换档的控制系统，其包括一燃油控制的发动机(14)；一手控装置，其用于提供所需的发动机供油(28)的信号；和一换档变速器(18)，其具有由所述发动机驱动的一输入轴(40)和一输出轴(42)，所述变速器具有若干可选择的输入轴转速和输出轴转速的比率；一控制器(22)，其用于接收若干的输入信号(24)，其信号包括(ⅰ)一第一输入信号(ES,IS,OS)，其指示所述发动机输入轴和输出轴至少其中一个的转速，(ⅱ)一第二输入信号(THL)，其指示操作者所需的发动机供油，并且所述控制器根据逻辑规则处理所述信号，发送命令输出信号(26)至系统致动器(44,46和/或48)，如果所述第二信号处于一给定的检测值处，所述第一信号超过所述第二信号为所述给定值时的挂高档的一基准值，或小于所述第二信号为所述给定值时的一挂低档基准值，那么所述逻辑规则命令挂高档，如果所述第二信号处于所述给定检测值处，所述第一信号小于所述第二信号为所述给定值时的一挂低档的基准值，那么命令挂低档，其特征在于所述逻辑规则包括规则：
确定是否所述第二信号的值已经达到一基本上稳态值；
如果第二信号没有达到基本上的稳态值，禁止命令输出信号使变速器换档。
13、根据权利要求12所述的控制系统，其特征在于，如果第二信号值相对时间的变化率小于第一基准值(|(d/dt(THL))|＜REF1)时，所述的一基本上稳态值被确定已经达到。
14、根据权利要求13所述的控制系统，其特征在于，所述第一基准值大约是0((REF1)□0)。
15、根据权利要求12所述的控制系统，其特征在于，如果所述值的变化小于一第二基准值(|(THLN-THLN-1)|＜REF2)，所述第二信号的一基本上稳态值被确定为已经达到了。
16、根据权利要求1所述6的系统，其特征在于，所述第二基准值小于所述第二值的5％(0.05(THLN)＞REF2)。
17、在一自动变速系统中控制换档的一种方法，所述方法包括步骤为：
(a)确定系统工况，其包括手动确定要求开度的变化率的值，
(b)如果所述变化率的绝对值大于一基准值，禁止变速器换档启动。
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