CN1396073A - 控制车辆自动变速箱以提档模式操作时换档性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对车辆自动变速箱以提档模式操作时控制换档过程的方法。该方法是通过与发动机控制元件结合在一起的变速箱控制元件实现的。通过限制换档时涡轮转速的增加，稳定涡轮转速增加的修正过程，减少过度的修正值，而实现换档过程的平顺性，并提高变速箱的耐久性。本方法包括的步骤如下：确定在接受换档命令时涡轮转速增加值是否高于参考值；在增加值高于参考值时，按涡轮转速增加值成比例地对该值进行修正，控制发动机扭矩的降低；在增加值不高于参考值时，确定是否产生了涡轮扭矩的降低现象；如果产生了该现象，应对转速的降低进行修正；如果没有，则执行正常的控制过程。本发明适合在汽车上应用。

Description

控制车辆自动变速箱以提档模式操作时换档性能的方法

【技术领域】

本发明总体上和控制车辆的自动变速箱以提档模式操作时的换档性能的方法有关，特别是该方法可以通过一个与发动机控制装置结合在一起的变速箱控制装置实现对换档过程的适当控制，从而限制在换档过程中的涡轮转速的升高，使涡轮转速升高的过程变得稳定，减小过度的升高值使之达到可以接受的水平，因此实现换档过程的平顺性，同时提高自动变速箱的耐久性。

【背景技术】

在车辆自动变速箱的操作中，变速控制装置根据车辆的运行速度、节流阀的开启比例及被感应到的车辆的其它运行条件控制大多数电磁阀对变速箱油的流量进行控制，从而使希望达到的变速模式的换档齿轮自动啮合，以理想的变速箱模式传递动力。

也就是说，当司机驾驶车辆并对自动变速箱使用换档杆换档时，在电磁阀的负荷控制下，一个手动阀门的液压出口被选择性地打开，通过使用油泵供给的变速箱油选择性的激发换档齿轮机构的驱动部分，从而达到了想要达到的变速模式。

在自动变速箱实现变速模式的过程中，自动变速箱的一些摩擦元件，从啮合状态转换到非啮合状态，而有些摩擦元件则从非啮合状态转换到啮合状态。摩擦元件的啮合及非啮合时间就决定了该自动变速箱的动力传递性能。因此，控制换档过程的方法已经在近年被积极地加以研究，从而提高自动变速箱的动力传递性能。

传统的车辆自动变速箱的设计是通过三个换档模式来实现低档位和高档位之间的转换的。变速箱中的提档模式可以根据车辆的速度通过1-4档连续地使车辆达到较高的档位，而降档模式则可以通过4-1档连续地使车辆达到较低的档位，还有一个跳档模式可以通过4-2跳档及3-1跳档使车辆达到较低的档位。

在传统自动变速箱以提档模式实现换档的过程中，希望实现的提速及平顺换档过程是靠适当控制变速箱油的压力和预填充时间来实现的。

为了在提档模式下、当涡轮的转速有所提升时实现平顺的换档，可以通过控制提档模式使由载荷控制的油压在初始的换档周期内试探性变化，然后通过修正变化值来增加下一换档周期的油压。

但是，上述的传统的控制方法无法根据涡轮转速的提升值而按比例地实现对涡轮转速提升过程的学习。而且，这种以提档模式操作来控制换档过程的传统方法只是通过学习涡轮转速的增加来实现的，因此，也就必须承受不必要的涡轮转速的增加，直到增加的学习值达到理想值为止。

传统的换档控制方法没有使用任何技术来确定涡轮转速的降低性，因此无法在过度学习涡轮转速增加的情况下减少过多的学习值。这样，也就不可避免地要承受降低性的影响，从而减少了自动变速箱对降低性影响的耐久性。

【发明内容】

针对上述的传统方法所存在的问题，本发明的目的意在提供一种对自动变速箱换档过程进行控制的方法，该方法可以通过一种与发动机控制装置结合在一起的变速箱控制装置来适当地控制提档模式操作下的换档过程，即通过限制换档时涡轮转速的提高，而稳定涡轮转速增加的学习过程，减少过度的学习值使之达到可以接受的水平，从而实现换档过程的平顺性，同时提高自动变速箱的耐久性。

为了完成上述目标，本发明的控制方法包括以下步骤：

--确定在车辆运行过程中，换档指令发出后，涡轮转速的增加值是否高于一个事先确定的参考值；

--根据涡轮转速的增加值按比例地执行对学习值的控制，并在增加值高于参考值时执行对发动机扭矩的降低控制；

--当涡轮转速的增加值不高于参考值时，确定是否产生了涡轮转速的降低现象；

--旦出现了降低现象，执行对降低的学习控制；

--如果没有出现降低，执行正常的控制方式。

与现有技术相比，本发明是通过一种和发动机控制元件结合起来的变速箱控制元件，适当控制自动变速箱在提档模式下的换档过程，限制换档过程中的涡轮转速增加，使涡轮转速的增加变得稳定，减小过度的修正值，使之达到可以接受的水平，并提高变速箱的耐久性。

【附图说明】

上述的发明目的、特点及其它优点可以在参考以下附图和详细描述的情况下更清楚地被理解：

图1  为根据所发明的方法而使用的可以控制换档过程的控制系统的方框图。带有一个和ECU(发动机控制元件)结合在一起的TCU(变速箱控制元件)；

图2  为本发明所反映的自动变速箱的提档模式下的载荷变化图；

图3  为本发明控制方法的流程图；

图4  为本发明的换档控制方法所产生的对应于涡轮转速增加值和涡轮扭矩而产生的发动机扭矩降低比率；

图5  为产生涡轮转速增加时，相对于增加值的学习值；

图6  为产生涡轮转速降低时，相对于时间的转速增加学习值。

【具体实施方式】

图1为根据所发明的方法而使用的可以控制换档过程的控制系统的方框图。带有一个和发动机控制元件结合在一起的变速箱控制元件。如图所示，该控制系统具有一个和发动机控制传感器元件10(E/C sensor unit)相连接的发动机控制元件20。在控制系统的运行过程中，10将感应车辆各零件的运行条件，并把信号输出给20。20在收到10发来的信号后，将把这些信号和所储存的数据相比较，从而根据比较结果控制发动机的控制驱动元件30，使发动机的燃烧状况达到最理解状态。

当产生了对自动变速箱的换档过程进行控制的需求信息时，ECU20会把该信息输出给变速箱控制元件TCU40，同时向E/C驱动元件30发出一个控制信号，使TCU40开始控制自动变速箱的换档过程。在收到ECU20的信息后，TCU40会把来自ECU20的输入信息以及来自变速箱控制感应元件50(T/Csensor unit)的输入信息与所储存的数据相比较，从而根据比较结果控制变速箱控制驱动元件60(T/C drive unit)。这样，TCU40就完成了自动变速箱换档过程的优化控制。

在上述的控制系统中，E/C感应元件10用于获得控制内燃机运行的信息，该元件包括运行速度传感器、曲轴角度传感器、发动机转速传感器、涡轮转速传感器、节气门位置传感器等等，和传统的E/C感应元件一样。T/C感应元件50用于获得控制自动变速箱换档过程所需要的信息，该元件包括输入/输出比例阀传感器、油温传感器、一个限制器开关、一个制动开关等。

ECU30包括用于控制内燃机的各种驱动元件，而TCU40则包含了一系列用于控制变速箱油流量的电磁阀。

为完成从ECU20至TCU40的信息通讯，将使用很多通讯技术。CAN通讯技术就是其中一例。

CAN通讯是通过CAN母线进行多种数据通讯并在控制元件间(ECU20和TCU40之间)收发所需信息的一种技术。当需要传输附加的信息给控制元件时，CAN技术可以通过只更换软件、而无需更换硬件而有效地完成通讯。

在上述的控制系统中，最好能够控制变速箱摩擦元件的啮合及脱开，使允许涡轮转速平稳变化的同时完成变速箱的换档。

图2为该发明所反映的自动变速箱在提档模式下的载荷变化图。在SS时间处，产生了一次变速箱从低档向高档换档的命令，驱动元件的由载荷控制的油压垂直落在预定的值内，而且该值受到控制使载荷曲线以一定的梯度向下倾斜。

在这种情况下，涡轮转速的增加将产生，因此，涡轮转速的Nt值被增加到预定的水平。之后，涡轮转速随着换档的进行而逐渐减小。当涡轮转速的增加值达到30rpm时，由电磁阀控制的油压将按预定的比率(10％)增加，然后以预定的梯度减小以消除涡轮转速的增加值。另外，发动机的扭矩将根据涡轮转速的增加而减小。这部分控制在图2的A部分中表示出来。

A部分的控制是为了消除涡轮转速的增加。在时间SB处，当涡轮转速的增加被消除后，由载荷控制的油压被以预定的梯度增加到涡轮转速增加30rpm时的载荷值。该部分控制如图2的B部分所示。在时间SB处，涡轮转速的增加被消除，变速箱开始机械换档过程。在部分B中，发动机的扭矩通常和正常发动机的扭矩控制一样减小。

在时间SF处，当涡轮转速被减小到设定值时，换档控制过程结束。油压控制将持续完成固定的时间段C，直到油压在时间SE处完全恢复到初始压力为止。至此，机械换档过程全部完成。

本发明的换档控制方法将在下面参考图3-图6进行详尽的说明。如图3的流程图所示，在步骤S100中，提档命令被施加给TCU40，在步骤S110中，TCU40决定涡轮转速的增加值是否超过30rpm。

如果步骤S110确定涡轮转速的增加值超过了30rpm，则将进行步骤S120，执行限制油压增加的载荷控制，执行对发动机扭矩减小的控制，并执行根据涡轮转速增加值按比例学习的控制。

如果步骤S110确定涡轮转速的增加值没有超过30rpm，则TCU40将决定图2中A部分的时间段是否小于步骤S130中设定的参考值。此时，A部分由SS时间处—即TCU40接受换档命令时--开始，在SB处—机械换档开始时—终止。

如果A部分的时间段小于步骤S130中设定的参考值，TCU40将至此一个涡轮转速降低学习过程，即步骤S140。如果A部分时间段大于步骤S130中的设定值，TCU40将执行步骤S150，即在返回初始步骤前进行正常的控制过程。

步骤S110中用于增加油压的载荷控制是以和图2中部分A相同的方式执行的。此时，发动机扭矩的控制是按如图4所示，按照涡轮转速的增加值按比例进行的。

如图4所示，发动机扭矩的降低比率是由两个变量决定的：涡轮扭矩和涡轮转速增加值。当同时考虑两个变量时，所获得的结果比只考虑一个变量—即只考虑涡轮转速增加值--要更精确。在图4中，涡轮扭矩的单位用百分比(％)表示，表示涡轮扭矩的选定方式和普通车辆的电磁转向机构的涡轮扭矩选定方式相同，都是以被预先确定的参考值的百分比(％)表示。当然，涡轮扭矩的单位并不限于百分比(％)表示法，也可以从其它单位中选定，只要该单位能够表示涡轮的扭矩值就行。

当由涡轮转速增加值和涡轮扭矩决定的发动机扭矩降低比率(％)为0％时，意味着扭矩降低值达到最大。当发动机扭矩降低比率(％)为100％时，表示发动机扭矩没有降低。因此对发动机扭矩降低的控制是通过TCU40和ECU20的结合延迟发动机的点火时间来实现的。

当然，发动机扭矩降低比率(％)、涡轮转速增加值(rpm)和涡轮扭矩(％)并不只限于图4所示的数值，也可以根据不同的车型和自动变速箱工作特点而发生变化。

在步骤S120中，按照涡轮转速增加值而成比例的产生的用于提高初始油压的修正值，是按照图5所示，由A部分SS到图2SB时间段所产生的涡轮增加值而决定的。

换句话说，当涡轮转速增加值不大于30rpm时，转速的修正值保持为0。当涡轮转速增加值超过30rpm时，该修正值按涡轮转速增加值的大小按比例地增加。

在步骤S140中，用于降低初始油压的涡轮转速修正值是按图2所示由SS到SB之间的时间段T1所决定的。

换句话说，当T1不小于300毫秒的参考值时，该修正值保持为0。当T1小于300毫秒时，该值以负比例负向增长。

在上述的控制过程中，当增加或降低的修正值都可以由一张图表决定时，可以按下面的公式知道下一个换档周期的初始油压。假如最后输出值为Pr，参考图表值为PrO，涡轮转速增加时的修正值为α，而降低时的修正值为β，则Pr的值可以通过下式得出：Pr＝PrO+α+β

在提档模式下对换档过程进行控制的方法如下：

首先，在图2时间SB之前如果产生了涡轮转速的增加，则本控制方法可以直接升高油压从而限制涡轮转速的增加。此时，下一个换当周期的油压对应于涡轮转速增加值的比例就可以知道。

第二，本控制方法在涡轮转速的增加过程中减少发动机的扭矩值，从而减少了涡轮转速增加的时间。

第三，当图2的SS和SB之间的时间段在涡轮转速没有增加的条件下变得非常短时，控制系统将会使涡轮转速降低并通过控制修正值来降低下个换档周期的油压，从而实现平顺的换档过程，使涡轮转速的增加变得稳定，减小过度的修正值，使之达到可以接受的水平，并提高变速箱的耐久性。

综上所述，本发明提供了一种对车辆的自动变速箱进行换档过程控制的方法。该方法通过一种和发动机控制元件结合起来的变速箱控制元件适当控制自动变速箱在提档模式下的换档过程，限制换档过程中的涡轮转速增加，使涡轮转速的增加变得稳定，减小过度的修正值，使之达到可以接受的水平，并提高变速箱的耐久性。

Claims (10)

1.一种控制自动变速箱在提档模式下换档过程的方法，其特征是：

(1)确定换档指令下达后涡轮转速增加值是否大于预定参考值；

(2)并在大于参考值情况下按涡轮转速的增加值大小对其进行修正。

2.按照权利要求1所述的控制自动变速箱在提档模式下换档过程的方法，其特征是：在修正涡轮转速增加值时，对发动机的扭矩降低进行控制。

3.根据权利要求1所述的控制自动变速箱在提档模式下换档过程的方法，其特征是：变速箱油的压力在瞬间被增加以限制涡轮转速的增加。

4.根据权利要求1所述的控制自动变速箱在提档模式下换档过程的方法，其特征是：当涡轮转速增加值不大于参考值时，说明产生了涡轮转速的降低，此时将执行对涡轮转速降低的修正以减小过大的涡轮转速增加修正值，使之达到何时的值。

5.根据权利要求4所述的控制自动变速箱在提档模式下换档过程的方法，其特征是：判断从执行换档命令起到开始机械换档动作之间的时间段是否小于预定的参考值，根据判断结果修正第四步的涡轮转速降低修正值。

6.根据权利要求5所述的控制自动变速箱在提档模式下换档过程的方法，其特征是：如果上述的时间段不小于参考时间，则执行正常的控制过程。

7.根据权利要求1所述的控制自动变速箱在提档模式下换档过程的方法，其特征是：控制自动变速箱在提档模式下换档过程的方法由以下步骤组成：

--确定换档指令下达后涡轮转速增加值是否大于预定参考值；

--并在大于参考值情况下按涡轮转速的增加值大小对其进行修正，并对

发动机扭矩降低进行控制；

--如果涡轮转速增加值不大于参考值，确定是否产生了涡轮转速的降低现象；

--如果产生了涡轮转速降低现象，则执行对降低值的修正；

--如果没有产生涡轮转速降低现象，则执行正常的控制过程。

8.根据权利要求7所述的控制自动变速箱在提档模式下换档过程的方法，其特征是：根据涡轮转速增加值而进行修正的目的是为了获得下一个换档周期的正确的油压。

9.根据权利要求7所述的控制自动变速箱在提档模式下换档过程的方法，其特征是：对涡轮转速降低的修正是根据以下判定作出的：从接受换档命令到机械换档动作开始的时间段小于预定的参考值。

10.根据权利要求7所述的控制自动变速箱在提档模式下换档过程的方法，其特征是：对涡轮转速降低的修正的目的是为了获得下一个换档周期的正确的油压。