CN1624359A - 自动变速器中的加档控制系统以及相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于自动变速器的执行发动机运行状态下2－3加档操作的控制方法，包括：确定出是否存在执行发动机运行状态下2－3加档操作的条件；如果确定出存在执行发动机运行状态下2－3加档操作的条件，那么根据输入扭矩从一个用于被动摩擦元件和主动摩擦元件的映射图表中提取出一个初始液压力控制负载和液压力控制负载，并且执行一种用于所述加档操作的换档控制；以及在这样一个时间点完全释放掉所述主动摩擦元件的液压力，即在该时间点，用于所述被动摩擦元件的液压力能够承受涡轮的扭矩。

Description

自动变速器中的加档控制系统以及相关方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2003年12月5日提交的韩国专利申请No.10-2003-0088011的优先权，在此通过引用将其中公开的内容结合入本发明。
技术领域
本发明涉及一种自动变速器，尤其是涉及一种自动变速器中的加档控制系统，用于执行2-3加档操作(a power-on 2-3 upshift)，并且涉及一种相关方法。
背景技术
目前的自动变速器采用了一种离合器-离合器换档系统(aclutch-to-clutch shifting system)，即一种独立的换档系统，其中在加档或者减档操作过程中不对主动离合器(an off-going clutch)进行液压控制，而是仅在主动离合器的释放正时进行控制。
因此，对于主动离合器来说，在释放正时到来之后，在没有额外控制的条件下将液压力从主动摩擦元件(the off-going friction element)上释放掉。
在这种液压控制过程中，从主动摩擦元件上释放掉液压力的正时被确认为这样一个时间点，即在该时间点，用于被动摩擦元件(anon-coming friction element)的液压力适当升高。当液压力被过快地从主动摩擦元件上释放掉或者当液压力被过慢地供送至被动摩擦元件时，有可能产生抖动(flare)，从而有可能影响换档质量。
尽管为了解决这个问题使用了另外一种换档控制程序(比如两脚离合控制(a bang-bang control))，但是由于液压力的快速增加，换档感觉也有可能由于扭矩发生改变而变差。
尤其是，在执行2-3加档操作的过程中，有可能出现抖动现象，其中涡轮的每分钟转数根据液压力状态异常增加。
涡轮每分钟转数的这种快速增加现象是由于在这样一种状态下将液压力从主动离合器上释放掉而导致的，即在这种状态下，被动离合器的液压力无法充分地承受输入扭矩(即涡轮扭矩)。
在本发明背景技术部分中所公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，而不能被认为是一种认可或者任何形式的建议：这些信息形成了对于本技术领域中熟练技术人员来说已经公知的现有技术。
发明内容
本发明的动机在于提供一种换档控制系统和一种相关方法，用以用于在发动机工作状态下执行2-3加档操作，该系统和方法通过根据输入扭矩对主动摩擦元件的液压力控制负载(a hydraulic pressurecontrol duty)进行控制，并且随后将液压力从主动摩擦元件上完全释放掉，所述液压力被释放的时间点是在当前涡轮的每分钟转速开始比第二速度同步涡轮(a second-speed synchronous turbine)的每分钟转速低一预定值的时刻，从而实现一种可靠的换档控制。
根据本发明实施例的自动变速器中的示例性换档控制系统包括：至少一个传感器、一液压力控制执行机构、和一变速器控制单元；其中传感器包括用于对变速器输出轴的每分钟转速进行检测的变速器输出轴转速传感器，用于对油门打开角度进行检测的油门打开角度传感器，用于对发动机的每分钟转速进行检测的发动机转速传感器，以及用于对涡轮的每分钟转速进行探测的涡轮转速传感器；液压力控制执行机构用于对所述自动变速器中的摩擦元件进行液压力控制；变速器控制单元用于对所述液压力控制执行机构进行控制的，以便基于源自所述至少一个传感器的信号执行换档操作。所述变速器控制单元执行一种负载控制(a duty control)，用于在执行2-3加档操作的过程中对用于被动摩擦元件和主动摩擦元件的液压力进行控制，以便基于涡轮的扭矩同时对用于被动摩擦元件和主动摩擦元件的液压力进行控制。
在本发明的另外一个实施例中，所述变速器控制单元对主动摩擦元件的液压力控制负载进行控制，并且在当前涡轮转速比第二齿轮同步涡轮速度(second gear synchronous turbine speed)低一预定值时，输出所述主动摩擦元件的液压力控制负载为0％，与此同时，逐步将所述被动摩擦元件的液压力控制负载增加至100％。
在本发明的再一个实施例中，所述变速器控制单元分别利用映射图同时对主动摩擦元件和被动摩擦元件的液压力控制负载进行控制，其中所述映射图具有相对于涡轮扭矩确定出的液压力负载值。
用于根据本发明一实施例的自动变速器，在发动机运行状态下，其示例性2-3加档操作的控制方法包括：确定出是否存在发动机运行状态下2-3加档操作的条件；如果确定出存在发动机运行状态下2-3加档操作的条件，就根据输入扭矩从一个用于被动摩擦元件和主动摩擦元件的映射图表中提取出初始液压力控制负载和液压力控制负载，并且执行一种用于所述加档操作的换档控制；以及在这样一个时间点完全释放掉所述主动摩擦元件的液压力，即在该时间点，用于所述被动摩擦元件的液压力能够承受涡轮的扭矩。
在本发明的又一个实施例中，所述发动机运行状态下的2-3加档操作的控制方法还包括完成第三齿轮(third gear)的同步，这是通过从主动摩擦元件的液压力被完全释放掉时开始逐步增大供送至被动摩擦元件的液压力来实现的。
在本发明的再一个实施例中，当涡轮的转速比第二齿轮同步涡轮的速度低一个预定转速时，用于主动摩擦元件的液压力被完全释放掉。
在本发明的又一个实施例中，在开始加档的第一控制范围中，用于主动摩擦元件的液压力控制负载被控制成β％；在第二控制范围中增加β1％；在第三控制范围中减小β2％，并且被控制成以预定的减速速率3％/秒下降；以及在第三控制范围之后被控制为0％。
在根据本发明另一实施例中，在发动机运行状态下，自动变速器的执行2-3加档操作的示例性控制方法包括：在检测到存在发动机运行状态下2-3加档操作条件的时间点起，经过第一预定时间之后，将被动摩擦元件的液压力控制负载增加至100％，同时将主动摩擦元件的液压力控制负载减小至第一预定负载，并且随后将所述被动摩擦元件的100％负载和所述主动摩擦元件的第一预定负载保持第二预定时间；在所述第二预定时间的端点处，将所述主动摩擦元件的液压力控制负载增加至一第二预定负载，该第二预定负载是根据涡轮扭矩和变速器输出轴的转速确定的，并且随后将所述主动摩擦元件的第二预定负载持续保持第三预定时间；在所述第三预定时间的端点处，将所述主动摩擦元件的液压力控制负载降低至第三预定负载，然后以第一预定速率减小所述主动摩擦元件的液压力控制负载；在所述第二预定时间的端点处，将所述被动摩擦元件的液压力控制负载减小至第四预定负载，该第四预定负载是根据所述涡轮扭矩和变速器输出轴转速确定的，然后将所述被动摩擦元件的第四预定负载持续保持第三预定时间和第四预定时间；在所述第四预定时间的端点处，将所述主动摩擦元件的液压力控制负载下降至0％，并且随后保持所述主动摩擦元件的液压力控制负载处于0％；以及将所述被动摩擦元件的液压力控制负载减小至第四预定负载，并且随后逐步将所述被动摩擦元件的液压力控制负载增加至100％。
在本发明的又一个实施例中，所述第四预定时间的端点是当涡轮的转速变得比第二齿轮同步涡轮的速度低一预定转速时。
附图说明
结合入本说明书并且构成本说明书的一部分的附图，示出了本发明的一实施例，并且与下面的描述一起，用于解释本发明的基本原理，其中：
图1是一个方框图，示出了一种根据本发明一实施例的自动变速器的换档控制系统，用于在发动机运转状态下执行2-3加档操作；而
图2示出了根据本发明的一实施例的被动摩擦元件和主动摩擦元件的负载控制曲线，用于在发动机运转状态下执行2-3加档操作。
具体实施方式
下面，将参照附图详细地对本发明的一个优选实施例进行描述。
如图1中所示，根据本发明一实施例的液压控制装置包括一变速器输出轴转速传感器10、一油门位置传感器20、一发动机转速传感器30、一涡轮转速传感器40、一变速器控制单元(TCU)50、一存储器60、以及一液压力控制执行机构70。
变速器输出轴转速传感器10对自动变速器输出轴的输出转速进行检测，并且输出一个对应信号。
油门位置传感器20对一个油门的打开角度进行检测，并且输出一个对应信号，所述油门通过下压油门踏板而受到操作。
发动机转速传感器30对发动机的转速进行检测，并且输出一个对应信号。
涡轮转速传感器40对涡轮的转速进行检测，并且输出一个对应信号。
正如本领域中技术人员将会理解的那样，TCU50优选包括一处理器、一存储器以及其它必要的硬件和软件组成部分，以容许该控制单元与传感器10、20、30、40进行通讯并且执行如下所述的控制功能。例如，所述处理器可以利用预定程序进行工作，所述预定程序可以被编写成执行根据本发明一实施例的方法中的各个对应步骤。
基于指示油门打开角度和变速器输出轴转速的信号，TCU50确定是否存在执行发动机运行状态下2-3加档操作的条件。如果确定出存在执行发动机运行状态下2-3加档操作的条件，那么该TCU50将控制液压力控制执行机构70，来对被动摩擦元件(比如离合器)和主动摩擦元件(比如离合器)的液压力进行控制，以便根据输入扭矩(即涡轮扭矩)的大小对所述主动摩擦元件的液压力控制负载进行控制。
在执行发动机运行状态下2-3加档操作时，TCU50基于输入扭矩对主动摩擦元件的液压力进行控制，并且随后在被动摩擦元件的液压力适当升高时发出主动摩擦元件的液压力控制信号。
也就是说，取代独立地对主动摩擦元件和被动摩擦元件的控制正时进行控制，利用一个预定映射图表基于输入扭矩对主动摩擦元件和被动摩擦元件的液压力控制负载进行控制。
存储器60优选存储有一取决于车辆速度(即变速器输出轴的转速)和油门打开状态的换档模式图表，和一个具有主动摩擦元件和被动摩擦元件的液压力控制负载的映射图表。
液压力控制执行机构70被安装在变速器中的一阀体内，并且通过液压力使得耦合元件和摩擦元件进行工作。液压力控制执行机构70可以包括电磁阀，其根据从变速器控制单元50输入的负载控制信号进行工作。
根据本发明一实施例中的控制方法，所得到的负载控制曲线可以比如如图2中所示。参照图2，下面将对根据本发明一实施例的控制方法进行解释。
变速器控制单元50接收到一来自于变速器输出轴转速传感器10的变速器输出轴转速信号和一个来自于油门位置传感器20的油门开度信号，并且基于该变速器输出轴转速信号和油门开度信号确定出是否存在执行发动机运行状态下2-3加档操作的条件。
如果确定出存在执行发动机运行状态下2-3加档操作的条件，那么变速器控制单元50将从一个二维映射图表中确定出被动摩擦元件的初始负载和主动摩擦元件的初始负载，并且利用这些初始负载执行液压力负载控制，其中所述二维图表具有相对于输入扭矩(即涡轮扭矩)和变速器输出轴转速确定出的负载。
如图2中所示，在从存在换档控制启动条件的时间点开始的一延迟时间段T1(第一控制范围)中，被动摩擦元件的液压控制负载保持为0％，而主动摩擦元件的液压控制负载保持为100％，其中所述存在换档控制启动条件的时间点通常被称作换档起始点，并且被简写为SS点。为了防止现行档位与在先档位发生冲突，换档控制持续所述延迟时间段T1发生延迟。
在第一控制范围之后，通过输出100％的被动摩擦元件液压力控制负载，并且持续一个预定时间T2(第二控制范围)保持这种负载，执行用于被动摩擦元件的初始充填(an initial fill)。同时，在所述第一控制范围之后，主动摩擦元件的液压力控制负载以β％输出(优选是34％)，并且持续预定时间T2保持这种负载。正如对于本领域中技术人员来说显而易见的那样，用于对被动摩擦元件进行初始充填的预定时间T2优选基于变速器输出轴的转速和自动变速器流体(ATF)的温度加以确定。
在第二控制范围之后，被动摩擦元件的液压力控制负载被减小至初始负载Da，该初始负载持续第三控制范围(时间段T3)和第四控制范围(时间段T4)，即持续一个时间段T3+T4，保持这种初始负载。与此同时，在所述第二控制范围之后，主动摩擦元件的液压力控制负载从β％的负载上升β1％，由此输出主动摩擦元件的初始负载Dr，并且持续预定时间T3保持这种初始负载Dr。
接着，在第三控制范围之后，主动摩擦元件的液压力控制负载被减小至β2％，并且随后持续预定时间T4以一个预定速率β3％下降。
被动摩擦元件的初始负载Da和主动摩擦元件的初始负载Dr优选分别基于涡轮扭矩(即输入扭矩)和变速器输出轴的转速得以确定，尤其是，各个初始负载Da和Dr均被确定为大致与涡轮扭矩和变速器输出轴的转速成正比关系。例如，初始负载Da可以从一个预定的二维映射图表中确定，其中该二维映射图表具有相对于涡轮扭矩和变速器输出轴转速的最佳初始负载，类似地，初始负载Dr可以从一个预定的二维映射图表中确定，其中该二维映射图表具有相对于涡轮扭矩和变速器输出轴转速的最佳初始负载。所述映射图表可以通过试验获得。
参照图2，下一个控制范围是一个从所述第三控制范围的端点至现行涡轮的转速变得比第二速度同步涡轮的转速低一预定转速A(比如30rpm)时的时间段。所述第四控制范围的端点被确认为这样一个时间点，即确定已经启动了一个实际换档操作的该时间点，并且如果所述第二速度同步涡轮的转速与现行涡轮的转速之间的差值变为30rpm，那么可以确定已经启动了实际换档操作。确定发生了实际换档操作的时间点也可以被认为是这样一个时间点，即在该时间点，被动摩擦元件的液压力能够承受输入扭矩(即涡轮扭矩)。
在第四控制范围之后，主动摩擦元件的液压力控制负载被减小至0％，并且由此将液压力完全从主动摩擦元件上释放掉。
此外，在所述第四控制范围之后，被动摩擦元件的液压力控制负载下降α1％(比如1％)，并且接着在一预定时间T6(第五控制范围)内以一个预定速率α2％增加。
在第五控制范围之后，被动摩擦元件的液压力控制负载增加α3％(比如1％)，并且在预定时间T6(第六控制范围)内保持该增加后的负载。由此，执行一种至第一换档结束时间点SF1的液压力控制。
在第六控制范围之后，所述液压力控制负载增加α4％(比如1％)，并且随后在预定时间T7(第七控制范围)内保持该增加后的负载。由此，执行一种至第二换档结束时间点SF2的液压力控制。
在第七控制范围之后，所述液压力控制负载被增加至100％，来保持第三速度同步运转。
根据本发明的一个实施例，通过在发动机运行状态下执行2-3加档操作的过程中根据输入扭矩对主动摩擦元件的液压力控制负载进行控制，并且随后在现行涡轮的转速变得第二速度同步涡轮的转速低以一预定值时，将液压力从主动摩擦元件上完全地释放掉，可以防止出现抖动(flare)，并且由此可以实现可靠的换档控制。
尽管在前面已经详细地描述了本发明的优选实施例，但是必须清楚地明白，对于本领域中技术人员来说，在此所讲述基本发明构思的许多变型和/或改进仍将落入本发明的精神和范围之内，本发明的精神和范围由所附权利要求加以定义。

Claims (9)

1.一种自动变速器中的换档控制系统，包括：至少一个传感器，该传感器包括用于对变速器输出轴的转速进行检测的变速器输出轴转速传感器，用于对油门打开角度进行检测的油门打开角度传感器，用于对发动机的转速进行检测的发动机转速传感器，以及用于对涡轮的转速进行检测的涡轮转速传感器；
一个液压力控制执行机构，用于对所述自动变速器中的摩擦元件进行液压力控制；以及
一个用于对所述液压力控制执行机构进行控制的变速器控制单元，用以基于源自所述至少一个传感器的信号执行换档操作，
其中，所述变速器控制单元执行一种负载控制，用于在发动机运行状态下执行2-3加档操作的过程中，对用于被动摩擦元件和主动摩擦元件的液压力进行控制，以便基于涡轮的扭矩同时对用于被动摩擦元件和主动摩擦元件的液压力进行控制。
2.如权利要求1中所述的换档控制系统，其中，所述变速器控制单元对主动摩擦元件的液压力控制负载进行控制，并且在当前涡轮的转速比第二齿轮同步涡轮的速度低一预定值时，作为0％输出所述主动摩擦元件的液压力控制负载，与此同时，逐步将所述被动摩擦元件的液压力控制负载增加至100％。
3.如权利要求1中所述的换档控制系统，其中，所述变速器控制单元分别利用映射图表同时对主动摩擦元件和被动摩擦元件的液压力控制负载进行控制，其中所述图表具有相对于涡轮扭矩确定出的液压力负载值。
4.一种用于自动变速器的在发动机运行状态下执行2-3加档操作的控制方法，包括：
确定出是否存在执行发动机运行状态下2-3加档操作的条件；
如果确定出存在执行发动机运行状态下2-3加档操作的条件，就根据输入扭矩从一用于被动摩擦元件和主动摩擦元件的映射图表中提取出一个初始液压力控制负载和液压力控制负载，并且执行一种用于所述加档操作的换档控制；以及
在这样一个时间点完全释放掉所述主动摩擦元件的液压力，即在该时间点，用于所述被动摩擦元件的液压力能够承受涡轮的扭矩。
5.如权利要求4中所述执行发动机运行状态下2-3加档操作的控制方法，还包括：
通过从用于主动摩擦元件的液压力被完全释放掉时开始，逐步增大供送至被动摩擦元件的液压力，完成第三齿轮的同步运转。
6.如权利要求4中所述执行发动机运行状态下2-3加档操作的控制方法，其中，当涡轮的转速变得比第二齿轮同步涡轮的速度低一预定转速时，用于主动摩擦元件的液压力被完全释放掉。
7.如权利要求4中所述执行发动机运行状态下2-3加档操作的控制方法，其中，在开始加档的第一控制范围中，用于主动摩擦元件的液压力控制负载被控制成β％；在第二控制范围中增加β1％；在第三控制范围中减小β2％，并且被控制成以预定的减速速率β3％/秒下降；以及在第三控制范围之后被控制为0％。
8.一种用于自动变速器的执行发动机运行状态下2-3加档操作的控制方法，包括：
在从检测到存在执行发动机运行状态下2-3加档操作条件的时间点起，经过第一预定时间之后，将被动摩擦元件的液压力控制负载增加至100％，同时将主动摩擦元件的液压力控制负载减小至第一预定负载，并且随后在第二预定时间内，保持所述被动摩擦元件的100％负载和所述主动摩擦元件的第一预定负载；
在所述第二预定时间的端点处，将所述主动摩擦元件的液压力控制负载增加至一个根据涡轮扭矩和变速器输出轴的转速确定出的第二预定负载，并且随后在第三预定时间内保持所述主动摩擦元件的第二预定负载；
在所述第三预定时间的端点处，将所述主动摩擦元件的液压力控制负载下降至第三预定负载，并且接着以第一预定速率减小所述主动摩擦元件的液压力控制负载；
在所述第二预定时间的端点处，将所述被动摩擦元件的液压力控制负载减小至一个根据所述涡轮扭矩和变速器输出轴转速确定出的第四预定负载，并且随后在第三预定时间和第四预定时间内保持所述被动摩擦元件的第四预定负载；
在所述第四预定时间的端点处，将所述主动摩擦元件的液压力控制负载下降至0％，并且随后保持所述主动摩擦元件的液压力控制负载处于0％；以及
将所述被动摩擦元件的液压力控制负载减小至第四预定负载，并且随后逐步将所述被动摩擦元件的液压力控制负载增加至100％。
9.如权利要求8中所述执行发动机运行状态下2-3加档操作的控制方法，其中，所述第四预定时间的端点是当涡轮的转速变得比第二齿轮同步涡轮的速度低一预定转速的时刻。
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