專利名稱：用于保證發(fā)動機控制器和變速器控制器之間的同步的方法及計算機程序和產品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及在發(fā)動機控制單元和變速器控制單元之間的最 大發(fā)動機扭矩水平的同步，以適應變速器控制單元中的檔位選擇和換 檔策略。
本發(fā)明也涉及與用于執(zhí)行所述方法的計算機一起使用的計算機程 序和計算機程序產品。
背景技術：
諸如路運卡車和客車的重型商用車輛已知為采用基于預編程程序
的自動機械式變速器(AMT)。這些變速器一般地已布置為基于預編 程程序提供統一的特性。多年來，發(fā)動機也已由電子控制裝置控制。 然而，迄今為止仍缺乏在發(fā)動機控制單元和變速器控制單元之間的一 定信息的通信。因此，發(fā)動機控制單元可能具有一組存儲的標準，而 變速器可能具有另一組存儲的標準，且因此導致不一致的性能。
通常未共享的信息的一個特定例子是發(fā)動機扭矩水平限制的改 變。發(fā)動機經常能夠產生2000Nm量級的扭矩，且變速器能具有大約 十九比一 (19:1)的傳動比。這提供了將供給到車輛傳動系的扭矩增加 類似的倍數的能力。后橋和傳動系的其他部件經常不能承受這樣高的 扭矩水平，該高扭矩水平能夠高達38000Nm或更高。
為了防止傳動系中過大的扭矩水平，能夠利用用于特定的檔位組 的最大容許扭矩極限來對發(fā)動機進行編程。此設定防止發(fā)動機產生過 大的扭矩到傳動系。雖然一個發(fā)動機扭矩水平是標準的，但能夠建立多個扭矩水平設定，使得用于給定的檔位系列的最大可管理扭矩輸送 到傳動系。這些多種最大扭矩設定通?；趥鲃酉档淖钊鯓嫾艹惺?的扭矩量，即"鏈理論中的最弱環(huán)節(jié)"。在后橋是最弱構件的情況中， 能將由發(fā)動機產生的扭矩限制到后橋能夠承受的量。因此，能對于變
速器內每個特定的傳動比確定所希望的最大發(fā)動機扭矩9
當檔位結合時，為每個檔位實現最大發(fā)動機扭矩變成麻煩而復雜 的任務。因此，傳統地已對于傳動比組建立了最大發(fā)動機扭矩極限， 因此產生了最大發(fā)動機扭矩"范圍"，其中每個范圍應用于多個相繼 的檔位。例如，能夠提供三組最大發(fā)動機扭矩范圍。這些范圍能夠與 低傳動比、中等傳動比和高傳動比相關。因此，最大發(fā)動機扭矩在任 何特定時間都取決于當前接合的檔位屬于哪個傳動比組(低，中或高)。 這些設定通常在制造時安裝在變速器和發(fā)動機控制器上。
然而，在將來要對發(fā)動機進行升級或降級的情況中，關于適當扭 矩水平的信息幾乎一律不通信到變速器控制器，而只是通信到發(fā)動機 控制器。在典型的情況中，重型卡車在車隊使用后被轉售，在車隊使
用中，對發(fā)動機性能設置了保守的限制。然而，新的所有者希望更好 的性能且因此發(fā)動機控制器被再編程以允許更大的動力輸出，這也轉 化為到變速器的更大的扭矩輸出。結果，對于每一個"檔位范圍"， 扭矩輸出都增加了，但未利用相應的改變而升級的變速器控制器期望 舊的扭矩水平并因此而工作。這轉化為性能上的不一致，因為兩個控 制器(發(fā)動機控制器和變速器控制器)現在基于兩個不同編程的標準 工作而"不知道"此情況。因此，需要共享從發(fā)動機控制單元到變速 器控制單元的與用于特定組的檔位的容許扭矩極限有關的升級信息， 并因此保證由發(fā)動機控制器應用的標準與由變速器控制器應用的標準 同步。

發(fā)明內容
在至少一個實施例中，本發(fā)明采取用于保證重型車輛上的發(fā)動機控制器和變速器控制器之間的關于最大容許發(fā)動機扭矩輸出水平的向 步的方法的形式。在優(yōu)選實施例中，車輛裝配有自動機械式變速器。 為了保證同步，.發(fā)動機控制器被編程為在所有情形或預定情形中自動'
地將現有已編程的最大容許發(fā)動機額定扭矩(torque capacity)通信到
變速器控制器。以此方式，當執(zhí)行根據兩個控制器之間存在的程序協
議的編程程序時，保證了發(fā)動機和變速器之間的同步性能，以恰當地 影響車輛的期望性能。


附圖不同地示出了本公開發(fā)明的方面。應當理解，所示出的實施 例僅是示例性的，且不用作對保護的限制。然而，附圖確實構成本說 明書的公開內容的一部分，因此有助于本專利發(fā)明并向其提供支持。 在附圖中
圖1是裝配有內燃機、自動機械式變速器和排放控制裝置的車輛 的示意圖2是示出了基于選中的檔位范圍而設置在發(fā)動機上的不同的扭 矩限制水平的圖3是示出了用于基于選中的檔位范圍而設置在發(fā)動機上的類似 的扭矩限制要求的不同構造的替代的圖；和
圖4示出了應用在計算機設備上的本發(fā)明。
具體實施例方式
本發(fā)明提出了用于發(fā)動機控制單元和變速器控制單元之間的關于 對于具體的傳動比范圍由發(fā)動機產生的最大容許扭矩的信息的有效而 完全的通信方法和設備。因為在傳動系內傳輸的扭矩量能夠通過變速 器內當前接合的傳動比而放大，所以必須限制最大容許發(fā)動機扭矩， 以保證在傳動系內承受的扭矩不超過容許極限。
在至少一個實施例中且如圖l總體上示出的，本發(fā)明采取諸如卡 車的重型車輛10的形式，該車輛由內燃機15提供動力。內燃機15通過離合器18聯接到變速器20。優(yōu)選地，該離合器18是能夠自動化以 控制變速器20的接合和脫離的摩擦離合器18。變速器20通過驅動軸 80、差速齒輪85和后橋87連接到車輛10的驅動輪90。
發(fā)動機控制單元25適于控制發(fā)動機15且與變速器控制單元30通 信，該變速器控制單元30適于控制變速器20。典型地，控制器間的通 信在現有數據總線28上實現(通常稱為CAN總線)。雖然此處的描 述參考了具體的控制器，但可以在一個或其他控制單元上實施各種控 制指令。.此外，能夠將發(fā)動機控制單元25和變速器控制單元30組合 為單個控制單元。另外，還可以具有發(fā)動機控制單元25和變速器控制 單元30，該變速器控制單元30由數個控制單元組成，例如換檔控制單 元和檔位選擇控制單元，從而替代變速器控制單元30并在它們之間通 信。
.進一步提供了加速器踏板32和檔位選擇器34以允許駕駛員指示 發(fā)動機控制單元25以及變速器控制單元30。檔位選擇器34優(yōu)選地具 有用于手動換檔、自動換檔、低速檔和倒車檔的位置。在本公開內容 的范圍內也考慮了其他檔位選擇，以上給出的是可能的檔位選擇的例 子。
當發(fā)動機15產生給定量的扭矩時，變速器20將由發(fā)動機15產生 的扭矩量放大。如上所述，自動機械式變速器20的低速檔能夠產生大 致為19::1的傳動比，使得發(fā)動機15每轉19轉，變速器的輸出軸才完 成1轉。雖然輸出軸旋轉的速度被降低，但從輸出軸可獲得的扭矩輸 出被乘以類似的系數，即19倍。在此方面，典型的內燃機15可能能 夠產生大約2000Nm的扭矩。因此，如果允許發(fā)動機15達到其最大動 力水平，則在變速器20的輸出軸上可獲得的扭矩將為38000Nm。傳動 系中的大多數部件額定上不能承受這樣高的扭矩水平。例如，后橋87 額定上僅承受9500Nm。因此，由發(fā)動機15產生的扭矩應限制到500Nm (9500/19=500)。這僅通過例子提供，但本領域普通技術人員將認識到如何計算和應類似的限制。
此外，車橋部件的額定值可能對于短持續(xù)時間的載荷高于較長持
續(xù)時間的載荷模式。因此，當換檔迅速進行時，例如當車輛10從停止 起動時，對于車橋87的容許扭矩載荷可為14000Nm。當車輛正迅速移 動通過低速檔時，傳輸到后橋87或傳動系的其他部件的扭矩水平可高 于當部件經受長時段載荷例如接合了特定檔位行駛時的扭矩水平。在 此提出的解決方案一般關注于由發(fā)動機15供給的扭矩在較長時段內的 限制。然而，在此希望的是，類似的限制能夠應用于傳動系中的部件 的其他扭矩額定值。
圖2示出了優(yōu)選為柴油發(fā)動機的內燃機15的一系列典型的扭矩與 發(fā)動機速度的曲線。上部線105表示發(fā)動機15能產生的最大扭矩。因 此，當發(fā)動機15被合適地供給燃料時它將不超過此量。在例子中，由 發(fā)動機15產生的扭矩水平L3為2000Nm，但取決于特定的發(fā)動機15 也可以是其他的扭矩水平。然而，當傳動系不能接收高于一定的預定
極限以上的扭矩時，必須對發(fā)動機15設置限制以防止在那些特定元件 中經受的扭矩過大。
為了允許對來自發(fā)動機15的動力的適當使用，能夠如上所述地建 立最大容許扭矩的范圍。例如，帶有十二個檔位的變速器20可分為如 下三個范圍。第一范圍通常用于為l檔、2檔和3檔的低速檔。這些檔 位的傳動比分別可為19.0、 14.0和11.5。同樣，中等范圍檔位的第二 范圍分別為4檔、5檔和6檔，其傳動比分別為9.0、 7.0和5.5。最后， 啟用高檔位以在最大發(fā)動機扭矩水平下運行；這些檔位具有低于大致 5.00的傳動比。使用以上的傳動比作為例子，該第一范圍要求將發(fā)動 機15限制到最大500Nm的輸出。
在圖2中通過L3示出了來自發(fā)動機15的上述最大容許扭矩。當 車橋87額定上承受高于發(fā)動機15能夠產生的最大扭矩乘以變速器傳動比時，那么能夠使用由發(fā)動機15產生的最大扭矩。上述第一范圍用 于低速檔。盡管在這些檔位中希望有大扭矩量，但因為變速器20所應 用的倍增系數，由發(fā)動機15產生的扭矩量不需要很大。因此，應該根 據線115以由Ll表示的由發(fā)動機15產生的最大扭矩來限制由發(fā)動機 15產生的扭矩量。類似地，中等范圍檔位要求由發(fā)動機15產生的扭矩 不超過由L2表示的且由線IIO描述的水平。取決于應用，上述扭矩水 平可改變以將用于特定檔位的使扭矩最大的增加的需求考慮在內。在 一些實施例中，可基于每個檔位來建立專用的扭矩曲線。專用范圍的 數量由所述應用確定且能夠根據需要編程到發(fā)動機控制器25中。
在另一個實施例中，發(fā)動機15可被編程為對于扭矩下極限基于縮 小規(guī)模的曲線產生如圖3中所示的替代性扭矩曲線。最大發(fā)動機扭矩 曲線125類似于圖2中所示的曲線，.且發(fā)動機產生的最大扭矩由L6表 示。類似于圖2中所示的扭矩極限，用于低速檔的最大扭矩極限由帶 有最大扭矩L4的線135表示。同樣，中等范圍檔位扭矩限制由帶有最 大扭矩L5的線130表示。然而，與在圖2中闡明的最大限制相比，圖 3的扭矩限制從最大發(fā)動機扭矩線偏移。因此，圖3中的由發(fā)動機產生 的用于,中等范圍和低范圍檔位的扭矩總是小于發(fā)動機能夠產生的扭 矩。根據圖2的扭矩限制符合標準發(fā)動機扭矩曲線105直到它到達預 定的最大極限。這也可以描述為在由發(fā)動機產生的扭矩上具有扭矩上 限。在圖2和圖3中提出的扭矩限制被作為可施加在發(fā)動機上的可能 的限制的例子給出，且本領域普通技術人員將認識到實施扭矩限制的 其他方式。
自動機械式變速器控制單元30能基于車輛10的運行情況選擇特 定的傳動比，所述運行情況包括由發(fā)動機15產生的扭矩。當進行換檔 時，變速器控制器30將用于特定換檔的希望的燃料供給通信給發(fā)動機 15。然而，由發(fā)動機控制器25施加在發(fā)動機15上的扭矩限制能防止 變速器控制器30正確地選擇待接合的適當檔位。當變速器控制器30 獲知由扭矩限制施加在發(fā)動機15上的限制時，然后能選擇適當的檔位以向車輛10的驅動輪90提供正確的扭矩量。
當由原始制造商安裝時，變速器控制器30和發(fā)動機控制器25 — 般將基于分段方式用相同的最大發(fā)動機扭矩限制進行編程。然而，如 上所述，發(fā)動機額定扭矩可調整，例如在改變所有者關系時通過對發(fā) 動機控制器25再編程來調整。
當改變發(fā)動機程序以實現不同的發(fā)動機性能特性時，來自發(fā)動機 15的扭矩輸出也通常被改變。然而，變速器控制器30可能未"意識到" 改變，并根據在變速器控制器30中預先存儲的值來要求發(fā)動機15的 燃料供給。這可能導致發(fā)動機15供給多于系統所設計要處理的扭矩或 未供給足夠的扭矩的情況。
例如，當重型車輛10爬坡時，在高扭矩值下利用低速檔。在一些 情形中，因為根據扭矩限制而設置在發(fā)動機15上的限制，變速器20 開始加檔是不可能的。如果變速器20未意識到扭矩限制，則它將假定 扭矩極限是發(fā)動機15能產生的最大扭矩。使用以上關于低速檔的例子， 如果變速器20當前接合在2檔且變速器20開始加檔，則當發(fā)動機15 處于最大扭矩容量時在車輪90處可獲得的扭矩將從7000Nm下降到 5750Nm。假定在車輪90處所要求的扭矩為6000Nm，則此加檔將導致 爬坡時的問題。如果不存在扭矩限制，則加檔的實施不會導致問題， 因為在驅動輪90處將可獲得23000Nm。因此，當"不知道"新編程的 發(fā)動機扭矩極限時，變速器控制器30將做出錯誤的檔位選擇。如果變 速器控制器30已用關于新扭矩限制的信息進行再編程，則變速器20 將保持在2檔而不嘗試加檔。
參考回圖1，所示出的在變速器控制器30和發(fā)動機控制器25之 間的通信連接28能夠用來在兩個控制器25和30之間雙向傳送數據。 此數據總線28可以是重型車輛10上的CAN總線或在兩個控制器25、 30之間的專用通信連接。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，專用的通信程序被編程在發(fā)動機控制器25中，使得當發(fā)動機控制器25接收到關于發(fā) 動機扭矩限制的升級信息時，此信息與變速器控制器30共享。替代地， 數據總線28上的端口能用來將新的扭矩限制傳送到發(fā)動機控制器25， 且因此同時將信息供給到變速器控制器30。
另外，當發(fā)動機控制器25接收到關于所施加的扭矩限制的升級信 息時，發(fā)動機控制器25能在下一次車輛起動時將這些新的扭矩限制發(fā) 送到變速器控制器30。因此，如果從上次起動后扭矩限制已改變，則 關于扭矩限制的信息能夠在起動時輸入到變速器控制器30。替代地， 發(fā)動機控制器25能夠被編程，使得當發(fā)動機控制器25,接收到升級信 息時，將此信息輸入到變速器控制器30。
上述通信程序能夠實施為在發(fā)動機控制器25和變速器控制器30 之間共享關于其他數據的信息，這些其他數據對于變速器控制器30來 說是有用的，以更有效地完成其任務。 一個例子是將發(fā)動機15升級為 具有新的噴射器，該噴射器增加了響應時間和從發(fā)動機15處可獲得的 馬力。如果從發(fā)動機15可獲得更快的響應時間，則變速器控制器30 也能夠使用此信息來執(zhí)行更快速的換檔。同樣，如果發(fā)動機15裝配有 渦輪增壓器，則發(fā)動機特性能夠改變。如果變速器控制器30獲知此改 變，則變速器控制器30能適應根據此升級信息的換檔和選擇程序。如 果增加或升級了后處理系統，則變速器控制器30能利用用于后處理系 統的專用程序。雖然這些作為例子提供，但本領域普通技術人員將認 識到另外的系統也可如此安裝在系統上，且變速器控制程序將希望得 到關于改變的信息。
雖然以上已經針對升級/改變與發(fā)動機15相關的一些特性或零件 進行了一般描述，但通信程序可同等地應用于原始制造狀態(tài)。對于制 造商來說，這可以保證信息將由發(fā)動機控制單元25和變速器控制單元 30在所有時間適當地共享。同樣，首先由變速器控制單元30接收到的 信息能夠使用類似的程序通信到發(fā)動機控制單元25。圖4示出了根據本發(fā)明的一個實施例的設備500，設備500包括 非易失性存儲器520、處瑝器510和讀寫存儲器560。存儲器520具有 其中存fi了用于控制設備500的計算機程序第一存儲部分530。存儲部 分530中的用于控制設備500的計算機程序可以是操作系統。
設備500例如能夠裝入控制單元中，例如控制器25或30。'數據 處理單元510能包括例如微型計算機。
存儲器520也具有第二存儲部分540，其中存儲了根據本發(fā)明的 用于保證發(fā)動機控制器和變速器控制器之間的同步的程序。在替代實 施例中，用于保證發(fā)動機控制器和變速器控制器之間的同步的程序存 儲在單獨的非易失性數據存儲介質550中，例如CD或可交換的半導體 存儲器。該程序能夠以可執(zhí)行文件的形式或以壓縮狀態(tài)存儲。
當在下文中陳述為數據處理單元510運行特定功能時，應清楚的 是，數據處理單元510運行了存儲在存儲器540中的程序的特定部分 或存儲在非易失性記錄介質550中的程序的特定部分。
數據處理單元510適于通過數據總線514與存儲器550通信。數 據處理單元510也適于通過數據總線512與存儲器520通信。另外， 數據處理單元510適于通過數據總線511與存儲器560通信。數據處 理單元510也適于通過使用數據總線515與數據端口 590通信。
根據本發(fā)明的方法能夠由數據處理單元510執(zhí)行，這通過使數據 處理單元510運行存儲在存儲器540中的程序或存儲在非易失性記錄 介質550中的程序來實現。
不應認為本發(fā)明限于上述實施例，而是在下面的本專利權利要求 的范圍內可構思多個另外的變體和修改。
權利要求
1.一種用于保證裝配有自動機械式變速器的重型車輛上的發(fā)動機控制器(25)和變速器控制器(30)之間的關于最大容許發(fā)動機扭矩輸出水平的同步的方法，所述方法包括將所述發(fā)動機控制器編程為自動將現有已編程的最大容許發(fā)動機額定扭矩通信到所述變速器控制器(30)，從而在執(zhí)行根據所述兩個控制器(25，30)之間存在的程序協議的編程程序時，保證所述發(fā)動機和所述變速器之間的同步性能，以恰當地影響所述車輛的期望性能。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，將專用的通信程序 編程到所述發(fā)動機控制器(25)中，使得當所述發(fā)動機控制器(25) 接收到關于發(fā)動機扭矩限制的升級信息時，將此信息與所述變速器控 制器(30)共享。
3. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，當所述發(fā)動機控制 器(25)接收到關于所施加的扭矩限制的升級信息時，所述發(fā)動機控 制器(25)在下一次車輛起動時將這些新的扭矩限制發(fā)送到所述變速 器控制器(30)。
4. 一種計算機程序，包括程序代碼，當所述計算機程序在計算機 上執(zhí)行時，用于執(zhí)行根據權利要求l所述的方法。
5. —種計算機程序產品，包括存儲在計算機可讀介質上的程序代 碼，當所述計算機程序在計算機上執(zhí)行時，用于執(zhí)行根據權利要求l所 述的方法。
6. —種計算機程序產品，該計算機程序產品可直接裝載到計算機 的內存儲器中，所述計算機程序產品包括計算機程序，當所述計算機 程序產品的所述計算機程序在所述計算機上執(zhí)行時，所述計算機程序 用于執(zhí)行根據權利要求1所述的方法。
全文摘要
用于保證帶有自動機械式變速器的重型車輛上的發(fā)動機控制器(25)和變速器控制器(30)之間的關于最大容許發(fā)動機扭矩輸出水平的同步的方法和設備。該發(fā)動機控制器被編程為在所有情形或預定情形中自動地將現有已編程的最大容許發(fā)動機額定扭矩通信到變速器控制器，以在執(zhí)行根據兩個控制器之間存在的程序協議的編程程序時保證發(fā)動機和變速器之間的同步性能，以恰當地影響車輛的期望性能。
文檔編號B60W10/10GK101516711SQ200780034292
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月11日 優(yōu)先權日2006年9月15日
發(fā)明者丹尼爾·約翰遜, 安德斯·埃克達爾, 彼得·滕普林 申請人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司