專利名稱：發(fā)動機(jī)飛輪力矩的確定方法/系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于至少是部分自動的車輛機(jī)械傳動系統(tǒng)的換檔控制方法/系統(tǒng)，這類系統(tǒng)包括各種不同的換檔控制技術(shù)，例如這樣一類技術(shù)，其中成功地完成一次選定的換高速檔的要求和/或可能性是按照車輛現(xiàn)有的運(yùn)行情況而判定的，這些情況至少部分地是要以確定和/或預(yù)定在車輛的驅(qū)動輪所能得到的驅(qū)動力矩為根據(jù)。具體地說，本發(fā)明涉及在換檔時無需脫開車輛的主離合器這種類型的全自動或部分自動車輛機(jī)械傳動系統(tǒng)所用的一種自適應(yīng)換檔控制方法/系統(tǒng)，它能確定表明車輛的驅(qū)動輪力矩的一個值并使用這個值作為傳動系統(tǒng)的控制參數(shù)。
更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于自動車輛機(jī)械傳動系統(tǒng)的自適應(yīng)換檔控制，它將不斷地更新表明發(fā)動機(jī)飛輪力矩的控制參數(shù)的值，根據(jù)這個值以及某些驅(qū)動系的特征，諸如嚙合的齒速比、輪胎尺寸和效率等，驅(qū)動輪的力矩可以準(zhǔn)確地被確定。對于自動或部分自動的機(jī)械傳動系統(tǒng)來說，對許多控制算法都希望知道飛輪上的力矩。知道了飛輪上的力矩就可以作更精確的換檔控制并使更先進(jìn)的算法(例如換檔能力和總體組合重量(GCW)計算)成為可能。本發(fā)明的控制系統(tǒng)/方法利用發(fā)動機(jī)(最好是電子發(fā)動機(jī))供出的力矩信息以及車輛和發(fā)動機(jī)的加速度信息來確定這個參數(shù)。
利用電子控制單元(通常是以微處理器為基礎(chǔ)的電子控制單元)的全自動或半自動車輛機(jī)械傳動系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。這類自動機(jī)械傳動系統(tǒng)的例子可以參考美國專利3,961,546、4,361,060、4,425,620、4,631,679和4,648,290號，它們的公開內(nèi)容被作為參考而包括在此。
另外一種部分自動的車輛傳動系統(tǒng)利用一種供機(jī)械傳動系統(tǒng)使用的自動或半自動換檔實(shí)施系統(tǒng)/方法以使用在只有手動控制的主離合器的車輛中。這種系統(tǒng)通常至少有一種工作方式，其中需要自動或半自動實(shí)施的換檔是自動地預(yù)先選定的。提供了一種電子控制單元(ECU)，以接收表明傳動輸入和輸出軸的速度和/或發(fā)動機(jī)速度的信號并根據(jù)預(yù)先確定的邏輯規(guī)則處理這些信號，從而確定(i)同步條件是否存在，(ii)在自動預(yù)選方式下，從當(dāng)前的嚙合速比是否需要作一次換高速檔或換低速檔，并向傳動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和/或發(fā)動機(jī)燃料控制器發(fā)出一個命令輸出信號以便根據(jù)該命令輸出信號使傳動系統(tǒng)換檔。
這種通用型的傳動系統(tǒng)可從美國專利5,050,079、5,053,959、5,053,961、5,053,962、5,063,511、5,081,588、5,089,965和5,272,939號中看到，它們的公開內(nèi)容被作為參考而包括在此。
雖然上述的自動和/或部分自動換檔實(shí)施類型的車輛機(jī)械傳動系統(tǒng)能適合于它們預(yù)期的應(yīng)用，但它們并不能令人完全滿意，因?yàn)樗鼈冇袝r會引起一次換檔企圖，而這種換檔由于車輛的工作條件是不能允許和/或不能完成的。這在下列換高速檔的情況下更需加注意，如車輛在重載情況下和/或在爬坡時和/或那些自動機(jī)械傳動系統(tǒng)中沒有提供自動離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)和/或輸入軸制動因而輸入軸的減速被限制在正常的或發(fā)動機(jī)制動輔助的減速率的情況下。
根據(jù)上述的共同未決的美國專利申請08/179,060和美國專利5,272,939和5,133,229、5,172,609和5,231,582號的發(fā)明(它們的公開內(nèi)容被作為參考而包括在此)，現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)可以通過向至少是部分自動的機(jī)械傳動系統(tǒng)的車輛提供換檔控制方法/系統(tǒng)而被減到最小或被克服，這類系統(tǒng)在檢測到要從當(dāng)前的嚙合齒速比轉(zhuǎn)向某一目標(biāo)齒速比的自動或手動換高速檔的選擇時，會根據(jù)當(dāng)前檢測到的車輛運(yùn)行條件而確定這個選定的換高速檔是否可行(即是否需要和/或是否可能完成)，且僅僅起動那些可行的換檔。
如果這個打算實(shí)行的換高速檔是不可行的，則這個換檔要求可以被修改(例如一個跳級換檔被改成單級換檔)或在預(yù)定的時間段(例如10秒鐘)內(nèi)被取消。
上述的現(xiàn)有技術(shù)的控制邏輯不是完全令人滿意的，因?yàn)楸砻黩?qū)動輪的控制參數(shù)的值需要通過昂貴的軸力矩傳感器來采集和/或它們是從總的發(fā)動機(jī)力矩值導(dǎo)出的，這其中沒有考慮由于安裝在車輛總成上的附件(例如空調(diào)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)等)和使發(fā)動機(jī)加速所消耗的力矩。例如，一輛重型卡車在低變速檔下加速時，發(fā)動機(jī)在SAEJ1939型數(shù)據(jù)鏈路上所報告出的力矩數(shù)當(dāng)油門大開時是一個相當(dāng)大的數(shù)字。但是，發(fā)動機(jī)所“報告”的它正在產(chǎn)生的力矩中的大部分是用在加速發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量上，所報告的力矩中只有一部分是從飛輪經(jīng)過離合器而真正是去移動車輛的。
按照本發(fā)明，現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)可以通過向至少是部分自動的車輛機(jī)械傳動系統(tǒng)提供一種自適應(yīng)控制而被減到最小或被克服，這種控制能準(zhǔn)確地確定在當(dāng)前的車輛運(yùn)行條件下的表明發(fā)動機(jī)附加力矩的值。這種控制特別適用于通過使用與SAE J1922或J1939相類似的協(xié)議相符合的一種數(shù)據(jù)鏈路來與電子控制的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)進(jìn)行通信的車輛自動機(jī)械傳動系統(tǒng)。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，上面所說的目標(biāo)是在一種車輛自動機(jī)械傳動系統(tǒng)控制(它屬于一種在換檔操作時不自動地脫開主離合器的類型)中通過用下列關(guān)系式來完成的TEG＝TFW＋TBEF＋TTACCES＋TACESL這里TEG＝發(fā)動機(jī)總力矩；TFW＝飛輪力矩；TBEF＝基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩(包括克服發(fā)動機(jī)內(nèi)部摩擦的力矩和使發(fā)動機(jī)制造廠所安裝的附屬設(shè)備(如水泵、油泵等)轉(zhuǎn)動的力矩)；TACCES＝附加力矩(運(yùn)轉(zhuǎn)車輛附加設(shè)備如空調(diào)機(jī)、風(fēng)扇、照明等所需的力矩)；和TACCEL＝加速發(fā)動機(jī)的力矩，從發(fā)動機(jī)的加速度或減速度和發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量(I)計算而得到。
表示發(fā)動機(jī)總力矩(TEG)和基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩(TBEF)的瞬時值可從數(shù)據(jù)鏈路獲得。TACCEL是從檢測到的發(fā)動機(jī)加速度(它可能是負(fù)的)和發(fā)動機(jī)的校正過的轉(zhuǎn)動慣量(I)而確定的。附加力矩(TACCES)是一個不斷地被確定的值，申請人已確定，在車輛為惰轉(zhuǎn)時傳動裝置在空檔的情況下該附加力矩可取為發(fā)動機(jī)的凈力矩(即TEG-TBEF)，而在車輛開動時它和發(fā)動機(jī)的減速率以一種已知的、基本上是線性的方式相關(guān)。
因此，提供了一種用于車輛的至少為部分自動的機(jī)械傳動系統(tǒng)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)/方法，它不斷地更新表明飛輪力矩的控制參數(shù)(TFW)的值。
本發(fā)明的這個和別的目的和優(yōu)點(diǎn)通過閱讀其優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明并結(jié)合附圖將變得很明確。


圖1是通過本發(fā)明的系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)部分自動的車輛機(jī)械傳動系統(tǒng)的示意圖。
圖1A是圖1的傳動裝置的換檔方式的示意圖。
圖2是用于本發(fā)明的機(jī)械傳動系統(tǒng)的自動預(yù)選和半自動換檔實(shí)施系統(tǒng)的示意圖。
圖3A是用于對表示當(dāng)前車速和發(fā)動機(jī)速度的信號進(jìn)行微分的邏輯的示意圖。
圖3B是當(dāng)加到驅(qū)動輪上的發(fā)動機(jī)力矩為零時在換檔瞬間計算預(yù)期的車輛加速度用的邏輯的示意圖。
圖4A和4B是用流程圖形式表示的本發(fā)明的控制方法的示意圖。
圖5是說明可行的、和不可行的換檔企圖的一個換高速檔事件的圖形表示。
圖6是在換高速檔期間和圖5相似的發(fā)動機(jī)速度和輸入軸速度的圖形表示。
圖7是附加力矩(TACCES)和發(fā)動機(jī)減速率(dES/dt率)之間基本上為直線關(guān)系的圖形表示。
某些術(shù)語將在下面的說明中使用，這僅僅是為了供參考而不是限制性的?！跋蛏稀?、“向下”、“向右”、“向左”等詞將指明用作為參考的圖中的方向?！扒懊妗薄ⅰ昂竺妗钡仍~分別指明按常規(guī)方式安放在車輛中的傳動裝置的前端和后端，它們在圖1中分別是傳動系統(tǒng)的左面和右面?！跋騼?nèi)”和“向外”兩詞分別表示朝向和離開設(shè)備的幾何中心的方向并指明其中的各部分。上述的術(shù)語將包括上面專門提到的詞、它們的派生詞組和具有相類似含義的詞。
術(shù)語“復(fù)合傳動”用來說明改變速度或改變齒輪傳動，它們具有接成串聯(lián)方式的多種前進(jìn)速度主傳動部分和多種速度輔助傳動部分，因而在主傳動裝置中選定的齒輪減速可以進(jìn)一步通過在輔助傳動部分中所選定的齒輪減速進(jìn)行組合?！巴降碾x合器總成”及相似含義的詞應(yīng)該指的是一種離合器總成，用于借助于一個剛性離合器把選定的檔次非轉(zhuǎn)動地耦合到軸上，在此，在離合器的各部件處于基本上同步轉(zhuǎn)速之前該離合器的嚙合企圖是被防止的。在離合器的構(gòu)件中使用了具有較大負(fù)載能力的摩擦裝置，在引起了離合器的嚙合時，足以使離合器的各部件以及和它一起旋轉(zhuǎn)的所有部件都以基本上是同步的速度旋轉(zhuǎn)。
術(shù)語“換高速檔”像這里所使用的那樣，應(yīng)該指的是從一個較低速度的齒速比向較高速度的齒速比的換檔。術(shù)語“低速檔”、“低檔”和/或“第一檔”用在這里時都應(yīng)指的是在傳動裝置或傳動部分中用于最低前進(jìn)速度運(yùn)行時的齒速比，即相對于傳動系統(tǒng)的輸入軸的最高減速比的那組齒輪檔。
參考圖1，圖中顯示了一種至少為部分自動類型的變級型的復(fù)合傳動系統(tǒng)10，它是由一個具有自動預(yù)選的工作方式的半自動機(jī)械傳動系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的。復(fù)合傳動系統(tǒng)10包括一個多速主傳動部分12，它和變級型輔助部分14串聯(lián)連接。傳動系統(tǒng)10安裝在外殼H中并包括一個輸入軸16，該軸經(jīng)過一個有選擇地脫開及通常為嚙合的摩擦主離合器C而由諸如柴油發(fā)動機(jī)E那樣的原動機(jī)所驅(qū)動，這個摩擦主離合器C有一個輸入或驅(qū)動部分18，它以驅(qū)動方式接到發(fā)動機(jī)的曲軸20上，還有一個被驅(qū)動部分22，它以可轉(zhuǎn)動的方式固定在傳動系統(tǒng)的輸入軸16上。
發(fā)動機(jī)E是由燃油油門控制的，最好以電子方式控制，它和由SAE J1922或1939協(xié)議所規(guī)定的那種類型的電子數(shù)據(jù)鏈路DL相連接，主離合器C是由離合器踏板(未示出)或類似設(shè)備人工控制的。一般情況下，離合器C僅在從靜止到起動和在車輛的微動操作的情況下才使用。
和機(jī)械傳動系統(tǒng)10相似的傳動系統(tǒng)在已有技術(shù)中是眾所周知的，可參考美國專利3,105,395、3,283,613和4,754,665號來了解，它們的公開內(nèi)容被包括在此以作參考。
所述類型的部分自動的車輛機(jī)械傳動系統(tǒng)可參考上面所說的美國專利5,050,079、5,053,959、5,053,961、5,053,962、5,063,511、5,089,965和5,272,939號來了解。
雖然本發(fā)明的控制方法/系統(tǒng)特別適用于那些沒有自動離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)或輸入軸制動的自動機(jī)械傳動系統(tǒng)，但本發(fā)明并不局限于這些應(yīng)用。
在主傳動部分12中，輸入軸16帶有一個輸入齒輪24以便在基本上相同的轉(zhuǎn)速下同時驅(qū)動多個基本上相同的中間軸組件26和26A。這兩個基本上相同的中間軸組件是在主軸28的與其徑向相對方向的兩側(cè)設(shè)置的，該主軸通?？偸呛洼斎胼S16同軸對準(zhǔn)。每個中間軸組件包括在機(jī)殼H內(nèi)由軸承32和34所支持的中間軸30，在圖中僅畫出了它的一部分。每個中間軸都帶有相同的中間軸齒輪組38、40、42、44、46和48，它們都被安裝固定以便與之一起轉(zhuǎn)動。多個主軸齒輪50、52、54、56和58圍繞在主軸28周圍，通過滑動的離合器環(huán)60、62和64可以每次一個地有選擇地和主軸28聯(lián)接而一起旋轉(zhuǎn)，這在已有技術(shù)中是熟知的。離合器環(huán)60還可以用于把輸入齒輪24聯(lián)接到主軸28以便在輸入軸16和主軸28之間提供直接的驅(qū)動關(guān)系。
一般說來，離合器環(huán)60、62和64是借助于和變速器外殼組件70聯(lián)在一起的換檔叉而在軸向定位的，這在已有技術(shù)中也是熟知的。離合器環(huán)60、62和64可以是熟知的非同步型雙作用爪式離合器類型。
變速器外殼或執(zhí)行機(jī)構(gòu)70可以由諸如壓縮空氣這樣的壓縮流體來操縱，并且是可以由控制器自動控制的那種類型，這可以參考美國專利第4,445,393、4,555,959、4,361,060、4,722,237、4,873,881、4,928、544和2,931,237號而見到，它們的公開內(nèi)容將作為參考而包括在此。
主軸齒輪58是倒檔齒輪，它借助于通常的中間惰輪(未示出)而連續(xù)地與中間軸齒輪48嚙合。還應(yīng)該指出，雖然主傳動部分12確定提供5種可選擇的前進(jìn)速度檔，但最低前進(jìn)速度檔(即主軸驅(qū)動齒輪56以驅(qū)動方式連接到主軸28所提供的那一檔)，通常其齒輪減速比是如此之高，以致它必須被認(rèn)為是一種低速或“爬行”檔，它僅用于在惡劣條件下車輛起步的情況，而在高速傳動范圍下一般是不用的。因此，雖然主傳動部分12確定提供5種前進(jìn)速度，但通常它被稱作是“4加1”主傳動部分，因?yàn)橹挥?種前進(jìn)速度是和這里所用到的輔助變級傳動部分14進(jìn)行復(fù)合傳動的。
爪式離合器60、62和64是三位置離合器，因?yàn)樗鼈兛梢远ㄎ挥谥虚g的不嚙合位置，如圖所示，也可以借助于執(zhí)行機(jī)構(gòu)70而處于全部右向嚙合或全部左向嚙合的位置。如所周知，離合器60、62和64中只有一個可以在某一時間處于嚙合狀態(tài)，并且還提供了主傳動部分互鎖裝置(未示出)以便把別的離合器鎖定在空檔位置。
輔助傳動變級部分14包括基本上相同的輔助中間軸組件74和74A，每一個都包括一個由機(jī)殼H中的軸承78和80所支持的輔助中間軸76，并帶有二個輔助傳動部分中間軸齒輪82和84并且一起旋轉(zhuǎn)。輔助中間軸82和變級/輸出齒輪86總是嚙合在一起并支持該齒輪，而輔助傳動部分中間軸齒輪84是經(jīng)常和輸出齒輪88嚙合在一起的。
為了使復(fù)合傳動裝置10能把齒輪86聯(lián)接到輸出軸90以便運(yùn)行于直接或高速級、或者把齒輪88聯(lián)接到輸出軸90進(jìn)行低速級的運(yùn)行，提供了一個雙位置的同步爪式離合器組92，它借助于換檔叉(來示出)和變級部分換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件96而在軸向定位。用于復(fù)合變級類型的傳動裝置10的“換檔方式”示意圖如圖1A所示。
變級部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)96可以是美國專利3,648,546、4,440,037和4,614,126號中所說明的那種類型，其公開內(nèi)容被包括在此作為參考。
雖然變級類型輔助部分14表示成為使用正齒輪或斜齒輪類型的雙速部分，但應(yīng)該理解，本發(fā)明也適用于使用三個或更多個可選擇變速比的組合式分動器/變級類型的輔助部分的變級類型的傳動裝置，和/或使用行星齒輪的傳動裝置。另外，離合器60、62和64中的任何一個或多個可以是同步爪式離合器類型，而傳動部分12和/或14可以是單個中間軸類型的。
為了提供操作的自動預(yù)選方式和傳動裝置10的自動或半自動換檔實(shí)施操作，使用了一個輸入軸速度(IS)傳感器和一個輸出軸速度(OS)傳感器100。如果不用輸出軸速度傳感器100，也可用傳感器102以檢測輔助部分的中間軸齒輪82的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速度。當(dāng)然，齒輪82的旋轉(zhuǎn)速度是主軸28旋轉(zhuǎn)速度的已知函數(shù)，如果離合器92是按一個已知的位置嚙合，則它也是輸出軸90的旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)。另外，當(dāng)主離合器C完全嚙合時，輸入軸速度(IS)將等于發(fā)動機(jī)速度(ES)。
本發(fā)明的用于機(jī)械傳動系統(tǒng)的自動預(yù)選和自動或半自動換檔實(shí)施控制系統(tǒng)104示意性地表示在圖2中?？刂葡到y(tǒng)104除了上面所說明的機(jī)械傳動系統(tǒng)10以外，還包括一個最好是以微處理器為主的電子控制單元106，用于從輸入軸速度傳感器98、從輸出軸速度傳感器100(或者也可以從主軸速度傳感器102)、從司機(jī)的控制面板108、從油門踏板位置傳感器152、以及通過數(shù)據(jù)鏈路DL從發(fā)動機(jī)E接收輸入信號。一般說來，從數(shù)據(jù)鏈路至少可以得到表示發(fā)動機(jī)速度(ES)、發(fā)動機(jī)總力矩(TEG)和基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩(TBEF)的信息。電子控制單元(ECU)106也可以從輔助傳動部分位置傳感器110接收輸入。
ECU106可以是在美國專利4,595,986號中所示意說明的那種類型，其公開內(nèi)容被包括在此供參考。ECU可以有效地按照預(yù)定的邏輯規(guī)則處理各項輸入以便向傳動系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)如電磁總管112(它控制主傳動部分的執(zhí)行機(jī)構(gòu)70和輔助傳動部分的執(zhí)行機(jī)構(gòu)96)發(fā)出命令輸出信號；ECU也向司機(jī)控制面板108、并通過數(shù)據(jù)鏈路DL向發(fā)動機(jī)E發(fā)出命令輸出信號。
在優(yōu)選實(shí)施例中，司機(jī)控制面板允許操作人員在指定方向(向上或向下)手動選擇一次換檔或者從當(dāng)前嚙合的速比換到空檔，或者選擇半自動預(yù)選操作方式(D)，而且最好為了通知操作人員而提供一些顯示以便顯示當(dāng)前的操作方式(自動或人工選擇換檔)、當(dāng)前的傳動運(yùn)行情況(向前，向后或空檔)、以及已經(jīng)選定但尚未實(shí)施的任何速比變動或換檔(換高速檔、換低速檔或換到空檔)。
面板108可以是帶有人工換高速檔和換低速檔選擇器的“R-N-D-H-L”(即后退-空檔-驅(qū)動-保持-低速)類型的。
為了實(shí)現(xiàn)選定的換檔，總管112被預(yù)選以便使執(zhí)行機(jī)構(gòu)70被偏置到把主傳動部分12換檔到空檔。這是由操作人員或ECU控制器通過暫時地減少和/或增加對發(fā)動機(jī)的供油而引起力矩的反向而完成的，參見美國專利4,850,236號，其公開內(nèi)容被包括在此供參考。當(dāng)傳動裝置換到空檔且ECU已加以證實(shí)時(檢測空檔需要一段時間，例如1.5秒)，如果選定的換檔是一次復(fù)合換檔，即這種換檔既在主傳動部分12也在變級傳動部分14中進(jìn)行，例如在圖1A中所看到的從第4檔速度換到第5檔速度，則ECU將對總管112發(fā)出命令輸出信號以便使輔助部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)96在檢測到前齒輪箱已處于空檔后去完成變級換檔。
當(dāng)變級輔助部分已經(jīng)以適當(dāng)?shù)乃俦葒Ш蠒r，ECU將根據(jù)檢測到的輸出軸(車輛)速度和需要嚙合的速比(GRTARGET)而計算或用其它方法確定并不斷地更新一個輸入軸速度的允許范圍或一個速度帶，這個范圍將導(dǎo)致對要求嚙合的速比是可以接受的同步嚙合。當(dāng)操作人員或ECU通過對油門的操縱而使輸入軸速度處在這個可接受的范圍之內(nèi)時，ECU106將對總管112發(fā)出命令輸出信號以致使執(zhí)行機(jī)構(gòu)70把主傳動部分嚙合在所需的速比上。
在車輛的某些運(yùn)行條件下，自動或手動選擇的換檔可能是不能完成的，或者在完成了換高速檔后將引起不可接受的車輛運(yùn)動情況。這些條件通常涉及到當(dāng)車輛是在重載下和/或在行駛中要克服巨大阻力的情況下?lián)Q到高速檔的情況下，這些情況例如是行駛在泥潭中、爬陡坡和/或頂著強(qiáng)的逆風(fēng)行駛。
作為例子，為了達(dá)到基本上同步的條件以完成一次換高速檔，輸入軸10的速度(在主離合器嚙合時該速度實(shí)際上等于發(fā)動機(jī)E的速度)必須減小以使它基本上等于輸出軸90的速度(它正比于車輛速度)乘以目標(biāo)的齒速比。由于沒有提供自動離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)和輸入軸制動，所以輸入軸的速度將隨發(fā)動機(jī)速度的衰減率而減小。這樣，為了能在目標(biāo)速比下進(jìn)行嚙合而基本上實(shí)現(xiàn)同步的條件，IS應(yīng)該實(shí)際上等于OS*GRTARGGE，同時在主離合器全部嚙合時，IS應(yīng)實(shí)際上等于ES。
這里所說明的自動機(jī)械傳動系統(tǒng)的一次換高速檔的順序以圖形方式示于圖5中。線200表示在換高速檔的那一點(diǎn)202之前的車輛條件下的輸入軸速度(IS)，其中當(dāng)前的齒速比(GR)是全部嚙合的，主離合器C是全部嚙合的，且ES＝IS＝OS*GR。在換到空檔時，隨著發(fā)動機(jī)的油量減少(即對發(fā)動機(jī)的供油量減少到最小)，輸入軸速度和發(fā)動機(jī)速度將按照204線所表示的連續(xù)的(但不一定是線性的)速率(dIS/dt)衰減直到達(dá)到情轉(zhuǎn)速度為止。作為在換檔的瞬間當(dāng)加到車輛驅(qū)動輪的發(fā)動機(jī)力矩為零時輸出軸90的期望速度(OSEXPECTED)與目標(biāo)齒輪速比的乘積(該乘積就是所需要的輸入軸/發(fā)動機(jī)的同步速度)，在圖中被表示為線208和210，它們分別表明是在對車輛運(yùn)動的阻力為較小時或較大時的乘積?？梢钥闯?，在阻力較低的條件下(線208)，同步將發(fā)生在點(diǎn)212上，這時所選擇的換高速檔是可行的，而在阻力較大的情況下(線210)，實(shí)際上的同步不會發(fā)生，因而所選擇的換高速檔是不可行的。
在載重卡車的典型的柴油發(fā)動機(jī)中，發(fā)動機(jī)/輸入軸的衰減率約為300～800RPM(轉(zhuǎn)/分)且發(fā)動機(jī)和車輛的減速度都可以近似地為線性的。發(fā)動機(jī)和/或輸入軸的特定的衰減率可以通過對在二次加油狀態(tài)中對ES和/或IS信號的值進(jìn)行微分而得到(例如，可參考上述的美國專利第4,361,060號)。不過，衰減率會隨著溫度和發(fā)動機(jī)驅(qū)動的附屬設(shè)備的使用情況而有很大的變化。
參考圖5可以看到，如果輸入軸速度(IS)(如通過在點(diǎn)202上的初始輸入軸速度和輸入軸的加速度(dIS/dt)而確定的那樣)能實(shí)際上等于加在車輛驅(qū)動輪上的力矩為零時所期望的輸出軸速度(OSEXPECTED)(這個期望速度是由初始的OS(-IS/GR)和對車輛運(yùn)動的當(dāng)前的阻力下的車輛加速度(dOS/dt)所確定的)和目標(biāo)齒速比(GRTARGET)的數(shù)值相乘的積，且其值大于某一參考值(如發(fā)動機(jī)惰轉(zhuǎn)速度206)，則完成同步換檔到選定的目標(biāo)齒速比是可行的，否則，完成同步換檔到選定的目標(biāo)齒速比是不可行的。當(dāng)然，OS和dOS/dt信號分別相當(dāng)于車輛速度和車輛加速度信號。所顯示的參考值用的是發(fā)動機(jī)的情轉(zhuǎn)速度206，但如主離合器被手動地或自動地脫開，則它也可以是一較低的正值。
為了確定可行性的目的，對于具有很寬變化范圍的總體組合重量(GCW)的車輛(在此，GCW即車輛、燃料、貨物(如果有的話)、乘客(如果有的話)和操作人員的組合重量)來說，控制器會確定當(dāng)前的GCW。根據(jù)這一信息，系統(tǒng)能夠確定在驅(qū)動系統(tǒng)力矩為零時車輛的加速度(通常是減速度)即線208或210的斜率應(yīng)該是多少，根據(jù)這個信息和現(xiàn)有的或計算而得的發(fā)動機(jī)的衰減率，即線204的斜率(它會隨發(fā)動機(jī)速度、工作溫度、發(fā)動機(jī)制動器的工作等而變)，ECU就可以確定在當(dāng)前的車輛運(yùn)行條件下系統(tǒng)是否能夠成功地完成所提出的換高速檔。根據(jù)這個信息，控制系統(tǒng)就能夠或者(i)發(fā)出命令信號以實(shí)施所提出的換高速檔，或者(ii)修改提出的換高速檔(通常把跳級換高速檔改成簡單的換高速檔)，或者(iii)在一段預(yù)定的時間內(nèi)(舉例而言可以是10秒鐘左右)取消/禁止該換檔請求。
簡而言之，在加到驅(qū)動輪的力矩為零時車輛的加速度可大致用下式表示AOTORQUE＝Ai-(Ti/CW)此處Ai＝在發(fā)動機(jī)加到驅(qū)動輪力矩為i時車輛的加速度，C＝常數(shù)，Ti＝加到驅(qū)動輪的發(fā)動機(jī)力矩i，和W＝車輛的總組合重量。
圖3A示意性地說明用于對像OS和/或ES之類的各種輸入信號222進(jìn)行微分的邏輯單元或子程序220，以確定作為其輸出信號224對時間的導(dǎo)數(shù)dOS/dt和/或dES/dt。
圖3B示意性地說明一個邏輯單元或子程序226，其中，包括表示發(fā)動機(jī)力矩和車輛加速度(dOS/dt)的信號在內(nèi)的各種輸入信號228將根據(jù)上面所確立的邏輯規(guī)則進(jìn)行處理以確定一個輸出信號230，這個信號表示在換檔瞬間當(dāng)沒有發(fā)動機(jī)力矩加到車輛驅(qū)動輪上時所期望的車輛加速度(dOS/dt)。
上面是對一個控制系統(tǒng)的說明，這個系統(tǒng)自動地估算在當(dāng)前車輛運(yùn)行條件下手動或自動地實(shí)現(xiàn)預(yù)選的換檔的可行性，并使這種提出的換檔得以實(shí)現(xiàn)、修改或被取消。如果在手動選定的換高速檔被確定為不可行的情況下，可以給操作人員發(fā)出一個能觸覺到的、聽到的或能看到的報警信號。
如上面所說明的，在全自動或部分自動的機(jī)械傳動系統(tǒng)中，對許多控制算法來說，希望能知道在飛輪上的力矩。知道了飛輪上的真實(shí)力矩可以得到更精確的換檔控制并使一些先進(jìn)的算法(如換檔可能性和GCW計算)成為可能。本發(fā)明的控制利用了從發(fā)動機(jī)(最好是電子發(fā)動機(jī))來的力矩信息以及車輛和發(fā)動機(jī)的加速信息以計算這個控制參數(shù)。
為了控制全自動或半自動的車輛機(jī)械傳動系統(tǒng)，重要之點(diǎn)在于能夠確定表示驅(qū)動輪力矩的一個精確值。如果驅(qū)動系統(tǒng)的各個參數(shù)(如當(dāng)前的傳動齒速比、驅(qū)動軸比、驅(qū)動系統(tǒng)效率和輪胎尺寸)為已知，則驅(qū)動輪的力矩可以作為發(fā)動機(jī)的飛輪力矩(即加到車輛主離合器或力矩轉(zhuǎn)換器上的輸入力矩)的函數(shù)而被確定。
對于帶有電子控制的發(fā)動機(jī)并在由SAE J1922和J1939協(xié)議所規(guī)定的類型的數(shù)據(jù)鏈路上進(jìn)行通信的重型車輛來說，發(fā)動機(jī)力矩可以用下式表示TEG＝TFW＋TBEF＋TACCES＋TACCEL此處TEG＝發(fā)動機(jī)總力矩；TFW＝飛輪力矩；TBEF＝基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩；
TACCES＝附加力矩；和TACCEL＝用于加速發(fā)動機(jī)的力矩。
發(fā)動機(jī)總力矩(TEG)和基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩(TBEF)(即驅(qū)動發(fā)動機(jī)制造廠所提供的設(shè)備(如油泵)和克服發(fā)動機(jī)內(nèi)部摩擦力所需的力矩)是可從電子數(shù)據(jù)總線(DL)上得到的參數(shù)。加速發(fā)動機(jī)所需的力矩(TACCEL)是作為檢測到的發(fā)動機(jī)加速度和已知的發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量的函數(shù)(TACCEL＝dES/dt*IENGINE)而確定的。
因此，為了確定飛輪力矩(TFW)(這是在換檔可能性邏輯、GCW確定邏輯等之中的一個控制參數(shù))，就有必要提供用于確定附加力矩(TACCES)的控制技術(shù)。附加力矩(TACCES)的值可能有顯著的和經(jīng)常的變化，因?yàn)檐囕v的附屬設(shè)備如照明、空調(diào)、風(fēng)扇驅(qū)動之類會自動地或由車輛的操作人員或乘客手動地接通或關(guān)掉。
假定在發(fā)動機(jī)不供燃油期間無外力的發(fā)動機(jī)減速(沒有發(fā)動機(jī)制動操作)的情況，就可以觀察到發(fā)動機(jī)的附加力矩(TACCES)和發(fā)動機(jī)的減速率(dES/dt率)的變化是相互依賴的。發(fā)動機(jī)的減速率(dES/dt率)是當(dāng)傳動系統(tǒng)處在空檔和/或主離合器是全部脫開、且燃油供給是處在最低值時的發(fā)動機(jī)減速的速率。隨著附加負(fù)載的增加，發(fā)動機(jī)的減速率與其按正比而增加。
為了控制自動化的機(jī)械傳動系統(tǒng)，也有可能需要確定當(dāng)車輛不在運(yùn)動情況下和/或沒有進(jìn)行換檔時的發(fā)動機(jī)的減速率(dES/dt)。
當(dāng)車輛在運(yùn)動和在換檔時，發(fā)動機(jī)的減速是按如下說明而確定的。對于具有由ECU通過在SAE J1922或J1939協(xié)議中所規(guī)定的類型的電子數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行控制的發(fā)動機(jī)的類型的自動傳動系統(tǒng)來說，發(fā)動機(jī)在從現(xiàn)有的速比脫開之前先工作在一個“預(yù)降”(predip)方式，在從現(xiàn)有速比換到空檔之后則工作在“同步”方式，而在緊接著嚙合到目標(biāo)齒速比之后就工作在“油門恢復(fù)”方式。在這些方式下的發(fā)動機(jī)和輸入軸速度示于圖6中。在“預(yù)降”方式中，調(diào)節(jié)燃油供應(yīng)使驅(qū)動系力矩反向以解除力矩鎖定的條件。在“同步”方式下，發(fā)動機(jī)供油減到最小，使得發(fā)動機(jī)和輸入軸速度下降到同步速度以便嚙合到目標(biāo)齒速比(ES＝IS＝OS*GRTARGET)。在“油門恢復(fù)”方式時，發(fā)動機(jī)的燃油供應(yīng)平滑地恢復(fù)到由操作人員對油門踏板定位所表示的值。
為了在發(fā)動機(jī)工作在同步方式的情況下準(zhǔn)確地確定當(dāng)前發(fā)動機(jī)的減速率值，以及為了盡量減小噪聲、扭力等，重要之點(diǎn)是，對于每次測量，要利用發(fā)動機(jī)的初始速度和最終速度之間的最大可能的差，并且利用一種濾波技術(shù)。因此，要確定表示發(fā)動機(jī)當(dāng)前的減速度的值，就必須在換高速檔的同步發(fā)動機(jī)控制階段取得讀數(shù)，并應(yīng)包括在同步發(fā)動機(jī)控制階段開始起動時在圖6中的點(diǎn)A附近的第一個讀數(shù)，以及在同步發(fā)動機(jī)控制的結(jié)束或?qū)⒁Y(jié)束時在圖6中B點(diǎn)或其附近的第二個讀數(shù)。這樣發(fā)動機(jī)減速率的當(dāng)前值(dESCURRENT)就是(RPMA-RPMB)÷(TimeA-TimeB)。這個值再經(jīng)過濾波以給出一個更新了的控制參數(shù)，例如dESUPDAIE＝[(dESCURRENT＋((7)*dESPREVIOUS))]÷8A點(diǎn)的出現(xiàn)被看成是在同步方式下的工作被檢測到的最初的時間。B點(diǎn)的出現(xiàn)則被看成是在油門恢復(fù)方式下的工作被檢測到的最初時間。由于在進(jìn)入換高速檔的發(fā)動機(jī)控制子程序之間的循環(huán)時間內(nèi)發(fā)動機(jī)速度不會有可測得到的變化(約40毫秒內(nèi))，所以這是一個獲得在每次換高速檔的同步工作期間發(fā)動機(jī)速度變化的最大值的極其精確的方法。
在重型車輛上的經(jīng)驗(yàn)表明，4∶1至20∶1之間的濾波技術(shù)(最好約為7∶1的濾波技術(shù))將提供合適的響應(yīng)程度而同時能濾掉由于振動、扭力等因素所引起的驅(qū)動系統(tǒng)的噪聲。
本發(fā)明提供了一種用于控制至少是部分地自動的車輛機(jī)械傳動系統(tǒng)的控制方法/系統(tǒng)，在這種傳動系統(tǒng)中附加力矩和發(fā)動機(jī)減速率無論車輛是在運(yùn)動或停止時都可以被確定。
當(dāng)車輛為停止且發(fā)動機(jī)為惰轉(zhuǎn)和傳動系統(tǒng)處于空檔或主離合器脫開時，附加力矩(TACCES)基本上等于發(fā)動機(jī)總力矩減去基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩(TEG-TBEF)。(TEG-TBEF)也稱作“發(fā)動機(jī)凈力矩”。這個值最好從數(shù)據(jù)總線或數(shù)據(jù)鏈路(DL)檢測到并最好經(jīng)過濾波平均處理計算。
向系統(tǒng)控制器提供有關(guān)的信息，該信息使發(fā)動機(jī)的減速率(dES/dt率)和附加力矩(TACCES)按一個預(yù)定的基本上是線性的方式相聯(lián)系，這里的發(fā)動機(jī)減速率等于A＋(B*附加力矩)，此處，“A”和“B”是預(yù)先確定的存儲著的參數(shù)。如果dES/dt率的單位是RPM/秒，TACCES的單位是磅-英尺，則“A”的單位是RPM/秒，“B”的單位是RPM/秒/磅-英尺。圖7是這種關(guān)系的圖解表示。
利用前面的關(guān)系和附加力矩的值，預(yù)期的發(fā)動機(jī)減速率的值可以在車輛為靜止的狀態(tài)下確定。這樣所確定或?qū)С龅臏p速率對系統(tǒng)邏輯用于車輛起動時僅是一個近似值，一旦車輛開始起動并換高速檔時就可以用經(jīng)過濾波的、實(shí)際檢測到的發(fā)動機(jī)減速率值來校正和更新。
當(dāng)車輛正在行駛并執(zhí)行換高速檔時，發(fā)動機(jī)的減速率(dES/dt率)可以通過觀察當(dāng)傳動系統(tǒng)處于空檔且發(fā)動機(jī)的供油減到最低值時的實(shí)際的發(fā)動機(jī)減速率而確定，并且最好要對觀察值作一次濾波平均值的計算。例如可參考上述的共同未決的美國專利申請序列號08/＿＿＿，其題目為“發(fā)動機(jī)減速的確定方法/系統(tǒng)”(EngineDeceleration Determination Method/System)。這樣，附加力矩(TACCES)就可從上面所討論的同一個預(yù)先確定的線性關(guān)系(即TACCES＝(發(fā)動機(jī)減速率-A)÷B)來確定。利用圖7的例子，發(fā)動機(jī)減速率等于-385＋(-2*TACCES)，在觀察到的經(jīng)過平均的發(fā)動機(jī)減速率(dES/dt率)為-500RPM/秒時，附加力矩(TACCES)應(yīng)該等于81.25磅-英尺。
雖然對于給定的車輛結(jié)構(gòu)線性關(guān)系是被規(guī)定為預(yù)先確定的，但此關(guān)系也可以由控制器邏輯自適應(yīng)地得知，或者在車輛裝配線的末端(end-of-line)由經(jīng)驗(yàn)來確定。例如為了在車輛裝配線的末端的檢查和測試過程中確定這個基本上是線性的關(guān)系，可遵循下列步驟(1)對車輛發(fā)動機(jī)加熱使其達(dá)到正常的工作溫度；(2)關(guān)掉所有附屬設(shè)備(照明、空調(diào)等等)，使車輛停在空檔上，然后踏下加速踏板使發(fā)動機(jī)加速到限定的速度，然后放開踏板，監(jiān)視并記錄通過最大運(yùn)行速度(即約1,800RPM)的發(fā)動機(jī)減速率；(3)讓發(fā)動機(jī)惰轉(zhuǎn)并通過監(jiān)視發(fā)動機(jī)的數(shù)據(jù)鏈路而觀察附加力矩，這是圖7中線上的一點(diǎn)。
(4)在車輛停止且處于空檔時，開動所有的附屬設(shè)備，然后通過踏下加速踏板使發(fā)動機(jī)加速到限定的速度，然后松開踏板并監(jiān)視和記錄發(fā)動機(jī)的減速率；(5)使發(fā)動機(jī)惰轉(zhuǎn)并通過監(jiān)視數(shù)據(jù)鏈路以觀察附加力矩，這是圖7中線上的第二點(diǎn)；和(6)利用這樣所確定的兩個點(diǎn)，確定此直線方程并把相應(yīng)的校正值送入傳動系統(tǒng)控制器。
應(yīng)該指出，上述過程可以人工執(zhí)行，或者也可以作為裝配線末端校正的計算機(jī)邏輯的一個例行程序。另一種方法是，可以把一個相似的過程結(jié)合到傳動控制器的邏輯中。
利用上述技術(shù)，一個精確的TFW值(TFW＝TEG-TBEF-TACCES-TACCEL)可以被確定。本發(fā)明的飛輪力矩(TFW)的確定方法/系統(tǒng)以流程圖的形式示意性地在圖4A和4B中加以說明。
因此可以看出，提供了一個用于自動機(jī)械傳動系統(tǒng)10的較為簡單和廉價的實(shí)施換檔控制系統(tǒng)/方法，它利用現(xiàn)有的輸入信號和無外力作用下發(fā)動機(jī)減速率(dES/dt率)和附加力矩(TACCES)之間已確定的關(guān)系來提供準(zhǔn)確的表明飛輪力矩(TFW)控制參數(shù)的值。
雖然本發(fā)明是用帶有一定程度的特殊性而說明的，但應(yīng)該理解，可以作出在形式上和細(xì)節(jié)上的各種變動而不離開在后面提出權(quán)利要求的發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于確定表明在車輛的自動機(jī)械傳動系統(tǒng)中車輛內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(E)的發(fā)動機(jī)飛輪力矩(TFW)的控制參數(shù)的值的方法，該系統(tǒng)包括一臺燃油油門控制的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(E)、一個具有輸入軸(16)和適用于驅(qū)動車輛驅(qū)動輪的輸出軸(90)的多速換檔機(jī)械傳動裝置(10)，上述輸入軸以驅(qū)動方式通過一個摩擦主離合器(C)而連接到上述發(fā)動機(jī)，該系統(tǒng)還包括一個控制單元(106)，它用于接收包括表明輸入軸或發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的輸入信號(ES，IS)在內(nèi)的各輸入信號，并用于按預(yù)定的邏輯規(guī)則處理上述信號并向傳動系統(tǒng)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出命令輸出信號，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括用于控制發(fā)動機(jī)供油的裝置和用于控制傳動系統(tǒng)換檔的裝置(70)，所述方法的特征在于確定在發(fā)動機(jī)減速率(dES/dt率)和附加力矩(TACCES)之間的一種關(guān)系；確定表明發(fā)動機(jī)減速率的一個控制參數(shù)(dES/dt率)的值；確定表明附加力矩的一個控制參數(shù)(TACCES)的值，該值是作為附加力矩和發(fā)動機(jī)減速率之間的上述關(guān)系和上述表明發(fā)動機(jī)減速率的控制參數(shù)的值的函數(shù)而進(jìn)行確定的；和確定表明飛輪力矩(TFW)的上述控制參數(shù)的值，該值是作為表明附加力矩(TACCES)的上述控制參數(shù)的值的函數(shù)而進(jìn)行確定的。
2.如權(quán)利要求1的控制方法，其特征在于，其中所說的發(fā)動機(jī)和所說的控制單元通過一個傳送表明發(fā)動機(jī)總力矩(TEG)和基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩(TBEF)的信號的數(shù)據(jù)鏈路(DL)而進(jìn)行通信，并且上述表明飛輪力矩(TFW)的控制參數(shù)是作為附加力矩(TACCES)、發(fā)動機(jī)總力矩(TEG)和基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩(TBEF)的函數(shù)而進(jìn)行確定的。
3.如權(quán)利要求2的控制方法，其特征在于，其中所說的數(shù)據(jù)鏈路的工作基本上符合SAE J1922或J1939協(xié)議之一。
4.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，其中所說的關(guān)系是預(yù)先確定和由控制單元所存儲的。
5.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于，其中所說的關(guān)系基本上是線性的。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中所說的各輸入信號包括表示當(dāng)前嚙合的傳動齒速比的輸入信號(GR)，且進(jìn)一步的特征在于確定表明驅(qū)動輪力矩的一個控制參數(shù)(TDW)的值，該值是作為表明飛輪力矩(TFW)的控制參數(shù)的上述的值和嚙合傳動齒速比(GR)的函數(shù)而進(jìn)行確定的；和作為表明驅(qū)動輪力矩(TDW)的上述控制參數(shù)的值的函數(shù)來控制傳動裝置的換檔。
7.如權(quán)利要求1的控制方法，其特征在于，其中所說的傳動系統(tǒng)按操作順序動態(tài)地執(zhí)行從已嚙合的速比換高速檔到目標(biāo)齒速比，其中所有操作都不經(jīng)過主離合器的脫開且不考慮操作員對油門設(shè)備的設(shè)定，該方法包括(a)一次預(yù)降操作，其中發(fā)動機(jī)的供油被調(diào)控以允許脫開嚙合的齒速比；(b)在確認(rèn)嚙合的齒速比脫開后，一次同步操作(其中發(fā)動機(jī)的供油被減少)，使發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度降低而趨向于對目標(biāo)速比嚙合的同步速度(ES＝IS＝OS*GRT)；和(C)在達(dá)到該發(fā)動機(jī)的基本上是同步旋轉(zhuǎn)速度并使得在上述的目標(biāo)齒速比上嚙合后，一次油門恢復(fù)操作，其中使發(fā)動機(jī)的供油由檢測到的操作員對上述油門設(shè)備的設(shè)定來控制；上述對表明發(fā)動機(jī)減速率的控制參數(shù)(dES/dt率)的值的確定包括在預(yù)降操作時，檢測發(fā)動機(jī)速度；檢測上述同步操作的初始點(diǎn)，在檢測到上述同步操作的初始點(diǎn)時，使檢測到的發(fā)動機(jī)速度等于發(fā)動機(jī)速度初始值(RPMA)，并起動一次定時順序；檢測油門恢復(fù)操作的起始點(diǎn)，在檢測到上述油門恢復(fù)操作的起始點(diǎn)時，使發(fā)動機(jī)速度等于發(fā)動機(jī)速度最終值(RPMB)，檢測從上述的定時順序開始以來所經(jīng)歷的時間；和確定表明發(fā)動機(jī)減速率的控制參數(shù)的當(dāng)前值，該值是作為發(fā)動機(jī)速度最終值和發(fā)動機(jī)速度初始值之間的差和經(jīng)歷的時間的函數(shù)而進(jìn)行確定的。
8.一種用于確定表明在車輛的自動機(jī)械傳動系統(tǒng)中車輛內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(E)的發(fā)動機(jī)飛輪力矩的控制參數(shù)(TFW)的值的方法，該系統(tǒng)包括一臺燃油油門控制的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(E)、一個具有輸入軸(16)和適用于驅(qū)動車輛驅(qū)動輪的輸出軸(90)的多速換檔機(jī)械傳動裝置(10)，上述輸入軸以驅(qū)動方式通過一個摩擦主離合器(C)而連接到上述發(fā)動機(jī)，該系統(tǒng)還包括一個控制單元(106)，它用于接收包括表示輸入軸或發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的輸入信號(ES、IS)、表示發(fā)動機(jī)總力矩的輸入信號(TEG)、和表示基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩的輸入信號(TBEF)在內(nèi)的各輸入信號，并用于按預(yù)定的邏輯規(guī)則處理上述的信號以確定控制參數(shù)并向傳動系統(tǒng)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出命令輸出信號，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括用于控制發(fā)動機(jī)供油的裝置和用于控制傳動系統(tǒng)換檔的裝置(70)，上述方法的特征在于確定表明發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量的控制參數(shù)(I)的值；確定發(fā)動機(jī)減速率(dES/dt率)和附加力矩(TACCES)之間的關(guān)系(dES/dt率＝A＋B*TACCES)；確定表明加速力矩的控制參數(shù)(TACCEL)的值，該值是表明發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量乘以當(dāng)前發(fā)動機(jī)減速率(dES/dt*I)的乘積的函數(shù)而進(jìn)行確定的；確定表明發(fā)動機(jī)減速率的控制參數(shù)(dES/dt率)的值；確定表明附加力矩的上述控制參數(shù)(TACCES)的值，該值是作為上述關(guān)系和表明發(fā)動機(jī)減速率的上述控制參數(shù)的值的函數(shù)而進(jìn)行確定的；和確定表明飛輪力矩(TFW)的上述控制參數(shù)的值，該值是作為下列表達(dá)式的函數(shù)而進(jìn)行確定的(TFW)＝(TEG)－(TBEF)－(TACCES)－(TACCEL)
9.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，所說的控制參數(shù)中至少有幾個的所述值是作為經(jīng)過濾波的平均值而確定的。
10.如權(quán)利要求8的控制方法，其特征在于，上述的發(fā)動機(jī)和上述的控制單元通過一個傳送表示發(fā)動機(jī)總力矩(TEG)和基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩(TBEF)的上述信號的數(shù)據(jù)鏈路(DL)而進(jìn)行通信。
11.如權(quán)利要求10的控制方法，其特征在于，上述的數(shù)據(jù)鏈路的工作基本符合于SAE J1922或J1939協(xié)議之一。
12.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，上述表明發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量(I)的值是由上述控制單元存儲的預(yù)先確定的值。
13.如權(quán)利要求11的方法，其特征在于，上述表明發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量(I)的值是由上述控制單元存儲的預(yù)先確定的值。
14.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，所說的關(guān)系是預(yù)先確定并由上述控制單元存儲的。
15.如權(quán)利要求11的方法，其特征在于，所說的關(guān)系是預(yù)先確定并由上述控制單元存儲的。
16.如權(quán)利要求13的方法，其特征在于，所說的關(guān)系是預(yù)先確定并由上述控制單元存儲的。
17.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，所說的關(guān)系基本上是線性的。
18.如權(quán)利要求8的方法，其中，所說的各輸入信號包括表明當(dāng)前嚙合的傳動齒速比的輸入信號(GR)，該方法的進(jìn)一步的特征在于確定一個表明驅(qū)動輪力矩的控制參數(shù)(TDW)的值，該值是作為表明飛輪力矩(TFW)和嚙合的傳動齒速比(GR)的控制參數(shù)的上述各值的函數(shù)而進(jìn)行確定的；和作為表明驅(qū)動輪力矩(TDW)的上述控制參數(shù)的值的函數(shù)來控制傳動系統(tǒng)的換檔。
19.如權(quán)利要求8的控制方法，其特征在于，所說的傳動系統(tǒng)按操作順序動態(tài)地從嚙合的速比換高速檔到目標(biāo)齒速比，其中所有操作都不脫開主離合器且不考慮操作員對油門設(shè)備的設(shè)定，該控制方法包括(a)一個預(yù)降操作，其中發(fā)動機(jī)的供油被調(diào)控以允許從嚙合的齒速比脫開；(b)在確認(rèn)嚙合的齒速比脫開后，一次同步操作(其中發(fā)動機(jī)供油被減少)，以使發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速降低而趨向于對目標(biāo)速比嚙合所需的同步速度(ES＝IS＝OS*GRT)；和(c)在達(dá)到上述發(fā)動機(jī)的基本上的同步轉(zhuǎn)速并使得嚙合到上述目標(biāo)齒速比上后，一次油門恢復(fù)操作，其中使發(fā)動機(jī)的供油由所檢測到的操作員對上述油門設(shè)備的設(shè)定所控制；上述對表明發(fā)動機(jī)減速率的控制參數(shù)(dES/dt率)的值的確定包括在預(yù)降操作時，檢測發(fā)動機(jī)速度；檢測上述同步操作的初始點(diǎn)，在檢測到上述同步操作的起始點(diǎn)后，使檢測到的發(fā)動機(jī)速度等于發(fā)動機(jī)速度初始值(RPMA)，并起動一個定時順序；檢測油門恢復(fù)操作的起始點(diǎn)，在檢測到上述油門恢復(fù)操作的起始點(diǎn)時，使發(fā)動機(jī)的速度等于發(fā)動機(jī)速度最終值(RPMB)，并檢測從上述定時順序開始起所經(jīng)歷的時間；和確定表明發(fā)動機(jī)減速率的控制參數(shù)的當(dāng)前值，該值是作為發(fā)動機(jī)速度的最終值和發(fā)動機(jī)速度初始值之差和經(jīng)歷時間的函數(shù)而進(jìn)行確定的。
20.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，還包括作為表明飛輪力矩(TFW)的上述控制參數(shù)的值的函數(shù)進(jìn)行隨后換高速檔的可行性估算。
21.如權(quán)利要求19的方法，其特征在于，還包括作為表明飛輪力矩(TFW)的上述控制參數(shù)的值的函數(shù)進(jìn)行隨后換高速檔的可行性估算。
22.如權(quán)利要求18的控制方法，其特征在于，上述的傳動系統(tǒng)按操作順序動態(tài)地從嚙合的速比換高速檔到目標(biāo)齒速比，其中所有操作都不脫開主離合器且不考慮操作員對油門設(shè)備的設(shè)定，所述控制方法包括(a)一次預(yù)降操作，其中發(fā)動機(jī)的供油被調(diào)控以允許從嚙合的齒速比脫開；(b)在確認(rèn)嚙合的齒速比脫開后，一次同步操作(其中發(fā)動機(jī)的供油被減少)，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低而趨向?qū)δ繕?biāo)齒速比嚙合所需的同步速度(ES＝IS＝OS*GRT)；和(c)在基本上達(dá)到上述發(fā)動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速和使上述的嚙合齒速比脫開后，一次油門恢復(fù)操作，其中使得發(fā)動機(jī)的供油由檢測到的操作員對上述油門設(shè)備的的設(shè)定所控制；上述的對表明發(fā)動機(jī)減速率的控制參數(shù)(dES/dt率)的值的確定包括在預(yù)降操作期間檢測發(fā)動機(jī)速度；檢測上述同步操作的初始點(diǎn)，在檢測到上述同步操作初始點(diǎn)時，使檢測到的發(fā)動機(jī)速度等于發(fā)動機(jī)速度初始值(RPMA)，并起動一次定時順序；檢測油門恢復(fù)操作的起始點(diǎn)，在檢測到上述油門恢復(fù)操作的起始點(diǎn)時，使發(fā)動機(jī)速度等于發(fā)動機(jī)速度最終值(RPMB)，檢測從上述定時順序開始起所經(jīng)歷的時間；和確定表明發(fā)動機(jī)減速率的控制參數(shù)的當(dāng)前值，該值是作為發(fā)動機(jī)速度最終值和發(fā)動機(jī)速度初始值之間的差和經(jīng)歷的時間的函數(shù)而進(jìn)行確定的。
23.一種用于確定在車輛的自動機(jī)械傳動系統(tǒng)中表明車輛的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(E)的發(fā)動機(jī)飛輪力矩的控制參數(shù)(TFW)的值的方法，該系統(tǒng)包括一臺燃油油門控制的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(E)、一個具有輸入軸(16)和適用于驅(qū)動車輛的驅(qū)動輪的輸出軸(90)的多速換檔機(jī)械傳動系統(tǒng)(10)，上述輸入軸以驅(qū)動方式通過一個摩擦主離合器(C)而連接到上述發(fā)動機(jī)，該系統(tǒng)還包括一個控制單元(106)，它用于接收包括表明輸入軸或發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的輸入信號(ES、IS)在內(nèi)的各輸入信號，并根據(jù)預(yù)定的邏輯規(guī)則處理上述信號以確定控制參數(shù)并向傳動系統(tǒng)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送命令輸出信號，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括用于控制發(fā)動機(jī)供油的裝置和用于控制傳動系統(tǒng)的換檔的裝置(70)，上述系統(tǒng)的特征在于用于確定發(fā)動機(jī)減速率(dES/dt率)和附加力矩(TACCES)之間的關(guān)系((dES/dt率)＝A＋(B*TACCES))的裝置；用于確定表明發(fā)動機(jī)減速率的控制參數(shù)的值的裝置；用于確定表明附加力矩的控制參數(shù)(TACCES)的值的裝置，該值是作為上述關(guān)系和表明發(fā)動機(jī)減速率的上述控制參數(shù)的值的函數(shù)而進(jìn)行確定的；用于確定表明飛輪力矩(TFW)的上述控制參數(shù)的值的裝置，該值是作為表明附加力矩(TACCES)的上述控制參數(shù)的值的函數(shù)而進(jìn)行確定的；和用于作為表明飛輪力矩(TFW)的上述控制參數(shù)的值的函數(shù)而控制所述傳動系統(tǒng)的裝置。
24.如權(quán)利要求23的控制系統(tǒng)，其特征在于，其中所說的發(fā)動機(jī)和所說的控制單元通過一條傳送表明發(fā)動機(jī)總力矩(TEG)和基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩(TBEF)的信號的電子數(shù)據(jù)鏈路而進(jìn)行通信，且表明飛輪力矩(TFW)的上述控制參數(shù)是作為附加力矩(TACCES)、發(fā)動機(jī)總力矩(TEG)和基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩(TBEF)的函數(shù)而進(jìn)行確定的。
25.如權(quán)利要求24的控制系統(tǒng)，其特征在于，所說的數(shù)據(jù)鏈路的工作基本上符合于SAE J1922或J1939的協(xié)議之一。
26.如權(quán)利要求23的控制系統(tǒng)，其特征在于，所說的關(guān)系是預(yù)先確定和由上述控制單元存儲的。
27.如權(quán)利要求23的控制系統(tǒng)，其特征在于，所說的關(guān)系基本上是線性的。
28.如權(quán)利要求23的控制系統(tǒng)，其中，所說的各輸入信號包括表示當(dāng)前嚙合的傳動齒速比的輸入信號(GR)，其進(jìn)一步的特征在于用于確定表示驅(qū)動輪力矩的控制參數(shù)(TDW)的值的裝置，該值是作為表示飛輪力矩(TFW)和嚙合傳動齒速比的控制參數(shù)的上述值的函數(shù)而進(jìn)行確定的，且其中所說的用于控制上述傳動系統(tǒng)的裝置作為表明驅(qū)動輪力矩(TDW)的上述控制參數(shù)的值的函數(shù)來對上述的傳動系統(tǒng)進(jìn)行控制。
29.如權(quán)利要求23的控制系統(tǒng)，其特征在于，所說的傳動系統(tǒng)按操作順序動態(tài)地從一個嚙合的速比換高速檔到目標(biāo)齒速比，其中所有操作都不必脫開主離合器且不考慮操作員對油門設(shè)備的設(shè)定，其中包括(a)一次預(yù)降操作，其中發(fā)動機(jī)的供油被調(diào)控以允許嚙合的齒速比脫開；(b)在確認(rèn)該嚙合的齒速比脫開后，一次同步操作(其中發(fā)動機(jī)的供油被減少)，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低而趨向于對目標(biāo)齒速比嚙合的同步速度(ES＝IS＝OS*GRT)；和(c)在達(dá)到上述發(fā)動機(jī)的基本同步轉(zhuǎn)速且使上述目標(biāo)齒速比被嚙合后，一次油門恢復(fù)操作，其中使發(fā)動機(jī)的供油由所檢測到的操作員對上述油門設(shè)備的設(shè)定所控制；上述用于確定表明發(fā)動機(jī)減速率的控制參數(shù)(dES/dt率)的值的裝置包括在預(yù)降操作期間用于檢測發(fā)動機(jī)速度的裝置；用于檢測上述同步操作起始點(diǎn)并在檢測到上述同步操作起始點(diǎn)時使檢測到的發(fā)動機(jī)速度等于發(fā)動機(jī)速度初始值(RPMA)及起動一次定時順序的裝置；用于檢測油門恢復(fù)操作起始點(diǎn)并在檢測到上述油門恢復(fù)操作的起始點(diǎn)時使發(fā)動機(jī)速度等于發(fā)動機(jī)速度最終值(RPMB)及檢測從上述定時順序開始起所經(jīng)歷的時間的裝置；和用于確定表明發(fā)動機(jī)減速率的控制參數(shù)的當(dāng)前值的裝置，該值是作為發(fā)動機(jī)速度最終值和發(fā)動機(jī)速度初始值之間的差和經(jīng)歷的時間的函數(shù)而進(jìn)行確定的。
30.一種控制系統(tǒng)，用于確定表明在車輛的自動機(jī)械傳動系統(tǒng)中車輛內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(E)的發(fā)動機(jī)飛輪力矩的控制參數(shù)(TFW)的值，該傳動系統(tǒng)包括一臺燃油油門控制的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(E)、和一個具有輸入軸(16)和適用于驅(qū)動車輛的驅(qū)動輪的輸出軸(90)的多速換檔機(jī)械傳動系統(tǒng)(10)，該輸入軸以驅(qū)動方式通過一個摩擦主離合器(C)連接到上述發(fā)動機(jī)，該傳動系統(tǒng)還包括一個控制單元(106)，它用于接收各輸入信號，其中包括表示輸入軸或發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的輸入信號(ES、IS)、表示發(fā)動機(jī)總力矩的輸入信號(TEG)和表示基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩的輸入信號(TBEF)，它還用于按照預(yù)定的邏輯規(guī)則處理上述信號以確定控制參數(shù)并向傳動系統(tǒng)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出命令輸出信號，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括用于控制發(fā)動機(jī)供油的裝置和用于控制傳動系統(tǒng)換檔的裝置(70)，所述控制系統(tǒng)的特征在于用于確定表明發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量的控制參數(shù)(I)的值的裝置；用于確定發(fā)動機(jī)減速率(dES/dt率)和附加力矩(TACCES)之間的關(guān)系((dES/dt率)＝A＋(B*(TACCES))的裝置；用于確定表明加速力矩的控制參數(shù)(TACCEL)的值的裝置，該值是作為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量乘以當(dāng)前發(fā)動機(jī)減速率的乘積(dES/dt*I)的函數(shù)而進(jìn)行確定的；用于確定表明發(fā)動機(jī)減速率的參數(shù)(dES/dt率)的值的裝置；用于確定表明附加力矩的上述控制參數(shù)(TACCES)的值的裝置，該值是作為上述關(guān)系和表明發(fā)動機(jī)減速率的上述控制參數(shù)的值的函數(shù)值而進(jìn)行確定的；用于確定表明飛輪力矩(TFW)的上述控制參數(shù)的值的裝置，該值是作為下列表達(dá)式的函數(shù)而進(jìn)行確定的；(TFW)＝(TEG)－(TBEF)－(TACCES)－(TACCEL)；和用于控制上述傳動系統(tǒng)的操作的裝置，該操作是作為表明飛輪力矩(TFW)的上述控制參數(shù)的值的函數(shù)而進(jìn)行控制的。
31.如權(quán)利要求30的控制系統(tǒng)，其特征在于，所說的發(fā)動機(jī)和所說的控制單元通過一個傳送表明發(fā)動機(jī)總力矩(TEG)和基本的發(fā)動機(jī)摩擦力矩(TBEF)的信號的電子數(shù)據(jù)鏈路而進(jìn)行通信。
32.如權(quán)利要求31的控制系統(tǒng)，其特征在于，所說的數(shù)據(jù)鏈路的工作基本上符合SAE J1922或J1939的協(xié)議之一。
33.如權(quán)利要求5的控制方法，其特征在于，上述的關(guān)系是按照下列步驟而確定的(1)使車輛發(fā)動機(jī)加熱到正常的工作溫度；(2)車輛停止在空檔下關(guān)掉所有的附屬設(shè)備，然后通過增加發(fā)動機(jī)的供油而使發(fā)動機(jī)加速到限定的速度，然后停止發(fā)動機(jī)的供油，監(jiān)視并記錄發(fā)動機(jī)通過最大工作速度的減速率；(3)然后使發(fā)動機(jī)情轉(zhuǎn)，通過監(jiān)視發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)鏈路而觀察附加力矩以確定一個點(diǎn)；(4)然后車輛停止在空檔時開動所有的附加設(shè)備，再通過向發(fā)動機(jī)供油使發(fā)動機(jī)加速到限定的速度，然后停止對發(fā)動機(jī)的供油，監(jiān)視和記錄發(fā)動機(jī)的減速率；(5)然后讓發(fā)動機(jī)情轉(zhuǎn)，通過監(jiān)視數(shù)據(jù)鏈路觀察附加力矩以確定第二點(diǎn)；和(6)然后使用如此確定的兩點(diǎn)以確定基本上是線性的關(guān)系。
34.如權(quán)利要求10的控制方法，其特征在于，所說的關(guān)系是按照下列步驟而確定的(1)使車輛發(fā)動機(jī)加熱到正常工作溫度；(2)車輛停止在空檔下關(guān)掉所有的附屬設(shè)備，然后通過增加發(fā)動機(jī)的供油而使發(fā)動機(jī)加速到限定的速度，然后停止發(fā)動機(jī)的供油，監(jiān)視并記錄發(fā)動機(jī)通過最大工作速度的減速率；(3)然后讓發(fā)動機(jī)情轉(zhuǎn)，通過監(jiān)視發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)鏈路而觀察附加力矩以確定一個點(diǎn)；(4)然后車輛停在空檔下開動所有的附加設(shè)備，再通過向發(fā)動機(jī)供油使發(fā)動機(jī)加速到限定的速度，再停止對發(fā)動機(jī)供油并觀察和記錄發(fā)動機(jī)的減速率；(5)然后讓發(fā)動機(jī)惰轉(zhuǎn)，通過監(jiān)視數(shù)據(jù)鏈路觀察附加力矩以確定第二點(diǎn)；和(6)然后利用如此確定的兩點(diǎn)來確定基本上是線性的關(guān)系。
全文摘要
一種用于至少部分自動的車輛機(jī)械傳動系統(tǒng)(10)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)/方法，用以確定表明發(fā)動機(jī)飛輪力矩的控制參數(shù)的(T
文檔編號B60W10/04GK1125858SQ9510604
公開日1996年7月3日 申請日期1995年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月16日
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