CN101263292A - 用于控制发动机扭矩和转速的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

用于调节车辆油门控制器(16，17)的油门控制特性的方法和装置，所述车辆包括通过分级档位式机械变速器(10)而与发动机从动车轮结合的发动机(2)，且其中根据所述油门控制器的位置的函数控制在给定的所述发动机的发动机速度下需要的发动机扭矩，当检测到至车辆高速齿轮的换档时，控制单元调节所述特性，从而使得通过所述油门控制器，沿着第一组相对平坦的曲线(A1至A5)控制发动机扭矩和发动机速度，这是在以发动机扭矩为Y轴且发动机速度为X轴在图中绘制所述曲线时。当检测到至车辆低速齿轮的换档时，对所述特性进行调节，从而使得通过所述油门控制器，沿着比所述第一组曲线陡的第二组曲线(G)来控制发动机扭矩和发动机速度，从而使得在车辆低速行驶时以及对于一定的发动机速度变化而言，产生的扭矩变化要大于根据第一组曲线进行控制时产生的扭矩变化。

Description

用于控制发动机扭矩和转速的方法及装置
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的方法和驱动单元，该机动车辆包括内燃机，可手动调节的油门控制器和用于控制发动机扭矩和发动机速度的电子发动机控制单元，油门控制器电连接到所述电子发动机控制单元，且其中发动机控制单元中存储有第一和第二油门控制特性。通过所述油门控制器和其中一个所述油门控制特性来控制所述发动机扭矩和发动机速度。
背景技术
在最近的机动车辆中，对于发动机节气门和燃料控制***，越来越经常地用电子变速器来代替结合了加速器踏板位置或其运动的机械式线路连接***，以用于控制发动机扭矩和转速。结合到加速器踏板上的传感器向通常为微处理器形式的电子控制单元提供表示油门控制器位置的信号，这使得可以根据检测到的油门控制器位置的函数来控制发动机功能。为此，在控制单元中存储有将发动机扭矩变换为用于不同油门控制器位置的每分钟转数(r.p.m.)的函数的油门控制特性。
随着微计算机技术不断发展，在重型车辆中机械式自动变速器(AMT)类型的自动变速器已经越来越普遍，且通过控制计算机和多个控制元件(例如伺服马达)，使得可以精确地控制发动机速度，发动机和齿轮箱以及齿轮箱的结合部件之间的自动离合器彼此的连接和脱开，从而总是以适当的转速实现平稳的换档。与基于一组行星齿轮且在输入侧具有液压扭矩变换器的传统自动变速器相比，这种自动变速器的优点在于：首先(尤其是在用于重型车辆的方面)，更简单化且更耐用，并能以低的多的成本制造，而且其次，具有更高的效率，这意味着可以期望更低的燃料消耗。
WO03048547示出了这样的一种布置，其中将发动机扭矩绘成发动机速度的函数、以用于不同油门控制器位置的计算机矩阵在两个不同的矩阵之间变化，其中这两个不同的矩阵取决于车辆是否正在加速。这可以通过将第一和第二计算机矩阵(或油门控制特性)存储在发动机控制单元中来实现。第二矩阵图中的用于油门控制器位置的曲线的倾斜度比第一矩阵图中的曲线更陡。以下列设置来布置发动机控制单元：油门控制器产生超过预定最小加速度的加速度，以第一矩阵图中的曲线控制发动机扭矩和发动机速度，以及，当信号表示低于所述最小加速度的下降时，根据第二矩阵图中的曲线控制发动机扭矩和发动机速度，从而使得对于发动机速度的一定变化，提供比根据第一矩阵图中的曲线进行控制时更大的扭矩变化。
WO03048547中的第一矩阵被设计成使得发动机控制单元对于每个油门控制器位置提供均匀的加速度，即，在加速过程中，换档时的颠簸尽可能小。这通过相对平坦的油门控制曲线来实现。同时，当在恒定的油门控制器位置已经到达目标车辆速度之后，控制单元以非常小的偏差保持这个速度。这通过第二矩阵实现，其中油门控制器位置曲线尽可能得陡。陡曲线对于每分钟转速和速度的微小下降提供了扭矩上较大的增加。
依赖于根据WO03048547中的布置的两个不同矩阵之间的加速度变化的实际情况并不令人满意。当以大致恒定的低车速行驶且由具有平坦油门控制曲线的矩阵控制油门时，在驾驶员试图在低档位保持恒定速度时，会对驾驶员造成一定困难。这是因为小的扭矩变换会引起相对较大的车速改变。
本发明的目的在于改善操纵性能，尤其是在大致恒定的低车速时。
发明内容
根据本发明的方法和装置用于调节车辆油门控制器的油门控制特性，所述车辆包括通过分级档位式机械变速器而与发动机从动车轮结合的发动机，且其中根据所述油门控制器的位置的函数控制在给定的所述发动机的发动机速度下需要的发动机扭矩。本发明的特征在于，当控制单元检测到至车辆高速齿轮的换档时，所述控制单元被设置成调节所述油门控制特性，从而通过所述油门控制器，根据第一组相对平坦的曲线控制发动机扭矩和发动机速度，这是当以发动机扭矩为Y轴且发动机速度为X轴在图中绘制所述曲线时，而当检测到至车辆低速齿轮的换档时，对所述特性进行调节，从而通过所述油门控制器，根据比所述第一组曲线陡的第二组曲线来控制发动机扭矩和发动机速度，从而当在车辆低速行驶时以及对于一定的发动机速度变化而言，产生的扭矩变化要大于根据第一组曲线进行控制时产生的扭矩变化。
根据本发明的方法和装置的优点在于，油门控制特性的改变使得将根据低车速档位下的陡峭曲线来进行所述控制，从而与所述平坦曲线相比，在相应的扭矩变化的情况下，产生小得多的速度变化。车辆的整体操纵性能得到了提高。
本发明的其他有利实施例如后附的跟着专利权利要求1和4的从属专利权利要求所述。
附图说明
下面将参照附图更加详细描述本发明，所述附图用于示例性目的，示出本发明的其他优选实施例以及技术背景，且其中：
图1为表示离合器和齿轮箱连接在一起时的内燃机的示意图；
图2为表示第一和第二组曲线的图，根据所述曲线来对根据本发明的相应油门控制特性进行控制；和
图3为用于在根据本发明的所述油门控制特性之间进行换档的顺序的流程图。
具体实施方式
图1中示出的驱动单元1在所示的实施例中包括六缸发动机2，例如柴油机，其曲轴3结合到总的标为4的自动驱动盘式离合器，该离合器4被包围在离合器壳体6中。曲轴3不可旋转地接合到离合器4的离合器壳体6上，且该离合器4的盘7不可旋转地接合到输入轴8上，该输入轴8可旋转地安装在总的标为10的自动档齿轮箱的壳体9中，该齿轮箱10在示例中具有分离器组11，主组12和远程组13。齿轮箱10具有用于可驱动地结合到车辆驱动轮(未示出)上的输出轴14，例如通过推进轴(未示出)。发动机2响应于来自结合到油门控制器16(例如加速器踏板)上的位置传感器17的信号，由电子发动机控制单元15控制，该控制单元可包括微处理器。变速器10由变速器控制单元控制，其包括微处理器，微处理器首先响应于手动档位选择器19的位置，且其次响应于供给控制单元18的加速器踏板位置和发动机转速的控制参数。变速器控制单元18也与发动机控制单元15相连。档位选择器19具有空档位置N和两个自动行驶位置D(向前)和R(倒车)以及可能的其他位置，以允许驾驶员手动换档。在位置R和D处，变速器控制单元18在起动和行驶时自动换档。
在自动模式中，基于特定测量到的和/或计算出的参数，诸如车速，发动机速度，车速的变化率，发动机速度的变化率，油门控制器位置，油门控制器位置的变化率，车辆制动***的致动，当前啮合的齿轮比等可以通过现有技术公知的参数，由控制单元18进行档位选择和做出换档决定。
图2为图表，其中根据所述图中示出的两个不同的曲线组分别控制两个不同的油门控制特性，用于在选定的档位中，根据用于不同油门控制器位置的发动机速度的函数来控制扭矩。该图以发动机扭矩为Y轴且以发动机转速为X轴。另外，该图示出了表示20％至100％的完全油门开度的油门控制器位置曲线。第一组曲线为由A1至A5(20％至100％)表示的车辆高车速曲线，而第二组曲线为由G(以及部分或整体在曲线B外的E和F)表示的车辆低车速曲线。曲线B仅表示发动机的全部载荷限制。应理解，为了清楚的原因而在图中仅绘制了在0％和100％油门开度之间的总体车辆高车速曲线和低车速曲线中的一些。
在表示40％的完全油门开度的曲线A2上的点C处，发动机速度为1600转每分钟，且扭矩为820Nm。在当前啮合的齿轮转速的齿轮比为1.25∶1时，齿轮箱的输出轴的扭矩为1025Nm。在油门开度保持不变(即，仍为40％)的情况下，在加档到齿轮比为1∶1的齿轮转速之后，发动机速度将下降到1280转每分钟，同时齿轮箱的输出轴的扭矩将升高到1025Nm(见点D)，即，与换档前的扭矩相同。这表示，当油门控制器位置不变时，齿轮箱的输出扭矩在相邻的车辆高速档之间切换之前和之后将至少大致恒定。由于输出扭矩在换档前后是相同的，故而当发动机和齿轮箱9之间的离合器4被松开时，在扭矩传送过程中不可避免的微小中断不会被注意到，即，具有最小的颠簸，且因此可实现恒定的加速。
如上所述，图2还示出了对于在车辆低车速下行驶的曲线G。在图2中，在B曲线内仅示出了40％油门开度G曲线。
根据本发明的优选实施例，发动机控制单元15被编程，使得当变速器控制单元18从车辆高车速档位换档至车辆低车速档位时，调节所述油门控制特性，从根据对应于第一油门控制特性(A曲线)的控制到根据对应于第二油门控制特性(G曲线)的所述的车辆低车速曲线进行控制。当变速器控制单元从车辆低车速档位换档至车辆高车速档位时，则对油门控制特性将进行相反的调节。
用于根据油门控制器位置和发动机每分钟转速的函数控制所述油门开度的实际功能可以以若干方式实现。可以利用代数算法(映射，矩阵等)或动态算法(变换函数，微分方程等)或上述示例或其他公知方法的结合来实现。利用一个或多个上述方法来控制的结果，在绘于类似于图2中的图上时，应当与所述示例化的车辆低车速曲线和车辆高车速曲线相似，且根据本发明，当从低档位变换至高档位或反之时，在所述油门控制特性且因此曲线之间实现变化。
在本发明的还一优选实施例中，所述车辆低车速档位被定义为与车辆怠速行驶档位相同的档位。怠速行驶档位为具有高齿轮比的那些低档位(全部档位中的一个或多个)，其中允许驾驶员怠速行驶，这意味着即使在加速器踏板根本没有被压下且发动机速度到达了减档的低发动机速度极限时，变速器控制单元仍保持档位。当怠速行驶档位工作且当到达发动机低速极限时，不会发生减档。怠速行驶档位为驾驶员可以恒定的相对较低的车速行驶时的档位。当怠速行驶时，发动机控制单元将向发动机提供燃料，以使发动机每分钟转数不会进一步降低到低于所述发动机低速极限，从而可以避免发动机熄火。
下面将描述本发明的一个实施例的示例，其中对所述油门控制特性进行变化或调节。这将参照图2和图3进行说明。假定车辆在怠速行驶档位工作且驾驶员执行40％油门开度的情况下以车辆低车速行驶，这样根据曲线G控制扭矩和发动机转矩。在点C，由于例如发动机转速增大至换档转速的上极限，故而选择不为怠速行驶档位的一个档位并进行换档。换档的开始也使得根据图3的用于改变油门控制特性的程序开始。当图3中的程序执行时，执行下列步骤。所述顺序开始于31且在下一步骤32中，变速器控制单元检查怠速行驶档位是否工作。如果是的话，则发动机控制单元15将继续根据曲线G进行油门控制，如步骤34中所示。如果不是的话，则发动机控制单元将改变油门控制特性，因此油门控制将根据曲线A2进行，如步骤33中所示。图3中的程序结束于35，新的档位工作且油门控制将继续。在换档过程中，由变速器控制单元18来控制离合器4的脱离接合和接合以及发动机扭矩。
在优选实施例中，变速器控制单元18将发动机控制单元15变换，以利用根据陡峭(G)或平坦(A1至A5)曲线中之一的油门控制特性来控制油门开度。曲线G优选为尽可能得陡，以使得在相应的扭矩变化下，产生的速度变化减小。但是，曲线G不能无限制的陡峭。基本上，曲线G可以被描述为y＝k*x+m，其中y＝扭矩，k＝斜率且x＝每分钟转数。如果在驾驶员保持恒定的油门开度的同时，行驶阻力增加，则对于一定的速度下降，将产生大得多的附加转矩，如图2中的图表所示(曲线G)。在由于行驶阻力导致发动机转速从1600转每分钟下降至1500转每分钟时，通过根据陡峭曲线G的控制，扭矩将从820Nm增大至约1250Nm。对发动机而言，为了提供在根据曲线A2进行控制时相同的扭矩，每分钟转速将下降至低于1100转每分钟。
在每次进行换档时，都可以执行图3中示出的顺序。
在另一实施例中，根据上述本发明的实施例，可以用仅一个控制单元，或相反的是，可以用三个或三个以上控制单元来代替控制单元15和18，用以执行所述功能。
在本发明的还一实施例中，变速器10可以为手动的或半自动的分级档位式机械变速器。
本发明不应被认为限于上述实施例，相反的，在后附的专利权利要求的范围内可以构想出许多其他变形或改进。

Claims (6)

1.一种用于调节车辆油门控制器(16，17)的油门控制特性的方法，所述车辆包括通过分级档位式机械变速器(10)而与发动机从动车轮结合的发动机(2)，且其中根据所述油门控制的位置的函数控制在给定的所述发动机的发动机速度下需要的发动机扭矩，所述方法的特征在于以下步骤，当检测到至车辆高速齿轮的换档时，调节所述特性，从而使得当以发动机扭矩为Y轴且发动机速度为X轴在图中绘制曲线时，通过所述油门控制器，根据第一组相对平坦的所述曲线(A1至A5)控制发动机扭矩和发动机速度，当检测到至车辆低速齿轮的换档时，对所述特性进行调节，从而使得通过所述油门控制器，根据比所述第一组曲线陡的第二组曲线(G)来控制发动机扭矩和发动机速度，从而使得在车辆低速行驶时以及对于一定的发动机速度变化而言，产生的扭矩变化要大于根据第一组曲线进行控制时产生的扭矩变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低车速档位为怠速行驶档位。
3.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述怠速行驶档位为两个或若干预定的怠速行驶档位中的一个，且其中一旦所述怠速行驶档位中的一个工作时，利用所述第二油门控制特性而实现发动机扭矩和发动机速度的控制。
4.一种用于机动车辆的驱动单元，其包括内燃机(2)，可手动调节的油门控制器(16)和用于控制发动机扭矩和发动机速度的电子发动机控制单元(15)，且所述油门控制器电连接至该电子发动机控制单元，其中根据所述油门控制器的位置的函数控制在给定的所述发动机的发动机速度下需要的发动机扭矩，第一油门控制特性被存储在所述发动机控制单元中，其中当以发动机扭矩为Y轴且发动机速度为X轴在图中绘制曲线时，根据第一组相对于平坦的所述曲线(A1至A5)控制发动机扭矩和发动机速度，并且第二油门控制特性被存储在所述发动机控制单元中，其中根据比所述第一组曲线陡的第二组曲线(G)来控制发动机扭矩和发动机速度，从而使得在车辆低速行驶时以及对于一定的发动机速度变化而言，产生的扭矩变化要大于根据第一组曲线进行控制时产生的扭矩变化，其特征在于，发动机控制单元(15)被布置成：当以接合的车辆高速档位行驶时，通过所述第一油门控制特性来控制发送机扭矩和发动机速度，且当检测到表示车辆低速档位工作的信号时，通过所述第二油门控制特性控制发动机扭矩和发动机速度。
5.根据前述权利要求所述的用于机动车辆的驱动单元，其特征在于，所述车辆低速档位为怠速行驶档位。
6.根据前述权利要求所述的用于机动车辆的驱动单元，其特征在于，所述怠速行驶档位是两个或多个预定的怠速行驶档位中的一个，且其中一旦所述怠速行驶档位中的一个工作时，则利用所述第二油门控制特性来控制发动机扭矩和发动机速度。
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Open date: 20080910