CN101617147A - 用于在怠速行驶模式时运行重型车辆的自动或半自动变速器的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在怠速速度下行驶时运行重型车辆的自动或半自动变速器(310)的方法。该方法包括：在便于发动机怠速运行的速度下向重型车辆的发动机(300)供给燃料。在另一个步骤中，该方法将自动或半自动变速器接合在高于该变速器的起动档位的档位上，且允许卡车在发动机怠速动力下以大致均匀的第一行驶速度(S1)运行。取决于要求更高速度的交通及环境要求，驾驶员通过压下布置在卡车的换档杆(340)上的用于手动档位选择的控制装置(350)来将半自动或自动变速器升档，然后在发动机怠速动力下以大致均匀的第二行驶速度(S2)使车辆行驶。该大致均匀的第二驾驶速度(S2)高于所述大致均匀的第一驾驶速度(S1)。

Description

用于在怠速行驶模式时运行重型车辆的自动或半自动变速器的方法
技术领域
[0001]本发明涉及商用车辆，尤其涉及诸如重型卡车、大客车等的车辆的传动系控制策略。
背景技术
[0002]在驾驶诸如陆地卡车和大客车(为了在此包含的描述的目的，应认为它们可互换)的过程中，通常要求在相对低的速度下、经常长时间驾驶。示例性的情形是在缓慢、堵塞的交通中驾驶和围绕装载场操纵，在这些地方高速行驶是不可能的。在现代重型车辆中，通常情况是这种车辆配备有半自动变速器或机械式自动变速器(AMT)或动力换档的自动变速器。在以上任何情况中，计算机控制策略用于选择档位接合以及在变速器的不同档位选择之间的转换策略。另外，在有级变速器中，一些用于在不同档位内传递扭矩的齿轮和轴通过例如离合器的连接装置相互旋转地固定。在例如爪形离合器的刚性连接装置中，扭矩基本上由法向力传递，这与诸如盘式离合器的摩擦连接装置相反，在该摩擦连接装置中，扭矩基本上由摩擦力传递。不同类型的可用有级变速器之间的差异能够描述为离合器操作、档位选择和档位选择的执行。在机械式自动变速器中，离合器操作、档位选择和档位选择的执行自动进行而无驾驶员的介入。手动变速器要求驾驶员进行离合器操作、档位选择和档位选择的执行。手动变速器通常典型地是机械接合式的。半自动变速器是由卡车驾驶员执行离合器操作、档位选择和档位选择的执行中的一个或多个的离合器。半自动变速器也可以是机械式变速器。在机械接合式变速器中，存在刚性连接装置。在换挡期间，在机械接合式变速器中，通常存在扭矩传递的中断。摩擦连接装置主要用在动力换档变速器中，其中在换档期间也传递扭矩。动力换档变速器通常是自动或半自动变速器。机械接合式自动变速器称为机械式自动变速器。这种变速器可以使用带有控制器的手动变速器来使变速器的运行自动化。它也可以专门设计为自动变速器且不基于手动变速器。在下文中，机械式自动变速器和动力换档自动变速器称为自动变速器。
[0003]考虑到希望重型车辆在线路上缓慢但大致恒定地移动的情形，其中操作员已建立接合合适的低速档的习惯，该低速档在怠速的发动机的动力下使车辆前进或后退。因此，车辆驾驶员正在怠速驾驶，即未按下布置在车辆内的加速器踏板或任何其他扭矩控制装置。尤其取决于所希望的速度和重型车辆的载荷等因素，可选择不同的低速档。
[0004]然而，可供选择的低速档受限于在每个档位中由在预设的怠速速度下运行的发动机所能发出的扭矩，且将通过车辆状况以及车辆所运行的环境状况来确定在任何特定时间可供使用的档位范围。决定可用档位范围的两个主要状况是车辆质量(包括任何载荷)和地面坡度。至少部分取决于这两个特性中的每一个，能够确定变速器在如下情况下的最高档位：怠速的发动机能够维持大致恒定的车速而不会因为扭矩能力不足而失速。迄今为止，驾驶员仍基于其经验来为这种怠速行驶选择初始档位，并进行升档或降挡调整以接合产生希望的行驶速度的档位，并且该档位也能够使用在预设的发动机怠速速度下发出的扭矩来维持所述速度，所述怠速速度例如为650rpm。
[0005]可以理解，如果当前存在的状况已知为涉及怠速的发动机能够维持恒定车速的最高档位选择，则能够确定此档位、接合此档位并将此档位用于车辆的动力行驶。然而，经常的情况是传动比使得车辆处于低于希望值的地面速度。例如，重型卡车运行的交通速度可能高于怠速的发动机能够在现有状况下维持的此速度。迄今为止，如上所述，对于允许发动机在怠速下运行且产生希望的较高车速的正确档位的选择，由驾驶员自己基于过去的经验和反复尝试、针对典型的低速档范围内的选择和加速器踏板位置的选择来进行，以实现正确的车辆加速并最终实现正确的车速。
[0006]这种由驾驶员进行的对档位选择和加速器踏板位置选择的反复尝试和逐一试验明显具有缺点；尤其是，如果卡车在低速状况下运行，则驾驶员会由于该选择过程而变得不必要地疲劳。更进一步，运行经济性会受到影响，不仅因为与持续的档位改变和加速踏板位置的调整相关的低效率，而且因为如果未选择能够使用预设的发动机怠速速度来维持希望的车速的最佳档位。因此，已经认识到对传动系控制***的需求，在此传动系控制***中，这种档位选择和加速器踏板位置的选择至少基于半自动方式进行，仅有最少的或没有来自驾驶员的直接选择输入。
发明内容
[0007]在至少一个实施例中，本发明采取了用于在怠速速度行驶时运行重型车辆的半自动或自动变速器的方法的形式。根据本发明的方法包括(包括，但不必限于)在便于发动机怠速运行的速度下向重型车辆的发动机供给燃料。在另一个步骤中，该方法将半自动或自动变速器接合在高于该变速器的起动档位的档位上，并允许车辆在发动机怠速动力下以大致均匀的第一行驶速度运行。取决于要求更快速度的交通及环境要求，驾驶员通过手动控制用于手动档位选择的控制装置来将半自动或自动变速器升档，然后在发动机怠速动力下以大致均匀的第二行驶速度使车辆行驶。必要地，该大致均匀的第二行驶速度高于所述大致均匀的第一行驶速度。根据本发明的方法具有增加的驾驶舒适性和燃料节约性。该方法也降低了不必要的离合器打滑。
[0008]在本发明的另一个实施例中，在执行升档之前，通过控制车辆的发动机速度来使发动机速度自动增加，直至预定车速。在又一个实施例中，在升档之后，通过再次接合离合器来使车速自动增加。因此，通过离合器将发动机怠速速度同步到新档位。在另一个实施例中，通过执行发动机控制和离合器控制的组合来使车速增加。在又一个实施例中，车速增加取决于且适合于当前的车辆行驶阻力。根据本发明的升档功能也可仅在所述车辆的行驶阻力低于预定值时可用。这也可包括预测的未来行驶阻力。在本发明的另一个实施例中，对控制装置的手动驾驶员控制使变速器升高一个档位，而在又一个实施例中，对控制装置的更长时间的手动控制(例如，压下)能够使变速器升高至少两个档位。在本发明的又一个实施例中，对控制装置的一定数量的手动控制动作使变速器升高相应数量的档位级。
[0009]从权利要求1后的从属权利要求中得到本发明的其他有利实施例。
附图说明
[0010]现在将参考附图、通过例子来更完整地描述本发明，各图为：
[0011]图1是示出换档杆上的控制装置到发动机和变速器的连接的图。
[0012]图2图示了根据本发明的在怠速行驶模式下将半自动或自动变速器升档的一种方法的流程图。
[0013]图3图示了根据本发明第二实施例的在怠速行驶模式下将半自动或自动变速器升档的一种方法的流程图。
[0014]图4图示了根据本发明第三实施例的在怠速行驶模式下将半自动或自动变速器升档的一种方法的流程图。
具体实施方式
[0015]在诸如重型卡车和大客车的商用车辆中，通常具有计算机控制的子***。此外，这些子***通常至少包括发动机300，现在还包括变速器310，如图1中或多或少地示出。通过为发动机300和变速器310引入基于计算机的控制***以及它们之间的信息交换能力，现在能够使两个子***之间的协作自动化，用于如下益处：例如燃料经济性和加速性，以及驾驶员舒适性和驾驶性。使用这种基于计算机的控制***，能够大大降低驾驶员疲劳，并且便于经验较少的操作员对车辆的接近专家级的控制。在下面示出的本发明的实施例中，所述变速器310包括离合器360和变速箱370。换档杆340使得驾驶员能选择合适的驾驶模式，包括但不限于自动、手动和低速模式。手动模式使得驾驶员能够通过布置在换档杆340上的用于手动档位选择的控制装置350来进行手动档位选择。此控制装置350在图1中示出为拨动开关，该拨动开关带有正端和负端，分别用于选择升档和降挡。控制装置350也可以为分开的正/负按钮或滚钮(scroll)的形式。控制装置350也可以是布置在驾驶员附近某处的杆或操纵杆，例如在方向盘旁、换档杆旁或驾驶员座椅旁。
[0016]如上文中所述，经常存在着希望以大致恒定的速度驾驶车辆的驾驶情况，但在此情况中当交通拥挤或在装载场操纵时希望相对低的速度。尽管期望对前进速度有较多选择，但这种低速行驶可以是前进或后退。
[0017]在诸如由原动机300提供动力的陆地卡车的重型车辆中，通常在发动机控制策略中对预设的怠速速度进行编程。该原动机优选为柴油发动机，但可以包括设计为推进车辆的其他装置，例如电动机、汽油发动机或组合上述两种或多种装置的混合动力发动机。如本领域普通技术人员将认识到的，对于标准扭矩曲线，发动机在此怠速速度下将具有最大的扭矩能力。车辆的可变特性涉及其行驶阻力，如变化的道路状况。虽然在每个类别(车辆与环境)中存在能够影响车辆行驶阻力的数个变量，但两个主要的变量是车辆质量和地面坡度。这两个特性目前都能够在适当地装备的车辆中被量化，因此，这些变量变成根据本发明进行的计算和档位选择的已知输入。
[0018]驾驶员希望增加发动机怠速速度行驶情况下的速度的典型和示例性的情形是：当车辆周围的拥挤交通行驶形态(driving pattern)提高其速度时。当驾驶员预见到这种情形时，最初的反应是压下加速器踏板330(驾驶员将脚放在油门上)，并开始加速以尝试适应更快速的交通模式或交通区。根据本发明，驾驶员将不需要通过压下加速器踏板来使车辆加速。利用本发明，驾驶员仅需压下控制装置350的正端来手动选择更高的档位。压下控制装置350且车辆处于怠速行驶条件下启动车辆内的控制单元，以选择(如果可能)更高的怠速行驶档位并确保将车辆自动加速到新的更高的怠速行驶速度，并确保接合新的更高档位，使得车辆能够继续以新的怠速行驶速度行驶。
[0019]图2公开了根据本发明的优选实施例，其中该控制单元在第一步骤20中是控制车辆在第一车辆怠速速度S1下行驶。因此，车辆在驾驶员未压下车辆内的加速器踏板330或制动踏板320的情况下向前行驶。在步骤21中，控制单元被编程为感测车辆驾驶员是否通过压下用于手动档位选择的所述控制装置350的正端而要求升档。如果为“否”，则控制单元根据图2中的步骤20继续以当前接合的档位和怠速速度S1驾驶。如果为“是”，即如果驾驶员通过压下所述控制装置350而要求怠速速度提高，则控制单元被编程为增加来自发动机300的输出扭矩，以将车速加速到与变速箱370中的用于被选择接合的下一个更高档位的转速相对应的新速度S2，且当接合时该转速与发动机怠速速度大致同步。这通过图2中的步骤22指示。与驾驶员通过压下加速器踏板来手动控制车辆加速相比，能够以非常优化的方式控制车辆到更高速度S2的加速。优化的加速节约了燃料。当已达到新速度S2时，控制单元被编程为将布置在发动机300和变速箱370之间的离合器360分离。该离合器360用于将发动机扭矩从发动机传递到变速箱和旋转地固定连接到其上的车辆的驱动轮。当新的更高档位已接合时，离合器再次接合，使得能够传递驱动扭矩，且能够以新速度S2进行行驶。在步骤23中，新档位接合，离合器再次接合且来自发动机的扭矩输出被控制，使得将维持新速度S2。
[0020]图3示出本发明的另一个实施例。步骤30、31和33与图2中的实施例的相应步骤相同。在步骤32中，控制单元被编程为将离合器与变速箱内当前接合的档位分离，而不以发动机来加速车辆。控制单元接合变速箱内的新的更高档位，然后通过再次接合离合器来将车辆加速到速度S2。发动机怠速速度和新档位的转速之间的转速差异通过离合器的接合而同步。在离合器接合期间对发动机输出扭矩的控制被优化且匹配于现有的车辆行驶阻力，因而发动机至少保持怠速行驶转速。对离合器接合的这种控制也匹配于现有的车辆行驶阻力。与根据图2中的实施例的离合器接合相比，根据图3中的实施例的离合器接合趋向于较慢，即花费更多的时间。对于图3中的实施例，更慢或更柔和的离合器更适合。
[0021]图4示出本发明的另一个实施例。步骤40、41和43与图2中的实施例的相应步骤相同。在步骤42中，控制单元被编程为首先增加来自发动机300的输出扭矩，以将车速加速到S1和S2之间的、且更接近目标速度S2(用于新的更高档位的怠速行驶速度)的速度。当达到中间速度时，控制单元启动离合器分离和档位分离。该控制单元然后接合新的更高档位并通过再次接合离合器来将车辆加速到速度S2。因此，发动机怠速速度和新的更高档位的转速之间的转速的最后差异通过离合器的再次接合而同步。
[0022]在本发明的优选实施例中，控制单元也被编程为首先检查车辆是否将能够以新的更高怠速行驶速度行驶。优选地，这通过至少检查当前的车辆行驶阻力来完成。在优选实施例中，控制单元可编程为预测未来的车辆行驶阻力。则能够通过已知技术来完成，例如与电子地图或不同的差值方法相结合的GPS装置。控制单元也能够编程为使用当前的或当前及未来预测的车辆行驶阻力来在升档到新的更高档位之前优化发动机转速的升高。这特别适用于图2和图4所示的实施例。
[0023]另一个优选实施例是使变速器在多个升档中接合的方法。对控制装置350的引起升档的压下或控制能够通过数种不同方法进行，且在下文中描述两个实施例。如果控制装置350被连续压下，则这将引起向变速器发出升档指令，且带有相应的车辆加速的升档将继续发生，直至变速器已升档到可怠速行驶的最高档位时。另一个实施例是：其中控制装置350被点按，然后释放并再次被点按。对于这些点按过程中的每一个，变速器都将升档且车辆加速到更高的怠速行驶速度。此过程可以重复进行，直至达到可怠速行驶的最高档位。因此，在控制装置350上点按能有效地起作用，以中断变速器的正常自动运行，并向驾驶员提供升档控制。当车辆在怠速行驶模式下运行时，允许这样做。
[0024]固有的且频繁发生的情况是：对相对慢的怠速驾驶行驶的需求最后终止，且操作员希望将车辆加速直至更高的行驶速度。为此，加速器踏板330被压下，且根据该踏板被压下的程度，正常的变速器编程将由于在更高的发动机速度下升高的扭矩产出而引起降挡。由于某些原因，例如驾驶员舒适性和经济性，希望在车辆退出怠速速度行驶模式时禁止这种降挡，并维持发生怠速行驶的相同的档位接合。当车辆获得速度时，常规行驶变速器控制策略恢复运行。
[0025]如果驾驶员在怠速行驶时需要停车或减速，则当压下制动踏板320时怠速行驶情况将终止。当车速下降时，常规行驶变速器控制策略恢复运行。
[0026]以上述方式，基于计算机的变速器控制便于重型商用车辆的更容易且更有效的怠速速度行驶，并给予操作员易于使用的过程，以在建立后逐渐增快怠速速度行驶，并容许平顺、经济地返回到正常的道路速度行驶。
[0027]不应认为本发明限于上述实施例，而是在如下权利要求的范围内可构思多种另外的变体和修改。

Claims (11)

1.一种用于在怠速行驶模式时运行重型车辆的自动或半自动变速器(310)的方法，所述方法包括：
在便于发动机怠速运行的速度下向重型车辆的发动机(300)供给燃料；
将变速器接合在高于所述变速器的起动档位的档位上，并允许所述重型车辆在发动机怠速动力下以大致均匀的第一行驶速度(S1)运行；所述方法的特征在于：
通过手动控制用于手动档位选择的控制装置(350)来将所述变速器升档，然后在发动机怠速动力下以大致均匀的第二行驶速度(S2)使车辆行驶，其中所述大致均匀的第二行驶速度高于所述大致均匀的第一行驶速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述控制装置是拨动开关、按钮、杆、操纵杆或滚钮。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在执行升档之前，通过控制所述发动机(300)来使车速自动增加，直至预定车速。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在升档之后，通过再次接合离合器(360)来使车速自动增加，所述离合器是所述变速器的一部分且布置在所述发动机与所述变速器的变速箱(370)之间。
5.根据权利要求3和4所述的方法，其特征在于：通过执行权利要求3和4所述的特征的组合来使车速自动增加。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：所述车速增加取决于且适合于当前的车辆行驶阻力。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述升档功能仅在所述车辆的行驶阻力低于预定值时可用。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对所述控制装置(350)的手动控制使所述变速器(310)升高一个档位级。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对所述控制装置(350)的更长时间的手动控制动作使所述变速器(310)升高至少两个档位级。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对所述控制装置(350)的一定数量的手动控制动作使所述变速器(310)升高相应数量的档位级。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述控制装置(350)布置在换档杆上。
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