CN102256852A - 用于控制自动车辆主离合器的脱离的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制自动车辆主离合器(3、23)脱离的方法和设备，该自动车辆主离合器(3、23)在车辆传动***(1、21)中布置在车辆推进单元(2)和分级变速器(4)之间，所述方法包括以下步骤：-确定在主离合器脱离过程的发起之前的所述推进单元的第一输出扭矩(T0)；根据至少所述第一输出扭矩(T0)来计算所述推进单元的第二输出扭矩(T1)，并且其中，所述第二输出扭矩(T1)比所述第一输出扭矩更接近零扭矩；通过将所述推进单元的输出扭矩从所述第一输出扭矩突然改变为所述第二输出扭矩而引发在传动轴(8、28)中的振动，来发起所述主离合器脱离过程；以及当所述振动已经达到第一振动拐点时脱离所述主离合器。益处在于更快换挡并且更加舒适，同时保持变速器的耐用性。

Description

用于控制自动车辆主离合器的脱离的方法和设备
技术领域
本发明一般地涉及一种用于控制自动车辆主离合器脱离的方法和设备。
本发明还涉及用于计算机的计算机程序、计算机程序产品以及存储介质，所有都通过用于执行所述方法的计算机来使用。
背景技术
公知诸如陆用货车和公共汽车的重型商用车辆采用基于编程的例程的自动机械式变速器(AMT)。通过AMT，使用特别设计的例程来选择和切换挡位。变速器控制单元可以被布置为控制所述AMT的变速箱中不同的耦合器，以便于接合或脱离不同的传动比。在一些或者全部的换挡时，包括在所述AMT中并且布置在推进单元和所述变速箱之间的主离合器使所述变速箱在换挡期间从所述推进单元脱离。如果主离合器是片式的，则主离合器还可以用于对先前接合的传动比和选择接下来要接合的传动比之间的一些或所有的转速差进行同步。所述推进单元驱动传动地连接到所述AMT的输出传动轴的车轮。推进单元、AMT、传动轴和从动轮构成了所述车辆的驱动***。
当接合所述主离合器，并且所述推进单元正在特定正扭矩驱动所述从动轮时，驱动***的传动轴如扭转弹簧一样被扭曲了特定量。因此，存在取决于所述正扭矩的特定角变形。如果突然脱离了主离合器，则传动轴将开始振动。因为在变速箱中传动轴和齿轮彼此相关地移动，所以这样的振动可能使得难以在变速箱中迅速接合随后的传动比。所述振动负面地影响车辆行驶舒适程度。在低车辆速度和高传动比(低挡位)时，该振动问题尤其成问题。因此，为了避免与换挡相关的这样的驱动***的振动，已知的解决方案是，根据预定义的扭矩减小算法坡降由所述推进单元产生的输出扭矩。因此，在能够脱离主离合器之前，在所述驱动***中，输出扭矩将以特定速度被降低到近似为零的扭矩。该已知的解决方案运作良好，但是需要花费额外的时间来以该受控的方式坡降由所述推进单元产生的输出扭矩。为了在例如在重载车辆情况下在爬升相对陡峭的上坡期间进行升挡时能够成功地执行升挡，有时所述额外时间可能非常关键。
在文献US6847878中公开了一种减少换挡时间的已知的方法。这里，主离合器突然脱离，并且引发了振动。当由于振动而导致的主轴角速度已经减小到相对接近执行随后的挡位的接合的主轴所必须承受的角速度时，所述随后的齿轮被接合。该解决方案非常快，振动被减小，但是变速器磨损增加，并且因此耐用性可能受到负面的影响。
本发明涉及减少换挡时间，尤其是为了实现更快的升挡。本发明还涉及增加车辆舒适程度并且确保长久的耐用性。
发明内容
本发明的一个目标在于提供一种用于脱离主离合器的改进的方法和设备，该方法和设备速度快、满足车辆舒适度并且确保变速器的长久耐用性。
该目标由如所附权利要求1中定义的方法来解决，该方法用于控制布置在车辆驱动***中的自动车辆主离合器的脱离。根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制自动车辆主离合器脱离的方法，该自动车辆主离合器布置在车辆驱动***中、在车辆推进单元和分级变速器之间。所述方法包括(包括但不必限于)下述步骤：
-确定在主离合器脱离过程的发起之前的所述推进单元的第一输出扭矩，并且其中所述第一输出扭矩是正值或负值；
-根据至少所述第一输出扭矩来计算所述推进单元的第二输出扭矩，并且其中所述第二输出扭矩比所述第一输出扭矩更接近零扭矩；
-通过将所述推进单元的输出扭矩从所述第一输出扭矩突然改变为所述第二扭矩而引发在所述传动***的传动轴中的振动来发起所述主离合器脱离过程；以及
-当所述振动达到第一振动拐点时脱离所述主离合器。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：使相对于所述第一输出扭矩的所述第二输出扭矩的量为：在所述第一振动拐点处，使得所述传动轴的角变形和在所述传动轴中的角变形速度近似为零。
根据本发明的另一个实施例，所述方法还包括：根据所述推进单元的惯性和所述第一输出扭矩来计算所述第二输出扭矩。根据本发明的另一个衍进的实施例，所述方法还包括：根据车辆行驶阻力来额外地计算所述第二输出扭矩。
根据本发明的另一个实施例，所述方法还包括：根据下面的公式计算所述第二输出扭矩：
T1＝T0/2-(Ieng*itot*g*α/(2*rtyre)，其中将在下面解释所包括的不同参数。
所述目标还由如所附装置权利要求所定义的车辆传动***来达到，该车辆传动***包括通过自动车辆主离合器传动地连接到从动轮的推进单元、变速器以及传动轴。布置至少一个控制单元用于控制所述车辆主离合器的接合和脱离以及所述推进单元的输出扭矩。布置所述至少一个控制单元以执行上述发明实施例中的一个的各步骤。
附图说明
附图从多方面解释了本公开发明的各方面。应当理解，图示的实施例仅是示例性的，并且不会用做对保护范围的限制。然而，附图构成本说明书的公开的一部分，并且由此用于并且提供对本发明专利的支持。在附图中：
图1公开了根据本发明一个示例性实施例的包括传动***的车辆的示意性表示。
图2公开了图1中所公开的传动***的更加示意性表示。
图3a至图3c公开了图示根据本发明如何控制推进单元扭矩和主离合器的位置的示图。还公开了在所述主离合器脱离期间推进单元的转速如何变化。
图4公开了在计算机环境中应用的本发明的实施例。
具体实施方式
图1示意性地公开了车辆的传动***1。车轮5由推进单元2以公知的方式经主离合器3、分级变速器4和传动轴8进行驱动。变速器可以是手动变速器或者自动的手动变速器(AMT)。所述推进单元可以是内燃机或者内燃机和电动机/发电机的组合，被称为混合电动车辆(HEV)。
控制单元7被布置为控制推进单元2及其扭矩输出。所述控制单元还被布置为以公知的方法根据不同的输入信号(诸如所述推进单元2的转速、所述变速器4的输入/输出轴的转速、在变速器中的选择的挡位)以及通过例如加速踏板的驾驶员的输入来控制主离合器3以及可选地控制自动变速器4。在替代实施例中，所述控制单元7可以包括两个或若干个例如通过网络连接的控制单元。可以在所述的控制单元之间划分所述控制功能。所述主离合器可以是具有一个或若干个盘(片)的干式或湿式盘式离合器。
图2公开了一种驱动***21，其是图1中的驱动***1的更加示意性的视图。图2中的Tpro表示由所述推进单元2在其转动惯量上所产生的扭矩。推进单元2的转动惯量被表示为Ipro。所述主离合器3在图2中以被表示为23。所述主离合器经所述变速箱中的传动比itot将扭矩传导到传动轴28，传动轴28如同扭转弹簧由所述扭矩被扭曲(角变形)。在传动***的另一端，由于车辆的平移运动而导致从动轮6并且因此使传动***受到车辆整体质量的转动惯量Iveh的影响。Iveh是包含在车辆行驶阻力中的参数。总的车辆行驶阻力可以被表达为扭矩Tres。道路的坡度(在下面的公式中被表达为α)对Tres的大小有很大的影响。
现在，将通过图3a至图3c来进一步解释本发明。穿过附图的两条垂直的虚线是辅助线。图3b中的两条水平虚线也是辅助线。图3a公开了在主离合器脱离过程期间由所述推进单元2产生的扭矩Tpro是如何改变的。根据本发明的一个实施例，所述控制单元7被编程为当接合所述主离合器时，确定由所述推进单元2产生的第一输出扭矩T0。第一输出扭矩就在主离合器脱离过程发起之前被记录。
图3b公开了主离合器的接合状态。0％意味着主离合器完全接合，并且100％意味着主离合器完全脱离。根据将不在本描述中进一步解释的已知方法，可以测量或估计所述第一输出扭矩T0。所述第一输出扭矩T0可以是正的或负的，这意味着推进单元2可以驱动或者制动车辆。在上坡路中，为了维持车速或加速车辆，推进单元将产生正的输出扭矩。在下坡路中，为了制动车辆或保持车辆速度，可以控制推进单元。如果所述车辆行驶在水平路面上，根据车辆是加速还是减速，所述第一输出扭矩T0也可以是正的或负的。图3a公开了正的扭矩，其中车辆行驶在上坡路中。在时间点ty之前以及车辆行驶在下坡路中的负扭矩在大多数情况下将是围绕时间轴镜像对称的。ty之后的扭矩水平可以是一样的。
当已经确定了所述第一输出扭矩T0时，控制单元被编程为计算第二输出扭矩T1。根据至少所述第一输出扭矩T0来执行所述计算。根据本发明，以使其比所述第一输出扭矩T0更接近零的方式来计算所述第二输出扭矩T1。当已经确定了所述第一输出扭矩和第二输出扭矩时，所述控制单元7被编程为通过在所述驱动***1(或21)的传动轴8(或28)中引发振动来在时间点tx发起所述主离合器脱离过程。通过控制单元7控制推进单元2使得输出扭矩Tpro从所述第一输出扭矩T0突然改变到所述第二输出扭矩T1来引发所述的振动。如在图3a中所公开的，曲线指示从T0到T1的非常快的改变。输出扭矩Tpro一旦被改变，传动轴就开始“围绕”新的扭矩水平(在该情况下是T1)振动。以Tds标记的曲线指示传动轴中的扭矩以及该扭矩如何围绕第二输出扭矩T1振动。至少在车辆没有在非常陡峭的上坡或下坡中行驶(参见下面用于进一步解释的公式)的情况下，如图3a中所公开的，对于第一摆动振动将具有与T0和T1之间的差近似相对应的振幅。根据本发明，所述控制单元被编程为，当所述振动已经达到第一振动拐点时，脱离所述主离合器。该拐点将发生在时间点ty。图3b指示在ty之前主离合器的脱离已经开始了一小段时间Δt。Δt由主离合器的离合器位置来确定，其中主离合器开始滑动了xslip。Δt非常短，并且在该时间点ty主离合器尽可能快地脱离到100％，以便于所述拐点已经发生之后不传导任何扭矩。在该拐点脱离主离合器的益处在于，Tds接近零，这也意味着传动轴的角变形和角变形速度d/dt(Tds)为零或接近零。
图3c公开了在时间点tx突然改变输出扭矩Tpro之后，在传动轴中角变形速度d/dt(Tds)是如何改变的。首先d/dt(Tds)减小，并且当传动轴中的扭矩等于T1时达到最低速度。然后，d/dt(Tds)增加，并且在第一振动拐点时间点(时间点ty)再次达到零。在时间点tx之前以及时间点ty之后d/dt(Tds)都是零。根据本发明的一个实施例，所述控制单元能够被编程为计算与所述第一扭矩T0相关的所述第二扭矩T1，使得在所述振动拐点处传动轴的角变形和在所述传动轴中的角变形速度近似为零。当脱离主离合器时，Tds和d/dt(Tds)越接近零，就越能更好地终止振动。
因为在时间点ty传动轴已经振动到Tds为零的位置，所以当在这样的传动线条件下脱离主离合器时，所述振动被“消灭”。与使用预定义的扭矩斜变以便于不产生振动的现有技术相比，根据本发明过程的脱离所述主离合器给出了从主离合器脱离过程开始到脱离传动线的更短的时间。因此，能够缩短整个换挡时间并且维持耐用性。另外，根据本发明的过程实现了更加舒适和更便易的换挡。
在时间点ty由推进单元产生的输出扭矩Tpro再一次改变，在所公开的情况下，如果所述推进单元是内燃机，则降低到例如足以维持怠速的扭矩水平。如果所述推进单元是电动机，则扭矩可以被改变为零，或者被改变为能够维持特定转速的扭矩。由于推进单元从变速器和传动轴进行脱离而导致需要该第二次扭矩改变，以便于避免推进单元空转速度。
根据本发明另外的实施例，所述控制单元被编程为根据所述第一输出扭矩T0和所述推进单元的惯性Ipro来计算所述第二输出扭矩T1。根据本发明另外开发的实施例，所述控制单元被编程为还根据可以包括例如道路坡度α、滚动阻力和空气阻力的车辆行驶阻力来额外地计算所述第二输出扭矩T1。道路坡度通常是最影响总的车辆行驶阻力的参数。因此，表达车辆行驶阻力最简单的方式可以是仅使用道路坡度。
根据本发明的另一个实施例，为了计算所述第二输出扭矩T1，可以使用预定义的公式：
T1＝T0/2-(Ipro*itot*g*α/(2*rtyre)，
其中，
T0＝在阶跃之前发动机在其惯性上的扭矩[Nm]
T1＝在阶跃之后发动机在其惯性上的扭矩[Nm]
Ipro＝发动机惯性[kgm2]
itot＝总比率[1]
g＝重力常数[m/s2]
α＝表达为道路坡度的车辆阻力[m]
rtyre＝从动轮的轮胎半径[1]
可见，在所公开的公式中仅使用道路坡度来表达车辆行驶阻力。在其他实施例中，所述公式中的α可以被改变为还包括影响车辆行驶阻力的其他参数，例如，提到的滚动阻力和空气阻力。在所公开的公式中可见，如果车辆在上坡路中行驶，则α将是正的，并且因此，如果扭矩是正扭矩(通常应该是这样)，则T1将小于T0的一半。如果车辆行驶在下坡路中，并且扭矩和α都是负的，则因此T1将仍然小于T0的一半，但是是在扭矩轴的负侧(镜像反转)。
应当注意，从T0到T1的突然改变与传动***的刚度和固有频率无关。
根据一个实施例，可以与每次需要脱离离合器时相关地，例如尤其是与用于减小换挡时间的每一种可能性有时可能非常关键的升挡相关地，来执行所述发明的主离合器脱离过程。所述发明的主离合器脱离过程还可以用于下坡路中的降挡或升挡，或者上坡中的降挡，或者用于水平路面上的换挡。所述发明的主离合器脱离过程还可以用于其中主离合器已经脱离但是不执行换挡的情况。在本发明的另一个实施例中，所述变速器控制单元7可以被编程为，仅当出现重载车辆情况时，例如在重载情况下爬升相对较陡的上坡的过程中的升挡期间，执行所述发明的主离合器脱离过程。
图4示出了根据本发明一个方面的装置500，包括非易失存储器520、处理器510和读写存储器560。存储器520具有第一存储器部分530，其中存储了用于控制装置500的计算机程序。在存储器部分530中用于控制装置500的计算机程序可以是操作***。装置500可以包含在例如诸如变速器控制单元7的控制单元中。数据处理单元510可以包括微型计算机。
存储器520还具有第二存储器部分540，其中存储了用于控制所述主离合器的程序。在替代实施例中，用于控制所述主离合器的程序被存储在分立的非易失计算机存储介质550(例如闪存设备)中。该程序可以以可执行的格式或者以压缩状态来进行存储。
因为下面描述了数据处理单元510执行特殊功能，应当很清楚，数据处理单元510运行存储在非易失记录介质550中的程序的特殊部分。
数据处理单元510适用于通过数据总线514与存储器550通信。数据处理单元510还适用于经由数据总线512与存储器520通信。此外，数据处理单元510适用于通过数据总线511与存储器560通信。数据处理单元510还适用于经由数据总线515与数据端口590通信。
上述方法可以通过数据处理单元510来执行，该数据处理单元510运行存储在存储器540中的程序或者存储在非易失记录介质550中的程序。

Claims (9)

1.一种用于控制自动车辆主离合器(3、23)脱离的方法，所述自动车辆主离合器布置在车辆传动***(1、21)中、在车辆推进单元(2)和分级变速器(4)之间，所述方法包括以下步骤：
-确定在主离合器脱离过程的发起之前所述推进单元的第一输出扭矩(T0)，并且其中，所述第一输出扭矩是正的或负的；
-根据至少所述第一输出扭矩(T0)来计算所述推进单元的第二输出扭矩(T1)，并且其中，所述第二输出扭矩(T1)比所述第一输出扭矩更接近零扭矩；
-通过将所述推进单元的输出扭矩从所述第一输出扭矩突然改变为所述第二扭矩而引发所述传动***的传动轴(8、28)中的振动，来发起所述主离合器脱离过程；以及
-当所述振动已经达到第一振动拐点时，脱离所述主离合器。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：使相对于所述第一输出扭矩的所述第二输出扭矩的量为：在所述第一振动拐点处，使得所述传动轴的角变形和在所述传动轴中的角变形速度(d/dt(Tds))近似为零。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：根据所述推进单元的惯性(Ipro)和所述第一输出扭矩来计算所述第二输出扭矩。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，还包括：根据车辆行驶阻力(α)来计算所述第二输出扭矩。
5.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：根据下面的公式来计算所述第二输出扭矩(T1)：
T1＝T0/2-(Ieng*itot*g*α/(2*rtyre)。
6.一种车辆传动***(1、21)，包括：通过自动车辆主离合器(3、23)来传动地连接到驱动轮(6)的推进单元(2)、变速器(4)和传动轴(8，28)，并且其中，布置至少一个控制单元(7)用于控制所述车辆主离合器的接合和脱离以及所述推进单元的输出扭矩(Tpro)，所述车辆传动***(1.21)的特征在于，布置所述至少一个控制单元以执行根据权利要求1至5中的一项所述的各步骤。
7.一种计算机程序，包括程序代码块，所述程序代码块用于当所述程序在计算机上运行时，执行根据权利要求1-5中的任何一项所述的所有步骤。
8.一种计算机程序产品，包括存储在计算机可读介质上的程序代码块，所述程序代码块用于当所述程序产品在计算机上运行时，执行根据权利要求1至5中的任何一项所述的所有步骤。
9.一种用于在计算环境中使用的存储介质，诸如计算机存储器(520)或非易失数据存储介质(550)，所述存储器包括计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码用于执行根据权利要求1至5所述的方法。
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