CN105593576B - 一种用于控制具有双离合变速器的动力传动系的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制动力传动系的方法，所述动力传动系具有与对额定发动机力矩的负载要求相关地控制的内燃机和双离合变速器，所述双离合变速器具有两个子变速器，所述两个子变速器分别具有有效地设置在内燃机和子变速器之间的摩擦离合器，所述摩擦离合器具有变化的、能传递的最大离合器力矩，其中借助于离合器执行器沿着操纵行程设定预设的离合器力矩，将能传递的离合器力矩关于操纵行程的离合器特征曲线连续地调节并且一个子变速器的相对于额定发动机力矩减小的最大发动机力矩至少限定到能经由该子变速器的摩擦离合器最大传递的离合器力矩。为了不过度地降低要减小的额定发动机力矩，根据调节的能经由摩擦离合器传递的最大离合器力矩、与操纵行程相关的第一修正变量和与内燃机的动力特性相关的第二修正变量确定最大发动机力矩。

Description

一种用于控制具有双离合变速器的动力传动系的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制动力传动系的方法，所述动力传动系具有与对额定发动机力矩的负载要求相关地控制的内燃机和双离合变速器，所述双离合变速器具有两个子变速器，所述两个子变速器分别具有有效地设置在内燃机和一个子变速器之间的摩擦离合器，所述摩擦离合器具有变化的、能传递的最大离合器力矩，其中借助于离合器执行器沿着操纵行程设定预设的离合器力矩，将能传递的离合器力矩关于操纵行程的离合器特征曲线连续地调节并且一个子变速器的相对于额定发动机力矩减小的最大发动机力矩至少限定为经由该子变速器的摩擦离合器能传递的最大离合器力矩。
背景技术
具有构成为传动单元的内燃机和双离合变速器的这种动力传动系例如从DE 102005 036 894 A1中已知，所述双离合变速器具有两个子变速器和配属于其的摩擦离合器。在这种动力传动系中，经由有效的子变速器在挂入挡位并且闭合摩擦离合器时传递驾驶员期望的额定发动机力矩。在此，摩擦离合器设计为，使得能够传递内燃机的额定发动机力矩。在其他的无效的子变速器中，在摩擦离合器断开时挂入下一挡位。如果在双离合变速器中无中断地换挡，那么有效的子变速器的摩擦离合器断开并且无效的子变速器的摩擦离合器交叉地闭合，使得无效的子变速器现在变为有效的子变速器。在此，摩擦离合器由各一个离合器执行器，例如由DE 10 2004 009 832 A1中已知的杠杆执行器操纵。在此，借助于沿着滚动行程被电动机移位的横梁或滚动单元进行摩擦离合器的操纵，其中在一侧上弹性地夹紧的杠杆使操纵设备沿着摩擦离合器的操纵行程轴向地移位。在此，借助于例如从DE 102012 204 929 A1中已知的离合器特征曲线，各一个要传递的离合器力矩配属于滚动行程或操纵行程。由于摩擦离合器的摩擦区域如反压板和压紧板的摩擦衬片面和摩擦面的短时间的温度相关的和长时间的摩擦系数波动，实际离合器特征曲线变化，所述离合器特征曲线连续地例如借助于从WO 2007/124 710 A1中已知的特征曲线调节来调节。由于摩擦离合器的高的负载和损坏，经由摩擦离合器能传递的最大离合器力矩能够降低，使得不再能够传递期望的额定发动机力矩。为了避免摩擦离合器的进一步损坏并且在发动机力矩超过能传递的最大离合器力矩时避免发动机转速提高，例如从文献DE 10 2010 052 382 A1和DE2012 207 825 A1中已知的是，将发动机力矩限定为能传递的最大离合器力矩。在此，确定能传递的最大离合器力矩并且借助于发动机作用经由发动机控制器限制额定发动机力矩。由于离合器力矩的错误的估算和设定的额定发动机力矩的不准确性，在此额定发动机力矩能够过度地被限制进而造成动力传动系的不必需的功率损失。
发明内容
本发明的目的是，提出一种方法，其中动力传动系能够在摩擦离合器的传递能力减小时运行而没有过量的功率损失。
提出的方法例如用作为在动力传动系的控制装置的一个或多个控制器中动力传动系的控制软件的程序。动力传动系在不是最终的列举中包含与例如由动力传动系的控制装置或由驾驶员例如借助于加速踏板要求的对发动机力矩的负载要求相关地控制的内燃机和双离合变速器，所述双离合变速器具有两个子变速器，所述两个子变速器分别具有在内燃机和子变速器之间有效地设置的摩擦离合器。
摩擦离合器与双离合变速器的控制相关地传递预设的离合器力矩并且相应地由离合器执行器、优选杠杆执行器操纵。沿着操纵行程设定预设的离合器力矩。在此，杠杆执行器的增加的滚动行程对应于增加的操纵行程连同要传递的增加的离合器力矩。因此，在此涉及压式摩擦离合器。摩擦离合器中的每个的特征在于能传递的最大离合器力矩，所述离合器力矩能够短时间地、例如与离合器温度相关地和/或在长的距离中，例如由于磨损、老化和/或损坏而变化。根据离合器特征曲线进行摩擦离合器的设定，所述离合器特征曲线使预设的离合器力矩配属于预设的操纵行程或滚动行程。离合器特征曲线连续地适配于摩擦离合器的当前的特性，例如其摩擦系数和探测点。
确定的是，子变速器的摩擦离合器的能传递的最大离合器力矩低于额定发动机力矩，额定发动机力矩在具有所述摩擦离合器的有效的子变速器中限定为最大发动机力矩，所述最大发动机力矩低于经由所述摩擦离合器能传递的最大离合器力矩。在此，根据调节的、经由所述摩擦离合器能传递的最大离合器力矩、与操纵行程相关的第一修正变量和与内燃机的动力特性相关的第二修正变量确定最大发动机力矩。通过修正变量，能够将最大发动机力矩在不需将其限定为能传递的最大离合器力矩的运行状态中提高进而得到动力传动系的更好的性能如功率增长。
根据一个有利的实施方式，第一修正变量包含修正函数，所述修正函数在杠杆执行器的滚动行程小时根据摩擦离合器的小的操纵行程将最大发动机力矩增大预设的值超过从估算中求得的能传递的最大离合器力矩并且随着操纵行程如滚动行程的增加减小所述值。在此证实为有利的是，所述值在最大操纵行程如滚动行程时构成为负，以便在存在操纵的在误差公差范围之内的误差时仍然能够完全地闭合摩擦离合器。还证实为有利的是，在两个子变速器中，修正函数的值由两个单个子变速器的修正函数的值的最小值替代。修正函数尤其能够在双离合变速器在两个子变速器之间切换期间通过交叉地操纵摩擦离合器以有利地方式应用。修正函数能够由估算、计算或模拟形成并且在运行时间期间调节，其方式在于，考虑或估算重要的离合器参数，例如摩擦离合器的摩擦系数、材料变化、杠杆执行器的电动机的特性等。
第二修正变量考虑用于内燃机的运行的尤其在加速时所需的固有力矩。在一个优选的实施方式中，最大发动机力矩与内燃机的惯性矩、车辆加速度和在子变速器中挂入的挡位的传动比相关地增大。在此要考虑的是，为了在车辆加速期间加速内燃机需要通过内燃机的曲轴的飞轮和必要时其他部件例如发电机、空调压缩机等的转动加速而引起的高的固有力矩。所述固有力矩与从能传递的最大离合器力矩中得出的最大发动机力矩相加。有利地，惯性矩的、车辆加速度的和传动比的大小彼此倍增地相关联。第二修正变量能够归一化为最大发动机力矩的预设的份额，例如25％。换言之，在确定最大发动机力矩时，摩擦离合器依赖于额定发动机力矩。发动机力矩通常具有发动机力矩的例如至少±10Nm或10％的误差。这在发动机力矩低时造成在调节离合器特征曲线期间估算最大离合器力矩时的非常大的相对误差，所述调节在发动机力矩更小时执行。在所述估算过程中，不存在发动机力矩的限制。在杠杆执行器的滚动行程高时，即在能传递的最大离合器力矩的范围中时，离合器力矩的估算非常好并且具有更少的误差，使得仅须修正允许的调节误差。能够在下面列举的等式(1)中在第一修正变量中补偿所述边界条件。第二修正变量补偿内燃机的动力：
TrqEngMax＝TrqCIMax+TrqOff+TrqDyn (1)
在此，TrqEngMax表示通过减小的经由摩擦离合器能传递的最大离合器力矩限定的最大发动机力矩，TrqClMax表示经由摩擦离合器能传递的最大离合器力矩，TrqOff表示第一修正变量以及TrqDyn表示第二修正变量。对于第二修正变量TrqDyn适用下述等式(2)
TrqDyn＝JEng*AccVeh*RatioGear (2)
在较低的挡位中，第二修正变量例如能够为力矩的25％。经由摩擦离合器能传递的最大离合器力矩TrqClMax对应于来自离合器特征曲线的调节中的估算的力矩。第一修正变量是杠杆执行器的与滚动行程相关的偏移量TrqOff，所述偏移量在低于探测点时在小的力矩、例如大约50Nm时修正误差以及从预设的如能预设的阈值起例如在探测点的范围中或稍微在达到探测点之前直至例如大约35mm的最大滚动行程下降到大约-15Nm的可接受的误差。负值被选择，以便具有在误差时确保摩擦离合器闭合。
在考虑双离合器的两个摩擦离合器时，第一修正变量能够根据等式(3)被用到离合器特征曲线的两次估算的最小值上
TrqOff＝MIN(TrqOff1，TrqOff2) (3)
由此，在子变速器之间切换期间得到发动机力矩的尤其连续的特性。
第一修正变量优选也在子变速器之间切换时用于在转速匹配期间确定发动机力矩作用，使得能够在有效的切换时间中执行切换。
根据一个有利的实施方式，尽管有效的子变速器的摩擦离合器的能传递的减少的最大离合器力矩仍能够传递要求的额定发动机力矩。为此，经由具有限定为最大发动机力矩的额定发动机力矩的有效的第一子变速器，将在额定发动机力矩与最大发动机力矩之间的力矩差通过挂入相对于在第一子变速器中所挂入的挡位更高的挡位和滑动地运行的摩擦离合器经由第二子变速器传递。也就是说，根据等式(1)确定经由有效的子变速器的摩擦离合器能传递的最大离合器力矩。经由所述摩擦离合器传递能传递的最大离合器力矩。额定发动机力矩和最大发动机力矩的力矩差经由无效的子变速器传递，其方式在于，在所述子变速器中挂入下一更高的挡位并且闭合摩擦离合器，直至传递力矩差。
在此，滑动地运行无效的子变速器的摩擦离合器。为了保护所述摩擦离合器免受超负载，力矩传递经由无效的第二子变速器限定为到第二子变速器的摩擦离合器中的预设的能量输入。在超过预设的能量量值时，摩擦离合器至少部分地断开。由于摩擦离合器例如在牵引运行中、在斜坡上等情况下的允许的负载，能够从开始时将较小的力矩作为力矩差传递，以便在预设能量输入时能够延长摩擦离合器的运行寿命。此外，能够将经由摩擦离合器能传递的离合器力矩与离合器温度直至力矩差相关地设定。
根据提出的方法的一个有利的实施方式，在具有带有减小的最大能传递的离合器力矩的摩擦离合器的子变速器之间切换期间能够将在发动机力矩和最大发动机力矩之间存在的力矩差通过将其他的摩擦离合器提早地闭合或延迟地断开经由其子变速器在挂入的挡位中来传递。也就是说，内燃机的转速的超转速(Wegtouren)通过较小的经由摩擦离合器能传递的离合器力矩通过施加其他的摩擦离合器来拦截。
换言之，优选在机动车借助于相关的动力传动系以具有大的负载和/或在斜坡上恒速行驶时出现对内燃机的力矩极限的要求。在相应的行驶情况中，除了具有带有减小的能传递的最大离合器力矩的摩擦离合器的子变速器的运行之外，在无效的子变速器中优选预先选择下一更高的挡位并且接入所述子变速器的摩擦离合器，由此不必限制发动机力矩。所述策略优选借助于输入的能量限制，以便不过度加热离合器。在此，有效的摩擦离合器能够连续地以最大发动机力矩运行，而驾驶员不会觉察到内燃机(Flare，突然燃烧)的功率损失、超转速或舒适性损失。
在子变速器之间切换期间也能够应用将有效的子变速器的摩擦离合器的缺少的离合器力矩通过施加其他的子变速器的摩擦离合器来承担的策略。在此，在升挡时能够在转速匹配之后或转速匹配期间预先选择无效的子变速器的下一更高的挡位。理想地，在转速匹配期间已经挂入所述挡位，使得不再需要削减发动机力矩。
在降挡时，不需预先选择无效的子变速器的较低的挡位，因为所述挡位优选已经被挂入。在此，能够通过将断开的摩擦离合器不完全断开的方式直接防止内燃机的超转速。在额定发动机力矩和最大发动机力矩进而闭合的摩擦离合器的能传递的最大离合器力矩之间的差通过断开的摩擦离合器补偿。
附图说明
根据方法的优选的实施方式的图1至5的图表详细描述本发明。在此示出：
图1示出用于描述第一修正变量的修正函数的图表；
图2示出具有最大发动机力矩关于摩擦离合器的操纵行程的变化的描述的图表；
图3示出双离合变速器的两个子变速器之间的切换的图表；
图4示出双离合变速器的两个子变速器之间的升挡的切换图表；以及
图5示出双离合变速器的两个子变速器之间的降挡的切换图表。
具体实施方式
图1的图表示出上面列举的等式(1)的第一修正变量TrqOff的修正函数f(KI)。关于用于操纵摩擦离合器的杠杆执行器的操纵行程s或与所述操纵行程相关联的滚动行程的、对应于修正力矩M(KI)的第一修正变量在操纵行程s小进而离合器行程小时预设例如50Nm的高的修正力矩M(KI)。从摩擦离合器的探测点TP起，所述修正力矩随着操纵行程s的增加而减小并且在最大操纵行程s时为负并且例如为-15Nm。也就是说，最大发动机力矩相对于经由摩擦离合器能传递的最大离合器力矩的估算减小至，使得摩擦离合器能够在所有情况下闭合并且不在预期的程度上滑动。“最大发动机力矩”在此理解为低于额定发动机力矩的、经由摩擦离合器能以减小的传递能力传递的发动机力矩。
图2的图表示出发动机力矩M(M)关于操纵行程s的在低于在此220Nm的额定发动机力矩的、例如170Nm的经由摩擦离合器能传递的最大离合器力矩M(K，max)时的变化。基于第一修正变量的修正函数f(K1)，发动机力矩M(M)从探测点TP起直至最大操纵行程s(max)减小并且在最大操纵行程s(max)时低于例如为155Nm的能传递的最大离合器力矩M(K，max)，以便能够在允许的误差公差之内可靠地闭合摩擦离合器。
图3的图表根据关于时间t施加的力矩M示出在双离合变速器的两个子变速器之间的切换过程。在此，无效的子变速器的经由摩擦离合器能传递的最大离合器力矩M(K2，max)相对于经由其他的摩擦离合器能传递的最大离合器力矩M(K1，max)减小。在切换期间，交叉地运行两个摩擦离合器，也就是说，有效的子变速器的摩擦离合器的离合器力矩M(K1)减小，而(仍)无效的子变速器的摩擦离合器的离合器力矩M(K2)提高，使得在从有效的子变速器切换到无效的、随后有效的子变速器期间发动机力矩M(M)转向。由于无效的子变速器的摩擦离合器的传递能力减小，在切换期间根据图2进行到发动机力矩M(M)中的力矩作用，使得额定发动机力矩M(soll)限定为低于能传递的最大离合器力矩M(K2，max)的最大发动机力矩M(max)。
图4的图表示出关于时间t的在双离合变速器的两个子变速器之间的升挡。图表的上部示出关于时间t的力矩曲线，其中示出发动机力矩M(M)，具有没有损坏的摩擦离合器的有效的子变速器的离合器力矩M(K1)连同在切换前有效的子变速器的能传递的最大离合器力矩M(K1)和无效的子变速器的离合器力矩M(K2)连同减小的能传递的最大离合器力矩M(K2，max)。下部示出关于时间t的转速曲线，其中示出发动机的转速n(M)，有效的子变速器的变速器输入轴的转速n(K1)和无效的子变速器的变速器输入轴的转速n(K2)。与在图3中示出的切换不同，除了在时间区间Δt(M)期间的力矩作用之外，发动机力矩M(M)没有减小。也就是说，在切换之后有效的、具有摩擦离合器的子变速器中将所述摩擦离合器缺少的力矩差M(diff)通过施加在切换后无效的子变速器的摩擦离合器在挂入下一更高的挡位时实现，所述摩擦离合器具有减小的能传递的最大离合器力矩M(K2，max)。以这种方式，所有的额定发动机力矩M(soll)能够经由双离合变速器传递。为了减少由于摩擦离合器的传递能力的减小而引起的在箭头1的范围中的内燃机(Flare)的转速n(M)的超转速，在现在无效的子变速器中挂入下一挡位之后，接入摩擦离合器高于力矩差M(diff)(箭头2)。如果已经挂入要挂入的挡位，那么能够根据箭头3将离合器力矩M(K1)根据虚线的示图提早地接入并且根据在箭头4的区域中的虚线的示图完全地避免内燃机的转速n(M)的超转速。
在相应于图4的示图中，图5示出关于时间t的在双离合变速器的两个子变速器之间的降挡。在此，基于在切换前的行驶情况将发动机力矩M(M)以及离合器力矩M(K1)设定为低于没有损坏的摩擦离合器的最大能传递的离合器力矩M(K1，max)。基于对降挡的要求，在无效的子变速器中已经挂入下一更低的挡位。在降挡时，在切换期间发动机力矩M(M)提高到额定发动机力矩M(soll)。为了在切换期间避免在切换到具有带有离合器力矩M(K2)和减小的能传递的最大离合器力矩M(K2，max)的摩擦离合器的子变速器时内燃机的转速n(M)的超转速，将离合器力矩M(K1)短时间地在时间点t1提高到能传递的最大离合器力矩M(K1，max)并且接着下降到力矩差M(diff)，使得在两个子变速器上观察，在现在无效的子变速器的以力矩差M(diff)施加的摩擦离合器中能够以更高的挡位传递总的发动机力矩M(soll)，尽管具有减小的能传递的最大离合器力矩M(K2，max)的摩擦离合器的传递能力减小。
附图标记列表
f(KI) 修正函数
M 力矩
M(diff) 力矩差
M(K) 离合器力矩
M(K1) 离合器力矩
M(K2) 离合器力矩
M(KI) 离合器力矩
M(K，max) 经由摩擦离合器能传递的最大离合器力矩
M(K1，max) 经由摩擦离合器能传递的最大离合器力矩
M(K2，max) 经由摩擦离合器能传递的最大离合器力矩
M(M) 发动机力矩
M(max) 最大发动机力矩
M(soll) 额定发动机力矩
n(M) 内燃机转速
n(K1) 子变速器的变速器输入轴的转速
n(K2) 子变速器的变速器输入轴的转速
s 操纵行程
s(max) 最大操纵行程
TP 探测点
t 时间
t1 时间点
Δt(M) 时间区间
1 箭头
2 箭头
3 箭头
4 箭头

Claims (10)

1.一种用于控制动力传动系的方法，所述动力传动系具有与对额定发动机力矩(M(soll))的负载要求相关地控制的内燃机和双离合变速器，所述双离合变速器具有两个子变速器，所述两个子变速器分别具有有效地设置在所述内燃机和子变速器之间的摩擦离合器，所述摩擦离合器具有变化的、能传递的最大离合器力矩(M(K，max)，M(K1，max)，M(K2，max))，其中借助于离合器执行器沿着操纵行程(s)设定预设的离合器力矩(M(K)，M(K1)，M(K2))，将能传递的所述离合器力矩(M(K)，M(K1)，M(K2))关于所述操纵行程(s)的离合器特征曲线连续地调节并且一个子变速器的相对于所述额定发动机力矩(M(soll))减小的最大发动机力矩(M(max))至少限定到能经由该子变速器的摩擦离合器最大传递的离合器力矩(M(K，max)，M(K2，max))，
其特征在于，根据调节的能经由所述摩擦离合器最大传递的离合器力矩(M(K，max)，M(K2，max))、与所述操纵行程相关的第一修正变量和与所述内燃机的动力特性相关的第二修正变量确定所述最大发动机力矩(M(max))。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一修正变量借助于修正函数(f(KI))在操纵行程(s)小于探测点(TP)时增大预设的值使所述最大发动机力矩(M(max))超过能最大传递的所述离合器力矩(M(K，max)，M(K2，max))，并且在所述操纵行程(s)达到所述探测点(TP)后随着操纵行程(s)的增大减小所述值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述值在操纵行程最大时为负。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在两个子变速器中，所述修正函数的值由两个单独的所述子变速器的所述修正函数的值的最小值确定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二修正变量与所述内燃机的惯性矩、车辆加速度和在所述子变速器中挂入的挡位的传动比相关地增大所述最大发动机力矩(M(max))。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述惯性矩的、所述车辆加速度的和所述传动比的大小彼此倍增地相关联。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二修正变量归一化为所述最大发动机力矩(M(max))的预设的份额。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在额定发动机力矩(M(soll))经由第一子变速器限定到所述最大发动机力矩(M(max))时，在额定发动机力矩(M(soll))和最大发动机力矩(M(max))之间的力矩差(M(diff))通过挂入相对于在所述第一子变速器中所挂入的挡位更高的挡位和滑动地运行的摩擦离合器经由第二子变速器来传递。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将经由所述第二子变速器的力矩传递限定为到所述第二子变速器的所述摩擦离合器中的预设的能量输入。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在具有带有减小的能传递的最大离合器力矩(M(K2，max))的摩擦离合器的子变速器之间切换期间，将在额定发动机力矩(M(soll))和最大发动机力矩(M(max))之间存在的力矩差(M(diff))通过将其他的摩擦离合器提早地闭合或延迟地断开经由其子变速器在挂入挡位的情况下来传递。
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