CN110621900B - 用于控制机动车辆的发动机组以防止发动机失速的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制机动车辆的发动机组的方法，该发动机组包括联接装置，该联接装置适于根据联接命令(CA_emb)选择性地使传动发动机的传动轴和变速箱的主轴转动联接。该方法还包括计算主轴转速(R_ap)和传动发动机失速转速的值(R_cal)之间的转速差(ΔR)、根据转速差(ΔR)计算联接限制设定值(CS_lim)、以及通过联接限制设定值(CS_lim)对联接命令(CA_emb)的控制。本发明适用于包括具有常规动力或混合动力的受控传动系的车辆。

Description

用于控制机动车辆的发动机组以防止发动机失速的方法

技术领域

本发明的领域涉及一种用于控制发动机组以防止发动机失速的方法。

背景技术

某些机动车辆配备有自动变速箱以及由发动机组的控制装置控制的离合器，该控制装置也称为监控器。四驱或两驱混合动力车辆、以及某些具有热力牵引的常规架构就是这种情况。

通常，离合器是联接装置，其允许根据联接命令选择性地使驱动发动机的传动轴和变速箱的主轴转动联接。众所周知，离合器可以控制成以下三种状态：打开状态，使发动机与车轮完全断开；滑动状态，使发动机转速脱离车轮转速；锁闭状态，使发动机转速关联车轮转速。在突然减速或突然制动的情况下，如果离合器被调到锁闭状态，可导致发动机具有低于失速转速的运行转速，该失速转速也称为怠速转速。失速转速确定了转速阈值，如果发动机的传动轴的转速被降低到该转速阈值以下，则低于该阈值时发动机可能会失速。

在锁闭状态下，离合器由锁闭设定值控制，以允许获得大于发动机扭矩的可传递扭矩。通常，该锁闭设定值是预确定的且恒定的，并且在监控器中被配置为足够大的可传递扭矩值，以保持大于发动机扭矩的范围。在紧急制动的情况下，离合器由快速打开设定值控制，以避免发动机的失速。

图1示出了根据现有技术的常规控制方法的在减速阶段期间联接装置的控制时序。上方的曲线图示出以每分钟转速为单位的转速值，其中示出了变速箱的主轴10的转速、以虚线示出的发动机传动轴11的转速、以及失速转速12。下方的曲线图示出以N.m为单位的扭矩值：离合器14在可传递扭矩上的命令、离合器实现的可传递扭矩13、驾驶员期望设定值16、以及发动机扭矩设定值15。如在图1中可见，锁闭设定值是恒定的，并且保持不变直至检测到失速风险。当检测到这种失速风险时，离合器被控制为打开设定值，该设定值导向零传递扭矩。在锁闭设定值和打开设定值之间的扭矩跃变17导致打开延迟18，从而引起发动机的失速。该打开延迟一方面由监控器处理计算和控制信号的时间引起，另一方面由离合器的致动器的运行时间引起(例如，致动器移动到控制位置的速度、或者液压回路的填充和压力上升的速度)。

此外，从现有技术中已知，文献EP0872669B1描述了一种联接装置的控制方法，其中，打开设定值根据相对于第一速度阈值和第二速度阈值的车辆速度来控制快速或慢速打开。应注意的是，该策略取决于相对于速度阈值的车辆速度，并且未考虑变速比。这种策略的问题在于，对于非常低的行驶速度，该策略会导致离合器缓慢且不必要的打开。因此就不可能在低速时以离合器完全锁闭的状态行驶。此外，失速转速可根据尤其是发动机温度的驾驶条件而变化。所提出的该策略也不再适用于失速转速。

发明内容

因此，需要解决上述的问题并改善防止发动机失速的发动机组的控制策略。

更具体地，本发明涉及一种机动车辆的发动机组的控制方法，该发动机组包括联接装置、传动发动机和变速箱，该联接装置适于根据联接命令选择性地使驱动发动机的传动轴和变速箱的主轴转动地联接。根据本发明，该方法还包括：计算主轴的转动转速与传动发动机的失速转速值之间的转速差，根据转速差计算联接限制设定值，以及通过联接限制设定值对联接命令的控制。

更具体地，联接限制设定值将联接装置控制在锁闭状态。

优选地，该方法还包括确定该联接装置的锁闭设定值，该联接命令是函数的计算结果，该函数得出可传递扭矩值，该值是联接限制设定值和锁闭设定值之中的较小值。

此外，当转速差达到预确定最小阈值时，联接限制设定值达到最小联接限制值，该最小联接限制值小于锁闭设定值。

在变型中，最小联接限制值在限定的可传递扭矩值范围内，该范围在驱动发动机的发动机扭矩设定值的瞬时值的上下大约10N.m。

此外，该方法规定，当转速差小于预确定最小阈值时，通过联接装置的打开设定值控制联接命令。

根据第一计算模式，联接限制设定值是线性函数的计算结果，该线性函数根据增益系数和转速差计算联接限制值。并且根据第二计算模式，该联接限制设定值是预确定映射的计算结果，该预确定映射针对每个转速差值给予联接限制值。

在变型中，失速转速的值根据驱动发动机的运行参数的瞬时值计算。

根据本发明，提供了一种机动车辆，该机动车辆包括由控制装置控制的发动机组，在该发动机组中，控制装置实施根据前述实施例中任一项的方法。

得益于本发明，该控制方法允许缩短联接装置的打开时间，而与传动的啮合速度比无关，并且该控制方法根据热力发动机的工作条件和失速转速而变化。此外，可以在保持对处于完全锁闭状态的联接装置的控制的同时以低速行驶。为此目的，限制设定值根据主轴转速连续调整可传递扭矩，以便缩短打开阶段的打开时间。

附图说明

通过阅读以下包括仅作为说明性示例给出并由附图示出的本发明的实施例的详细描述，本发明的其他特征和优点将更加清楚地显现，在附图中：

-图1示出了根据现有技术的常规控制方法的减速阶段期间联接装置的控制序列；

-图2示出了适于实施本发明的机动车辆的发动机组；

-图3示出了根据本发明的发动机组的控制装置的控制模块；

-图4示出了根据本发明的控制方法的减速阶段期间联接装置的控制序列；

-图5示出了根据本发明的联接限制设定值的两种计算模式。

具体实施方式

本发明适用于机动车辆，其中，如图2所示，发动机组包括驱动发动机21、变速箱23和受控联接装置22，此外，该发动机组配备有控制装置以对这些装置进行调控。在实施例中，驱动发动机21是包括传动轴211的内燃热力发动机，该传动轴211转动地连接到联接装置的输入端。受控变速箱23包括主轴231，该主轴231转动地连接到联接装置的输出端，并且可以配置成在热力发动机和车辆的车轮24之间施加一个或多个减速比。变速箱的输出处的副轴传动地连接车辆的车轮24。

表示成每分钟转数的发动机转速可以通过计算来估算或通过转速传感器测量。同样地，变速箱主轴231的转速可以由传感器测量或通过计算估算。可以通过估算模块来实施本领域技术人员已知的计算方法，以便根据车辆的车轮速度和变速箱的啮合减速比来计算主轴231的转速。应补充的是，可以根据联接装置的状态而基于发动机转速估算主轴的转速，或者基于主轴的转速估算发动机转速。

此外，失速转速由控制装置的估算模块连续地估算。也称为热力发动机怠速转速的失速转速是存储在控制装置存储器中的例如大约800tr/min的预确定值，或者是根据诸如发动机水温的热力发动机21的运行参数瞬时值而连续地计算出的值。

联接装置22适于根据联接命令选择性地使传动轴211和主轴231转动连接，以便将发动机扭矩传递到车轮。例如，联接装置22是由离合器致动器致动的多片式离合器，该致动器例如是液压千斤顶或液压回路电磁阀，该致动器由发动机组的控制装置计算出的联接命令来控制。联接命令例如是致动器通电的命令。

联接命令适于控制离合器致动器，以将离合器22配置成处于锁闭状态、打开状态或滑动状态。通常，离合器22由锁闭设定值控制，以使得可传递锁闭扭矩大于热力发动机21的发动机扭矩，也就是说，离合器22被控制到恒定的可传递扭矩值，该恒定可传递扭矩值大于发动机扭矩或大于可传递扭矩值，或者具有在发动机扭矩之上的固定扭矩差值。在打开状态下，发动机扭矩向车轮24的传递被中断。热力发动机21的传动轴211和变速箱的主轴231因此分离。从锁闭状态到打开状态的过渡通过打开设定值来实现，该打开设定值由发动机组的控制装置计算得出。该控制装置控制离合器致动器，以使得离合器22的可传递扭矩值从非零可传递扭矩值变为零可传递扭矩值。

图3示出了用于实施根据本发明的控制方法的发动机组的控制装置的控制模块。通常，控制装置包括一个或多个集成电路计算机，该计算机联接到存储器并用于实施用于运行发动机组的控制功能。特别地，存储器记录控制功能，该控制功能包含用于实施根据本发明的控制方法的指令。

根据来自车辆的速度控制装置的加速或制动参数，例如通过比率传感器测量加速踏板或制动踏板的位置、或者踩踏踏板速度或踩踏踏板加速度，第一接口模块31通过驾驶室的控制界面计算驾驶员期望扭矩设定值CP_cvc。第二分配模块32计算在发动机组的扭矩致动器之间分配的扭矩设定值，尤其是向热力发动机21的控制模块33分配的发动机扭矩设定值CS_mth、以及向离合器22的控制模块35分配的锁闭和打开设定值CS_ver/CS_ouv。热力发动机的控制模块33向发动机21发送发动机扭矩命令CA_mth，并且控制模块35向离合器致动器22发送联接命令CA_emb。

根据本发明，控制装置还包括离合器22的可传递扭矩的限制模块34。该限制模块34包括用于在车辆运行期间连续计算以下值的装置：主轴231的转动转速R_ap与热力发动机21的失速转速值R_cal之间的转速差ΔR(以每分钟转数表示)；以及根据转速差ΔR计算用于控制离合器的联接限制设定值CS_lim。接下来将在图5中描述联接限制设定值CS_lim的计算模式。

此外，计算限制设定值CS_lim的值以确保离合器22的锁闭。然而，不排除限制设定值CS_lim可以达到对应于离合器22开始滑动的可传递扭矩值。在这种可能发生的情况下，转速差ΔR接近触发离合器打开的预确定最小阈值45时，达到滑行状态。该控制模式的优点在于，减小了离合器打开时的扭矩跳变。因而缩短了打开时间。

应注意到，可以根据对主轴转速R_ap的估算或测量，或者根据对发动机转速R_mth的测量或估算来计算转速差ΔR。限制模块34将联接限制设定值CS_lim传输到离合器的控制模块35。

在本发明的范围内，离合器22的控制模块35通过联接限制设定值CS_lim或通过离合器打开设定值CS_ouv来控制。因此，至少通过联接限制设定值CS_lim来控制联接命令CA_emb，以将离合器22致动至锁闭状态，并且通过打开设定值CS_ouv来控制联接命令CA_emb，以将离合器22致动至打开状态。

在变型中，为了控制离合器22的锁闭状态，联接命令CA_emb也可以通过锁闭设定值CS_ver来控制。锁闭设定值允许将锁闭状态保持稳定，以避免根据转速差ΔR控制不断变化的离合器。设定值CS_lim、CS_ouv、CS_ver是以N.m表示的可传递扭矩设定值。优选地，在离合器的锁闭状态下，联接设定值CA_emb是以下函数的得出值：CA_emb＝MIN(CS_ver；CS_lim)的得数，其中MIN是得出扭矩值的函数，该扭矩值是这两个设定值中的较小值。当处于由控制装置控制的打开状态时，控制模块35根据打开设定值CS_ouv的值来控制扭矩命令CA_emb。

在图4中，描述了减速阶段期间的发动机组的控制方法的实施序列。在上方的曲线图中，示出了以虚线表示的发动机转速R_mth的、以及以实线表示的主轴转速R_ap的以每分钟转数为单位的数值。失速转速R_cal对应该序列中的恒定阈值。然而，可能的是，失速转速可根据热力发动机21的运行参数而变化。该序列对应于快速减速序列，在该快速减速序列中，主轴转速R_ap变为零值。在下方的曲线图中，示出了联接命令CA_emb的以N.m为单位的值、以及在序列的不同阶段期间控制联接命令CA_emb的离合器设定值CS_ver、CS_lim、CS_ouv的以N.m为单位的值。示出了驾驶员期望扭矩设定值CP_cvc、以及发动机扭矩命令CA_mth和离合器所实施的可传递扭矩CP_emb，发动机扭矩命令CA_mth和可传递扭矩CP_emb以虚线示出。

图4以双箭头示出了在减速阶段的给定时刻的转速差ΔR。发动机组的控制方法包括连续地计算转速差ΔR的步骤、以及根据转速差ΔR连续计算联接限制设定值CS_lim的步骤。设定值CS_lim根据转速差逐渐且线性地变化。

在时刻40之前，联接命令CA_emb最初被控制到大于发动机扭矩CA_mth的锁闭设定值CS_ver。因此，离合器被控制在稳定锁闭状态。为此目的，锁闭设定值具有恒定值，该恒定值确保在所有可预见的行驶情况期间离合器完全锁闭。

应注意到，在时刻40之前，根据转速差ΔR计算得出的限制设定值CS_lim的值大于锁闭设定值CS_ver。然而，如上所述，联接命令CA_emb由设定值CS_lim和CS_ver之间的较小值控制。

在时刻40之后直至时刻42，联接命令CA_emb由限制设定值CS_lim控制。实际上，在该阶段期间，转速差ΔR的值减小，并且限制设定值CS_lim的值变得小于锁闭设定值CS_ver的值。可以看出，在减速期间，设定值CS_lim在时刻40和时刻42之间逐渐减小，并且由离合器实施的扭矩命令CP_emb根据离合器致动器特有的反应时间而响应于设定值CS_lim。因此，得益于本发明，在临近离合器的打开时，控制离合器致动器以逐渐且连续地减小打开离合器所需的扭矩跃变并因此减小离合器的打开时间。通过缩短离合器的打开时间而减小了热力发动机失速的风险，并且由于扭矩跳变的减小而减小了离合器控制***的振动和声响。

在时刻42，转速差ΔR达到用于触发打开离合器22的预确定最小阈值45。例如，最小阈值45可以是比热力发动机21的失速转速大200tr/min的差值。在该时刻，联接限制设定值CS_lim控制最小联接限制值41，该最小联接限制值小于锁闭设定值CS_ver的值。从琐闭状态到打开状态的过渡在时间段44内实施，该锁闭状态被控制到联接限制设定值41。

最小联接限制值41是预确定的值。在另一变型中，计算出该最小联接限制值是为了与发动机扭矩设定值CS_mth的瞬时值配合，或者是为了在发动机扭矩设定值CS_mth的瞬时值的上下大约10N.m的限定值范围内，即例如[CS_mth-10Nm；CS_mth+10N.m]。优选地，值41大于发动机扭矩设定值CS_mth，以保持发动机扭矩完全向车轮传递，直到离合器打开的时刻。然而，不排除可传递扭矩值41显著地小于开始滑动值，以便缩短打开持续时间44。

在所有情况下，持续时间44小于从锁闭设定值CS_ver所控制的锁闭状态开始的打开持续时间。持续时间44取决于离合器致动器的打开反应的动作过程(例如，控制液压回路中压力升高的时间或控制千斤顶的位置移动的时间)。

此外，在时刻42之后，当转速差ΔR小于预确定最小阈值45时，通过打开设定值CS_ouv控制联接命令CA_emb。在持续时间44中，根据离合器致动器允许的最快致动反应实施离合器的可传递扭矩CP_emb的反应动作。在时刻43，离合器22的可传递扭矩CP_emb为零。因此，该离合器处于有效打开的状态。此外，热力发动机21控制到其失速转速(或怠速转速)之上，以防止热力发动机21失速。主轴的转速R_ap继续下降至零转速，其表明车辆已停止。

现在在图5中示出联接限制设定值CS_lim的计算。示出了两个非限制性实施例。该曲线图在纵坐标示出了限制设定值CS_lim的可传递扭矩值，在横坐标示出了以每分钟转数为单位的转速差ΔR的值。该限制设定值CS_lim在可传递扭矩值之间变化，对于触发打开离合器22的预确定最小阈值45和最大差值46之间的转速差ΔR的值而言，该可传递扭矩值在最小联接限制值41和最大联接限制值47之间。锁闭的可传递扭矩值47等于锁闭设定值CS_ver的值，或者在变型中，可传递扭矩值可以达到离合器的可传递扭矩最大极限。阴影区域53代表离合器的打开区域。

限制模块34计算设定值CS_lim的可传递扭矩的(线性或非线性)递减，直至降低到扭矩限制最小值41，而转速差ΔR朝向预确定最小阈值45减小。

在第一计算模式中，联接限制设定值CS_lim是连续线性函数51的计算结果，该线性函数51根据增益系数和转速差ΔR计算联接限制值。如图5所示，增益系数是恒定的，但其也可以根据转速差ΔR的值变化。

然而，为了避免离合器的限制设定CS lim的连续变化，可以考虑第二计算模式，在第二计算模式中离合器联接限制设定值CS_lim是预确定映射52的计算结果，对于转速差ΔR的每个值，该预确定映射52得出联接限制的有限值521、522、523、524、525。因此，在车辆的减速阶段传递扭矩的递减是逐级进行的。该映射由多个阶段组成，根据所需的渐进性，可以为两个或多个阶段。在该计算模式中，示出了五个阶段。可传递扭矩521、522、523、524、525的每个阶段分别对应于转速差值范围451、452、453、454、455的。

根据希望达到的离合器的性能，可以考虑根据转速差ΔR进行的限制设定值CS_lim的其他计算函数，以便临近触发打开时减小离合器的可传递扭矩。

本发明适用于具有热力牵引的常规机动车辆或者混合动力机动车辆，该车辆包括自动传动装置，该自动传动装置配备有诸如(多片或具有摩擦盘)的受控离合器、或爪形联结器的联接装置，该联接装置用于联接传动轴和变速箱的主轴。在不脱离本发明的范围的情况下，该方法适用于任何配备有在接近失速转速的较低转速期间可能受失速影响的驱动发动机的车辆，该驱动发动机例如内燃热力发动机或液压发动机。

Claims (10)

1.一种用于控制机动车辆发动机组的方法，所述发动机组包括联接装置(22)、驱动发动机(21)和变速箱(23)，所述联接装置(22)适于根据联接命令(CA_emb)选择性地使所述驱动发动机(21)的传动轴(211)和所述变速箱(23)的主轴(231)转动地联接，其特征在于，所述方法还包括：计算所述主轴(231)的转动转速(R_ap)与所述驱动发动机(21)的失速转速的值(R_cal)之间的转速差(ΔR)，利用线性函数或预确定映射根据所述转速差(ΔR)计算联接限制设定值(CS_lim)，以及通过所述联接限制设定值(CS_lim)对所述联接命令(CA_emb)的控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述联接限制设定值(CS_lim)将所述联接装置(22)控制在锁闭状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定所述联接装置(22)的锁闭设定值(CS_ver)，所述联接命令(CA_emb)是函数的计算结果，所述函数得出可传递扭矩值，所述可传递扭矩值是所述联接限制设定值(CS_lim)和所述锁闭设定值(CS_ver)之中的较小值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述转速差(ΔR)达到预确定最小阈值(45)时，所述联接限制设定值(CS_lim)达到最小联接限制值(41)，所述最小联接限制值小于所述锁闭设定值(CS_ver)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述最小联接限制值(41)在限定的可传递扭矩值的范围内，所述范围在所述驱动发动机(21)的发动机扭矩设定值(CS_mth)的瞬时值的上下大约10N.m。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，当所述转速差(ΔR)小于所述预确定最小阈值(45)时，通过所述联接装置(22)的打开设定值(CS_ouv)控制所述联接命令(CA_emb)。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述联接限制设定值(CS_lim)是线性函数(51)的计算结果，所述线性函数根据增益系数和所述转速差(ΔR)计算联接限制值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述联接限制设定值(CS_lim)是预确定映射(52)的计算结果，所述映射针对所述转速差(ΔR)的每个值给予联接限制值(521、522、523、524、525)。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述失速转速的值(R_cal)根据所述驱动发动机(21)的运行参数的瞬时值计算。

10.一种机动车辆，其包括由控制装置控制的发动机组，其特征在于，所述控制装置实施根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

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