专利名称:用于控制自动机械变速器系统的方法，包括变速器换挡后离合器和燃油的控制的制作方法
本发明涉及的是提供多级齿轮减速比的自动传力变速器，例如自动机械变速器(即AMTS及其控制系统和方法。特别地，本发明涉及用于自动机械变速系统的控制系统和方法，其中，选档和换档是根据测定和/或计算的参数作出和/或执行的，如车速或变速器输出轴转速，变速器输入轴转速，发动机转速;油门开度，油门开度变化率、车辆和/或发动机转速变化率等等。特别地，本发明涉及的用于控制自动机械变速系统的方法是在完成变速器换档操作后主离合器重新接合期间进行的，包括控制主离合器和发动机供油量。
利用刚性离合器的自动机械式和利用摩擦离合器的行星齿轮传动式两种自动变速器的应用及其控制系统，在先有技术中是为人所知的。对于自动变速器采用分离逻辑电路和/或软件控制的微处理机的电子控制系统，其中，选档和换档是根据某种检测和/或计算参数完成的，例如，车速(或变速器输出轴转速)，变速器输入轴转速，发动机转速，车速变化率，发动机转速变化率，油门开度，油门开度变化率，油门全开(即换低档-“Kickdown)，制动机构操作，当前传动比等等在先有技术中已有所知。用于车辆的这种自动/半自动变速器控制系统的例子通过参考美国专利可知，专利号为4361060;4551802;4527447;4425620;4463427;4081065;4073203;4253348;4038889;4226295;3776048;4208929;4039061;3974720;3478851和3942393。这些专利的公开内容作为参考结合在此。
用于自动控制AMT系统车辆主离合器接合和分离的自动控制系统/子系统在先有技术中是已知道的，这通过参考美国专利可知，专利号为4081065;4401200;4413714;4432445;4509625和4576263，这些专利的公开内容作为参考结合在此。
上述参考的自动/半自动变速器控制系统在大部分状态对控制车辆主离合器是有效的，但在某些状态下如果燃油随着油门踏板的位置向发动机供油，则离合器不可能足够快地接合去控制发动机(即防止发动机以比想要的转速还高的转速运转)和/或不能给出平稳的离合器接合。
按照本发明所提供的用于自动/半自动机械变速系统的控制系统，最好是电子控制系统，和控制方法，已将先有技术中的缺点克服或限制到最小，其中，离合器接合，油门位置，选档和换档是根据检测和/或计算的参数作出或/和执行的，该参数至少应包括表示发动机转速变化率、输入轴转速变化率和油门开度的输入信号。其它输入信号/参数，如表示变速器输入轴转速、输出轴转速、油门开度变化率、主离合器状态，当前啮合传动比、车辆制动操作等等的信号也都用来确定自动机械变速系统的控制。
用来处理各种输入信号的预定逻辑规则或程序包含一种方法，它用来检测变速器换档操作的完成情况，计算误差值(E)，该值是输入轴转速变化率，发动机转速变化率和油门位置的函数，如果误差值(E)超过预定的参考值，则控制离合器使误差值(E)降至最小，因此当误差值(E)超过参考值时，以上方法防止发动机供油量的进一步增加。
更可取地，此控制方法能使误差值(E)降至最小，误差值(E)可由方程式表示E＝K1+(K2★A)+(K3★dn/dt)+(K4★dIS/dt)，其中K1＝加权指数;
K2＝加权指数;
A＝油门开度的非线性函数;
K3＝加权指数;
N＝发动机转速;
dN/dt-发动机加速度;
K4＝加权指数;
IS＝输入轴转速;
dIS/dt＝输入轴加速度;
E＝误差。
如果误差(E)为正数，操作机构将使离合器接合，如果误差(E)为负，则使离合器分离。
此控制方程只有当完成变速器换档后离合器正要接合时才有效。
因此，本发明的目的正是提供一个新的和改进的用于自动机械变速系统的控制方法，它包括识别和检测变速器换档操作后的离合器的重新接合，通过控制离合器使计算误差值降至最低。如果误差值超过预定值，则能阻止发动机供油量增加。
图1是本发明自动机械变速器控制系统的组成和相互关系的图示说明。
图2A和图2B是以流程图标出的符号说明，表示实现本发明方法的较佳方式。
图1用图示表明一个自动机械变速系统10，其中包含一个自动多速(multi-speed)复合换档变速器12，由油门控制的大家熟悉的柴油机的发动机14，通过主离合器16而驱动，用于使发动机14减速的发动机制动器，如排气制动器17和/或输入轴制动器18，它们在主离合器16分离上，对输入轴施加阻力是有效的。并得到装备，这在先有技术中是知道的。自动变速器12的输出就是轴20的输出，它用来与相适应的车辆部件作驱动连接，如驱动桥差速器，分动器等等这在先有技术中是大家所知道的。
上面提到的传动系的部件受几个装置的作用和控制，其中每一个装置将在下面详述。这些装置包括一个油门位置，即油门开度控制器22，它可以检测到操作者控制的车辆油门或其它燃油节流器24的开度，一个用于控制发动机14供油量的燃油控制装置26，一个发动机转速传感器28，它用来检测其转速，一个离合器控制器30，它使离合器16分离和接合，也可提供离合器状态的信息;一个输入轴制动控制器31，一个变速器输入轴转速传感器32，一个变速器控制器34，它有效地使变速器12换档，进入选定的传动比，并给出表示当前变速器状态的信号，一个变速器输出轴转速传感器36。车辆制动控制器38检测车辆制动踏板40的启动。
上述的这些装置向中央处理单元或控制装置42提供信息和/或从那里接受指令。中央处理单元42可以包括模拟和/或数字电子计算和逻辑电路系统，其特定的构造和结构不属于本发明的范围。中央处理单元42也可以从换档控制总装44接收信息，由此车辆操作者可以选择倒档(R)、中间档(N)和前进档(D)操作车辆。电源(未示出)和/或压缩气(未标出)向各种检测和控制装置和/或处理单元提供电力和/或气动源。错误指示器或报警器46可以显示特殊错误本身，或只给出信号以示有未识别错误的存在。上面描述的这类传动系部件及其控制装置的形式在先有技术中是大家知道的，可参考前面提到的美国专利，号为4361060;3776048;4038889和4226295，得到进一步详细地了解。
传感器22，28，32，36，38和44可以是任一已知的产生模拟量或与其所控制的参数成正比的数字信号的类型和结构。同样，控制器17，18，26，30和34可以具有任一已知的电动、气动或电-气动的形式，用于响应来自处理单元42的指令信号执行操作。燃油控制装置26通常按操作人员设定的油门位置24向发动机14供油，但为了使变速器在挂档或脱档期间同步，可以使供油量按处理单元42的指令减少(燃油下降)或增加(燃油增加)。如果燃油下降或增加的操作完成时，燃油控制装置26的设定“FC”不同于油门踏板24的设定“TP”，则燃油控制装置为了与油门的设定相匹配，则适当地向上或向下调整。从油门设定观点出发的，对调整燃油控制装置的控制系统，仅作为例子，在美国专利，号为4493228中有所说明，该专利的公开内容作为参考结合在此。
中央处理单元42的作用是按照程序(即预定的逻辑规则)和当前或储存的参数选择最佳传转比，变速器就应在此状态工作，若有必要的话，根据当前和/或储存的信息还可发出指令选档和换档，使其进入所选的最佳传动比。
中央处理单元42执行的各种功能和执行这些功能的最佳方式可参考1984年10月提出的未决美国专利申请系列号659114和1983年11月出版的美国汽车工程师协会(SAE)论文，号为831776就能进一步详细了解，这些公开内容作为参考结合在此。
尽管对全自动AMT系统10已进行说明，但本发明也可应用于半自动AMT系统，其中该系统自动地执行操作者选择换档。
关于离合器在AMT系统10的变速器换档工作状态后的重新接合，燃油控制装置26和离合器控制器30是按如下方式控制的。控制装置或中央处理单元42，它最好是以微处理机为基础，将使计算误差值(E)，成为最小。
E＝K1+(K2★A)+(K3★dn/dt)+(K4★dIs/dt)K1＝加权指数;
K2＝加权指数;
A＝油门位置的非线性函数，油门位置可调整到给出理想的离合器接合特性，例如，油门开度从0%到约50%，此信号等于零，然后通常呈线性增长至某一最大值;
K3＝加权指数;
N＝表示发动机转速的信号;
dN/dt＝表示发动机转速变化率的信号;
K4＝加权指数;
Is＝表示输入轴转速的信号;
dIs/dt＝表示输入轴转速变化率的信号;
E＝误差。
如果误差(E)为正，操作机构工作，使离合器接合，如果误差值(E)为负，操作机构工作，使离合器分离。
加权指数K1，K2，K3和K4的数值是鉴于车辆和/或AMT系统参数而选择的，而K2和K3之所以是正值，因为较高的A值表示控制器要求向发动机增加供油，而不增加离合器接合，这是不能提供的，而较高的dn/dt值，即发动机加速度值，表示离合器需要快速地接合以防止发动机超速，如果输入轴在很快地加速，为防止传动系振动要求离合器的接合相对地较慢，所以K4为负值。
当发生离合器重新接合时，来自油门踏板位置传感器22的输入信号把表示油门踏板24位置的输入信号TP输送到控制单元42去。控制单元将输入信号TP与送至燃油控制装置26的指令输出信号FC比较，在通常状态下，若有必要，可以使FC数值增加或减少，以使燃油控制装置26按操作者的要求向发动机14供油。
然而，如果误差信号E的数值超过预定的参考值REF，这表示一种状态，其中，发动机加速度和/或控制器对燃油的要求相对于输入轴加速度已达到如此高的值，即使TP大于FC，以至无发动由空转(即超过可接受的转速运转)的可接受系统控制和/或不可接受的离合器刚性接合都要求对发动机14的供油量不再增加。另一方面，不管是TP等于或大于FC，对发动机14的供油量实际上可以略微减少。
在误差信号E的值比参考值REF小时，这可假定离合器16能控制发动机14，对发动机14的供油量允许增加，直到FC等于TP。
虽然对自动机械变速系统10作为采用以微处理机为基础的控制装置42和方法和操作是以软件模式或算法进行了描述，但可以清楚地看到，操作过程也可由包括分离硬件所组成的电子/射流逻辑电路进行。
离合器控制器30最好由中央处理单元42控制，主离合器16的接合和分离通常按上面提到的美国专利，号为4081065中所描述的进行，变速器12可以包含同步装置，如加速器和/或制动机构如美国专利，号为3478851中所描述的，作为参考结合在此。变速器12最好是但也不必是，具有双中间轴，如美国专利，号为3105395中所说明的，作为参考结合在此。
尽管本发明的说明带有某种程度的特殊性，但应该明白，不离开本发明的精神和实质，如后面的权项要求所述，各种改进都是可能的。
权利要求
1.一种控制车辆自动机械变速系统(10)的方法，此系统的装置有操作油门踏板(24)的控制器，油门控制的发动机(24)，具有多级传动比联合的变速器(12)，可在变速器输入轴和输出轴(20)之间有选择地接合，上述变速器输入轴借助于摩擦付(16)可选择地接合和分离与上述发动机连接，上述自动机械变速系统包括信息处理单元(42)，它具有接收多个输入信号的装置，该信号包括(1)表示发动机转速(28)的输入信号，(2)表示油门踏板(TP)操作人员设定的输入信号，及(3)表示输入轴(32)转速的输入信号，上述处理单元包括按照为所产生输出信号的程序而处理上述输入信号的装置，其中，上述变速系统按照上述程序进行工作，与上述变速系统相关的装置(34)在响应上述处理单元的输出信号时有效地操纵上述变速系统以使上述联合传动比的接合起作用。上述处理单元具有在变速器换档操作后检测摩擦付接合的装置，在变速器换档操作后摩擦付接合情况下，向控制装置发出输出信号，用来控制上述摩擦付接合量，上述控制装置具有第一种状态，此时上述摩擦付处于完全分离；第二种状态，此时上述摩擦付是完全接合；第三种状态是在上述第一种状态向上述第二种状态过渡期间发生的，当上述摩擦付接合部件是局部地接合时，在上述第三种状态正在工作的上述控制装置使上述摩擦付部件充分接合以将上述发动机转速维持在与上述油门调定位置有预定关系的数值时，而使函数E减至最小，这里E是油门位置，发动机转速变化率和输入轴转速变化率的函数。该方法特点在于计算函数E的值；将E值与预定的参考值比较；及如果E值等于或大于上述参考值，则不管油门踏板的设定，可阻止向发动机增加供油。
2.根据权项要求1的方法，其中，上述参考值与E值在此状态相一致，在此，上述摩擦付增加接合不能防止发动机转速数值超过预定的最大值，但能提供输入轴的振动较少。
3.根据权项要求1的方法，其中，如果E等于或大于上述参考值，对发动机供油量减少。
4.根据权项要求2的方法，其中，如果E等于或大于上述参考值，对发动机供油量减少。
5.根据权项要求1的方法，其中，如果E值大于零，摩擦付被移动趋向接合。如果E值小于零，摩擦付被移动趋向分离。
6.根据权项要求2的方法，其中，如果E值大于零，摩擦付被移动趋向接合。如果E值小于零，摩擦付被移动趋向分离。
7.根据权项要求5的方法，其中，E＝K1+(K2★A)+(K3★dn/dt)+(K4★dIS/dt)其中K1＝加权指数;K2＝加权指数;A＝油门位置的非线性函数，其位置可以调整到给出理想的摩擦付接合特性;K3＝加权指数;N＝表示发动机转速的信号;dN/dt＝表示发动机转速变化率的信号;K4＝加权指数;IS＝表示输入轴转速的信号;dIS/dt＝表示输入轴转速变化率的信号。
8.根据权项要求6的方法，其中，E＝K1+(K2★A)+(K3★dn/dt)+(K4★dIS/dt)其中K1＝加权指数;K2＝加权指数;A＝油门位置的非线性函数，其位置可以调整到给出理想的摩擦付接合特性;K3＝加权指数;N＝表示发动机转速的信号;dN/dt＝表示发动机转速变化率的信号;K4＝加权指数;IS＝表示输入轴转速的信号;dIS/dt＝表示输入轴转速变化率的信号。
9.根据权项要求7的方法，其中，K2大于或等于零;K3大于或等于零;及K4小于或等于零。
10.根据权项要求8的方法，其中，K2大于或等于零;K3大于或等于零;K4小于或等于零。
专利摘要
提供一用于控制AMT(自动机械变速器)系统(10)的方法，包括对变速器(12)换挡操作后离合器(16)重新进行接合的检测，并提供在此状态下的离合器控制器(30)和燃油控制装置(26)的闭合回路控制。
文档编号B60W10/18GK87103165SQ87103165
公开日1987年12月2日 申请日期1987年4月29日
发明者唐纳德·斯贝兰扎 申请人:伊顿公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan