专利名称：虚拟离合器开关及通过装设其提升车辆换挡平顺性的方法
虚拟离合器开关及通过装设其提升车辆换挡平顺性的方法技术领域：
本发明涉及一种离合器开关，同时还涉及一种提升车辆换挡平顺性的方法。更具体地说，本发明涉及一种用于替代实现传统的硬件离合器开关功能的虚拟离合器开关、以及通过装设所述虚拟离合器开关来提升车辆换挡平顺性的方法。本发明属于汽车技术领域。
背景技术：
随着现代科技的持续发展以及人们生活水平需求的不断提升，汽车技术领域的发展可谓一日千里。尤其是中国的汽车行业，自进入二十一世纪以来业已逐渐发展成为世界第二大汽车消费国。然而，随着地球上石油资源的日益匮乏，以及用户对于汽车的技术要求的不断提高，越来越凸现出发动机控制系统的重要性。特别是在目前的中国国情下，进一步降低低成本汽车的制造成本，以及提升汽车在排放、油耗方面的控制是汽车业界现在和未来的主要发展方向。因此，将会将更多的电子技术、软件技术等各种先进的科技手段广泛应用于汽车发动机和整车的控制系统中。在现有技术中，是通过装配硬件离合器开关来判断离合器状态的。然而，由于传统的硬件离合器的制造、维护成本较高，其控制技术原理不尽相同、侧重点各异，这使得不同的硬件离合器之间的通用性非常差。而且，对于类似于拉线式离合器的操纵系统而言，根本无法将传统的硬件离合器开关装入其中，而且增设这类硬件离合器开关也会增加附加的成本开支，这对于低价位汽车本身而言就好比是在干毛巾里压水，实再难以进一步地降低其成本。此外，还值得注意的是，在现代交通路况日益复杂拥挤的背景下，汽车用户对于车辆的操控手感、驾驶舒适性等方面，特别是换挡减速过程中的驾驶平顺性要求都在逐步提高。而且，人们越来越重视环保问题，因此很有必要通过技术手段来减少车辆的燃油消耗、 改善燃油经济性，更为有效地降低车辆的HC(碳氢化合物)和CO向外界环境的排放量。
发明内容有鉴于此，本发明的目的在于提供一种虚拟离合器开关，用以替代实现传统的硬件离合器开关的功能，从而在保证能够长期稳定、可靠地使用的同时，进一步地有效降低生产制造和使用维护成本。此外，本发明的另一个目的在于提供一种通过装设上述的虚拟离合器开关来提升车辆换挡平顺性的方法，通过其能够进一步改善车辆的驾驶性、排放和油耗性能，提升换挡减速过程驾驶的平顺性，同时减少燃油消耗并降低HC和CO的排放量，该方法适用于不同类型的车辆。为实现上述的发明目的，本发明采用的技术方案如下一种虚拟离合器开关，其被设置在车辆控制系统中用于实现硬件离合器开关的功能，其包括
开关单元，其用于开启或关闭所述虚拟离合器开关的功能；激活单元，其用于激活所述虚拟离合器开关以使其工作；计时器，其用于进行计时；以及离合器状态判定单元，其用于在通过所述计时器进行计时的设定时间内根据发动机在不同挡位减速时的发动机转速单位时间变化率、油门踏板位置、以及对所述虚拟离合器开关的激活时间与其标定值进行比较来判定离合器所处状态。在上述的虚拟离合器开关中，优选地，所述车辆控制系统是发动机控制系统。在上述的虚拟离合器开关中，优选地，所述设定时间是指在油门松开条件下的一个周期循环时间，所述发动机转速单位时间变化率是指发动机转速在该周期循环时间内的增加比例。在上述的虚拟离合器开关中，优选地，所述一个周期循环时间是10毫秒。一种提升车辆换挡平顺性的方法，首先在车辆控制系统中装设如上任a、对车辆的运行参数进行标定，所述运行参数的标定值取自整车匹配试验；以及b、在行车换挡过程中使用所述虚拟离合器开关来判定离合器所处状态，并在使能所述虚拟离合器开关后，在不同挡位下将发动机扭矩快速减至设定挡位的扭矩下限值并进入过渡扭矩控制，以通过快速降低发动机转速来避免因离合器分离时负荷突然降低而导致发动机转速快速上升，从而提升车辆换挡平顺性。在上述的提升车辆换挡平顺性的方法中，优选地，所述步骤a中进行标定的运行参数包括发动机转速上升差值、发动机转速上升变化率、发动机冷却水温度、虚拟离合器开关功能开启累计时间、以及虚拟离合器开关的激活时间，其中所述发动机转速上升差值为通过发动机曲轴位置传感器计算的发动机当前转速与在所述虚拟离合器开关中的计时器开始计时时的初始发动机转速的差值，所述发动机转速上升变化率是指所述发动机当前转速相对于所述初始发动机转速的增加比例。在上述的提升车辆换挡平顺性的方法中，优选地，所述运行参数的标定值被存储于发动机控制器的EEPROM中。在上述的提升车辆换挡平顺性的方法中，优选地，所述步骤b具体包括如下步骤bl、初始化计时器，然后判断是否已开启所述虚拟离合器开关的功能如果是，则计算发动机转速单位时间变化率；b2、判断是否已使能所述虚拟离合器开关如果是，则进入步骤b3 ；否则，进入步骤b4 ；b3、判断油门踏板是否处于零位如果是，则进入步骤1^5 ；否则，将所述计时器减1 处理，然后结束；b4、判断虚拟离合器开关的激活时间是否大于其标定值如果是，则将所述计时器减1处理，然后结束；否则，直接结束；b5、判断虚拟离合器开关的激活时间是否小于其标定值如果是，则进入步骤M ； 否则，直接结束；b6、复位所述计时器并计算发动机转速上升差值；b6、复位所述计时器并计算发动机转速上升差值；b7、判断以下条件是否同时成立
5
i)当前的发动机转速上升差值大于其标定值？ii)当前的发动机转速上升变化率大于其标定值？iii)当前的虚拟离合器开关功能开启累计时间大于其标定值？和iv)当前的发动机冷却水温度大于其标定值？如果以上条件同时成立，则激活所述虚拟离合器开关，并且累计所述计时器；否贝U，将所述计时器减1处理，然后结束。在上述的提升车辆换挡平顺性的方法中，优选地，所述发动机转速单位时间变化率是指发动机转速在一个周期循环时间内的增加比例。在上述的提升车辆换挡平顺性的方法中，优选地，所述一个周期循环时间是10毫秒。本发明的有益效果在于本发明采用了包括软件技术在内的先进控制技术来实现一种虚拟离合器开关，以此替代传统的硬件离合器开关来对离合器状态进行判别，从而彻底革新了采用普通硬件离合器开关的现有技术。借助本发明的虚拟离合器开关能确保长期使用性能稳定、可靠，并且可以显著地降低制造、使用以及维护成本。此外，基于上述的创新技术，通过在车辆上装设上述虚拟离合器开关，本发明还提供了提升车辆换挡平顺性的方法，它在改善车辆换挡平顺性的同时，还能有效地控制燃油消耗性能并降低HC和CO的排放量，从而可以显著提升汽车产品的竞争优势。本发明的以上技术效果是非常显著的，并且已经过测试验证，因而本发明具有良好的推广应用前景。
以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。其中图1是本发明的虚拟离合器开关一个较佳实施例的组成结构示意图；图2是本发明的通过装设虚拟离合器开关来提升车辆换挡平顺性的方法的一个较佳实施例的流程图；图3是实施通过本发明的通过装设虚拟离合器开关来提升车辆换挡平顺性的方法的一个较佳实施例的流程图。
具体实施方式
在全文中，术语“使能虚拟离合器开关”的含义是指虚拟离合器开关已经满足工作要求但还未进行工作。术语“激活虚拟离合器开关”的含义是指虚拟离合器开关受控而开始进行工作。请参阅图1，它是本发明的虚拟离合器开关的一个较佳实施例的组成结构示意图， 该虚拟离合器开关1是被装设在汽车发动机控制系统中的，以此用来完全取代现有技术中的通用硬件离合器开关而实现其全部功能。如图1所示，该虚拟离合器开关1包括计时器 11、开关单元12、离合器状态判定单元13和激活单元14，以下将针对这些组成部分进行具体的说明。在该较佳实施例中，计时器11是被设置用来在判断虚拟离合器开关的稳定性时进行计时。开关单元12，它是被设置用来开启或关闭虚拟离合器开关1的功能。离合器状态判定单元13则是用于在通过计时器11进行计时的设定时间内根据发动机在不同挡位减速时的发动机转速单位时间变化率、油门踏板位置、以及虚拟离合器开关的激活时间与其标定值进行比较(即进行合理性冗余分析计算)来判定离合器所处状态；其中，设定时间是指在油门松开条件下的一个周期循环时间(例如10毫秒)，发动机转速单位时间变化率是指发动机转速在上述的周期循环时间内的增加比例。激活单元14，其用于激活虚拟离合器开关来使其工作。以上关于各组成部分(特别是其中的离合器状态判定单元13)的具体内容也将进一步地结合下面将针对通过装设本发明的虚拟离合器开关1来提升车辆换挡平顺性的方法的描述中进行更加详细的说明。本发明提供了一种提升车辆换挡平顺性的方法，其首先需要在车辆上装设上述的虚拟离合器开关1以替代实现硬件离合器开关的功能，并对车辆的运行参数进行标定。这些运行参数是通过进行整车匹配试验而获得的，并且在优选的实施例中，将它们存储在发动机控制器的EEPROM中。率、发动机冷却水温度、虚拟离合器开关功能开启累计时间、以及虚拟离合器开关的激活时间，当然还可以包括根据实际需要而进行标定的任何其他参数。 其中，上述的发动机转速上升差值为通过发动机曲轴位置传感器计算的发动机当前转速与在虚拟离合器开关中的计时器开始计时时的初始发动机转速的差值，而发动机转速上升变化率则是指上述发动机当前转速相对于上述初始发动机转速的增加比例。然后，在行车换挡过程中使用虚拟离合器开关1对离合器的当前所处状态进行判定，并在使能虚拟离合器开关1后，在不同挡位下将发动机扭矩快速减至设定挡位的扭矩下限值并进入过渡扭矩控制，从而通过快速降低发动机的转速来避免离合器分离时负荷突然降低而导致发动机的转速快速上升，从而提升车辆换挡平顺性。关于上述的过渡扭矩控制过程及其方法、快速减小发动机扭矩和快速降低发动机转速等技术内容，由于都是被本领域的普通技术人员所熟知的，所以在本文中不必再进行赘述。图2示出了上述提升车辆换挡平顺性的方法的一个较佳实施例的流程图。具体而言，该处理流程包括以下步骤首先，在步骤SlOO中，初始化虚拟离合器开关中的计时器；然后，在步骤SlOl中，判断是否已开启虚拟离合器开关的功能如果是，则进入步骤S102 计算发动机转速单位时间变化率(关于该概念的具体含义请参见前述内容)；随后，在步骤S103中，判断是否已使能虚拟离合器开关如果是，则进入步骤 S104 ；否则，进入步骤S105 ；再在步骤S104中，判断油门踏板是否处于零位如果是，则进入步骤S108 ；否则， 在步骤S106中将计时器减1处理，然后结束；接着，在步骤S105中，判断虚拟离合器开关的激活时间是否大于其标定值如果是，则在步骤S107中将计时器减1处理，以防止在未使能虚拟离合器开关的情形下出现超时判断，然后结束；否则，直接结束；之后，在步骤S108中为了减少在油门踏板长时间归零时出现误判断，因此需要判断虚拟离合器开关的激活时间是否小于其标定值如果是，则进入步骤S109 ；否则，直接结束；然后，在步骤S109中，复位计时器并计算如前所述的发动机转速上升差值；随后，在步骤SllO中，判断以下条件是否同时成立
i)当前的发动机转速上升差值大于其标定值？ii)当前的发动机转速上升变化率大于其标定值？iii)当前的虚拟离合器开关功能开启累计时间大于其标定值？以及iv)当前的发动机冷却水温度大于其标定值？如果以上条件同时成立，则表明不存在超时延时的情形，因而在步骤Slll中激活虚拟离合器开关，并且累计计时器；否则，就在步骤S112中将计时器减1处理，然后结束。此外，在图3中还示出了一个实施本发明的提升车辆换挡平顺性的方法的较佳实施例的流程图，其中在步骤S201中，进行减速阻尼衰减阻尼控制；在步骤S202中，判断是否已开启了虚拟离合器开关的功能如果是，则进入步骤 S203 ；否则，进入步骤S204 ；在步骤S203中，启动各档位最低阻尼并设为0(其含义为取消减速阻尼衰减阻尼控制)；以及在步骤S204中，启动非离合器功能的各档位减速阻尼衰减阻尼控制。综上所述，本发明的优势在于以技术创新的方式通过发动机转速变化率和油门踏板位置来判定离合器的状态，从而能够完全取代硬件离合器开关，实现降低成本、解决拉线式非液压离合器无法安装离合器开关的问题的同时，更能保证其长期运行性能稳定可靠。 而且，通过完整的离合器状态判定后对发动机进行控制的方法，可以解决现有的车辆(特别是装备手动变速箱非液压式离合器或者液压离合器的车辆)在换挡过程中驾驶平顺性不佳的问题，并且通过减扭处理能有效控制油耗、降低HC和CO的排放量。显然，采用本发明将具有上述多方面的优点，能够显著提升汽车产品的竞争力，所以本发明的推广应用前景十分广阔。以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明的虚拟离合器开关及通过装设其提升车辆换挡平顺性的方法，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而并非是对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。例如，在本发明技术方案中可以根据实际需要将虚拟离合器开关的激活时间等运行参数存储于任何适合的其他车载模块中等等。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。
权利要求
1.一种虚拟离合器开关，其特征在于，所述虚拟离合器开关被设置在车辆控制系统中用于实现硬件离合器开关的功能，其包括开关单元，其用于开启或关闭所述虚拟离合器开关的功能； 激活单元，其用于激活所述虚拟离合器开关以使其工作； 计时器，其用于进行计时；以及离合器状态判定单元，其用于在通过所述计时器进行计时的设定时间内根据发动机在不同挡位减速时的发动机转速单位时间变化率、油门踏板位置、以及对所述虚拟离合器开关的激活时间与其标定值进行比较来判定离合器所处状态。
2.根据权利要求1所述的虚拟离合器开关，其特征在于，所述车辆控制系统是发动机控制系统。
3.根据权利要求1或2所述的虚拟离合器开关，其特征在于，所述设定时间是指在油门松开条件下的一个周期循环时间，所述发动机转速单位时间变化率是指发动机转速在该周期循环时间内的增加比例。
4.根据权利要求3所述的虚拟离合器开关，其特征在于，所述一个周期循环时间是10毫秒。
5.一种提升车辆换挡平顺性的方法，其特征在于，在车辆控制系统中装设根据权利要求l·至4中任一项所述的虚拟离合器开关，并且所述方法包括如下步骤a、对车辆的运行参数进行标定，所述运行参数的标定值取自整车匹配试验；以及b、在行车换挡过程中使用所述虚拟离合器开关来判定离合器所处状态，并在使能所述虚拟离合器开关后，在不同挡位下将发动机扭矩快速减至设定挡位的扭矩下限值并进入过渡扭矩控制，以通过快速降低发动机转速来避免因离合器分离时负荷突然降低而导致发动机转速快速上升，从而提升车辆换挡平顺性。
6.根据权利要求5所述的提升车辆换挡平顺性的方法，其特征在于，所述步骤a中进行标定的运行参数包括发动机转速上升差值、发动机转速上升变化率、发动机冷却水温度、 虚拟离合器开关功能开启累计时间、以及虚拟离合器开关的激活时间，其中所述发动机转速上升差值为通过发动机曲轴位置传感器计算的发动机当前转速与在所述虚拟离合器开关中的计时器开始计时时的初始发动机转速的差值，所述发动机转速上升变化率是指所述发动机当前转速相对于所述初始发动机转速的增加比例。
7.根据权利要求5或6所述的提升车辆换挡平顺性的方法，其特征在于，所述运行参数的标定值被存储于发动机控制器的EEPROM中。
8.根据权利要求5或6所述的提升车辆换挡平顺性的方法，其特征在于，所述步骤b具体包括如下步骤 bl、初始化计时器，然后判断是否已开启所述虚拟离合器开关的功能如果是，则计算发动机转速单位时间变化率；b2、判断是否已使能所述虚拟离合器开关如果是，则进入步骤b3;否则，进入步骤b4 ；b3、判断油门踏板是否处于零位如果是，则进入步骤沾；否则，将所述计时器减1处理，然后结束；b4、判断虚拟离合器开关的激活时间是否大于其标定值如果是，则将所述计时器减1处理，然后结束；否则，直接结束；b5、判断虚拟离合器开关的激活时间是否小于其标定值如果是，则进入步骤M ；否贝U，直接结束；b6、复位所述计时器并计算发动机转速上升差值； b7、判断以下条件是否同时成立 i)当前的发动机转速上升差值大于其标定值？ )当前的发动机转速上升变化率大于其标定值？iii)当前的虚拟离合器开关功能开启累计时间大于其标定值？和iv)当前的发动机冷却水温度大于其标定值？如果以上条件同时成立，则激活所述虚拟离合器开关，并且累计所述计时器；否则，将所述计时器减1处理，然后结束。
9.根据权利要求8所述的提升车辆换挡平顺性的方法，其特征在于，所述发动机转速单位时间变化率是指发动机转速在一个周期循环时间内的增加比例。
10.根据权利要求9所述的提升车辆换挡平顺性的方法，其特征在于，所述一个周期循环时间是10毫秒。
全文摘要
本发明涉及一种虚拟离合器开关，其被设置于车辆控制系统中用于实现硬件离合器开关的功能并包括开关单元、激活单元、计时器和离合器状态判定单元。本发明还涉及通过装设该虚拟离合器开关来提升车辆换挡平顺性的方法，包括对车辆的运行参数进行标定，所述运行参数的标定值取自整车匹配试验；在行车换挡过程中使用虚拟离合器开关来判定离合器所处状态，并在使能虚拟离合器开关后，在不同挡位下将发动机扭矩快速减至设定挡位的扭矩下限值并进入过渡扭矩控制，以通过快速降低发动机转速来避免因离合器分离时负荷突然降低而导致发动机转速快速上升，从而提升车辆换挡平顺性。采用本发明可以有效降低成本，并能改善车辆的驾驶性、排放和油耗性能。
文档编号B60K23/02GK102476581SQ20101055847
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者仇杰 申请人:上海通用汽车有限公司, 泛亚汽车技术中心有限公司