用于曲轴扭矩修改的方法及其控制系统的制作方法

专利名称：用于曲轴扭矩修改的方法及其控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及在变速器换挡期间使用同一次换挡期间的多个扭矩促动器请求曲轴扭矩改变的方法，和执行该方法的控制系统。
背景技术：
自动变速器通常在执行向上换档时使用发动机的扭矩减少。向上换档是变速器从具有更高倍数比的档位进行换挡到低倍数比，例如从第二档换挡到第三档。在换挡完成时，发动机速度必须减速以提供与通过变速器的齿轮 块比(gear block ratio)倍增的变速器输出速度对应。为了让发动机更快的减速而不过度磨损变速器离合器的材料或提供加速度至司机，发动机扭矩快速减小且随后达到与变速器输出扭矩相应的扭矩。在自动变速器向上换档期间气流扭矩(即通过油门、涡轮增压器系统和/或增压器系统和阀门相位器影响的发动机扭矩)将通常在换挡期间上升，因为以低倍数比的档位形成相同的车轴扭矩需要更高的发动机扭矩。通常在要求气流扭矩和获得气流扭矩之间存在延迟。在已知的系统中，在向上换档期间，变速器控制模块将通常发出立即减少扭矩的请求，这通过点火延迟来满足。点火延迟从燃烧事件取出能量且将能量作为热量输入到排气系统。立即扭矩请求将发动机扭矩下降以能有助于在换挡期间让发动机速度下降。朝向换挡事件的结束，立即扭矩请求将开始再次坡度上升(即请求更高的扭矩值)，以以最佳的效率让扭矩回到正常的驾驶控制路径(基于气流请求和从发动机控制器发送到变速器控制器)。

发明内容
在换挡期间使用点火延迟用于扭矩减少是有利的，因为其是一种快速的促动器，其可快速除去扭矩且使其快速恢复，提供精细的曲轴扭矩的调节控制。进而，点火延迟不会极大地影响排放，除非被延迟到使得发动机不点火的程度。然而，点火延迟会不利地影响燃料经济，因为相同量的燃料在点火延迟时被喷射，使得更大量的燃烧事件能量作为排气中的热量而被浪费掉而不是被转换为进入发动机的机械功。存在在一些运行条件下让变速器能具有较短的换挡时间和更大的权限范围(与仅通过点火延迟所获得的比较)需要。如在本文使用的，“权限范围”是指使用特定的扭矩促动器或促动器组在换挡期间可获得的扭矩减少量。控制车辆上的发动机曲轴扭矩的方法要求在单个命令换挡期间(例如向上换档)之前和期间使用多个类型的扭矩促动器做出曲轴扭矩修改，以利用不同类型的扭矩促动器的能力实现换挡期间的更大的扭矩修改(与仅使用一类促动器、例如仅点火促动器相比)。用于每一种类型的请求的扭矩修改的适当水平以及与促动器类型和做出曲轴扭矩减少请求有关的进行判断的适当次数是根据换挡期间关键事件的正时和期望的换挡指标(例如换挡正时和输出扭矩)做出的。扭矩修改包括在向上换档期间将扭矩减少，以及除去该减少从而曲轴扭矩恢复到未经管理的水平(基于司机输入、车辆速度和变速器档位选择的水平)。具体说，该方法将第一阈值扭矩水平与估计在变速器的命令换挡期间所期望的最小曲轴扭矩比较。第一阈值扭矩水平是以下项之和(i)换挡期间经由点火扭矩促动器而存在的预定最小曲轴扭矩，和(ii)第一预定偏移。第一预定偏移可被基于命令换挡目标档位、发动机速度和没有扭矩修改的期望曲轴扭矩。该方法仅在命令换挡期间期望的估计最小扭矩小于第一阈值扭矩水平时在点火扭矩促动器外通过空气曲轴扭矩促动器请求进行曲轴扭矩修改。命令换挡期间期望的估计最小曲轴扭矩反应了最大换挡扭矩管理或预定最大向上换档扭矩管理的估计(即未经管理的曲轴扭矩水平和期望的最小曲轴扭矩之间的差异)。这种估计可以通过一算法确定，所述算法分配从离合器控制算法期望的最大量扭矩减少的估计，如由通过例如期望的换挡时间和机械限制条件等因素所确定的。因为空气扭矩促动器造成的固有延迟，仅在命令换挡扭矩阶段的估计终点之前剩余的时间大于空气扭矩促动器的预定响应时间时进行空气扭矩促动器的请求。·对于除了点火扭矩促动器以外(且可能地除了空气扭矩促动器以外)的燃料扭矩促动器的使用来说，该方法通过离合器控制算法将第二阈值扭矩水平与命令换挡期间的扭矩请求进行比较。仅在通过离合器控制算法进行的命令换挡期间请求的扭矩小于第二扭矩阈值水平时在点火扭矩促动器以外通过燃料扭矩促动器请求曲轴扭矩修改。第二扭矩阈值水平是换挡期间具有经由点火扭矩促动器而减去第二预定偏移值的预定最小曲轴扭矩。燃料扭矩促动器可以仅在命令换挡期间被请求一次，且仅在从命令换挡的扭矩阶段的估计终点起的时间小于预定时间阈值时请求。在一定的预定时间或扭矩条件下，燃料扭矩促动器可以被停止。提供一种控制系统，其具有带算法的处理器，所述算法执行所述方法。处理器是变速器控制单元的一部分，且也可以具有离合器控制算法。可以对具有分立处理器的发动机控制单元做出请求，所述处理器确定是否实现请求。替换地，可以使用单个动力传动系控制单元。该方法允许请求较低的曲轴扭矩水平，包括摩擦扭矩或负扭矩(由于燃料扭矩促动器和空气扭矩促动器(燃料切断和油门切断)二者而被减少的曲轴扭矩)。这种低的曲轴扭矩水平不能通过仅点火曲轴扭矩减少而获得。另外，因为在同一换挡事件的其他扭矩促动器的存在，最小点火极限可以被校准为不太激进(aggressively)(更少的延迟)，潜在地减少发动机不点火的可能性。在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。


图I是具有用于发动机和变速器的控制系统的车辆动力传动系示意图；图2是针对变速器换挡事件控制曲轴扭矩的方法的示意流程图；图3是控制系统的一个实施例的示意图，其显示了对换挡事件期间控制发动机扭矩的算法的输入和输出；图4是除了点火促动器外通过空气扭矩促动器和/或燃料扭矩促动器要求曲轴扭矩修改的方法的示意流程图；图5是离合器控制算法扭矩请求、发动机速度和最终曲轴扭矩对时间的曲线图，显示了请求空气扭矩促动器的正时需求；图6是未经管理的曲轴扭矩、空气扭矩请求、离合器控制算法扭矩请求和发动机速度对时间的曲线图，显示了空气扭矩请求所需的预定第一扭矩阈值以及期望的最大扭矩减少；图7是未经管理的曲轴扭矩、空气扭矩请求和发动机速度对时间的曲线图，显示了空气扭矩请求命令的各种状态；图8是未经管理的曲轴扭矩、空气扭矩请求和发动机速度对时间的曲线图，显示了用于空气扭矩请求分布的各种阶段的正时需求；图9是未经管理的曲轴扭矩、空气扭矩请求、立即扭矩请求、和发动机速度对时间的曲线图，显示了用于在舒适性(Pleasability)限制(仅点火促动器)和用于立即扭矩响应 类型的最大范围(燃料切断和点火促动器)之间的转变的预定扭矩阈值水平；和图10是未经管理的曲轴扭矩、空气扭矩请求、立即扭矩请求、和发动机速度对时间的曲线图，显示了用于启动和停止最大范围(燃料切断)立即扭矩响应类型的预定正时限制。
具体实施例方式参见附图，其中相同的附图标记在几幅图中代表相同的部件，图I显示了具有动力传动系12的车辆10，所述动力传动系包括发动机14和变速器16。发动机14是火花塞点火式内燃发动机。在另一实施例中，发动机14可以是柴油发动机而没有本文所述的点火促动。变速器16可以是自动变速器，其具有多个相互啮合的齿轮和选择性地可接合的离合器，其在变速器输入构件18和变速器输出构件20之间建立不同的速度比。发动机14的曲轴22可连接用于与变速器输入构件18 —起旋转，以按照通过变速器16建立的齿轮比从输入构件18提供扭矩到输出构件20。从输出构件20而来的扭矩通过最终驱动部机构24提供到车辆车轮26。在一些实施例中，车辆10是具有一个或多个电动机/发电机的混合动力车辆。例如，电动机/发电机28可以通过皮带和带轮结构或以其他方式连接到曲轴22，且是可控制的以提供扭矩，以在曲轴22处增加扭矩或在曲轴22处减少扭矩，例如在再生制动模式中作为发电机操作时。车辆10具有控制系统30，所述控制系统30包括发动机控制模块(ECM) 32和变速器控制模块(TCM) 34。ECM32可以被称为第一控制器且TCM34可以被称为第二控制器。ECM32和TCM34操作性地连接到彼此，以协调发动机14和变速器16的控制。替换地，ECM32和TCM34可以配置为是具有ECM32和TCM34两者的功能的单个动力传动系控制模块。ECM32具有包括可操作为控制发动机功能的处理器36。例如，处理器36具有存储算法，所述存储算法通过ECM32基于车辆运行条件、司机输入和如在本文所述的从TCM34而来的要求而在曲轴22处确定要求的扭矩，用于在变速器换挡之前和变速器换挡期间进行扭矩管理。如进一步针对图3所述的，算法还在曲轴22处确定可在不同扭矩促动器被控制为处在不同状态时可用的不同扭矩容量(即在曲轴22处提供的扭矩)。如在本文使用的，“扭矩促动器”是改变影响曲轴扭矩的发动机参数的系统。例如，一些受控于ECM32以改变在曲轴22处的扭矩的扭矩促动器包括控制流动至发动机气缸46的空气流的气流促动器或促动器模块50、控制火花塞点火正时的点火促动器或促动器模块52和控制至发动机气缸46的燃料的燃料促动器或促动器模块56。TCM34还具有处理器38，所述处理器具有算法，该算法可操作为控制变速器换挡的正时和持续时间、以及确定在变速器16的换挡期间ECM32所要求的曲轴22处扭矩减少的范围，例如向上换档期间。所要求的扭矩减少的范围至少部分地基于通过ECM32确定的扭矩容量。经由点火、燃料或电动机/发电机的控制对扭矩或扭矩减少量或扭矩减少的除去的请求被称为立即扭矩请求或用于立即扭矩的请求，而由于气流控制带来的扭矩或扭矩减少量的请求被称为预测扭矩请求或用于预测扭矩的请求。点火正时的改变和燃料输送的改变(例如燃料关闭(也称为燃料切断))与气流变化相比相对快速地发生，如在本文进一步描述的。气流因此被称为相对慢的扭矩促动器，而点火正时和燃料关闭称为相对快速的扭矩促动器。 通过发动机14提供的气流促动器由于对通过油门40的气流控制而影响曲轴22处的扭矩，例如通过打开或关闭油门40到更大的或更小的程度、通过涡轮增压器或增压器42控制气流以影响发动机14中的空气压力和通过凸轮相位器44控制气流(该凸轮相位器控制用于发动机气缸46的进气阀和排气阀的正时)。气流促动器可以是气流促动器模块50的一部分，所述模块发送促动信号到油门40，涡轮增大器和或增压器42和相位器44。通过气流的改变而对扭矩进行控制在气流扭矩请求的促动或实施以及曲轴扭矩请求的影响之间存在固有的延迟。因此，这样的请求被称为预测请求，因为其是用于影响在促动发生之后的一些延迟之后预测将发生的曲轴扭矩。例如，油门位置的变化将不对曲轴扭矩有完全的影响，直到目前在支管和气缸46中的空气被推过发动机14。因为气流控制的特性，曲轴扭矩对预测扭矩请求做出及时响应可基于许多因素变化。一种这样的因素是发动机速度。执行具有预测和立即扭矩减少的换挡可提供比仅进行立即扭矩减少更多的总体减少。然而，由于对气体点火塞点火式发动机上的预测扭矩请求做出响应的特性，扭矩请求正时的更多协调可能是必要的。点火促动器可以是点火促动模块52的一部分，所述模块发送促动信号，以控制通过火花塞54 (示出一个)相对于气缸46中活塞的上死点(TDC)产生的点火正时。对于给定的发动机燃烧混合物来说，存在最适宜的点火正时，其是发动机速度、混合物中的易燃空气量、充气温度和其他因素的函数。在该最适宜的点火正时之后的点火的正时被称为点火减少，因为其使得气缸46中的燃烧在曲轴22处产生更少的扭矩。燃料促动器可以是燃料促动模块56的一部分，所述模块发送促动信号以控制燃料流，例如通过每一个气缸46 (示出一个)的燃料注射器58。在燃料扭矩促动信号用于让燃料关闭发生时，在气缸46中没有发生燃烧且曲轴扭矩被极大地减小。参见图2，示意性地示出了在变速器16中的换挡之前和期间控制曲轴扭矩的方法
100。图3示意性地示出了执行图2的方法100的ECM32和TCM34的算法和功能。方法100以图块102开始，其中确定与不同扭矩促动器相关的曲轴扭矩容量。扭矩促动器包括相对慢的扭矩促动器(例如气流促动器)以及相对快速的扭矩促动器(例如点火促动器和/或燃料促动器)。在所示实施例中，图块102通过ECM32执行，例如通过ECM32的扭矩估计器算法60，如图2所示。图块102可以包括图块104、106和108。在图块104中，在电动机/发电机28被设定到其最高的负扭矩和发动机点火的正时被设定到最小点火的情况下，当前气流(即响应于油门40、涡轮增大器和/或增压器42和相位器44的最近设定的气流)上的曲轴扭矩被确定且作为一组电子信号(如图2所示的箭头64所代表的)通信到TCM34。当前气流和最小点火性上的曲轴扭矩可以被称为“曲轴扭矩最小立即容量”。如在本文使用的，“最小点火”是预定设定，其提供最大量的点火延迟量而不使得发动机不点火。换句话说，在点火被设定到最小点火时，提供通过点火促动器模块52提供的最小曲轴扭矩量。使用曲轴扭矩最小立即容量而不是发动机扭矩最小立即容量(尤其是在混合动力系统上)，从而电动机/发电机(例如电动机/发电机28)的影响(其对曲轴扭矩有贡献)被计入决定中。在图块I06中，确定具有最小气流(S卩油门40、涡轮增压器和/或增压器42和相位器44设定为提供最小可能的扭矩量)和具有设定用于最小点火的发动机点火正时的曲轴扭矩。这可以称为“曲轴扭矩最小运行立即容量”。在图块108中，确定具有最小气流和到气缸46的燃料关闭的曲轴扭矩。这可以称为“曲轴扭矩最小关闭容量”。在这些扭矩设定之下，即使到气缸46的燃料被关闭，将气流 设定到最小仍然能增加可获得的扭矩减少范围(即提供更小的扭矩容量)，这是因为在气流被最小化时与将气流拉过油门中较小开口的气缸46有关的泵送损失增加。在图块104、106和108中的每一次确定均涉及通过慢的扭矩促动器(例如气流促动器)和快的扭矩促动器(例如点火促动器或燃料促动器)组合获得的曲轴扭矩容量。方法100的图块102中确定的每一个扭矩容量都作为电子信号从ECM32的扭矩估计器算法60发送到TCM34的扭矩促动范围算法62，如图3的箭头64所代表的。方法100随后前进到图块110，其中TCM34确定发动机12 (以及混合动力传动系中电动机/发电机28)必要的扭矩促动范围，以便请求换挡时间、离合器压力和发动机扭矩促动的最佳的组合，以实现换挡。扭矩促动范围算法62接收作为表现为电子信号的输入信息，其由图3的箭头66代表。输入信息包括换挡已经被命令的信息以及变速器档位的目标档位。例如，如果档位从第二档换挡到第三档(即向上换档)，则扭矩促动范围算法62从位于变速器控制模块34中的其他算法接收该信息，例如从存储的查找表，所述查找表基于司机的目的和车辆速度确定用于变速器16的适当的档位。输入信息还包括司机的目的，如可以从加速器踏板位置和司机选择的任何具体运行模式选择(例如运动模式、敲击(tap)模式等)确定的，且可以称为司机请求的扭矩。扭矩促动范围算法62确定扭矩促动范围，在该范围内扭矩应该在换挡期间基于扭矩容量信息和从ECM32接收的额外的输入信息来改变。处理器38中的变速器控制算法也可以将司机请求的扭矩和车辆速度与被认为需要的预定换挡持续时间关联。换挡持续时间可以包括扭矩阶段和惯性阶段。在扭矩阶段期间，变速器16中的离合器按照需要被填充或排空，以建立用于目标档位的预定离合器接合。在惯性阶段期间，曲轴22的速度变化由于通过变速器16新建立的齿轮比而发生。在相对高的车辆速度和相对高的司机请求的车轴扭矩或加速度下，算法可以指定比以相对较低的司机请求车轴扭矩请求同一换挡更短的期望换挡持续时间。即在高的司机请求的车轴扭矩下，可以允许更激进(aggressive)的换挡。额外的到扭矩促动范围算法62的输入信息67可以包括预定的最大向上换档扭矩管理估计，其通过处理器38的另一算法确定，所述另一算法分配最大量的扭矩减少的估计，所述最大量的扭矩减少是由用于特定向上换档的离合器控制算法73所期望的。这种估计可以至少部分地基于换挡的机械限制(例如啮合齿轮的齿数比)和期望的换挡特点(例如换挡时间或输出加速度)。—旦TCM34的处理器38的扭矩促动范围算法62确定了完成期望的司机目的和期望的换挡持续时间所需的扭矩促动范围，则所需的促动范围作为箭头70所代表的电子信号发送到TCM34的处理器38的扭矩请求算法72，所述扭矩请求算法确定被发送到ECM32的扭矩请求的正时、值和类型。通过将所需的扭矩促动范围(如图块110所确定的)与图块102中确定的扭矩容量进行比较，扭矩请求在方法100的图块112中确定。换句话说，因为各种扭矩促动器的扭矩减少容量是已知的，所以在给定可通过各种扭矩促动器获得的扭矩减少量的情况下，可进行最好地满足所需的扭矩促动范围的扭矩请求。图块112包括图块114和116。在图块114中，方法100确定发动机12的气流促 动器要请求的扭矩请求值和扭矩干涉类型，其与在即来的换挡之前和换挡执行期间(即在扭矩阶段和惯性阶段之前和期间)的时间段内的所有时间点对应。用于气流促动器的扭矩请求值和扭矩干涉类型被称为预测曲轴扭矩请求且可以在换挡之前和期间随时间变化。在图块114中，扭矩请求值代表通过控制气流促动器而要在曲轴22处获得的扭矩的量。图块114的额外的子步骤涉及空气扭矩请求的扭矩水平和正时需求以及限制，其将在图4中更详细地描述。用于气流扭矩请求的扭矩干涉类型可以是以下三种类型中的一种没有干涉、最大扭矩极限和最小扭矩极限。没有扭矩干涉的扭矩干涉类型是针对气流促动器没有进行干涉的请求，且是油门40、涡轮增压器和/或增压器42和相位器44不应该出于换挡之前或期间的扭矩管理目的而被操作、而是应该保持在其当前稳态(非换挡阶段)的设定下的请求。最大扭矩极限的扭矩干涉类型是将气流促动器设定为使得最大曲轴扭矩不被超过的请求。这种设定可被用于从司机请求水平减少扭矩。请求是用于要被操作的气流促动器的，如果必要则减少扭矩从而曲轴扭矩不超过最大极限。最小扭矩极限的扭矩干涉类型是将气流促动器设定为使得至少提供最小曲轴扭矩，如果必要则增加扭矩，从而曲轴扭矩不下降到最小扭矩极限以下。这种设定可被用于将扭矩增加到司机请求水平以上。在图块116中，方法100确定发动机12的快速扭矩促动器(即点火促动器和燃料促动器)要请求的扭矩请求值和扭矩响应类型，其与在即来的换挡之前和换挡执行期间(即在扭矩阶段和惯性阶段之前和期间)的时间段内的所有时间点对应。用于快速促动器的扭矩请求值和扭矩响应类型被称为立即曲轴扭矩请求，因为在这种扭矩请求被命令时在曲轴扭矩上实际上有非常小的延迟。立即扭矩请求的方向通常被推断为减少或“最大极限”，这是因为点火减少和燃料切断的特点，其仅能从汽油发动机的上的司机请求水平减少扭矩。立即曲轴扭矩请求可以在换挡之前和期间随时间变化。在图块116中，扭矩请求值代表要通过点火促动模块52做出的点火正时控制和通过燃料促动模块56做出的燃料控制而在曲轴22处获得的扭矩量。图块116的涉及扭矩水平和正时需求以及用于燃料扭矩请求的限制的额外的子步骤在图4中被更详细地描述。用于立即扭矩请求的曲轴扭矩响应类型可以是以下四种类型中的一种未激活的、舒适性限制、最大范围和自动促动器选择。未激活扭矩响应类型是没有针对快速促动器做出干涉、且到气缸46的燃料和点火正时不应该出于换挡之前或期间的扭矩管理目的而被操作的请求。代替地，立即曲轴扭矩请求被设定为其最大值(即到所有气缸46的最优化的校准稳态点火正时和燃料)。“舒适性限制”类型的请求扭矩响应是具有基于可用的快速促动器的能力而可能受限制的扭矩减少范围的相对快且平稳的响应的请求。扭矩减少范围的限制被称为是立即扭矩最小极限且根据运行条件变化，甚至在换挡期间也是如此。这种扭矩响应类型通常通过仅用于火花塞点火式内燃发动机的点火促动器的操作(即点火延时)而获得，但是可以在其他类型的推进系统中要求使用额外的快速促动器。仅出于示例性的目的，如果当前预测曲轴扭矩值是150Nm且进行了 IOONm的舒适性限制，如果立即扭矩最小极限(通过仅使用点火促动器的扭矩减少获得的曲轴扭矩值)是90Nm，则点火将被延迟且将实现请求。然而，如果立即最小扭矩极限是llONm，则点火将被延迟到其用于燃烧的最小提前量，且曲轴22处的扭矩将仅减少到IlONm (即请求将不被完全地实现)。在请求被去除(在换挡完成)时，点火将几乎即刻地被返回其校准水平。“最大范围”的请求扭矩响应类型是在曲轴扭矩减少的最大可用范围下的快速扭矩减少的请求，所述最大可用范围可使用快速促动器获得。换挡“舒适性”(即平滑性)被 减小以有利于提供增加的减少范围。这种响应最可能通过点火促动器和燃料促动器在火花塞点火式内燃发动机上实现，但是在其他类型的推进系统上可以通过其他扭矩促动器实现。仅出于示例性的目的，如果当前预测曲轴扭矩值是150Nm且最大范围的扭矩请求类型是lOONm，如果最大范围扭矩最小极限是-IONm (通过燃料切断和点火延迟二者获得的曲轴扭矩)，则燃料促动器可以通过切断到气缸46的燃料而将扭矩减少40Nm，且点火促动器可以用于进一步将扭矩减少IONm到lOONm。在请求被去除时，燃料将被供应到气缸46，且点火正时将返回到校准正时，几乎立即将曲轴扭矩返回到预测扭矩值。在允并非许所有气缸46都被燃料切断的系统中，实现最大范围的请求可通过仅切断至一些气缸的燃料来实现。请求扭矩响应类型的自动促动器选择是遵循舒适性限制的扭矩请求，但是其修改预测曲轴扭矩请求值以确保可以实现请求的立即扭矩值。因为预测扭矩促动器(即气流促动器)可以用于实现该请求，所以该请求的响应速率可以比舒适性限制的扭矩响应类型和最大扭矩响应类型更慢。仅出于示例性的目的，如果当前预测曲轴扭矩值是150Nm且自动促动器选择扭矩响应类型请求是50Nm (即请求为实现50Nm曲轴扭矩值)，如果立即扭矩最小极限(仅通过点火促动器获得的曲轴扭矩值)是70Nm，则自动促动器选择响应类型请求不能仅通过点火促动器获得。自动促动器选择响应类型请求由此包括这样的请求，其将预测曲轴扭矩请求值改至20Nm以下，且使用气流促动器以使得油门40闭合可将曲轴扭矩减少20Nm的量。点火随后被延迟到其用于燃烧的最小提前量(即实现其最大扭矩减少)，从而在曲轴22处获得50Nm的最大范围请求。因为自动促动器选择响应类型扭矩请求是使用气流促动器以及点火促动器获得的，所以在请求被去除时，曲轴22处的扭矩将不立即恢复，这是因为在油门40打开的时刻和更大的气流达到气缸46用于燃烧的时刻之间存在延迟。在换挡之前和期间的曲轴扭矩请求(如通过图3的扭矩请求算法72和在图块112中确定的)随后如箭头74所示通信到ECM32。方法100随后进行到图块118，其中ECM32在图3所示的评估算法76中评估变速器扭矩请求，所示算法确定油门40、涡轮增压器和/或增压器42、凸轮相位器44、点火正时、燃料状态所需的设定和相应促动模块50、52、56所需的促动命令信号，以实现这些设定并传送扭矩请求。图块118可以包括图块120，其中方法100通过将变速器扭矩请求和判优(arbitration)算法78中的其他推进扭矩请求进行比较而对变速器扭矩请求进行判优。其他推进扭矩请求可以包括用于发动机过速保护的扭矩减少、用于失速预防的扭矩增加或用于所检测的关键故障的发动机关闭请求，例如车辆被偷窃或油门卡死。在图块120中，这些竞争性的请求被优先考虑或使用，以修改从TCM34而来的曲轴扭矩请求。图块118也可以包括图块122，其中如果仅对选择的气缸燃料切断在预定的促动算法中不被允许，则图3所示的发动机扭矩促动算法80确保燃料切断的促动针对所有气缸46进行切断。在方法100中，在图块124中，促动命令随后作为电子信号通过发动机扭矩促动算法80发送到气流促动模块50、点火促动模块52、和燃料促动模块56，分别如箭头82、84、86所代表的。参见图4，图块112的方法(处理器TCM34的处理器38的扭矩请求算法72通过其确定被发送到ECM32的扭矩请求的正时、值和类型)被更详细地示出，关于图块114的空气扭矩请求和图块116的燃料扭矩请求两者。图块114和116每一个都具有多个子步骤，如图4示出的。图块112的方法在126开始且同时地执行图块114中的空气扭矩请求确定和图块116中的燃料扭矩请求确定。首先在图块128中讨论图块114的空气扭矩确定，在图块128进行是否通过空气扭矩请求进行油门切断的判断。“实行”空气扭矩请求不一定意味着将执行通过油门切断做出的扭矩减少，而是简单地其可以根据图块114的方法的其余子步骤而被算法72所考虑。图块128的实行判断是命令的换挡模式和司机模式的函数。例如，算法72含有存储的检查数据，所示检查数据表明在一些命令换挡中(即从第一档到第二档的换挡或从第二档到第三档的换挡等)油门切断将不被允许。在这样的情况下，图块112的方法返回到开始126。另外，通过使用空气扭矩促动器做出的扭矩减少将仅在针对每一个命令换挡的一些司机模式下被允许。即无论司机是否已经选择运动模式、敲击(tap)模式等，变速器16的操作也将是判断图块114的油门切断是否将被执行的因素，因为在一些模式中会更想获得更激进的扭矩减少。如果油门切断在图块128中允许，则图块114的空气扭矩请求的判断继续到图块130、132和134，如下文所述的。关于扭矩请求类型和扭矩值的空气扭矩请求判断参照图5-8进行描述，图中显示了扭矩值的曲线，曲线沿箭头160方向增加且在沿箭头162方向的命令的向上换档期间时间推移。换挡命令在时刻164处通过图3的离合器控制算法73做出，以命令从低档位(如档位命令线166所代表的，例如第二档)进行向上换档到更高的档位(如档位命令线168所代表的第三档)。期望曲轴扭矩(没有通过图3所示的扭矩请求算法72做出的扭矩修改)在曲线170处示出，也在本文中称为未被管理的曲轴扭矩水平。在向上换档期间的发动机速度由线172显示且反映了向上换档的惯性阶段176和扭矩阶段174。在图I的变速器16中各种离合器被清空或被填充以实现向上换档时，扭矩阶段174在向上换档在时刻164处被命令时开始。扭矩阶段的估计结束时在时刻178处，在此之后发动机速度172开始减少，如向上换档所期望的那样。预测(油门)扭矩减少的滞后时间比立即(点火/燃料)减少相关的延迟要更长是典型的。用于点火扭矩减少或燃料扭矩减少的预定响应时间在177示出。立即扭矩请求追踪离合器控制算法命令182，因为离合器控制算法是仅基于点火扭矩减少计算的。在期望实现扭矩减少时，用于空气扭矩减少的预定响应时间180是相对于换挡的扭矩阶段178的估计终点的可校准时间偏移。为了计入存在的延迟范围，时间偏移校准针对每一个向上换档来说都是独特的且存储在查找表中作为发动机速度和未被管理的曲轴扭矩水平170的函数。用于空气扭矩减少的预定响应时间180包括校准预测扭矩传递延迟和初始渐变先导时间(initial ramp lead time),如图7进一步示出的。存在在该偏移之前的具体时间窗181，在该过程中算法72必须评估和判断油门扭矩减少是否是必要的或期望的。评价预测扭矩减少的必要性的时间窗181通过在时刻164处命令的向上换档和空气扭矩减少的预定响应时刻180之间的时间间隔来限定。在该时间框架内，如图5所示的离合器控制扭矩请求182被图3的离合器控制算法73 (也称为齿轮箱模型)使用用于期望的换挡特点(例如换挡时间)的已知条件所估计，以确定换挡183过程中期望的最大扭矩减少(也称为最大换挡扭矩管理估计)，其为在没有扭矩修改170的期望的曲轴扭矩和在命令换挡期间所期望的估计最小曲轴扭矩184之间的差值，如通过离合器控制算法73所确定的。在图块114的方法的图块130的空气扭矩请求判断中，在命令换挡184期间期望的估计最小曲轴扭矩与预定的第一阈值扭矩水平186相比较。如果估计的最小曲轴扭矩期望184被确定为比第一阈值扭矩水平186更低(如图6所示)，则图3的扭矩请求算法72被 配备用于预测的扭矩减少，且图块114的方法进行到图块132。如果估计的最小曲轴扭矩期望184不小于第一阈值扭矩水平186，则在空气扭矩干涉类型被设定到不干涉时图块114的方法进行到开始126，且空气扭矩减少不在命令换挡期间做出。第一阈值扭矩水平186是最小立即容量188,反映出可仅通过点火扭矩促动实现的扭矩减少量,加上可校准的缓冲或扭矩保留190。扭矩保留190被存储在查找表中，且对于每一个换挡来说是独特的(即第一档到第二档，第二档到第三档等)且是发动机速度和未被管理的曲轴扭矩170的函数。在图块132中，图块114的方法判断至扭矩阶段178的终点的估计剩余事件是否大于空气扭矩促动器的预测响应时间180，如图5所示。如果到扭矩阶段178的终点的估计剩余时间大于空气扭矩促动器的预测响应时间180，则通过空气扭矩促动器做出的曲轴扭矩的修改将在图块134被请求，且根据图7所述的控制状态而被命令。在算法72被“配备”用于空气扭矩减少时，其准备好如图3的箭头74所示地发出具有反映空气扭矩减少的空气扭矩值和空气扭矩干涉类型的信号。此信号随后准备好在适当的时刻处发送，即从扭矩阶段178的期望终点存在空气扭矩促动器的预定响应时间180的时间偏移。图6的194示出了空气扭矩请求，其被称为空气扭矩请求命令值。应注意空气扭矩请求命令值194领先于离合器控制算法扭矩请求182。通过添加空气扭矩请求命令值194，图5的曲线196处的净曲轴扭矩(在仅使用点火扭矩促动时)将由于额外的曲轴扭矩减少做出的油门切断而被降低。总的来说，下列的条件控制是否实现和配备油门切断(预测扭矩减少)。油门切断通过向上换档命令标志“实行”且是命令换挡(即第一档到第二档，第二档到第三档等)的函数或是司机模式(即运动、敲击、正常等)的函数。在(i)油门切断被实行时，(ii)估计最小曲轴扭矩184小于最小立即容量188加油门切断扭矩保留190时，和(iii)到扭矩阶段178终点的估计剩余时间大于空气扭矩促动器的预测响应时间180时，油门切断将被“配备”(准备好命令预测扭矩请求)。在确定有必要时，预测扭矩管理目的是一种粗的调整操作，以减少曲轴扭矩水平，且因此因为修改的操作状况而减少最小立即容量188曲轴扭矩水平。这将有助于立即扭矩减少(假设通过点火或其他快速扭矩促动器做出的)通过离合器控制算法73命令和实现精确扭矩请求182。因为预测扭矩减少(油门切断)被用作粗的扭矩控制操作，所以被命令的预测扭矩命令目标扭矩水平198简单地是换挡183期间期望的最大扭矩减少的校准百分比(从离合器控制算法73期望的)。这种校准百分比被存储在用于每一个换挡(即第一档到第二档、第二档到第三档等)的独特的校准表格中且是发动机速度172和未经管理的曲轴扭矩水平170的函数。图7和8显示了预测扭矩命令的轮廓、空气扭矩命令值194通过具体事件触发的不连续的状态的过程所限定。在换挡事件之前预测扭矩控制状态被限定为不实行状态200。在向上换档在时刻164处首先被命令时且如果油门切断被实行时，则预测扭矩控制状态被设定到延迟状态202。预测扭矩控制状态保持在延迟状态202直到预测扭矩控制开始203(如果被配备)(即空气扭矩命令值194的开始)或直到要进行油门切断的图5的时间窗181已经逝去。如果换挡未被实行，或空气扭矩控制在规定时间窗中未被配备，则预测扭矩控制状态将返回到不实行状态200。否则，在扭矩阶段178的估计终点之前，预测扭矩控制状态保持在延迟状态202中直到预测扭矩命令在时刻203被作为用于空气扭矩减少的可校准预定响应时刻180而被触发。 预测扭矩控制状态随后运动到初始步骤状态204，假定初始步骤校准百分比大于零，一旦预测扭矩请求被触发则该初始步骤状态204执行一个软件循环。在初始步骤状态204期间，空气扭矩命令值194前进到预测扭矩命令目标扭矩水平198的校准百分比。这种初始步骤百分比校准对每个换挡类型(即第一档到第二档、第二档到第三档等)来说都是独特的，且是发动机速度172和未经管理的曲轴扭矩水平170的函数。初始步骤状态204作为在扭矩阶段178的估计终点之前确定的可校准的提前偏移205 (图8所示)而被触发。扭矩阶段178的终点通过存储在离合器控制算法73中的预定函数216计算出，且取决于例如离合器填充时间等的离合器特点。提前时间偏移205校准对于每一种换挡类型(即第一档到第二档，第二档到第三档等)是独特的，且是发动机速度172和未经管理曲轴扭矩水平170的函数。在初始步骤状态204之后，预测扭矩控制状态进入初始渐变状态206。在初始渐变状态206期间，预测扭矩命令值194向外渐变(线性地)到预测扭矩命令目标扭矩水平198。斜率207校准对于每一种换挡类型(即第一档到第二档，第二档到第三档等)来说是独特的且是发动机速度和未经管理的曲轴扭矩水平170的函数。预测扭矩控制状态保持在初始渐变状态206中直到空气扭矩请求命令值194向下降到预测扭矩命令目标扭矩水平198。在该情况发生时，预测扭矩控制状态将前进到保持状态208。在保持状态208中时，空气扭矩请求命令值194被保持在预测扭矩命令目标扭矩水平 198。空气扭矩请求命令值194保持在预测扭矩命令目标扭矩水平198直到最终渐变状态210被触发。在到比例变化214的终点的估计时间之前，最终渐变状态210被作为图8示出的可校准提前偏移212触发。从初始换挡命令164的时刻到比例变化214的终点的第一次同步的估计时间取决于物理和期望的特点(例如期望的换挡时间)的预定函数218，且在离合器控制算法73中被计算。在最终渐变状态210期间，空气扭矩请求命令值194向回渐变(线性地)到未经管理曲轴扭矩水平170。斜率211校准对于每一种换挡类型(即第一档到第二档，第二档到第三档等)来说是独特的，且是发动机速度172和未经管理曲轴扭矩水平170的函数。预测扭矩控制状态保持在最终渐变状态210中直到空气扭矩请求命令值194向回渐变到未经管理曲轴扭矩水平170。在该情况发生时预测扭矩控制状态将前进到完成状态221。现在转到图4详细示出的图块116的方法，经由图I的燃料扭矩促动器模块56在命令换挡期间做出的是否请求曲轴扭矩减少的判断在命令换挡进行时“实时”做出。因为燃料切断机构被构造在立即扭矩减少“路径”中所以这是可能的。即，因为点火扭矩减少和燃料扭矩减少两者是相对快速的扭矩促动器，所以它们可被命令以遵循离合器控制扭矩请求值182的条件和/或被离合器控制扭矩请求值182的条件触发。评估从离合器控制算法73而来的期望的输入扭矩水平(即离合器控制扭矩请求值182)。如果实行燃料扭矩减少，且如果与离合器控制扭矩请求182有关的条件被满足，则通过从舒适性限制(仅点火)改变立即扭矩响应类型到最大范围(燃料切断)燃料切断将被请求。这在图9中示出，其中立即 扭矩请求219是舒适性限制扭矩请求，其遵循离合器控制扭矩请求值182直到点220，在该时刻处立即扭矩请求219下降到曲轴扭矩最小切断容量扭矩水平222。尽管燃料切断被启动，但是立即扭矩响应类型将保持命令最大范围。这将请求ECM32切断对所有气缸46的燃料。在该时间期间，立即扭矩请求将命令等于未供应燃料的扭矩水平(曲轴扭矩最小切断容量扭矩水平222)的水平。切断燃料的请求将在停止条件(如本文所述的)已经满足时终止。这将导致立即扭矩响应类型切换回舒适性限制(仅点火)且立即扭矩请求值被设定为等于离合器控制扭矩请求值182。再次参见图4，图块112的方法(TCM34的处理器38的扭矩请求算法72通过其确定被发送到ECM32的燃料扭矩请求的正时、值和类型)被更详细地显示，针对图块116的燃料扭矩请求的确定。图块116的方法在126开始。在图块135中，做出是否实行燃料切断选择的判断。“实行”燃料切断选择简单地允许燃料切断的选择在车辆运行条件下进行。可以存在阻止实行的预定运行条件，其中燃料切断选择将不被允许。假定燃料切断选择在图10的时间段243中实行，则图块116的方法进行到图块136，其中算法72判断时间是否持续直到扭矩阶段178的估计终点小于图9中示出的预定时间阈值230。时间阈值230被存储在TCM34中的查找表中，且对于每一个换挡(即第一档到第二档，第二档到第三档，等)来说是独特的校准，且是如图6所示的发动机速度和未经管理的曲轴扭矩170的函数。估计到扭矩阶段178的终点的时间的变量被实施，从而在图5的扭矩阶段174完成之后，变量将用作从扭矩阶段的终点开始沿负方向的时间。因此可以将燃料切断开始提前时间231校准设定为正数，以允许燃料切断在扭矩阶段的终点之前开始，或燃料切断开始提前时间231校准可被设定为负的，以允许在扭矩阶段终点之后开始燃料切断。如果时间保持直到扭矩阶段178的估计终点不小于预定时间阈值230，则换挡期间通过燃料扭矩促动器做出的扭矩减少将不被允许，且方法112返回到图块126。如果直到扭矩阶段178的估计终点的剩余时间小于预定时间阈值230，则方法112进行到图块138，其中做出离合器控制扭矩请求182的值是否小于第二扭矩阈值水平234 (也称为开始燃料切断扭矩阈值)的判断。通过将校准第二预定偏移236从曲轴扭矩最小立即容量188中减去而计算第二扭矩阈值水平234。第二预定偏移236是基于命令换挡(即第一档到第二档，第二档到第三档，等)的校准值，且是发动机速度172和未经管理的曲轴扭矩170 (如图6所示)的函数。该第二预定偏移236可以被校准为正或负值以使得燃料切断激活阈值低于或高于曲轴扭矩最小立即容量188。如果离合器控制扭矩请求182的值不小于第二扭矩阈值水平234，则图块116的方法返回到开始126。如果离合器控制扭矩请求182的值小于第二扭矩阈值水平234，则图块116的方法前进到图块140，其中判定是否已经在当前命令换挡期间进行了燃料切断请求。如果已经做出燃料切断请求则图块116的方法返回到开始126。该方法由此允许在单个换挡事件仅有一个燃料切断循环(燃料供应到燃料切断)被执行。这有助于在单个换挡事件期间避免燃料切断抖动(即重复的燃料切断请求和燃料切断停止循环)。如果在图块140中确定燃料切断请求在 当前命令换挡中未做出，则图块116的方法前进到图块142，其中燃料切断请求被启动(即燃料扭矩请求类型被设定为曲轴扭矩最小切断容量扭矩水平222)。图块144-152的额外机构支持算法72的燃料扭矩请求判断的稳定运行。具体说，在图块142中已经启动燃料切断之后，图块116的方法监视额外的正时和扭矩水平需求，以确定何时使得用于燃料切断的命令燃料扭矩请求停止。在图块144中，图块116的方法判断自从燃料切断请求被启动之后的时间(即自从时刻219逝去的时间)是否大于第二预定时间段，该第二预定时间段可以基于命令换挡、发动机速度等被校准。如果自从燃料切断请求以来的时间大于第二预定时间段，则图块116的方法进行到图块146且通过将立即扭矩请求类型切换到舒适性限制类型而停止燃料切断。使得燃料切断状态被停止的分立的条件在图块116的方法的图块148中确定。在图块148中，做出离合器控制扭矩请求182的值是否已经上升到第三扭矩阈值水平250(称为终点燃料切断扭矩阈值)以上的判断。通过将校准偏移252从曲轴扭矩最小立即容量188中减去而计算扭矩阈值水平250。这种校准偏移252被存储作为用于每一个换挡(即第一档到第二档、第二档到第三档等)的独特的校准表格，且是发动机速度172和未经管理的曲轴扭矩170的函数，如图6所示。如果在图块148中确定离合器控制扭矩请求182已经上升到第三扭矩阈值水平250以上，则图块116的方法进行到图块150，其中判断自从燃料切断请求被启动起是否已经经过预定最小时间量。预定最小时间量可以是基于换挡、发动机速度等校准的值。如果已经经过了预定最小时间量，则燃料切断扭矩请求在图块146中通过将立即扭矩请求类型设定为舒适性限制而被停止。另外，在图块Il6的方法的图块152中，判断到惯性阶段的终点214 (即第一同步)的估计时间是否小于时间阈值260，该阈值作为针对每一个换挡(即第一档到第二档，第二档到第三档，等)的独特校准表格而被存储，且是发动机速度172和未经管理的曲轴扭矩170 (如图6所示)的函数。如果到惯性阶段的终点214的时间小于时间阈值260，则图块216的方法进行到图块150以确保自从燃料切断请求被启动已经经过了预定最小时间量，如图10所示为时间段240，燃料切断计时器显示为线242。如果如此，则通过将立即扭矩请求类型设定为舒适性限制来停止燃料切断请求。在时间段243期间燃料切断未启动，在时间段244期间燃料切断启动，且随后被停止且在时间段246中保持停止，如图10所示。图块216的方法重复图块144、148、150和152的判断直到在图块146中触发燃料切断停止。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。
权利要求
1.一种控制车辆上发动机曲轴扭矩的方法，包括 将第一阈值扭矩水平与估计在变速器的命令换挡期间所期望的最小曲轴扭矩比较；其中第一阈值扭矩水平是以下项之和(A)具有经由点火扭矩促动器的扭矩减少的换挡期间的预定最小曲轴扭矩；和(B)第一预定偏移； 仅在命令换挡期间期望的估计最小扭矩小于第一阈值扭矩水平时在点火扭矩促动器之外通过空气扭矩促动器要求进行曲轴扭矩修改； 通过离合器控制算法将第二阈值扭矩水平与命令换挡期间的扭矩请求比较；和 仅在命令换挡期间由离合器控制算法请求的扭矩小于第二阈值扭矩水平时在点火扭矩促动器外通过燃料扭矩促动器要求进行曲轴扭矩修改；其中第二阈值扭矩水平是具有经由点火扭矩促动器减去第二预定偏移的扭矩减少的换挡期间的预定最小曲轴扭矩。
2.如权利要求I所述的方法，进一步包括 将命令换挡的扭矩阶段的估计终点之前剩余的时间与空气扭矩促动器的预定响应时间比较；和 其中仅在命令换挡的扭矩阶段的估计终点之前剩余的时间大于空气扭矩促动器的预定响应时间时在点火扭矩促动器以外通过空气扭矩促动器进行所述的要求进行曲轴扭矩修改。
3.如权利要求2所述的方法，其中预定响应时间基于命令换挡的目标档位、发动机速度和没有扭矩修改的期望曲轴扭矩中的至少一个。
4.如权利要求I所述的方法，其中第一预定偏移基于命令换挡的目标档位、发动机速度和没有扭矩修改的期望曲轴扭矩。
5.如权利要求I所述的方法进一步包括 基于命令换挡和司机选择的运行模式判断是否使用空气扭矩促动器；和 其中仅在使用空气扭矩促动器时发生所述的要求空气扭矩促动器。
6.如权利要求I所述的方法，其中通过空气扭矩促动器进行的所述要求曲轴扭矩修改包括通过离合器控制算法要求一目标扭矩值，所述目标扭矩值是命令换挡期间请求的扭矩减少的一百分比；和其中所述百分比基于命令换挡的目标档位、发动机速度和没有扭矩修改的期望曲轴扭矩中的至少一个而被校准。
7.如权利要求I所述的方法，其中通过空气扭矩促动器进行的所述要求曲轴扭矩修改包括在命令换挡进行时要求一空气扭矩值，所述空气扭矩值根据通过具体条件触发的不同控制状态而变化。
8.如权利要求I所述的方法，进一步包括 将从命令换挡的扭矩阶段的估计终点起的时间与预定时间阈值比较；和 其中仅在从命令换挡的扭矩阶段的估计终点起的时间小于预定时间阈值时在点火扭矩促动器以外通过燃料扭矩促动器进行所述的要求进行曲轴修改。
9.如权利要求I所述的方法，进一步包括 如果发生以下情况则通过燃料扭矩促动器停止所请求的曲轴扭矩修改 从通过燃料促动器要求的曲轴扭矩修改起的时间大于预定最大燃料切断启动时间；或 到命令换挡的惯性阶段的终点的估计时间小于预定提前时间且从通过燃料促动器要求曲轴扭矩修改起的时间大于预定最小燃料切断启动时间；或 通过离合器控制算法在命令换挡期间所请求的扭矩提高到大于第三扭矩阈值水平的扭矩水平且从通过燃料促动器要求曲轴扭矩修改起的时间大于预定最小燃料切断启动时间；其中第三扭矩控制水平基于命令换挡目标档位、发动机速度和没有扭矩修改的期望曲轴扭矩。
10.一种控制系统，与车辆中的发动机和变速器一起使用，包括 至少一个控制器，具有带存储算法的处理器，该算法 将第一阈值扭矩水平与变速器的档位比之间的命令换挡期间期望的估计最小曲轴扭矩进行比较；其中第一阈值扭矩水平是以下项之和(A)具有经由点火扭矩促动器的扭矩减少的换挡期间的预定最小曲轴扭矩；和(B)第一预定偏移； 仅在命令换挡期间期望的估计最小扭矩小于第一阈值扭矩水平时在点火扭矩促动器之外通过空气扭矩促动器要求进行曲轴扭矩修改； 通过离合器控制算法将第二阈值扭矩水平与命令换挡期间的扭矩请求比较；和仅在命令换挡期间由离合器控制算法请求的扭矩小于第二阈值扭矩水平时在点火扭矩促动器外通过燃料扭矩促动器要求进行曲轴扭矩修改；其中第二阈值扭矩水平是具有经由点火扭矩促动器减去第二预定偏移的扭矩减少的换挡期间的预定最小曲轴扭矩。
全文摘要
一种控制车辆上发动机曲轴扭矩方法，其在单个命令换挡期间(例如向上换档)和之前使用多个类型的扭矩促动器请求进行曲轴扭矩修改。用于所述请求的适当扭矩修改水平以及与促动器类型和做出曲轴扭矩减少请求有关的进行判断的适当次数是根据换挡期间关键事件的正时确定的。
文档编号B60W30/18GK102951156SQ20121029804
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月20日 优先权日2011年8月19日
发明者M.A.尚, R.L.威廉斯, D.兹帕拉 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司