对车辆的变速器中的换档能量进行管控的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动且自动化的变速器，其具有通过适当的控制系统一次能够选择一个的多个速比。这样的变速器通常设置在车辆中。本发明公开了对发动机的扭矩输出进行管控的方法、用于实现该方法的系统以及包括该系统的车辆。
【背景技术】
[0002]车辆变速器通常被分类为手动式或自动式。在手动式变速器中，车辆驾驶员主要通过小心地控制可脱开的离合器来确定速度以及速比改变的平滑性。
[0003]在“自动式”变速器中，这样的速比改变是由控制系统来确定的，其中，离合器断开(de-clutching)和离合器重新接合(re-clutching)的速率不是由车辆驾驶员确定的。这样的变速器通常可以以完全自动模式进行操作，或者按照要求允许驾驶员开始速比改变。为了本发明的目的，自动化的手动式变速器(即，具有用以使换档杆(shift lever)和离合器移动的致动器的手动式变速器)由于设置有用于对离合器断开和离合器重新接合进行驱动的控制系统而落入自动式类别。
[0004]早已认识到，对在速比变换期间的能量进行管控略有难度。在手动式变速器中，车辆驾驶员通过使离合器充分地滑动来对通过离合器所传递的能量进行管控，以确保对驱动器的平滑脱离和重新接合。一般来说，驾驶员会尽可能快速地进行速比改变，同时避免突然拉紧(take-up)驱动器，这可能对于车辆乘员而言是不舒适的。通常应当避免驱动器的长时间拉紧以便防止离合器过度磨损。驾驶员还必须应对负载和坡度的变化，并且在经历空档的情况下避免发动机转速过度增大。
[0005]确保在自动速比改变期间的适当换档能量不是一项容易的任务，因为车辆使用的变化很多，并且还因为离合器性能会由于使用年限和其它外部因素(诸如温度)而变化。特别地，通常必须调节发动机扭矩以满足变速器的即时需求，使得例如新选择的速比既不会太慢接合也不会太快接合。例如可根据加速器踏板位置来要求离合器接合的速度的变化。
[0006]已知确定在速比改变期间的发动机扭矩要求的系统和方法，而这些系统和方法并不构成本发明的部分。发动机扭矩要求例如可以包含在发动机电子控制单元(ECU)的查找表中，或者通过参考考虑到诸如发动机转速、行驶速度和驾驶员要求的常规因素的适当算法来确定发动机扭矩要求。一般来说，应当在发动机处尽可能快速地且基本上即时地实现对改变扭矩需求的请求。
[0007]在汽油发动机中，对扭矩改变需求的快速响应受到在常规的节流阀下游且在发动机进气阀上游的进气歧管中的空气量的影响。通过改变节流阀的位置而对扭矩改变需求作出响应的特征是“慢”，这是因为已存在于进气歧管中的空气会影响接下来的一些燃烧事件的发动机动力输出。最后，随着调整节流阀，至气缸的进气量将会改变，从而扭矩输出与需求相匹配;然而，该响应速率并未快到足以满足在变速器中的速比改变期间的要求。
[0008]可以快速改变的一个燃烧因素是在火花塞处的点火火花的定时。该响应速度可以至少为比改变节流阀位置的影响快的量级，并且可以在发动机的一个TDC(上止点)内实现该响应速度。
[0009]为了在速比改变期间确保对扭矩减小需求的快速响应，已知的是改变点火定时以减小在燃烧事件期间产生的动力，可以预期的是，随着新速比接合，将会要求动力增大。可以通过将点火定时改变为用于有效燃烧的最佳位置来快速地实现动力的增大，而无需等待增加空气量。可以逐个气缸地实现这种快速响应，使得多缸发动机的连续点火事件可具有不同的点火火花定时。
[0010]因而，举例来说，在速比升档期间，可始终假设多缸发动机经受迫切的扭矩降低需求，接着经受扭矩升高需求直至初始水平。供给燃料的量通常与空气量相当以便实现化学计量燃烧。
[0011]需要扭矩降低需求是为了避免动力传动系统震动或移开(shunt)，并且通过延迟点火火花的定时来实现扭矩降低需求;通过重新提前点火火花的定时来实现扭矩升高需求。这种传统的解决方案在有效的同时还具有在有意延迟点火的时段期间降低燃烧效率的效果，由此扭矩输出降低。然而，不完全燃烧导致发动机冷却系统吸收额外的废热、燃料消耗量增大以及产生不必要的有毒的废气排放物。在当前的多级变速器中，这个问题很严重，其中，与传统的四档或五档变速相比，当前的多级变速器可具有多达九种至十种的前进档速比(forward speed rat1)，由此在正常行驶期间所需要的升档和降档改变次数增加。
[0012]需要一种能够提供对发动机扭矩减小或增大的需求的快速响应但并不依赖于上述不完全燃烧方法的方法。
【发明内容】
[0013]在一个方面，提供了一种对发动机在发动机的自动变速器中的速比有级变速(step change)期间的扭矩输出进行管控的方法，所述发动机包括用于所述发动机的进气阀的主动式推杆，所述方法包括:检测所述变速器中的当前速比的改变的开始;命令所述主动式推杆减少能够用于所述发动机中的燃烧的空气量;检测随后速比的接合；以及命令所述主动式推杆增加能够用于所述发动机中的燃烧的空气量。
[0014]主动式推杆独立于凸轮轴或其它阀控制驱动器而逐个事件地提供相关联的阀的操作的基本上立即的改变。这样的推杆可以是液压式的，并且包括容量由电致动阀(诸如放泄阀)响应于来自发动机ECU的命令而控制的室。
[0015]在一个实施例中，通过命令主动式推杆改变阀升程来改变进入发动机的空气量。在另一实施例中，通过改变打开持续时间来进行改变。在另一实施例中，通过改变阀打开和/或阀关闭的定时来进行改变。可以以任何期望的组合结合使用这些实施例以实现期望的空气流入量和速率。
[0016]可以设想到，通过改变点火定时而确定扭矩减小量和扭矩增大量的现有技术方法可以用作本发明中使用的主动式推杆需要改变的指示。所需的扭矩改变量例如可以保存在查找表中，或者通过根据对经受操作条件的适当变化的试验发动机和变速器的经验观察的算法来生成。该数据可以保存在电子换档改变图(map)等中。
[0017]本发明提供了一种对容许极限内的换档能量进行管控、同时还确保在速比改变期间车辆发动机以基本上最佳的效率进行操作的方法。本发明允许在每个发动机燃烧事件时将恰当的空气量引入气缸中，以便允许在最佳点火定时产生给定的发动机转速所需的扭矩。通常避免了有意延迟点火定时以确保不产生过度的扭矩。
[0018]最重要的是，与依赖于凸轮轴或节流阀相关改变的现有的“慢”系统相比，本发明提供了对扭矩需求的“快速”响应，这是因为主动式推杆能够在一个点火事件内对改变请求作出响应，相应地，可以在多缸发动机中采用逐个气缸的策略。
[0019]如果改变点火火花的定时将不会显著影响燃烧的效率而是会对速比改变产生有益效果，或者如果与主动式推杆的改变相关联的响应时间不足以满足对于减小或增大扭矩的需求，那么本发明的方法还可以包括改变点火火花的定时。
[0020]这样的布置例如可以改进车辆驾驶员和乘员所觉察到的速比改变的平滑性，或者允许发动机扭矩的有益的斜降和斜升。
[0021]有益结果在于本发明避免了在速比改变期间产生与不完全燃烧相关联的废热。因此，车辆冷却系统置于较低的负荷下。此外，由于本发明避免了不完全燃烧，因此减少了不期望的废气排放物。
[0022]在本申请的范围内，明确地设想到，可以独立地使用或以任何组合的形式采用在前述段落中、在权利要求中和/或在以下描述和附图中所阐述的各个方面、实施例、示例和替选方案，特别地，采用它们的各个特