专利名称:控制自动机械变速器系统的方法，包括从静止离合器的起动和燃油的控制的制作方法
本发明涉及装有多级齿轮减速比的自动传力变速器，如自动机械变速装置(即，“AMTs”)，及其控制系统和方法。特别是，本发明涉及用于自动机械变速器系统的控制系统和方法，其中，档位选择和换档决定是根据测量或计算参数进行的，如车辆或变速器输出轴的转速，变速器输入轴转速，发动机转速，油门位置，油门开度变化率，车辆或发动机速度变化率等等。特别地，本发明涉及车辆从停止工况起动期间控制AMT系统的方法，包括控制主离合器和对发动机的供油量。
两种自动变速器的使用，即利用刚性离合器的自动机械型和利用摩擦离合器的多级齿轮型，及其控制系统在先有技术中是人们非常熟悉的。用于自动变速器的电子控制系统，是利用了分离逻辑电路和或由软件控制的微处理机，其中，档位选择和换档决定是根据某种测量或计算的参数进行的，如车辆速度(或变速器输出轴转速)，变速器输入轴转速，发动机转速，车辆速度变化率，发动机转速变化率，油门开度，油门开度变化率，油门全开(即“Kickdowm”-换低档)，制动机构的执行，当前传动比等等在先有技术中大家所知道的。车辆的这种自动或半自动变速器控制系统的例子可通过参考美国专利便能明白，专利号为4361060;4551802;4527447;4425620;4463427;4081065;4073203;4253348;4038889;4226295;3776048;4208929;4039061，3974720;3478851;3942393，这些专利的公开全部结合在此作为参考。
用于自动控制AMT系统的车辆主离合器接合和分离的自控系统/子系统，特别是在车辆从停止工况到起动期间，在先有技术中是为大家所已知的，这可由参考美国专利知道，其专利号为4081065;4401200;4413714;4432445;4509625和4576263，这些专利的所有公开结合在此作为参考。
上面作为参考的自动或半自动变速器控制系统，特别是在美国专利号为，4081065和4576263中说明的系统和类似系统，在在通常状态和特定状态下从停止工况到起动期间，对于控制车辆主离合器是有效的，若燃油是随着油门踏板位置供应的话，则离合器有可能不够迅速地接合，以控制发动机(即防止发动机以高于不希望有转速超速运转)或不能给出离合器的满意的平稳接合。
按照本发明提供的用于自动或半自动机械变速器系统的控制系统的，更可取地是给出一电子控制系统及其控制方法，能够克服先有技术中的缺点或将其限制到最小，其中，离合器接合、油门开度、档位选择和换档决定是根据测量和/或计算参数完成的，这些参数至少应包括表示发动机转速和油门开度的输入信号。其它输入信号/参数，例如表示变速器输入轴转速、变速器输出轴转速、油门开度变化率、主离合器状态、当前接合传动比、车辆制动作用及类似的信号，也均用来产生指令以用于对AMT系统的控制。
处理各种输入信号的预定的逻辑规则或程序包含一种方法，用来检测从停止工况到起动;计算差值(E)，该值是发动机转速和油门开度的函数;如果差值(E)超过预定的参考值，则用来控制离合器，使差值(E)降至最小;而当差值(E)超过参考值时，用来防止发动机供油量的进一步增加。
更可取地，如上述美国专利号为，4081065中所公开的控制方法将能起到降低差值(E)的作用，差值(E)由方程表示E＝N-A+K(dN/dt)其中N-发动机转速dN/dt-发动机加速度A-油门开度K-权重因子E-差值。
若差值(E)为正，执行机构工作使离合器接合，如果差值(E)为负，执行机构工作使离合器分离。
此控制方程只是在离合器接合时有效。为使离合器分离，或是使用开关提供附加控制信号或是采用其它方法将A值减小或减至零。
因此，本发明的目的正是提供一个用于自动机械变速器系统的新的和改进的方法，它包括从车辆停止工况起动的辨识和检测，计算差值并由离合器控制器使其减至最低。如果差值超过预定值，则防止发动机供油量增加。
图1是本发明自动机械变速装置控制系统的组成和相互联系的图示说明。
图2A-2B是流程图的符号说明，表明用最佳方式实现本发明的方法。
图1说明自动机械变速器系统10包括一个自动多级变速复合换档变速器12，它由油门控制的发动机14，如大家熟知的柴油发动机，经主离合器16驱动。发动机制动器，例如，使发动机14转速停止的排气制动器17/或在先前技术已知的对装在分离主离合器16的对输入轴上施加阻力最为有效的输入轴制动器18均可以配备的。自动变速器12的输出就是轴20的输出，可作为传动连接与适当的车辆部件如驱动轴差速器，分动器等相连，这在先有技术中也是为人所知的。
上述的传动系部件受几个装置的作用和控制，其中每一装置在下面要详细进行说明。这些装置包括一个油门位置即油门开度控制器组件22，此件对操作者控制的油门开度或其它节流装置24，燃油控制装置26进行传感，以控制发动机14的供油量;一个发动机速度传感器28，用来检测发动机的转速;一个离合器控制器30，它使离合器16接合和分离，也对离合器的状态给出信息;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;变速器控制器34，它使变速器12挂档并进入选定的速比并给出表示当前传动比的信号;及一个变速器输出轴转速传感器36。车辆制动控制器38对车辆制动踏板40的动作进行传感。
上面述说的装置向中央处理单元或控制机构42提供信息和/或从其那里接受指令。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范围。中央处理单元42也可以从换档控制总装44接收信息，车辆驾驶员用该换档控制总装可以选择倒档(R)，中间档(N)，前进档(D)操纵车辆。电源(未示出)和/或压缩气(未示出)向各种传感和控制装置和/或处理单元提供电力和/或气动源。错误指示器或报警器46可以显示特殊错误的本身，或只给出信号以示有未识别错误的存在。上面描述的这类型传动系部件及其控制装置的形式在先有技术中是知道的，可参考前面提到的美国专利，号为;4361060;3776048;4038889和4226295能得到进一步详细地了解。
传感器22，28，32，36，38和44可以是任一已知的用于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-气动的型式，用于执行来自处理单元42的响应的指令信号。燃油控制装置26通常按照油门位置24的设定向发动机14供油，但是与来自控制单元42的指令相一致，可以使供油量减少(fueldip-燃油下倾)或使供油量增多(fuel foost-燃油自特)。如果燃油控制装置26的设定不同于油门24的开度，则油量控制将适当地向上或向下波动以与油门开度匹配。作为例子，考虑到油门开度用于调整燃油控制的控制系统在美国专利号为，4493228中有所说明，其公开内容结合在此作为参考。
中央处理单元42的作用是根据程序(即预定的逻辑规则)和当前或储存的参数，选择变速器工作需要的最佳传动比，必要的话，根据当前和储存的信息发出换档指令，使变速器进入到所选择的最佳传动比工作。
中央处理单元42施行的各种功能和施行这功能的最佳方式，可由参考未决的美国专利申请案号为659114，1986年10月10日提交和1983年11月出版的美国汽车工程师协会(Society of Automotive Engineers SAE)论文号831776有详细地说明。其中公开内容结合在此作为参考。
关于车辆从AMT系统10从停止工况的起动，燃油控制装置26和离合器控制器30，其控制是如下述进行的。
当车辆驾驶员准备起动时，将松开制动器40并踩下油门踏板24。中央处理单元42，最好是基于微处理机的，将差值计算到最小。
E＝N-A+K(dN/dt)其中N＝发动机转速。
A＝油门开度信号，可被调整以给出所需要的接合特性。例如，油门全开时，此信号能与发动机转速在峰值扭矩时的信号N相同，油门全闭时，可与发动机转速在怠速时的信号N相同。
K＝代表权重因子的常数，为发动机输出扭矩时其速度变化的惯性效应。
dN/dt＝发动机的加速度。
因此，在最初阶段，驾驶员将加速器踏板踩到某一位置，这当然取决于驾驶员是否想使汽车平稳起步或紧急起步。当离合器开始接合时，发动机转速可以加速到高于相应油门调整值的某一转速及N-A的值为正。因为发动机在加速，关系式N-A+KdN/dt的总和是正的，驱动机构12得到一个使离合器继续接合的信号，当接合离合器的扭转载荷使发动机开始减速至高于上述式等于零的点时，由于差值信号E实质上已经为零，所以离合器接合件就不再进一步接合了。一旦车辆加速到与油门调定的速度相等时，发动机将开始增速至高于设立的油门速度，关系式N-A+KdN/dt再次为正，给出驱动机构30一信号，驱动机构使离合器部件趋于更完全的接合。然而，因为车辆是以发动机的转速而行驶的，离合器进一步接合并不提供附加的扭矩转载荷，驱动机构继续驱动离合器部件，直到它们完全接合为止。
发生上述过程时，来自油门踏板位置传感器22的输入信号向控制单元42输送一个表示油门踏板24位置的输入信号TP。控制单元将此输入信号TP与指令输出信号FC比较，送至燃油控制装置26，在通常情况下，若有必要，增加或降低FC的量值，使燃油控制装置26向发动机14供油直到与驾驶人员的要求相一致。
然而，如果差值信号的值E超过预定的参考值REF，这就表明一种状态其发动机转速N和/或发动机加速度达到相对于控制的油门开度，和/或从发动机停止工况起动到预定希望那么高的值，即油门开度为A。以致无发动机空转(即突然燃烧到不可接受的高转速)的加速控制系统和/或不理想的离合器刚性接合即便是TP大于FC。都要求对发动机14的供油量不增加。换句话说，不管TP等于或大于FC，对发动机14的供油量实际上是稍有减少。
在差值信号E的值小于参考值REF的时间，可假定离合器16能控制发动机14以及对发动机14的供油量是允许增加的，直到FC与TP相等。
尽管AMT系统10的描述是利用以基于微处理机的控制单元42和所进行的方法和操作是作为软件模式或算法的，但是很清楚，操作过程也能够用包括有由分离硬件组成的电子或射流逻辑电路执行。
离合器控制器30最好由中央处理单元42控制，而主离合器16的接合与分离通常由上面提到的美国专利号，4081065中描述的方法进行。变速器12可以包括同步装置，如美国专利号3478851中描述的如加速器式和/或制动式机械机构，在此结合作为参考。变速器12最好是，但也不是必须，具有双中间轴形式正如美国专利号，3105395中见到的那样，该专利结合在此作为参考。
虽然本发明的提出带有某种程序的特殊性，但必须明白，如后面权利要求
中提出的，不离开本发明的精神实质和范围进行各种各样的改进是可以的。
权利要求
1.一种用于控制车辆自动机械变速器系统(10)的方法，此系统的装置具有驱动油门踏板(24)的控制器，油门控制的发动机(14)，在变速器输入轴和输出轴(20)之间可选择接合的具有多级传动比组合的变速器(12)，上述变速器输入轴与上述发动机的有效连接是通过可选择接合与分离的摩擦联接器(16)实现的，上述自动机械变速器系统包括信息处理单元(42)，它具有接收(1)表示发动机转速(28)的输入信号(1)和(2)表示驾驶员的油门踏板设置位置(TP)的输入信号的多个输入信号的装置；上述处理单元包括按照用于产生输出信号的程序处理上述输入信号的装置，其中上述变速器系统按照上述程序工作，和与上述变速器系统相连的装置(34)响应上述处理单元来的上述输出信号有效地使上述变速器系统执行上述组合传动比的有效接合。上述处理单元具有车辆从停止工况起动的传感的装置，在车辆从停止工况起动的过程中，向控制装置发出输出信号，以控制上述摩擦联接器适量接合。上述控制装置具有第一种状态，其中上述摩擦付完全分离，第二状态，其中摩擦付完全接合，第三种状态，发生在第一种状态向第二种状态过渡期间，当上述摩擦付接合件部分地相接合时，上述控制装置在第三种状态期间是工作的，使上述摩擦付接合件有效地接合，使上述发动机转速保持在与上述油门开度调整有关的某一预定值上，此时函数值E降至最小E=N-A其中N是发动机的转速值，A是在当前油门开放时预先希望的发动机转速值，该方法的特征在于计算E的数值；将E值与预定的参考值比较；及如果E值大于或等于上述参考值，则防止对发动机增加供油量，而不管油门踏板的设定位置。
2.根据权利要求
1的方法，其中，和E值相应的上述参考值在上述摩擦付增加接合的状态下，不能防止E值超过预定的最大值。
3.根据权利要求
1的方法，其中，E值如果等于或大于上述参考值，则发动机的供油量减少。
4.根据权利要求
2的方法，其中，如果E值等于或大于上述参考值，则发动机的供油量减少。
5.根据权利要求
1的方法，其中，E＝N-A+K(dN/dt)这里dN/dt-上述发动机的加速度K-权重因子。
6.根据权利要求
2的方法，其中，E＝N-A+K(dN/dt)这里dN/dt是上述发动机的加速度，K是权重因子。
7.根据权利要求
3的方法，其中，E＝N-A+K(dN/dt)这里dN/dt是上述发动机的加速度，K是权重因子。
专利摘要
本发明提供了一个用于控制AMT系统(10)的方法，包括检测车辆从停止工况起动及在这种状态下提供离合器控制器(30)和燃油控制装置(26)两者的闭合环路控制。
文档编号B60W30/18GK87102837SQ87102837
公开日1987年12月23日 申请日期1987年4月18日
发明者唐纳德·斯贝朗扎 申请人:伊顿公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan