专利名称:用于控制无级变速器中主压力的控制系统的制作方法
本发明直接涉及无级变速装置(CTV)的主压力控制系统。这样一种变速装置包括通过一条柔性传动带互相耦合的液体驱动的一次和二次皮带轮，所述两轮的有效直径同时地但以相反方向地不断变化，以实现输入主动轴和输出从动轴间传动比上的平滑连续的变化。第一(一次)皮带轮通常受液压控制以调整所述变速器的有效传动比，而给二次皮带轮提供有着足以避免传动带打滑的压力的液体，以便将驱动力矩从一次皮带轮传递到二次皮带轮。一个流体致动的离合器通常用于将驱动力矩从所述变速器(即从二次皮带轮)传递到一个连带的传动系统。该主压力是CVT中的最高压力，而且是加于二次皮带轮，以确保使传动带不打滑的适宜的夹持力和张力。
现已开发了各种用于控制为操作一个CVT所需的不同液压系统，例如在共同待审的美国专利申请第717，913和722，578号中所述的那些系统，(这两项申请分别于1985年3月29日和1985年4月12日提交并转让给本受让人)，还有在这两项待批申将中所提及的各种参考文献中的系统。本发明构成一种优于那些先前控制系统的改进系统;因为获得了更可靠的运行，同时运用了一种比先前系统更简单和所需费用较少的装置。例如，为了实现对管路(二次)压力和离合器压力两者的闭环控制，在过去则需要两个独立的压力传感器或探测器。而在本发明中只用了一个这样的传感器即完成了此项任务。
另一例子是若主压力闭环控制器的响应对所述定值的改变来说不够快的话，主压力很可能变得低于所需值同时传动带可能打滑而引起对其本身和皮带轮的损坏。这种情况不可能出现在本发明装置中。在所述闭环控制器跟不上设定值变化的情况下，一个开环控制器接管该任务并保证主压力将总是大于设定值所要求的大小。
还有一个例子是这个开环控制器利用查表去控制主压力。通常这会需要存储大量数据。在本发明的情况下，通过采用插值算法而使所需存储器的数量大大减小。
本发明提供一种用以控制无级变速器中管路流体压力的主压力控制系统，其处于主压力下的流体受控而产生一个可调节的离合器液压，以便操作一个离合器将驱动力矩从发动机并通过所述变速器传递到一个连带的传动系统，其一个压力传感器检测加到该离合器的离合器压力，而且其中一个离合器的闭环控制器响应该检测到的离合器压力，完成离合器的闭环控制。该控制系统包括一个闭环的主压力控制器，该控制器响应离合器压力并为达到理想的设定值完成对管道压力的闭环控制而起作用，所述离合器压力是在离合器完全接合并被锁止之后由压力传感器检测的。
根据本发明的一个方面，为一个无级变速器设置了一个控制系统，该变速器具有一个一次皮带轮和一个二次皮带轮，一条互联所述皮带轮的传动带，在所述一次皮带轮中为改变皮带轮的有效直径从而相应地改变传动比而导入和排出液体的一个一次皮带轮腔，用于为所述减速器被驱动时保持传动带张紧而导入和排出液体的二次皮带轮内的一个二次皮带轮腔，一个为把驱动力矩从二次皮带轮传递到一个连带的传动系统而可操作的液力驱动离合器，该离合器包括一个离合器腔以便为接合该离合器而接纳液体和为分离离合器而从此腔排出液体。该控制系统包括用于将主压力下的液体供给二次皮带轮腔的装置。一个包括一个压力传感器的离合器闭环控制器为向所述离合器腔供给受控的离合器液压而应用主压力下的流体，所述压力传感器检测该离合器压力并在离合器控制器范围内提供一个反馈信号。为与一个所需主压力设定值相符，也为响应由压力传感器检测到的离合器压力提供了一些控制装置，当离合器被完全地接合并被锁止时，为了实现将主压力闭环控制至设定值，压力传感器在控制装置内产生一个反馈信号。
根据本发明的另一方面，为控制在一个无级变速器中的管路液压而设置了一个主压力控制系统，该系统中的主压力是通过一个主压力调节器而变化的，而后者是由具有可调占空因数的一个脉宽调制信号所控制，主压力则是由该信号的占空因数所确定，也是与该信号的占空因数成正比的，而且该控制系统中由于不希望有的漏泄和在该调节器中直接随温度变化的其他影响，造成为产生理想的主压力所需的占空因数取决于查表时对应若干离散温度的占空因数/所需设定值曲线区段的实际储存温度。为确定所述脉宽调制信号的占空因数的手段有选择归为现时液温的两条温度曲线，计算总的占空因数和选择两个占空因数中较大的一个，从而为使主压力将总是高于所需设定值压力而提供保证。
参阅以下结合附图的说明将能完全理解本发明的被认为是新颖的诸特征，附图中相同标号表示相同零部件，就附图图1是具有一个离合器闭环控制和一主压力控制系统的无级变速装置的方块图，图中包含了根据本发明构成的闭环的主压力控制器;
图2是一个功能方块图，即概括地表示了所述离合器控制器和较详细地表示了所述主压力控制系统;
图3(含3a、3b、3c)4和6是说明在操作所述控制系统时出现，并将有助于理解本发明的诸操作和判定顺序的诸逻辑流程图;和图5和7揭示了被储存在该控制系统的各备查的表中并将有助于解释图4和6的流程图的各区段曲线。
正如图1所示，该系统包括许多零部件，在前面提到的美国的共同待审专利申请和在这些申请中引证的参数文献中对这些零部件所作的图示和说明要详细得多。由于那些细节对解释本发明并不必要，而只会增加本申请的负担，故未作说明。那些先前公开的教导在本文中作为引证而插入。
现参考图1，该图以汽车配置方式表示下述总的动力流程从发动机20开始通过轴21，飞轮和减振器组件22和变速器输入轴23到无级变速器25的主动一次皮带轮24。输入的或一次皮带轮24有一个固定三角皮带轮26和一个可动三角皮带轮27，连同一个一次三角皮带轮伺服腔28，所述腔28为导入和排出流体从而调节可动三角皮带轮27的位置而配置。二次或输出皮带轮30有一个轴向固定的三角皮带轮31和一个轴向可动的三角皮带轮32，连同一个二次三角皮带轮伺服腔33，该腔33为改变皮带轮30的有效直径以便导入和排出流体而配置。一条金属或适宜的弹性材料制成的传动带29互联皮带轮24和30。二次皮带轮30的输出功率被加在轴39上，后者又被连到离合器34的一侧，离合器的另一侧被联到一个空心轴即套筒轴35。从这根轴开始的驱动运转通过由点划线36所代表的一个齿轮系(图中未示)被传送到进-退齿轮选择器组件37。驱动运转从该选择器组件通过齿轮减速级38被传递到差速器组件40，该组件40通过轴41，42将输出驱动力传递到装有本发明控制系统的车辆的各车轮(图中未示)。当加压下的传动液导入起动用的离合器伺服腔43时，则从发动机20至轴41，42的这个传动系统便被接通。
取自加速器踏板45的一定位置的某些电信号通过若干导线46，47和48传到电子控制系统50。线46上的油门信号是踏板45的位置的一个函数。当踏板45一移离其不工作位置，线47上的驾驶员需求信号就改变状态。当踏板45达到其行程的末端时，导线48上的油门全开(WOT)信号即改变状态。电子控制系统50和液压控制系统51一起为调节变速器运行和控制发动机运转而操作。
所示邻近液压控制系统51的一个手动选择器操纵杆52为驱动系统51中某些部件和为经过线53把一个表示杆52位置的信号发送至电子控制系统50而操作。线53上的所述信号最好为电子信号，不过当然，想要时也可用机械的或流体的信号。另一表示液压控制系统51中离合器管路中的液压信号从压力传感器49并经过线54被加到电子控制系统50。一个代表变速器流体温度的信号从液压控制系统51经过线55被传送到电子控制系统50。至电子控制系统的其他输入信号均是通过导线56，57和59提供的。一个传统型位置传感器60置于发动机输出轴21的附近，以便在线59上提供一个随发动机速度而变的信号。由于通过飞轮和减振器组合件对输入皮带轮24的刚性连接，故也可认为线59上的该信号代表了该减速器的输入速度。另一传感器61被置于轴39附近，以便在线57上提供一个离合器输入速度信号。第三传感器58位于离合器输出轴35附近，以便在线56上提供一个离合器输出速度信号，该信号表示所述变速器输出轴39的速度。当所述传动系统中除离合器以外不存在打滑现象时，线56上的这个信号可起一个车辆速度信号的作用。当然，为产生该车辆速度信号，传感器58可位于空心轴35和驱动轴41，42之间的任何位置。在对这几个输入信号加工之后，电子控制系统50在线63，64和65上提供三个用于液压控制系统51的脉宽调制(PWM)控制信号。线63上的PWM信号是一个为调节液力控制系统内由一个泵组件产生的主压力的控制信号。线64上的输出PWM信号是一个用于给定CVT25的所需比率的比例控制信号。线65上的第三输出PWM信号是用来调节离合器34的操作的。液力控制系统51通过管道66将主压力下的液体传送到二次三角皮带轮的伺服腔33，以保持传动带29的合适张力，而使其不会打滑。液力控制系统为通过管线67至一次三角皮带轮伺服腔28的液体提供适宜的液压，以便控制CVT25的比率变化或维持CVT25的稳定比率。此外，设置了第三液体信号-通过管道68至离合器伺服腔43，以便接合该离合器并通过如上所述的驱动机构完成动力的传递，以及为中断该动力流而分离该离合器。
包括在本发明中的图1部分，通过图2的诸功能方框作了更详细的说明。本领域的专业人员会理解图2的某些组成部分是为说明本发明的控制和信息流而提供的，而且，若要表示的话，例如，作为一个开关或作为提供某给定结果的某一级，或作为实现某一定功能的一个单元来示出，而没必要标明硬件方面所装备的某一具体零件。图1中的电子控制系统50最好包括微计算机线路，而且由图2中诸方块所表示的许多功能是由软件提供并由该微计算机线路来完成的。
参照图2，在由发动机驱动的泵72产生的相对高压下的变速器液体是通过主压力调整器74变更的，该调整器74相当于一个分流调节器，以提供受控的主压力。调节器74的操作(在前述的申请号为717，913的共同待审美国专利申请中作了详细说明)由脉宽调制信号的占空因数控制，而脉宽调制信号由PWM信号发生器75产生并被加在线63上，所述主压力与该信号的占空因数成正比。选择占空因数从而确定主压力的方法将在稍后描述。当所述变速器被驱动时，主压力下的液体通过管道66被供到二次三角皮带轮腔33以维持所述传动带的张力。在申请号为717，913的共同待审美国专利申请中详细图示说明的比例控制组件76接收来自电子控制系统、线64上的脉宽调制信号并对通到一次三角皮带轮腔28的管线67提供加压液体的可调整流量，以确定一个理想的变速器传动比，而当必须将该传动比改变为一个新的预定值时，该比例控制组件又被用于从那个腔28排出所述液体。
在申请号为717，913和722，578的共同待审美国专利申请中所示的离合器控制阀组件78接收线65上的输入脉宽调制信号并根据该信号使加压液体通过管线68导入和排出离合器腔43。闭环的离合器控制器是为应用主压力下的液体对腔43馈送受控离合器液压而设置。这样一种闭环控制器详述于先前所述各共同待审专利申请中并在图2中通过压力传感器49，线54，PWM陷波滤波器79和离合器压力控制器81作了图示说明。正如所述先前的各公开文献中已述，必要时所述主压力在离合器控制阀组件78的入口处受到调节以便产生为滑动、啮合或分离离合器所必需的离合器压力。传感器49检测该离合器压力，以便在线54上提供一个代表该压力的电信号(Pclutch)。滤波器79从该Pclutch信号除去PWM频率(最好为100赫左右)，以产生反馈到控制器81的信号(PCLU)，从而实现预定的离合器作动。要注意的是当离合器或是处于分离或是正在滑移状态时，实际上此时的离合器压力和主压力是不一致的。然而，当离合器完全啮合和被锁止(从而离合器控制阀被全打开达到主压力)，离合器压力将受到该主压力的束缚而低于主压力，这种差别归因于通过离合器控制阀由其漏泄造成的一个较小的压力降。因此，当离合器被锁止时，压力传感器49的输出可用于确定该主压力并可以一种将要说明的方式，用以实现闭环的主压力控制。
现就主压力控制系统的操作而言，电子控制系统在线83上提供一个代表所需的主压力设定值信号，也就是说，应在任何给定时间，将此主压力施加到二次三角皮带轮腔33，以确保CVT传动带会恰当地张紧-既不会打滑，也不致高到损害效率。正如众所周知的，这个主压力设定值是发动机转矩和应由该传动带维持的变速器传动比的一个函数。发动机转矩是根据一个储存在电子控制系统中的发动机图(engine map)来计算的，该图实际上具有在一个平面上的一系列油门调节曲线，图中，发动机速度可能在横坐标或纵坐标上，而发动机转矩则表示在另一参考标度或坐标轴上。这样，由于发动机速度和油门调节总被监视着，因此根据该图，可运用两个参数来确定由该发动机产生的转矩。皮带传动比则由发动机速度和离合器输入速度来确定。
主压力控制系统主要包括两个独立的控制器，即一个开环控制器和一个闭环控制器，其每一个都响应线83上的理想设定值信号。在离合器被完全啮合并锁止以前，闭环主压力控制器实际上是不可操作的而仅仅是开环控制器在起作用。因此，在起动状态期间，例如，离合器正在滑动时，主压力只受到开环控制器的控制。通过将离合器输入和输出速度进行比较，即可确定离合器的锁止并可控制逻辑开关84。在上述两速度相等以前，只有开环控制器是实用的并且开关84处于与图2所示位置的相反位置上。在开环方式持续过程中，线83上的设定值信号与线55上代表检测到的液体温度信号一起被用于方块86中，去选择由发生器75产生的脉宽调制信号的占空因数，该占空因数将导致一个至少等于由设定值所要求的主压力。在这开环运行方式持续期间，信号U1P和信号U3P将是相等的。对方框86的功能将于后面作更详细的说明。一般来说，开环占空因数是用查表法来确定的，该表构成作为压力设定值和温度的一个函数的线性插值。该表总是使产生的压力较高于由设定值命令的压力。这样做是为了使传送到二次三角皮带轮腔33的压力确实总是足够的，从而避免损坏皮带和皮带轮。该开环占空因数被选为液温的一个函数是为补偿不希望有的漏泄和调节器74中的其他温度变量，从而获得开环控制期间的理想精度。因此，为补偿调节器的诸特性和维持某个给定的主压力，当温度增高时，占空因数也必须增大，从而事实上使主压力不受温度变化的影响。对开环主压力控制器来说，由于无法知道施加给腔33的实际主压力大小，故作为一种安全措施，特别重要的是这样来选取占空因数使其导致的主压力必须高于能使皮带总是处于适当张紧状态而不损害皮带或皮带轮时的压力值。在开环运动方式期间，由于离合器未完全接合的那段时间间隔相当短，故使此时的主压力大于必需压力所表现出的效率损失极小。
一旦离合器被锁止(例如发生在变速器处于驱动方式中)，离合器输入和输出速度将是相等的，而且逻辑开关84将又被置于附图中所示位置。此时，由传感器49检测到的离合器压力可用来确定实际的主压力，因为这两个压力的不同仅仅是由离合器控制阀组件中的压力降引起。这个压力降起源于不希望的泄漏并正比于液体温度。因此该离合器压力信号PCLU不能直接用来闭合该环路，而必须先乘以一个校正放大系数(方块88)，该系数用试验方法获得并是温度的函数。校正放大系数功能块88将在后面更详细地论述。事实上，校正放大系数功能块88将离合器压力信号PCLU转换成代表实际主压力的推断主压力信号PLINE。闭环主压力控制器现沿着反馈信号PLINE闭合，以实现将主压力闭环控制到理想设定值。
为说明起见，信号PLSET和PLINE被加到一个加法器89上，并由于由开环控制器所确立的主压力通常高于设定值压力，故由该加法器将产生一个负误差信号e1p并被加到积分器91。于是积分器的输出信号e2P倾斜下降(即，沿反方向慢慢减小)时，对加法器93的一个输入端施加负向信号U2P，而加法器93的另一输入端则接收信号U1P。这样，信号U3P将被减小，以减小加到调节器74的脉宽调制信号的占空因数，其结果使主压力降到由设定值所要求的程度。随着主压力降低到设定值，信号PLINE减小直到等于PLSET-此时误差信号e1p变成零为止，而且积分器输出信号e2P将保持并维持在误差信号达到零时所获得的水平上不变。例如，假设预定设定值为150磅/英寸2(psi)，并假设开环占空因数工序86产生导致170psi压力的信号U1P。因此通过信号e1P表示出一个负20psi的误差，使积分器91斜向下降，从而引起信号U2P减小。现U1P和U2P之和变为小于U1P的一个数值，同时信号U3P减小直到主压力降至150psi为止，此时，积分器保持信号U2P不变。当然，该闭环主压力控制器自动地响应各动态变化而操作，以便将主压力维持在设定值上。
积分限幅器92使信号e2P的幅度不致过大或过小。假设没有限幅器，则由于某种原因，该系统会失去控制。例如，假设设定值要求的主压力为200Psi，但由于发动机速度低和泵72转动不很快的结果，使其不能达到200Psi。该控制环路会设法增大占空因数，所述积分器会达到最大输出幅度。若那时要使该系统返回受控状态则所述积分器输出可能非常大以致使其回到控制范围内所需的时间会相当长。因此，借助限幅器92，实际上就能使积分器仅在正常工作所用范围内移动。
当然，当诸如油门调节，发动机速度和离合器输入速度等运行状态变化时，则由于要求线83上有不同的预定主压力设定值，发动机转矩和皮带传动比也要变。本发明的主压力控制系统将如此响应和跟随设定值的各种变化，以使主压力总是至少如所预定的那样高。对本发明的某些应用来说，为了获得最佳稳定性，可能需要将闭环主压力控制器的操作速度进行限制，以使其成为一个缓慢响应的环路。例如，若压力传感器49的位置实际上与二次三角皮带轮腔33隔开相当大一段距离，则可能存在不应该对其作出响应的若干动态效应。该压力传感器可能检测到并不是出现在供给二次皮带轮腔的加压液体中的诸动态变化。因此，可通过将该闭环控制器构成只响应相当慢变化的控制器而使其操作稳定性达到最大限度。对此，最方便的做法是通过调节积分器91的增益来实现。换句话说，可以选择积分器的增益，以便获得一种所需的闭环响应。
可惜，若闭环主压力控制器的操作被放慢后，则就不能响应预定设定值的较快变化而且该主压力会跟不上该系统中的转矩变化。例如，假设装有该变速器的车辆的驾驶员快速调节油门使发动机转矩突然增大。该主压力控制器必须能追随这种转矩的增大它增大所述设定值从而提高主压力，以使传动带响应该较高的转矩而不致打滑。然而，若该闭环控制器是一个慢响应环路，则就可能跟踪不了这种快速变化。
这一问题是通过下法解决的，即使不能有效地响应设定值较快变化的闭环控制器的主压力仅仅由开环控制器确定而且使该主压力高于由设定值限定的水平。这是按照下述算法重新整定闭环控制器中的积分器来实现的。信号PLSET被加到一阶设定值滤波器94以消除不需要的噪声。由于主压力设定值是根据实际系统的诸测量结果，即发动机速度，油门位置和离合器输入速度等来确定的，故为提高抗扰度，需要一个滤波器。去除了干扰的滤波器94的输出信号PLSF被直接加到加法器95的一个输入端并通过一个一次采样延迟环节96至加法器的另一输入端。这些功能都是用软件方式极好地实现的并将在后面结合图3的逻辑流程图加以说明。简单地说，加法器95接收信号PLSF的现时值和一个前值并实际上从现时值减去前值，以产生一个差值信号DPSET，该差值信号的幅度代表主压力设定值的变化速度。当PLSET增大时信号DPSET沿正向起作用而当PLSET减小时，沿负向起作用。设定值变化率检测器98响应信号DPSET并实际地测定是否设定值的变化太快以致使闭环控制器跟不上这种变化。例如，若正在增大的设定值高于某个预定速率，即比该控制环路的响应更快时，这一事实就由检测器98检测。当设定值的变化速率太快时，检测器98清除积分器91，迫使它输出零信号，从而实际上禁止即关断了该闭环主压力控制器。此时，主压力仅受到开环占空因数工序86的控制，其结果使主压力将总是高于由变化中的设定值所要求的压力，也就避免了皮带的打滑。当然，方块86的功能将在足以跟随设定值变化的速度下快速地被执行。随着设定值的突然一变，触发该系统进入其开环运行方式，加法器95的两个输入信号将又变得大致相等，从而取消了积分器91的清除信号，使闭环控制器回到正常操作。
本发明还有一特点是当主压力降到某一预定最小值时，保持对积分器91的控制。这是合乎需要的，因为所述图示实施例所用的特定调节器的诸特性说明最好将该调节器设计成总能提供一个最小主压力-即使在电气故障情况下也如此。当脉宽调制信号的占空因数为一给定的最小值(例如20%)时，则即使该占空因数在该最小值以下变动调节器74也将产生其最小压力。在该占空因数已被增加到20%以上时，压力才会从该最小值起增高。当对通过线63加到调节器74的PWM信号施加影响的占空因数小于20%时，则该系统完全失去控制而且积分器应不起作用。在通过最小占空因数检测器97实际地将由信号U3P所表示的占空因数同一预定的最小占空因数进行比较，并当U3P占空因数小于该最小值时，使积分器不再进行积分操作，积分器91的输出信号e2P被保持在其前值上。通过使信号e1P为零，即可实现该输出的保持。通过考虑一个实例可更好体会到这一特点的客观需要性。假设主压力设定值要求为60psi，而且调节器必然指定最小压力是与0%占空因数相齐的70psi。在此情况下，存在一个使积分器试图为不断减小该U3P的占空因数而积分的误差信号。无论该占空因数是多么小，即使只需要60Psi，该主压力将仍为70psi。检测器97将“注视”着U3P的占空因数并当它小于(例如)20%时，则该检测器将只是保持该积分器的状态。这作用类似于由积分限幅器92所起到的作用。当该系统失去控制时，该积分器便停止工作，因而系统不会出毛病。
现将注意力转到图3，4和6的逻辑流程图和图5和7的曲线上。这些可用软件和可编排入微计算机的电路系统来实现各种功能的方式。当然，所述微计算机电路系统响应在控制所述无级变速器过程中的各种不同参数和变量，故其完整的程序实际上要比图3，4，6中所示程序还要多。图中示出的仅是该完整程序中涉及本发明的程序部分和子程序。见图3，在通过一个环路或程序迭代的循环过程中，如方块101所示那样，预置IC标记，项“IC”意指初始条件。这是当最初进入该闭环时，积分器和设定值滤波器被给予初始值的条件。然后根据块102确定开环占空因数U1P，占空因数U1P是设定值PLSET和液体温度Temp的函数借助于图4的子程序和图5的三条占空因数/设定值分段曲线较详细地图示说明了块102的占空因数的选择，图5中的各曲线描绘出不同液温下(温度TO(2)高于温度TO(1)，温度TO(3)高于温度TO(2)〕，占空因数作为主压力设定值的函数关系。我们记得为得到一个理想的设定值压力，由于调节器74的特性，该所需占空因数随温度升高而增大。为说明起见，图5中仅示出三条曲线。为了覆盖液体可能变化的整个温度范围，总共用了六根曲线;所需确切的曲线数是所需精度的一个函数。
图5的诸曲线以传统的斜截式储存在一个备查表中。每根曲线先根据最坏情况的该调节器占空因数/主压力特性被初步测定，然后转换成在不同的压力断点间延伸的一系统直线部分或区段。假设最小占空因数检测器97将确保占空因数决不降低到20%以下。因此，从零psi或PL(1)至下一压力断点PL(2)(60Psi左右)，这三条曲线均是相同的(零斜率)。在断点PL(2)和PL(3)即100PSi之间，每条曲线有不同的斜率mo和在纵坐标或占空因数坐标轴上的不同截距bo。这些斜率和截距正如各曲线的其余区段的斜率和截距一样被储存在存储器内。当然，只使用六根对应六个相距一定间隔温度的曲线而且又采用斜截方式存储，比起试图为产生每个主压力设定值而且对应各不同的可能流体温度条件而存储所需占空因数来，需要的存储容量要少得多。
通过设想一个具体例子，便可极容易地理解与图5有关的图4的流程图。假设理想主压力设定值是125psi，此时，流体温度处在温度TO(2)和温度TO(3)之间。这由图5中的点103表示。在执行图4的子程序过程中，压力指示字I和温度指示字J均被初始化为1(如由指令或操作框104所示)，即，压力指示字I设定在第一断点PL(1)而温度指示字被设定在温度TO(1)处。此后，判定框105确定设定值PLSET(125psi)是否在零压力PL(1)和压力PL(2)即60psi之间。由于对上述的回答是“否”，故压力指示字I将根据指令框106从1递增至2。因为I现为2，框105将询问PLSET是否在PL(2)和PL(3)即100psi之间。由于回答还是“否”，指示字I将由通过106递增到3同时框105将询问是否PLSET大于PL(3)而小于PL(4)(即150psi)。现回答将是“是”，同时该程序将进至判定框107，以询问经常液体温度是否大于TO(1)而小于TO(2)。由于不是这样，故在该设想的例子中，方框108使指示字J从1递增到2同时方框107判定液温是否在TO(2)和TO(3)之间。由于是这样(如点103所示)，故指令框109被输入并计算占空因数U1和U2，U1从该温度以下的曲线得来，而U2从该温度以上的曲线得来。
具体地说，由于现在I为3而J为2，故U1将等于mo(3，2)，即在PL(3)和PL(4)之间的TO(2)曲线段的斜率乘以PLSET(即125psi)，加上bo(3，2)，而bo(3，2)是延伸该线段时，截取占空因数轴得到的占空因数。以类似的方式，即，将PL(3)和PL(4)之间的TO(3)线段的斜率mo(3，3)同PLSET相乘，并加上该线段将截取纵坐标所得的占空因数bo(3，3)，来计算U2。可在图5中通过虚线构成的线111和112找到由这些算法算得的占空因数U1和U2的具体值。如图所示，U1为44%左右，U2大约为51%。在框109中对U1和U2进行计算之后，便进入判定框114，以确定是否U1(44%)大于U2(51%)。由于不是这样，故正如框115所示，占空因数U2将被选中并由信号U1P来表示。在U2小于U1时，则进入框116从而选择占空因数U1作为U1P。通常，U2会大于U1，但对某些压力调节器和在某些温度下，情况很可能不是这样。在任何情况下，将总是选择较高的占空因数，以便保证主压力总是高于由设定值所要求的压力。这样，通过使用(当温度位于两相邻曲线之间时)将导致更高主压力的曲线，由查表来确定开环占空因数。这是本发明的一个特点。
再看图3的流程图，现根据框102选择该开环占空因数工序然后进入判定框118，以确定该主压力控制系统是否处在闭环方式下。假设变速器处在起动状态，而离合器还未被锁止，因此离合器的输入和输出速度是不同的，则框118的“否”出口将接着框119-将IC标记置位(若还未置位的话)，此后，进入指令框121，以使占空因数U3P等于U1P，然后程序被送到框122，以控制PWM信号发生器，并将该被选的占空因数赋予该PWM信号。
在完成了该循环即图3的子程序迭代之后，微计算机流程循环返回，并再进入框102，以执行下一次迭代。假设设定值未变，在每次迭代期间将沿着各步骤的相同顺序进行直到控制系统被转换到它的闭环运行方式时为止。一旦到达此刻，框118的“是”出口将接着至判定框123，而且由于IC标记被置位而进入指令框124，以将积分器91置于其初始状态，即，积分器的输出被置于零，而且给定信号e2P的前值为零。字母n表示现时值而n-1代表前次迭代期间的值。此后，框125对滤波器94初始化，使信号PLSF的前值(n-1)等于PLSET的现时值。然后IC标记被复位(框126)，再进入校正增益框127，以确定离合器压力必须被乘以的系数，计算与实际压力相同的推断主压力，从而对由于离合器完全啮合时阀组件78中的洩漏所造成的压力降进行补偿。
框127的功能可细分为图6的子程序，为理解该程序需参考图7的分段曲线，图7描绘了离合器被锁止时在纵坐标轴上的实际主压力相对于离合器压力之比(该比率是增益系统)对横坐标轴上的经常液温的关系。图7的分段曲线也以斜截形式被储存在一张备查表中，该曲线的每个直线部分或直线段通过储存其斜率和其对纵轴的截距而被储存。
为说明该校正增益功能的操作，用举例方式，假设液温约为70℃。正如图6中(框128)所示，该子程序开始时，校正增益指示字K被初始化为1，此后，框129询问是否温度(70℃)是在TC(1)即-40°和TC(2)即40°之间。由于对此回答是NO，运算框131将校正增益指示字K增至2，此时框129问该温度是否在TC(2)即40°和TC(3)即80°之间。由于70°落在那个范围内，故进入校正增益插值框132并由所示算法计算该增益CGAIN在该假设的例子中mc(2)即TC(2)至TC(3)线段的斜率将被乘以70°，再加上bc(2)，(即，延伸该线段时截取纵轴的比值)。这一校正结果由图7中虚线133和134的含义所表示。换句话说，对温度70°而言，校正增益(CGAIN)将是1.07。在计算了该增益或比例后，框135将由信号PCLU所表示的离合器压力乘以该增益(1.07)，以导出代表推断主压力的信号PLINE，所述推断主压力实际上与实际主压力相同。该校正增益功能也是本发明的一个特点，因为它可只用一个压力传感器去控制两个不同的闭环控制器。
现在信号PLINE被产生，该程序回到图3并进入运算框136，以计算误差信号e1P。此后，设定值滤波器框137计算现时信号PLSF。通过该程序的第一次迭代期间，设定值滤波器将处于由滤波器IC框125所造成的初始状态，同时PLSF(n-1)将等于PLSET(n)，结果，此时PLSF(n)将等于PLSET(n)。假设该程序已被执行了至少一次，对于接着发生的迭代将有一个PLSF的前值，而框137将通过从PLSET的现时值减去PLSF由紧接前面迭代期间所确定的所述前值并将该结果乘以-BLSF(确定滤波器带宽的一个常数)，然后将该乘积加上PLSET的现时值来计算每个当时或现时值。
随着信号PLSF(n)的产生，设定值触发器框138计算DPSEJ的值，该值等于PLSF(n)的现时值减去前值。DPSET的大小就以这种方式来代表设定值变化的程度，以及设定值变化的速度。在PLSET增大时DPSET变成正而PLSET减小时该信号变成负。项SRU指的是设定值变化率上限(或正极限)而SRL称为设定值变化率下限(或负极限)。框139检测DPSET是否沿正向比设定值变化率上限还大，而框141判定DPSET是否沿负向比设定值变化率下限还大。当超过上述任一极限时，框142对积分器91实现复位，并将e2P的前值置于零，从而有效地将主压力控制系统转换到其开环运行方式，以确保主压力将如所要求的那样高，以免皮带打滑。
此后框143询问由信号U3P代表的占空因数是否小于图示实施例中可允许的最小占空因数20%(U3MINP)。若是这样，则按照框144，通过迫使信号e1P变为零而保持积分器91的输出不变从而使占空因数不再进一步下降。事实上，由于主压力与占空因数直接有关，故当主压力降至一个预定的最小值时，积分器输出被保持恒定。
框145表示积分器91的运算，输出信号e2P是通过将e1P的现时值乘以增益系统KLIP然后加上e2P的前值来确定的。增益系数KLIP决定了闭环主压力控制器响应变化的速度。
框146-149描绘了积分限幅器92的操作。若信号e2P小于下限e2L，则通过框147将该信号置于那个下限，而若信号e2P超过上限e2U，则框149迫使该信号维持在上限。框151表示由于受到限幅功能的限制信号U2P将等于e2P，此后按框152，使占空因数U3P等于占空因数U1P和U2P之和。
虽然已对本发明的具体实施例作了描述，但可能作出各种改型，故打算用所附权利要求
书去包罗所有的可能落在本发明精神实质范围内的这类变化。
权利要求
1.用于控制无级变速装置(25)中管道流体压力的主压力控制系统，其主压力下的流体为产生一个可调节的离合器流体压力而受到控制，所述可调离合器流体压力用于操作离合器(34)，以便将驱动转矩从发动机(20)通过该变速装置传递到相联的传动机构(38，40)，其一个压力传感器(49)检测加到离合器的离合器压力，其一个闭环离合器控制器(78，49，79，81)响应该测得的离合器压力，以实现该离合器的闭环控制，其特征在于所述控制系统包括一个闭环主压力控制器(86，93，75，74，78，49，79，88，89，91，92，94，95，96，97)，该控制器响应在离合器完全接合并被锁止以后，由压力传感器(49)检测到的离合器压力并为实现达到一理想设定值的主压力闭环控制而可被操作。
2.根据权项1的主压力控制系统，特征在于其中所述压力传感器(49)产生一个在所述闭环离合器控制器(78，49，79，81)范围内的反馈信号和一个所述闭环主压力控制器范围内的反馈信号。
3.根据权项1的主压力控制系统，特征在于其中主液压，当离合器不被完全啮合时，通过一开环主压力控制器(86，75，74)响应所需主压力设定值而被调节。
4.根据权项3的主压力控制系统，特征在于其中开环运行期间，所得到的主压力高于闭环控制下的压力并高于由所需设定值所要求的值。
5.根据权项3的主压力控制系统，特征在于包括用于检测变速器流体温度的装置(55);而且其中所述开环主压力控制器还响应测得的流体温度(通过86)而操作。
6.根据权项5的主压力控制系统，特征在于其中其中主压力通过控制主压力调节器(74)的操作而变化，该调节器(74)具有随温度变化的特性，而且使其中所述调节器的操作为检测到的液温的函数-以便补偿温度效应和维持一个不受温度变化影响的主压力。
7.根据权项3的主压力控制系统，特征在于该系统的主压力调节器(74)由具有可调占空因数的脉宽调制信号(来自75)控制，所述主压力是由该信号的占空因数确定并正比于该信号的占空因数;而且其中开环主压力控制器选择脉宽调制信号的开环占空因数，从而导致一个高于由所需主压力设定值所要求的主压力。
8.根据权项7的主压力控制系统，特征在于其中的开环占空因数是根据查表(86)来确定的，以使该开环占空因数倾向于总是产生一个高于由设定值命令的主压力。
9.根据权项7的主压力控制系统，特征在于其中所述闭环主压力控制器运行时，将通过开环控制器施加的占空因数有效地减小到必须产生由理想设定值限定的主压力值的程度。
10.根据权项7的主压力控制系统，特征在于其中为产生一个理想主压力所需的占空因数取决于变速装置流体的温度这是因为所述调节器(74)的特性随温度而变，其中若干不同离散温度的各个占空因数/设定值分段曲线被有效地储存在所述开环控制器的一个备查图表(86)中，以及其中开环占空因数是根据查图表通过选择包括现时液温的两条温度曲线，计算合成的占空因数并选择两个占空因数中较大的占空因数来确定的，从而使由开环占空因数所得到的主压力将总是高于由设定值要求的理想主压力。
11.根据权项1的主压力控制系统，特征在于其中闭环离合器控制器包括一个离合器控制阀组件(78)，主压力下的液体流到该组件(78)并且离合器压力下的液体从该组件(78)流到离合器;具有不希望有的泄漏的阀组件直接随变速装置的液体温度而变，以致当离合器被完全接合并锁止时离合器压力将稍低于主压力;并包括装置(88)，该装置(88)响应变速装置的液体温度，以便有效地将所述压力传感器测得的离合器压力转换成一个推断主压力，该压力相当于实际主压力，并被用于实现达到理想设定值的闭环主压力控制。
12.根据权项11的主压力控制系统，特征在于其中所述推断主压力是在校正增益功能框(88)中，通过查表计算出来的，该表中有效地存有离合器被锁止时实际主压力相对于离合器压力之比对液体温度的分段曲线，所述推断主压力是由离合器压力乘以对应于现时液温的该比值而确定的。
13.用于无级变速器(25)的控制系统，所述变速器具有一个第一皮带轮(24)和一个第二皮带轮(30)，一条互联该两轮的皮带(29)，一个在第一皮带轮内的第一轮腔(28)用以为改变有效皮带轮直径从而改变变速比而导入和排出液体，一个第二皮带轮内的第二轮腔(33)用以为维持变速器被驱动时皮带上的张力而导入和排出液体，一个流体驱动的离合器(34)为从第二皮带轮将驱动转矩传递到一个相联的传动系统而可操作，所述离合器包括一个用于为接合离合器而接纳液体并为分离离合器而从其内排出液体的离合器腔(43)，该控制系统的特征在于包括用于将主压力下的液体供给第二皮带轮的装置(66);包括一压力传感器(49)的闭环离合器控制器(78，49，79，81)，以便为离合器腔提供一个受控的离合器液压而使用主压力下的液体，所述压力传感器检测离合器压力并提供离合器控制器范围内的一个反馈信号(PCLU);和控制装置(86，93，75，74，78，49，79，88，89，91，92，94，95，96，97)用于响应理想主压力设定值和响应由压力传感器测得的离合器压力，以便当离合器完全接合和锁止时压力传感器提供控制装置范围内的反馈信号时，实现达到设定值的主压力闭环控制。
14.用于控制一个无级变速器(25)中管路液压的主压力控制系统，其主压力是通过一个主压力调节器(74)改变的，而调节器(74)受到具有一可调占空因数的脉宽调制信号(来自75)的控制，主压力是由该信号的占空因数确定并正比于该信号的占空因数，而且由于该调节器随温度而变的特性，使为产生一个理想主压力的所需占空因数取决于变速器液体的温度，所述控制系统的特征在于包括装置(86)用于将若干不同离散温度下的各占空因数/理想设定值分段曲线有效地储存在一备查图表中;用于确定脉宽调制信号的占空因数的装置，该装置选择包括现时液温的两条温度曲线，计算合成占空因数和选择两个占空因数中较大的一个，从而提供总是高于理想设定值压力的主压力。
15.用于控制一个无级变速装置(75)中的管路液压的主压力控制系统，其特征在于包括一个开环控制器(86，75，74)，用以将主压力设立在高于理想主压力设定值所要求的压力值上;和一个闭环控制器(86，93，75，74，78，49，79，88，89，91，92，94，95，96，97)，用以有效地降低主压力，使其等于设定值。
16.根据权项15的主压力控制系统，特征在于其中所述闭环控制器包括一个压力传感器(49)，用该传感器可确定实际的主压力;和其中压力传感器也被包括在另一个闭环控制装置(78，49，79，81)内以完成变速装置的另一功能。
17.根据权项15的主压力控制系统，特征在于其中理想主压力设定值随各种条件变化而不同，其中为稳定运行起见，所述闭环控制器只响应设定值的较慢变化以产生和保持在由设定值所支配的主压力值上，以及使所述闭环控制器对响应设定值相当快的变化无效，以致主压力将只通过所述开环控制器来确定并将高于由该设定值所要求的压力值。
18.根据权项17的主压力控制系统，特征在于该系统包括用于检测设定值较快变化的检测装置(96)，和装置(91)，用以对所述检测装置起反应而有效地禁止所述闭环控制器操作，从而使该系统在这种快变化期间仅由所述开环控制器操作。
19.根据权项17的主压力控制系统，特征在于实际上有效主压力被从所述闭环控制器的理想主压力设定值减去(在89中)，以产生一个误差信号(e1P)，然后在积分器(91)中对误差信号积分从而提供一个用于降低由所述开环控制器建立的主压力值的信号;而且积分器响应设定值的快变化而通过96被复位，以致误差信号将对主压力没有影响。
20.根据权项19的主压力控制系统，特征在于包括用以当主压力下降到一个预定的最小值时保持所述积分器的输出恒定不变的装置(97)。
专利摘要
用于控制无级变速器(25)中主压力的控制系统，检测离合器压力的压力传感器(49)在离合器完全接合后被用于提供使主压力达到理想设定值的闭环控制，该主压力调节变速器皮带(29)上的张力。在锁止前，主压力由开环控制器(86，75，74)，建立一个高于设定值所要求的主压力值，这确保了主压力高到足以提供使皮带不打滑所需皮带张力。在离合器啮合后，闭环主压力控制器产生设定值的主压力。
文档编号B60W30/18GK87107229SQ87107229
公开日1988年6月29日 申请日期1987年12月1日
发明者维纳·保罗·佩佐尔, 威廉·保罗·昂劳夫 申请人:博格-华纳公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan