专利名称：用于确定干式离合器变速器中离合器界面温度的方法
技术领域：
本发明涉及进行热模拟以确定干式双离合器变速器中离合器的温度。
背景技术：
机动车辆使用双离合器变速器以将手动和自动变速器两者的一些特点结合。双离合器变速器使用两个离合器以在同一变速器的齿轮组之间进行切换，以手动和常规自动变速器两者的一些特点来操作。一些双离合器变速器使用油浴润湿的多片式离合器，而一些使用没有油或流体的干式离合器
发明内容
提供一种用于确定干式双离合器机构界面温度的方法。该方法包括确定在干式双离合器机构中离合器的摩擦界面处正发生转差事件，和确定通过转差事件产生的热通量。方法还包括用经确定的热通量确定通量整体温度和用经确定的热通量确定通量界面温度。通量界面温度是转差事件期间摩擦界面处的温度。该方法通过将通量界面温度从通量整体温度中减去来计算Λ界面温度(界面温度增量)。该方法通过经计算Λ界面温度执行动作。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是可使用本文所述的热模型的、具有示例性干式双离合器变速器的动力传动系的示意性平面截面图；图2其中示出了用于确定干式双离合器变速器中离合器温度的方法或算法的示意性流程图，例如如图I所示的；图3显示了应用于如图I所示的干式双离合器变速器的热模型的基本示例性的测试和验证的示意图；图4是来自如图I所示的干式双离合器变速器的第二离合器的特写部分；和图5示出了用于确定干式双离合器中变速器的界面温度的方法或算法的示意性流程图，例如如图I所示的。
具体实施例方式参见附图，其中在几幅图中可能的情况下相同的附图标记对应相同的或相似的部件，如图I所示为动力传动系100的示意图。动力传动系100可以并入到混合动力车辆(未示出)或常规的车辆中(未示出)。其他图中所示或所述的特征、部件、或方法也可以并入和与如图I所示的那些一起使用。尽管本发明针对汽车应用进行了详细描述，但是本领域技术人员应理解本发明的更广的应用性。本领域技术人员还应理解例如“上方”、“下方”、“向上、“向下”、“前”、“后”、等是用于描述附图的，而不代表对本发明范围的限制，本发明的范围通过所附权利要求限定。动力传动系100包括干式双离合器变速器110，其在本文中可以称为干式DCT 110并从内燃发动机112接收动力。干式DCT 110包括变速器齿轮箱114和双离合器机构116。发动机112驱动地连接为与干式DCT 110动力流连通(powerflow communication)。双离合器机构116选择性地允许发动机112和齿轮箱114之间的扭矩传递。齿轮箱114操作性地连接到最终驱动部118 (或驱动系统)。最终驱动部118示意性地示出且可以包括前或后差动器、或其他扭矩传递机构，其最终将扭矩输出提供给一个或多个车轮(未示出)。最终驱动部118可以包括任何公知的构造，包括前轮驱动(FWD)、后轮驱动(RWD)、四轮驱动(4WD)、或全轮驱动(AWD)，而不会改变本文的描述。
在图I中仅示出一部分动力传动系100。动力传动系100的下面半部(如图I所示)在中心轴线120下方，但是可以基本上类似于所示的部分。双离合器机构116与发动机112、齿轮箱114之间的传递轴在图I中未示出。双离合器机构116承装在变速器壳(bellhousing)或变速器壳箱体(bell housing case) 122 中。双离合器机构116包括第一离合器132或离合器一(Cl)和第二离合器134或离合器二(C2)。中心板136(CP)在第一离合器132和第二离合器134之间。每一个第一离合器132和第二离合器134包括摩擦片、摩擦板或其他摩擦材料。中心板136包含相应的摩擦板。第一摩擦界面142处在在第一离合器132和中心板136之间的摩擦板处。在双离合器机构116允许在第一离合器132和中心板136之间的转差(旋转速度的相对的差异)并传递扭矩时，第一摩擦界面142产生热。第二摩擦界面144处在第二离合器134和中心板136之间的摩擦板处。在双离合器机构116允许在第二离合器134和中心板136之间的转差并传递扭矩时，第二摩擦界面144产生热。第一拉盖(pull cover) 146和第二拉盖148 (分别为PCl和PC2)操作性地连接到第一离合器132和第二离合器134。第一拉盖146和第二拉盖148用于促动第一离合器132和中心板136之间的以及第二离合器134和中心板136之间的扭矩传递，以选择性地控制去往齿轮箱114的动力传递。干式DCT 110和双离合器机构116可以被控制器或控制系统(未示出)控制和监视。控制系统可以包括具有存储介质和合适量的可编程存储器的一个或多个部件，其能存储并执行一个或多个算法或方法，以实现干式DCTllO或动力传动系100的控制。控制系统的每一个部件可以包括分布式控制器架构，例如基于微处理器的电子控制单元(ECU)。额外的模块或处理器可以存在于控制系统中。控制系统可以替换地被称为变速器控制处理器(TCM)。变速器壳箱体122的内部腔室填充有壳体空气(housing air) 150。取决于双离合器机构116的构造和用于确定双离合器机构116的温度的热模型，动力传动系100可以包括壳体空气传感器152。壳体空气传感器152测量变速器壳箱体122中空气的温度。动力传动系也可以包括周围空气传感器154、发动机冷却剂传感器156和齿轮箱油传感器158。如在本文使用的，周围空气是指正好在变速器壳箱体122外部的空气。来自这些传感器的温度测量结果可以用在热模型中以确定双离合器机构116的部件的温度。在双离合器机构116中，存在摩擦表面的临界温度，该摩擦表面携带用于第一离合器132和第二离合器134的扭矩。在该温度以上，部件会开始遭受永久损害。进而，离合器的摩擦特点一即第一离合器132和第二离合器134的扭矩携带容量和摩擦系数一是第一摩擦界面142和第二摩擦界面144的温度的函数。在干式DCT 110的许多构造中，难以直接地将温度传感器置于第一离合器132和第二离合器134上，且不能将温度传感器置于双离合器机构116的第一摩擦界面142和第二摩擦界面144的附近。因此，控制系统使用热模型来确定第一离合器132和第二离合器134的温度，以估计第一摩擦界面142和第二摩擦界面144处的扭矩容量(torquecapac i ty )，且还向司机提供警报以防止误用干式DCT 110。 七态热模型可以用于确定干式DCT 110的第一离合器132和第二离合器134的温度。然而，在一些构造中，可以代替地使用简化的五态热模型。五态热模型需要更少的计算量。在使用七态热模型时，状态(或温度)在以下部位计算第一离合器132、第二离合器134、中心板136、第一拉盖146、第二拉盖148、变速器壳箱体122、和壳体空气150。在简化时，使用五态热模型，状态被减少到第一离合器132、第二离合器134、中心板136、第一拉盖146、和第二拉盖148。五态热模型可以在壳体空气150的温度是已知的时使用，例如通过包括壳体空气传感器152。五态热模型将被首先描述。在应用第一离合器132或第二离合器134时，施加力推动第一离合器132或第二离合器134的相应压力板，抵靠中心板136挤压摩擦片。双离合器机构116被装在变速器壳箱体122中，该箱体被安装在发动机112和齿轮箱114之间。第一离合器132、第二离合器134、中心板136、第一拉盖146和第二拉盖148全都是能导热的质量体(mass)，且该系统中的每一个质量体通过单个温度状态表示。变速器壳箱体122没有强制冷却且没有通风口。从质量体而来的热量通过对流传递(convention)到壳体空气150且从壳体空气150传递到变速器壳箱体122的质量体。热量随后从变速器壳箱体122对流传递到正好在变速器壳箱体122外部的周围空气。还存在变速器壳箱体122、发动机112和齿轮箱114之间的热传递。然而，假定来自质量体的热量仅传递到变速器壳空气150。因此，在壳体空气传感器152提供壳体空气150的已知温度时，五态热模型配置为使用代表质量体温度的状态方程。五态热模型还假定其他热源(例如发动机112、齿轮箱114、和周围空气)将不会分别地影响超过壳体空气150测量温度的温度预测。以下给出描述每一个个别质量体的热平衡的控制方程Massi=IiCpi^dTi=Qi in-Qi 0Ut其中Massi和Cpi代表所考虑的双离合器机构116的具体部件的质量和比热弗in和Qi—out分别代表对所述质量的热输入和热输出；和dTi是质量温度(mass temperature)相对于时间的变化。在第一离合器132或第二离合器被应用且通过离合器扭矩传递时，如果所应用的离合器正出现转差，则在第一摩擦界面142或第二摩擦界面144处产生热量。在没有转差时，离合器的两侧基本上同步旋转且基本上所有的动力通过离合器传递。用第一离合器132来说明，五态热模型假定在第一摩擦界面142产生的热量基本上等同地被第一离合器132和中心板136吸收。第一离合器132和中心板136的温度在转差事件期间增加，由于与双离合器机构116中的其他部件的传导和对流而形成热传递。因为对于用在五态和七态热模型中的所有质量体的方程都是相似的，所以本文仅展示了用于第一离合器132的方程。到第一离合器132的热输入功率(瓦特)是第一离合器132处的扭矩(Nm)和转差速度(rad/s)的乘积。热功率随时间积分形成热量(焦耳)。转差速度是已知的或可以通过双离合器机构116或干式DCT 110的输入速度和输出速度的测量结果或估计值来确定。类似地，通过第一离合器132携带的扭矩是已知的或通过发动机112的扭矩或其他参数来确定。第一离合器132的不连续形式的加热模式通过以下给出 Thcl (k+1) =Tcl (k) + (l/2Torquecl* ω Cl_Slip*delta_time) / (Cpcl*Masscl)其中Cpel是第一离合器132的材料的比热且Massel是第一离合器132的质量。k项代表在时刻k时变量的值(例如第一离合器132的温度)且是热模型的瞬间(或当前)时间段或循环(loop)。k+1项代表下一个时间段，在流逝了 delta_time之后。由于从第一离合器132到第一拉盖146和到中心板136的传导而造成的热量损失通过下列的表达式给出Heatloss_PCl= [Tcl (k) -Tpcl (k) ] *Cond*Area_PCl
Heatloss_CP= [Tcl (k) -Tcp (k) ] *Cond*Area_CPCond连接材料热传导性。Area_PCl和Area_CP是被除以了传导部分厚度的传导面积。每一个传导路径的面积/厚度值可以通过CAD模型或通过测试和数据优化来识别。由于在第一摩擦界面142处的滑动而从热量输入中减去这些热量损失。下面给出由于对流造成的第一离合器132的冷却Tccl (k+1) = (Tcl (k) - Thousing (k)) *exp (_b*delta_time) +Thousing (k)其中Thwsing是测量的壳体空气温度且b是第一离合器132的冷却系数。冷却系数通过以下给出b=hcl*Acl/ (Cpcl^Masscl)其中Aca是第一离合器132的对流传递热量的表面面积且h是热传递系数。热传递系数使用Nusselt数计算。Nusselt数与雷诺数的平方根成比例，具有比例常数NuReConstel,以通过用于第一离合器132的冷却数据确定。雷诺数是离合器速度的函数，如以下方程所示hcl =Nu^Kair/ mean_radiusNu=NuReConstcl*sqrt (Re)Re= ω cl*mean_radius2/ (mu/rho)其中mu是空气的粘性,rho是空气的密度,K&是空气中的传导性且mean_radius是第一离合器132的平均半径。可针对双离合器机构116中的其他四个质量体(第二离合器134、中心板136、第一拉盖146和第二拉盖148)使用相似的方程。通过用于双离合器机构116中的所有五个质量体的相似方程,控制系统确定由于转差事件(通常来自档位变换或启动)期间的加热和无转差事件(稳态运行)期间的冷却造成的任何各个部件的操作温度。五态热模型的目标或目的是确定第一离合器132和第二离合器134的温度。这些温度可以被称为第一离合器132和第二离合器134的整体温度(bulk temperature)且代表部件整个质量上的平均温度。通过整体温度,控制系统可确定第一离合器132和第二离合器134是否低于临界温度并估计第一摩擦界面142和第二摩擦界面144处的扭矩容量。加热和冷却方程的一些输入和值可能不能通过检查、参考表或CAD模型容易地确定。这些输入和值可以通过将双离合器机构116的测试数据与预优化模拟进行比较而通过数据优化确定。通过将模拟与测试数据比较来优化数据，且通过用于所用的实际双离合器机构116的更精确的输入和值来开发五态热模型。五态热模型被开发为基于加热事件(离合器转差)和冷却事件(无转差接合或无接合的阶段)来确定第一离合器132和第二离合器134的温度。五态热模型可以总是在控制系统中运转，包括在车辆停驶阶段。在这种情况下，五态热模型追踪第一离合器132和第二离合器134的温度的所有变化，且温度是准确的绝对温度。然而，如果五态热模型不运行而车辆停驶或处于熄火模式，则五态热模型将实际上确定第一离合器132和第二离合器134的温度变化。因此，控制系统还需要知道在车辆启动时第一离合器132和第二离合器134的初始(开始)温度，以便用通过五态热模型确定的温度变化(Λ温度)确定绝对温度。车辆启动和车辆熄火状态可以以多种方式限定或可以基于发动机112的运转状态限定。初始温度可以分立地通过控制系统确定，例如用另一模型。五态热模型以来自壳体空气150的已知的温度运行，例如来自壳体空气传感器152。然而,让壳体空气传感器152或另一机构确定壳体空气150温度可能不能总是可实施的或可行的。在不知道壳体空气150的温度的情况下，五态热模型不足以确定第一离合器132和第二离合器134的温度。因此，在壳体空气150的温度不已知或不能容易确定时，使用非简化模型、七态热模型来确定第一离合器132和第二离合器134的温度。七态热模型包括用于变速器壳箱体122和用于包含在其中的壳体空气150的温度状态或节点。五态热模型包括仅两个热源，热量分别在第一离合器132和第二离合器134的第一摩擦界面142和第二摩擦界面144处在转差事件期间产生。然而，双离合器机构116也与发动机112、齿轮箱114和变速器壳箱体122外部的周围空气热交换地连通。这些其他加热或冷却源的作用实际上通过壳体空气150的已知温度并入到五态热模型中。因为七态热模型不包括壳体空气150的已知温度，所以发动机112、齿轮箱114和周围空气的热作用并入到七态热模型。在使用七态热模型时，动力传动系100配备有用于确定发动机112、齿轮箱114、和变速器壳箱体122外部的周围空气温度的机构。如图I所不，发动机冷却剂传感器156、齿轮箱油传感器158和周围空气传感器154可以确定这些用在七态热模型中的温度。替换地，特别是对于环境温度，可以使用其他传感器来近似地估计温度。例如，传感器可以位于发动机112的空气进入口，且该温度可以用作用于七态热模型的周围空气温度，代替正好在变速器壳箱体122外部定位周围空气传感器154。两个额外的温度状态和三个额外的加热和冷却源在七态热模型中是对五态热模型中壳体空气150的已知温度的替换。因此，五态热模型是七态热模型的简化形式。七态热模型仅包括与发动机112和齿轮箱114的传导热传递，而这些源的对流和辐射假定是可忽略的。对于壳体空气150的温度和变速器壳箱体122的箱体温度的方程可如下书写。对于壳体空气150 Massh*Cph*dTh=Qh in_Qh out其中下标h是指壳体空气150而dTh是空气温度相对于时间的变化。Qh in是从双离合器机构116中的五个质量体对流传递的热量的量。对Qh in的说明在五态热模型的描述中已给出。Q1^ut是对流传递到变速器壳箱体122的热量的量且通过以下给出Qh 0Ut=hair*Areaair (Th (k) - Tc (k))其中hair和Areaaii是热传递系数和对流面积且它们通过参数优化工具确定。
类似地，对于变速器壳箱体122 Qh 0Ut=hair*Areaair (Th (k) - Tc (k))其中下标c是指变速器壳箱体且dT。是变速器壳箱体122相对于时间的温度变化。Qe in是从壳体150对流传递的热量的量(Qhut在上方给出)和从发动机112和齿轮箱114侧传导的热量的量。仅针对从发动机112和齿轮箱114到变速器壳箱体122的传导的话，可写出
Qeng gear=Kc*Areaeng (Teng (k) -Tc (k)) +Kc*Areagear (Tgear (k) -Tc (k))其中Teng是发动机122中冷却剂的温度，如通过发动机冷却剂传感器156测量，且Tg■是齿轮箱114中油的温度并通过齿轮箱油传感器158测量。传导面积Areaeng和Areagem由于部件的奇特形状和界面而会非常复杂的。因此传导面积可以针对任何具体的动力传动系100通过用测试数据进行参数优化而确定。值Qe wt是传导到正好在变速器壳箱体122外部的周围空气的热量的量且通过以下给出Qc 0Ut=Kc*Areac (Tc (k) -TambQO)其中Area。是变速器壳箱体122的对流面积且也可以通过参数优化确定。TambGO是变速器壳箱体122的周围温度。该温度可以与车辆外部的温度不同。发动机112的进入口空气温度用环境温度代替。因此，可确定针对七态热模型中七个部件每一个的对流和传导。七态热模型通过集中参数方法(lumped parameter approach)开发,其中每一个部件通过一个温度状态代表。在针对具体车辆和动力传动系100进行实施之后，控制系统使用七态热模型来确定第一离合器132和第二离合器134的整体温度。七态热模型可以不在车辆停驶或在处于熄火模式中的同时运行，从而七态热模型实际上确定第一离合器132和第二离合器134的温度的变化一一与绝对温度相对。因此，控制系统还需要知道在车辆启动时第一离合器132和第二离合器134的初始(开始)温度，以便用与通过七态热模型确定的温度变化(Λ温度)来确定绝对温度。现在参见图2，并继续参考图1，其中示出了用于确定干式双离合器变速器中离合器温度的算法或方法200的示意性流程图，例如如图I所示的干式DCT110。图2仅显示了方法200的高度示意图。如图2所示的算法或方法200的确切的步骤顺序不是必须的。步骤可以重新排序，步骤可以省略，且可以包括额外的步骤。进而，方法200可以是另一算法或方法的一部分或子程序。出于说明的目的，方法200可以针对图I所示和相关描述的元件和部件进行描述且可以通过控制系统执行。然而，其他部件可以用于实施所附权利要求中限定的本发明以及方法200。任何步骤可以通过控制系统中的多个部件执行。步骤210:开始。方法200可以以开始或初始化步骤开始，在该步骤期间方法200监视车辆和动力传动系100的运行条件。初始化例如响应于车辆操作者插入点火钥匙或响应于所满足的其他具体条件而发生。无论合适车辆在使用则方法200就可以不断地或循环迭代地的运转。步骤212 :读取以前的状态(温度)。方法200读取以前的五个或七个温度状态。通过控制系统从方法200的上一次循环来存储所述以前的状态。如果方法200运转了第一时间，例如在发动机112和车辆正好 已经启动之后，则以前的状态可以被部件的初始条件代替。如果需要，初始条件可以通过控制系统计算或估计。步骤214 :确定来自离合器的热量。方法200确定正通过离合器产生的热量。产生的热量是第一离合器132和第二离合器134的转差速度和扭矩容量的函数。热量在第一摩擦界面142和第二摩擦界面144处产生。在第一离合器132或第二离合器134两者都不转差时，例如在稳态运行期间，不通过离合器产生热量。通常，在没有通过离合器产生热量时，双离合器机构116冷却。步骤216 :确定壳体空气温度。方法200纳入壳体空气150的温度而不管所使用的热模型如何。如果壳体空气150的温度是已知的,例如来自壳体空气传感器152,则可以使用五态热模型,且方法200简单地从壳体空气传感器152获取已知温度。然而，如果壳体空气150的温度不是已知的，则方法200使用七态热模型，而不是直接测量壳体空气150的温度。步骤218 :确定周围温度、发动机温度和齿轮箱温度。如果方法200使用七态热模型，则还执行步骤218和220。方法200确定或测量变速器壳箱体122外部的周围空气、发动机112的温度和齿轮箱114的温度。周围空气传感器154、发动机冷却剂传感器156和齿轮箱油传感器158分别可以测量这些温度。替换地，温度可以从其他已知条件获得或近似。步骤220 :确定来自周围环境、发动机和齿轮箱的热量。方法200计算变速器壳箱体122与变速器壳箱体122外部周围空气、发动机112和齿轮箱114之间的热传递。取决于所涉及的相对温度，热量可以流入或流出变速器壳箱体122步骤222 :载入模型参数。方法200载入用于五态或七态热模型的双离合器机构116的参数。参数包括但不限于制成部件的具体材料的热传递系数和其他特点，用于经历对流的部件的Nusselt数和雷诺数，和部件之间传导界面的面积和厚度。步骤224 :应用五态或七态热模型。方法200应用热模型中的一个。如果壳体空气150的温度是已知的，则方法200应用五态热模型且包括以下部件的温度状态第一离合器132、第二离合器134、中心板136、第一拉盖146、和第二拉盖148。在壳体空气150的温度不是已知的，则方法200应用七态热模型且进一步包括变速器壳箱体122和壳体空气150的温度状态。步骤226 :输出离合器Cl和C2的整体温度。通过热模型，方法200确定第一离合器132和第二离合器134的温度。这些温度可以是五态或七态热模型以及本方法的主要目标。第一离合器132和第二离合器134的温度可以与第一离合器132和第二离合器134的摩擦衬里的临界温度的比较并警告司机可能的损坏条件。进而，第一离合器132和第二离合器134的温度可被用于计算第一摩擦界面142和第二摩擦界面144处的摩擦系数。步骤228 :执行控制动作。方法200至少基于经确定的第一离合器132和第二离合器134的温度执行控制动 作。执行控制动作可以包括许多任务或操作。例如，控制动作可以包括存储所有(五个或七个)经确定的温度。存储温度可以在下一个循环期间使用，或可以存储作为车辆或发动机112关闭时的最后条件。执行控制可动作以包括基于第一离合器132和第二离合器134的经确定的温度来确定第一摩擦界面142和第二摩擦界面144处的实际摩擦系数。控制动作也可以包括存储温度，以用于计算动力传动系100的第一离合器132和第二离合器134或其他部分的时间线的维护或维修操作以及(t ime line)。步骤230:停止/循环。方法200可以停止运转直到被控制系统要求再次运转，例如由于发生了可能改变双离合器机构116的部件温度的事件。替换地，方法200可以以计划好的每时间段的循环次数来运转,例如每秒几次。现在参见图3，且继续参考图1-2，其示出了大致展示了本文所述的热模型的测试和验证的示意图。图3显示了与从五态热模型而来的实际数据进行比较的实际测试数据。在测试期间，第一离合器132用于反复地从Orpm启动直到1200rpm转差速度，且随后被允许冷却。在如图3所示的测试中，实际测量第一离合器132、第二离合器134和中心板136的温度。具有优化参数的五态热模型的结果也被计算。曲线图310显示了第一离合器132的温度，温度显示在y轴线312上且时间显示在X轴线314上。第一离合器132的测量温度显示因为实线320。线320中的向上尖峰是在启动事件期间由于第一离合器132从未接合到完全接合而发生转差时形成的热量而造成的温度增加。来自五态热模型的模拟温度显示为虚线322。曲线图330显示了第二离合器134的温度，温度显示在y轴线332上且时间显示在X轴线334上。第二离合器134的测量温度显示因为实线340。来自五态热模型的第二离合器134的模拟温度显示为虚线342。曲线图350显示了中心板136的温度，温度显示在y轴线352上且时间显示在x轴线354上。中心板136的测量温度显示因为实线360。来自五态热模型的中心板136的模拟温度显示为虚线362。实线360中的向上尖峰是由于第一离合器132中形成且从第一摩擦界面142传递到中心板136的热量而造成的温度增加。
如图3所示，五态热模型近似地与预测了所示测试期间第一离合器132的温度。五态热模型还近似地预测了第二离合器134和中心板136的温度。现在参见图4，并继续参考图1-3，示出了第二离合器134的一部分。示意性地示出了在通过与中心板136 (在图4中未示出)的转差接合而造成的加热事件期间的第二离合器 134。在中心板136和第二离合器134的摩擦板在彼此上转差(滑差)时第二摩擦界面144处的转差接合期间产生热量。产生的热量的量是第二离合器134的扭矩容量和转差速度的函数。与通过五态或七态热模型确定的第二离合器134的整体温度相对照，界面温度模型用于确定摩擦界面144处第二离合器134的温度。第二离合器134和中心板136之间的摩擦系数是界面温度的函数——即第二摩擦界面144处的温度。然而，五态和七态热模型计算第二离合器134的整体温度。摩擦系数改变第二离合器134的运行特点，并且在其他方面改变控制系统使用第二离合器134启动车辆和改变干式DCT 110中的档位的方式。 尽管来自热模型的整体温度可以用于近似第二摩擦界面144的温度，且因此近似摩擦系数，但是如果第二摩擦界面144的温度被直接确定，则控制系统可更好地操作双离合器机构。类似地，第一摩擦界面142处的温度控制第一离合器132和中心板136之间的摩擦系数。如图4所示，界面温度模型将第二离合器134分成多个网格部分135 (在所示例子中为六个)。网格部分135每一个以网格点或节点为界，在图4中从右到左被标为I到7。在多个网格部分135的两个边界或边缘每一个上有一个网格点。对于界面温度模型，传递到第二离合器134的热量示意性地显示为施加在第二摩擦界面144处的热通量(heat flux) 145。界面温度模型使用该一维热通量145，以模拟通过第二离合器134与中心板136的转差接合产生的热量输入。热通量145的大小是第二离合器134所携带的扭矩和第二离合器134上的转差速度的函数。产生的总热量通过以下方程给出Qh= (Torquec2* ω c2—slip*delta_time)其中Torquee2是第二离合器134上携带的扭矩，且ω。2 slip是第二离合器134的转差速度。应注意转差速度和第二离合器134携带的扭矩可以在整个转差事件中变化，所以初始温度模型可以反复计算热通量154或可以估计热通量154作为整个转差事件中的平均值。到第二离合器134的热通量154的大小(其被标为qj通过界面温度模型确定为是在第二离合器134的面积是分布的总热量Qh的一半，从而qc;2=Qh/2/dt/面积。总热量的另一半传递到中心板136。界面温度模型计算在热通量154施加时在加热事件期间每一个网格点的温度。界面温度模型假设在该计算期间没有发生冷却，这在很短的持续时间内发生。因此，到壳体空气150的对流和到第二拉盖148的传导的效果没有并入到界面温度模型中。由于网格部分135之间的传导来计算因热通量145产生的在第二离合器134中残留的热传递。通过传导方程，界面温度模型使用七个网格点来解决一维非稳态问题。用于求解基于来自转差事件的热通量154的梯度的方程包括用于以下位置的分开的方程第二摩擦界面144处的界面边界(在网格点I处)；第二离合器134遇到壳体空气150的外边界(在网格点7);和网格部分135 (在网格点I到2之间)。界面边界方程qc2 - k/dx* (T1 - T2) = (Rho*Cp/dt*dx/2) * (T1 - T10)其中k是第二离合器134的材料的传导性，dx是网格部分135的宽度(在该例子中，是第二离合器134宽度的六分之一)，T1和T2是在网格点I和2处要被确定的温度。Rho是材料的密度，Cp是比热， \°是第二摩擦界面(网格点I)的以前的温度(以前的时步(time st印))，且dt是自以前的迭代的时间变化。界面温度模型可以在无论何时双离合器机构116经历转差事件时都以固定的间隔在固定的循环或环路上计算温度。
因为在网格点7处没有从外部边界到壳体空气的冷却，所以外部边界方程为k/dx* (T6 - T7) = (Rho*Cp/dt*dx/2) * (T7 - T70)其中T6和T7是要在网格点6和7处确定的温度，且T7°是外部边界(网格点7)的以前的温度(以前的时步)。以前的温度可以从控制系统的存储器读取。用于其他网格点的方程彼此基本上都相同，而变化点不同。用于网格点2处的热传递的方程为 k/dx* (T1 - T2) -k/dx* (T2 - T3) = (Rho*Cp/dt*dx/2) * (T2 - T20)且用于网格点3到6的方程是相同的且将不被分别描述。从以上方程，在每一个网格点处对温度(!^到！^)的求解通过三对角矩阵算法(TDMA)获得。温度(T1)是通量界面温度，其是通过界面温度模型计算的第二摩擦界面144处的温度。通量界面温度可以用于确定摩擦系数或确定是否已经发生对摩擦表面的任何损坏。界面温度模型还确定通量整体温度(flux bulk temperature),该通量整体温度是由于热通量154造成的所有七个网格点温度的平均值。然而，如上确定的通量界面温度实际上仅是因在加热事件期间热通量154产生的界面温度。该通量界面温度没有并入由于以前的转差事件和冷却阶段造成的温度变化。例如，第二离合器134可以被命令在车辆启动事件期间做出转差并随后被命令在启动事件之后的短暂移位过程中再次做出转差。因此，界面温度模型还确定Λ界面温度，该Λ界面温度是通量界面温度(点I)和通量整体温度(所有点的平均值)之间的差。Λ界面温度可以被加到通过五态热模型或七态热模型确定的绝对整体温度一这两个热模型计入以前的事件且不断地追踪状态条件一以确定第二摩擦界面144处的绝对、或真实界面温度。现在参见图5，并继续参考图1-4，显示了用于确定干式双离合器变速器中界面温度的算法或方法500的示意性流程图，例如如图I所示的干式DCT 110。图5可以是如图2所示的方法200的子过程或增加的过程。如图5所示的算法或500的确切步骤顺序不是必须的，且图5仅显示了高度示意的方法500。步骤可以重新排序，步骤可以省略，且可以包括额外的步骤。出于说明的目的，方法500可以针对图I和4所示和相关描述的元件和部件进行描述且可以通过本文所述的控制系统执行。然而，其他部件可以用于实施方法500和要求保护的主题。任何步骤可以通过控制系统中的多个部件执行。步骤510:开始。方法500可以以开始或初始化步骤开始，在该步骤期间方法500监视车辆和动力传动系100的运行条件。初始化例如可以响应于车辆操作者插入点火钥匙发生，初始化可以延迟直到被具体事件要求，例如控制系统要求车辆启动或档位变化。方法500可以配置为仅在单个循环上运行或运行多次以验证其结果。步骤512:确定热通量。方法500确定由于第一离合器132或第二离合器134中的转差事件产生的热通量154。热通量154被确定为是转差事件期间正在转差的离合器上的转差速度和扭矩的函数。因为热通量154可以在转差事件期间改变，所以如果方法500不在转差事件期间中循环多次，则确定热通量154可以重复多次，作为方法500每一个循环的一部分，或可以在转差事件期间基本上不断地输出经确定的热通量154。步骤514:确定网格点温度。 方法500确定转差事件期间网格点处的温度。如在本文所述的，可以通过模拟在转差事件期间到第一离合器132或第二离合器134的热量流动得方程来确定温度。确定网格点温度也可以包括选择用于界面温度模型的网格部分135的数量。步骤516:确定界面模型通量整体温度。方法500根据界面温度模型确定通量整体温度。来自界面温度模型的通量整体温度是所有经确定网格点的平均温度。该通量整体温度是仅基于转差事件期间的热通量145的相对整体温度。步骤518:确定Λ温度界面温度。方法500确定来自界面温度模型的通量整体温度(七个网格点的平均温度)和通量界面温度(网格点I处)之间的差。该差是来自界面温度模型的Λ界面温度。尽管通量界面温度模型不确定由于热通量145造成的第一离合器132或第二离合器134的实际或绝对界面温度，但是界面温度模型确定由于热通量145造成的通量整体温度和通量界面温度之间的差。步骤520:从热模型读取整体温度。方法500从五态或七态热模型确定或读取绝对整体温度。来自热模型的绝对整体温度计入通过多个转差事件和随时间的冷却阶段造成的温度变化，且因此提供用于通过界面温度模型用Λ界面温度确定绝对界面温度。步骤522:计算绝对界面温度。方法500使用界面温度模型和五态或七态热模型二者计算绝对界面温度。通过将来自热模型的绝对整体温度加到来自界面温度模型的Λ界面温度而计算绝对界面温度。步骤524:计算摩擦系数方法500将计算用于转差事件期间的第一离合器132或第二离合器134的摩擦系数。可以实时地在方法500的每一个循环处计算摩擦系数，或摩擦系数被计算作为来自方法500的多个循环的平均值。步骤526:输出结果。方法500通过界面温度的结果执行控制动作，例如输出用于在另一计算中使用或通过另一过程或系统使用的、界面温度模型的结果。结果可以包括以下的一个或多个通量整体温度、通量界面温度、Λ界面温度、绝对界面温度、个别网格点温度、和摩擦系数。如果转差事件继续则输出界面温度模型的结果可以包括让方法500循环。
控制系统可以存储绝对界面温度和其他经确定的温度。进而，界面温度的输出可以被控制系统使用以基于第二离合器134经历的转差事件期间的绝对界面温度经历来计算第二离合器134的预计寿命或维护间隔。附图中的详细的描述和显示是对本发明的支持和描述，而本发明的范围仅通过权 利要求限定。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
1.一种用于确定干式双离合器机构的界面温度的方法，包括 确定在干式双离合器机构中离合器的摩擦界面处正发生转差事件； 确定通过转差事件产生的热通量； 用经确定的热通量确定通量整体温度； 用经确定的热通量确定通量界面温度，其中通量界面温度是摩擦界面处的温度； 将通量界面温度从通量整体温度减去，以计算A界面温度；和 使用经计算的A界面温度执行控制动作。
2.如权利要求I所述的方法，进一步包括 读取绝对整体温度； 将A界面温度加到绝对整体温度，以计算绝对界面温度。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括 确定在转差事件中用于离合器的摩擦系数，其中摩擦系数是经计算的绝对界面温度的函数。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括 存储绝对界面温度； 基于绝对界面温度计算离合器的寿命和维护间隔中之一。
全文摘要
一种确定用于干式双离合器的界面温度的方法，包括确定在干式双离合器机构中的离合器的摩擦界面处正发生转差事件，和确定通过转差事件产生的热通量。方法包括用经确定的热通量确定通量整体温度和用经确定的热通量确定通量界面温度。通量界面温度是转差事件期间摩擦界面处的温度。该方法通过将通量界面温度从通量整体温度中减去来计算△界面温度。该方法通过经计算△界面温度执行动作。
文档编号F16H61/688GK102777588SQ201210143380
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者F.萨米, K.V.赫巴尔 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司