一种用于车辆自动变速器的离合器接合的控制方法及装置与流程

技术领域

本发明涉及离合器控制领域，尤其是一种用于车辆自动变速器的离合器接合的控制方法及装置。

背景技术：

在驾驶经验较少的驾驶员驾驶使用自动变速器的车辆时，一种较为常见的错误操作为：在空档(N档)滑行时踩下加速踏板，然后直接拨回行驶档(如D档)。这种错误操作容易造成在发动机转速较高的情况下使得离合器接合，从而造成车辆硬件损坏。

为避免这种错误操作引起的硬件损坏，在现有技术中，一种解决方法是：在离合器接合前由TCU向ECU发送一降转速请求，ECU响应于该降转速请求来降低发动机的转速以及扭矩，直到发动机转速达到一个适合离合器接合的安全值；若TCU采集的转速信号显示发动机转速满足离合器重新接合的要求，则TCU控制离合器重新接合，否则TCU会等待，直至发动机转速满足离合器接合的要求，然后TCU才控制离合器进行接合。但这样的方法存在一定的弊端：

1、若ECU与TCU之间的通讯由于故障而中断，则此方法将不再有效；

2、由于这种方法的执行，使得车辆无法进行弹射起步(类似于在手动档车型中那样，驾驶员在原地空档时猛踩加速踏板后，挂前进档迅速起步)；

3、若车辆处于空档的时间较短，在档位回到行驶档之前，发动机转速仍然较高，离合器需等待发动机转速下降到安全值以下，才能重新结合。这会引起离合器较长时间无法结合，车辆处于N档，没有动力，影响驾驶体验。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种新的用于车辆自动变速器的离合器接合的控制方法及装置，以克服或至少部分地解决现有技术中的至少一个缺陷。

为了达到此目的，本发明提供了一种用于车辆自动变速器的离合器接合的控制方法，包括:

降转速步骤：在离合器开始传递扭矩之前，由发动机电子控制单元判断发动机的转速是否在适合于离合器接合的安全转速范围内，并且，在所述发动机的转速高于所述安全转速范围的情况下，在没有来自其它控制单元的请求的情况下，由所述发动机电子控制单元主动采取降转速操作，将所述发动机的转速降低到所述安全转速范围内；

离合器接合步骤：由变速器控制单元控制所述离合器开始接合。

可选地，所述降转速步骤在所述离合器分离完成时执行；其中，可选地，所述降转速步骤响应于所述离合器的离合器压力降到零时的信号而执行。

可选地，所述降转速步骤在所述离合器开始接合时执行；其中，可选地，所述降转速步骤响应于档杆从空档切换到行驶档的档位切换信号而执行。

可选地，在所述变速器控制单元不判断所述发动机的转速是否在所述安全转速范围内的情况下执行所述离合器接合步骤。

可选地，所述降转速操作包括断油。

可选地，在所述离合器处于未完全接合状态的情况下，忽略加速踏板位置信号。

可选地，所述的控制方法还包括选择步骤：根据用户的输入信号选择性地执行所述降转速步骤。

本发明还公开了一种用于车辆自动变速器的离合器接合的控制装置，包括：

发动机电子控制单元，其包括降转速模块，所述降转速模块配置成在离合器开始传递扭矩之前判断发动机的转速是否在适合于离合器接合的安全转速范围内，并且，在所述发动机的转速高于所述安全转速范围的情况下，由所述发动机电子控制单元主动采取降转速操作，将所述发动机的转速降低到所述安全转速范围内；

变速器控制单元，其配置成控制所述离合器开始接合。

可选地，所述的控制装置还包括选择单元，其配置成接收用户的输入信号，并根据该输入信号启用或禁用所述降转速模块。

可选地，所述变速器控制单元配置成在不判断所述发动机的转速是否在所述安全转速范围内的情况下控制所述离合器接合。

与现有技术相比，本发明至少具有如下技术效果：

1)按照本发明，可以在离合器开始传递扭矩之前，由ECU进行发动机转速判断。当转速高于安全转速范围时，ECU在没有来自其他控制单元的请求下，主动采取降转速操作。

这种设计使得在离合器开始接合前，发动机转速能够处于安全转速范围，避免了离合器接合时发动机转速过高而造成硬件损坏。另外，ECU在没有来自其他控制单元的请求下主动降低发动机转速，减少了与其他控制单元的通信次数，在一定程度上减少了控制系统对CAN通讯的依赖，从而降低了故障率。

在上述过程中，ECU对发动机进行降速后，发动机转速维持在较低转速上，这样会使得发动机噪音较小。

2)按照本发明，TCU可以在无须对发动机转速进行判断的情况下执行离合器接合步骤。这种操作缩短了由N档或P档到行驶档或者在行驶档之间切换时的动力恢复时间，提高了驾驶性。

3)按照本发明，在离合器处于未完全接合状态的情况下，ECU忽略加速踏板位置信号。这种设计避免了在离合器接合过程中因驾驶员错误操作而可能造成的硬件损坏。

4)按照本发明，驾驶员可以自由选择是否使用所述降转速步骤。这样当驾驶员不选择使用所述降转速步骤时，可以实现弹射起步。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例提供的控制方法的流程图；

图2为本发明一个实施例提供的控制方法的在车辆由D档切换到N档、然后再从N档切换到D档的场合下档位切换信号、实际档位、加速踏板位置信号、发动机转速、发动机扭矩、离合器压力的变化曲线图；

图3为本发明一个实施例提供的控制装置的结构示意图。

附图标记说明如下：

降转速步骤101 离合器接合步骤102

第一曲线410 第二曲线420

第三曲线430 第四曲线440

第五曲线450 第六曲线460

第七曲线470 档杆501

霍尔传感器502 变速器控制单元503

CAN总线504 离合器505

发动机电子控制单元506 发动机转速传感器507

车速传感器508 加速踏板位置传感器509

节气门开度调节装置510 点火提前角调节装置511

喷油器512

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细阐述。

在下文中，所提及的“离合器开始传递扭矩之前”，可以指车辆在起步时由N档或P档切换到行驶档(例如D档、R档、S档、M档)的过程中，车辆在行驶过程中由行驶档切换到N档后再切换到同一行驶方向的行驶档的过程中，或者车辆行驶过程中由一行驶档直接切换到另一行驶档的过程中，车辆的离合器505尚未开始接合或者离合器已经完成压力准备阶段和/或充油阶段但尚未开始传递扭矩的场合。具体实施方式中的技术方案可以适用于AT、DCT、AMT、CVT等所有自动变速器车型。

图1为本发明一个实施例提供的控制方法的流程图。该方法可包括降转速步骤101和离合器接合步骤102。在降转速步骤101中，在离合器505开始传递扭矩之前，由发动机电子控制单元(ECU)506判断发动机的转速是否在适合于离合器505接合的安全转速范围内，并且，在所述发动机的转速高于所述安全转速范围的情况下，由所述发动机电子控制单元506主动采取降转速操作，将所述发动机的转速降低到所述安全转速范围内。在离合器接合步骤102中，由变速器控制单元(TCU)503控制所述离合器505开始接合。这种设计使得在离合器开始接合前，发动机转速能够处于安全转速范围，避免了离合器接合时因发动机转速过高而造成硬件损坏。另外，ECU在没有来自其他控制单元的请求下主动降低发动机转速，减少了与其他控制单元的通信次数，在一定程度上减少了控制系统对CAN通讯的依赖，从而降低了故障率。

需要理解的是，本发明并不意图限定降转速步骤101和离合器接合步骤102开始执行的顺序，而是只要如在降转速步骤101中限定的那样，在离合器505开始传递扭矩之前将所述发动机的转速降低到所述安全转速范围内即可。从下面的描述中可以知道，该降转速步骤101可以在离合器接合步骤102之前开始执行，也可以与离合器接合步骤102同时开始执行，甚至可以稍晚于离合器接合步骤102开始执行。

图2为在车辆由D档切换到N档、然后再从N档切换到D档的场合下档位切换信号、实际档位、加速踏板位置信号、发动机转速、发动机扭矩、离合器压力的变化曲线图。在图2中，还用虚线表示出了按照现有技术的方法在车辆从N档切换到D档过程中离合器压力的变化曲线图，以便与本发明的方法进行比较。在图2所示的变化曲线图中，横轴为时间轴T。下面结合图2的场景更具体地描述本发明的控制方法的一个实施例。

对于第一曲线410，表示的是车辆的档位切换信号，其对应于驾驶员所操纵的档杆的位置。在时间点t1之前，档位处于D档。在时间点t1，档位从D档切换到N档。在时间点t1到t3，档位保持在N档。在时间点t3，档位从N档切换到D档。在时间点t3后，档杆保持在D档。

对于第二曲线420，表示的是与第一曲线410的档位切换信号相对应的变速器的实际档位。在这里，实际档位是指变速器控制单元接收到第一曲线410所示的档位切换信号之后，控制离合器分离或接合完成之后的状态。由于离合器在接合与分离状态之间的切换过程需要一定的时间，因此，实际档位会延迟于档位切换信号。如图2所示，在表示档位从D档切换到N档的档位切换信号的时间点t1之后的时间点t2，变速器的实际档位才从D档变换成N档。同样的，在表示档位从N档切换到D档的档位切换信号的时间点t3之后的时间点t5，变速器的实际档位才从N档变换成D档。

对于第三曲线430，表示的是按照本发明在上述过程中车辆的加速踏板位置信号。在上述整个过程中，加速踏板都被驾驶员踩下加速踏板整个行程的约40％。需要理解的是，这里的加速踏板位置信号仅是表示驾驶员对加速踏板的一种示例性操作。从下文可知，在按照本发明控制离合器接合时，可以忽略该加速踏板位置信号。因此，在实践中，表示加速踏板位置信号的第三曲线430可以为任意其它的形状。

对于第六曲线460，表示的是按照本发明在上述过程中离合器505的压力变化。在时间点t1前，离合器505完全接合。在时间点t1，响应于第一曲线410所示的从D档切换到N档的档位切换信号，离合器505开始逐渐分离，离合器压力逐渐降低，直至到时间点t2离合器完全分离，离合器压力为0。如第二曲线420所示，在此时间点t2，实际档位变化为空档。从时间点t2到时间点t3，离合器压力保持为0。在时间点t3，响应于第一曲线410所示的从N档切换到D档的档位切换信号，离合器开始逐渐接合，离合器压力开始逐渐增加，直至到时间点t5离合器完全接合。如第二曲线420所示，在此时间点t5，车辆的实际档位也到达D档。对于作为对比的第七曲线470，表示的是现有技术中在上述过程中离合器505的压力变化。可以看出，在第七曲线470中，离合器505自晚于时间点t3的时间点t4才开始接合，在时间点t5仍未接合完毕。可见，本发明的技术方案相对现有技术来说，能够使得离合器505更早开始接合，也能够更早完全接合，缩短车辆的由N档到D档的动力恢复时间，提高了车辆的驾驶性。

对于第四曲线440，表示的是按照本发明在上述过程中车辆的发动机转速变化，其体现的是在时间点t3时发动机转速在安全转速范围内时的发动机转速变化。可以看出，时间点t2之后发动机转速有短暂的蹿升。这是由于离合器压力在时间点t1到t2时逐渐减小，到时间点t2时，离合器压力完全为0，此时发动机无负载，转速短时间蹿升，随后会逐渐降低。

对于第五曲线450，表示的是按照本发明在上述过程中车辆的发动机扭矩变化的一种情况，其体现的是在时间点t3时发动机转速超出安全转速范围时的发动机扭矩变化。虚线部分的曲线455表示按照本发明在上述过程中车辆的发动机扭矩变化的另一种情况，但其体现的是在时间点t3时发动机转速在安全转速范围内时的发动机扭矩变化。

需要理解的是，对于第五曲线450以及曲线455，其表示的是在时间点t3开始执行本发明的方法。具体地，在时间点t3，执行图1所示的降转速步骤101，由ECU判断发动机的转速是否在适合于离合器接合的安全转速范围内。在实践中，该降转速步骤101可以响应于第一曲线410所示的档杆在时间点t3从N档切换到D档的档位切换信号而执行。若在该降转速步骤101中判断发动机转速处于该安全转速范围内，则如曲线455所示，发动机扭矩可以保持基本不变，也就是说ECU不进行降转速操作。同时，离合器505在时间点t3开始接合，即执行图1所示的离合器接合步骤102。反之，在档位在N档停留时间过短等情况下，发动机转速在时间点t3可能会超出安全转速范围，这虽然在图2的第四曲线440中未明显示出但是很容易理解，此时，在该降转速步骤101中判断发动机转速高于该安全转速范围。在这样的情况下，此时为了达到使发动机转速快速降低的目的，在降转速步骤101中可以采取诸如断油的降转速操作，从而在时间点t4将发动机转速降低到安全转速范围内。同样地，离合器505依然在时间点t3开始接合。

从图2的第五曲线450和第六曲线460可以看出，按照本发明的降转速操作和离合器505开始接合的动作是都是在时间点t3开始，即同时发生的，而不必像表示现有技术的第7曲线470所示的那样，等到发动机转速将至安全转速范围内的时间点t4才开始接合。需要理解的是，由于离合器505接合通常包括压力准备阶段、充油阶段、扭矩传递阶段以及转速同步阶段等过程，其接合时间较长，在离合器505扭矩传递过程开始之前，ECU有足够的断油时间使发动机转速下降到离合器505接合的安全范围。因此，在本发明中，变速器控制单元可以不判断发动机转速是否在安全转速范围内的情况下，而仅根据档位切换信号执行所述离合器接合步骤。由此，原则上，本发明中的离合器接合步骤102的执行是可以独立于降转速步骤101的，它们之间的开始执行顺序仅由“在离合器505开始传递扭矩之前将所述发动机的转速降低到安全转速范围内”这一条件的限制。

虽然在图2中示例中降转速步骤101和离合器接合步骤102都是在时间点t3开始执行的，但是如前文所示，ECU可以通过诸如断油的降转速操作快速地降低发动机转速至其安全转速范围。因此，原则上，降转速步骤101的执行时间甚至可以稍晚于离合器接合步骤102的执行时间，只要确保在离合器505开始传递扭矩之前将所述发动机的转速降低到该安全转速范围内即可。当然，当降转速步骤101和离合器接合步骤102都在时间点t3开始执行时，它们可以响应于同一个信号(如第一曲线410中从N档切换到D档的档位切换信号)来执行，这有利于简化控制系统的实现。

通过对比图2中的对应本发明的第六曲线460和对应现有技术的第七曲线470可以看到，在本发明中，离合器505更早开始接合，也能够更早完全接合，缩短车辆的由N档到D档的动力恢复时间，提高了车辆的驾驶性。

在本发明的另一个实施例中，降转速步骤101可以在离合器分离完成的时间点t2与离合器开始接合的时间点t3之前的时间段中的任意时间点执行。例如，该降转速步骤101可以在时间点t2执行，此时，该降转速步骤101可以响应于所述离合器505的离合器压力降到零时的信号而执行。通过更早地执行本发明的降转速步骤，既可以在换档前更早地将发动机转速降至离合器505接合的安全转速范围，也可以节省油耗。

在本发明的其他实施例中，可以将图2所示的上述过程中的D档换为R档或其他行驶档(如S档)，和/或将上述过程中的N档换为P档。

下面结合图2和图3描述本发明所述的车辆自动变速器的离合器控制方法的一个实施例的详细工作过程。

档杆处于D档时，驾驶员踩下加速踏板，车辆以3档行驶。此时档杆位置为D，实际档位为3档，离合器接合。在这个示例性工作过程中，如图2的第三曲线430所示，加速踏板位置信号在整个过程中保持不变，即，驾驶员踩下加速踏板相同的量，如前文所述的整个行程的40％。

在时间点t1，驾驶员不松开加速踏板，将档杆拨到N档(需要理解，这可能是一个不适当甚至错误的驾驶员操作)，如时间点t1的第一曲线410所示。档杆位置变化后，与档杆连接的传感器发出档杆位置信号或者说档位切换信号，传到TCU，并通过TCU和CAN，传到ECU。TCU接收到档杆位置信号后，开始卸掉离合器压力，直至离合器完全分离，使得变速器进入空档，如时间点t1‐t2之间的第六曲线所示。此时发动机负载突然减小，尽管ECU开始降扭，但由于节气门调节的滞后，仍会出现短暂的发动机转速蹿升现象，如第四曲线中紧跟在时间点t2之后的部分所示。ECU接收到档位切换信号后，根据当前档位、车速及节气门开度信号，判断驾驶员操作，忽略加速踏板位置信号，开始调节进气量、减小发动机扭矩。尽管此时驾驶员仍踩下40％的加速踏板，但ECU控制节气门进气量，只提供维持发动机怠速运转的扭矩，同时由于发动机以较低转速运行(但可能依然高于适合于离合器接合的安全转速范围)，也使得发动机噪音大幅度减小。

在时间点t3，驾驶员将档杆拨回到D档，与档杆连接的传感器发出档位切换信号，传到TCU，并通过TCU和CAN传到ECU。ECU接收到档位切换信号时，根据当前档位、车速及加速踏板位置信号判断驾驶员欲恢复D档行驶。ECU对发动机转速进行判断，若此时发动机转速超过离合器接合的安全转速范围，则ECU在没有来自其他控制单元特别是TCU的请求下，主动采取降转速操作如断油，使发动机转速迅速下降。若此时发动机转速已经减小到离合器505重新接合的允许范围，则可继续保持怠速扭矩。TCU接收到档位切换信号时，在不判断所述发动机的转速是否在所述安全转速范围内的情况下，直接开始执行所述离合器接合步骤102。

在其它实施例中，在将本发明的降转速步骤101提前如时间点t2执行的情况下，降转速操作还可以包括调节节气门开度和/或调节点火角，例如减小节气门开度和/或减小点火提前角。

在本发明的其他实施例中，上述过程中的3档可以替换为R档或者D档的任何一个档位，也可以替换成S档、M档等行驶档位；上述过程中的N档也可以替换成P档。

在上述实施例中，可以在离合器505处于未完全接合状态的情况下(如图2的时间点t1到时间点t5间的时间段的任意时间点，且不包括时间点t1、时间点t5；或者如车辆从静止开始起步时)，ECU忽略加速踏板位置信号，此时驾驶员踩下加速踏板也不会产生使得发动机转速增加的效果。这种设计有利于在执行本发明方法来降低发动机转速的过程中，由于驾驶员的错误操作而使得发动机转速增加。

需要理解的是，“在离合器505处于未完全接合状态的情况下ECU忽略加速踏板位置信号”这一特征并不局限于在本发明中的应用，而是在其它场合例如没有实施本发明的控制方法和系统中也可以应用。例如，这可以防止对驾驶操作不熟悉的驾驶员因为不适当或错误地操作加速踏板(如在空档滑行时踩下加速踏板，然后直接拨回D档)造成对车辆硬件的损坏。最好，驾驶员可以根据自己的需要选择是否关闭这种忽略加速踏板位置信号的功能，这样可以在关闭此功能后，实现车辆的弹射起步(同手动档车型，驾驶员在原地空档时猛踩油门后，挂前进档迅速起步)。

在上述实施例中，可以由驾驶员自由选择是否启用降转速步骤101，这通过一个选择步骤来实现，例如，根据用户的输入信号选择性地执行所述降转速步骤101。这种设计给予了驾驶员更大的选择自由并且可以在想要实现弹射起步时，选择关闭忽略加速踏板位置信号的功能和选择关闭降转速步骤101，使得车辆能够更好地实现弹射起步，避免了降转速步骤101给车辆弹射起步造成的阻碍。

在上述实施例中，所述离合器505接合的安全转速范围设定为指小于或等于2000rpm的转速范围，也可以设定为小于或等于1950rpm的转速范围。

本发明还公开了一种用于车辆自动变速器的离合器接合的控制装置，包括：发动机电子控制单元506，其包括降转速模块，所述降转速模块配置成在离合器505开始传递扭矩之前判断发动机的转速是否在适合于离合器505接合的安全转速范围内，并且，在所述发动机的转速高于所述安全转速范围的情况下，由所述发动机电子控制单元506主动采取降转速操作，将所述发动机的转速降低到所述安全转速范围内；变速器控制单元503，其配置成控制所述离合器505开始接合。

图3为本发明一个实施例提供的控制装置的结构示意图。可以看出，在图3所述的实施例中，档杆501与霍尔传感器502连接；霍尔传感器502与变速器控制单元信号连接；变速器控制单元503与离合器505信号连接，用于控制离合器505的接合和断开过程。发动机转速传感器507、车速传感器508、加速踏板位置传感器509分别与发动机电子控制单元506信号连接；节气门开度调节装置510、点火提前角调节装置511信号和喷油器512分别与发动机电子控制单元506信号连接。变速器控制单元503、发动机电子控制单元506分别与CAN总线504信号连接。

在本发明的一个实施例中，所述变速器控制单元503配置成在不判断所述发动机的转速是否在所述安全转速范围内的情况下控制所述离合器505接合。这种设计使得离合器505相对现有技术能够更早开始接合，也能够更早完全接合，从而缩短了车辆的动力恢复时间，提高了车辆的驾驶性。

在本发明的另一个实施例中，所述的控制装置还包括选择单元(未示出)，其配置成接收用户的输入信号，并根据该输入信号启用或禁用所述降转速模块。这样可以使得驾驶员自由选择是否启用降转速模块，提高了驾驶员的选择自由度。

在本发明的另一个实施例中，所述发动机电子控制单元配置成在车辆的自动变速器的离合器505处于未完全接合状态的情况下，忽略加速踏板位置信号。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。