一种手动档汽车的离合器智能辅助系统的制作方法

本发明涉及汽车底盘，具体涉及一种手动档汽车的离合器智能辅助系统。

背景技术：

随着生活水平的提高，汽车成为日常生活的重要工具，人们对汽车性能的要求也越来越高。虽然自动档变速器的诞生使驾驶汽车变得更加便捷和轻松，但是也带来了传动效率低，油耗高，购买和使用成本高的缺点，同时也无法满足人们追加驾驶性乐趣的需求。而手动档变速器在驾驶乐趣、高传动效率、低油耗、低成本方面具有先天的优势，但是需要操作者具有较高的驾驶水平和一定的熟练程度，特别是起步、堵车工况等需要精准的控制离合器结合度，否则容易熄火、摩擦片烧蚀甚至发生交通事故等。当前的手动档汽车的离合器全部依靠驾驶员的经验来控制车速、发动机转速与离合器的关系，特别是在起步、堵车工况时对驾驶员的要求更高，在此条件下，人们将不得不放弃驾驶乐趣和手动档汽车物美价廉的优势而无奈转向自动档汽车。因此，现有的手动档汽车的离合器全部依靠驾驶员的经验来控制车速、发动机转速与离合器的关系的状况，亟待改进。CN 103775265A公开了一种手动档汽车启停控制系统，包括蓄电池、电池传感器、其特征在于：还包括空挡位置传感器、离合器踏板10％位置开关、离合器踏板90％位置开关，启停控制器包括采集模块和ECU控制处理器，ECU控制处理器分别采集空挡位置传感器、离合器踏板10％位置开关、离合器踏板90％位置开关的信号，采集模块采集汽车信息发送给ECU控制处理器，EMS唤醒常闭继电器通过EMS唤醒信号线与发动机管理系统相连，启停控制器通过驱动控制EMS唤醒常闭继电器的开闭，启停控制器通过驱动控制启动电机继电器的开闭，启动电机继电器输出端与启动电机相连接。其提供了一种成本低廉，方便地给售后市场手动挡汽车上加装，使用安全可靠、通用性强的智能启停系统。毋庸置疑，这是所属技术领域的一种有益的尝试。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有手动档汽车技术上存在的问题，提供一种手动档汽车的离合器智能辅助系统，能够解决起步、堵车和低速爬陡坡仅凭驾驶员的经验来控制的问题，同时能够保持手动档汽车的低成本、高传动效率、低燃油消耗和满足人们的驾驶乐趣的优点。

本发明是基于PID(Proportion Integration Differentiation)算法的控制系统，通过发动机管理系统EMS(EngineManagementSystem,简称EMS)综合识别和判断发动机转速信号、车速信号、档位信号、分离轴承位移信号等基本输入参数，然后向机油控制阀OCV(Oil Control Valve)输出执行指令，机油控制阀OCV根据指令分别开启分离驱动腔油路或结合驱动腔油路，从而使离合器结合程度满足最佳行车要求，离合器的结合程度值通过查表法获得，而最优值通过实际标定确定。

本发明所述的一种手动档汽车的离合器智能辅助系统，包括离合器总成、设在离合器总成上的分离轴承、一端与分离轴承配合连接的分离杠杆，通过拉索与所述分离杠杆的另一端连接的离合器踏板；还包括设在发动机管理系统上的控制模块，

一分离轴承位移传感器设在分离轴承上，该分离轴承位移传感器与所述发动机管理系统上的控制模块通讯；

一车速传感器设在汽车轮毂上，该车速传感器与所述发动机管理系统上的控制模块通讯；

一档位传感器设在变速器上，该档位传感器与所述发动机管理系统上的控制模块通讯；

一发动机转速传感器设在发动机总成上，该发动机转速传感器与所述发动机管理系统上的控制模块通讯；

一机油控制阀设在变速器上，该机油控制阀与所述发动机管理系统上的控制模块通讯，并通过分离驱动腔油路与动力分配泵的分离驱动腔连通、通过结合驱动腔油路与动力分配泵的结合驱动腔连通，动力分配泵的活塞杆与所述分离杠杆的另一端对应/接触。

进一步，所述机油控制阀(10)为三位四通型的电磁阀。

本发明的有益效果：

为保持手动档汽车的本身优越属性、最大程度的降低成本和控制算法的简单化，本智能辅助系统只在1档和倒车档起作用，正常驾驶过程的加档、减档等与普通手动档变速器汽车操作一致，并且优先满足驾驶员的操作。能轻松应对车辆起步、堵车、低速爬陡坡、倒车等工况，驾驶员不需要控制离合器踏板，像驾驶自动档汽车一样轻松，一旦进入正常行车工况，驾驶员根据行车需求，手动进行加减档操作，充分享受驾驶乐趣。

附图说明

图1是手动档汽车离合器的智能辅助系统机构示意图；

图2手动档汽车离合器的智能辅助系统的控制逻辑图。

图中：1－离合器踏板，2－离合器，3－分离轴承，4－分离轴承位移传感器，5－车速传感器，6－档位传感器，7－发动机转速传感器，8－发动机总成，9－发动机管理系统(EMS)，10－机油控制阀(OCV阀)，11－分离驱动腔油路，12－结合驱动腔油路，13－分离驱动腔，14－结合驱动腔,15－活塞杆，16－动力分配泵，17－分离杠杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

参见图1所示一种手动档汽车的离合器智能辅助系统，包括离合器2、设在离合器总成上的分离轴承3、一端与分离轴承配合连接的分离杠杆17，通过拉索与所述分离杠杆17的另一端连接的离合器踏板1，其突出的实质性特点是：还包括设在发动机管理系统EMS上的控制模块9；

一分离轴承位移传感器4设在分离轴承3上，该分离轴承位移传感器与所述发动机管理系统EMS上的控制模块9通讯(即电连接)；

一车速传感器5设在汽车轮毂上(与ABS系统传感器相同)，该车速传感器与所述发动机管理系统EMS上的控制模块9通讯；

一档位传感器6设在变速器上，该档位传感器与所述发动机管理系统EMS上的控制模块9通讯；

一发动机转速传感器7设在发动机总成8上，该发动机转速传感器与所述发动机管理系统EMS上的控制模块9通讯；

一机油控制阀10设在变速器上，该机油控制阀与所述发动机管理系统EMS上的控制模块9通讯，并通过分离驱动腔油路11与动力分配泵16的分离驱动腔13连通、通过结合驱动腔油路12与动力分配泵16的结合驱动腔14连通，动力分配泵16的活塞杆15与所述分离杠杆17的另一端对应/接触。

所述机油控制阀10为三位四通型电磁阀。

本发明的工作原理及结构如下：

离合器踏板1、离合器总成2、车速传感器5、发动机转速传感器7、发动机总成8与原手动档汽车一致，不需要作改变。在原发动机管理系统EMS上增加了接收分离轴承位移信号、档位信号和向机油控制阀10发出指令信号的控制模块，在分离轴承3上设置分离轴承位移传感器4，分离驱动腔13，在变速器上新增了机油控制阀10安装孔，分离驱动腔油路11、结合驱动腔油路12、机油泵及进油道等，本系统的所有采集信息都传输至发动机管理系统EMS上的控制模块9，通过控制模块9的内部运算程序发出控制指令，通过机油控制阀10控制分离驱动腔油路11和结合驱动腔油路12的开启或关闭，实现分离驱动腔13和结合驱动腔14的充油或泄油，从而实现离合器的分离与结合。

离合器总成2属于常压式结构，与离合器控制系统一致，由于新增了智能辅助系统，在发动机管理系统ESM的控制模块中，只有在换挡、起步等工况时，当踩踏离合器踏板1或分离驱动腔13充满液压油时，离合器总成2才处于分离或半分离状态。

本手动档汽车离合器的智能辅助系统的详细控制逻辑为(参见图2)：

(1)当车速传感器5和发动机转速传感器7获取的转速信号均是零时，车速传感器和发动机转速传感器发出低压值信号，该低压值信号通过传输线路发送至控制模块9并通过运算和判断，然后向机油控制阀10发出向分离驱动腔13充油、结合驱动腔14泄油的信号，此时智能辅助系统不工作。该条件下，与原手动档汽车一致；

(2)当车速传感器5的信号＝0、档位传感器6的信号＝1或＝R、发动机转速传感器7的信号为≤V_怠速时(怠速时),车速传感器、档位传感器和发动机转速传感器发出高压值信号，该高压值信号通过传输线路发送至控制模块9并通过运算和判断，然后向机油控制阀10发出分离驱动腔13泄油、结合驱动腔14充油的信号，离合器在该智能辅助系统的作用下，迅速分离，此刻分离轴承位移传感器4反馈给控制模块9的信号为S＝Max状态，离合器全部分离，动力传递切断；

(3)当车速传感器5的信号＞0、档位传感器6的信号＝1或＝R、发动机转速传感器7的信号为≥V_怠速时(怠速时),分离轴承位移传感器4的反馈信号＝S_n(见表1,S_n值时根据标定获得，该值直接体现为离合器的分离程度，满足复杂工况要求)，车速传感器、档位传感器和发动机转速传感器发出高压值信号，该高压值信号通过传输线路发送至E控制模块9并通过运算和判断，然后向机油控制阀10发出分PID(Proportion Integration Differentiation)占空比信号，此阶段的分离驱动腔13处于泄油和充油的交替转换和结合驱动腔14处于充油和泄油的交替转换，最终使该智能辅助系统能满足自动档状态下的驾车工况，该驾车工况适应堵车缓行、车辆起步、陡坡起步、倒车入库、低速大扭矩爬陡坡等工况，驾驶员不需要控制离合器踏板；在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。PID控制器(比例-积分-微分控制器)

(4)当档位传感器6的信号≠1或≠R、分离轴承位移传感器4的信号S＝0，在正常行驶工况中的加减档位时，需要驾驶员控制离合器踏板，实现档位变更；

发动机管理系统EMS中的控制模块9是该智能辅助系统的控制中心，数据S_n通过整车标定获得，S_n标定越详细，整车的驾驶性越舒适。执行器执行过程中，分离驱动腔13和结合驱动腔14分别根据分离驱动腔油路11和结合驱动腔油路12的进油或者回油的迅速变化来控制S_n，同时S_n作为反馈信号进入控制模块9，为满足下一阶段的S_n作准备，因此机油控制阀10在智能辅助系统起作用期间是高频振动的，而S_n是实时修正的。

表1