一种换挡系统及其改善手动变速器换挡品质的方法与流程

本发明涉及手动变速器换挡技术领域，尤其是涉及一种换挡系统及其改善手动变速器换挡品质的方法。

背景技术：

汽车换挡品质，狭义的范围内主要是换挡冲击，一直是消费者和汽车厂商关注的话题，尤其是手动变速箱。换挡冲击，主要因为换挡结束阶段，发动机转速和变速箱转速不同步导致，详见图1与图2对比。

一般车辆驾驶员，为了降低手动档汽车换挡时带来的不舒适感，换挡往往非常小心谨慎，一部分人士可能会进行过大量的专业练习，以及经验积累，但依然无法完全避免冲击，不舒适感依然伴随而行，还有一部分驾驶员为了缓解换挡冲击，会人为地增加离合器滑摩的时间，此举确实能缓解换挡冲击，但是对离合器损耗比较大。总体来说，效果不如人意。

针对变速箱换挡冲击问题，厂商的精力基本都集中在自动变速器系统，对于传统手动变速器，低成本、高效率的解决方案非常罕见。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种换挡系统及其改善手动变速器换挡品质的方法，其能够很好的优化手动档汽车换挡过程中带来的冲击问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种换挡系统，包括变速箱和离合器踏板以及汽车ECU，还包括用于监测离合踏板的工作状况的离合器开关传感器和用于监测变速箱转速的变速箱转速传感器，所述离合器开关传感器和变速箱转速传感器均与汽车ECU相连。

所述变速箱转速传感器可以直接采集输入轴齿轮转速或者采集与输入轴轴齿轮常啮合的从动齿轮的转速。

所述变速箱转速传感器设在变速箱的壳体上。

所述汽车ECU与汽车的发动机相连，通过汽车ECU控制发动机的转速。

所述离合器开关传感器设在离合器踏板的背面。

所述变速箱转速传感器采集一档或者二档的从动齿轮的转速。

一种改善手动变速器换挡品质的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)ECU获取发动机转速a、变速箱转速b以及车速信号c；

(2)ECU比对发动机a与变速箱转速b，确认两者已同步，在这基础上通过分析计算变速箱转速b和车速信号c，换算出变速箱的档位X；

(3)通过ECU来获取驾驶员的驾驶意图，即换挡前是加速意图或减速意图，确认下一步驾驶员希望升档还是降档，假设原先档位是X，驾驶员加速后紧接着换挡，则下一个期望档位即是X+1；

(4)当踩下离合器踏板触发踏板开关的时候，ECU收到换挡指令，即可通过车速信号计算出X+1档位所对应的变速箱转速Y，此时控制发动机转速往转速Y靠拢；

(5)与步骤(4)操作的同时，需要实时监测发动机转速a和变速箱转速b，保证换挡过程中两者转速基本同步，即两者转速差控制在适当的数值范围内；若松开离合器踏板阶段，发动机转速a和变速箱转速b依旧不同步，则可以判定发生了突发事件，此时驾驶员可能在降档超车或者发生误挂挡操作或者其他事件，则需要控制发动机转速b往变速箱转速a靠拢；

(6)从而可保证车辆在换挡过程中，发动机与变速箱转速同步。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

通过在变速器端布置转速传感器、离合器踏板布置开关传感器，以及与ECU控制策略相结合的方法实现换挡时发动机转速和变速箱转速相接近，能够很好的优化手动档汽车换挡过程中带来的冲击问题，对提升换挡品质效果显著；同时无需对整车的硬件布置做太多变更，成本低。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明传感器布置示意图。

图2为发动机与变速箱转速不同步示意图。

图3为发动机与变速箱转速同步示意图。

图中：

1.离合器开关传感器、2.变速箱转速传感器。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，该手动挡换挡系统，包括变速箱、发动机、离合器踏板、汽车ECU、用于监测离合踏板的工作状况的离合器开关传感器1和用于监测变速箱转速的变速箱转速传感器2。

其中，变速箱转速传感器2设在变速箱的壳体上，离合器开关传感器1设在离合器踏板的背面，无需对整车的硬件布置做太多变更，成本低。

离合器开关传感器1和变速箱转速传感器2均与汽车ECU相连。汽车ECU与汽车的发动机相连，通过汽车ECU控制发动机的转速。

在变速箱侧布置一个转速传感器实时监测变速箱转速，在离合器踏板部位布置一个开关传感器实时监测踏板的工作状况，ECU实时监测这两者的信号，当离合器踏板工作时，发送信号给发动机，让发动机与变速箱保持同步。换挡的时候，换挡冲击可以优化到最小，舒适性最佳。

所提供的这套解决方案中的离合踏板开关传感器，目的是为了获取换挡的动作，以便确认换挡及需要控制同步的时刻。令人欣慰的是，目前在中国中低端车型中已经开始普及使用离合器开关传感器，虽然它的存在是为了其他原因。若原型车辆已经配备离合器踏板开关或者更高级别的离合器踏板位移传感器，则可以直接从ECU读取信号并共享之，无需额外增设离合器踏板传感器。

变速箱转速传感器，可以直接采集输入轴齿轮转速，即轴齿轮转速，或者采集与输入轴轴齿轮常啮合的从动齿轮的转速，通过速比换算得出输入轴转速，该变速箱转速作为目标转速，ECU命令发动机转速与之同步，即可避免或者改善冲击。一般建议采集与低档位轴齿轮常啮合的从动齿轮的转速，比如一档或者二档的从动齿轮，因为低档位从动齿轮半径比较大，这样齿轮离变速箱壳体比较近，方便转速传感器的布置。

改善手动变速器换挡品质的方法，包括以下步骤：

①获取发动机转速a(ECU具备该信号，直接读取并共享之)、变速箱转速b、车速信号c(ECU具备该信号，直接读取并共享之)；

②比对发动机a与变速箱转速b，确认两者已同步，在这基础上通过分析计算变速箱转速b和车速信号c，换算出变速箱的档位X(变速箱与整车确定之后，变速箱与车速的比例即确定)；

③通过ECU来获取驾驶员的驾驶意图，即换挡前是加速意图或减速意图，确认下一步驾驶员希望升档还是降档，假设原先档位是X，驾驶员加速后紧接着换挡，则下一个期望档位即是X+1；

④当踩下离合器踏板触发踏板开关的时候，ECU收到换挡指令，即可通过车速信号计算出X+1档位所对应的变速箱转速Y，此时控制发动机转速往转速Y靠拢；

⑤与④操作的同时，需要实时监测发动机转速a和变速箱转速b，保证换挡过程中两者转速基本同步，即两者转速差控制在适当的数值范围内；若松开离合器踏板阶段，发动机转速a和变速箱转速b依旧不同步(即转速差超过约定数值)，则可以判定发生了突发事件，此时驾驶员可能在降档超车或者发生误挂挡操作或者其他事件，则需要控制发动机转速b往变速箱转速a靠拢；

⑥通过以上措施，可保证车辆在换挡过程中，发动机与变速箱转速同步，即改善了换挡品质。

本发明通过增加一至两个传感器以及新增ECU控制指令的方法，即可实现改善换挡品质的目的。低成本、高效率的解决方案，并具备防错措施；整车总布置干扰小。现有技术改善换挡品质，变速箱档位是通过传感器获取的，一般需要在变速箱或者换挡机构中布置多个档位开关传感器，对总布置考验比较大；而本方案与之相比仅需要布置一个输入轴转速传感器，通过ECU指令计算即可得出变速箱的档位。

整车开发初期，在变速箱侧增设一个转速传感器，在离合器踏板处增设一个踏板开关传感器。收集变速箱与整车的参数，计算出不同档位下变速箱转速与车速的速比，并记录在ECU中。通过在变速器端布置转速传感器、离合器踏板布置开关传感器，以及与ECU控制策略相结合的方法来改善手动变速器的换挡品质的解决方案，该方案对提升换挡品质效果显著。

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构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。