专利名称：用于实时确定发动机制动扭矩的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及发动机控制，更具体地涉及用于确定发动机制动扭矩的方法和设备。
背景技术：
在此提供的背景技术描述的目的是为了总体上说明本发明的背景。在该背景部分 描述的程度上，当前署名的发明人的作品以及该描述的在申请时不构成现有技术的方面， 既非明示地也非暗示地被认为是本发明的现有技术。发动机制动扭矩以各种方式确定。通常，通过采集大量的稳态发动机工作点并根 据诸如发动机速度、质量空气流量(mass airflow)、点火(spark)等可获得的发动机工作 变量反推测得的发动机制动扭矩，而实现对发动机制动扭矩的估测。通常，发动机制动扭矩 估测可以较好地达到正负15牛米或大约10%。扭矩的更精确估计可以允许对发动机进行 更精确的控制。发动机更精确的控制可以导致功率增加以及燃料经济效率提高。
发明内容
本发明确定摩擦离合器盘的扭曲偏移，以提供对发动机制动扭矩的测量。这可以 实时地进行，以提供对发动机扭矩的精确确定，并且可以随后由发动机控制器使用，用于控 制各种发动机功能。在本发明的一个方面，一种方法包括产生离合器偏移信号以及响应于离合器偏移 信号来控制发动机功能。在本发明的另一个方面，一种用于控制发动机功能的控制模块包括产生离合器偏 移信号的偏移确定模块。系统进一步包括响应于离合器偏移信号控制发动机功能的发动机 功能模块。离合器偏移信号可以由与诸如离合器壳体内的变速器轴或摩擦盘相联的传感器 产生。在本发明的又一个方面，一种方法包括产生离合器弹簧力信号以及响应于离合器 弹簧力信号来控制发动机功能。(1)本发明提供一种方法，其包括产生离合器偏移信号；以及响应于所述离合器 偏移信号而控制发动机功能。(2)如方案(1)所述的方法，其中，产生离合器偏移信号包括产生与发动机制动扭 矩相对应的离合器偏移信号。(3)如方案(1)所述的方法，其中，产生离合器偏移信号包括产生曲轴位置信号、 产生变速器轴位置信号、以及将所述曲轴位置信号与所述变速器轴位置信号进行比较。(4)如方案(3)所述的方法，其中，所述曲轴位置信号由霍尔效应传感器产生。(5)如方案(3)所述的方法，其中，所述变速器轴位置信号由霍尔效应传感器产 生。(6)如方案(3)所述的方法，其中，所述变速器轴位置信号由定位在离合器壳体内的霍尔效应传感器产生。(7)如方案(1)所述的方法，其中，产生离合器偏移信号包括产生弹簧偏移信号。(8)本发明还提供一种方法，其包括产生离合器弹簧力信号；以及响应于所述离 合器弹簧力信号而控制发动机功能。(9)如方案(8)所述的方法，其中，产生离合器弹簧力信号包括产生与发动机制动 扭矩相对应的离合器弹簧力信号。(10)本发明还提供一种控制模块，其包括偏移确定模块，其产生离合器偏移信 号；以及发动机功能模块，其响应于所述离合器偏移信号而控制发动机功能。(11)如方案(10)所述的控制模块，进一步包括基于所述离合器偏移信号产生发 动机制动扭矩信号的扭矩确定模块。(12)如方案(10)所述的控制模块，进一步包括产生变速器轴位置信号的变速器 轴确定模块以及产生曲轴位置信号的曲轴位置模块，所述偏移确定模块通过所述变速器轴 确定模块和所述曲轴位置模块确定所述离合器偏移信号。(13)如方案(12)所述的控制模块，进一步包括产生所述曲轴位置信号的霍尔效 应传感器。(14)如方案(12)所述的控制模块，进一步包括产生所述变速器轴位置信号的霍 尔效应传感器。(15)如方案(12)所述的控制模块，进一步包括定位在离合器壳体内的、产生所述 变速器轴位置信号的霍尔效应传感器。(16)如方案(10)所述的控制模块，其中，所述离合器偏移信号包括弹簧偏移信号。(17)本发明还提供一种控制系统，其包括产生曲轴位置信号的变速器轴位置信 号；产生曲轴位置信号的曲轴位置模块；以及如权利要求10所述的与所述变速器轴位置传 感器和所述曲轴位置传感器连通的控制模块，所述偏移确定模块响应于变速器轴位置信号 和曲轴位置信号来确定所述偏移信号。(18)本发明还提供一种控制系统，其包括产生离合器弹簧偏移信号的离合器弹 簧传感器；以及如权利要求10所述的与所述离合器弹簧传感器连通的控制模块，所述偏移 确定模块响应于所述离合器弹簧传感器信号确定所述偏移信号。通过下文提供的详细描述，本发明的其它应用领域将变得清楚。应该理解的是，该 详细描述和具体示例仅用于说明目的，而非用于限制本发明的范围。
通过附图和详细描述，将会更充分地理解本发明，附图中图1是根据本发明的车辆的方框图；图2是根据本发明的发动机和离合器的示意图；图3是根据本发明的具有传感器的离合器片的正视图；图4是根据本发明形成的控制模块的方框图；以及 图5是用于根据发动机制动扭矩来控制发动机功能的方法的流程图。
具体实施例方式下面的描述仅仅是示例性的，而非意在限制本发明、本发明的应用或使用。为了清楚的目的，在图中将使用相同的标号来表示相同的元件。如文中所使用的，短语“A、B和C 中的至少一个”应该理解为使用非排它性逻辑或的逻辑(A或B或C)。应该理解的是，方法 中的步骤可以在不改变本发明原理的情况下以不同的顺序执行。如文中所使用的，术语模块是指执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路 (ASIC)、电子电路、处理器(共用的、专用的或成组的)以及存储器、组合逻辑电路和/或提 供所需功能的其它适当元件。现在参见图1，车辆10示出为具有通过曲轴16联接至离合器14的发动机12。离 合器14具有与变速器20的输入轴18相联的输出轴。变速器20具有与传动系统24相联 的输出轴22。控制模块26可以控制发动机和变速器20的功能。设置在变速器20中或周 围的电动机28可以为车辆10提供混合动力车辆功能。发动机12可以是包括柴油发动机、直接喷射发动机等各种类型的发动机。离合器14和变速器20示出为分离的元件。变速器20可以是包括具有离合器踏 板和变速杆的人工操作离合器的手动变速器。变速器20还可以是自动变速器，因此离合器 14实际上可以集成在变速器壳体中。典型的自动变速器具有数个离合器来操作多个齿轮。传动系统24可以包括驱动轴、差速器和各种其它元件。控制模块26可以包括一个模块或组合在一起的数个模块。如果变速器是自动变 速器，控制模块26包括发动机控制模块和变速器控制模块的功能。如同下文将要说明的， 控制模块可以接收用于控制发动机和变速器的各种信号。特别地，本发明涉及确定发动机 制动扭矩——其是由发动机在曲轴16出提供的扭矩。如同下文将要说明的，发动机制动扭 矩可以使用离合器14的摩擦盘的扭曲偏移来确定。现在参见图2，临近发动机12更详细地示出离合器14。发动机12如上所述具有 曲轴16。盘40可以固定地联接至轴16。临近盘40设置的位置传感器42可以提供与曲轴 的位置相对应的位置信号。传感器42可以是霍耳效应传感器。很多时候曲轴位置传感器 设置在车辆中用于其它车辆功能。曲轴16上的目标轮或盘40可以设置在发动机的任意端 处并从发动机本体伸出。壳体可以罩盖目标轮或盘以及传感器42。在图2中示出的离合器是人工离合器的简化版。然而，如上所述也可以使用自动 离合器。离合器14用于使发动机从变速器20脱开接合。曲轴16具有与之联接的飞轮46。变速器输入轴22具有与之联接的离合器盘或离 合器片48。压力片50与膜弹簧52连通。当离合器踏板受压时，线缆或液压活塞推动现在 示出的活塞等，所述示出的活塞等又将膜弹簧52朝发动机12推动，从而推动压力片50以 移动离合器盘48使之抵靠飞轮46。离合器盘位置传感器60可以设置在离合器壳体62上。离合器盘位置传感器60 可以产生与摩擦或离合器盘48的偏移相对应的离合器盘位置信号。传感器60可以是一个 或多个各种类型的传感器(包括霍尔效应传感器)。霍尔效应传感器60可以通过设置在离 合器盘48上的磁体、齿或类似物来产生信号。现在参见图3，图3示出了离合器盘48的正视图或前视图。离合器盘48包括绕着 其周向设置的摩擦材料70，用于在离合器被致动时与飞轮46摩擦地接合。离合器48还包括弹簧72。弹簧72将变速器从离合器接合的振动隔离开。此外，弹簧72设计为吸收各气 缸的点火的扭矩脉冲。弹簧传感器74可以设置成产生弹簧力信号或弹簧偏移信号。传感器74可以直接 联接至弹簧并测量作用在弹簧上的力或弹簧的偏移。由传感器74感测的弹簧偏移或弹簧 力与离合器和盘的扭转偏移相对应。弹簧传感器74可以用于代替图2中示出的传感器60。 然而，弹簧传感器74也能够作为图2中示出的传感器60的附加而使用。现在参见图4，其中更详细地示出了控制模块26。控制模块可包括变速器轴位置 模块80。变速器轴位置模块80可以与变速器轴位置传感器连通。变速器轴位置模块80可 以将信号转化成控制模块可读的信号。变速器轴位置模块80将变速器轴位置传输至偏移 确定模块82。曲轴位置模块84产生与所测得的、或者由曲轴位置信号所确定的曲轴位置相对 应的曲轴位置信号。曲轴位置信号被传输至偏移确定模块82。偏移确定模块82可以比较变速器轴位置信号和曲轴位置信号。在一个实施例中， 可以将变速器轴位置信号从曲轴位置模块中减去，以确定离合器摩擦盘的扭转偏移量。偏 移确定模块的输出可以提供给扭矩确定模块84。基于偏移确定模块82所提供的偏移信号 的扭矩或扭曲偏移量可以直接对应于在扭矩确定模块84中确定的扭矩。在扭矩确定模块 84中确定的扭矩对应于发动机制动扭矩或曲轴扭矩。在扭矩确定模块84中确定的发动机 制动扭矩可以使用扭矩信号发送至发动机功能模块86。发动机功能模块86可以是一个或 多个使用发动机制动扭矩的各种类型发动机功能。弹簧测量模块90也可以包括在控制模块中。弹簧测量模块90接收弹簧偏移或弹 簧力。弹簧信号可以传输至偏移模块82，在偏移模块82处，基于弹簧信号确定弹簧偏移量。 弹簧测量模块90还可以对应于弹簧力。弹簧力可以在偏移模块82中转换成偏移。弹簧测 量模块90还可以产生与弹簧力相对应的弹簧信号。弹簧力可以在扭矩确定模块84中直接 转换成扭矩。如上所述，弹簧测量模块90可以代替变速器轴位置模块80和曲轴位置模块 84或者作为其附加。现在参见图5，说明用于响应于发动机制动扭矩来控制发动机功能的方法。在步 骤110中产生曲轴位置信号。曲轴位置信号可以由图1中示出的曲轴位置传感器42产生。 在步骤112中，变速器轴位置信号112可以产生变速器轴位置信号。变速器轴位置信号可 以由变速器轴信号传感器60产生，从而确定固定地联接至变速器轴22的离合器盘48的扭 转偏移。在步骤114中，通过比较曲轴位置信号和变速器轴位置信号而确定离合器角度位 移14。对曲轴位置信号和变速器轴位置信号进行比较通过将曲轴位置信号和变速器轴信号 相减而进行。在步骤116中，可以通过步骤114的离合器角度位移来确定发动机制动扭矩。 离合器角度位移的量直接对应于发动机制动扭矩。在步骤118中，发动机制动扭矩可以在 发动机控制模块中用于控制各种功能。类似地，还可以使用发动机制动扭矩来控制变速器。再回头参见步骤114，离合器角度位移还可以通过弹簧偏移信号确定。弹簧偏移信号可以在步骤140中产生。这是备选的步骤或者作为步骤110和112的替代。弹簧偏移信 号可产生与离合器盘的偏移相对应的弹簧偏移，而离合器盘的偏移是响应于发动机通过曲 轴的转矩而产生的。因此离合器角度位移可以在步骤114中确定，步骤116和118的其余 部分可以执行。
再回头参见步骤116，发动机制动扭矩被确定。发动机制动扭矩可以直接根据弹簧 力信号确定。弹簧力信号可以在步骤150中产生。从而步骤150、116和118可以用于控制 发动机功能。根据在步骤150中产生的弹簧力信号，可以确定发动机制动扭矩。步骤116 中的制动扭矩可以使用查询表或通过计算公式而确定。 本发明的广义教导能够以多种形式执行。因此，尽管本发明包括特定示例，但是本 发明的实际范围不限于所述示例，因为本领域普通技术人员通过研读说明书、附图以及所 附权利要求书将会清楚其它改型。
权利要求
一种方法，包括产生离合器偏移信号；以及响应于所述离合器偏移信号而控制发动机功能。
2.如权利要求1所述的方法，其中，产生离合器偏移信号包括产生与发动机制动扭矩 相对应的离合器偏移信号。
3.如权利要求1所述的方法，其中，产生离合器偏移信号包括产生曲轴位置信号、产生 变速器轴位置信号、以及将所述曲轴位置信号与所述变速器轴位置信号进行比较。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述曲轴位置信号由霍尔效应传感器产生。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述变速器轴位置信号由霍尔效应传感器产生。
6.如权利要求3所述的方法，其中，所述变速器轴位置信号由定位在离合器壳体内的 霍尔效应传感器产生。
7.一种方法，包括产生离合器弹簧力信号；以及 响应于所述离合器弹簧力信号而控制发动机功能。
8.—种控制模块，包括偏移确定模块，其产生离合器偏移信号；以及发动机功能模块，其响应于所述离合器偏移信号控制发动机功能。
9.一种控制系统，包括产生曲轴位置信号的变速器轴位置信号； 产生曲轴位置信号的曲轴位置模块；以及如权利要求10所述的与所述变速器轴位置传感器和所述曲轴位置传感器连通的控制 模块，所述偏移确定模块响应于变速器轴位置信号和曲轴位置信号来确定所述偏移信号。
10.一种控制系统，包括产生离合器弹簧偏移信号的离合器弹簧传感器；以及如权利要求10所述的与所述离合器弹簧传感器连通的控制模块，所述偏移确定模块 响应于所述离合器弹簧传感器信号确定所述偏移信号。
全文摘要
本发明涉及用于实时确定发动机制动扭矩的方法和系统。一种用于控制发动机功能的方法和系统，该系统包括产生离合器偏移信号的偏移确定模块。所述系统进一步包括响应于所述离合器偏移信号而控制发动机功能的发动机功能模块。所述离合器偏移信号可以由与诸如位于离合器壳体内的变速器轴或摩擦盘相联的传感器产生。
文档编号G01M15/00GK101839182SQ20101012842
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者J·R·贝尔德霍, P·A·皮奥尔科夫斯基, Q·马 申请人:通用汽车环球科技运作公司