專利名稱：用于控制陸地車輛傳動系統(tǒng)內(nèi)實際轉(zhuǎn)矩的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制車輛傳動系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)矩的方法和裝置；更具體地說，本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)及控制方法，其基于預(yù)定的閾值轉(zhuǎn)矩大小和一個直接從傳動系統(tǒng)測量得到的實際轉(zhuǎn)矩，調(diào)節(jié)允許從動力裝置施加至車輛傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩的大小。
背景技術(shù)：
所有車輛的變速器是被設(shè)計成能在最大輸入轉(zhuǎn)矩水平下安全地工作。更準確地說，對于給定變速器的各單獨的傳動比，可以定義一個最大轉(zhuǎn)矩值。很明顯，變速器不同的傳動比可以具有大不相同的實際轉(zhuǎn)矩容量。例如，對于直接檔來說(即1∶1)，通常不經(jīng)過嚙合的齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)矩直接通過變速器傳遞，不經(jīng)過中間軸。因此，直接檔的實際轉(zhuǎn)矩容量將會比其它傳動檔位的轉(zhuǎn)矩容量大很多。所有可選傳動檔位可以安全工作的最大轉(zhuǎn)矩輸入值被稱為是“額定輸入轉(zhuǎn)矩容量”。
為了防止在工作過程中，負載超過變速器的轉(zhuǎn)矩容量，相當于發(fā)動機來說，變速器必須被設(shè)計成具有一定的余量，使所有可選變速器檔位都能安全工作的最大轉(zhuǎn)矩輸入值要高于發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩。這就意味傳動部件的質(zhì)量要高于大多數(shù)環(huán)境下的需求，導(dǎo)致變速器的成本比通常所需的高?？蛇x地，也可以限制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，使它永不超過所有可選傳動檔位可安全工作的最大轉(zhuǎn)矩輸入值。這可通過選擇具有適當有效功率的發(fā)動機來實現(xiàn)，或者是通過控制發(fā)動機，使其輸出永不超過變速器的轉(zhuǎn)矩容量來實現(xiàn)。
典型地，現(xiàn)代的機動車輛，尤其是重型商用車，配有發(fā)動機控制器，其可基于多種參數(shù)控制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，例如，所述參數(shù)包括加速踏板的位置、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機負荷，或者是巡航控制狀態(tài)。已經(jīng)有人提出，除其它參數(shù)，根據(jù)傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩容量，在驅(qū)動狀態(tài)調(diào)節(jié)內(nèi)燃機的輸出轉(zhuǎn)矩。為了避免超過變速器轉(zhuǎn)矩容量的工作情況，發(fā)動機控制器將發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩限制在最大轉(zhuǎn)矩值，該最大轉(zhuǎn)矩值必須小于或等于額定輸入轉(zhuǎn)矩容量。如在專利文獻EP0833042中記載，還提出要考慮到變速器各單獨傳動比的絕對轉(zhuǎn)矩容量可能不同，基于當前的傳動比控制發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，使得發(fā)動機轉(zhuǎn)矩永不超過當前接合的傳動檔位的特定轉(zhuǎn)矩容量。
越來越多的車輛駕駛員愿意對他們的發(fā)動機進行調(diào)節(jié)，使得和發(fā)動機原設(shè)計相比，能發(fā)出更多的動力。通常，基于測量或評定發(fā)動機的物理和性能狀況來預(yù)計或估計傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩。因為對發(fā)動機進行調(diào)節(jié)，所以由發(fā)動機控制器傳遞的、有關(guān)于節(jié)氣門開度和發(fā)動機功率等預(yù)測信息將不再像改進前那樣可靠。所以，采用傳統(tǒng)的發(fā)動機控制裝置來適當?shù)叵拗瓢l(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩實際上很難實現(xiàn)，并且傳動系統(tǒng)部件可能被損壞，降低傳動系統(tǒng)的耐用性。
當采用發(fā)動機對傳動系統(tǒng)進行制動時會出現(xiàn)另外一個問題。眾所周知，有多種方法采用發(fā)動機作為負載來制動傳動系統(tǒng)。然而，在發(fā)動機制動模式，發(fā)動機施加的制動轉(zhuǎn)矩不能進行精確地控制。所以，發(fā)動機制動轉(zhuǎn)矩可能經(jīng)常會超過變速器當前傳動檔位的轉(zhuǎn)矩容量。車輛處于慣性滑行模式期間，發(fā)動機制動轉(zhuǎn)矩應(yīng)該是進氣壓力或發(fā)動機壓縮制動設(shè)定值的函數(shù)。因此，如美國專利No.5,921,883記載的那樣，所施加的制動轉(zhuǎn)矩理論上可采用進氣壓力信號和發(fā)動機壓縮制動的當前設(shè)定值來估計。這要求預(yù)先在發(fā)動機控制器中設(shè)定好上述函數(shù)關(guān)系。但是，如果發(fā)動機在制造后進行調(diào)節(jié)，則所設(shè)定的函數(shù)將變得不可靠。
可選地，還可以基于牛頓第二定律F＝meA來估計發(fā)動機的制動力，其中F表示發(fā)動機的制動力，me表示車輛的有效質(zhì)量，A表示發(fā)動機或車輛的加速度。然而，當車輛的質(zhì)量不能以充足的精度確定時，這一方法不具有實用性，例如貨運卡車，其質(zhì)量取決于其所運輸貨物的多少，可能在很大范圍內(nèi)變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于克服已有系統(tǒng)和方法中的上述不足之處。更準確地說，本發(fā)明致力于控制機動車輛的動力裝置，從而避免傳動系統(tǒng)損壞，或者是至少將傳動系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩超載情況控制至駕駛員可以接受的程度。
在至少一個實施例中，本發(fā)明提供了一種控制陸地車輛傳動系統(tǒng)中實際轉(zhuǎn)矩的方法。在傳統(tǒng)的方式中，機動車輛包括一個驅(qū)動系統(tǒng)，其具有一個通過傳動系統(tǒng)與至少一個與地面接觸的驅(qū)動輪相連的動力裝置。傳動系統(tǒng)包括至少一個可變速比的變速器，優(yōu)選地，進一步包括輸入軸和輸出軸，它們與變速器一起協(xié)同工作。需要指出的是，在上下文中，動力裝置不但包括發(fā)動機，典型情況下指燃燒型發(fā)動機，而且包括相關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)，它們與發(fā)動機主機協(xié)同工作，以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩施加至傳動系統(tǒng)。所述方法包括對機動車輛傳動系統(tǒng)中的實際轉(zhuǎn)矩進行直接的、非預(yù)測性的測量，并確定其大小。美國專利文獻US6,487,925中示例性地公開了這樣一種對傳動系統(tǒng)的實際轉(zhuǎn)矩進行直接地、非預(yù)測性測量方法。對實際轉(zhuǎn)矩的這種測量可以與上文中關(guān)于已知且低級的控制系統(tǒng)所描述的預(yù)測程序進行對比，尤其在動力裝置出廠后經(jīng)過改進的場合，特別是對發(fā)動機進行“調(diào)節(jié)”使其具有較大功率輸出的場合，所述預(yù)測程序就會不精確。所述方法還確定需要施加于傳動系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩的大小。典型地，這一轉(zhuǎn)矩需求或者是由駕駛員直接確定，或者是通過他或她的代表來確定，例如，通過巡航控制系統(tǒng)來確定。在直接命令的情況下，最為常見的情況是通過駕駛員操作腳踏板來提供命令。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，這種命令可以通過多種方式傳遞。將直接地、非預(yù)測性地測量得到的實際轉(zhuǎn)矩和取決于傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大轉(zhuǎn)矩閾值進行比較；這樣，基于上述的處理過程，可以確定出轉(zhuǎn)矩超過閾值轉(zhuǎn)矩的情況，如果存在這種狀態(tài)。在可變速比變速器可以形成的不同結(jié)構(gòu)形式中，可以很容易地發(fā)現(xiàn)傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的多樣性。在現(xiàn)有的方式中，如多齒輪變速器，通過嚙合不同的變速齒輪來實現(xiàn)其結(jié)構(gòu)變化。當檢測到轉(zhuǎn)矩超過閾值轉(zhuǎn)矩時，本發(fā)明的實施例規(guī)定，實施多個對超過閾值的轉(zhuǎn)矩進行補償?shù)目尚蟹桨钢械闹辽僖粋€，以減少或消除轉(zhuǎn)矩的過量部分?？梢灶A(yù)想到，可從多個可行的方案中選擇出補救措施，這些方案包括重新配置可變速比的變速器和/或減少動力裝置輸出至傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩。在第一種情況下，重新配置變速器可以包括改變多檔變速器的傳動齒輪，或改變無級變速器的結(jié)構(gòu)。如果是減小動力裝置的輸出轉(zhuǎn)矩，在需要輸出正轉(zhuǎn)矩時動力輸出可能降低，在需要輸出負轉(zhuǎn)矩時則阻力矩或拖曳轉(zhuǎn)矩可能減小，后者通常被稱為發(fā)動機制動模式。需要指出的是，只有當轉(zhuǎn)矩超出閾值的情況被檢測到時，才會采取此處描述的補救方案。查詢上述條件是連續(xù)地進行，但是只有當轉(zhuǎn)矩超出閾值的不利情況出現(xiàn)時才采取修正措施。
在本發(fā)明的又一實施例中，所述方法包括，在選擇重新配置可變速比變速器之前，基于現(xiàn)存的車輛工作條件和要求在傳動系統(tǒng)中建立的需求轉(zhuǎn)矩的大小，確定存在消除確定存在于傳動系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩超過閾值的現(xiàn)象的多個可變速比變速器的可接受的配置。需要指出的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，對于一組現(xiàn)有的車輛行駛條件和相應(yīng)的動力系統(tǒng)工作條件，由于系統(tǒng)或舒適性原因，并不總是可以改變到所有可能的變速器配置。在任何時候，對于現(xiàn)有的車輛行駛條件，可以評定傳動系統(tǒng)改變?yōu)槿我饧叭靠尚械膫鲃酉到y(tǒng)配置時所產(chǎn)生的沖擊情況。在此之后，建立一組可行的改變方案，本發(fā)明的實施例致力于從可變速比變速器的多個可接受的改變方案中選擇出一個最符合所規(guī)定的運算準則的方案。在說明書中，最最符合被用來表示滿足控制標準的程度最高，比如，最為舒適及傳動系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩超出閾值的量最小。
在本發(fā)明的一個關(guān)聯(lián)的方面，其致力于在選擇重新設(shè)置可變速比變速器之前，基于現(xiàn)存的車輛工作條件和要求在傳動系統(tǒng)中建立的需求轉(zhuǎn)矩的大小，確定存在消除確定存在于傳動系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩超過閾值的現(xiàn)象的至少一個可接受的可變速比變速器配置。有可能現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)就是最有利的結(jié)構(gòu)，通過改變傳動系統(tǒng)的配置不能獲得任何好處。需要指出的是，在使用的詞語中，術(shù)語“消除”并不意味著需要完全消除過量轉(zhuǎn)矩，其只是表示為超過閾值部分的轉(zhuǎn)矩的減少。當所需的確定之后，將可變速比變速器重新配置成至少一個可接受的可變速比變速器配置，該配置消除確定存在于傳動系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩超過閾值的現(xiàn)象。
如上所述，如美國專利US6,487,925所公開的，有利地在傳動系統(tǒng)中設(shè)置一個轉(zhuǎn)矩傳感裝置或傳感器，用以測量施加至機動車輛傳動系統(tǒng)的實際轉(zhuǎn)矩。
當本發(fā)明的對傳動系統(tǒng)進行保護的技術(shù)得以實施后，就可以在售后市場上對動力裝置進行調(diào)節(jié)，從而可以加大動力裝置的輸出能力，同時不會對機動車輛的傳動系統(tǒng)帶來不利影響。
在一個可選的實施例中，實施了這些控制方案有助于使過容量動力裝置與容量相對不足的傳動系統(tǒng)匹配。因為允許的轉(zhuǎn)矩閾值可以調(diào)整，因此具有相關(guān)知識的用戶可以這樣做，這些用戶為了獲得更大的動力，能夠接受他們的傳動系統(tǒng)過載。
在一個相關(guān)的方面，因為從傳動系統(tǒng)中測量實際的轉(zhuǎn)矩，可以避免以前已知的傳動系保護系統(tǒng)會發(fā)生的不斷加劇的動力下降。如上所述，已知例如防止傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩超過其額定容量的保護系統(tǒng)。但是如對發(fā)動機進行調(diào)節(jié)，使其具有更大的功率，或者是對發(fā)動機進行改進，使得預(yù)測的發(fā)動機的工作狀況所指示的輸出轉(zhuǎn)矩大于實際傳遞的轉(zhuǎn)矩，則由于原來的保護系統(tǒng)是基于這些基于發(fā)動機的、預(yù)測的參數(shù)，而不是對傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩進行直接測量，從而原來的保護系統(tǒng)將以不斷下降的控制循環(huán)持續(xù)減少施加的動力。
因為本發(fā)明的控制裝置是一可編程的計算機控制器，其控制算法可以被設(shè)置成具有用戶所要求的動力系統(tǒng)的特點。所以，在實行控制策略的過程可以考慮更多的條件和工作特點。舉例來說，可選地，基于傳動系統(tǒng)沒有完全磨合并從而易于被施加的扭矩損壞的判定，本發(fā)明減小最大允許轉(zhuǎn)矩閾值。在一個相關(guān)方面，最大轉(zhuǎn)矩閾值可以根據(jù)傳動系統(tǒng)的溫度進行調(diào)整。如果其低于一規(guī)定的工作溫度閾值，最大允許轉(zhuǎn)矩將相應(yīng)地減少。當傳動系統(tǒng)的溫度還沒有達到工作溫度時，其所能經(jīng)受的轉(zhuǎn)矩要小于已經(jīng)完全暖機后的驅(qū)動系統(tǒng)。在一個類似的方面，本發(fā)明考慮到，傳動系統(tǒng)中的差速器鎖止時所能承受的轉(zhuǎn)矩負載比沒有鎖止時要大，并且沒有不利影響；所以，最大轉(zhuǎn)矩閾值可以相應(yīng)地增加。在一個相關(guān)的方面，控制策略可以配置為包括向差速器鎖止的偏置量，從而允許更大的轉(zhuǎn)矩施加至傳動系統(tǒng)。
至此，上述本發(fā)明的實施例主要集中于驅(qū)動系統(tǒng)工作在動力模式，但是本發(fā)明也可在發(fā)動機制動模式中使用。因為實施了控制策略，允許更大的發(fā)動機制動容量，但傳動系統(tǒng)的使用期限將相應(yīng)地受到影響。與此相反，可以減少最大轉(zhuǎn)矩閾值，從而減少發(fā)動機制動容量，但是將增加傳動系統(tǒng)的使用期限。
如上所述，可以理解，可以確定多個可接受的傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩容量閾值，每個都取決于可變速比變速器的各個同結(jié)構(gòu)型式。然而，在各種可能的配置中，典型地，有一種傳動比能獲得如基于所確定的轉(zhuǎn)矩需求和多個轉(zhuǎn)矩容量閾值之間的比較而測得的最小過量轉(zhuǎn)矩。一旦確定出最有利的配置，隨后假定其能產(chǎn)生最小的過量轉(zhuǎn)矩，足夠滿足轉(zhuǎn)矩需求，在機械上保護傳動系統(tǒng)不被損壞。


通過閱讀以下對本發(fā)明特定實施例的描述，本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點將會更加顯而易見。附圖中所示的實施例不對本發(fā)明構(gòu)成限制，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個方面的配置有驅(qū)動系統(tǒng)控制裝置的驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖；圖2所示的流程圖示出了用于控制如圖1所示發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的軟件算法的一個實例；圖3所示的流程圖示出了如圖2所示的程序的一個子程序；圖4所示的流程圖示出了如圖2所示的程序的另一個子程序；和圖5所示的流程圖示出了如圖2所示的程序的一個子程序的改進。
具體實施例方式
參照圖1，所示的驅(qū)動系統(tǒng)10包括動力裝置，典型地，是內(nèi)燃機12；和傳動系統(tǒng)14，用于把發(fā)動機動力傳遞到一組驅(qū)動輪16。傳動系統(tǒng)14包含有(包括，但不限于)一個至少半自動的變速器18；主離合器20，其位于發(fā)動機12和自動變速器18之間；和驅(qū)動軸22，其用于把動力傳遞至橫向差速器24，差速器24分配動力至左右驅(qū)動輪組16。同時還可包括具有取力器形式的動力使用裝置，但是它們沒有在圖中示出。
驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)30用于控制和管理內(nèi)燃機12和傳動系統(tǒng)部件的工作。驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)30包括發(fā)動機控制單元32，其裝備有供油控制子單元34和發(fā)動機制動控制子單元36；變速器控制單元38和轉(zhuǎn)矩限制控制單元40，它們相互連接，在必要的情況下可以共享信息。發(fā)動機控制單元32連接至帶有傳感器的駕駛員接口42，傳感器用于檢測加速踏板44、變速器檔位手柄46和一個或多個發(fā)動機制動選擇開關(guān)48的位置。發(fā)動機控制單元32響應(yīng)加速踏板傳感器來決定相應(yīng)的基本轉(zhuǎn)矩要求。驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)可以進一步包括一個巡航控制子單元，以用于傳遞巡航控制轉(zhuǎn)矩需求。
供油控制子單元34控制發(fā)動機節(jié)氣門50的節(jié)氣門開度，并響應(yīng)由發(fā)動機控制單元傳遞的轉(zhuǎn)矩需求向發(fā)動機12供給燃油。
如已經(jīng)公知的技術(shù)，基于發(fā)動機制動指令信號，發(fā)動機制動控制子單元36控制發(fā)動機各汽缸的排氣閥的排氣閥致動器，以提供發(fā)動機制動功能。為減少發(fā)動機的制動轉(zhuǎn)矩，發(fā)動機制動控制部件36進行動作，控制進行發(fā)動機制動操作的汽缸數(shù)量。如果這樣還不夠，則發(fā)動機制動控制單元可以停止發(fā)動機的一個或多個輔助設(shè)備，如空調(diào)或發(fā)動機冷卻風(fēng)扇。
驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)30還被連接至轉(zhuǎn)矩傳感器52，轉(zhuǎn)矩傳感器位于主離合器20的下游，可以位于主離合器20和變速器18之間，也可位于傳動系統(tǒng)另外合適的位置，例如驅(qū)動軸22上。
變速器控制單元38可改變變速器的傳動比，并傳遞有關(guān)于當前嚙合傳動比的信息。可選地，驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)可基于變速器輸出軸轉(zhuǎn)速與變速器輸入軸轉(zhuǎn)速之間的比值來確定當前嚙合的傳動比，其中變速器輸出軸轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速傳感器53測量，變速器輸入軸轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速傳感器測量(圖中未示出)。
轉(zhuǎn)矩限制控制單元40包括第一存儲器54，其中包含在第一矩陣中的數(shù)據(jù)，它們分別表示對于各前進檔和倒檔傳動比的不允許超過的正轉(zhuǎn)矩容量；和第二存儲器56，其中包含在第二矩陣的數(shù)據(jù)，它們分別表示對于各前進檔和倒檔傳動比的不允許超過的負轉(zhuǎn)矩容量。為便于描述，假定轉(zhuǎn)矩值是帶符號的數(shù)值，當轉(zhuǎn)矩是從發(fā)動機傳遞到車輪(驅(qū)動轉(zhuǎn)矩)時為正，當發(fā)動機是作為負載進行制動時(制動轉(zhuǎn)矩)為負。
維修或校準工具58可以通過輸入/輸出端口60連接至驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，并且可利用校準數(shù)據(jù)和/或可執(zhí)行的軟件對驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)30進行編程或再編程。
現(xiàn)在參照圖2，所示為用于控制發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)軟件算法100的實施例。優(yōu)選地，該算法100每秒鐘重復(fù)一次或若干次。為便于描述所述算法的工作過程，假定由轉(zhuǎn)矩限制控制單元執(zhí)行該算法，但在本發(fā)明中，所述算法可由驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的任何單元來執(zhí)行，或者是所述算法的各個步驟可以由驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的任何單元來執(zhí)行，只要在驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的各單元之間，適當?shù)男畔⒖梢怨蚕砭托小?br> 算法100從步驟102開始。在步驟104中，測量來自傳感器的各種信號，舉例來說，包括通過轉(zhuǎn)矩傳感器52測量當前傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩值TM；需求轉(zhuǎn)矩，例如，通過一個或多個踏板位置傳感器從駕駛員控制踏板位置來測量；嚙合的傳動比信號ETR；變速器輸入軸轉(zhuǎn)速信號；變速器輸出軸或驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速，Vout；變速器的油溫信號值，θ0；及來自發(fā)動機制動選擇開關(guān)EBSS的信號。也可以基于驅(qū)動輪速度傳感器的轉(zhuǎn)速信號來確定變速器輸出軸速度Vout。為了進行簡化，假定所測量的當前傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩TM代表變速器輸入軸上的轉(zhuǎn)矩。如果轉(zhuǎn)矩傳感器是位于變速器的下游，則其必須將轉(zhuǎn)矩傳感器信號乘上有效傳動比ETR，以獲得測量的傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩TM。在步驟106中，決定發(fā)動機是否應(yīng)工作在發(fā)動機制動模式。優(yōu)選地，基于駕駛員所控制的選擇開關(guān)的位置和操作踏板的位置來進行該判斷。例如，如果加速踏板被釋放，并且選擇開關(guān)之一被打開，則決定程序轉(zhuǎn)向發(fā)動機制動模式子程序108，下文將對其作進一步的描述。否則，程序轉(zhuǎn)向驅(qū)動模式子程序110。
下面參照附圖3描述驅(qū)動模式子程序示例性的實施例。在步驟112中，以公知的方式基于加速踏板位置和/或巡航控制子單元的輸出來判定正基本駕駛員轉(zhuǎn)矩需求TPB。然而，應(yīng)當將巡航控制子單元理解為可選項。優(yōu)選地，步驟112調(diào)用的子程序在發(fā)動機控制單元中執(zhí)行，并返回正基本駕駛員轉(zhuǎn)矩需求TPB?；巨D(zhuǎn)矩需求TPB可作為各種參數(shù)的函數(shù)進行計算，其中所述參數(shù)涉及發(fā)動機自身(發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機溫度、排氣溫度、壓力、節(jié)氣門開度等)；車輛的其它部件(主離合器嚙合、ABS信號，全輪驅(qū)動模式等等)；以及環(huán)境因素(加速防滑調(diào)節(jié)(ASR)，車輛速度，檢測打滑路面)。在步驟114中，程序在第一個矩陣中讀取對應(yīng)接合的變速器傳動比的正轉(zhuǎn)矩容量TPC。在步驟115中，隨后將測量的轉(zhuǎn)矩TM與正轉(zhuǎn)矩容量TPC進行比較，確定是否超過轉(zhuǎn)矩容量。如果沒有超過轉(zhuǎn)矩容量TPC，算法轉(zhuǎn)向步驟116，在回到調(diào)用程序之前，將實際正轉(zhuǎn)矩值TPA設(shè)定為等于基本正轉(zhuǎn)矩值TPB。如果事實上超過了轉(zhuǎn)矩容量，程序轉(zhuǎn)向步驟118，判斷是否存在一可行的傳動比ATR，其既與變速器輸出軸或驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速相匹配，又與測量的轉(zhuǎn)矩值TM相匹配。如果可以確定一個這樣的傳動比，則在步驟120中，將實際正轉(zhuǎn)矩需求TPA設(shè)定為等于基本正轉(zhuǎn)矩需求TPB，算法轉(zhuǎn)到步驟122。然后，發(fā)送一個命令至變速器控制單元，以接合所確定的傳動比。隨后，子程序返回到調(diào)用程序。另一方面，如果沒有合適的傳動比與測量的轉(zhuǎn)矩值TM相匹配，則在步驟124中將實際正轉(zhuǎn)矩需求TPA設(shè)定為等于轉(zhuǎn)矩容量TPC；算法回到調(diào)用程序。隨后，算法100繼續(xù)執(zhí)行，將實際轉(zhuǎn)矩需求傳輸至供油控制子單元34。
現(xiàn)在參照附圖4描述發(fā)動機制動模式108。首先，在步驟130中，至少部分地基于選擇開關(guān)的位置確定負基本轉(zhuǎn)矩需求TNB。算法進行至驟132，從第二矩陣中讀取傳動系統(tǒng)的負轉(zhuǎn)矩容量。然后，在步驟134中，將測量的轉(zhuǎn)矩TM與負轉(zhuǎn)矩容量TNC進行比較，決定是否已經(jīng)超過負轉(zhuǎn)矩容量。如果沒有超過轉(zhuǎn)矩容量TNC，算法轉(zhuǎn)向步驟136，在回到調(diào)用程序之前，將實際負轉(zhuǎn)矩值TNA設(shè)定為等于基本負轉(zhuǎn)矩值TNB。如果事實上已超過了轉(zhuǎn)矩容量TNC，算法轉(zhuǎn)向步驟138，判定是否存在一可行的傳動比ATR，其既與變速器輸出軸或驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速相匹配，又與測量的轉(zhuǎn)矩值TM相匹配。如果可以確定出一個這樣的傳動比，則在步驟140中，將實際負轉(zhuǎn)矩需求TNA設(shè)定為等于基本負轉(zhuǎn)矩需求TNB，算法轉(zhuǎn)到步驟142。然后，發(fā)送一個命令至變速器控制單元，以接合所確定的傳動比。隨后，子算法返回到調(diào)用程序。另一方面，如果沒有合適的傳動比與測量的轉(zhuǎn)矩值TM兼容，則在步驟144中將實際負轉(zhuǎn)矩需求TNA設(shè)定為等于轉(zhuǎn)矩容量TNC，算法回到調(diào)用程序。隨后，算法108繼續(xù)執(zhí)行，將實際負轉(zhuǎn)矩需求TNA傳輸至發(fā)動機制動控制單元36。
除了嚙合的傳動比之外，其他參數(shù)也可用于確定發(fā)動機的制動轉(zhuǎn)矩容量。例如，可以同時基于嚙合的傳動比和表征變速器磨合情況的參數(shù)來決定轉(zhuǎn)矩容量。可以利用在變速器的使用期間連續(xù)地增加的車輛里程表或軸轉(zhuǎn)速計數(shù)器來判定變速器的磨合情況，可能有用的是為各單獨的傳動比確定磨合參數(shù)。在這種情況下，可以計算驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)數(shù)，并分別存儲在各個傳動比的矩陣里。此外，或可選地，還可能有利的是對變速器及相關(guān)的傳動系統(tǒng)進行預(yù)熱。優(yōu)選地，測量變速器內(nèi)的油溫θ以評定變速器的預(yù)熱情況，并用作決定轉(zhuǎn)矩容量的修正因子?？蛇x地，如果在每次車輛起動時將轉(zhuǎn)數(shù)表置零，就可以使用一個轉(zhuǎn)數(shù)表來測量驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)。
圖5示出了同時考慮了變速器的預(yù)熱情況和磨合情況的子程序。該子程序可以替換如圖3所示的步驟114。子程序從步驟170開始執(zhí)行。在步驟172中，子程序計算預(yù)熱修正因子Fθ，該修正因子是測量得到的溫度θ與額定溫度θ0的比值。子程序然后轉(zhuǎn)到步驟174，讀取在變速器的使用期間連續(xù)增加的軸轉(zhuǎn)速表的值N，并計算出磨合修正因子FB，該因子等于軸轉(zhuǎn)速表值N與固定轉(zhuǎn)數(shù)值N0的比值，N0表示何時發(fā)動機已磨合好。然后，在步驟176中，從第一矩陣中讀取理論正轉(zhuǎn)矩容量TPCT。然后，在步驟178中，將理論正轉(zhuǎn)矩值TPCT乘以預(yù)熱修正因子Fθ和磨合修正因子FB，計算得到正轉(zhuǎn)矩容量TPC。當然，對于發(fā)動機制動模式，可以采用用類似的程序，此時替換圖4中的步驟132。如果那樣的話，理論負轉(zhuǎn)矩值TNCT保存在第二矩陣里，并且負轉(zhuǎn)矩容量等于理論負轉(zhuǎn)矩值TNCT乘以預(yù)熱修正因子Fθ和磨合修正因子FB。
程序中的參數(shù)可以預(yù)先通過模擬決定，這些參數(shù)是轉(zhuǎn)矩容量TNC、TPC或TNCT、TPCT，以及額定溫度θ0和固定轉(zhuǎn)數(shù)N0。優(yōu)選地，這些值可以通過維修或校準工具58進行編程或再編程。矩陣中的數(shù)據(jù)表示變速器在不同檔位時的轉(zhuǎn)矩容量，其可以采用預(yù)先決定的、對于各個傳動比給出一個轉(zhuǎn)矩容量的方程或函數(shù)關(guān)系式來代替。大多數(shù)情況下，選擇輸入的數(shù)據(jù)以保證持久的使用壽命。然而，在一定的環(huán)境下，顧客可能希望在工廠定制數(shù)據(jù)以獲得更多的動力，同時僅允許變速器部件有限的使用壽命。也可定制數(shù)據(jù)以增加變速器的耐用性，同時僅允許有限的動力和制動。
需要強調(diào)的是，該方法是重復(fù)執(zhí)行的，因此一次重復(fù)中測量的傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩TM是實際轉(zhuǎn)矩需求TPA的結(jié)果或由于上次重復(fù)而施加TPA的結(jié)果?？傮w上，算法是使實際的轉(zhuǎn)矩不會超過轉(zhuǎn)矩容量。
盡管描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，本發(fā)明顯然不限于這些實施例。各種可能的變化包括轉(zhuǎn)矩限制控制單元可以省去，用于存儲各傳動比轉(zhuǎn)矩容量的存儲器54，56可以位于驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的其它地方，該方法的不同步驟由驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的不同單元執(zhí)行。轉(zhuǎn)矩限制控制單元還可以是此系統(tǒng)其它單元之一的子單元，如變速器控制單元。
如果發(fā)動機包括渦輪增壓器，可以控制渦輪增壓器的進氣壓力，以減少動力裝置的輸出轉(zhuǎn)矩。
盡管關(guān)于變速器描述了轉(zhuǎn)矩容量，但本發(fā)明還同時基于傳動比的轉(zhuǎn)矩容量和傳動系統(tǒng)其它部件的轉(zhuǎn)矩容量來決定轉(zhuǎn)矩容量。在這方面特別考慮在發(fā)動機制動模式時，驅(qū)動軸，差速器和從動軸的轉(zhuǎn)矩容量。考慮由于接合取力器而形成的轉(zhuǎn)矩限制可能更為有利。
盡管此處同時描述了驅(qū)動模式和發(fā)動機制動模式，但是也可只在驅(qū)動系統(tǒng)的模式之一中實施轉(zhuǎn)矩限制。
本發(fā)明可以應(yīng)用于前輪驅(qū)動車輛、后輪驅(qū)動車輛及全輪驅(qū)動車輛。變速器可以是手動、半自動或自動變速器。還可以是無級變速器。步驟118到122和138到142是可選步驟。
為了進行簡化，可以考慮在算法步驟104中讀入所有需要的信號。然而，也可以在需要用到各信號時再將其讀入。
更一般地，此控制轉(zhuǎn)矩的方法是參照軟件進行描述。然而，可以理解，同樣的方法可以通過模擬集成電路來實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制陸地機動車輛傳動系統(tǒng)中實際轉(zhuǎn)矩的方法，所述機動車輛包括驅(qū)動系統(tǒng)，該驅(qū)動系統(tǒng)具有通過傳動系統(tǒng)與至少一個與路面接觸的驅(qū)動輪連接的動力裝置，該傳動系統(tǒng)包括至少一個可變速比的變速器，所述方法包括如下步驟對機動車輛傳動系統(tǒng)中的實際轉(zhuǎn)矩進行直接的、非預(yù)測性的測量，并確定其大?。淮_定需要在傳動系統(tǒng)中建立的轉(zhuǎn)矩要求的大?。粚⑺_定的直接的、非預(yù)測性的實際轉(zhuǎn)矩測量的大小和取決于傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大轉(zhuǎn)矩閾值進行比較，從而基于上述情況確定傳動系統(tǒng)中的超過閾值轉(zhuǎn)矩情況；和實施至少一個過量轉(zhuǎn)矩補償措施，所述措施選自包括(a)重新配置可變速比變速器和(b)減少動力裝置輸出至傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩的一組方案。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在選擇重新配置可變速比變速器之前，基于現(xiàn)存的車輛工作條件和要求在傳動系統(tǒng)中建立的轉(zhuǎn)矩需求的大小，確定存在多個可變速比變速器的可接受的配置，所述配置消除確定存在于傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩超載情況；和在多個可接受的可變速比變速器的配置中選擇出最符合規(guī)定的運算準則的一個。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在選擇重新配置可變速比變速器之前，基于現(xiàn)存的車輛工作條件和要求在傳動系統(tǒng)中建立的轉(zhuǎn)矩需求的大小，確定存在至少一個可變速比變速器的可接受的配置，所述配置消除確定存在于傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩超載情況。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，進一步包括將可變速比變速器重新配置成可變速比變速器的至少一個可接受的配置，所述配置消除確定存在于傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩超載情況。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括利用位于傳動系統(tǒng)上的轉(zhuǎn)矩傳感器測量機動車輛傳動系統(tǒng)中包括的實際轉(zhuǎn)矩。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，進一步包括售出之后調(diào)節(jié)動力裝置，從而在對機動車輛的傳動系統(tǒng)沒有不利影響的前提下，獲得更大的動力裝置輸出能力。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，進一步包括使過容量動力裝置易于與相對容量不足的傳動系統(tǒng)匹配。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，進一步包括使動力裝置易于匹配，該動力裝置的容量產(chǎn)生的扭矩大小比相匹配的傳動系統(tǒng)能容納的大。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，進一步包括防止出現(xiàn)對傳動系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩過載情況的誤檢測，從而避免在不必要的情況下不利地減少動力裝置的輸出。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在確定傳動系統(tǒng)未完全磨合的情況下，減少取決于傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大轉(zhuǎn)矩閾值。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在傳動系統(tǒng)的溫度低于規(guī)定工作溫度的情況時，減少取決于傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大轉(zhuǎn)矩閾值。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括基于與傳動系統(tǒng)相連的差速器的鎖定狀態(tài)，調(diào)節(jié)取決于傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大轉(zhuǎn)矩閾值。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括增加取決于傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大轉(zhuǎn)矩閾值，從而加大發(fā)動機制動容量，減少傳動系統(tǒng)的使用期限。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括減少取決于傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大轉(zhuǎn)矩閾值，從而減少發(fā)動機制動容量，增加傳動系統(tǒng)的使用期限。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇一個過量轉(zhuǎn)矩補償措施的步驟包括選擇重新設(shè)定可變速比變速器的傳動比。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括確定多個傳動系統(tǒng)的閾值轉(zhuǎn)矩容量，各容量取決于可變速比變速器單獨的和不同的結(jié)構(gòu)；基于對所決定的需求轉(zhuǎn)矩和多個閾值轉(zhuǎn)矩容量的比較，判定出產(chǎn)生最小過量轉(zhuǎn)矩的傳動比；和將可變速比變速器設(shè)置為所決定的傳動比，從而產(chǎn)生足以滿足轉(zhuǎn)矩需求的最小過量轉(zhuǎn)矩，同時在機械上保護傳動系統(tǒng)不被損壞。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括當處于發(fā)動機制動模式，動力裝置施加制動轉(zhuǎn)矩至傳動系統(tǒng)時，執(zhí)行所述對機動車輛傳動系統(tǒng)中的實際轉(zhuǎn)矩進行的直接的、非預(yù)測性的測量，并確定其大小。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括確定發(fā)動機制動需求量和機動車輛的速度；判定可變速比變速器是否包括一個這樣的傳動比配置，其與所確定的機動車輛的速度相匹配，并能夠在傳動系統(tǒng)中產(chǎn)生非過量轉(zhuǎn)矩；和將可變速比變速器配置成此匹配的傳動比配置，該配置產(chǎn)生非過量轉(zhuǎn)矩，從而在機械上保護傳動系統(tǒng)不被損壞。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括確定發(fā)動機制動需求量和機動車輛的速度；判定可變速比變速器是否包括一個這樣的傳動比配置，其與所確定的機動車輛的速度相匹配，并能夠在傳動系統(tǒng)中產(chǎn)生最小過量轉(zhuǎn)矩；和將可變速比變速器配置成此匹配的傳動比配置，該配置產(chǎn)生最小過量轉(zhuǎn)矩，從而在機械上保護傳動系統(tǒng)不被損壞。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括確定發(fā)動機制動需求量；在所有可能的可變速比變速器的傳動比配置中，判定能夠在機動車輛傳動系統(tǒng)中產(chǎn)生最小過量轉(zhuǎn)矩的傳動比配置；和將可變速比變速器配置成所決定的傳動比配置，從而產(chǎn)生足夠的制動轉(zhuǎn)矩，并在機械上保護傳動系統(tǒng)不被損壞。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括確定發(fā)動機制動需求量，并決定用于產(chǎn)生所述發(fā)動機制動需求量的需要施加于傳動系統(tǒng)的相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩需求量；確定傳動系統(tǒng)的多個閾值轉(zhuǎn)矩容量，各容量取決于可變速比變速器的各個不同結(jié)構(gòu)；基于所決定的需求轉(zhuǎn)矩和多個閾值轉(zhuǎn)矩容量之間的比較，判定出產(chǎn)生最小過量轉(zhuǎn)矩的傳動比配置；和將可變速比變速器重設(shè)為所決定的傳動比，從而產(chǎn)生足以滿足發(fā)動機制動需求量的最小過量發(fā)動機制動轉(zhuǎn)矩，并在機械上保護傳動系統(tǒng)不被損壞。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括確定發(fā)動機制動需求量，并決定用于產(chǎn)生所述發(fā)動機制動需求量的需要施加于傳動系統(tǒng)的相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩需求量；確定傳動系統(tǒng)的多個閾值轉(zhuǎn)矩容量，各容量取決于可變速比變速器的各個不同結(jié)構(gòu)；基于所決定的需求轉(zhuǎn)矩和多個閾值轉(zhuǎn)矩容量之間的比較，判定出產(chǎn)生最小不足轉(zhuǎn)矩的傳動比配置；和將可變速比變速器重設(shè)成所決定的傳動比配置，從而產(chǎn)生最小不足發(fā)動機制動轉(zhuǎn)矩，并在機械上保護傳動系統(tǒng)不被損壞。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括確定發(fā)動機制動需求量，并決定用于產(chǎn)生所述發(fā)動機制動需求量的需要施加于傳動系統(tǒng)的相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩需求量；確定傳動系統(tǒng)的多個閾值轉(zhuǎn)矩容量，各容量取決于可變速比變速器的各個不同結(jié)構(gòu)；基于所決定的需求轉(zhuǎn)矩和多個閾值轉(zhuǎn)矩容量之間的比較，判定出產(chǎn)生最小差異轉(zhuǎn)矩的傳動比配置；和將將可變速比變速器重設(shè)成所決定的傳動比配置，從而產(chǎn)生足夠的發(fā)動機制動轉(zhuǎn)矩，并在機械上保護傳動系統(tǒng)不被損壞。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，進一步包括在所述確定傳動系統(tǒng)的多個閾值轉(zhuǎn)矩容量時，考慮可變化的傳動系統(tǒng)的工作條件。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括將所述傳動系統(tǒng)可變化的工作條件選擇為測量的傳動系統(tǒng)當前工作周期。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括將所述傳動系統(tǒng)可變化的工作條件選擇為測量的傳動系統(tǒng)的工作溫度。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括將所述傳動系統(tǒng)可變化的工作條件選擇為測量的傳動系統(tǒng)的使用期限。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，進一步包括傳動系統(tǒng)的使用期限測量基于下列傳感器中的一個的信號里程表、軸轉(zhuǎn)速計數(shù)器、車速傳感器、從動輪速度傳感器、驅(qū)動輪速度傳感器。
29.一種陸地車輛驅(qū)動系統(tǒng)控制裝置，包括一個處理器和可讀的介質(zhì)，對它們進行設(shè)置和編程，以執(zhí)行如權(quán)利要求1-28所述的方法。
30.一種陸地車輛，具有驅(qū)動系統(tǒng)及其控制裝置，控制裝置包括一個處理器和可讀的介質(zhì)，對它們進行設(shè)置和編程，以執(zhí)行如權(quán)利要求1-28所述的方法。
31.一種計算機可讀的介質(zhì)，其包括程序代碼，當在計算機上運行時，該程序代碼適合執(zhí)行如權(quán)利要求1-28所述的方法。
32.一種計算機程序產(chǎn)品，包括位于計算機可讀介質(zhì)上的程序代碼，當在計算機上運行時，該程序代碼用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-28中任一個所述的方法。
33.一種計算機程序產(chǎn)品，可直接加載至數(shù)字計算機的內(nèi)存里，包括軟件代碼部分，當在計算機上運行時，該軟件代碼部分用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-28中任一個所述的方法。
全文摘要
用于控制陸地機動車輛傳動系統(tǒng)中的實際轉(zhuǎn)矩的方法和裝置。對機動車輛傳動系統(tǒng)中的實際轉(zhuǎn)矩進行直接的、非預(yù)測性的測量，并確定其大小。確定需要施加于傳動系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩的大小。將直接地、非預(yù)測性地測量得到的實際轉(zhuǎn)矩與取決于傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大轉(zhuǎn)矩閾值進行比較；這樣，基于上述的處理過程，可以確定出轉(zhuǎn)矩超過閾值轉(zhuǎn)矩的情況，如果存在這種狀態(tài)。在多速比變速器中，通過嚙合不同的變速齒輪來實現(xiàn)變化。當檢測到轉(zhuǎn)矩超過閾值轉(zhuǎn)矩時，實施對過量轉(zhuǎn)矩進行補償?shù)亩鄠€可行方案中的至少一個，以減少或消除轉(zhuǎn)矩的過量部分?？梢詮亩鄠€可行的方案中選擇出補救措施，這些方案包括重新配置可變速比變速器和/或減少動力裝置輸出至傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩。
文檔編號B60W10/10GK1842667SQ200480024635
公開日2006年10月4日 申請日期2004年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月27日
發(fā)明者馬庫斯·斯蒂恩, 安德斯·埃里克松 申請人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司