发动机飞轮力矩的确定方法/系统.pdf

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摘要
申请专利号:

CN95106047.3

申请日:

1995.05.16

公开号:

CN1125858A

公开日:

1996.07.03

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权有效期届满IPC(主分类):G05D 17/00申请日:19950516授权公告日:20030205期满终止日期:20150516|||授权||||||公开

IPC分类号:

G05D17/00; G05D13/00; F16F15/30

主分类号:

G05D17/00; G05D13/00; F16F15/30

申请人:

易通公司;

发明人:

T·A·詹尼斯

地址:

美国俄亥俄州

优先权:

1994.05.16 US 242825

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

程天正;王忠忠

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内容摘要

一种用于至少部分自动的车辆机械传动系统(10)的自适应控制系统/方法,用以确定表明发动机飞轮力矩的控制参数的(TFW)的当前值。飞轮力矩是作为一个表达式的函数而确定的,即发动机总力矩等于飞轮力矩(TFW)、基本发动机摩擦力矩(TBEF)、加速力矩(TACCEL)、和附加力矩(TACCES)之和。当车辆运动时附加力矩是作为发动机减速率(dES/dt率)的函数而确定的。飞轮力矩(TFW)被用作控制参数以控制传动系统的换挡。

权利要求书

1.一种用于确定表明在车辆的自动机械传动系统中车辆内燃
发动机(E)的发动机飞轮力矩(TFW)的控制参数的值的方法,该系统
包括一台燃油油门控制的内燃发动机(E)、一个具有输入轴(16)和
适用于驱动车辆驱动轮的输出轴(90)的多速换档机械传动装置
(10),上述输入轴以驱动方式通过一个摩擦主离合器(C)而连接到
上述发动机,该系统还包括一个控制单元(106),它用于接收包括表
明输入轴或发动机旋转速度的输入信号(ES,IS)在内的各输入信号,
并用于按预定的逻辑规则处理上述信号并向传动系统的各执行机构
发出命令输出信号,这些执行机构包括用于控制发动机供油的装置
和用于控制传动系统换档的装置(70),所述方法的特征在于:
确定在发动机减速率(dES/dt率)和附加力矩(TACCES)之间的一
种关系;
确定表明发动机减速率的一个控制参数(dES/dt率)的值;
确定表明附加力矩的一个控制参数(TACCES)的值,该值是作为附
加力矩和发动机减速率之间的上述关系和上述表明发动机减速率的
控制参数的值的函数而进行确定的;和
确定表明飞轮力矩(TFW)的上述控制参数的值,该值是作为表明
附加力矩(TACCES)的上述控制参数的值的函数而进行确定的。
2.如权利要求1的控制方法,其特征在于,其中所说的发动机
和所说的控制单元通过一个传送表明发动机总力矩(TEG)和基本的
发动机摩擦力矩(TBEF)的信号的数据链路(DL)而进行通信,并且上
述表明飞轮力矩(TFW)的控制参数是作为附加力矩(TACCES)、发动机
总力矩(TEG)和基本的发动机摩擦力矩(TBEF)的函数而进行确定的。
3.如权利要求2的控制方法,其特征在于,其中所说的数据链
路的工作基本上符合SAE J1922或J1939协议之一。
4.如权利要求1的方法,其特征在于,其中所说的关系是预先
确定和由控制单元所存储的。
5.如权利要求2的方法,其特征在于,其中所说的关系基本上
是线性的。
6.如权利要求1的方法,其中所说的各输入信号包括表示当前
啮合的传动齿速比的输入信号(GR),且进一步的特征在于:
确定表明驱动轮力矩的一个控制参数(TDW)的值,该值是作为表
明飞轮力矩(TFW)的控制参数的上述的值和啮合传动齿速比(GR)的
函数而进行确定的;和
作为表明驱动轮力矩(TDW)的上述控制参数的值的函数来控制
传动装置的换档。
7.如权利要求1的控制方法,其特征在于,其中所说的传动系
统按操作顺序动态地执行从已啮合的速比换高速档到目标齿速比,
其中所有操作都不经过主离合器的脱开且不考虑操作员对油门设备
的设定,该方法包括:
(a)一次预降操作,其中发动机的供油被调控以允许脱开啮合的
齿速比;
(b)在确认啮合的齿速比脱开后,一次同步操作(其中发动机的
供油被减少),使发动机的旋转速度降低而趋向于对目标速比啮合的
同步速度(ES=IS=OS*GRT);和
(C)在达到该发动机的基本上是同步旋转速度并使得在上述的
目标齿速比上啮合后,一次油门恢复操作,其中使发动机的供油由检
测到的操作员对上述油门设备的设定来控制;
上述对表明发动机减速率的控制参数(dES/dt率)的值的确定
包括:
在预降操作时,检测发动机速度;
检测上述同步操作的初始点,在检测到上述同步操作的初始点
时,使检测到的发动机速度等于发动机速度初始值(RPMA),并起动
一次定时顺序;
检测油门恢复操作的起始点,在检测到上述油门恢复操作的起
始点时,使发动机速度等于发动机速度最终值(RPMB),检测从上述
的定时顺序开始以来所经历的时间;和
确定表明发动机减速率的控制参数的当前值,该值是作为发动
机速度最终值和发动机速度初始值之间的差和经历的时间的函数而
进行确定的。
8.一种用于确定表明在车辆的自动机械传动系统中车辆内燃
发动机(E)的发动机飞轮力矩的控制参数(TFW)的值的方法,该系统
包括一台燃油油门控制的内燃发动机(E)、一个具有输入轴(16)和
适用于驱动车辆驱动轮的输出轴(90)的多速换档机械传动装置
(10),上述输入轴以驱动方式通过一个摩擦主离合器(C)而连接到
上述发动机,该系统还包括一个控制单元(106),它用于接收包括表
示输入轴或发动机旋转速度的输入信号(ES、IS)、表示发动机总力矩
的输入信号(TEG)、和表示基本的发动机摩擦力矩的输入信号(TBEF)
在内的各输入信号,并用于按预定的逻辑规则处理上述的信号以确
定控制参数并向传动系统的各执行机构发出命令输出信号,这些执
行机构包括用于控制发动机供油的装置和用于控制传动系统换档的
装置(70),上述方法的特征在于:
确定表明发动机的转动惯量的控制参数(I)的值;
确定发动机减速率(dES/dt率)和附加力矩(TACCES)之间的关系
(dES/dt率=A+B*TACCES);
确定表明加速力矩的控制参数(TACCEL)的值,该值是表明发动机
转动惯量乘以当前发动机减速率(dES/dt*I)的乘积的函数而进行
确定的;
确定表明发动机减速率的控制参数(dES/dt率)的值;
确定表明附加力矩的上述控制参数(TACCES)的值,该值是作为上
述关系和表明发动机减速率的上述控制参数的值的函数而进行确定
的;和
确定表明飞轮力矩(TFW)的上述控制参数的值,该值是作为下列
表达式的函数而进行确定的:
(TFW)=(TEG)-(TBEF)-(TACCES)-(TACCEL)
9.如权利要求8的方法,其特征在于,所说的控制参数中至少
有几个的所述值是作为经过滤波的平均值而确定的。
10.如权利要求8的控制方法,其特征在于,上述的发动机和上
述的控制单元通过一个传送表示发动机总力矩(TEG)和基本的发动
机摩擦力矩(TBEF)的上述信号的数据链路(DL)而进行通信。
11.如权利要求10的控制方法,其特征在于,上述的数据链路
的工作基本符合于SAE J1922或J1939协议之一。
12.如权利要求8的方法,其特征在于,上述表明发动机转动惯
量(I)的值是由上述控制单元存储的预先确定的值。
13.如权利要求11的方法,其特征在于,上述表明发动机转动
惯量(I)的值是由上述控制单元存储的预先确定的值。
14.如权利要求8的方法,其特征在于,所说的关系是预先确定
并由上述控制单元存储的。
15.如权利要求11的方法,其特征在于,所说的关系是预先确
定并由上述控制单元存储的。
16.如权利要求13的方法,其特征在于,所说的关系是预先确
定并由上述控制单元存储的。
17.如权利要求10的方法,其特征在于,所说的关系基本上是
线性的。
18.如权利要求8的方法,其中,所说的各输入信号包括表明当
前啮合的传动齿速比的输入信号(GR),该方法的进一步的特征在
于:
确定一个表明驱动轮力矩的控制参数(TDW)的值,该值是作为表
明飞轮力矩(TFW)和啮合的传动齿速比(GR)的控制参数的上述各值
的函数而进行确定的;和
作为表明驱动轮力矩(TDW)的上述控制参数的值的函数来控制
传动系统的换档。
19.如权利要求8的控制方法,其特征在于,所说的传动系统按
操作顺序动态地从啮合的速比换高速档到目标齿速比,其中所有操
作都不脱开主离合器且不考虑操作员对油门设备的设定,该控制方
法包括:
(a)一个预降操作,其中发动机的供油被调控以允许从啮合的齿
速比脱开;
(b)在确认啮合的齿速比脱开后,一次同步操作(其中发动机供
油被减少),以使发动机的转速降低而趋向于对目标速比啮合所需的
同步速度(ES=IS=OS*GRT);和
(c)在达到上述发动机的基本上的同步转速并使得啮合到上述
目标齿速比上后,一次油门恢复操作,其中使发动机的供油由所检测
到的操作员对上述油门设备的设定所控制;
上述对表明发动机减速率的控制参数(dES/dt率)的值的确定
包括:
在预降操作时,检测发动机速度;
检测上述同步操作的初始点,在检测到上述同步操作的起始点
后,使检测到的发动机速度等于发动机速度初始值(RPMA),并起动
一个定时顺序;
检测油门恢复操作的起始点,在检测到上述油门恢复操作的起
始点时,使发动机的速度等于发动机速度最终值(RPMB),并检测从
上述定时顺序开始起所经历的时间;和
确定表明发动机减速率的控制参数的当前值,该值是作为发动
机速度的最终值和发动机速度初始值之差和经历时间的函数而进行
确定的。
20.如权利要求8的方法,其特征在于,还包括作为表明飞轮力
矩(TFW)的上述控制参数的值的函数进行随后换高速档的可行性估
算。
21.如权利要求19的方法,其特征在于,还包括作为表明飞轮
力矩(TFW)的上述控制参数的值的函数进行随后换高速档的可行性
估算。
22.如权利要求18的控制方法,其特征在于,上述的传动系统
按操作顺序动态地从啮合的速比换高速档到目标齿速比,其中所有
操作都不脱开主离合器且不考虑操作员对油门设备的设定,所述控
制方法包括:
(a)一次预降操作,其中发动机的供油被调控以允许从啮合的齿
速比脱开;
(b)在确认啮合的齿速比脱开后,一次同步操作(其中发动机的
供油被减少),使发动机转速降低而趋向对目标齿速比啮合所需的同
步速度(ES=IS=OS*GRT);和
(c)在基本上达到上述发动机的同步转速和使上述的啮合齿速
比脱开后,一次油门恢复操作,其中使得发动机的供油由检测到的操
作员对上述油门设备的的设定所控制;
上述的对表明发动机减速率的控制参数(dES/dt率)的值的确
定包括:
在预降操作期间检测发动机速度;
检测上述同步操作的初始点,在检测到上述同步操作初始点时,
使检测到的发动机速度等于发动机速度初始值(RPMA),并起动一
次定时顺序;
检测油门恢复操作的起始点,在检测到上述油门恢复操作的起
始点时,使发动机速度等于发动机速度最终值(RPMB),检测从上述
定时顺序开始起所经历的时间;和
确定表明发动机减速率的控制参数的当前值,该值是作为发动
机速度最终值和发动机速度初始值之间的差和经历的时间的函数而
进行确定的。
23.一种用于确定在车辆的自动机械传动系统中表明车辆的内
燃发动机(E)的发动机飞轮力矩的控制参数(TFW)的值的方法,该系
统包括一台燃油油门控制的内燃发动机(E)、一个具有输入轴(16)
和适用于驱动车辆的驱动轮的输出轴(90)的多速换档机械传动系统
(10),上述输入轴以驱动方式通过一个摩擦主离合器(C)而连接到
上述发动机,该系统还包括一个控制单元(106),它用于接收包括表
明输入轴或发动机转速的输入信号(ES、IS)在内的各输入信号,并根
据预定的逻辑规则处理上述信号以确定控制参数并向传动系统的各
执行机构发送命令输出信号,这些执行机构包括用于控制发动机供
油的装置和用于控制传动系统的换档的装置(70),上述系统的特征
在于:
用于确定发动机减速率(dES/dt率)和附加力矩(TACCES)之间的
关系((dES/dt率)=A+(B*TACCES))的装置;
用于确定表明发动机减速率的控制参数的值的装置;
用于确定表明附加力矩的控制参数(TACCES)的值的装置,该值是
作为上述关系和表明发动机减速率的上述控制参数的值的函数而进
行确定的;
用于确定表明飞轮力矩(TFW)的上述控制参数的值的装置,该值
是作为表明附加力矩(TACCES)的上述控制参数的值的函数而进行确
定的;和
用于作为表明飞轮力矩(TFW)的上述控制参数的值的函数而控
制所述传动系统的装置。
24.如权利要求23的控制系统,其特征在于,其中所说的发动
机和所说的控制单元通过一条传送表明发动机总力矩(TEG)和基本
的发动机摩擦力矩(TBEF)的信号的电子数据链路而进行通信,且表明
飞轮力矩(TFW)的上述控制参数是作为附加力矩(TACCES)、发动机总
力矩(TEG)和基本的发动机摩擦力矩(TBEF)的函数而进行确定的。
25.如权利要求24的控制系统,其特征在于,所说的数据链路
的工作基本上符合于SAE J1922或J1939的协议之一。
26.如权利要求23的控制系统,其特征在于,所说的关系是预
先确定和由上述控制单元存储的。
27.如权利要求23的控制系统,其特征在于,所说的关系基本
上是线性的。
28.如权利要求23的控制系统,其中,所说的各输入信号包括
表示当前啮合的传动齿速比的输入信号(GR),其进一步的特征在
于:
用于确定表示驱动轮力矩的控制参数(TDW)的值的装置,该值是
作为表示飞轮力矩(TFW)和啮合传动齿速比的控制参数的上述值的
函数而进行确定的,且其中所说的用于控制上述传动系统的装置作
为表明驱动轮力矩(TDW)的上述控制参数的值的函数来对上述的传
动系统进行控制。
29.如权利要求23的控制系统,其特征在于,所说的传动系统
按操作顺序动态地从一个啮合的速比换高速档到目标齿速比,其中
所有操作都不必脱开主离合器且不考虑操作员对油门设备的设定,
其中包括:
(a)一次预降操作,其中发动机的供油被调控以允许啮合的齿速
比脱开;
(b)在确认该啮合的齿速比脱开后,一次同步操作(其中发动机
的供油被减少),使发动机转速降低而趋向于对目标齿速比啮合的同
步速度(ES=IS=OS*GRT);和
(c)在达到上述发动机的基本同步转速且使上述目标齿速比被
啮合后,一次油门恢复操作,其中使发动机的供油由所检测到的操作
员对上述油门设备的设定所控制;
上述用于确定表明发动机减速率的控制参数(dES/dt率)的值
的装置包括:
在预降操作期间用于检测发动机速度的装置;
用于检测上述同步操作起始点并在检测到上述同步操作起始点
时使检测到的发动机速度等于发动机速度初始值(RPMA)及起动一
次定时顺序的装置;
用于检测油门恢复操作起始点并在检测到上述油门恢复操作
的起始点时使发动机速度等于发动机速度最终值(RPMB)及检测从
上述定时顺序开始起所经历的时间的装置;和
用于确定表明发动机减速率的控制参数的当前值的装置,该值
是作为发动机速度最终值和发动机速度初始值之间的差和经历的时
间的函数而进行确定的。
30.一种控制系统,用于确定表明在车辆的自动机械传动系统
中车辆内燃发动机(E)的发动机飞轮力矩的控制参数(TFW)的值,该
传动系统包括一台燃油油门控制的内燃发动机(E)、和一个具有输
入轴(16)和适用于驱动车辆的驱动轮的输出轴(90)的多速换档机械
传动系统(10),该输入轴以驱动方式通过一个摩擦主离合器(C)连
接到上述发动机,该传动系统还包括一个控制单元(106),它用于接
收各输入信号,其中包括表示输入轴或发动机转速的输入信号(ES、
IS)、表示发动机总力矩的输入信号(TEG)和表示基本的发动机摩擦
力矩的输入信号(TBEF),它还用于按照预定的逻辑规则处理上述信
号以确定控制参数并向传动系统的各执行机构发出命令输出信号,
这些执行机构包括用于控制发动机供油的装置和用于控制传动系统
换档的装置(70),所述控制系统的特征在于:
用于确定表明发动机转动惯量的控制参数(I)的值的装置;
用于确定发动机减速率(dES/dt率)和附加力矩(TACCES)之间的
关系((dES/dt率)=A+(B*(TACCES))的装置;
用于确定表明加速力矩的控制参数(TACCEL)的值的装置,该值是
作为发动机转动惯量乘以当前发动机减速率的乘积(dES/dt*I)的
函数而进行确定的;
用于确定表明发动机减速率的参数(dES/dt率)的值的装置;
用于确定表明附加力矩的上述控制参数(TACCES)的值的装置,该
值是作为上述关系和表明发动机减速率的上述控制参数的值的函数
值而进行确定的;
用于确定表明飞轮力矩(TFW)的上述控制参数的值的装置,该值
是作为下列表达式的函数而进行确定的;
(TFW)=(TEG)-(TBEF)-(TACCES)-(TACCEL);

用于控制上述传动系统的操作的装置,该操作是作为表明飞轮
力矩(TFW)的上述控制参数的值的函数而进行控制的。
31.如权利要求30的控制系统,其特征在于,所说的发动机和
所说的控制单元通过一个传送表明发动机总力矩(TEG)和基本的发
动机摩擦力矩(TBEF)的信号的电子数据链路而进行通信。
32.如权利要求31的控制系统,其特征在于,所说的数据链路
的工作基本上符合SAE J1922或J1939的协议之一。
33.如权利要求5的控制方法,其特征在于,上述的关系是按照
下列步骤而确定的:
(1)使车辆发动机加热到正常的工作温度;
(2)车辆停止在空档下关掉所有的附属设备,然后通过增加发动
机的供油而使发动机加速到限定的速度,然后停止发动机的供油,监
视并记录发动机通过最大工作速度的减速率;
(3)然后使发动机情转,通过监视发动机数据链路而观察附加力
矩以确定一个点;
(4)然后车辆停止在空档时开动所有的附加设备,再通过向发动
机供油使发动机加速到限定的速度,然后停止对发动机的供油,监视
和记录发动机的减速率;
(5)然后让发动机情转,通过监视数据链路观察附加力矩以确定
第二点;和
(6)然后使用如此确定的两点以确定基本上是线性的关系。
34.如权利要求10的控制方法,其特征在于,所说的关系是按
照下列步骤而确定的:
(1)使车辆发动机加热到正常工作温度;
(2)车辆停止在空档下关掉所有的附属设备,然后通过增加发动
机的供油而使发动机加速到限定的速度,然后停止发动机的供油,监
视并记录发动机通过最大工作速度的减速率;
(3)然后让发动机情转,通过监视发动机数据链路而观察附加力
矩以确定一个点;
(4)然后车辆停在空档下开动所有的附加设备,再通过向发动机
供油使发动机加速到限定的速度,再停止对发动机供油并观察和记
录发动机的减速率;
(5)然后让发动机惰转,通过监视数据链路观察附加力矩以确定
第二点;和
(6)然后利用如此确定的两点来确定基本上是线性的关系。

说明书

发动机飞轮力矩的确定方法/系统

本发明涉及用于至少是部分自动的车辆机械传动系统的换档控
制方法/系统,这类系统包括各种不同的换档控制技术,例如这样一
类技术,其中成功地完成一次选定的换高速档的要求和/或可能性是
按照车辆现有的运行情况而判定的,这些情况至少部分地是要以确
定和/或预定在车辆的驱动轮所能得到的驱动力矩为根据。具体地
说,本发明涉及在换档时无需脱开车辆的主离合器这种类型的全自
动或部分自动车辆机械传动系统所用的一种自适应换档控制方法/
系统,它能确定表明车辆的驱动轮力矩的一个值并使用这个值作为
传动系统的控制参数。

更具体地说,本发明涉及一种用于自动车辆机械传动系统的自
适应换档控制,它将不断地更新表明发动机飞轮力矩的控制参数的
值,根据这个值以及某些驱动系的特征,诸如啮合的齿速比、轮胎尺
寸和效率等,驱动轮的力矩可以准确地被确定。对于自动或部分自动
的机械传动系统来说,对许多控制算法都希望知道飞轮上的力矩。知
道了飞轮上的力矩就可以作更精确的换档控制并使更先进的算法
(例如换档能力和总体组合重量(GCW)计算)成为可能。本发明的控
制系统/方法利用发动机(最好是电子发动机)供出的力矩信息以及
车辆和发动机的加速度信息来确定这个参数。

利用电子控制单元(通常是以微处理器为基础的电子控制单元)
的全自动或半自动车辆机械传动系统在现有技术中是已知的。这类
自动机械传动系统的例子可以参考美国专利3,961,546、4,361,
060、4,425,620、4,631,679和4,648,290号,它们的公开内容被作
为参考而包括在此。

另外一种部分自动的车辆传动系统利用一种供机械传动系统使
用的自动或半自动换档实施系统/方法以使用在只有手动控制的主
离合器的车辆中。这种系统通常至少有一种工作方式,其中需要自动
或半自动实施的换档是自动地预先选定的。提供了一种电子控制单
元(ECU),以接收表明传动输入和输出轴的速度和/或发动机速度
的信号并根据预先确定的逻辑规则处理这些信号,从而确定:(i)同
步条件是否存在,(ii)在自动预选方式下,从当前的啮合速比是否需
要作一次换高速档或换低速档,并向传动执行机构和/或发动机燃料
控制器发出一个命令输出信号以便根据该命令输出信号使传动系统
换档。

这种通用型的传动系统可从美国专利5,050,079、5,053,959、
5,053,961、5,053,962、5,063,511、5,081,588、5,089,965和5,272,
939号中看到,它们的公开内容被作为参考而包括在此。

虽然上述的自动和/或部分自动换档实施类型的车辆机械传动
系统能适合于它们预期的应用,但它们并不能令人完全满意,因为它
们有时会引起一次换档企图,而这种换档由于车辆的工作条件是不
能允许和/或不能完成的。这在下列换高速档的情况下更需加注意,
如车辆在重载情况下和/或在爬坡时和/或那些自动机械传动系统中
没有提供自动离合器执行机构和/或输入轴制动因而输入轴的减速
被限制在正常的或发动机制动辅助的减速率的情况下。

根据上述的共同未决的美国专利申请08/179,060和美国专利
5,272,939和5,133,229、5,172,609和5,231,582号的发明(它们
的公开内容被作为参考而包括在此),现有技术的上述缺点可以通过
向至少是部分自动的机械传动系统的车辆提供换档控制方法/系统
而被减到最小或被克服,这类系统在检测到要从当前的啮合齿速比
转向某一目标齿速比的自动或手动换高速档的选择时,会根据当前
检测到的车辆运行条件而确定这个选定的换高速档是否可行(即是
否需要和/或是否可能完成),且仅仅起动那些可行的换档。

如果这个打算实行的换高速档是不可行的,则这个换档要求可
以被修改(例如一个跳级换档被改成单级换档)或在预定的时间段
(例如10秒钟)内被取消。

上述的现有技术的控制逻辑不是完全令人满意的,因为表明驱
动轮的控制参数的值需要通过昂贵的轴力矩传感器来采集和/或它
们是从总的发动机力矩值导出的,这其中没有考虑由于安装在车辆
总成上的附件(例如空调机、交流发电机等)和使发动机加速所消耗
的力矩。例如,一辆重型卡车在低变速档下加速时,发动机在SAE
J1939型数据链路上所报告出的力矩数当油门大开时是一个相当大
的数字。但是,发动机所“报告”的它正在产生的力矩中的大部分是用
在加速发动机的转动惯量上,所报告的力矩中只有一部分是从飞轮
经过离合器而真正是去移动车辆的。

按照本发明,现有技术的缺点可以通过向至少是部分自动的车
辆机械传动系统提供一种自适应控制而被减到最小或被克服,这种
控制能准确地确定在当前的车辆运行条件下的表明发动机附加力矩
的值。这种控制特别适用于通过使用与SAE J1922或J1939相类似
的协议相符合的一种数据链路来与电子控制的内燃发动机进行通信
的车辆自动机械传动系统。

在本发明的一种优选实施例中,上面所说的目标是在一种车辆
自动机械传动系统控制(它属于一种在换档操作时不自动地脱开主
离合器的类型)中通过用下列关系式来完成的:

TEG=TFW+TBEF+TTACCES+TACESL

这里:

TEG=发动机总力矩;

TFW=飞轮力矩;

TBEF=基本的发动机摩擦力矩(包括克服发动机内部摩擦的力
矩和使发动机制造厂所安装的附属设备(如水泵、油泵等)转动的力
矩);

TACCES=附加力矩(运转车辆附加设备如空调机、风扇、照明等所
需的力矩);和

TACCEL=加速发动机的力矩,从发动机的加速度或减速度和发动
机的转动惯量(I)计算而得到。

表示发动机总力矩(TEG)和基本的发动机摩擦力矩(TBEF)的瞬时
值可从数据链路获得。TACCEL是从检测到的发动机加速度(它可能是
负的)和发动机的校正过的转动惯量(I)而确定的。附加力矩(TACCES)
是一个不断地被确定的值,申请人已确定,在车辆为惰转时传动装置
在空档的情况下该附加力矩可取为发动机的净力矩(即TEG-TBEF),
而在车辆开动时它和发动机的减速率以一种已知的、基本上是线性
的方式相关。

因此,提供了一种用于车辆的至少为部分自动的机械传动系统
的自适应控制系统/方法,它不断地更新表明飞轮力矩的控制参数
(TFW)的值。

本发明的这个和别的目的和优点通过阅读其优选实施例的详细
说明并结合附图将变得很明确。

图1是通过本发明的系统以实现部分自动的车辆机械传动系统
的示意图。

图1A是图1的传动装置的换档方式的示意图。

图2是用于本发明的机械传动系统的自动预选和半自动换档实
施系统的示意图。

图3A是用于对表示当前车速和发动机速度的信号进行微分的
逻辑的示意图。

图3B是当加到驱动轮上的发动机力矩为零时在换档瞬间计算
预期的车辆加速度用的逻辑的示意图。

图4A和4B是用流程图形式表示的本发明的控制方法的示意
图。

图5是说明可行的、和不可行的换档企图的一个换高速档事件
的图形表示。

图6是在换高速档期间和图5相似的发动机速度和输入轴速度
的图形表示。

图7是附加力矩(TACCES)和发动机减速率(dES/dt率)之间基本
上为直线关系的图形表示。

某些术语将在下面的说明中使用,这仅仅是为了供参考而不是
限制性的。“向上”、“向下”、“向右”、“向左”等词将指明用作为参考的
图中的方向。“前面”、“后面”等词分别指明按常规方式安放在车辆中
的传动装置的前端和后端,它们在图1中分别是传动系统的左面和
右面。“向内”和“向外”两词分别表示朝向和离开设备的几何中心的
方向并指明其中的各部分。上述的术语将包括上面专门提到的词、它
们的派生词组和具有相类似含义的词。

术语“复合传动”用来说明改变速度或改变齿轮传动,它们具有
接成串联方式的多种前进速度主传动部分和多种速度辅助传动部
分,因而在主传动装置中选定的齿轮减速可以进一步通过在辅助传
动部分中所选定的齿轮减速进行组合。“同步的离合器总成”及相似
含义的词应该指的是一种离合器总成,用于借助于一个刚性离合器
把选定的档次非转动地耦合到轴上,在此,在离合器的各部件处于基
本上同步转速之前该离合器的啮合企图是被防止的。在离合器的构
件中使用了具有较大负载能力的摩擦装置,在引起了离合器的啮合
时,足以使离合器的各部件以及和它一起旋转的所有部件都以基本
上是同步的速度旋转。

术语“换高速档”像这里所使用的那样,应该指的是从一个较低
速度的齿速比向较高速度的齿速比的换档。术语“低速档”、“低档”和
/或“第一档”用在这里时都应指的是在传动装置或传动部分中用于
最低前进速度运行时的齿速比,即相对于传动系统的输入轴的最高
减速比的那组齿轮档。

参考图1,图中显示了一种至少为部分自动类型的变级型的复
合传动系统10,它是由一个具有自动预选的工作方式的半自动机械
传动系统所实现的。复合传动系统10包括一个多速主传动部分12,
它和变级型辅助部分14串联连接。传动系统10安装在外壳H中并
包括一个输入轴16,该轴经过一个有选择地脱开及通常为啮合的摩
擦主离合器C而由诸如柴油发动机E那样的原动机所驱动,这个摩
擦主离合器C有一个输入或驱动部分18,它以驱动方式接到发动机
的曲轴20上,还有一个被驱动部分22,它以可转动的方式固定在传
动系统的输入轴16上。

发动机E是由燃油油门控制的,最好以电子方式控制,它和由
SAE J1922或1939协议所规定的那种类型的电子数据链路DL相
连接,主离合器C是由离合器踏板(未示出)或类似设备人工控制
的。一般情况下,离合器C仅在从静止到起动和在车辆的微动操作的
情况下才使用。

和机械传动系统10相似的传动系统在已有技术中是众所周知
的,可参考美国专利3,105,395、3,283,613和4,754,665号来了解,
它们的公开内容被包括在此以作参考。

所述类型的部分自动的车辆机械传动系统可参考上面所说的美
国专利5,050,079、5,053,959、5,053,961、5,053,962、5,063,511、5,
089,965和5,272,939号来了解。

虽然本发明的控制方法/系统特别适用于那些没有自动离合器
执行机构或输入轴制动的自动机械传动系统,但本发明并不局限于
这些应用。

在主传动部分12中,输入轴16带有一个输入齿轮24以便在基
本上相同的转速下同时驱动多个基本上相同的中间轴组件26和
26A。这两个基本上相同的中间轴组件是在主轴28的与其径向相对
方向的两侧设置的,该主轴通常总是和输入轴16同轴对准。每个中
间轴组件包括在机壳H内由轴承32和34所支持的中间轴30,在图
中仅画出了它的一部分。每个中间轴都带有相同的中间轴齿轮组38、
40、42、44、46和48,它们都被安装固定以便与之一起转动。多个主轴
齿轮50、52、54、56和58围绕在主轴28周围,通过滑动的离合器环
60、62和64可以每次一个地有选择地和主轴28联接而一起旋转,
这在已有技术中是熟知的。离合器环60还可以用于把输入齿轮24
联接到主轴28以便在输入轴16和主轴28之间提供直接的驱动关
系。

一般说来,离合器环60、62和64是借助于和变速器外壳组件
70联在一起的换档叉而在轴向定位的,这在已有技术中也是熟知
的。离合器环60、62和64可以是熟知的非同步型双作用爪式离合器
类型。

变速器外壳或执行机构70可以由诸如压缩空气这样的压缩流
体来操纵,并且是可以由控制器自动控制的那种类型,这可以参考美
国专利第4,445,393、4,555,959、4,361,060、4,722,237、4,873,881、
4,928、544和2,931,237号而见到,它们的公开内容将作为参考而包
括在此。

主轴齿轮58是倒档齿轮,它借助于通常的中间惰轮(未示出)而
连续地与中间轴齿轮48啮合。还应该指出,虽然主传动部分12确定
提供5种可选择的前进速度档,但最低前进速度档(即主轴驱动齿轮
56以驱动方式连接到主轴28所提供的那一档),通常其齿轮减速比
是如此之高,以致它必须被认为是一种低速或“爬行”档,它仅用于在
恶劣条件下车辆起步的情况,而在高速传动范围下一般是不用的。因
此,虽然主传动部分12确定提供5种前进速度,但通常它被称作是
“4加1”主传动部分,因为只有4种前进速度是和这里所用到的辅助
变级传动部分14进行复合传动的。

爪式离合器60、62和64是三位置离合器,因为它们可以定位于
中间的不啮合位置,如图所示,也可以借助于执行机构70而处于全
部右向啮合或全部左向啮合的位置。如所周知,离合器60、62和64
中只有一个可以在某一时间处于啮合状态,并且还提供了主传动部
分互锁装置(未示出)以便把别的离合器锁定在空档位置。

辅助传动变级部分14包括基本上相同的辅助中间轴组件74和
74A,每一个都包括一个由机壳H中的轴承78和80所支持的辅助
中间轴76,并带有二个辅助传动部分中间轴齿轮82和84并且一起
旋转。辅助中间轴82和变级/输出齿轮86总是啮合在一起并支持该
齿轮,而辅助传动部分中间轴齿轮84是经常和输出齿轮88啮合在
一起的。

为了使复合传动装置10能把齿轮86联接到输出轴90以便运
行于直接或高速级、或者把齿轮88联接到输出轴90进行低速级的
运行,提供了一个双位置的同步爪式离合器组92,它借助于换档叉
(来示出)和变级部分换档执行机构组件96而在轴向定位。用于复合
变级类型的传动装置10的“换档方式”示意图如图1A所示。

变级部分执行机构96可以是美国专利3,648,546、4,440,037
和4,614,126号中所说明的那种类型,其公开内容被包括在此作为
参考。

虽然变级类型辅助部分14表示成为使用正齿轮或斜齿轮类型
的双速部分,但应该理解,本发明也适用于使用三个或更多个可选择
变速比的组合式分动器/变级类型的辅助部分的变级类型的传动装
置,和/或使用行星齿轮的传动装置。另外,离合器60、62和64中的
任何一个或多个可以是同步爪式离合器类型,而传动部分12和/或
14可以是单个中间轴类型的。

为了提供操作的自动预选方式和传动装置10的自动或半自动
换档实施操作,使用了一个输入轴速度(IS)传感器和一个输出轴速
度(OS)传感器100。如果不用输出轴速度传感器100,也可用传感器
102以检测辅助部分的中间轴齿轮82的旋转转速度。当然,齿轮82
的旋转速度是主轴28旋转速度的已知函数,如果离合器92是按一
个已知的位置啮合,则它也是输出轴90的旋转速度的函数。另外,当
主离合器C完全啮合时,输入轴速度(IS)将等于发动机速度(ES)。

本发明的用于机械传动系统的自动预选和自动或半自动换档实
施控制系统104示意性地表示在图2中。控制系统104除了上面所
说明的机械传动系统10以外,还包括一个最好是以微处理器为主的
电子控制单元106,用于从输入轴速度传感器98、从输出轴速度传感
器100(或者也可以从主轴速度传感器102)、从司机的控制面板108、
从油门踏板位置传感器152、以及通过数据链路DL从发动机E接收
输入信号。一般说来,从数据链路至少可以得到表示发动机速度
(ES)、发动机总力矩(TEG)和基本的发动机摩擦力矩(TBEF)的信息。电
子控制单元(ECU)106也可以从辅助传动部分位置传感器110接收
输入。

ECU106可以是在美国专利4,595,986号中所示意说明的那种
类型,其公开内容被包括在此供参考。ECU可以有效地按照预定的
逻辑规则处理各项输入以便向传动系统的执行机构如电磁总管112
(它控制主传动部分的执行机构70和辅助传动部分的执行机构96)
发出命令输出信号;ECU也向司机控制面板108、并通过数据链路
DL向发动机E发出命令输出信号。

在优选实施例中,司机控制面板允许操作人员在指定方向(向上
或向下)手动选择一次换档或者从当前啮合的速比换到空档,或者选
择半自动预选操作方式(D),而且最好为了通知操作人员而提供一
些显示以便显示当前的操作方式(自动或人工选择换档)、当前的传
动运行情况(向前,向后或空档)、以及已经选定但尚未实施的任何速
比变动或换档(换高速档、换低速档或换到空档)。

面板108可以是带有人工换高速档和换低速档选择器的
“R-N-D-H-L”(即后退-空档-驱动-保持-低速)类型的。

为了实现选定的换档,总管112被预选以便使执行机构70被偏
置到把主传动部分12换档到空档。这是由操作人员或ECU控制器
通过暂时地减少和/或增加对发动机的供油而引起力矩的反向而完
成的,参见美国专利4,850,236号,其公开内容被包括在此供参考。
当传动装置换到空档且ECU已加以证实时(检测空档需要一段时
间,例如1.5秒),如果选定的换档是一次复合换档,即这种换档既在
主传动部分12也在变级传动部分14中进行,例如在图1A中所看
到的从第4档速度换到第5档速度,则ECU将对总管112发出命令
输出信号以便使辅助部分执行机构96在检测到前齿轮箱已处于空
档后去完成变级换档。

当变级辅助部分已经以适当的速比啮合时,ECU将根据检测到
的输出轴(车辆)速度和需要啮合的速比(GRTARGET)而计算或用其它
方法确定并不断地更新一个输入轴速度的允许范围或一个速度带,
这个范围将导致对要求啮合的速比是可以接受的同步啮合。当操作
人员或ECU通过对油门的操纵而使输入轴速度处在这个可接受的
范围之内时,ECU106将对总管112发出命令输出信号以致使执行
机构70把主传动部分啮合在所需的速比上。

在车辆的某些运行条件下,自动或手动选择的换档可能是不能
完成的,或者在完成了换高速档后将引起不可接受的车辆运动情况。
这些条件通常涉及到当车辆是在重载下和/或在行驶中要克服巨大
阻力的情况下换到高速档的情况下,这些情况例如是行驶在泥潭中、
爬陡坡和/或顶着强的逆风行驶。

作为例子,为了达到基本上同步的条件以完成一次换高速档,输
入轴10的速度(在主离合器啮合时该速度实际上等于发动机E的速
度)必须减小以使它基本上等于输出轴90的速度(它正比于车辆速
度)乘以目标的齿速比。由于没有提供自动离合器执行机构和输入轴
制动,所以输入轴的速度将随发动机速度的衰减率而减小。这样,为
了能在目标速比下进行啮合而基本上实现同步的条件,IS应该实际
上等于OS*GRTARGGE,同时在主离合器全部啮合时,IS应实际上等
于ES。

这里所说明的自动机械传动系统的一次换高速档的顺序以图形
方式示于图5中。线200表示在换高速档的那一点202之前的车辆条
件下的输入轴速度(IS),其中当前的齿速比(GR)是全部啮合的,主
离合器C是全部啮合的,且ES=IS=OS*GR。在换到空档时,随着
发动机的油量减少(即对发动机的供油量减少到最小),输入轴速度
和发动机速度将按照204线所表示的连续的(但不一定是线性的)速
率(dIS/dt)衰减直到达到情转速度为止。作为在换档的瞬间当加到
车辆驱动轮的发动机力矩为零时输出轴90的期望速度(OSEXPECTED)
与目标齿轮速比的乘积(该乘积就是所需要的输入轴/发动机的同步
速度),在图中被表示为线208和210,它们分别表明是在对车辆运
动的阻力为较小时或较大时的乘积。可以看出,在阻力较低的条件下
(线208),同步将发生在点212上,这时所选择的换高速档是可行
的,而在阻力较大的情况下(线210),实际上的同步不会发生,因而
所选择的换高速档是不可行的。

在载重卡车的典型的柴油发动机中,发动机/输入轴的衰减率约
为300~800RPM(转/分)且发动机和车辆的减速度都可以近似地为
线性的。发动机和/或输入轴的特定的衰减率可以通过对在二次加油
状态中对ES和/或IS信号的值进行微分而得到(例如,可参考上述
的美国专利第4,361,060号)。不过,衰减率会随着温度和发动机驱
动的附属设备的使用情况而有很大的变化。

参考图5可以看到,如果输入轴速度(IS)(如通过在点202上的
初始输入轴速度和输入轴的加速度(dIS/dt)而确定的那样)能实际
上等于加在车辆驱动轮上的力矩为零时所期望的输出轴速度
(OSEXPECTED)(这个期望速度是由初始的OS(-IS/GR)和对车辆运动
的当前的阻力下的车辆加速度(dOS/dt)所确定的)和目标齿速比
(GRTARGET)的数值相乘的积,且其值大于某一参考值(如发动机惰转
速度206),则完成同步换档到选定的目标齿速比是可行的,否则,完
成同步换档到选定的目标齿速比是不可行的。当然,OS和dOS/dt
信号分别相当于车辆速度和车辆加速度信号。所显示的参考值用的
是发动机的情转速度206,但如主离合器被手动地或自动地脱开,则
它也可以是一较低的正值。

为了确定可行性的目的,对于具有很宽变化范围的总体组合重
量(GCW)的车辆(在此,GCW即车辆、燃料、货物(如果有的话)、乘
客(如果有的话)和操作人员的组合重量)来说,控制器会确定当前的
GCW。根据这一信息,系统能够确定在驱动系统力矩为零时车辆的
加速度(通常是减速度)即线208或210的斜率应该是多少,根据这
个信息和现有的或计算而得的发动机的衰减率,即线204的斜率(它
会随发动机速度、工作温度、发动机制动器的工作等而变),ECU就
可以确定在当前的车辆运行条件下系统是否能够成功地完成所提出
的换高速档。根据这个信息,控制系统就能够或者(i)发出命令信号
以实施所提出的换高速档,或者(ii)修改提出的换高速档(通常把跳
级换高速档改成简单的换高速档),或者(iii)在一段预定的时间内
(举例而言可以是10秒钟左右)取消/禁止该换档请求。

简而言之,在加到驱动轮的力矩为零时车辆的加速度可大致用
下式表示:

AOTORQUE=Ai-(Ti/CW)

此处Ai=在发动机加到驱动轮力矩为i时车辆的加速度,

    C=常数,

    Ti=加到驱动轮的发动机力矩i,和

    W=车辆的总组合重量。

图3A示意性地说明用于对像OS和/或ES之类的各种输入信
号222进行微分的逻辑单元或子程序220,以确定作为其输出信号
224对时间的导数dOS/dt和/或dES/dt。

图3B示意性地说明一个逻辑单元或子程序226,其中,包括表
示发动机力矩和车辆加速度(dOS/dt)的信号在内的各种输入信号
228将根据上面所确立的逻辑规则进行处理以确定一个输出信号
230,这个信号表示在换档瞬间当没有发动机力矩加到车辆驱动轮上
时所期望的车辆加速度(dOS/dt)。

上面是对一个控制系统的说明,这个系统自动地估算在当前车
辆运行条件下手动或自动地实现预选的换档的可行性,并使这种提
出的换档得以实现、修改或被取消。如果在手动选定的换高速档被确
定为不可行的情况下,可以给操作人员发出一个能触觉到的、听到的
或能看到的报警信号。

如上面所说明的,在全自动或部分自动的机械传动系统中,对许
多控制算法来说,希望能知道在飞轮上的力矩。知道了飞轮上的真实
力矩可以得到更精确的换档控制并使一些先进的算法(如换档可能
性和GCW计算)成为可能。本发明的控制利用了从发动机(最好是
电子发动机)来的力矩信息以及车辆和发动机的加速信息以计算这
个控制参数。

为了控制全自动或半自动的车辆机械传动系统,重要之点在于
能够确定表示驱动轮力矩的一个精确值。如果驱动系统的各个参数
(如当前的传动齿速比、驱动轴比、驱动系统效率和轮胎尺寸)为已
知,则驱动轮的力矩可以作为发动机的飞轮力矩(即加到车辆主离合
器或力矩转换器上的输入力矩)的函数而被确定。

对于带有电子控制的发动机并在由SAE J1922和J1939协议
所规定的类型的数据链路上进行通信的重型车辆来说,发动机力矩
可以用下式表示:

TEG=TFW+TBEF+TACCES+TACCEL

此处:

TEG=发动机总力矩;

TFW=飞轮力矩;

TBEF=基本的发动机摩擦力矩;

TACCES=附加力矩;和

TACCEL=用于加速发动机的力矩。

发动机总力矩(TEG)和基本的发动机摩擦力矩(TBEF)(即驱动发
动机制造厂所提供的设备(如油泵)和克服发动机内部摩擦力所需的
力矩)是可从电子数据总线(DL)上得到的参数。加速发动机所需的
力矩(TACCEL)是作为检测到的发动机加速度和已知的发动机的转动
惯量的函数(TACCEL=dES/dt*IENGINE)而确定的。

因此,为了确定飞轮力矩(TFW)(这是在换档可能性逻辑、GCW
确定逻辑等之中的一个控制参数),就有必要提供用于确定附加力矩
(TACCES)的控制技术。附加力矩(TACCES)的值可能有显著的和经常的
变化,因为车辆的附属设备如照明、空调、风扇驱动之类会自动地或
由车辆的操作人员或乘客手动地接通或关掉。

假定在发动机不供燃油期间无外力的发动机减速(没有发动机
制动操作)的情况,就可以观察到发动机的附加力矩(TACCES)和发动
机的减速率(dES/dt率)的变化是相互依赖的。发动机的减速率(dES
/dt率)是当传动系统处在空档和/或主离合器是全部脱开、且燃油
供给是处在最低值时的发动机减速的速率。随着附加负载的增加,发
动机的减速率与其按正比而增加。

为了控制自动化的机械传动系统,也有可能需要确定当车辆不
在运动情况下和/或没有进行换档时的发动机的减速率(dES/dt)。

当车辆在运动和在换档时,发动机的减速是按如下说明而确定
的。对于具有由ECU通过在SAE J1922或J1939协议中所规定的
类型的电子数据链路进行控制的发动机的类型的自动传动系统来
说,发动机在从现有的速比脱开之前先工作在一个“预降”(predip)
方式,在从现有速比换到空档之后则工作在“同步”方式,而在紧接着
啮合到目标齿速比之后就工作在“油门恢复”方式。在这些方式下的
发动机和输入轴速度示于图6中。在“预降”方式中,调节燃油供应使
驱动系力矩反向以解除力矩锁定的条件。在“同步”方式下,发动机供
油减到最小,使得发动机和输入轴速度下降到同步速度以便啮合到
目标齿速比(ES=IS=OS*GRTARGET)。在“油门恢复”方式时,发动机
的燃油供应平滑地恢复到由操作人员对油门踏板定位所表示的值。

为了在发动机工作在同步方式的情况下准确地确定当前发动机
的减速率值,以及为了尽量减小噪声、扭力等,重要之点是,对于每次
测量,要利用发动机的初始速度和最终速度之间的最大可能的差,并
且利用一种滤波技术。因此,要确定表示发动机当前的减速度的值,
就必须在换高速档的同步发动机控制阶段取得读数,并应包括在同
步发动机控制阶段开始起动时在图6中的点A附近的第一个读数,
以及在同步发动机控制的结束或将要结束时在图6中B点或其附
近的第二个读数。这样发动机减速率的当前值(dESCURRENT)就是
(RPMA-RPMB)÷(TimeA-TimeB)。这个值再经过滤波以给出一个
更新了的控制参数,例如:

dESUPDAIE=[(dESCURRENT+((7)*dESPREVIOUS))]÷8
A点的出现被看成是在同步方式下的工作被检测到的最初的
时间。B点的出现则被看成是在油门恢复方式下的工作被检测到的
最初时间。由于在进入换高速档的发动机控制子程序之间的循环时
间内发动机速度不会有可测得到的变化(约40毫秒内),所以这是一
个获得在每次换高速档的同步工作期间发动机速度变化的最大值的
极其精确的方法。

在重型车辆上的经验表明,4∶1至20∶1之间的滤波技术(最好
约为7∶1的滤波技术)将提供合适的响应程度而同时能滤掉由于振
动、扭力等因素所引起的驱动系统的噪声。

本发明提供了一种用于控制至少是部分地自动的车辆机械传动
系统的控制方法/系统,在这种传动系统中附加力矩和发动机减速率
无论车辆是在运动或停止时都可以被确定。

当车辆为停止且发动机为惰转和传动系统处于空档或主离合器
脱开时,附加力矩(TACCES)基本上等于发动机总力矩减去基本的发动
机摩擦力矩(TEG-TBEF)。(TEG-TBEF)也称作“发动机净力矩”。这个值
最好从数据总线或数据链路(DL)检测到并最好经过滤波平均处理
计算。

向系统控制器提供有关的信息,该信息使发动机的减速率(dES
/dt率)和附加力矩(TACCES)按一个预定的基本上是线性的方式相联
系,这里的发动机减速率等于A+(B*附加力矩),此处,“A”和“B”
是预先确定的存储着的参数。如果dES/dt率的单位是RPM/秒,
TACCES的单位是磅-英尺,则“A”的单位是RPM/秒,“B”的单位是
RPM/秒/磅-英尺。图7是这种关系的图解表示。

利用前面的关系和附加力矩的值,预期的发动机减速率的值可
以在车辆为静止的状态下确定。这样所确定或导出的减速率对系统
逻辑用于车辆起动时仅是一个近似值,一旦车辆开始起动并换高速
档时就可以用经过滤波的、实际检测到的发动机减速率值来校正和
更新。

当车辆正在行驶并执行换高速档时,发动机的减速率(dES/dt
率)可以通过观察当传动系统处于空档且发动机的供油减到最低值
时的实际的发动机减速率而确定,并且最好要对观察值作一次滤波
平均值的计算。例如可参考上述的共同未决的美国专利申请序列号
08/___,其题目为“发动机减速的确定方法/系统”(Engine
Deceleration Determination Method/System)。这样,附加力矩
(TACCES)就可从上面所讨论的同一个预先确定的线性关系(即TACCES
=(发动机减速率-A)÷B)来确定。利用图7的例子,发动机减速率
等于-385+(-2*TACCES),在观察到的经过平均的发动机减速率
(dES/dt率)为-500RPM/秒时,附加力矩(TACCES)应该等于81.25
磅-英尺。

虽然对于给定的车辆结构线性关系是被规定为预先确定的,但
此关系也可以由控制器逻辑自适应地得知,或者在车辆装配线的末
端(end-of-line)由经验来确定。例如为了在车辆装配线的末端的
检查和测试过程中确定这个基本上是线性的关系,可遵循下列步骤:

(1)对车辆发动机加热使其达到正常的工作温度;

(2)关掉所有附属设备(照明、空调等等),使车辆停在空档上,然
后踏下加速踏板使发动机加速到限定的速度,然后放开踏板,监视并
记录通过最大运行速度(即约1,800RPM)的发动机减速率;

(3)让发动机惰转并通过监视发动机的数据链路而观察附加力
矩,这是图7中线上的一点。

(4)在车辆停止且处于空档时,开动所有的附属设备,然后通过
踏下加速踏板使发动机加速到限定的速度,然后松开踏板并监视和
记录发动机的减速率;

(5)使发动机惰转并通过监视数据链路以观察附加力矩,这是图
7中线上的第二点;和

(6)利用这样所确定的两个点,确定此直线方程并把相应的校正
值送入传动系统控制器。

应该指出,上述过程可以人工执行,或者也可以作为装配线末端
校正的计算机逻辑的一个例行程序。另一种方法是,可以把一个相似
的过程结合到传动控制器的逻辑中。

利用上述技术,一个精确的TFW值(TFW=TEG-TBEF-TACCES-
TACCEL)可以被确定。本发明的飞轮力矩(TFW)的确定方法/系统以流
程图的形式示意性地在图4A和4B中加以说明。

因此可以看出,提供了一个用于自动机械传动系统10的较为简
单和廉价的实施换档控制系统/方法,它利用现有的输入信号和无外
力作用下发动机减速率(dES/dt率)和附加力矩(TACCES)之间已确定
的关系来提供准确的表明飞轮力矩(TFW)控制参数的值。

虽然本发明是用带有一定程度的特殊性而说明的,但应该理解,
可以作出在形式上和细节上的各种变动而不离开在后面提出权利要
求的发明的精神和范围。

发动机飞轮力矩的确定方法/系统.pdf_第1页
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一种用于至少部分自动的车辆机械传动系统(10)的自适应控制系统/方法,用以确定表明发动机飞轮力矩的控制参数的(TFW)的当前值。飞轮力矩是作为一个表达式的函数而确定的,即发动机总力矩等于飞轮力矩(TFW)、基本发动机摩擦力矩(TBEF)、加速力矩(TACCEL)、和附加力矩(TACCES)之和。当车辆运动时附加力矩是作为发动机减速率(dES/dt率)的函数而确定的。飞轮力矩(TFW)被用作控制参数。

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