控制双离合器变速装置的方法 【技术领域】
本发明总体涉及一种控制双离合器变速装置的方法，本发明尤其涉及通过控制双离合器变速装置的离合器上传递的扭矩来自动控制换档过程的方法。
背景技术
总的来说，地面车辆需要包括三个基本部件的动力系。这些部件包括动力装置(例如内燃机)、传动装置和轮子。传动装置部件通常简单地称为“变速装置”。按照车辆牵引功率发动机扭矩和速度在变速装置中进行转换。现在有两种类型的变速装置广泛地用于传统机动车辆中。第一并且是最早的类型是手动操作的变速装置。这些变速装置包括脚操作启动或驱动离合器以便与动力装置和换档杆的传动系统接合和脱开，从而在变速装置内有选择地改变传动比。当驱动具有手动变速装置的车辆时，驾驶员必须与离合器踏板、换档杆和加速器踏板的操作协调，以便实现从一个档位平稳和有效地换档到下一个档位。手动变速装置的结构是简单和刚性的，并通过使得动力直接从发动机连接到车辆最终的驱动轮而提供良好的燃料经济性。另外，由于使得操作者完全控制换档的时间，操作者能够动态地调整换档过程，使得车辆可最有效地受到驱动。手动变速装置的缺陷在于换档期间动力传递中存在着中断，并且操作者为了换档需要许多动作来起作用。
传统机动车辆内动力传递的第二并且是较新地选择是自动变速装置。第一和最初的自动变速装置提供简单的操作。具有自动变速装置的车辆的驾驶员不需要使用两手(一只用于操纵车轮而另一只用于换档)和双脚(一只用于离合器而另一只用于加速器和制动踏板以便安全操作车辆)。另外，自动变速装置在停停走走的情况下提供更大的方便，这是由于驾驶员不需要注意连续换档以便调整行驶中不断变化的速度。尽管传统的自动变速装置避免了换档期间的动力传递中的中断，由于在发动机输出和变速装置输入之间需要例如扭矩转换器的流体动力装置以便转换其中的动能，它们具有效率降低的缺陷。
在低速比下(RPM输出/RPM输入)，扭矩转换器使得来自发动机的扭矩倍增或增加。在扭矩增加期间，输出扭矩大于扭矩转换器的输入扭矩。但是，在高速比下，没有扭矩增加并且扭矩转换器变成流体耦合器。流体耦合器具有固有滑动。扭矩转换器在速比小于1.0(扭矩转换器的RPM输入＞RPM输出)时存在滑动。
虽然扭矩转换器提供发动机和变速装置之间平稳耦合，但是扭矩转换器的滑动造成附加损失，由此降低整个动力系的效率。另外，除了驱动换档操作所需的压力流体之外，扭矩转换器本身需要液压流体。这意味着自动变速装置必须具有大容量泵以便提供用于转换器接合和换档所需的液压。
在提供具有两种类型的变速装置优点但具有更少缺陷的车辆变速装置的不断努力中，已经形成传统“手动”和“自动”变速装置的组合形式。最近，已经开发出传统手动变速装置的“自动化的”变型，该变型可自动换档而没有来自车辆操作者的任何输入。这种自动的手动变速装置通常包括由变速装置控制器或某些类型的电子控制单元(ECU)控制的多个动力操作的致动器以便自动转换同步离合器，该离合器控制手动变速装置中常见的啮合齿轮的接合。结构变型包括电或液压驱动的致动器以便实现换档。但是，即使采用这些较新的自动变速装置的原有改进，它们始终在顺序换档期间在输入轴和输出轴之间的动力传递中具有动力中断的缺陷。与大多数传统自动变速装置相关的平稳换档感觉相比，动力中断的换档造成通常认为是不可接受的生硬换档感觉。
为了克服此问题，已经开发出其他的自动化的手动类型的变速装置，该变速装置可进行动力换档以便在负载下进行换档。这种动力换档的自动化手动变速装置表示在1998年1月27日授予Murata的题为“Twin-Clutch Type”的美国专利号5,711,409和2000年4月4日授予Reed，Jr等人的题为“Elctro-mechanical AutomaticTransmission having Dual Input Shafts”的美国专利号5,966,989中。自动化的手动变速装置的这些特定变型具有两个离合器，并通常简单称为双或成对离合器变速装置。双离合器结构大多数经常同轴和相互协作构造以便从单发动机飞轮配置获得动力输入。但是，某些结构具有同轴的双离合器组件，但是离合器位于变速装置主体的相对侧上，并具有不同的输入源。无论如何，配置等同于在一个壳体中具有两个变速装置，即两个输入轴的每个上的一个变速组件同时驱动一个输出轴。每个变速装置可单独换档和离合。以此方式，在齿轮之间不中断地进行换高档和换低档，以及以自动的变速形式获得手动变速装置的高机械效率。因此，通过有效地使用某种自动化的手动变速装置实现燃料经济性和车辆性能的显著增加。
双离合器变速装置结构可包括两个盘式离合器，每个离合器具有各自的离合器致动器以便单独控制两个离合器盘的接合和脱开。而离合器致动器可以是电机械类型，这是由于变速装置内的润滑系统始终需要泵，某些双离合器变速装置采用液压换档和离合器控制器。这些泵通常是内齿轮泵的类型，并且由于不需要为扭矩转换器供应，这些泵小于传统自动变速装置中使用的泵。因此，任何附加损失保持很小。通过在换档操作之前接合所需齿轮并随后接合相应的离合器来完成换档。采用两个离合器和两个输入轴，某些时候，双离合器变速装置同时处于两个不同的齿轮比，但在给定时间内只有一个离合器将进行接合并传递动力。为了换档到下一个更高档位，首先接合非从动离合器组件的输入轴上的所需齿轮，接着从动离合器松开，接合非从动离合器。
这需要双离合器变速装置构造成具有交替布置在其各自输入轴上的前进档齿轮比。换言之，为了进行从第一到第二档的换高档，第一和第二档必须位于不同输入轴上。因此，奇数档将与一个输入轴相关联，并且偶数档将与另一输入轴相关联。按照常规，输入轴通常称为奇和偶轴。通常，输入轴将所作用的扭矩传递到单个副轴，该副轴包括与输入轴齿轮配对的齿轮。副轴的配对齿轮持续地与输入轴上的齿轮啮合。副轴还包括与输出轴上的齿轮啮合地接合的输出齿轮。因此，来自发动机的输入扭矩从一个离合器传递到输入轴，通过齿轮组传递到副轴，并从副轴传递到输出轴。
双离合器变速装置中的齿轮配置与传统手动变速装置的配置类似。每个齿轮组的一个齿轮以如下方式布置在其各自轴上，使其围绕轴空转。同步器也布置在靠近空档的轴上，使得同步器可有选择地将齿轮接合到轴上。为了自动换档，通过运动同步器的某种类型致动器进行每个齿轮组的机械选择。倒档齿轮组包括位于输入轴之一上的齿轮、副轴之一上的齿轮和安装在啮合地布置在两者之间的单独副轴上的中间齿轮，使得可以实现输出轴的反向运动。
虽然这些动力换档双离合器变速装置克服与传统变速装置和较新的自动化的手动变速装置相关联的许多缺陷，但是已经发现控制和调整自动驱动的双离合器变速装置是复杂的事情，并且发现过去没有能够实现车辆所有者所希望的方便目的。不仅在动力换档场合，而且在变速的整个操作范围内，许多操作需要在变速装置内适当定时和实施，以便实现平稳和有效的操作。为此，传统控制方案和方法通常不能提供这种能力。因此，在现有技术中需要一种更好控制双离合器变速装置操作的方法。
在控制上需要改进的一个特定地方是在双离合器变速装置的动力换档中。如上所述，动力换档实际上是双离合器变速装置的自动换档过程。双离合器变速装置的性质(即采用自动驱动盘式离合器的所述手动类型的构造)需要在换档过程中准确控制离合器接合及其传递的扭矩。更特别是，希望操作双离合器变速装置的离合器，使得当驱动前一齿轮的离合器扭矩最小，以及驱动第二离合器的离合器扭矩最大时，通过改变每个离合器上传递扭矩的大小，平稳和有效地控制自动换档过程。
需要在换档过程中控制离合器上传递的扭矩以便提供平稳的操作，避免后继离合器生硬地或引人注意地锁紧在变速装置上，并在换高档或换低档期间提供有效的发动机到变速装置的相互作用。现有技术双变速装置离合器控制方案不能充分地提供离合器扭矩传递的细微控制以满足需要。现在的控制方法确实具有如所需操作离合器的总体能力。但是，它们缺乏细微控制离合器上传递的扭矩的能力以便实现变速装置的档位之间平稳转换所需的高精度。另外，用于控制双离合器变速装置的离合器的现有方法总体涉及离合器组件的简单接合和脱开，并不能充分提供换档过程所有方面的相应控制，这包括换档期间发动机速度控制以及换高档和换低档中的差别。
在此方面，某些现有技术的双离合器变速装置的换档控制方法试图通过使用控制算法来克服这些不足。例如，一个公知的方法提供一种算法来控制电离合器致动器运动以及离合器的接合，以便防止双离合器变速装置的换高档期间的扭矩中断。虽然应用此特定算法在功能上足以满足所需使用，它始终具有某些缺陷，从而留出改进的空间。
特别是，虽然这种和其他公知的双离合器变速装置换档方法试图提供一种扭矩传递没有中断的动力换档，但是现在没有一种方法提供扭矩从一个离合器到另一离合器的平稳和有效的传递，使得换档以及随后的发动机速度变化不造成车辆速度的变化，或足够平稳以便驾驶员无法察觉。例如，一种现有的控制方法采用换高档算法，使得进行换档时通过以指数曲线的方式增加和减少各自离合器上传递的扭矩，从而实现前一和后继离合器之间接合的切换。这意味着尽管扭矩传递中没有出现完全中断或停顿，离合器的转换是非线性的，使得传递的总扭矩将随离合器切换而变化。离合器的非线性转换造成总扭矩传递的不均匀，从而造成发动机速度的不可控制的变化，导致换档期间车辆速度的变化。这造成车辆扭矩传递效率低并造成行驶性能不良。
另外，某些现有技术方法采用预测所需发动机输出扭矩并根据所述预测选择离合器位置的发动机性能图表，使得此控制方法与预测的发动机输出相对应。这种控制方法的缺陷在于大量的不可预测变量可影响发动机扭矩输出。这些不可预测变量可随后造成离合器控制的不准确性。另一方面，更准确的方法将有效和直接地控制离合器上的扭矩传递，从而实现发动机输出。
因此，本领域需要一种可操作和有效地控制双离合器变速装置内换档的方法，使得通过控制离合器的扭矩传递来进行有效和平稳的换高档和换低档。
【发明内容】
通过控制具有双离合器变速装置的车辆发动机的速度的本发明方法来克服相关领域的缺陷。该方法控制换档期间双离合器变速装置的两个离合器的每个离合器上传递的扭矩，其中两个离合器中的第一个是前序离合器，并且两个离合器中的第二个是后继离合器。该方法包括确定何时命令换档并检测发动机油门的位置、前序离合器的从动构件的速度以及后继离合器的从动构件的速度。该方法接着根据发动机油门位置、前序离合器的从动构件的速度确定目标发动机速度曲线。一旦确定目标发动机速度，该方法同时控制每个离合器上传递的扭矩，通过线性减小前序离合器上传递的扭矩而同时以反比例线性增加后继离合器上传递的扭矩，使得变速装置的扭矩输出从前序离合器变化到后继离合器上，从而造成发动机遵循目标发动机速度曲线。接着，一旦后继离合器传递所有输出扭矩时，该方法改变作用在后继离合器上的压力，以便造成发动机继续遵循目标发动机速度曲线，从而保持车辆速度。
因此，本发明的方法通过以所述方式控制离合器上传递的扭矩来控制双离合器变速装置的动力换档从而在每次换档期间保持车辆速度，而不管加速或减速以及车辆和动力传动系统是否处于负或正扭矩条件下。本发明的方法考虑并针对双离合器变速装置换档时所遇到的所有条件，并因此克服现有技术方法的缺陷，从而控制发动机和离合器速度，使得车辆的速度和动能不中断。这是优于双离合器变速控制器的现有技术方法的显著改进，现有技术没有考虑到换档所能出现的所有变化条件和状况。另外，还可平稳有效地实现换档，从而对于换档来说没有生硬或明显的“感觉”，因此改善车辆总体驱动性能和舒适性。通过从前序离合器线性和反比例转换到后继离合器并另外改变离合器压力以便保持换档期间车辆的速度来实现双离合器变速装置的平稳换档。
将在结合附图阅读随后说明书之后，更好地理解本发明的其他目的、特征和优点。
【附图说明】
图1是通过本发明方法控制的双离合器变速装置的总体示意表示图；
图2是可通过本发明方法控制的双离合器变速装置的离合器致动器的电动液压控制电路的示意表示图；
图3是在换档期间控制双离合器变速装置的本发明方法的方框流程图；
图4是在正扭矩换高档情况下控制双离合器变速装置的本发明方法的方框流程图；
图5是在负扭矩换低档情况下控制双离合器变速装置的本发明方法的方框流程图；
图6是在负扭矩换高档情况下控制双离合器变速装置的本发明方法的方框流程图；
图7是在正扭矩换低档情况下控制双离合器变速装置的本发明方法的方框流程图；
图8是在正扭矩换高档情况下长时间控制发动机速度和离合器扭矩传递的双离合器变速装置的本发明方法的表示图；
图9是在负扭矩换低档情况下长时间控制发动机速度和离合器扭矩传递的双离合器变速装置的本发明方法的表示图；
图10是在负扭矩换高档情况下长时间控制发动机速度和离合器扭矩传递的双离合器变速装置的本发明方法的表示图；以及
图11是在正扭矩换低档情况下长时间控制发动机速度和离合器扭矩传递的双离合器变速装置的本发明方法的表示图。
【具体实施方式】
通过本发明控制的示意双离合器变速装置在图1所示示意图中总体以10表示。特别是，如图1所示，双离合器变速装置10包括总体以12表示的两个同轴离合器组件、总体以14表示的第一输入轴、与第一输入轴同轴的总体以16表示的第二输入轴、总体以18表示的副轴、输出轴20、反向副轴22和总体以24表示的多个同步器。
双离合器变速装置10形成车辆动力系的一部分并负责从例如内燃机的原动机获得扭矩输入，并将扭矩通过可选择的齿轮比传递到车辆驱动轮。双离合器变速装置10将所作用的扭矩从发动机通过同轴双离合器组件12可操作地传递到第一输入轴14或第二输入轴16。输入轴14和16包括第一组齿轮，该齿轮持续地与布置在副轴18上的第二组齿轮啮合。第一组齿轮的每个齿轮与第二组齿轮的一个齿轮相互作用以便提供用于传递扭矩的不同齿轮比组。副轴18还包括与布置在输出轴20上的第二输出齿轮持续啮合的第一输出齿轮。多个同步器24布置在两个输入轴14、16以及副轴18上，并通过多个换档致动器(未示出)可操作地控制以便有选择地接合一个齿轮比组。因此，扭矩从发动机传递到同轴双离合器组件12，传递到一个输入轴14或16，通过一个齿轮比组传递到副轴18并传递到输出轴20。输出轴20还提供输出扭矩到动力系的其他部分上。另外，反向副轴22包括布置在一个第一组齿轮和一个第二组齿轮之间的中间齿轮，使得副轴18和输出轴20反向转动。这些部件的每个部件将在下面更详细地说明。
特别是，同轴双离合器组件12包括第一离合器机构32和第二离合器机构34。第一离合器机构32部分实体连接在发动机飞轮的一部分上，并部分实体连接在第一输入轴14上，使得第一离合器机构32可操作和有选择地将第一输入轴14与飞轮接合或脱开。类似地，第二离合器机构34部分实体连接在飞轮的一部分上并部分实体连接在第二输入轴16上，使得第二离合器机构34可操作和有选择地将第二输入轴16与飞轮接合或脱开。如图1所示，第一和第二离合器机构32、34是同轴和共心的，使得第一离合器机构32的外壳28配合在第二离合器机构34的外壳36内。类似地，第一和第二输入轴14、16同样是同轴和共心的，使得第二输入轴16具有中空部，该中空部具有足以使得第一输入轴14穿过并通过第二输入轴16支承的内直径。第一输入轴14包括第一输入齿轮38和第三输入齿轮42。第一输入轴14长度上长于第二输入轴16，使得第一输入齿轮38和第三输入齿轮42布置在第一输入轴14的延伸超过第二输入轴16的部分上。第二输入轴16包括第二输入齿轮40、第四输入齿轮44、第六输入齿轮46和反向输入齿轮48。如图1所示，第二输入齿轮40和反向输入齿轮48固定地布置在第二输入轴16上，并且第三输入齿轮44和第六输入齿轮46可转动地围绕第二输入轴16支承在轴承组件50上，除非在相应的同步器接合的情况下，使其转动不受到限制，如下面更详细说明。
在优选实施例中，副轴18是单个部件，其包括与输入轴14、16上的齿轮相对或相反的齿轮。如图1所示，副轴18包括第一副轴齿轮52、第二副轴齿轮54、第三副轴齿轮56、第四副轴齿轮58、第六副轴齿轮60和反向副轴齿轮62。副轴18固定地保持第四副轴齿轮58和副轴齿轮60，而第一、第二、第三和反向副轴齿轮52、54、56、62围绕副轴18通过轴承组件50支承，除非在相应的同步器接合的情况下，使其转动不受到限制，将在下面更详细描述。副轴18同样固定地保持与输出轴20上的相应第二从动齿轮66啮合地接合的第一主动齿轮64。第二从动齿轮66固定地保持在输出轴20上。输出轴20从变速装置10向外延伸以便提供用于动力系其他部分的连接。
在优选实施例中，反向副轴22是相对短的轴，其具有布置在其间并与第二输入轴16上的反向输入齿轮48和副轴18上的反向副轴齿轮62啮合地接合的单个反向中间齿轮72。因此，当反向齿轮48、62和72接合时，反向副轴22上的反向中间齿轮72造成副轴18在与前进档相反的转动反向上转动，因此提供输出轴20的反向转动。将注意到双离合器变速装置10的所有轴通过例如图1中以68表示的滚子轴承的轴承组件布置并可转动地固定在变速装置10内。
不同前进档和倒档的接合和脱开通过变速装置内的同步器24的驱动来实现。如图1所示，在双离合器变速装置10的实例中，采用四个同步器74、76、78和80在六个前进档和倒档中转换。应该理解到它们是能够将齿轮接合到轴上的多种公知类型的同步器，并且出于描述目的而采用的特定类型不在本发明的范围之内。总的来说，可以采用通过换档叉或类似装置运动的任何类型的同步器。如图1示意实例所示，同步器是两侧双重致动的同步器，使其运动偏离中央空档位置到右侧时，将一个齿轮接合在其轴上，并当运动到左侧时，将另一齿轮接合在其轴上。
应该理解到双离合器变速装置10的操作通过例如监测变速装置10功能的电子控制单元(ECU)的某些类型的控制装置来操纵，或通过用于安装有双离合器变速装置10的车辆的电子控制单元来操纵。无论如何，在本发明范围之外，需要一种控制装置，该装置通过本发明只作为其一部分的存储控制方案或多组控制方案控制并操作双离合器变速装置。控制装置具有提供适当电压、信号和/或液压以便操作变速装置10以及特别是离合器接合功能的能力。因此，下面描述的本发明控制方法可以是单独的方法或只作为ECU内的更大控制方案的一部分，例如子程序或多组子程序。
同轴双离合器组件12的第一和第二离合器机构32和34相对于不同齿轮组的致动器通过同步器24以协调方式可操作地接合和脱开，以便有选择地将扭矩传递到输出轴20。通过实例，如果扭矩传递到车辆驱动轮上以便从起步开始运动，将可能接合双离合器变速装置的最低或第一齿轮比。因此，如图1所示，同步器78将驱动到左侧以便将第一副轴齿轮52接合到副轴18上，并且第一离合器机构32将接合以便将扭矩通过第一齿轮组从发动机传递到输出轴20。当车辆速度增加并且ECU确定情况是否需要换档到第二齿轮组时，同步器80将首先驱动到右侧，以便将第二副轴齿轮54接合在副轴18上。接着当第一离合器机构32脱开时，第二离合器机构34将接合。以此方式，实现了没有动力中断的动力换档。另外，在接合和驱动特定齿轮的同时，第一和第二离合器机构32和34通过某些存储程序控制，该程序将数量变化的接合力提供到离合器盘上，并因此可操作地控制离合器上传递的扭矩大小以及得到的发动机速度。本申请特别关注的是速度控制程序，该程序通过改变离合器盘上作用的接合压力，对于给定输入参数来说，使得发动机速度遵循预定目标速度。在这方面，第一和第二离合器机构32和34的致动部件未示出，并且应该理解到可以有多种适当的公知装置能够有选择地改变离合器盘(例如但不局限于机械致动器、液压机械致动器、电子机械致动器或完全电气的致动器)之间所作用的接合压力。
例如，在双离合器变速装置10的一个实施例中，同轴双离合器组件12的第一和第二致动器机构32和34分别通过第一和第二离合器致动器电磁阀供应液压。离合器致动器电磁阀进行示意表示并在图2中总体以120和122表示，并且如所示通过总体以82表示的调节回路供应液压流体。应该理解到如上所述双离合器变速装置10的部件的致动可以电气的，而不是电动液压的，并且在这种情况下，第一和第二离合器致动器电磁阀120、122将通过某些类型的物理驱动装置代替以便可操作地与第一和第二离合器机构32和34接合。
如图2所示，对于离合器变速装置10的实例来说，具有两个总体以124和126表示的开/关电磁阀和两个总体以128和130表示的启动阀，该启动阀提供操作液压到离合器致动器电磁阀120和122上。在变速装置10(未示出)内从泵可操作地连接在液压流体源上的主压力供应管线92为两个开/关电磁阀124和126提供液压流体。每个开/关电磁阀124和126具有布置在阀主体136内的可选择地运动的阀构件134，该阀主体136具有内部流体通道138和140。在启动时，开/关电磁阀124和126的阀构件134分别通过致动器142和144驱动到左侧，如所示。开/关电磁阀124和126接着有选择地通过压力管线148和150提供液压以便作用在启动阀128和130的右侧，如图2所示。在其通常的断开状态下，偏置构件152造成阀构件134驱动回到右侧，并且泄放压力管线148或150内的任何残留压力，并回到以90表示的储液箱。
每个启动阀128和130还具有布置在阀主体156内的可选择地运动的阀构件154，该阀主体具有内部流体通道158和160。来自开/关电磁阀124和126的作用液压用来推动启动阀128和130的阀构件154到左侧以便开启内部流体通道158，并通过压力供应管线160和162提供液压到离合器致动器电磁阀120和122上。在其通常断开状态下，偏置构件166造成阀构件154驱动回到右侧，并且泄放压力管线160或162内的任何残留压力，并回到90表示的储液箱。
尽管超出本发明的范围并未在这里示出，两个启动阀128和130还与同步器致动器电磁阀流体连通并为其液压供应，该同步器致动器电磁阀在其接合和空档位置之间驱动同步器24。因此，应该理解两个开/关电磁阀124和126和两个启动阀128和130还在变速装置10内具有液压转换功能，使得开/关电磁阀124和126可选择地进行操作以便提供和去除液压致动压力并防止变速装置10内的机构未经控制的致动。
当开/关电磁阀124和126致动并且启动阀128和130通过压力供应管线162和164供应到离合器致动器电磁阀120和122时，总体以32和34表示的第一和第二离合器机构是可控制的。离合器致动器电磁阀120和122分别通过离合器压力管线170和172与离合器机构32和34流体连通。每个离合器致动器电磁阀120和122具有布置在阀主体178内的可选择地运动的阀构件176，该阀主体具有内部液压通道180和182。离合器致动器电磁阀120和122还具有外部液压反馈通道184。电磁阀188有选择地将阀构件126从其如图2所示偏置到左侧的断开位置驱动到其启动位置，这使得液压流体流过内部通道182离开离合器压力管线170、172并到达离合器32、34。
离合器致动器电磁阀120和122是当前受控的可变调节阀，使得作用在电磁阀188上的给定控制电流将在离合器压力管线170、172中造成特定压力输出。离合器致动器电磁阀120、122的调节进一步通过压力反馈通道184来提供。与开/关电磁阀124和126以及启动阀128和130类似，离合器致动器电磁阀120和122具有内部通道180，以便在电磁阀断开时将残留压力从离合器压力管线170和172输送回到储液箱90。
本发明的方法在图3中总体以200表示，并在换档期间控制双离合器变速装置的两个离合器中每个离合器上传递的扭矩，其中两个离合器中的第一个是前序离合器，两个离合器中的第二个是后继离合器。因此，该方法通过控制用于换高档或换低档的双离合器变速装置10的离合器32和34上传递的扭矩来可操作地控制换档过程。该方法以起始项目块202开始，并包括在过程块204确定何时命令换档、在过程块206检测前序离合器的从动构件的速度、在过程块208确定换档期间用于离合器转换的所需离合器扭矩/滑动曲线并在过程块210检测后继离合器的从动构件的速度。
确定用于离合器转换的所需离合器扭矩/滑动曲线是以应用多种扭矩/滑动曲线中的任何一个为根据，该曲线可保存在速查表中或存储在ECU内的可读取存储器中。这些扭矩/滑动曲线是预定的并数学地表示为离合器扭矩和滑动在一段时间之后的变化。在不同场合下以及对于不同的换档来说可采用不同的曲线。该曲线根据所需的总体换档的“感觉”得出。但是，已经确定的是用于双离合器变速装置的最希望的离合器扭矩/滑动曲线是提供各自离合器的线性向上倾斜和向下倾斜的曲线。线性曲线提供从前序离合器到后继离合器平稳和有效的转换。
接着根据前序离合器速度、离合器扭矩/滑动曲线以及后继离合器速度，在过程块212确定目标发动机速度曲线。于是在过程块214该方法同时控制每个离合器上传递的扭矩，通过线性减小前序离合器上传递的扭矩同时以反比线性增加后继离合器上传递的扭矩以便按照离合器扭矩和滑动曲线(过程块208)并造成发动机遵循目标发动机速度曲线，使得变速装置的扭矩输出将从前序离合器转换到后继离合器。换言之，确定离合器转换的总扭矩并单独控制每个离合器，换档期间总扭矩在每个离合器之间是线性按比例分配的。接着在过程块216，一旦后继离合器传递所有的输出扭矩，该方法改变作用在后继离合器上的压力，以便造成发动机继续遵循目标发动机速度曲线，从而保持车辆的速度。
更特别是，如果变速装置进行换高档操作以便响应造成正扭矩出现的发动机油门位置，那么车辆加速或处于正驱动稳定状态。当发动机提供动力以及扭矩到变速装置时产生正扭矩并驱动动力系。因此，保持车辆速度在此含义上实际意味着在换高档期间保持相同的加速率，使得车辆所有者没有感觉到换档。同样，如果变速装置进行换低档操作以便响应造成负扭矩出现的发动机降低的油门位置，那么车辆减速。当车辆减速，产生负扭矩，使得车辆的惯性通过变速装置传递时超过发动机提供的扭矩，使得变速装置试图驱动发动机。因此，保持车辆速度在此含义上实际意味着在换低档期间保持相同的减速率，使得车辆所有者没有感觉到换档。这两个换档情况是最常出现的情况。在第一种情况下，车辆加速(正扭矩)并且变速装置提供齿轮换高档以便作出响应。在第二种情况下，发动机油门减小，并且车辆减速(负扭矩)，使得变速装置将换低档以便作出响应。参考图3，当完成换档，并且车辆加速或加速在过程步骤216中保持，那么本发明的方法在步骤218退出。
当讨论到用来控制离合器的接合以便调节换档期间发动机以及车辆的速度的目标发动机速度曲线时，术语“目标发动机速度”及其相关概念在实际应用中可具有多种含义并且这里使用的术语应该清楚地得到理解。在一般使用中，术语“发动机速度”可使用在“发动机速度控制”方案或方法中。这里使用的“发动机开始控制”意味着将发动机保持在特定速度(RPM)上，或将发动机限制在特定速度上，或在其操作范围内控制发动机速度(以及其加速)。因此，采用目标发动机速度的发动机速度控制方法可使用或者是静态点或者涉及动态控制的目标。在这种情况下，在变速装置的换档动作中，本发明的方法提供实际上不断变化或动态的目标发动机速度。目标发动机速度曲线以离合器速度和离合器上的所需滑动为基础。因此，通过控制双离合器变速装置的离合器上传递的扭矩，使得发动机速度遵循目标发动机的速度曲线。
在操作中，一旦ECU和其他控制装置(通过本发明范围之外的某些其他控制参数)作出需要换档的确定，开始进行本发明的方法。更特别是，并通过非限定实例，图3总体表示的方法步骤可包括那些图4～7描述的步骤。如上所述，存在着两种涉及正或负扭矩的被接合离合器上传递扭矩的一般情况。正扭矩存在于发动机提供动力到传动系的其他部分的场合，而负扭矩存在于车辆的惯性提供比发动机更大的能量到传动系上使得变速装置试图驱动发动机的场合。应该理解到中性扭矩条件也存在于发动机或车辆传动系不相互传递扭矩的情况。但是，在车辆运动时，也可以进行换档，这种条件可能非常短暂，对于变速装置的换档动作来说没有明显的影响。因此，将不在这里考虑。
在车辆操作过程中，当出现正或负扭矩时将需要变速装置进行换高档或换低档。因此，存在四个特定的换档情况。除了所述的两个换档情况(正扭矩换高档和负扭矩换低档)之外，还可遇到正扭矩换低档和负扭矩换高档。总的来说，正扭矩换高档最可能出现在车辆的“加速超车”的情况。这是发动机油门设置成使得发动机和车辆加速或保持速度，但希望快速加速以便超过另一车辆的情况。在这种情况下，发动机油门位置将最大以造成强行换低档到下一档，从而试图马上增加发动机速度，使得该速度处于产生更高扭矩的RPM范围内。
负扭矩换高档经常出现在车辆下坡行驶并且发动机油门位置减小使得车辆惯性行驶，并且其惯性超过发动机扭矩输出的情况。在这种情况下，来自传动系和变速装置的负扭矩驱动发动机，使其速度增加。在某些场合这是有效的“发动机制动”并可以是所希望的效果。但是，如果制动效果变得过大，使得发动机不希望地驱动到过高的RPM范围内，可以命令换高档，这将造成变速装置转换到上一档，使得发动机以较低速度驱动。应该理解到对于双离合器变速装置内任何特定换档情况来说很必要的所述条件以示例方式使用，同样还存在例如响应变速装置进行突然加速的其他条件。
图4表示进行正扭矩换高档所需的另外方法步骤，该方法步骤不同于其他类型的换档。本发明方法这一部分通常以220表示。一旦在启动块222开始，该方法步骤进行到过程块224，其确定是否已经正确命令换档，接着到过程块226以检测前序离合器的从动构件的速度，接着到过程块228以便在过程块确定用于换档期间离合器转换的所需离合器扭矩/滑动曲线，并且到过程块230以便检测后继离合器的从动构件的速度。这些值在过程块232中用来确定第一时间周期，根据离合器速度和离合器扭矩/滑动曲线，在该周期内变速装置的扭矩输出将从前序离合器转换到后继离合器。应该理解到此说明书中所指的离合器速度简单地意味着正在讨论的特定离合器组件的从动构件的转动速度。
一旦确定第一时间周期，根据后继离合器的从动构件的速度(过程块230)和第一时间周期的长度(过程块232)确定第一目标发动机速度曲线，以便在过程块234完成离合器转换。在确定第一时间周期和第一目标发动机速度之后，同时控制每个离合器上传递的扭矩，使得前序离合器上传递的扭矩线性减小，而后继离合器上传递的扭矩以反比线性增加，以便在过程块236在第一时间周期(过程块232)内按照离合器扭矩和滑动曲线(过程块228)并造成发动机遵循目标发动机速度曲线(过程块234)。一旦后继离合器在高档传递所有的输出扭矩，在过程块238再次检测其速度。接着，确定第二时间周期，在该周期内，发动机速度将减小，并且在过程块240通过增加作用在后继离合器上的压力来保持车辆速度。在过程块242，根据后继离合器的速度和第二时间周期的长度，确定第二目标发动机速度曲线，从而实现发动机速度降低。
该方法步骤接着在过程块244继续进行，其中作用在后继离合器上的压力增加以便造成发动机遵循第二目标发动机速度曲线，使得车辆速度保持在高档。出现如下情况是由于离合器压力增加，传递到传动系的扭矩增加，离合器上传递的扭矩增加使得加速的发动机的速度减小。由于车辆在正扭矩下加速，并且变速装置通过齿轮换高档以响应加速，在此含义上保持车辆速度实际意味着在换高档期间保持相同的加速率，因而没有感觉到换档。最后，在过程块246，作用在后继离合器上的压力减小预定的大小，一旦发动机和被接合的离合器速度大致相同时，使得发动机和车辆进一步在高档加速，以便继续响应发动机油门的位置。当这些步骤完成并且车辆继续在高档加速时，本发明的方法在步骤248退出。
本发明的方法及其与换档期间双离合器变速装置的两个离合器上传递扭矩的控制方法的相关性表示在图8中。两个离合器的相对速度与相对时标的对比图总体以400表示，并且两个离合器传递扭矩的相对大小与所述相对时标的对比图以420表示。在正扭矩换高档中，后继离合器的总体上增加的速度表示为线404，并且前序离合器的总体上增加的但相对增加幅度更大的的速度表示为线406。正扭矩换高档将造成发动机输出扭矩的输送从驱动低档的离合器转换到驱动高档的离合器。因此，当确定408处的第一时间周期和410处的第一目标发动机速度曲线(过程块232和234，图4)时，造成发动机速度412遵循第一目标发动机速度曲线410。这在离合器同时线性转换(过程块236，图4)出现时发生。这通过第一时间周期408内420的后继离合器和前序离合器的扭矩线422和424中的变化来表示(图8)。
接着，确定414处的第二时间周期和416处的第二目标发动机速度曲线(过程块240和242，图4)，造成发动机速度412遵循第二目标发动机速度曲线416。第二目标发动机速度曲线416和发动机速度中随后的变化在图8中表示为减小，这是由于过程块244(图4)增加离合器压力以便将发动机速度减小，从而与后继离合器404的加速相对应。增加的离合器压力造成更大的传递扭矩，如图8中402所示，使得当发动机速度减小时，增加的扭矩传递继续保持车辆的加速。最后，过程块246(图4)减小现在完全接合的后继离合器的离合器压力，使得在发动机和离合器速度变得相同时发动机和车辆将继续加速。这在图8中的405处表示，其中后继离合器扭矩422的控制在第二时间周期414结束。
图5表示当操作条件需要不同于其他类型换档的负扭矩换低档时所需的另外方法步骤。本发明方法的这一部分总体以250表示。一旦在启动块252中开始，该方法步骤进行到过程块254，其确定是否已经正确命令换档，接着进行到过程块256以便检测前序离合器的从动构件的速度，进行到过程块258以便确定用于换档期间离合器转换的所需离合器扭矩/滑动曲线，并接着进行到过程块260以便检测后继离合器的从动构件的速度。这些值在过程块262中用来确定第一时间周期，根据离合器速度和离合器扭矩和滑动曲线，在该周期内变速装置的扭矩输出将从前序离合器转换到后继离合器。
一旦确定第一时间周期，根据后继离合器的从动构件的速度(过程块260)和第一时间周期的长度(过程块262)确定第一目标发动机速度曲线，以便在过程块264完成离合器转换。在确定第一时间周期和第一目标发动机速度之后，同时控制每个离合器上传递的扭矩，使得前序离合器上传递的扭矩线性减小，而后继离合器上传递的扭矩以反比线性增加，以便在过程块266在第一时间周期(过程块262)内造成发动机遵循目标发动机速度曲线(过程块264)，从而按照离合器扭矩和滑动曲线(过程块258)并造成发动机在该时间周期内遵循第一目标发动机速度曲线，因此在离合器转换期间保持车辆减速。
一旦后继离合器在低档传递所有的输出扭矩，在过程块268再次检测其速度。接着，在过程块270确定第二时间周期，在该周期内，通过增加作用在后继离合器上的压力保持车辆速度的减小。接着在过程块272，根据后继离合器的速度和第二时间周期的长度，确定第二目标发动机速度曲线，从而实现发动机速度增加。该方法步骤接着在过程块274继续进行，其中作用在后继离合器上的压力减小以便造成发动机遵循第二目标发动机速度曲线，使得车辆速度进一步在低档减小。由于离合器压力增加使得来自传动系的负扭矩加速发动机以便与后继离合器的正在减速但仍然很高的相对速度相对应。接着，在过程块276，作用在后继离合器上的压力减小预定的大小，一旦发动机和接合的离合器速度大致相同时，使得发动机和车辆进一步在低档减速，以便继续响应发动机油门的位置。如上所述，由于车辆在负扭矩下减速，并且变速装置通过齿轮换低档以便响应减速，在此含义上保持车辆速度实际意味着在换低档期间保持相同的减速率，使得车辆所有者没有感觉到换档。当这些步骤完成并且车辆继续在低档减速时，本发明的方法在步骤278退出。
本发明的方法及其与换档期间双离合器变速装置的两个离合器上传递扭矩的控制方法的相关性表示在图9中。两个离合器的相对速度与相对时标的对比图总体以430表示，并且两个离合器传递扭矩的相对大小与所述相对时标的对比图以450表示。如上所述，在负扭矩换低档中，前序离合器的总体上减小的速度表示为线434，并且后继离合器的总体上减小的但相对减小幅度更大的速度表示为线436。负扭矩换低档将造成发动机输出扭矩的输送从驱动高档的离合器转换到驱动低档的离合器。因此，当确定438处的第一时间周期和440处的第一目标发动机速度曲线(过程块262和264，图5)时，造成发动机速度442遵循第一目标发动机速度曲线440。这在离合器同时线性转换(过程块266，图5)出现时发生。这通过第一时间周期438内450的后继离合器和前序离合器的扭矩线452和454中的变化来表示(图9)。
接着，确定444处的第二时间周期和446处的第二目标发动机速度曲线(过程块270和272，图5)，造成发动机速度442遵循第二目标发动机速度曲线446。第二目标发动机速度曲线446和发动机速度中随后的变化在图9中表示为增加，这是由于过程块274(图5)增加离合器压力，使得来自传动系的负扭矩加速发动机，从而与后继离合器434的正在减小但仍然很高的相对使得相对应。增加的离合器压力造成更大的传递扭矩，如图9中432所示，使得当发动机速度增加时，增加的扭矩传递继续保持车辆的减速。最后，过程块276(图5)减小现在完全接合的后继离合器的离合器压力，使得在发动机和离合器速度变得相同时发动机和车辆将继续减速。这在图9中的435处表示，其中后继离合器扭矩452的控制在第二时间周期444结束。
图6表示当操作条件需要不同于其他类型换档的负扭矩换高档时所需的另外方法步骤。本发明方法的这一部分总体以280表示。一旦在启动块282中开始，该方法步骤进行到过程块284，其确定是否已经正确命令换档，接着进行到过程块286以便检测前序离合器的从动构件的速度，进行到过程块288以便确定用于换档期间离合器转换的所需离合器扭矩/滑动曲线，并接着进行到过程块290以便检测后继离合器的从动构件的速度。这些值在过程块292中用来确定第一时间周期，在该周期内，发动机速度将减小以便通过减小作用在前序离合器上的压力来保持车辆速度。
一旦确定第一时间周期，根据前序离合器的从动构件的速度和第一时间周期的长度来确定第一目标发动机速度曲线，以便在过程块294完成发动机速度的减小。接着在过程块296，作用在前序离合器上的压力减小以便造成发动机遵循第一目标发动机速度曲线，同时在当前档位保持车辆速度。在过程块298，作用在后继离合器的压力增加小的预定量，以便在离合器转换到高档之前进一步造成发动机速度减小。一旦发动机速度已经通过后继离合器减速，前序离合器的速度在过程块300中检测。
在过程块302确定第二时间周期，在该周期内，根据离合器速度和离合器扭矩和滑动曲线，变速装置的扭矩输出将从前序离合器转换到后继离合器。一旦确定第二时间周期，在过程块304根据后继离合器的从动构件的速度(300)和用于完成离合器转换的第二时间周期的长度(302)确定第二目标发动机速度曲线。在确定第二时间周期和第二目标发动机速度之后，过程块306造成每个离合器上传递的扭矩同时受到控制，使得前序离合器上传递的扭矩线性减小，而后继离合器上传递的扭矩以反比线性增加，以便按照离合器扭矩和滑动曲线(过程块288)，并造成发动机在第二时间周期内遵循第二表面发动机速度曲线，因此保持正在减小的车辆速度。当这些步骤完成并且车辆继续在低档减速时，本发明的方法在步骤308退出。
本发明的方法及其与换档期间双离合器变速装置的两个离合器上传递扭矩的控制方法的相关性表示在图10中。两个离合器的相对速度与相对时标的对比图总体以460表示，并且两个离合器传递扭矩的相对大小与所述相对时标的对比图以480表示。如上所述，在负扭矩换高档中，后继离合器的总体上增加的速度表示为线464，并且前序离合器的总体上增加的但相对增加幅度更大的速度表示为线466。负扭矩换高档将造成发动机输出扭矩的输送从驱动低档的离合器转换到驱动高档的离合器。因此，当确定468处的第一时间周期和470处的第一目标发动机速度曲线(过程块292和294，图6)时，造成发动机速度472遵循第一目标发动机速度曲线470。这在作用在前序离合器上压力减小(过程块296，图6)由此使得发动机速度减小以及作用在后继离合器上的压力增加小的预定量以便进一步减小发动机的速度时发生。这通过第一时间周期468内线性变化到462处的前序离合器扭矩线484和变化到486处的后继离合器扭矩线482来表示(图10)。
接着，确定474处的第二时间周期和476处的第二目标发动机速度曲线(过程块302和304，图6)，造成发动机速度472遵循第二目标发动机速度曲线476。在第二时间周期474期间，同时产生离合器转换(过程块306，图6)，这通过第二时间周期474内480的后继离合器和前序离合器的扭矩线482和484中的线性变化来表示(图10)。当后继离合器接合时，由于离合器和发动机速度变得大致相同，第二目标发动机速度曲线以及发动机速度可以从其刚刚降低的相对值增加。出现这种情况，这是由于车辆在负扭矩情况下换高档以便避免传动系在低档中过度驱动发动机并相应地换高档。
图7表示当操作条件需要不同于其他类型换档的正扭矩换低档时所需的另外方法步骤。本发明方法的这一部分总体以310表示。一旦在启动块312中开始，该方法步骤进行到过程块314，其确定是否已经正确命令换档，接着进行到过程块316以便检测前序离合器的从动构件的速度，进行到过程块318以便确定用于换档期间离合器转换的所需离合器扭矩/滑动曲线，并接着进行到过程块320以便检测后继离合器的从动构件的速度。这些值在过程块322中用来确定第一时间周期，在该周期内，将通过减小作用在前序离合器上的压力来保持车辆速度来增加发动机速度。
一旦确定第一时间周期，根据前序离合器的从动构件的速度和第一时间周期的长度来确定第一目标发动机速度曲线，以便在过程块324完成发动机速度的增加。接着在过程块326，作用在前序离合器上的压力减小以便造成发动机速度增加并遵循第一目标发动机速度曲线，以准备从高档转换到低档，同时保持车辆速度。在过程块328，作用在前序离合器的压力瞬时增加预定量，以便在第一时间周期结束并在转换到低档之前在高档中提供可得到的最大扭矩，从而可以保持增加的车辆速度。一旦发动机速度在32 8处通过后继离合器减速，在过程块330中检测前序离合器的速度。
在过程块332确定第二时间周期，在该周期内，根据离合器速度和离合器扭矩和滑动曲线，变速装置的扭矩输出将从前序离合器转换到后继离合器。一旦确定第二时间周期，根据后继离合器的从动构件的速度和用于完成离合器转换的第二时间周期的长度确定第二目标发动机速度曲线。在确定第二时间周期和第二目标发动机速度之后，过程块336造成每个离合器上传递的扭矩同时受到控制，使得前序离合器上传递的扭矩线性减小，而后继离合器上传递的扭矩以反比线性增加，以便在第二时间周期内按照离合器扭矩和滑动曲线(过程块318)，并造成发动机遵循第二表面发动机速度曲线，因此保持减小的车辆速度。当这些步骤完成并且车辆继续在低档减速时，本发明的方法在步骤338退出。
本发明的方法及其与换档期间双离合器变速装置的两个离合器上传递扭矩的控制方法的相关性表示在图11中。两个离合器的相对速度与相对时标的对比图总体以496表示，并且两个离合器传递扭矩的相对大小与所述相对时标的对比图以510表示。如上所述，在正扭矩换低档中，前序离合器的总体上增加的速度表示为线494，并且后继离合器的总体上增加的但相对增加幅度更大的的速度表示为线496。正扭矩换低档将造成发动机输出扭矩的输送从驱动高档的离合器转换到驱动低档的离合器。因此，当确定498处的第一时间周期和500处的第一目标发动机速度曲线(过程块322和324，图7)时，造成发动机速度502遵循第一目标发动机速度曲线500。这是由于作用在前序离合器上的压力减小(过程块326，图7)因此使得发动机速度增加，并且作用在后继离合器上的压力同样增加小的预定量以便帮助控制发动机速度并增加后继离合器上速度。这些变化通过第一时间周期498内线性变化到492处的前序离合器扭矩线514和变化到516处的后继离合器扭矩线512来表示(图11)。
接着，确定504处的第二时间周期和506处的第二目标发动机速度曲线(过程块332和334，图7)，造成发动机速度502遵循第二目标发动机速度曲线506。在第二时间周期504内，同时产生离合器转换(过程块326，图7)，这通过第二时间周期504内510的后继离合器和前序离合器的扭矩线512和514中的线性变化来表示(图11)。当后继离合器接合时，由于离合器和发动机速度变得大致相同，第二目标发动机速度曲线以及发动机速度可以从其刚刚增加的相对值继续增加。出现这种情况，这是由于车辆在正扭矩情况下换低档以便通过低档加速车辆。
应该理解到在每次换档期间，由于扭矩输出从一个离合器转换到另一离合器，因此必须实现换档操作的预备部分。因此，本发明的方法提供另外的步骤，即进行预备离合器压力供应而不将扭矩传递到后继离合器上，并使得作用在前序离合器上的压力进行预定微小降低以便在预备脱开前序离合器中造成微小的滑动。这些预备步骤可在每次换档操作的第一时间周期之前进行。如图8所示，预备周期427在垂直线425开始，其中进行后继离合器的压力供应426以及前序离合器上压力的微小降低。这继续直到第一时间周期408在垂直线429处开始为止。同样，相同的预备步骤出现在其他换档操作中，并表示在图9、10和11中。在图9中，预备步骤表示为456和458，其出现在垂直线455和459之间的预备周期457内。在图10中，预备步骤表示为486和488，其出现在垂直线485和489之间的预备周期487内。在图11中，预备步骤表示为516和518，其出现在垂直线515和519之间的预备周期517内。
另外，本领域普通技术人员应该理解到本发明的方法还能够控制所述换档操作的组合形式。例如，如果具有双离合器变速装置的车辆加速并命令正扭矩换高档时，驾驶员可以同时松开车辆油门到需要减速的更低位置。在这种情况下，可能的是，在扭矩变化到负性，并且命令负扭矩换低档之前，正扭矩可以只完成第一时间周期的离合器转换。以此方式，如果需要，本发明的方法能够马上从正扭矩换高档的第一时间周期转换到负扭矩换低档的第一时间周期，以便控制这种组合式换档。因此，可以看出该方法还可根据车辆操作的需要在不同的换档操作之间动态地减小可操作的转换。
因此，通过提供双离合器变速装置的平稳和有效的换档，本发明的方法克服所有现有技术双离合器变速装置换档控制方法的缺陷和缺点。本发明的方法提供从前序离合器到后继离合器的线性和反比的转换，并改变离合器压力，以便在换档期间保持车辆的速度。与现有技术方法相比，这改进了车辆整体驱动性能和舒适性，而现有技术使用离合器的非线性转换，从而造成发动机和车辆速度的不可控制的变化，因此导致换档期间扭矩传递效率低以及不良的行驶性能。另外，通过直接和可操作地控制双离合器变速装置的离合器上传递的扭矩，本发明的方法克服现有技术的缺陷。以此方式，本发明的方法考虑并针对在换档操作期间影响车辆的范围广泛的变型。
本发明已经以示例性方式描述。将理解到所使用的术语旨在描述的目的而没有限制含义。在所述教导的启发下可以进行许多变型和改型。因此，在所附权利要求的范围内，可在明确描述范围之外，实施本发明。