本发明涉及自动离合器控制的技术领域，特别是自动离合器控制器中传递初始扭矩的离合器位置的判定。 近年来，人们对增加机动车传动系自动化控制的程度，特别是增加大型货车传动系自动控制逾来逾感兴趣。在客车和轻型货车中使用自动变速器已为公知，在这样的车辆中，典型的自动变速器均采用液力变扭器和液力致动变速器，用以在发动机输出轴与驱动轮之间选择确定的最终传动比。这种传动比的选择是以发动机转速、车辆速度及类似参数为基础的。众所周知，这种自动变速器与熟知的手操纵变速器相比，减少了从发动机至传动轴间的动力传输效率，使燃料经济性和动力特性大大降低。正是由于车辆运行效率的降低，这种液力自动变速器一直未能广泛地用于大型机动货车上。
使用液力自动变速器时，其效率损失的原因之一是液力变扭器中产生效率损耗。典型的液力变扭器在所有工况下均产生打滑现象，由此产生扭矩及动力损耗。众所周知，在本技术中提供有可以在所述变速器输入轴与输出轴（以大于发动机的某些转速运转）之间建立机械连接的锁止式变扭器，当所述连接完成时，这种技术方案可提供足够地扭矩传递效率。然而，当输出速度较低时，就无法使扭矩传递效率有任何提高。
为了消除液力变扭器这种效率低的固有缺陷，已提出由自动致动的摩擦离合器替代液力变扭器。但是，这种替代产生了在使用液力变扭器时所不曾出现的其他问题。所使用的摩擦离合器在初始接合之前需运动相当大的行程。在此，这种离合器初始接合的那个点称为接触点。在该接触点之前，用于接合的离合器不能传递任何扭矩，这种离合器的控制器最好将所述接触点作为其控制算法的零位。由于在所述接触点之前可能出现无任何受控扭矩传递的情况，因此，这种离合器控制器在控制该离合器接合时最好能迅速地使离合器运动至所述接触点。
因此，需要摩擦离合器可以自动接合致动，所述致动包括对所述离合器接触点进行可靠及自动地判定。
本发明提供了对离合器接触点进行自动及可靠判定的技术方案。其中，所述离合器由一自动致动控制器控制。本发明用于这样一系统中，它包括一发动机，一摩擦离合器，一具有空档档位的多级变速器，至少一个与所述多级变速器输出端相连受惯性载荷作用的驱动轮，以及一自动离合器控制器。
本发明是在发动机空转、变速器处于空档以及使用惯性制动器的条件下对所述接触点进行判定。该惯性制动器通常用于加速换档期间使变速器输入轴减速，以使速度相匹配，这种惯性制动器的制动扭矩约为发动机空转时的扭矩的5%。
离合器致动控制器使离合器接合，以便使测得的变速器输入转速与较发动机空转转速小的一参照速度信号相匹配。在本发明的最佳实施例中，该参照速度信号位于发动机空转转速的40%至60%之间。离合器致动控制器最好可从一经滤波的参照速度信号中减去一经滤波的测得的变速器输入转速信号，从而可避免使用一阶跃函数输入信号。上述的速度差用于控制离合器的接合程度。这样以与所述制动扭矩相应的小扭矩可靠地获得所述离合器的接合程度。
本发明检测什么时候变速器输出转速位于所述参照速度信号的预定量值内。在所述本发明最佳实施例中，该预定量值为所述参照速度信号的4%。本发明根据所检测到的这些工况条件判定出表征离合器接合程度的离合器接触点。此离合器接合程度可以是由自动离合器控制中所用的现有传感器产生的离合器压力信号或者是离合器位置信号。如果测得的离合器接合信号均不可用，那么，所述离合器接合程度可以作为用于控制该离合器接合程度的离合器接合信号。对应于离合器接合程度的信号最好是经低通滤波过的。所述接触点设定为所述小扭矩作用下离合器接合程度与某一离合器接触点偏移间之差。考虑到所需的用以克服所述制动器的小扭矩与最初产生非零扭矩之间在离合器接合程度上的差异，上述的离合器接触点偏移使所述的信号转换。
下面将结合附图对本发明上述的和其他目的以及诸方面予以描述，其中：
图1为一原理图，示出具有本发明离合器致动控制器的机动车的传动系;
图2表示离合器接合程度与离合器扭矩间的典型关系;
图3原理性表示出离合器接触点判定的实施例;
图4原理性表示出离合器接触点判定的另一实施例。
图1原理性地示出一机动车的传动系，它包括本发明的自动离合器控制器，所述机动车具有作为动力源的发动机10，就本发明特别适用种类的大型货车而言，发动机10或许是一柴油内燃机;节气门11，通常是一脚控踏板，通过节气门滤波器12控制发动机10的运转。节气门滤波器12对提供给发动机10的节气门信号进行滤波，使通过节气门11所接收的阶跃增长式节气门信号滤波成一斜直线增长式节气门信号。发动机10在其轴15上产生一扭矩。发动机速度传感器13检测该轴15的转速。所述传感器13检测转速的实际部位可以为发动机飞轮，并且该传感器13最好为一多齿盘，其上齿的旋转由一磁性传感器来检测。
摩擦离合器20具有固定片21和可动片23，它们可完全或部分地接合，固定片21可由发动机飞轮来连接。根据固定片21与可动片23之间的接合程度，摩擦离合器21将相应的扭矩从发动机轴15输送到变速器输入轴25，需指出，尽管图1只示出一对固定/可动片，但本领域普通技术人员都知道，离合器20可具有许多对这样的离合器片。
图2示出了一扭矩与离合器接合程度间的函数关系。离合器扭矩/接合程度曲线80在起始接触点81之前的接合度为零。随着离合器的逐渐接合，离合器扭矩单调增加。图2所示的实例中，起初，离合器扭矩缓慢增加，而后增加的逾来逾快，直至点82处的最大离合器扭矩，进而完全接合。常规的离合器设计要求其完全接合时的最大扭矩是发动机最大扭矩的1.5倍。这样可确保离合器20可以传递由发动机10发出的最大扭矩而不产生滑转。
离合器致动器27与可动片23连接，以便控制离合器20从分离经部分接合直至完全接合。离合器致动器27可以是一电的、液压的或气压的致动机构，也可以是位置控制式或压力控制式的。该致动器27根据来自离合器致动控制器60的离合器接合信号控制离合器的接合程度。按照本发明最佳实施例，离合器致动器27是一闭合环路控制器，它控制离合器的接合程度，使由离合器位置传感器29检测到的离合器位置随动于离合器接合信号。所述接触点的判定最好使用由离合器位置传器29检测出的离合器位置。本领域的普通技术人员均清楚，离合器致动器27可以由离合器致动信号进行压力控制，该致动信号与理想离合器压力相对应，所述致动器27利用由离合器压力传感器检测到的离合器压力反馈。
变速器输入转速传感器31检测变速器输入轴25的转速，该转速即为变速器30的输入，在变速器换档控制器33的控制下，变速器30可以向传动轴35提供一些可供选择的传动比。该传动轴35与差速器40相连，变速器输出转速传感器37检测传动轴35的转速。变速器输入转速传感器31以及其输出转速传感器37最好由与发动机速度传感器13相同的方式构成。本发明最佳实施例中，其中的机动车为大型货车，差速器40驱动四根车轴41至44，而所述诸车轴分别依次与车轮51至54相连。
变速器换档控制器33从节气门11、发动机速度传感器13、变速器输入和输出转速传感器31和37处接收输入信号。该控制器33产生用于控制变速器30的档位选择信号和用于离合器致动控制器60的离合器接合/分离信号。该控制器33最好根据节气门的设定、发动机转速、变速器输入和输出转速相应地改变变速器30的最终传动比。根据摩擦离合器是否应接合或分离，该控制器33向离合器致动控制器60分别提供接合和分离的信号，而且还向离合器致动控制器传递一档位信号，该信号还可以撤消与所选档位相对应系数的设定。所述变速器换档控制器33在加速换档时最好使惯性制动器29暂时接合。这样在接合所述较高档位之前，降低变速器输入轴25的转速，使其与传动轴35的转速相匹配。本发明接触点的判定最好以下述方式利用惯性制动器29。需要指出，变速器换档控制器33并非本发明的部分，故不予进一步描述。
离合器致动控制器60向离合器致动器27发出一离合器接合信号，用以控制可动片23的位置。这样就可按图2所示离合器扭矩/接合程度曲线控制离合器20的传递扭矩的大小。所述控制器60在变速器换档控制器33的控制下工作，该控制器60根据从变速器换档控制器33处所接收的接合信号，来控制所述可动片23从分离到至少部分接合或完全接合的运动。在本实施例中，可以予见，离合器接合信号将表征一理想的离合器位置，此时，离合器致动器27最好具有一闭合环路控制系统，该系统利用由离合器位置传感器29所检测的离合器位置，控制可动片23移动到上述的理想位置。当然，也可以使离合器接合信号表征所需的离合器压力，同时使离合器致动器27提供该所需压力对闭合环路控制。根据具体车辆，离合器致动器27还可采用开环的方式工作，该致动器27的详细确切的结构对于本发明并不重要，因而不予进一步描述。
离合器致动控制器60从变速器换档控制器33接收到分离信号时，最好产生一预定的开环的离合器分离信号，该信号表示离合器20倾斜地分离。由离合器20的这种预定的开环的分离可以避免任何有害振荡响应。
离合器致动控制器60的控制功能只对于接触点81和完全接合之间的离合器位置起作用。当离合器的接合程度小于接触点81所对应的接合程度时，由于离合器20是完全分离的，故不可能传递扭矩。本发明是一种检测相应于接触点81的离合器位置的方法。当离合器致动控制器60从变速器换档控制器33处收到接合信号时，最好能迅速地将离合器20推移到一与接触点81相对应的位置上，这样就在接触点81处设定为离合器接合控制的零位。此后，通过离合器致动控制器60的控制函数可以对离合器的接合予以控制。
图3原理性地表示了用于所述离合器20的接触点的判定过程，该过程最好是离合器致动控制器60的控制功能的一部分，并且所述过程包括使变速器30处于空档状态以及启用惯性制动器29。离合器20在发动机10空转的同时逐渐接合，直至变速器输入转速达到发动机空转转速的某一预定比率，此时离合器20的接合程度与图2中点83相对应，其传递的扭矩仅用于克服惯性制动器29的微小制动扭矩，从所述离合器的上述接合程度中减去一固定的小的偏移，从而即可判定出接触点81。
接触点的判定过程之初首先设定适当的初始条件，这些条件包括发动机10空转、变速器30处于空档以及使惯性制动器29接合。惯性制动器29通常用于在加速换档时协助变速器输入轴25的转速与传动轴35的转速相匹配，因为在换档期间离合器20分离，故所需的制动量很小，而惯性制动器29仅需产生约5%的空转发动机的扭矩即可。
参照速度发生器61产生一参照速度信号，该信号应该约为40%至60%的发动机空转转速。所述参照速度信号需小于发动机空转转速，因为接触点的判定要求在发动机空转时离合器需有一定的滑转。该速度信号通过一预滤波器62进行滤波，设置预滤波器62的目的是防止将一阶跃函数的参照速度信号供入到控制过程。
代数加法器63中产生一速度差信号，该速度差信号是经预滤波器62滤波的参照速度信号与一经滤波的输入速度信号之差。变速器输入转速传感器31产生一与变速器输入轴25的转速相应的变速器输入转速信号。一超前补偿器64在上述差值产生之前，对变速器输入转速信号进行滤波。
上述速度差信号驱动离合器调节器65，该调节器65产生用于离合器致动器27的离合器接合信号，这类似于变速器换档后离合器20重新接合时离合器致动控制器60所进行的工作。离合器致动器27使离合器20接合到一与离合器致动信号相应的程度。由于离合器的接合程度决定了传递给变速器输入轴25的扭矩值，因而确定所测得的变速器输入转速，这样就形成一反馈系统。选择参照速度信号小于发动机空转转速可确保当速度差信号趋于零时离合器20可以滑转。克服惯性制动器29的制动扭矩所需的扭矩值如此之小，以致于它不会使发动机10停车。
判断逻辑单元68给出所述离合器接触点的判定结果，该单元68接收经低通滤波器66滤波的实测变速器输入转速信号，该单元68还从离合器位置传感器29处接收经低通滤波器67滤波的实测离合器位置信号。所述单元68最后还从参照速度发生器61处接收参照速度信号，经滤波的输入速度信号与参照速度信号对比，该单元68判断什么时候达到一稳定状态。稳定状态在此的定义为，当经滤波的输入速度信号在参照速度信号的某一预定量值范围内时，如4%，即称其为稳定状态。当达到该状态时，所述单元68判定出作为经滤波的实测的离合器位置信号的点83。
一第二代数加法器69判定对应于接触点81的离合器位置，离合器接触点偏移发生器70产生一与图2所示距离85相应的离合器接触点偏移信号，就具体车辆而言，该偏移是固定不变的，它取决于离合器扭矩/接合程度曲线80以及惯性制动器29的制动扭矩。在所述本发明最佳实施例中，该离合器接触点偏移信号是离合器20全部行程的6.8%。第二代数加法器69形成一离合器接触点信号，该信号对应于来自判断逻辑单元68的经滤波的实测离合器位置信号与离合器接触点偏移信号之差。
图4表示本发明另一可替换实施例，该实施例可以在离合器的接合程度的测定结果均不可用时起作用。与图3所示低通滤波器67相似的低通滤波器71对来自离合器调节器65的离合器接合信号进行滤波，由于该信号是可用的，且由于离合器致动器27提供了一与该信号相对应的离合器接合程度，因此，它可用作离合器接合程度的测量值。判断逻辑单元68判定经滤波的输入速度信号是否处于参照速度信号的4%范围内。当处于上述范围内时，单元68将判定点83为经滤波的离合器接合信号。图4所示实施例的其他部分的工作情况与前已结合图3的描述相同。
具有离合器接触点判定功能的离合器致动控制器60最好由一微控制器电路来实现。与发动机转速、变速器输入转速、节气门的设定以及与离合器位置相对应的输入信号均需为数字式的。这些输入信号最好以与微控制器工作速度相一致的速度转变成脉冲信号，以便足够快地提供所需的控制。如前所述，发动机转速、变速器输入转速以及其输出转速最好通过其齿的转动由磁性传感器检测的多齿盘来检测。该磁性传感器检测到的脉冲序列在预定间隔的期间内被计数，每次的计数与实测的转速成正比。如果车辆正在倒车，为了正确控制，变速器输入转速信号的符号需为负，因而需要某种能够检测传动轴35转动方向的检测措施，这样的方向检测措施是公知的，故不再做进一步描述。节气门的设定和离合器的状态最好通过模拟传感器如电位计来检测，这些模拟信号由一模拟-数字转换器数字化供微控制器使用。该微控制器通过各离散差分方程以公知的方式执行图3和4中所示的过程。故图3和4所示的控制过程应看作为一种如何对实现本发明的微控制器进行编程的一种指示而非独立的硬件。如果所用微控制器具有足够的容量和适当的程序，那么同一微控制器即可用作具有本发明离合器接触点判定功能的离合器致动控制器60，也可用作变速器换档控制器33。我们确信英特尔（Intel）80C196型微控制器所具有的计算容量完全可适用于这种控制方式。
如上所述，图3和4中的原理最好通过微控制器中各离散差分方程来实现，这些方程中的数值是微控制器抽样率的函数。下面给出的具体数值是以100KHz（千赫）的抽样率为基础的。为了获得相同的滤波响应，可采用不同系数值的低抽样率。调整这些用于抽样率的系数是本专业普通技术人员所熟知的。在所述最佳实施例中，预滤波器62的第i个输出值Pi最好由下式给出：Pi＝0.98Pi-1+0.02Sref （1）
其中，Pi-1为该预滤波器输出值（即Pi）的前一个值、Serf为输入的参照速度信号。超前补偿器64的第i个输出SCompi最好由下式给出：
SCompi＝0.63265SCompi-1+2.6327SIni-2.2653SIni-1（2）
其中，SCompi-1为该补偿器输出（即SCompi）的前一个值;SIni为变速器输入转速信号的当前值;SIni-1为上述变速器输入转速信号（即SIni）的前一个值。由离合器调节器65产生的第i个离合器接合信号值CEngi由下式给出：
CEngi＝CEngi-1+SErri-0.98SErri-1（3）
其中，CEngi-1为该离合器接合信号值（CEngi）的前一个值;SErri为速度差信号的当前值;SErri-1为上述速度差信号当前值的前一个值。经低通滤波器66滤波的第i个变速器输入转速信号值SFili由下式给出：
SFili＝1.7667SFili-1-0.7866SFili-2+0.02SIni（4）
其中，SFili-1为该经滤波的变速器输入转速信号值（SFili）的前一个值;SFili-2为上述输入转速信号值（SFili）的相隔一个的前一个值。最后经滤波的第i个实测离合器位置信号值CFili由下式给出：
CFili＝0.98CFili-1+0.02CPosi（5）
其中，CFili-1为该经滤波的实测离合器位置信号值（CFili）的前一个值。
上述的技术措施提供了一种对所述接触点的良好判定，该技术措施是以对可传递已知小扭矩的离合器接合的则定为基础。由于变速器处于空档，因此没有任何其他扭矩作用于变速器输入轴25，故也没有任何干扰力存在。通过测定该可传递已知小扭矩的离合器的接合程度可以较寻找初始扭矩传递点更加可靠地判定所述接触点。所述反馈系统可保证离合器可靠地达到能传递上述小扭矩的接合程度，这在初始扭矩传递点上不可能是容易实现的。此外，惯性制动器和离合器接合传感器在基本系统中通常均已设置，故无需任何附加的硬件。