控制相對於扭矩轉換器速度的發動機速度的方法
2023-05-30 05:42:56
專利名稱：控制相對於扭矩轉換器速度的發動機速度的方法
技術領域：
本發明通常涉及控制車輛的方法，且更具體地涉及相對於扭矩轉換器離合器的渦輪速度控制發動機速度，以減少扭矩轉換器離合器設置在解鎖操作狀態時的驅動系統遊隙。
背景技術：
車輛可以包括流體耦合部，例如扭矩轉換器，其將從發動機而來的輸出部與進入變速器的輸入部互連。車輛可以進一步包括扭矩轉換器離合器，所述扭矩轉換器離合器機械地將扭矩轉換器的渦輪連接到扭矩轉換器的泵。在發動機的旋轉速度相對恆定且大約等於渦輪的旋轉速度時，扭矩轉換器離合器可以定位在鎖定操作狀態，以機械地將發動機的輸出部連接到變速器的輸入部，以減少通過扭矩轉換器的能量損失。其他時候，例如在加速或制動期間，扭矩轉換器離合器可以定位在解鎖操作狀態，以將發動機輸出部和變速器輸入部之間的機械連接斷開和允許渦輪和扭矩轉換器的泵之間的相對轉差。在扭矩轉換器離合器處·在解鎖操作狀態時，變速器不主動控制發動機的旋轉速度。需要的是發動機的旋轉速度小於渦輪的旋轉速度，以確保在車輛滑行時具有足夠的負加速度，以減少航行影響(sail-on effect),且防止在快速制動期間加速,這種加速會在渦輪的旋轉速度低於發動機的旋轉速度時發生時。在滑行減速期間，發動機的扭矩輸出被被控制為調節發動機的旋轉速度，從而發動機的旋轉速度與扭矩轉換器渦輪旋轉速度相差不大。通常，控制模塊將調整一些操作參數，例如正時和/或油門位置，以調節發動機的扭矩輸出，以控制發動機的旋轉速度。控制模塊參照限定了車輛在給定的具體運行條件下一些操作的期望值的表格。控制模塊隨後調整各種操作參數，以達到期望的發動機速度。如此，發動機旋轉速度可以為比渦輪的旋轉速度低200到400rpm，以確保發動機的旋轉速度不大於渦輪的旋轉速度。然而，發動機的旋轉速度和渦輪的旋轉速度之間的這種高的遊隙(lash),即200到400rpm,會在車輛加速度時造成給油衝擊(tip-1n bump)和/或延遲,這是不期望的。
發明內容
提供一種控制車輛的方法。方法包括將扭矩轉換器離合器的操作狀態識別為鎖定操作狀態或解鎖操作狀態中的一個，在鎖定操作狀態中扭矩轉換器離合器機械地將發動機的輸出部互連到變速器的輸入部，在解鎖操作狀態中扭矩轉換器離合器機械地從發動機輸出部和變速器的輸入部分離且允許它們之間的相對轉差。扭矩轉換器的渦輪的旋轉速度被感知。在扭矩轉換器離合器操作在鎖定操作狀態下時，期望發動機速度被限定為等於感知的渦輪旋轉速度減去第一轉差值。在扭矩轉換器離合器操作在解鎖操作狀態時，期望發動機速度限定為等於感知的渦輪旋轉速度減去第二轉差值。內燃發動機的至少一個操作參數被調整以控制內燃發動機的扭矩輸出。控制扭矩輸出影響內燃發動機的旋轉速度，從而內燃發動機的旋轉速度等於限定的期望發動機速度。
因而，在扭矩轉換器離合器在解鎖操作狀態時，發動機的旋轉速度被控制為處在扭矩轉換器的渦輪的旋轉速度的第二轉差值中。例如，第二轉差值可以限定為等於75到125rpm的值。這允許發動機的旋轉速度被連續地控制為更接近渦輪旋轉速度的值，由此通過在它們之間的過多的遊隙(即在在它們之間的旋轉速度之間的過多的差異)而減少加速時的給油衝擊和/或延遲。在下文結合附圖進行的對實施本發明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發明的特徵和優點以及其他的特徵和優點。
圖1是顯示了渦輪的旋轉速度、隨時間的期望發動機速度和隨時間的即時扭矩請求分布。
具體實施例方式本領域技術人員應理解例如「上」、「下」、「向上、「向下」、「頂」、「底」等是用於描述附圖，而不代表對本發明範圍的限制，本發明的範圍通過所附權利要求限定。參見附圖，提供一種·控制車輛的方法。方法控制相對於扭矩轉換器渦輪旋轉速度的發動機(例如但不限於內燃發動機)的旋轉速度。通過將發動機旋轉速度保持在接近但略微小於渦輪旋轉速度的旋轉速度，例如75rpm內，與突然加速相關的響應時間和給油衝擊減小和/或改善。該方法可以實施和/或實現為可在車輛的控制系統上操作的控制算法。例如，控制系統可以包括與車輛的各個部件通信和進行控制的控制模塊(例如計算機)，各個部件例如但不限於發動機、變速器、扭矩轉換器、扭矩轉換器離合器和與控制系統的一個或多個各種部件相關的一個或多個傳感器。控制系統可以進一步包括執行公開的該方法的各種操作需要的所有的存儲器、軟體、硬體、電和通信連接等。因而，應理解下文所述的各種方法步驟或操作可以通過控制系統執行和/或實施。方法包括識別變速器的操作位置。變速器可以在幾個不同操作位置中的一個，包括但不限於停靠位置、空檔位置、向前驅動位置或倒檔驅動位置。應理解向前驅動位置可以包括幾個不同齒輪比，每一個都提供向前驅動位置。控制系統可以以任何合適的方式識別或確定變速器當前操作的具體操作位置，包括但不限於感知變速器的各個部件的位置以確定變速器當前操作位置，或詢問變速器控制模塊變速器的當前操作位置。方法進一步包括識彆扭矩轉換器離合器的操作狀態。扭矩轉換器離合器可以設置在鎖定操作狀態或解鎖操作狀態。在鎖定操作狀態中時，扭矩轉換器離合器將扭矩轉換器的泵(所述泵直接地連接到發動機輸出部以和其共同旋轉)機械地互連到扭矩轉換器的渦輪，從而扭矩轉換器的渦輪直接地旋轉或以和泵的控制的轉差水平旋轉。在解鎖操作狀態，扭矩轉換器離合器機械地從泵和渦輪分離且允許泵和渦輪之間的相對轉差，由此允許發動機輸出部和變速器輸入部之間的相對轉差。控制系統可以以任何合適的方式識別或確定扭矩轉換器離合器的具體操作狀態，包括但不限於感知扭矩轉換器離合器的位置，以確定其當前操作狀態，或通過詢問控制模塊扭矩轉換器離合器的當前操作狀態。扭矩轉換器的渦輪的旋轉速度被感知。渦輪的旋轉速度可以以任何合適的方式被感知，包括但不限於通過旋轉速度傳感器或能感知渦輪旋轉速度且將渦輪旋轉速度通信到控制系統的其他相似的裝置。渦輪的旋轉速度可以隨時間被連續感知，或可以以預定時間間隔感知。感知的渦輪可以隨時間通過控制系統濾波，以限定經濾波的渦輪速度平均運行值。控制系統可以通過任何合適的濾波器對渦輪的感知旋轉速度濾波，以除去渦輪旋轉速度瞬時測量值中的任何局部的峰值和/或尖峰。一旦渦輪的旋轉速度已經被感知和經濾波，則限定期望的發動機速度。參見圖1，每分鐘轉數(rpm)表示的旋轉速度在垂直軸線20示出，且時間在水平軸線22示出。在變速器操作在向前驅動位置時且在扭矩轉換器離合器操作在鎖定操作狀態時，期望速度(通常在圖1中以24示出)可以限定為等於渦輪的感知旋轉速度(通常在圖1中以26示出)減去(減除)第一轉差值。例如，第一轉差值可以設定為等於200到400rpm之間的值，以便避免在非需要時進入發動機速度控制模式。在變速器操作在向前驅動位置中的一個且在扭矩轉換器離合器操作在解鎖操作狀態時，期望發動機速度可以限定為等於感知的渦輪旋轉速度減去(減除)第二轉差值。例如，第二轉差值可以設定為等於O到200rpm之間的值。第一轉差值和第二轉差值通常通過尺寸·線28示出。一旦期望的發動機速度被限定為距離渦輪速度的偏移值且實際的發動機速度在期望發動機速度的限定範圍中，則發動機的至少一個操作參數被調整，以控制發動機的扭矩輸出。控制發動機的扭矩輸出影響內燃發動機的旋轉速度。因而，通過控制發動機的扭矩輸出，發動機的旋轉速度可以被控制為等於或近似為限定的期望發動機速度。被調整以控制發動機的扭矩輸出的操作參數可以包括但不限於發動機的正時、發動機油門位置或發動機的汽油/空氣混合比。發動機速度控制僅在內燃發動機的旋轉速度處在DFCO離開發動機速度的預定範圍中時應用。DFCO離開發動機速度是車輛或發動機離開DFCO模式且發動機被再次供應燃料時發動機的旋轉速度。例如，DFCO離開發動機速度可以限定為但不限於九百(900)到一千(lOOO)rpm的發動機速度。在發動機達到DFCO離開速度或落入其預定範圍中時，如上所述的方法可以實施。方法的預定範圍可以限定為但不限於零(O)到一千(lOOO)rpm的範圍，且是發動機速度改變有多快和感知的車輛速度的函數。該方法進一步包括檢測扭矩轉換器離合器從鎖定操作狀態或解鎖操作狀態中的一個到鎖定操作狀態或解鎖操作狀態中的另一個的操作狀態變化。因為不同轉差值用於計算解鎖操作狀態和鎖定操作狀態中相對於渦輪速度的期望發動機速度，所以在扭矩轉換器離合器在鎖定操作狀態時限定的期望發動機速度不同於扭矩轉換器離合器在解鎖操作狀態時限定的期望發動機速度。因而，在操作狀態於鎖定操作狀態和解鎖操作狀態之間轉變時，限定的期望發動機速度也必須分別轉變。因此，方法包括在檢測到扭矩轉換器離合器的操作狀態變化時將扭矩轉換器離合器在鎖定操作狀態下操作時的限定發動機速度值與扭矩轉換器離合器在解鎖操作狀態下操作時的限定發動機速度值混合，以在它們之間轉變。限定的期望發動機速度在一段時間上被混合。例如，控制系統可以在發動機的時間常數上將扭矩轉換器離合器的不同操作狀態的限定的期望發動機速度混合。發動機的時間常數是發動機速度、體積效率和歧管至發動機的位移的的函數。如上所述，通過控制發動機的扭矩輸出而影響發動機的旋轉速度。然而，為了確保發動機不停機，限定最小扭矩輸出極限。最小扭矩輸出極限限定了最小底限，控制系統不會將發動機的扭矩輸出調整為低於該底限。最小扭矩輸出極限被設定為等於以下中較大的一個:1)沒有變速器載荷或扭矩儲備影響時的最小預測扭矩輸出，或2)內燃發動機燃燒極限的絕對最小扭矩閾值。最小預測扭矩輸出通過控制系統計算，且不包括從變速器載荷或扭矩儲備獲得的任何部分。如在本文使用的，變速器載荷可以被認為是通過變速器施加到發動機的扭矩的量；和扭矩儲備可以認為是扭矩容量的最大範圍，其可通過改變發動機正時實現。最小預測扭矩輸出在沒有變速器載荷或扭矩儲備的情況下計算，因為預測極限將通過這些組分而被虛假地調高。將在正常條件下達到極限，且發動機速度將不能低於期望發動機速度。絕對最小扭矩閾值附屬於內燃發動機燃燒極限且可以限定為最小命令扭矩，低於該最小命令扭矩則發生不穩定的燃燒(不點火)。這兩個值中最大或最高的值被限定為最小扭矩輸出極限，以確保發動機不在發動機速度控制期間停機。在調整發動機的一個或多個操作參數以控制發動機的扭矩輸出時，扭矩輸出保持等於或大於最小扭矩輸出極限。該方法可以進一步包括識別變速器的不同齒輪比之間的換擋的開始。如圖1所示，齒輪比之間的換擋通常示出在32，換擋開始的時刻通常由參考線34示出，且結束時刻通常由參考線36示出。命令換擋點示出為線50。然而，命令換擋點對於使得該方法工作而言不足夠精確。用在該方法中的換擋開始因此通過實際的齒輪比變化的開始來確定，所述實際的齒輪比變化開始由變速器控制模塊計算。如上所述，變速器的向前驅動位置可以包括幾個不同齒輪比。期望的是在關閉油門向下換擋中，當車輛運行在本文所述的發動機速度控制策略下時，發動機扭·矩請求保持相對恆定。因而，重要的是將齒輪比之間的換擋容納在本公開方法的範圍中。為了應用本文所述的發動機速度控制方法，期望發動機速度和即時扭矩請求兩者必須在齒輪比之間的換擋期間被控制。即時扭矩請求是在任何給定時刻來自控制系統的的請求，以實現具體發動機的扭矩輸出，以獲得期望發動機速度。因而，即時扭矩請求隨時間連續改變。圖1還顯示了最後的速度控制即時扭矩請求，通過線48示出。右軸線(在51處示出)代表發動機扭矩。該扭矩請求的值在檢測到換擋開始時被保存，通過圖1的參考點45示出。換句話說，一旦檢測到齒輪比之間的換擋，則控制系統感知即時扭矩請求的當前值，且保存即時扭矩請求的當前值，用於作為初始即時扭矩請求後續參照。最終速度控制即時扭矩請求限定為等於以下中較小的一個:1)當前即時扭矩請求，或2)初始即時扭矩請求加上最大變化扭矩。當前即時扭矩是維持期望發動機速度需要的扭矩值。理想地，最終速度控制即時扭矩將在齒輪比換擋期間保持恆定。然而，扭矩的一些增加通常是必要的，且該增加被限制為最大變化扭矩，如圖1在46所示。最大變化扭矩是可在換擋期間添加的最大量的扭矩，且是車輛減速率和發動機速度誤差的函數。因而，最大變化扭矩是可變且根據車輛的具體運行條件改變。如圖1所示，虛線49代表在沒有最大變化扭矩的限制情況下最終速度控制即時扭矩請求將是什麼樣。在關閉油門向下換擋期間，期望的發動機速度從在換擋開始時感知和保存的當前限定的期望發動機速度開始以預定速率增量，該預定速率通過線40的傾斜度示出。期望發動機速度以預定速率增量直到換擋完成。僅在實際的旋轉發動機速度低於增量後的期望發動機速度時控制系統修改當前即時扭矩請求。如果實際的發動機速度低於增量後的期望發動機速度，則控制系統將增加即時扭矩請求以使得實際的發動機速度達到等於或正好大於增量後的發動機速度請求的水平。即時扭矩請求將不被減小，以在換擋期間使得實際的發動機速度下降到期望發動機速度。在齒輪比之間的換擋完成時，期望發動機速度的值可以不同於限定的期望發動機速度，即相對於渦輪速度有第一轉差值或第二轉差值的負偏移，因為期望發動機速度以預定速率增量。因而，在換擋完成時期望發動機速度隨時間與限定的期望發動機速度混合，以變回到限定的期望發動機速度，如通常由線42示出的。類似地，在換擋完成時最終速度控制即時扭矩請求與在換擋完成時的當前速度控制扭矩請求(通常由線47示出)混合。期望發動機速度和速度控制扭矩請求可以在發動機的時間常數上混合。發動機的時間常數是發動機速度、體積效率和歧管至發動機的位移的函數。附圖中的詳細的描述和顯示是對本發明的支持和描述，而本發明的範圍僅通過權利要求限定。儘管已經對執行本發明的較佳模式進行了詳盡的描述但是本領域技術人員可得知在所附的權利要求的範圍內·的用來實施本發明的許多替換設計和實施例。
權利要求
1.一種控制車輛的方法，該方法包括: 在扭矩轉換器離合器操作在鎖定操作狀態時，限定期望發動機速度為等於感知的扭矩轉換器渦輪的旋轉速度減去第一轉差值； 在扭矩轉換器離合器操作在解鎖操作狀態時，限定期望發動機速度為等於感知的所述渦輪的旋轉速度減去第二轉差值；和 調整內燃發動機的至少一個操作參數以控制內燃發動機的扭矩輸出，以影響內燃發動機的旋轉速度，從而內燃發動機的旋轉速度等於限定的期望發動機速度。
2.如權利要求1所述的方法，進一步包括在檢測到扭矩轉換器離合器的操作狀態變化時，將扭矩轉換器離合器在鎖定操作狀態下操作時的限定發動機速度值與扭矩轉換器離合器在解鎖操作狀態操作下時的限定發動機速度值混合，以在它們之間轉變。
3.如權利要求1所述的方法，其中僅在內燃發動機的旋轉速度處在減速燃料切斷(DFCO)離開發動機速度的預定範圍中時調整內燃發動機的至少一個操作參數以控制內燃發動機的扭矩輸出，以影響內燃發動機的旋轉速度，從而內燃發動機的旋轉速度等於所述限定的期望發動機速度。
4.如權利要求1所述的方法，進一步包括限定最小扭矩輸出極限以等於以下中較大的值:沒有變速器載荷或扭矩儲備影響的最小預測扭矩輸出，或內燃發動機的燃燒極限的絕對最小扭矩閾值。
5.如權利要求4所述的方法，其中調整內燃發動機的至少一個操作參數以控制內燃發動機的扭矩輸出包括保持內燃發動機扭矩輸出等於或大於最小扭矩輸出極限。
6.如權利要求1所述的方法，進一步包括識別變速器的不同齒輪比之間的換擋的開始。
7.如權利要求6所述的方法，進一步包括從換擋開始時限定的期望發動機速度起，以預定速率增量期望發動機速度。
8.如權利要求6所述的方法，進一步包括將最終速度控制即時扭矩請求限定為等於以下中較小的一個值:當前計算即時扭矩；或初始即時扭矩請求加最大變化扭矩。
9.如權利要求6所述的方法，其中僅當實際的發動機速度低於期望發動機速度時改變即時扭矩。
10.如權利要求6所述的方法，進一步包括在換擋完成時將最終速度控制即時扭矩請求與當前速度控制即時扭矩請求混合，和將在換擋完成時的增量後的發動機速度與在換擋完成時的限定的期望發動機速度混合。
全文摘要
一種控制車輛的方法，包括將扭矩轉換器離合器的操作狀態識別為鎖定操作狀態或解鎖操作狀態中的一個。扭矩轉換器的渦輪的旋轉速度被感知。在扭矩轉換器離合器操作在鎖定操作狀態中時，期望發動機速度被限定為等於感知的渦輪旋轉速度減去第一轉差值。在扭矩轉換器離合器操作在解鎖操作狀態中時，期望發動機速度限定為等於感知的渦輪旋轉速度減去第二轉差值。發動機的至少一個操作參數被調整以控制發動機的扭矩輸出，以影響發動機的旋轉速度，從而發動機的旋轉速度等於限定的期望發動機速度。
文檔編號F02D29/02GK103225558SQ201310036980
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月30日 優先權日2012年1月30日
發明者K.卡, K.基爾裡 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司