自動變速器開油門換低擋的自適應控制的方法和設備的製作方法

2023-10-23 23:54:17

專利名稱：自動變速器開油門換低擋的自適應控制的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於改善自動變速器開油門換低擋的方法和設備。
背景技術：
一般，機動車自動變速器包括若干齒輪件，嚙合它的輸入和輸出軸，和相關數目的扭矩建立裝置，諸如離合器和剎車，可選擇地嚙合來激活某些齒輪件，以便在輸入和輸出軸之間建立所需的速比。如在這裡所使用的，術語″離合器″和″扭矩傳動裝置″用來指剎車以及離合器。
變速器輸入軸通過諸如液力變矩器等液體耦合連接到車輛引擎，而輸出軸直接連接車輪。從一個前進速比到另一個速比的換擋是響應引擎節流閥和車輛速度完成的，而且一般涉及與當前速比相聯繫的離合器釋放或分離(起始(off-going))和與所需的速比相聯繫的接合或嚙合離合器(進入(on-coming))。
所述速比定義為變速器輸入速度或者渦輪機速度除以輸出速度。於是，低擋(gear range)具有高速比，較高擋具有較低的速比。為了完成換低擋，從低速比向高速比換擋。在本發明所涉及的變速器的類型中，換低擋是通過使與較低的速比相聯繫的離合器分離並使與較高速比相聯繫的離合器嚙合來完成的，從而重新配置齒輪組，以便運行在較高的速比下。以上述方式完成的換擋稱作離合器到離合器的換擋，並要求精密的定時，以便達到高質量換擋。
換擋的質量取決於若干功能，諸如改變進入(on-coming)和起始(off-going)離合器加壓腔內壓力的協同運行和控制事件的定時。另外，每個變速器的製造允差、磨損造成的變化、油質量上的波動和溫度等都會導致換擋質量下降。

發明內容
本發明提供一種方法和設備，用於計算起始(off-going)離合器扭矩和變速器輸入扭矩最佳值，並在此後對自動變速器中開油門換低擋進行自適應控制，其中在隨後的開油門換低擋過程中診斷和修正在換擋過程中變速器的偏差(aberration)。
本發明的方法既能夠進行大的修正，又能夠進行小的修正。
本發明的方法是通過換擋事件在數學上計算起始(off-going)離合器扭矩和變速器輸入扭矩的最佳值來進行的。本發明的方法還監視變速器特性，包括輸入速度、輸出速度和開油門換低擋過程中換擋的持續時間，並識別對可以接受模式的偏離。每一種類型的偏離都要求一種特定的補救方法，算出適當的調整並通過改變換擋控制中的某些參數來實行所述調整，以便為下次同樣類型的換擋改變一個或多個狀態。調整可以是大的，以便在下次換擋時作出完全的或者相當大部分的修正。相反，為了避免過度修正，小的增量可能是必要的。
從參照附圖對本發明的最佳實施方式進行的以下的詳細說明中，本發明的上述目的、特徵和優點及其他目的、特徵和優點將變得顯而易見。


圖1是自動變速器的示意的說明；圖1a是圖1的閥的示意的說明；圖2a是方框圖，圖解說明計算在比率變化的慣性階段過程中起始(off-going)離合器壓力的方法；圖2b是方框圖，圖解說明計算在比率變化的扭矩階段過程中輸入扭矩的方法；圖3a是最優的開油門換低擋過程中渦輪機加速度與時間的關係的曲線圖；
圖3b是最優的開油門換低擋過程中渦輪機速度與時間的關係的曲線圖；圖4是自動變速器的示意的說明；圖5a是最優開油門換低擋過程中渦輪機速度與時間的關係的曲線圖；圖5b是圖5a的最優的開油門換低擋過程中起始(off-going)離合器壓力與時間的關係的曲線圖；圖5c是圖5a的最優的開油門換低擋過程中進入(on-coming)離合器壓力與時間的關係的曲線圖；圖6a是換擋偏差″滑動早″和″滑動晚″過程中渦輪機速度的曲線圖；圖6b是換擋偏差過程中渦輪機速度的曲線圖；圖6c是換擋偏差″短換擋″、″長換擋″、″閉環增大″和″閉環減小″過程中渦輪機速度的曲線圖；圖6d是換擋偏差″重疊渦輪機浮動″過程中渦輪機速度的曲線圖；圖7是方框圖，圖解說明本發明的調整起始壓力自適應參數的方法；以及圖8是方框圖，圖解說明本發明的調整進入(on-coming)容積自適應參數的方法。
具體實施例方式
本發明的控制是在具有Polak的美國專利No.4,070,927所描述的類型的行星齒輪組的和具有Long等人的美國專利No.5,601,506的電液壓控制的多比率功率變速器的環境下描述的，所述兩專利全文附此作參考。相應地，圖1所示的齒輪組和控制元件已經大大地簡化，應該明白，關於液體壓力路徑選擇等的信息可在上述專利找到。
參見圖1，標號10總體地指車輛動力傳動系，包括引擎12、變速器14、提供引擎12和變速器輸入軸18之間液力嚙合的液力變矩器16。應當指出，雖然以與傳統的引擎12一起使用的形式來描述本發明，但是，也可以實現替代的動力源，諸如電動機或者混合型電機/氣體燃料發動機。
在某些狀態下選擇性地嚙合液力變矩器離合器19，以便在引擎12和變速器輸入軸18之間提供機械的耦合。變速器輸出軸20以幾個傳統的方法耦合到車輪的驅動。圖解說明實施例描述一種四輪驅動器(FWD)應用，其中輸出軸20連接到也耦合到後驅動軸R和前驅動軸F的變速器殼體21。一般，變速器殼體21可手動換檔，選擇性地建立幾種驅動狀態中的一種，包括兩輪驅動和四輪驅動的各種組合；以及帶有出現在兩輪驅動狀態和四輪驅動狀態中間的空檔狀態的高速檔或者低速檔。
變速器14具有三個相互連接的行星齒輪組，分別總體由標號23、24和25標示。行星齒輪組23包括中心齒輪件28、環形齒輪件29和行星齒輪架組合件30。行星齒輪架組合件30包括多個小齒輪，可旋轉地安裝在架件上並且布置成既與中心齒輪件28又與環形齒輪件29具有嚙合關係。行星齒輪組24包括中心齒輪件31、環形齒輪件32和行星齒輪架組合件33。行星齒輪架組合件33包括多個小齒輪，可旋轉地安裝在架件上並且布置成既與中心齒輪件31又與環形齒輪件32具有嚙合關係。行星齒輪組25包括中心齒輪件34、環形齒輪件35和行星齒輪架組合件36。行星齒輪架組合件36包括多個小齒輪，可旋轉地安裝在架件上並且布置成既與中心齒輪件34又與環形齒輪件35具有嚙合關係。
輸入軸18連續地驅動齒輪組23的中心齒輪28，通過離合器C1選擇性地驅動齒輪組24、25的中心齒輪31、34，並通過離合器C2選擇性地驅動齒輪組24的架件33。齒輪組23、24、25的環形齒輪29、32、35分別通過離合器C3、C4和C5選擇性地連接到地42。
可以控制離合器C1-C5的狀態(亦即，嚙合或者分離)，以便提供六個前進速比(1，2，3，4，5，6)、一個後退速比(R)或者空檔狀態(N)。例如，第一前進速比是通過使離合器C1和C5嚙合達到的。從一個前進速比到另一個的換低檔一般地通過分離一個離合器(稱作起始(off-going)離合器)，而同時使另一個離合器(稱作進入(on-coming)離合器)嚙合來達到。例如，變速器14通過分離離合器C4而同時使離合器C5嚙合從第二到第一換低檔。
液力變矩器離合器19和變速器離合器C1-C5受總體用標號44標示的電液壓控制系統控制。控制系統44的液壓部分包括泵46，把液壓油從儲器48抽出；壓力調節器50，把泵輸出的一部分返回到儲器48，以便在管線52上形成調節後的壓力；次級壓力調節器閥54；手動閥56，由所述車輛的司機操縱；以及若干個螺線管操作的液壓控制閥58、60、62和64。
電液壓控制系統44的電子部分主要包括在變速器控制器66或者控制器中，變速器控制器66或者控制器基於微處理器並且在體系結構上是傳統的。變速器控制器66根據若干個輸入68控制螺線管操作的液壓控制閥58-64，達到所需的變速器速比。這樣的輸入包括例如代表變速器輸入速度TIS、驅動扭矩命令TQ、變速器輸出速度TOS和液壓油溫度Tsump的信號。用於產生這樣的信號的傳感器在性質上可以是傳統的，為簡單起見不再贅述。
手動閥56的控制杆82耦合到傳感器和顯示模塊84，後者根據控制杆的位置在線路86產生診斷信號；這樣的信號在傳統上稱作PRNDL信號，因為它指明車輛司機選定的變速器範圍(P，R，N，D或者L)。最後，液壓控制閥60配備有壓力開關74、76、78，用於根據各自中繼閥的位置在線路80向控制器66提供診斷信號。控制器66本身監視不同的診斷信號，目的是在電氣上檢驗受控元件的正常運行。
螺線管操作的液壓控制閥58-64一般的特徵是，或者是開關型的，或者是調製型的。為了降低造價，電液壓控制系統44配置成把調製液壓控制閥的數量減到最少，因為調製閥一般實現成本較高。為此目的，液壓控制閥60是一組三個開關型中繼閥(圖1中以實線方框的形式示出)並與手動閥56協調使用，使離合器C1-C5中的每一個的嚙合和分離成為可能。閥門62、64屬於調製型。對於任何選定的比率，控制器66都激活中繼閥60的一個特定組合，用於把調製閥62、64中的一個耦合到進入(on-coming)離合器，而調製閥62、64中的另一個耦合到起始(off-going)離合器。
調製閥62、64中的每一包括傳統的壓力調節器閥，後者由受電流控制的執行電動機(force motor)(未示出)產生的可變導向壓力的偏置。液壓控制閥58也是調製閥，控制管線70、72中到變矩器離合器19的液體供應通路，以便選擇性地使變矩器離合器19嚙合和分離。變速器控制器66確定壓力命令，以便平滑地使進入(on-coming)離合器嚙合，而同時使起始(off-going)離合器平滑地分離，以便從一個速比換檔到另一個速比，產生相應的執行電動機電流命令，然後按照所述電流命令向各個執行電動機(force motor)提供電流。因而，離合器C1-C5都通過閥門58-64和它們的各自執行元件(例如，螺線管、受電流控制的執行電動機(force motor))響應壓力命令。
如上所述，每一次從一個速比換檔到另一個速比都包括填充或者準備階段，在其過程中，進入(on-coming)離合器的加壓腔91被填充，為扭矩傳遞作準備。向加壓腔提供的液體壓縮復位彈簧(未示出)，從而推動活塞(未示出)。一旦加壓腔被填充，活塞便把力施加在離合器片上，在初始的復位彈簧壓力以外產生最大扭矩。此後，離合器根據離合器壓力傳遞扭矩，換擋可以利用不同的控制策略完成。一般的控制策略涉及在一段經驗確定的填充時間內控制最大的進入(on-coming)離合器壓力，然後進行後來的換擋階段。填充加壓腔從而使離合器增大最大扭矩所需的液體體積稱作″離合器容積″。
控制器66根據估計的進入(on-coming)離合器容積，亦即，要求填充進入(on-coming)離合器加壓腔的估計體積，確定所述壓力命令的定時和從而導致進入(on-coming)離合器增大最大扭矩。必須使用進入(on-coming)離合器的估計容積，因為進入(on-coming)離合器的實際容積可能隨著時間、由於磨損而變化，因而一次次傳遞可能由於結構波動和允差而變化。
控制器66計算提供給進入(on-coming)離合器加壓腔的液體的估計體積，因為所述腔要根據傳遞液壓系統的數學模型填充，並把估計的已提供的液體體積與估計離合器容積比較。當提供給加壓腔的液體估計體積等於所述估計的離合器容積時，進入(on-coming)離合器應取得最大力矩。用於估計提供給加壓腔的液體體積的液壓流動模型在2001年9月4目頒發給Steinmetz等人的美國專利N0.6,285,942中作了描述，其全文附此作參考。所述模型的輸入包括填充壓力、換擋類型ST(例如，2-1換低擋)、泵46的速度和液壓油的溫度Tsump。所述模型的輸出是進入(on-coming)離合器流率。由積分器對流率進行積分，以便形成提供給所述加壓腔的液體的估計累計體積。在一個推薦的實施例中，控制器66從所述離合器容積減去估計的提供的體積液體，以便確定估計的離合器剩餘容積。若所述控制器是準確的，則估計的離合器剩餘容積將在所述進入(on-coming)離合器獲得最大扭矩時為零。
作為另一方案，不用調製閥62、64和中繼閥60，而變速器可以包括多個單獨的控制閥，每一個運行時都連接到各自一個加壓腔91。參見圖1A，示例性液壓控制閥90包括調節器92、螺線管94和壓力傳感器96。每一個控制閥90都配置成在完全的饋送狀態或者調節狀態下向它的各自的離合器C1-C5的加壓腔提供液體。
如圖2a所示，本發明的方法計算開油門換低擋的慣性階段過程中最優的起始(off-going)離合器壓力。圖2a所示的和以下描述的方法是假定在所述比率改變過程中輸出加速度到輸出扭矩比率不改變。另外，對於本公開的目的，參考字符的微分像在數學領域眾所周知的，用所述參考字符上面加一個點代表。例如，參考字符ni代表渦輪機速度，而參考字符 代表渦輪機速度的一階微分，亦即渦輪機的加速度。
在步驟100，正如以下將詳細描述的，所需的換擋時間用來建立所需的渦輪機加速度曲線。在步驟102，要求渦輪機加速度 和當前變速器輸入扭矩Ti用來計算相應的所需輸出扭矩To-Blend，所述輸出扭矩用一標量修改為所需輸出扭矩的值。所述標量是一個標定值，允許在所述慣性階段過程中將離合器扭矩和輸入扭矩組合，使得換擋時間維持不變。換句話說，所述標量可以標定，以便在同樣的換擋時間過程中或者提供可靠的換擋，或者更溫和的換擋。輸出扭矩修改之後，算出相應的離合器扭矩Tcl_Blend。在步驟104，離合器扭矩是受到限制的，並且所述受到限制的扭矩值用來重新計算扭矩Ti_Clamp和輸出扭矩To_Clamp，使得換擋時間維持不變。也在步驟104，重新計算的輸入扭矩Ti_Clamp用代表液力變矩器的乘法因子調整，並發送到引擎控制模塊107。在步驟106，可用渦輪機加速度是以下描述的渦輪機最後的加速度值Afinal。小在步驟108，離合器扭矩和輸出扭矩利用在步驟106確定的受到限制的渦輪機加速度值算出。在步驟110把離合器扭矩轉換為壓力值。
圖3中示出在步驟100確定的渦輪機加速度曲線。更精確地說，圖3a描述從已經達到的齒輪速度Ag開油門換低擋到命令的齒輪速度Cg的慣性階段所需的輸入加速度軌跡，假定在所述換擋過程中輸出加速度恆定，而圖3b描述相應的輸入速度曲線。如在圖3b看到的，慣性階段之前的輸入速度通過乘積(輸出速度)xAg確定，而所述慣性階段結束時的輸入速度由乘積(輸出速度)xCg確定。
曲線圖A的加速度軌跡的參數包括初始的加速度Ainit、最大加速度Amax、最後的加速度Afinal和時間tinit、tfinal和tshift。術語Afinal、tinit、tfinal和tshift都是通過標定作為一個或多個其它參數的函數確定的。例如，tshift可以作為驅動扭矩需求的函數確定，而tinit和tfinal可以是tshift預定的百分數。Afinal的值是一個選定來達到平滑的換擋完成的標定值。若渦輪機速度在換擋事件之前測量。Amax是根據所述加速度軌跡參數和進入(on-coming)離合器兩端的速度差計算的，在這裡稱作滑動速度。
所述計算是以以下兩個基本方程式開始在圖2a的步驟102完成的nt=atTi+btTcl+ctTo]]>no=aoTi+boTcl+coTo]]>標定常數at、bt、ct、a0、b0和c0是通過對圍繞特定的變速器一個組件的力求和推算的。作為示例，圖4表示任意變速器自由體受力圖，所述標定常數就是針對所述變速器推算的。
圖4示意地圖解說明一個六速行星式變速器150。變速器150包括輸入軸152，直接與引擎(未示出)連接；多速行星式齒輪裝置154；以及輸出軸156，直接與最後的驅動機構(未示出)連接。行星式齒輪裝置154包括複式行星式齒輪組158、兩個簡單的行星式齒輪組160和162、三個可選擇性地嚙合的固定式扭矩傳動機構170。在一個推薦的實施例中，行星式齒輪裝置154包括安裝在固定式外殼174和公共齒輪架組合件176之間的1-2超限離合器″OWC″172和修改後的低/後退起動離合器178。
圖中示出第一行星式齒輪組158，它包括中心齒輪180、環形齒輪182和行星齒輪架組合件176。嚙合的各對小齒輪184和186分別可旋轉地支持在小軸188和190上，它延伸在齒輪架組合件176的側向隔開的支架段之間。小齒輪184與中心齒輪180嚙合，而同時小齒輪186與環形齒輪182嚙合。
第二行星式齒輪組160包括中心齒輪192、環形齒輪194和多個既與中心齒輪192又與環形齒輪194嚙合的小齒輪196。如所看到的，小齒輪196可旋轉地支持在小齒輪軸188上，它還延伸在齒輪架組合件176的側向隔開的支架段的之間。因而，齒輪架組合件176對第一行星式齒輪組158和第二行星式齒輪組160兩個都是共同的。環形齒輪組合件198由一起連接作為一個整體的組件旋轉的第一齒輪組158的環形齒輪182和第二行星式齒輪組160的環形齒輪194形成。圖中示出第三行星式齒輪組168，它包括個中心齒輪200、環形齒輪202和與中心齒輪200和環形齒輪202都嚙合的小齒輪204。小齒輪204可旋轉地支持延伸在齒輪架組合件208的各組件之間的軸206上。另外，圖中示出中心齒輪200，它由於它直接連接到變速器150的固定式外殼部分174而被保持固定。
標定常數at、bt、ct、ao、bo和co可以針對圖4的變速器利用關於旋轉動力學的牛頓第二定律和對每一個組件的輸入和輸出的力求和求出。從圖4的變速器這樣推導的方程式如下I202*202=-T202+(Ti+T168)]]>I200*200=T200-Tground]]>I208*208=T202-T200-T164-T166]]>I204*204=T202N202(N202-N2002)+T200N200(N202-N2002)]]>N200*200=208(N202+N2002)-204(N202-N2002)]]>N202*202=208(N202+S2002)+204(N202-N2002)]]>I180*-180=-T180+T164]]>I176*176=T180-T182-T192-T178-T172+T168]]>I180*-180=-T180+T164]]>
I192*192=T192+T166-T170]]>I182*182=T182-T156]]>I184*184=N184F184-T180(N184N180)]]>I196*196=-T182N182(N182-N1922)+T192N192(N182-N1922)+F184(N182-N1902)]]>N192*192=176(N182+N192)-182N182]]>N182*182=N180*180+al(N182-N180)]]>N182*182=196(N182-N1922)+N182*176]]>N184*184=186(N182-N1922)]]>208=180]]>式中T是扭矩值，I是慣性，F是力，ω是旋轉速度， 是旋轉加速度，而N是特定齒輪件上的齒數。 和 都是旋轉加速度值，但差別在於， 以rpm/秒2為單位，而 以弧度/秒2為單位。
求出與特定的變速器相聯繫的標定常數之後，從上面提供的兩個基本方程式算出相應的 和 的值。在圖2a的步驟102，然後把 和 的值輸入以下方程式求解To_Blend。
To_Blend=t-(at-btao/bo)Ti(bt/bo(o/To)i-btco/bo+ct)]]>應當指出，針對上述比率改變的扭矩階段作出的假定，具體地說，在比率改變過程中輸出加速度對輸出扭矩的比率保持不變，由項 體現。由此，所述項變成恆定，只在比率開始改變時測量。
因為從所述變速器的自由體受力圖推算的 值是根據所述所需的換擋時間的，所以To_Blend的相應的值進行類似的縮放，以便符合所述所需的換擋時間。
在圖2a步驟102，然後把為符合所需的換擋時間而縮放後的To_Blend值代入以下方程式，以便求解Tcl_Blend，從而也對其進行縮放，以便既遵循所需的換擋時間，又遵循縮放後的輸出扭矩。
Tcl_Blend={[(o/To)i+aoct/at-co]To-ao/at*t}(bo-aobt/at)]]>在圖2a的步驟104，按照所述方程式用受到限制的離合器扭矩值Tcl重新計算受到限制的輸出扭矩To_Clamp值To_Clamp=[Tcl(bo-aobt/at)+ao/at*t][(o/To)i+aoct/at-co]]]>重新計算的輸出扭矩的值T0_Clamp和受到限制的離合器扭矩的值Tcl_Blend輸入以下方程式，以便推算達到所需的換擋時間所需的基本輸入扭矩Ti_Clamp。
Ti_Clamp=t-btTcl+ctToat]]>輸入扭矩的值是限於所述引擎能夠產生的級別的，從而可能需要修改所需的換擋時間。
在圖2a的步驟106，把受到限制的輸入扭矩Ti_CIamp和(必然時)修改後的所需換擋時間輸入以下方程式，以便產生可以達到的渦輪機加速度 ·t＝{at+ctao/[(·o/To)i-co]}*Ti+{bt+ctbo/[(·o/To)i-co]}*Tcl在圖2a的步驟108，符合上面所識別的約束所需的離合器扭矩和輸出扭矩的值，分別按照以下方程式算出
Tcl=[(o/To)i-co]t-atTi[(o/To)i-co]-ctaoTi{[(o/To)i-co]bt+ctbo}]]>To=[Tcl(bo-aobt/at)+ao/at*t][(o/To)i+aoct/at-co]]]>在步驟110，把起始(off-going)離合器的扭矩值Tcl轉換為壓力值Poff。
圖2b圖解說明用於計算比率改變的扭矩階段過程中變速器輸入扭矩最佳值的方法。然後可以按照變速器輸入扭矩的實際的值變為算出的變速器輸入扭矩最佳值所需的數量來改變引擎輸出。圖2b不同於圖2a，部分地因為圖2a是在所述慣性階段過程中實現的，而圖2b是在換擋事件的扭矩階段過程中實現的。
在圖2b的步驟112，使按照圖2a的方法算出的起始(off-going)離合器扭矩Tcl在扭矩階段時間斜坡下降到零，以便產生斜坡變化的起始(off-going)離合器扭矩Toff。在一般地與步驟112同時完成的步驟114，進入(on-coming)離合器扭矩Toncl從標定閾值斜坡變化到代表在扭矩階段時間過程中固定下一個齒輪比率的值。在步驟114推算的所述斜坡下降進入(on-coming)離合器扭矩用參考字符Ton識別。在步驟116，算出扭矩階段輸入扭矩Ton。也在步驟116，所述重新計算的輸入扭矩Ti(所需的)用代表所述液力變矩器的乘法因數調整，並發送到引擎控制模塊107。在步驟118，把進入(on-coming)和起始(off-going)離合器的扭矩值Ton和Toff轉換為相應的壓力值Pon和Poff。在一個替代的實施例中，在步驟118，把起始(off-going)離合器的扭矩值Toff轉換為相應的壓力值Poff，而所用的壓力值Pon是通過以最大填充速率填充進入(on-coming)離合器而達到的。在步驟120，算出扭矩階段輸出扭矩T0。
在圖2b的步驟116，以下兩個方程式用來計算扭矩階段輸入扭矩T0Ton＝k61To+k62Ti+k63·tToff＝k64To+k65Ti+k66·t數值k61、k62、k63、k64、k65和k66是標定常數，以與類似上面用於計算標定常數at、bt、ct、a0、b0和c0的方式，針對特定的變速器求出。然後利用所述方程式求解輸入扭矩Ti=-(k61/k64*Toff-Ton-k66k61/k64*t+k63*t)(-k61k65/k64+k62)]]>從所述方程式推算的輸入扭矩的值代表同步時需要的引擎扭矩的數量。在一個推薦的實施例中，引擎扭矩的減小是通過火花消除器完成的，而增大引擎扭矩是通過打開節流閥完成的。但是，應當指出，有許多方法可以增大和/或減小引擎扭矩。
本發明的方法為每一個開油門換低擋建立兩個自適應參數。自適應參數包括起始(off-going)離合器壓力自適應參數和進入(on-coming)離合器容量自適應參數。自適應參數之所以這樣命名，是因為它們被監測並且適合於改善後來的換低擋。
圖5a-5c表示預定的最優開油門換低擋。更精確地說，圖5a表示從所達到的齒輪速度Ag過渡到命令的齒輪速度Cg的最優液力變矩器渦輪機速度nt1。本專業的技術人員將會意識到，渦輪機和輸入軸是互聯的，而相應地渦輪機速度與輸入軸速度相同。本專業的技術人員還將意識到，所達到的齒輪速度Ag是變速器輸出速度乘以當前選定的齒輪速比，然而命令的齒輪速度Cg是所述變速器輸出速度乘以命令齒輪速比。因此，在開油門4檔換3擋過程中，Ag是變速器輸出速度乘以第四檔齒輪速比，而Cg是變速器輸出速度乘以第三檔齒輪速比。
圖5c表示在開油門換低擋過程中進入(on-coming)離合器壓力，包括填充階段，其中進入(on-coming)離合器加壓腔被填充和其中進入(on-coming)扭矩為零。相似地，圖5b表示在開油門換低擋過程中起始(off-going)離合器壓力。在最優開油門換低擋過程中，在渦輪機速度Ts達到圖5a中標識的同步點之前，進入(on-coming)離合器扭矩為零。還應當指出，同步點還代表所述扭矩階段的起點。
起始(off-going)離合器所施加的扭矩最好按照一個表從起始(off-going)離合器壓力轉換。所述表提供由多個點或者單元定義的扭矩與壓力關係曲線。在一個推薦的實施例中，所述表是由三個單元定義的三位表。這通過允許扭矩與壓力關係在所述曲線特定的點上的自適應修正在不改變所述曲線其餘部分的情況下，提供靈活性。換句話說，只更新可以影響特別的偏差的單元。
如在圖5c看到的，在所述同步點上進入(on-coming)離合器壓力等於進入(on-coming)離合器復位彈簧(未示出)施加的壓力，因而零扭矩是由進入(on-coming)離合器施加的。緊跟在所述同步點之後，進入(on-coming)離合器正在產生某個扭矩，但還不足以避免過去的同步條件，以下稱為引擎爆燃(flare)，其中渦輪機速度nt超過命令的齒輪速度Cg。由此，本發明的方法在所述同步點上實現引擎扭矩管理，以便避免引擎爆燃。
換擋偏差，亦即，可以通過調整起始壓力自適應參數來校正的偏離圖5a的預定最優換擋的偏差，用圖解方式表達在圖6a-c中。在圖6a中，渦輪機速度nt2代表所述換擋偏差″早期滑移″，而渦輪機速度nt3代表換擋偏差″後期滑移″。早期滑移和後期滑移都潛在地造成不適當的起始(off-going)離合器壓力。
所述控制器監測渦輪機速度偏離所達到的齒輪速度Ag的偏差Ts，以便確定是否發生早期滑移或者後期滑移。若渦輪機速度nt提前上升到超過所達到的齒輪速度Ag一個預定的數量，例如，50rpm，則表明早期滑移。相反，若渦輪機速度nt延遲上升到超過上面的所達到的齒輪速度Ag一個預定的數量，例如，50rpm，則表明後期滑移。
如圖6b所示，爆燃是一種換擋偏差，其中渦輪機速度nt4上升到超過命令的齒輪速度Cg一個預定的數量，例如50rpm。
與在預定的最優開油門換低擋過程中渦輪機速度nt1的實線描寫對比，短換擋和長換擋過程中的渦輪機速度用圖解方式分別示於圖6c的曲線nt5和nt6。短換擋或者長換擋通過比較慣性階段的持續時間與預定的最優換擋時間比較來識別。當渦輪機速度比所達到的齒輪速度Ag高一個預定的數量，例如，50rpm時，便是所述慣性階段的持續時間的起點，而當渦輪機速度比所述命令的齒輪速度Cg低一個預定的數量，例如，50rpm時，便是結束。慣性階段持續時間不足，亦即，與預定的最優換擋時間對比，表示短換擋，而過長的慣性階段持續時間則表示長換擋。
控制器配置成對命令的壓力進行閉環控制。因此，所述控制器配置成根據實際的渦輪機速度和想要達到的渦輪機速度之間的偏差，識別想要達到的壓力和實際壓力之間的偏差。從前解決的換擋偏差是通過控制器檢測的，它把換擋實際的特性與預定的最優換擋比較。所述控制器還配置成分析從閉環控制獲得的信息，來相應地調整所述起始壓力自適應參數。
在閉環增大和閉環減小過程中渦輪機速度在圖形上分別類似於短換擋和長換擋。因此，參見圖6c，在閉環增大過程中的渦輪機速度用圖解方式通過曲線nt5描繪，而在閉環減小過程中，渦輪機速度用圖解方式通過曲線nt6描繪。隨著實際的渦輪機速度曲線和想要渦輪機速度曲線之間的誤差增大，所述閉環控制使命令的壓力成正比地增大，以便修正所述誤差。當命令的壓力比預定的最大閾值增加或者減小時，發生″閉環增大″或者″閉環減小″。
通過調整起始壓力自適應參數解決上面識別的換擋偏差的方法如圖7所示。在步驟121，若檢測出早期滑移，則增大所述起始壓力自適應參數。在步驟122，若檢測出或者短換擋或者閉環增大和爆燃，則增大起始壓力自適應參數。按照本發明一個推薦實施例，起始(off-going)自適應參數是上述多位表，而單元在步驟121和122與它們對特定的偏差負責的程度成正比地增大。在步驟124，若檢測出後期滑移，則減小起始壓力自適應參數。在步驟126，若檢測出或者長換擋或者閉環減小，則減小所述起始壓力自適應參數。在步驟128，若檢測出或者短換擋或者閉環增大，而且不符合對於步驟120-126的判據，則減小所述起始壓力自適應參數。在步驟130，若檢測出爆燃，而且沒有短換擋或者閉環增大，則增大所述起始壓力自適應參數。在步驟132，若不符合步驟120-130的判據，則如以下詳細描述的，以增量方式減小所述起始壓力自適應參數，以便產生爆燃。
為了在步驟132校正所述自適應參數，在不符合步驟120-130的判據過程中在預定次數的換擋之後修改所述起始壓力自適應參數。更精確地說，若不符合步驟120-130的判據的換檔出現次數達到預定數目，則在後來的換擋過程中以增量方式減小多位起始壓力自適應參數的低扭矩單元點，直至檢測出偏差的任何增大或者達到最小鉗位，而且此後以增量方式增大所述低扭矩單元點，直至所述偏差不再存在。在本發明的所述推薦實施例中，起始壓力自適應參數是由上述三位表組成的，而在步驟132的修正只施加在低扭矩單元，但是，應當指出，在各替代的實施例中這樣的修正可以施加於其他單元。
最好按照圖7的方法，按照通過以下方程式獲得的修正值增大或者減小所述起始壓力自適應參數(完全的修正)(標量)(增益)(增益2)。完全的修正或者是標定信號或者是測量信號，諸如來自渦輪機速度的信號，這給出校正所述自適應問題的項。所述標量隨換擋偏差類型而變，因為有些換擋偏差要求比其他換擋偏差更進取的校正作用。所述增益與自適應誤差計數器有關，後者跟蹤起始壓力自適應參數運動的方向。增益2是一個變量，設計成給可造成給定的偏差的起始(off-going)離合器多位自適應的特定單元賦予加權修正。因此，增益2與它們對所述偏差負責的程度成正比地修正所述起始(off-going)離合器多位自適應參數的這些單元，使得甚至不必施加所述校正。若在相繼出現的換低擋過程中所述起始壓力自適應參數增加，則所述自適應誤差計數器每次換擋增大到預定的最大值，例如，7。相似的，若在相繼出現的換低擋過程中所述起始壓力自適應參數減小，則所述自適應誤差計數器每次換擋減1，直至達到預定的最小值，例如，-7。所述增益是根據自適應誤差計數器值建立的，使得所述增益的振幅與所述自適應誤差計數器的絕對值成正比。換句話說，在所述自適應誤差計數器中每次相繼出現的加1或減1，都產生較大的增益。這樣，若在相繼出現的換低擋過程中所述起始壓力自適應參數已經被命令在一個方向上改變，亦即，增強或者減弱，則所述自適應校正的程度可能增強。因而，所述修正值響應相繼出現的發生換擋偏差的被監測的換低擋的數量而改變。若所述起始壓力自適應參數增強，然後隨後減小，或者相反，則所述自適應誤差計數器復位為零，而所述增益變成它的最小值。另外，應當指出，所述容積自適應參數以類似的方式增強和減弱。
上面詳細描述了所述起始壓力修正之後，以下將討論進入(on-coming)容積自適應參數。參見圖6d，其中表示換擋偏差，亦即，可以通過調整進入(on-coming)容積校正的偏離圖5a的預定最優換擋的偏差。更精確地說，圖6d表示負重疊渦輪機浮動情況下的換擋偏差，這是一種這樣的換檔偏差，其中渦輪機速度nt7在低於命令的齒輪速度Cg的值上浮動，因此不能在所需的時間內抵達所述命令的齒輪速度Cg。
圖8中示出用於調整進入(on-coming)容積自適應參數的方法。在步驟134，當檢測出爆燃時，增大進入(on-coming)容積自適應參數，不論檢測出短換擋還是閉環增大，所述命令的齒輪渦輪機加速度低於預定的最小值，而且沒有檢測出早期滑移。在步驟136，當爆燃控制被引發時，增大進入(on-coming)容積自適應參數。當Ts超過命令的齒輪速度Cg一個被認為是過量的數量時，爆燃控制被引發。在本發明的推薦的實施例中，當Ts超過所述命令的齒輪速度Cg大於例如300rpm時，爆燃控制被引發。在步驟138，當檢測出極短的換擋而且既沒有檢測出爆燃又沒有檢測出長換擋時，或者當檢測出負重疊渦輪機浮動，又沒有檢測出後期滑移時，減小所述進入(on-coming)容積自適應參數。在步驟140，所述進入(on-coming)容積自適應參數以增量方式減小。步驟132的所述增量減小操作是用與上述在步驟122針對起始壓力自適應參數的相同的方法完成的。另外，應當指出，步驟132和122的增量減小最好配置成是在後來的換擋過程中交替的，使得只有一個或者另一個在單一的換擋過程中完成。
所述偏差爆燃(flare)和短換擋可造成或者不適當的壓力或者不適當的算出的容積。由此，在步驟134存在關於進入(on-coming)容積自適應參數的上限，用來避免對由不正確的起始壓力值引起的偏差的進入(on-coming)容積校正。更精確地說，提示已知容積增大到最大極限以上的偏差很可能造成起始壓力而不是容積，並通過上述起始壓力自適應解決問題。在步驟134施加的極限最好用壓力開關(未示出)實現，它設計成抑制進入(on-coming)容積增大到大於預定的最大值。這樣，起始壓力和進入(on-coming)容積自適應地一起工作，以便識別是什麼造成所述偏差，因而在此後以適當的方式解決所述偏差。
儘管已經詳細描述本發明的最佳實施方式，但是本發明所涉及的專業的技術人員會在後附的權利要求書的範圍內想出不同的替換設計和實施例來實踐本發明。
權利要求
1.一種用於改善具有自動變速器和動力源的動力傳動系開油門換低擋的方法，所述自動變速器還具有起始離合器和進入離合器，所述方法包括計算最優起始離合器扭矩和壓力；計算最優變速器輸入扭矩值；以這樣一種方式控制所述動力源的輸出，即，把當前變速器輸入扭矩值改變為所述最優變速器輸入扭矩值；建立自適應參數；在開油門換低擋過程中監測變速器工作特性；分析所述變速器工作特性，以便識別偏離預定的最優換低擋的至少一個預定的偏差；以及響應所述至少一個偏差，調整所述自適應參數，以便改善後來的開油門換低擋。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述自適應參數是由多個單元組成的多位起始離合器壓力自適應參數。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述所述自適應參數的調整包括調整所述多位起始離合器壓力自適應參數。
4.如權利要求3所述的方法，其中對所述多位自適應參數的調整包括按照它們各自對特定的偏差負責的程度調整一個或多個單元，從而所述單元的調整不必均勻地加到所述各單元上。
5.如權利要求4所述的方法，其中還包括在所述第一次開油門換低擋之後預定的開油門換低擋次數過程中監測所述變速器的工作特性；以及若在所述預定的開油門換擋低次數過程中沒有檢測出所述至少一個偏差，則在所述預定的開油門換低擋次數之後至少一次換低擋中間的每一次之後，減小所述自適應參數，直至出現遞增的偏差。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述進入離合器具有加壓腔，而所述自適應參數是所述進入離合器加壓腔的估計的容積。
7.如權利要求1所述的方法，其中在所述開油門換低擋的所述扭矩階段過程中計算最優起始離合器壓力的所述操作基於所述變速器的扭矩分析。
8.如權利要求1所述的方法，其中在所述開油門換低擋的所述慣性階段過程中計算最優變速器輸入扭矩值的所述操作基於所述變速器的扭矩分析。
9.如權利要求1所述的方法，其中按照把當前變速器輸入扭矩值改變為所述最優變速器輸入扭矩值所需的數量來控制所述動力源輸出的所述操作是通過抑制所述動力源的火花來完成的。
10.如權利要求1所述的方法，其中按照把當前變速器輸入扭矩值改變為所述最優變速器輸入扭矩值所需的數量來控制所述動力源輸出的所述操作是通過改變所述動力源的燃料消耗量來完成的。
11.如權利要求1所述的方法，其中按照把當前變速器輸入扭矩值改變為所述最優變速器輸入扭矩值所需的的數量來控制所述動力源輸出的所述操作是通過改變所述動力源的空氣吸入量來完成的。
12.一種用於動力傳動系的控制設備，所述動力傳動系具有動力源和自動變速器，所述自動變速器具有輸入軸和輸出軸；第一離合器和第二離合器；第一和第二填充腔，為了對所述第一和第二離合器進行液壓操縱而分別向所述填充腔提供液壓油；第一和第二執行器，分別配置成選擇性地允許加壓液體進入所述第一和第二填充腔；其中所述第一離合器和所述第二離合器配置成在開油門換低擋過程中通過所述第一離合器的分離和所述第二離合器的嚙合實現速比改變，所述控制設備包括控制器，運行時連接到所述第一執行器和所述第二執行器，以便控制所述第一離合器的選擇性分離，從而使所述第一離合器成為起始離合器，並使所述第二離合器嚙合，從而使所述第二離合器成為進入離合器；所述控制器編程並配置成計算最優起始離合器壓力；所述控制器編程並配置成計算最優變速器輸入扭矩值；所述控制器編程並配置成控制所述動力源的輸出，以便把當前變速器輸入扭矩值改變為所述最優變速器輸入扭矩值；所述控制器編程並配置成建立自適應參數；所述控制器編程並配置成在所述開油門換低擋過程中監視變速器特性；所述控制器編程並配置成分析所述變速器特性，以便識別偏離預定的最優換擋的預定的換擋偏差；以及所述控制器編程並配置成響應所述換擋偏差而調整所述自適應參數，使得所述換擋偏差被校正，並改善後來的換低擋。
13.如權利要求12所述的設備，其中所述控制器編程並配置成產生所述起始離合器要響應的起始離合器壓力命令，以及所述自適應參數是關於起始離合器壓力的三位表。
14.如權利要求12所述的設備，其中所述控制器配置成產生所述離合器要響應的進入離合器壓力命令；其中所述控制器配置成確定何時產生所述進入離合器壓力命令，以便根據估計的進入離合器加壓腔容積來實現速比改變；以及其中所述自適應參數是進入離合器容積自適應參數，所述估計的進入離合器加壓腔容積的值取決於所述進入離合器容積自適應參數。
15.如權利要求12所述的方法，其中所述控制器配置成通過改變燃料消耗量來控制所述動力源輸出。
16.一種方法，它包括建立自適應參數；計算關於所述自適應參數的初始的估計值；在多個開油門換低擋過程中監測變速器工作特性；確定對於多個換低擋中的每一個所述變速器工作特性是否指明發生偏離預定的最優換低擋的預定換擋偏差；以及在所述各換低擋中間的每一次換低擋之後調整自適應參數的值，對於所述各換低擋操作，所述變速器工作特性表示發生第一換擋偏差。
17.如權利要求16所述的方法，其中調整所述自適應參數的值的所述操作包括對所述自適應參數施加修正值。
18.如權利要求16所述的方法，其中還包括響應其中發生第一預定的換擋偏差的多次連續監測的換低擋操作而改變所述修正值。
全文摘要
本發明提供一種方法和設備，在數學上計算自適應參數的初始值，此後對自動變速器中的開油門換低擋進行自適應控制，其中在後來的開油門換低擋過程中診斷和修正換擋過程中變速器的偏差。本發明是通過監測變速器特性進行的，包括開油門換低擋過程中的輸入速度、輸出速度和換擋持續時間，並識別對可以接受模式的偏離。每一種偏離類型都要求一種特定的補救方法，並根據次數和/或某次的命令的壓力算出適當的調整，通過針對同樣類型的下一次換擋改變一個或多個初始的狀態來實現所述調整。所述調整可以是大的，以便在下一次換擋時完全地或者大部分地實現校正。相反，為了避免過校正，小的增量可能是必要的。
文檔編號F16H59/14GK1763402SQ20051011886
公開日2006年4月26日 申請日期2005年10月24日 優先權日2004年10月22日
發明者M·D·懷頓, R·L·威廉斯 申請人:通用汽車公司