專利名稱：自適應自動變速箱換高檔控制的制作方法
本申請是共同未決的于1999年1月14日提交的、系列號為No．09／232，252、名稱為“自動變速箱換高檔控制(AUTOMATEDTRANSMISSION UPSHIFT CONTROL)”、已轉讓給EATON公司即本申請的受讓人的美國申請的繼續(xù)部分。
本申請涉及共同未決的于1999年_________ 日提交的、系列號為No．09／[99-TRN-274]、名稱為“自適應自動變速箱換低檔控制(ADAPTIVE AUTOMATED TRANSMISSION DOWNSHIFT CONTROL)”、已轉讓給EATON公司即本申請的受讓人的美國申請。
本發(fā)明涉及一種用于控制至少半自動的機械變速箱系統(tǒng)的換高檔的控制方法／系統(tǒng)。具體說，本發(fā)明涉及汽車自動機械變速箱中換高檔的控制，其中該系統(tǒng)感測指示出從當前接合的傳動比(RO)換高檔的條件，進而評價跳高檔的愿望，然后是向高換一檔的愿望，命令執(zhí)行認為適當?shù)膿Q高檔。更具體說，本發(fā)明將感測指示出操作者對性能的需求的條件，然后相應地修改評價可能的跳檔的準則。
現(xiàn)有技術中已知汽車用的全自動或半自動機械變速箱系統(tǒng)，如可參見美國專利NO．4，361，060；4，648，290；4，722，248；4，850，236；5，389，053；5，487，004；5，435，212及5，755，639。
現(xiàn)有技術中已知對自動變速箱系統(tǒng)的控制，尤其是在保持主離合器接合時完成換檔和／或評價換一檔和／或跳檔的可行性中的控制，如可參見美國專利No．4，576，065；4，916，979；5，335，566；5，425，689；5，272，939；5，479，345；5，533，946；5，582，069；5，620，392；5，489，247；5，490，063；5，509，867，其公開的內(nèi)容在此作為參考。
本發(fā)明的控制提供了一種對汽車自動機械變速箱系統(tǒng)的控制，其感測指示從當前接合傳動比換高檔的條件，然后評價大幅度跳檔的愿望，然后是跳高一檔，然后是換高一檔，繼而命令執(zhí)行換高檔至根據(jù)當前汽車工況認為適當?shù)牡谝荒繕怂俦取?br> 在優(yōu)選實施例中通過以下設定完成上述目標(ⅰ)為完成換高檔所需的最大可接受換檔時間；(ⅱ)換檔可行性規(guī)則以確定在當前汽車工況下提議的換高檔是否可行。換高檔可行性規(guī)則包括兩部分檢驗，(a)換高檔能在最小發(fā)動機速度以上完成嗎 (b)當完成時，發(fā)動機在目標速比將提供足夠的扭矩給驅動輪以允許至少最小汽車加速度嗎 評價大幅度換高檔(即，換高檔自GR至GR+3)(GR，gear ratio傳動比)，然后是跳高一檔(即，換高檔至GR+2)，以確定是否(ⅰ)它們能在最大可接受換檔時間內(nèi)完成(ⅱ)它們是否可行。如果被評價的跳高檔滿足兩項檢驗，則合適，命令執(zhí)行。如果跳高檔不合適，評價換高一檔(即換高檔至GR+1)的可行性，如果可行則命令執(zhí)行。
如果感測到一種性能模式下的運行，通常如果節(jié)氣門位置較高(如85％或更高)，則增加最小發(fā)動機轉速，以同步實現(xiàn)可能的跳高檔，迫使更符合性能意向的檔位選擇。
相應地，提供了一種改進的自動機械變速箱的換高檔控制，當要求性能運行時，該控制將根據(jù)一準則自動評價和命令適當?shù)奶邫n，以迫使選擇所需性能的傳動比。
通過閱讀下面結合附圖對優(yōu)選實施例的描述，可以了解本發(fā)明的種種目標和優(yōu)點。


圖1是應用了本發(fā)明的控制的自動機械變速箱系統(tǒng)的方框圖形式的示意說明。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的圖1所示變速箱系統(tǒng)換檔點曲線的圖形示意圖。
圖3A和3B是本發(fā)明的控制的流程圖示意說明。
圖1中示出了用于汽車的至少半自動的機械變速箱系統(tǒng)。自動變速箱系統(tǒng)10包括燃油控制發(fā)動機12(如公知的柴油發(fā)動機等)、多檔變速箱14、驅動地插在發(fā)動機和變速箱輸入軸18之間的非剛性聯(lián)接(non-positive coupling)16(如摩擦主離合器)。變速箱14可以是組合式，包括主變速器串聯(lián)一個分級式和／或范圍式副變速器。這種形式的變速箱，尤其用于重型車輛，通常具有6，7，8，9，10，12，13，16或18個前進檔。這種變速箱的例子可見美國專利No．5，390，561和5，737，978，其公開的內(nèi)容在此作為參考。
變速箱輸出軸20從變速箱14向外延伸并通常借助傳動軸24驅動地連接到車輛驅動橋22上。圖中示出的主離合器16包括連接在發(fā)動機曲軸／飛輪上的驅動部分16A和聯(lián)接到變速箱輸入軸18上并用于摩擦接合到驅動部分16A上的從動部分16B。換高檔制動器26(也稱為輸入軸制動器或慣性制動器)可以用來選擇性地減速輸入軸18的旋轉速度，以便更迅速地換高檔，這是已知的?，F(xiàn)有技術中已知輸入軸或換高檔制動器，如可參見美國專利No．5，655，407和5，713，445。
基于微處理器的電控單元(或ECU)28用來接收輸入信號30和根據(jù)預定的邏輯規(guī)則處理該輸入信號，從而發(fā)出命令信號32給各種系統(tǒng)致動器等。這種基于微處理器的控制器是公知的，如可參見美國專利No．4，595，986。
系統(tǒng)10包括一個用于感測發(fā)動機轉速和提供指示該轉速的輸出信號(ES)的轉速傳感器34，一個用于感測輸入軸16的轉速并提供指示該轉速的輸出信號(IS)轉速傳感器36，以及一個用于感測輸出軸20的轉速并提供指示該轉速(OS)的轉速傳感器38。可以備有一個傳感器40用于感測節(jié)氣門踏板的位移并提供指示該位移的輸出信號(THL)。可以備有一個換檔控制操縱臺42用于使操作者可以選擇變速箱系統(tǒng)的工作模式并提供指示該模式的輸出信號(GRT)。
眾所周知，如果離合器接合，發(fā)動機的轉速可以從輸入軸轉速和／或輸出軸轉速和接合的傳動比確定(ES=IS=OS*GR)。
系統(tǒng)10也可包括傳感器44和46分別用來感測車輛腳制動器(又稱行車制動器)和發(fā)動機制動器的工作，并提供分別指示其工作的信號FB和EB。
主離合器16可以根據(jù)來自ECU 28的輸出信號通過離合器踏板48或通過離合器致動器50控制。作為另一種選擇，可以備有一個響應控制輸出信號的致動器，其可以被人工離合器踏板的操作越過。在優(yōu)選實施例中，離合器由人工控制，只用來使車輛起步(見美國專利NO．4，850，236；5，272，939和5，425，689)。變速箱14可以包括一個變速箱致動器52，該致動器響應來自ECU 28的輸出信號和／或向ECU 28發(fā)出指示其被選定位置的輸入信號。這種換擋機構，通常稱為X-Y換檔型，在現(xiàn)有技術中已知，如可參見美國專利No．5，305，240和5，219，391。致動器52可以使變速箱14的主和／或副變速器換檔。離合器16的接合和分離狀態(tài)可以通過位置傳感器(未示出)感測或者可以通過比較發(fā)動機轉速(ES)和輸入軸轉速(IS)確定。
發(fā)動機的燃油供給最好通過電子發(fā)動機控制器54控制，該控制器54接受來自ECU 28的命令信號和／或為ECU 28提供輸入信號。有利的是，發(fā)動機控制器54與符合公知的工業(yè)協(xié)議如SAE J1922，SAE 1939和／或ISO 11898的工業(yè)標準數(shù)據(jù)鏈路DL通信。ECU 28可以結合在發(fā)動機控制器54內(nèi)部。
眾所周知，為了自動換檔，ECU 28必須確定何時要求換高檔和換低檔以及換一檔或跳檔是否合適(見美國專利No．4，361，060；4，576，065；4，916，979和4，947，331)。
圖2是換檔點曲線示意圖，用來確定換檔命令何時應由ECU 28發(fā)給換檔致動器52。實線60是默認換高檔曲線，而實線62是默認換低檔曲線。眾所周知，如果車輛運行到換高檔曲線60右邊，則應命令變速箱14換高檔，而如果車輛運行到換低檔曲線62左邊，則應命令變速箱14換低檔。如果車輛運行在曲線60和62之間，則不要求變速箱換檔。
換檔曲線60表示了對各種節(jié)氣門開度下的發(fā)動機轉速(ESU／S)，在這些發(fā)動機轉速下指示了從當前接合的傳動比(GR)換高檔(即，命令)。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的控制，如果要求從當前接合的傳動比(GR)換高檔(即，如果在當前節(jié)氣門開度發(fā)動機轉速(ES)大于在換檔點曲線60上的換高檔發(fā)動機轉速(ESU／S))，則啟動一序列以識別合適的換高檔目標速比(GRTARGET)，如果有的話。然后，控制將評價跳檔的合適性然后是換高一檔的合適性，并命令換高檔至認為合適的第一可能目標速比。
完成換高檔的最大時間基于換檔質量、汽車性能等考慮建立。例如對重型卡車，該時間值可以大概在1．0秒到2．0秒之間的值。
建立兩部分可行性檢驗(1)給定當前的／假定的發(fā)動機和車輛減速度，發(fā)動機轉速將處于高于預選的最小發(fā)動機轉速ESMIN的一個同步值嗎 例如，ESMIN有一個默認值選在約1100到1300轉每分(rpm)，這對典型的重型柴油機來說是峰值扭矩轉速或者接近峰值扭矩轉速。發(fā)動機減速度可以利用或者不利用發(fā)動機制動來評價。該邏輯可以參見美國專利No．5，335，566和5，425，689，其公開的內(nèi)容在這里作為參考。利用發(fā)動機制動器(又稱排氣制動器和Jake致動器)增強換高檔是已知的，如可參見美國專利No．5，409，432；以及(2)在完成想要的換高檔時，驅動輪上的扭矩將提供足夠的扭矩以實現(xiàn)至少最小車輛加速度嗎 (見美國專利No．5，272，939和5，479，345，其公開的內(nèi)容在這里作為參考。)如果可行性檢驗的兩部分中的一個或兩個未滿足，則換高檔至被評價的目標速比(GR+1，2，3，……)不可行而不作該命令。
根據(jù)本發(fā)明的邏輯，在感測到指示出一個換高檔(ES＞ESU／S)時，則(1)評價從當前接合速比大幅度跳高檔(GR到GR+3)(不利用發(fā)動機制動)，如果換高檔至GR+3是(ⅰ)可行的并且(ⅱ)能夠在最大時間內(nèi)完成，則是合適的，換高檔至GR+3將被啟動。如果不是，(2)然后評價跳高一檔至GR+2(不利用發(fā)動機制動)，如果換高檔至GR+2是(ⅰ)可行的并且(ⅱ)能夠在最大時間內(nèi)完成，則是合適的，換高檔至GR+2將被啟動。如果不是，(3)然后評價換高一檔至GR+1(不利用發(fā)動機制動)，如果換高檔至GR+1(不利用發(fā)動機制動)是可行的，則將命令換高檔至GR+1(不利用發(fā)動機制動)。如果不是，(4)然后評價利用發(fā)動機制動換高一檔至GR+1，如果利用發(fā)動機制動換高檔至GR+1是可行的，則將命令利用發(fā)動機制動換高檔至GR+1。如果不是，(5)不啟動換高檔。
為了在操作者要求某性能(performance)時提供增強的性能，例如，當節(jié)氣門踏板高于參考值(通常約85-90％)時，用來評價跳高檔的最小發(fā)動機轉速被增加一個性能補償值(即，ESMIN=ESDEFAULT+性能補償值)。對限速約為2100RPM(轉每分)的典型的柴油機來說，補償值等于約50-150RPM。通過提高用來評價跳高檔(但不是換高一檔)的最小發(fā)動機轉速值，加強了更符合性能意向的檔位選擇。
作為另一種選擇，當節(jié)氣門位置超過了參考值，用來評價跳高檔的最小發(fā)動機轉速值可以在幾次遞增或者連續(xù)地從默認值提高到其完全補償值。
圖3A和3B以流程圖示出了本發(fā)明的控制。本發(fā)明的控制邏輯將引起換高檔至某速比，導致發(fā)動機轉速接近但不少于標定值ESMIN，該標定值在默認值時處于或者接近于發(fā)動機的峰值扭矩轉速，在默認值加補償值時處于或者接近于發(fā)動機的峰值功率轉速。盡管在圖3A和3B中僅示出了跳高一檔，但本發(fā)明也可用于跳兩個或三個或更多檔位。
在本發(fā)明的一種替換實施例中，如果發(fā)現(xiàn)被評價的跳高檔(不利用發(fā)動機制動器)不可行，則可評價該同一跳高檔并命令利用發(fā)動機制動器。
相應地，可以看出，提供了一種在至少部分自動的機械變速箱系統(tǒng)中控制換高檔的改進的控制系統(tǒng)／方法。
盡管在這里以一定具體程度地描述了本發(fā)明，但應理解該優(yōu)選實施例的描述只是舉例性的，在不超出后附權利要求書的精神和范圍的情況下可以對形式和細節(jié)作出多種改變。
權利要求
1．一種在車輛自動機械變速箱系統(tǒng)(10)中控制自動換高檔的方法，該變速箱系統(tǒng)包括燃油控制發(fā)動機(12)、多檔機械變速箱(14)和一個控制器(28)，該控制器用于接收輸入信號(30)包括一個或多個指示發(fā)動機轉速(ES)、接合的速比(GR)和車速(OS)的信號，并根據(jù)邏輯規(guī)則處理所述的輸入信號以向變速箱系統(tǒng)致動器發(fā)出命令輸出信號(32)，所述變速箱系統(tǒng)致動器包括使所述變速箱有效換檔的變速箱致動器(52)，所述方法包括建立換高檔可行性準則，由此只有在感測到車輛工況下、在高于預定的發(fā)動機轉速(ESMIN)上能夠獲得基本同步時，換高檔至目標速比才被認為是可行的；所述方法的特征在于(ⅰ)感測節(jié)氣門位置(THL)；(ⅱ)比較節(jié)氣門位置和性能參考值(REF)；(ⅲ)如果是至少下述之一(a)考慮換高一檔的可行性或者(b)如果節(jié)氣門位置小于所述性能參考值，使所述發(fā)動機轉速等于默認值(ESMIN=ESDEFAULT)；以及(ⅳ)如果(a)考慮跳高檔的可行性和(b)節(jié)氣門位置超過所述性能參考值，使所述發(fā)動機轉速等于補償值加默認值之和(ESMIN=ESDEFAULT+補償值)。
2．如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能參考值約為節(jié)氣門全開的80-90％。
3．如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述補償值約為50-150RPM。
4．如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述補償值約為50-150RPM。
5．如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動機是一柴油發(fā)動機，所述默認值約為1200RPM，所述補償值約為100RPM。
6．如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動機是一柴油發(fā)動機，所述默認值約為1200RPM，所述補償值約為100RPM。
7．一種在車輛自動機械變速箱系統(tǒng)(10)中控制自動換高檔的方法，該變速箱系統(tǒng)包括燃油控制發(fā)動機(12)、多檔機械變速箱(14)和一個控制器(28)，該控制器用于接收輸入信號(30)包括一個或多個指示節(jié)氣門位置(THL)、發(fā)動機轉速(ES)、接合的速比(GR)和車速(OS)的信號，并根據(jù)邏輯規(guī)則處理所述的輸入信號以向變速箱系統(tǒng)致動器發(fā)出命令輸出信號(32)，所述變速箱系統(tǒng)致動器包括使所述變速箱有效換檔的變速箱致動器(52)，所述方法包括(ⅰ)建立完成跳高檔的最大可接受時間(TMAX)；(ⅱ)建立換高檔可行性準則，由此只有在感測到車輛工況下，滿足下列時換高檔至目標速比才被認為是可行的，(a)在高于預定發(fā)動機轉速時能夠獲得基本同步以及(b)在接合目標速比時，車輛將能夠達到至少預定的加速度(dOS／dt)；(ⅲ)在感測到要求從接合的速比(GR)換高檔(ES＞ESU／S)后，然后(a)確定在不大于所述最大可接受時間內(nèi)從當前接合的速比向高跳兩個檔位(GRTARGET=GR+2)是否可行，如果是，命令從當前接合速比向高跳兩個檔位；如果否，(b)然后確定換高一檔(GRTARGET=GR+1)是否可行，如果可行，命令從當前接合速比換高一檔；所述方法的特征在于(ⅰ)感測節(jié)氣門位置(THL)；(ⅱ)比較節(jié)氣門位置與性能參考值(REF)；(ⅲ)如果是至少下述之一(a)考慮換高一檔的可行性或者(b)如果節(jié)氣門位置小于所述性能參考值，使所述發(fā)動機轉速等于默認值(ESMIN=ESDEFAULT)；以及(ⅳ)如果(a)考慮跳高檔的可行性和(b)節(jié)氣門位置超過所述性能參考值，使所述發(fā)動機轉速等于補償值加默認值之和(ESMIN=ESDEFAULT+補償值)。
8．如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能參考值約為節(jié)氣門全開的80-90％。
9．如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述補償值約為50-150RPM。
10．如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述補償值約為50-150RPM。
11．如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動機是一柴油機，所述默認值約為1200RPM，所述補償值約為100RPM。
12．如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動機是一柴油機，所述默認值約為1200RPM，所述補償值約為100RPM。
13．如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述補償值有一固定值。
14．如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述補償值隨節(jié)氣門位置變化。
15．一種在車輛自動機械變速箱系統(tǒng)(10)中控制自動換高檔的控制系統(tǒng)，該變速箱系統(tǒng)包括燃油控制發(fā)動機(12)、多檔機械變速箱(14)和一個控制器(28)，該控制器用于接收輸入信號(30)包括一個或多個指示節(jié)氣門位置(THL)、發(fā)動機轉速(ES)、接合的速比(GR)和車速(OS)的信號，并根據(jù)邏輯規(guī)則處理所述的輸入信號以向變速箱系統(tǒng)致動器發(fā)出命令輸出信號(32)，所述變速箱系統(tǒng)致動器包括使所述變速箱有效換檔的變速箱致動器(52)，所述控制系統(tǒng)包括建立換高檔可行性準則的邏輯規(guī)則，由此只有在感測到車輛工況下、在高于預定的發(fā)動機轉速(ESMIN)上能夠獲得基本同步時，換高檔至目標速比才被認為是可行的；所述控制系統(tǒng)的特征在于對以下有效的所述邏輯規(guī)則(ⅰ)感測節(jié)氣門位置(THL)；(ⅱ)比較節(jié)氣門位置和性能參考值(REF)；(ⅲ)如果考慮換高一檔的可行性或者如果節(jié)氣門位置小于所述性能參考值，使所述發(fā)動機轉速等于默認值(ESMIN=ESDEFAULT)；以及(ⅳ)如果(a)考慮跳高檔的可行性和(b)節(jié)氣門位置超過所述性能參考值，使所述發(fā)動機轉速等于補償值加默認值之和(ESMIN=ESDEFAULT+補償值)。
16．如權利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的性能參考值約為節(jié)氣門全開的80-90％。
17．如權利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述補償值約為50-150RPM。
18．如權利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述補償值約為50-150RPM。
19．如權利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機是一柴油機，所述默認值約為1200RPM，所述補償值約為100RPM。
20．如權利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機是一柴油機，所述默認值約為1200RPM，所述補償值約為100RPM。
21．如權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機有一最大扭矩轉速，所述默認發(fā)動機轉速(ESDEFAULT)基本等于所述最大扭矩轉速。
22．如權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的補償值有一固定值。
23．如權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述補償值隨節(jié)氣門位置變化。
全文摘要
一種用在汽車上的自動機械變速箱(10)中控制換高檔的方法/系統(tǒng)。當要求從當前接合的速比(GR)換高檔(ES>ES
文檔編號F16H61/16GK1280926SQ0012029
公開日2001年1月24日 申請日期2000年7月19日 優(yōu)先權日1999年7月19日
發(fā)明者D·P·亞尼克 申請人:易通公司