[发明专利]对车辆的变速器中的换档能量进行管控

说明书

技术领域

本发明涉及自动且自动化的变速器，其具有通过适当的控制系统一次 能够选择一个的多个速比。这样的变速器通常设置在车辆中。本发明公开 了对发动机的扭矩输出进行管控的方法、用于实现该方法的系统以及包括 该系统的车辆。

背景技术

车辆变速器通常被分类为手动式或自动式。在手动式变速器中，车辆 驾驶员主要通过小心地控制可脱开的离合器来确定速度以及速比改变的 平滑性。

在“自动式”变速器中，这样的速比改变是由控制系统来确定的，其 中，离合器断开(de-clutching)和离合器重新接合(re-clutching)的速 率不是由车辆驾驶员确定的。这样的变速器通常可以以完全自动模式进行 操作，或者按照要求允许驾驶员开始速比改变。为了本发明的目的，自动 化的手动式变速器(即，具有用以使换档杆(shiftlever)和离合器移动 的致动器的手动式变速器)由于设置有用于对离合器断开和离合器重新接 合进行驱动的控制系统而落入自动式类别。

早已认识到，对在速比变换期间的能量进行管控略有难度。在手动式 变速器中，车辆驾驶员通过使离合器充分地滑动来对通过离合器所传递的 能量进行管控，以确保对驱动器的平滑脱离和重新接合。一般来说，驾驶 员会尽可能快速地进行速比改变，同时避免突然拉紧(take-up)驱动器， 这可能对于车辆乘员而言是不舒适的。通常应当避免驱动器的长时间拉紧 以便防止离合器过度磨损。驾驶员还必须应对负载和坡度的变化，并且在 经历空档的情况下避免发动机转速过度增大。

确保在自动速比改变期间的适当换档能量不是一项容易的任务，因为 车辆使用的变化很多，并且还因为离合器性能会由于使用年限和其它外部 因素(诸如温度)而变化。特别地，通常必须调节发动机扭矩以满足变速 器的即时需求，使得例如新选择的速比既不会太慢接合也不会太快接合。 例如可根据加速器踏板位置来要求离合器接合的速度的变化。

已知确定在速比改变期间的发动机扭矩要求的系统和方法，而这些系 统和方法并不构成本发明的部分。发动机扭矩要求例如可以包含在发动机 电子控制单元(ECU)的查找表中，或者通过参考考虑到诸如发动机转速、 行驶速度和驾驶员要求的常规因素的适当算法来确定发动机扭矩要求。一 般来说，应当在发动机处尽可能快速地且基本上即时地实现对改变扭矩需 求的请求。

在汽油发动机中，对扭矩改变需求的快速响应受到在常规的节流阀下 游且在发动机进气阀上游的进气歧管中的空气量的影响。通过改变节流阀 的位置而对扭矩改变需求作出响应的特征是“慢”，这是因为已存在于进 气歧管中的空气会影响接下来的一些燃烧事件的发动机动力输出。最后， 随着调整节流阀，至气缸的进气量将会改变，从而扭矩输出与需求相匹配； 然而，该响应速率并未快到足以满足在变速器中的速比改变期间的要求。

可以快速改变的一个燃烧因素是在火花塞处的点火火花的定时。该响 应速度可以至少为比改变节流阀位置的影响快的量级，并且可以在发动机 的一个TDC(上止点)内实现该响应速度。

为了在速比改变期间确保对扭矩减小需求的快速响应，已知的是改变 点火定时以减小在燃烧事件期间产生的动力，可以预期的是，随着新速比 接合，将会要求动力增大。可以通过将点火定时改变为用于有效燃烧的最 佳位置来快速地实现动力的增大，而无需等待增加空气量。可以逐个气缸 地实现这种快速响应，使得多缸发动机的连续点火事件可具有不同的点火 火花定时。

因而，举例来说，在速比升档期间，可始终假设多缸发动机经受迫切 的扭矩降低需求，接着经受扭矩升高需求直至初始水平。供给燃料的量通 常与空气量相当以便实现化学计量燃烧。

需要扭矩降低需求是为了避免动力传动系统震动或移开(shunt)，并 且通过延迟点火火花的定时来实现扭矩降低需求；通过重新提前点火火花 的定时来实现扭矩升高需求。这种传统的解决方案在有效的同时还具有在 有意延迟点火的时段期间降低燃烧效率的效果，由此扭矩输出降低。然而， 不完全燃烧导致发动机冷却系统吸收额外的废热、燃料消耗量增大以及产 生不必要的有毒的废气排放物。在当前的多级变速器中，这个问题很严重， 其中，与传统的四档或五档变速相比，当前的多级变速器可具有多达九种 至十种的前进档速比(forwardspeedratio)，由此在正常行驶期间所需要 的升档和降档改变次数增加。