專利名稱：優化牽引的副軸先取扭矩控制的制作方法
優化牽引的副軸先取扭矩控制
相關申請的交叉引用
本申請要求于2006年3月7日提交的美國臨時申請號60/779,937 的權益。
發明的領域
本發明涉及一種用來控制由發動機傳遞到一種全輪驅動(AWD) 車輛的副軸上的扭矩的方法以及一種如此控制的車輛。
背景技術：
全輪驅動車輛具有主軸和副軸。考慮到燃油消耗，在正常的車輛 運行過程中，該主軸通常唯一地由發動機提供動力。為了改良車輛操 縱的目的，某些車輛運行狀況將導致扭矩通過一種聯軸器而被傳遞到 副軸上。通常傳遞到該副軸的扭矩量是可調節的并且由控制器來控 制。造成扭矩被傳遞到該副軸的這些狀況可以包括由于糟糕的路況導 致的牽引損失、由于車輛的速度為了更好地操縱而到該副軸的扭矩分 配、由于車輛加速造成的該主軸上車輪輪胎的牽引損失。
典型地當該控制系統由于車輛加速過程中的牽引損失而將扭矩 傳遞到該副軸時，只有在車輪主軸上的多個傳感器檢測到打滑的狀況 之后才會發生副軸的扭力接合。因而，在扭矩被傳遞到副軸以減輕主 軸打滑的狀況之前存在輕微的延遲。希望提供一種AWD系統，其中 上述延遲可以;陂實質性地減小或者消除。
發明概述
本發明提供一種AWD系統，其中當車輛加速到一種潛在的主軸 打滑狀況時，激活延遲可以實質性地減小或者消除。
隨著在附圖和詳細說明中進一步地說明本發明，本發明的其他特 征對于本領域的普通人士而言將更加清楚。
附圖簡要說明
圖1是根據本發明的實施方案的機動車輛的示意圖。
圖2是本發明的控制系統的計時器的示意性邏輯流程圖。 圖3是本發明的先取扭矩重置邏輯的示意性流程圖。 圖4是根據本發明的先取扭矩設置邏輯的流程圖。
優選實施方案的詳細說明
參見圖1,實施先取扭矩控制系統的車輛總體地標示為10。該車 輛10具有發動機12,它可操作地連4妄到前軸14和后軸16。該車輛 10是一種全輪驅動(AWD)車輛，其中該發動機12將扭矩傳遞到該前 軸14和后軸16兩者。在AWD車輛中該發動機12將扭矩提供給主軸 或前軸14以及副軸或后軸16。但是，應當認識到主軸可以是后軸16 并且副軸可以是前軸14。通過說明并并非進行限制，以下為了i兌明的 目的，該前軸14是主軸而該后軸16是副軸。
多個車輪18被放置在該前軸14與后軸16的兩端。因此，當扭 矩/人該發動機12施加到這些軸14、 16時，這些軸14、 16旋轉導致 這些車輪18旋轉并且允許車輛0移動。聯軸器20被置于發動機12 與后軸16之間的傳動軸22上用來可操作地將發動機12與后軸16連 接。然后控制單元24被用來通過聯軸器20控制施加到后軸16的扭 矩的量。進一步地，多個傳感器26被置于車輛IO上用來檢測車輛運 行狀況，以此使來自這些傳感器26的數據然后被傳輸到控制單元24。 這樣，這些傳感器26被接口或連接到該控制單元24。該控制單元24 確定由發動機12施加到前軸14和后軸16的扭矩的量值。從該發動 機12傳遞到這些軸14、 16的扭矩量由節氣門27來控制，它通常由 該車輛10的駕駛員通過踏板來操作。這樣，根據該節氣門27的位置以及該節氣門27位置的變化率(另外也稱之為節氣門27的速率)來 改變從發動機12傳遞到這些軸14、 16的扭矩量。
圖2展示了控制用于先取扭矩的計時器50的控制系統。該先取 扭矩計時器邏輯回路在啟動功能7的發動機啟動之中開始。隨后啟動 功能7進入決策功能30。決策功能30查詢是否要重置該先取扭矩計 時器(先取重置=真)。決策功能30的默認值為假。若決策功能30 是假，然后該邏輯將轉到決策功能32。決策功能32查詢該計時器50 是否正在運行。決策功能32的默認位置為假；據此，邏輯將進入決 策模塊34。決策功能34查詢該節氣門的啟動率是否超出預先設定值。 決策功能34的默認位置為否。應當注意用于本發明時該節流速率通 常對應于該加速踏板的角行程速率，盡管它們不需要是直接的比例關 系。決策功能34具有為假的默認值并且相應地如果車輛駕駛員踩下 油門踏板不夠快的話，邏輯將返回到決策框30。如果車輛駕駛員已經 使得車輛節氣門被增加到超出預定值，決策功能34將提供"是"的響應 并且將相應地開始增量計時器50。該增量計時器50隨后將通知該決 策功能30它正在運行。決策功能30只有在該先取扭矩計時器重置已 經啟動時才會變為"真"。該先取扭矩計時器重置由如圖3所示的流程 圖邏輯來控制。先取扭矩計時器重置的默i人值是^^，相應地當該計時 器50被打開時決策功能30向下循環到決策功能32。因為計時器50 現在正在運行，決策功能32的邏輯將繼續回到計時器50并且這將會 導致發生連續的循環直到先取扭矩計時器的重置已經被激活為真。當 該先取扭矩計時器重置已經被激活為真時，決策功能30將在進入決 策功能40的邏輯中產生"是"而使計時器50被重置為零。相應地，該 計時器50將由被加速到超過預先設定的加速度的節氣門所啟動并且 該計時器50只有在滿足了圖3中所提供的控制邏輯功能之一時才被 重置為零。
圖3展示了在控制系統中用來重置時鐘50的邏輯。該控制系統 的邏輯將緊_接著啟動功能7示出的發動片幾啟動而開始。通常該計時器
邏輯與該重置的先取扭矩時序邏輯兩者都將以5毫秒的間隔而重新計 算。若該先取扭矩計時器設置為假并且若在之前的取樣時間段內該先 取扭矩計時器設置為真，則在該決策功能60中將進行一次查詢。決 策功能60的默認值將是否定的并且決策功能60只有在該計時器50 已經運行經過預定的時間段后才會是真，如以下所說明。如果決策功 能60的結果是否定的，那么該邏輯進入到決策功能70。決策功能70 只有在該車輛正在運動并且該車輛在之前的如上所述通常為5毫秒左 右的采樣時間段內沒有運動時才會是肯定的。決策功能70只有在車 輛開始移動時才會被激活為"是"。如果該車輛沒有正在移動那么該邏 輯會從決策功能70進入決策功能80。決策功能80只有在該車輛在之 前的5毫秒中在移動并且現在被停止時才會給出"是"的結果。據此， 決策功能80只有在車輛達到停止的時候才會被激活。該邏輯然后進 入決策功能90。決策功能90將為否，除非滿足三個獨立的條件。決 策功能90的第一個條件是車輛必須正在移動。決策功能90的第二個 條件是該節氣門位置等于零。決策功能90的第三個條件是將在以下 說明的先取扭矩請求是等于或者小于零。這個條件只有當車輛操作者 已經把腳從加速器上抬起以使得該加速器踏板到達該零位時才會發 生。如果決策功能90的結果是否，該邏輯將運行到該先取扭矩重置 為假的功能100。先取扭矩重置為假的有效結果是要允許該計時器50 繼續運行。如杲對于決策功能60、 70、 80或者90存在"是"的結果， 其效果將是導致該先取重置為真由此效果是關閉該計時器功能110。
圖4是先取扭矩設置邏輯的邏輯流程圖。先取扭矩設置邏輯本質 上是用來設置扭矩量的邏輯，該扭矩通過該聯軸器20傳遞到副軸。 先取設置邏輯始于發動機的啟動并且大約每5毫秒循環一次。在決策 功能120中，進行該車輛是否在運動的查詢。如該車輛不在運動那么 該邏輯將運行到決策模塊130。在決策功能130中第一個查詢為計時 器50是否被啟動。為了使決策功能130的輸出為真而必須為真的第 二件事情是該計時器50所計的時間低于第一預先設定或停留保持時
間。該停留保持時間通常將是長到足夠地有影響的時段，但是要足夠 地短以便在較短的時間內不能對該車輛做出多次操作者輸入。實踐已
經表明對于該停留保持時間而言大約0.5秒的典型時間段是優選值。 如果計時器50在該0.5秒的停留保持時間還未到期時正在運行，那么 該邏輯將運行到決策功能140,其中該先取設置將^^皮置為真。如果該 計時器已經超過了該第 一預先設定時間段那么該邏輯將進入設定該 先取設置為假的決策功能150。等于假的先取設置將導致決策功能160 中的輸出先取設置為零。通過功能140的先取設置為真將導致在輸出 先耳又設置功能160進行一些特定的計算。回到決策功能120,如果車 輛正在移動，那么該邏輯將運行到決策功能170。在決策功能170進 行兩個必須為真的查詢。第一個查詢是該計時器50的啟動。第二個 查詢是該計時器值是否已小于第二個預定值，它是運動保持時間。如 果該計時器正在運行并且還沒有計數超過該第二個預定時間，決策模 塊170的結果將為"是"并且該先取設置為真的功能模塊180將隨后被 饋給到輸出先取設置160。如果該計時器沒有開啟或者如果該計時器 已經超過了該第二預定值，來自決策功能170的輸出將經過決策功能 190并且該先取設置將為假。如果來自功能180或者140的預定值或 先取設置為真，則該控制系統將計算pd扭矩請求。該pd扭矩請求是 函數，它等于kp乘以節氣門位置+ kd乘以節氣門位置速率。該kp與
限定于O到X的范圍內，對于典型的臥車而言，可調值通常在300牛 頓米的范圍內，但是，對于某些車輛而言它可以更小或者更大。該kp 是車輛速度的函數，該kd是車輛速度的函數。Kp與kd兩者都是針 對某些車輛所選擇的一些可查表的值。隨后該pd扭矩請求從計算框 200被提交到pd扭矩請求原始值計算框210。 Pd扭矩請求原始值等于 當前pd扭矩請求或之前5毫秒所取得的前一 pd扭矩請求中的4交大值。 該pd扭矩請求原始值的實際結果是，盡管該扭矩請求的當前值在任 意給定時間內可以上下波動，但是隨著時間推移pd扭矩請求將總是
相等或者更大。該pd扭矩請求隨后在乘法器功能220中被乘以SWA 因子。乘法器功能220計算基于車輛方向盤角度的SWA因子。因為 大多數全輪驅動車輛在這兩個獨立的軸之間并沒有差速器而是僅僅 在各個軸上的車輪之間有差速器，因此可取的是在困難的轉角駕駛操 作時限制過度的扭矩到達該副軸以防止輪胎打滑或者車輪轉向打滑。 在處理了 SWA因子以后(它在車輛直行時為1而方向盤正在^L轉動 時小于1 )，該pd扭矩請求將隨后在功能塊模塊230中乘以速率限制 值。功能塊模塊230對于所請求的先取扭矩的正增長通常不具有速度 限制。對于降低先取扭矩的請求將是速度受限的以便提供到該副軸的 扭矩不會有一種突然釋放。當先取設置值等于來自功能150或190的 "假"時，發生該降低請求。
在運行過程中該計時器50直到該節氣門被下壓到超過預先設定 的速率(決策功能34)時才會被啟動。若該計時器啟動時車輛是靜止 的，該先取設置邏輯將從決策功能120運行到決策功能塊130。該計 時器50首次啟動時，決策功能30將在該計時器上取時間，它小于通 常是0.5秒的停留保持時間。決策功能130將給出"真"的響應，導致 決策功能140將先取設置置為真而運行到該輸出先取設置160。將在 功能200中計算pd扭矩請求。上述計算隨后將用來在計算器功能210 中計算先取扭矩請求原始值。SWA因子將根據功能220中的方向盤 角度來修改該pd原始扭矩請求。如果該請求在持續增加，在計算功 能230中將沒有速率限制并且該聯軸器20將被接合以滿足該請求。 以上指出的先取扭矩請求將被連續地計算直到該停留保持時間到期。 當滿足該停留保持時間時，決策功能60將激活先取重置110，它導致 該計時器50被關閉。同樣，車輛的運動將導致該先取重置為真，導 致該計時器50被關閉。如果車輛開始移動并且該節氣門位置沒有回 到零位或者如果該先取扭矩請求不等于零，那么該計時器將被重新啟 動并且邏輯框120將具有"是"的響應，導致該計時器被決策功能180 重新啟動到該第二停留保持時間。由聯軸器20連續施加先取扭矩直
到該第二預先設定時間到期。將只對該第 一和第二預先設定時間段的 最大值施加先取扭矩，它將是大約1.1秒。在這一時間之后，其他的
控制系統將根據該車輛的AWD控制系統的其余部分的要求來給多個 副車輪施加扭矩。該先取扭矩的好處在于在由這些傳感器體驗到任何 車輪打滑的感覺之前將扭矩施加到副軸。
盡管已經披露了本發明的多個優選實施方案，應理解它僅僅是以 舉例方式來說明的，并且可以做出不同的修改而不背離以下權利要求 所限定的本發明的精神和范圍。
權利要求
1. 一種控制定向到全輪驅動車輛的副軸上的扭矩的方法，包括至少根據節氣門速率變量來確定先取扭矩值；確定該節氣門速率是否大于預定值；并且以所述先取扭矩值來事先接合所述副軸。
2. 如權利要求1所述的方法，進一步包括還根據節氣門位置變 量來確定所述先取扭矩值。
3. 如權利要求1所述的方法，進一步包括根據車速變量來確定 所述先取扭矩值。
4. 如權利要求1所述的方法，進一步包括根據所述車輛的方向 盤角度來修改所述先取扭矩值。
5. 如權利要求l所述的方法，進一步包括若所述車輛不在運動， 則保持所述先取扭矩值而持續第一預定時間。
6. 如權利要求5所述的方法，進一步包括若所述車輛開始運動， 則保持所述扭矩值而持續第二預定時間。
7. 如權利要求6所述的方法，其中所述第一和第二預先確定時 間值根據車輛運動進行切換。
8. 如權利要求1所述的方法，進一步包括使先取扭矩值的任何 下降呈斜坡式下降。
9. 如權利要求1所述的方法，其中若節氣門位置小于零，則切 斷所述先取扭矩。
10. 如權利要求l所述的方法，其中若節氣門位置小于零并且所 述節氣門速率等于或小于零，則切斷所述先取扭矩。
11. 如權利要求l所述的方法，其中若節氣門位置小于零并且所 述節氣門速率等于或小于零并且所述車輛正在運動時，則切斷所述先 取扭矩。
12. 如權利要求l所述的方法，其中若所述車輛停止，則切斷所 述先取扭矩。
13. 如權利要求l所述的方法，其中先取扭矩值被連續地計算， 并且其中所述先取扭矩值被用來導出原始先取扭矩值，并且所述原始 先取扭矩值等于當前的先取扭矩值或者之前先取扭矩值中的較大者， 其中所述之前先取扭矩值指的是先取扭矩值的當前時段之前的時段 中的先取扭矩值。
14. 一種控制定向到全輪驅動車輛的副軸上的扭矩的方法，包括 根據由基于車速的第一值所修改的節氣門速率變量，和由基于車速的第二值所修改的節氣門位置變量中的至少一個來確定先取扭矩 值；確定該節氣門速率是否大于預定值；并且 以所述先取扭矩值來事先接合所述副軸。
15. 如權利要求14所述的方法，其中所述第一值和所述第二值 -波此不同。
16. 如權利要求14所述的方法，進一步包括若所述車輛不在運 動，則保持所述先取扭矩值持續第一預定時間。
17. 如權利要求16所述的方法，進一步包括若所述車輛開始運 動則保持所述扭矩值持續第二預定時間。
18. 如權利要求l所述的方法，進一步包括使先取扭矩值的任何 下降呈斜坡式下降。
19. 如權利要求14所述的方法，其中先取扭矩值被連續地計算， 并且其中所述先取扭矩值被用來導出原始先取扭矩值，并且所述原先 取扭矩值等于當前先取扭矩值或者之前先取扭矩值中的較大者，其中 所述之前先取扭矩值指的是先取扭矩值的當前時段之前的時段中的 先取扭矩值。
20. —種全輪驅動車輛，該車輛具有主軸和副軸，它們通過由控 制器控制的聯軸器受到發動機扭轉驅動，所述控制器至少根據節氣門速率變量來確定先取扭矩值；確定該節氣門速率是否大于預定值；并且 以所述先取扭矩值來事先接合所述副軸。
全文摘要
提供了一種事先將扭矩施加到全輪驅動車輛副軸上的方法。至少根據節氣門速率來確定先取的扭矩值。確定是否已經滿足最小節氣門速率。若滿足該最小節氣門速率，則由控制器事先將先取扭矩值施加到該副軸上。
文檔編號B60K23/08GK101395026SQ200780007840
公開日2009年3月25日 申請日期2007年3月7日 優先權日2006年3月7日
發明者B·B·金瑟 申請人:博格華納公司