專利名稱：用于控制發動機扭矩和轉速的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于機動車輛的方法和驅動單元，該機動車輛包括內 燃機，可手動調節的油門控制器和用于控制發動機扭矩和發動機速度 的電子發動機控制單元，油門控制器電連接到所述電子發動機控制單 元，且其中發動機控制單元中存儲有第一和第二油門控制特性。通過 所述油門控制器和其中一個所述油門控制特性來控制所述發動機扭矩 和發動機速度。
背景技術：
在最近的機動車輛中，對于發動機節氣門和燃料控制系統，越來 越經常地用電子變速器來代替結合了加速器踏板位置或其運動的機械 式線路連接系統，以用于控制發動機扭矩和轉速。結合到加速器踏板 上的傳感器向通常為微處理器形式的電子控制單元提供表示油門控制 器位置的信號，這使得可以根據檢測到的油門控制器位置的函數來控 制發動機功能。為此，在控制單元中存儲有將發動機扭矩變換為用于不同油門控制器位置的每分鐘轉數(r.p.m.)的函數的油門控制特性。隨著微計算機技術不斷發展，在重型車輛中機械式自動變速器 (AMT)類型的自動變速器已經越來越普遍，且通過控制計算機和多 個控制元件(例如伺服馬達)，使得可以精確地控制發動機速度，發 動機和齒輪箱以及齒輪箱的結合部件之間的自動離合器彼此的連接和 脫開，從而總是以適當的轉速實現平穩的換檔。與基于一組行星齒輪 且在輸入側具有液壓扭矩變換器的傳統自動變速器相比，這種自動變 速器的優點在于首先(尤其是在用于重型車輛的方面)，更簡單化 且更耐用，并能以低的多的成本制造，而且其次，具有更高的效率， 這意味著可以期望更低的燃料消耗。WO03048547示出了這樣的一種布置，其中將發動機扭矩繪成發 動機速度的函數、以用于不同油門控制器位置的計算機矩陣在兩個不 同的矩陣之間變化，其中這兩個不同的矩陣取決于車輛是否正在加速。 這可以通過將第一和第二計算機矩陣(或油門控制特性)存儲在發動 機控制單元中來實現。第二矩陣圖中的用于油門控制器位置的曲線的 傾斜度比第一矩陣圖中的曲線更陡。以下列設置來布置發動機控制單 元油門控制器產生超過預定最小加速度的加速度，以第一矩陣圖中 的曲線控制發動機扭矩和發動機速度，以及，當信號表示低于所述最 小加速度的下降時，根據第二矩陣圖中的曲線控制發動機扭矩和發動 機速度，從而使得對于發動機速度的一定變化，提供比根據第一矩陣 圖中的曲線進行控制時更大的扭矩變化。WO03048547中的第一矩陣被設計成使得發動機控制單元對于每 個油門控制器位置提供均勻的加速度，即，在加速過程中，換檔時的 顛簸盡可能小。這通過相對平坦的油門控制曲線來實現。同時，當在 恒定的油門控制器位置已經到達目標車輛速度之后，控制單元以非常 小的偏差保持這個速度。這通過第二矩陣實現，其中油門控制器位置 曲線盡可能得陡。陡曲線對于每分鐘轉速和速度的微小下降提供了扭 矩上較大的增加。依賴于根據WO03048547中的布置的兩個不同矩陣之間的加速度 變化的實際情況并不令人滿意。當以大致恒定的低車速行駛且由具有 平坦油門控制曲線的矩陣控制油門時，在駕駛員試圖在低檔位保持恒 定速度時，會對駕駛員造成一定困難。這是因為小的扭矩變換會引起 相對較大的車速改變。本發明的目的在于改善操縱性能，尤其是在大致恒定的低車速時。發明內容根據本發明的方法和裝置用于調節車輛油門控制器的油門控制特 性，所述車輛包括通過分級檔位式機械變速器而與發動機從動車輪結合的發動機，且其中根據所述油門控制器的位置的函數控制在給定的 所述發動機的發動機速度下需要的發動機扭矩。本發明的特征在于， 當控制單元檢測到至車輛高速齒輪的換檔時，所述控制單元被設置成 調節所述油門控制特性，從而通過所述油門控制器，根據第一組相對 平坦的曲線控制發動機扭矩和發動機速度，這是當以發動機扭矩為Y 軸且發動機速度為X軸在圖中繪制所述曲線時，而當檢測到至車輛低 速齒輪的換檔時，對所述特性進行調節，從而通過所述油門控制器， 根據比所述第一組曲線陡的第二組曲線來控制發動機扭矩和發動機速 度，從而當在車輛低速行駛時以及對于一定的發動機速度變化而言， 產生的扭矩變化要大于根據第一組曲線進行控制時產生的扭矩變化。根據本發明的方法和裝置的優點在于，油門控制特性的改變使得 將根據低車速檔位下的陡峭曲線來進行所述控制，從而與所述平坦曲 線相比，在相應的扭矩變化的情況下，產生小得多的速度變化。車輛 的整體操縱性能得到了提高。本發明的其他有利實施例如后附的跟著專利權利要求l和4的從屬專利權利要求所述。
下面將參照附圖更加詳細描述本發明，所述附圖用于示例性目的，示出本發明的其他優選實施例以及技術背景，且其中圖1為表示離合器和齒輪箱連接在一起時的內燃機的示意圖； 圖2為表示第一和第二組曲線的圖，根據所述曲線來對根據本發明的相應油門控制特性進行控制；和圖3為用于在根據本發明的所述油門控制特性之間進行換檔的順序的流程圖。
具體實施方式
圖1中示出的驅動單元1在所示的實施例中包括六缸發動機2， 例如柴油機，其曲軸3結合到總的標為4的自動驅動盤式離合器，該 離合器4被包圍在離合器殼體6中。曲軸3不可旋轉地接合到離合器4 的離合器殼體6上，且該離合器4的盤7不可旋轉地接合到輸入軸8 上，該輸入軸8可旋轉地安裝在總的標為10的自動檔齒輪箱的殼體9 中，該齒輪箱IO在示例中具有分離器組11，主組12和遠程組13。齒 輪箱IO具有用于可驅動地結合到車輛驅動輪(未示出)上的輸出軸14， 例如通過推進軸(未示出)。發動機2響應于來自結合到油門控制器 16 (例如加速器踏板)上的位置傳感器17的信號，由電子發動機控制 單元15控制，該控制單元可包括微處理器。變速器10由變速器控制 單元控制，其包括微處理器，微處理器首先響應于手動檔位選擇器19 的位置，且其次響應于供給控制單元18的加速器踏板位置和發動機轉 速的控制參數。變速器控制單元18也與發動機控制單元15相連。檔 位選擇器19具有空檔位置N和兩個自動行駛位置D (向前)和R (倒 車)以及可能的其他位置，以允許駕駛員手動換檔。在位置R和D處， 變速器控制單元18在起動和行駛時自動換檔。在自動模式中，基于特定測量到的和/或計算出的參數，諸如車速， 發動機速度，車速的變化率，發動機速度的變化率，油門控制器位置， 油門控制器位置的變化率，車輛制動系統的致動，當前嚙合的齒輪比 等可以通過現有技術公知的參數，由控制單元18進行檔位選擇和做出 換檔決定。圖2為圖表，其中根據所述圖中示出的兩個不同的曲線組分別控 制兩個不同的油門控制特性，用于在選定的檔位中，根據用于不同油 門控制器位置的發動機速度的函數來控制扭矩。該圖以發動機扭矩為Y 軸且以發動機轉速為X軸。另外，該圖示出了表示20%至100%的完 全油門開度的油門控制器位置曲線。第一組曲線為由Al至A5 (20% 至100%)表示的車輛高車速曲線，而第二組曲線為由G (以及部分或整體在曲線B外的E和F)表示的車輛低車速曲線。曲線B僅表示發 動機的全部載荷限制。應理解，為了清楚的原因而在圖中僅繪制了在O %和100%油門開度之間的總體車輛高車速曲線和低車速曲線中的一 些。在表示40%的完全油門開度的曲線A2上的點C處，發動機速度 為1600轉每分鐘，且扭矩為820Nm。在當前嚙合的齒輪轉速的齒輪比 為1.25: l時，齒輪箱的輸出軸的扭矩為1025Nm。在油門開度保持不 變(即，仍為40%)的情況下，在加檔到齒輪比為1: 1的齒輪轉速之 后，發動機速度將下降到1280轉每分鐘，同時齒輪箱的輸出軸的扭矩 將升高到1025Nm (見點D)，即，與換檔前的扭矩相同。這表示，當 油門控制器位置不變時，齒輪箱的輸出扭矩在相鄰的車輛高速檔之間 切換之前和之后將至少大致恒定。由于輸出扭矩在換檔前后是相同的， 故而當發動機和齒輪箱9之間的離合器4被松開時，在扭矩傳送過程 中不可避免的微小中斷不會被注意到，即，具有最小的顛簸，且因此 可實現恒定的加速。如上所述，圖2還示出了對于在車輛低車速下行駛的曲線G。在 圖2中，在B曲線內僅示出了40X油門開度G曲線。根據本發明的優選實施例，發動機控制單元15被編程，使得當變 速器控制單元18從車輛高車速檔位換檔至車輛低車速檔位時，調節所 述油門控制特性，從根據對應于第一油門控制特性(A曲線)的控制 到根據對應于第二油門控制特性(G曲線)的所述的車輛低車速曲線 進行控制。當變速器控制單元從車輛低車速檔位換檔至車輛高車速檔 位時，則對油門控制特性將進行相反的調節。用于根據油門控制器位置和發動機每分鐘轉速的函數控制所述油 門開度的實際功能可以以若干方式實現。可以利用代數算法(映射， 矩陣等)或動態算法(變換函數，微分方程等)或上述示例或其他公知方法的結合來實現。利用一個或多個上述方法來控制的結果，在繪于類似于圖2中的圖上時，應當與所述示例化的車輛低車速曲線和車輛高車速曲線相似，且根據本發明，當從低檔位變換至高檔位或反之 時，在所述油門控制特性且因此曲線之間實現變化。在本發明的還一優選實施例中，所述車輛低車速檔位被定義為與 車輛怠速行駛檔位相同的檔位。怠速行駛檔位為具有高齒輪比的那些 低檔位(全部檔位中的一個或多個)，其中允許駕駛員怠速行駛，這 意味著即使在加速器踏板根本沒有被壓下且發動機速度到達了減檔的 低發動機速度極限時，變速器控制單元仍保持檔位。當怠速行駛檔位 工作且當到達發動機低速極限時，不會發生減檔。怠速行駛檔位為駕 駛員可以恒定的相對較低的車速行駛時的檔位。當怠速行駛時，發動 機控制單元將向發動機提供燃料，以使發動機每分鐘轉數不會進一步 降低到低于所述發動機低速極限，從而可以避免發動機熄火。下面將描述本發明的一個實施例的示例，其中對所述油門控制特性進行變化或調節。這將參照圖2和圖3進行說明。假定車輛在怠速 行駛檔位工作且駕駛員執行40%油門開度的情況下以車輛低車速行 駛，這樣根據曲線G控制扭矩和發動機轉矩。在點C，由于例如發動 機轉速增大至換檔轉速的上極限，故而選擇不為怠速行駛檔位的一個 檔位并進行換檔。換檔的開始也使得根據圖3的用于改變油門控制特 性的程序開始。當圖3中的程序執行時，執行下列步驟。所述順序開 始于31且在下一步驟32中，變速器控制單元檢查怠速行駛檔位是否 工作。如果是的話，則發動機控制單元15將繼續根據曲線G進行油門 控制，如步驟34中所示。如果不是的話，則發動機控制單元將改變油 門控制特性，因此油門控制將根據曲線A2進行，如步驟33中所示。 圖3中的程序結束于35，新的檔位工作且油門控制將繼續。在換檔過 程中，由變速器控制單元18來控制離合器4的脫離接合和接合以及發 動機扭矩。在優選實施例中，變速器控制單元18將發動機控制單元15變換， 以利用根據陡峭(G)或平坦(A1至A5)曲線中之一的油門控制特性 來控制油門開度。曲線G優選為盡可能得陡，以使得在相應的扭矩變 化下，產生的速度變化減小。但是，曲線G不能無限制的陡峭。基本 上，曲線G可以被描述為y=k*x+m，其中y二扭矩，k-斜率且x-每 分鐘轉數。如果在駕駛員保持恒定的油門開度的同時，行駛阻力增加， 則對于一定的速度下降，將產生大得多的附加轉矩，如圖2中的圖表 所示(曲線G)。在由于行駛阻力導致發動機轉速從1600轉每分鐘下 降至1500轉每分鐘時，通過根據陡峭曲線G的控制，扭矩將從820Nm 增大至約1250Nm。對發動機而言，為了提供在根據曲線A2進行控制 時相同的扭矩，每分鐘轉速將下降至低于IIOO轉每分鐘。在每次進行換檔時，都可以執行圖3中示出的順序。在另一實施例中，根據上述本發明的實施例，可以用僅一個控制 單元，或相反的是，可以用三個或三個以上控制單元來代替控制單元 15和18，用以執行所述功能。在本發明的還一實施例中，變速器IO可以為手動的或半自動的分 級檔位式機械變速器。本發明不應被認為限于上述實施例，相反的，在后附的專利權利 要求的范圍內可以構想出許多其他變形或改進。
權利要求
1.一種用于調節車輛油門控制器(16，17)的油門控制特性的方法，所述車輛包括通過分級檔位式機械變速器(10)而與發動機從動車輪結合的發動機(2)，且其中根據所述油門控制的位置的函數控制在給定的所述發動機的發動機速度下需要的發動機扭矩，所述方法的特征在于以下步驟，當檢測到至車輛高速齒輪的換檔時，調節所述特性，從而使得當以發動機扭矩為Y軸且發動機速度為X軸在圖中繪制曲線時，通過所述油門控制器，根據第一組相對平坦的所述曲線(A1至A5)控制發動機扭矩和發動機速度，當檢測到至車輛低速齒輪的換檔時，對所述特性進行調節，從而使得通過所述油門控制器，根據比所述第一組曲線陡的第二組曲線(G)來控制發動機扭矩和發動機速度，從而使得在車輛低速行駛時以及對于一定的發動機速度變化而言，產生的扭矩變化要大于根據第一組曲線進行控制時產生的扭矩變化。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，所述低車速檔位為 怠速行駛檔位。
3. 根據前述權利要求所述的方法，其特征在于，所述怠速行駛檔 位為兩個或若干預定的怠速行駛檔位中的一個，且其中一旦所述怠速 行駛檔位中的一個工作時，利用所述第二油門控制特性而實現發動機 扭矩和發動機速度的控制。
4. 一種用于機動車輛的驅動單元，其包括內燃機(2)，可手動 調節的油門控制器(16)和用于控制發動機扭矩和發動機速度的電子 發動機控制單元(15)，且所述油門控制器電連接至該電子發動機控 制單元，其中根據所述油門控制器的位置的函數控制在給定的所述發 動機的發動機速度下需要的發動機扭矩，第一油門控制特性被存儲在 所述發動機控制單元中，其中當以發動機扭矩為Y軸且發動機速度為 X軸在圖中繪制曲線時，根據第一組相對于平坦的所述曲線(A1至A5)控制發動機扭矩和發動機速度，并且第二油門控制特性被存儲在所述 發動機控制單元中，其中根據比所述第一組曲線陡的第二組曲線(G) 來控制發動機扭矩和發動機速度，從而使得在車輛低速行駛時以及對 于一定的發動機速度變化而言，產生的扭矩變化要大于根據第一組曲線進行控制時產生的扭矩變化，其特征在于，發動機控制單元(15)被布置成當以接合的車輛高速檔位行駛時，通過所述第一油門控制 特性來控制發送機扭矩和發動機速度，且當檢測到表示車輛低速檔位 工作的信號時，通過所述第二油門控制特性控制發動機扭矩和發動機 速度。
5. 根據前述權利要求所述的用于機動車輛的驅動單元，其特征在 于，所述車輛低速檔位為怠速行駛檔位。
6. 根據前述權利要求所述的用于機動車輛的驅動單元，其特征在于，所述怠速行駛檔位是兩個或多個預定的怠速行駛檔位中的一個， 且其中一旦所述怠速行駛檔位中的一個工作時，則利用所述第二油門 控制特性來控制發動機扭矩和發動機速度。
全文摘要
用于調節車輛油門控制器(16，17)的油門控制特性的方法和裝置，所述車輛包括通過分級檔位式機械變速器(10)而與發動機從動車輪結合的發動機(2)，且其中根據所述油門控制器的位置的函數控制在給定的所述發動機的發動機速度下需要的發動機扭矩，當檢測到至車輛高速齒輪的換檔時，控制單元調節所述特性，從而使得通過所述油門控制器，沿著第一組相對平坦的曲線(A1至A5)控制發動機扭矩和發動機速度，這是在以發動機扭矩為Y軸且發動機速度為X軸在圖中繪制所述曲線時。當檢測到至車輛低速齒輪的換檔時，對所述特性進行調節，從而使得通過所述油門控制器，沿著比所述第一組曲線陡的第二組曲線(G)來控制發動機扭矩和發動機速度，從而使得在車輛低速行駛時以及對于一定的發動機速度變化而言，產生的扭矩變化要大于根據第一組曲線進行控制時產生的扭矩變化。
文檔編號F02D31/00GK101263292SQ200680033030
公開日2008年9月10日 申請日期2006年9月1日 優先權日2005年9月8日
發明者彼得·滕普林, 西克斯滕·貝里隆德 申請人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司