用于非計劃性發動機狀態下控制變速器的方法

專利名稱：用于非計劃性發動機狀態下控制變速器的方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1前序部分所述用于在發動機的非計 劃性狀態下控制全部或者部分不同步變速器的方法。
背景技術：
變速器長期以來在不同類型的汽車上使用。因為特別是活塞式內 燃機可使用的轉速范圍相當有限，所以變速器的任務是使這種發動機 的輸出軸與驅動車輪轉速之間的轉速比這樣配合，使發動機可以在一 個所要求的轉速范圍內運行。為此除了可以任意調整轉速比的所謂無 級變速器外，主要使用分級變速器。這種變速器的特征在于具有各自 不同速比一定數量的非連續變速擋位。
在切換一個變速擋位時并也在從怠速掛入一個變速擋位時，所參 與的機械部件例如像軸和/或齒輪必須首先制動或者加速到幾乎同步轉 速。為此在斷開發動機與變速器之間的離合器情況下(下面稱為行駛 離合器)只要事先掛入一個變速擋位，變速器就首先進入空擋。隨后 將相互作用連接的部件加速或者制動到幾乎同步轉速。
因為變速器輸出端的轉速大多與汽車車輪的轉速固定連接，所以 為此變速器輸入端的轉速必須與變速器輸出端的轉速相應在考慮到所 要掛入擋位傳動比的情況下選擇。與此相關的變速器軸的制動大多借 助設置在變速器內部或者變速器外部的制動器進行，而加速則通過變 速器內部獨立于發動機的專用同步裝置實現，但該裝置非常復雜。
但變速器輸入端變速器部件的加速可以按照特別簡單的方式通過 發動機本身進行。為此從變速器的一個空擋位置出發行駛離合器至少在這種程度上閉合，使足夠大的轉矩可以從發動機傳遞到變速器輸入 軸上。
發動機轉速這樣控制，使變速器輸入軸與設定值相應加速。在此 方面，行駛離合器可以無打滑閉合且變速器輸入轉速通過發動機的發 動機控制調整。原則上也可以將發動機轉速調整到高于變速器同步所 需轉速的數值上，而軸轉速本身的同步通過相應控制行駛離合器和/或 制動裝置進行。相應地在這里出于同步目的提高變速器部件的轉速僅 需發動機至少對應高的轉速，而且該發動機提供必要的動能。
在這種至少部分不同步的變速器情況下會出現這種情況，即發動 機不能提供用于掛入所要求擋位變速器同步所需的轉速和/或足夠的轉 矩。此方面可能的原因多種多樣并在這里無需進一步討論。
在這樣一種情況下不可能掛入所要求的擋位，因為相應的變速器 部件不能加速。因此變速器保持在空擋位置上或需要駕駛員在這種令 其感到意外的情況下選擇一個擋位，該擋位可以通過所要同步的變速 器部件掛入。
因為在該時間點上變速器輸入端與發動機分離，所以其轉速相當 迅速地降低，而且為駕駛員的這種手動找擋僅留下很短的時間。從自 動變速器汽車駕駛員的角度出發，變速器在此方面無可識別的原因切 換到空擋位置和發動機以非常低的轉速不均勻運轉或者保持甚至熄 火。使用手擋變速器的駕駛員遇到過這種運行情況，在要求換擋時變 速器換入怠速和發動機出現上面所介紹的狀態。
一般的駕駛員在這種情況下幾乎不能識別在該時間點上還能切換 的擋位并手動作出選擇，從而在這種情況下汽車有規則地利用變速器 空擋滑行。在發動機出現一定故障的情況下，汽車至少還能短距離行駛并例 如到達最近的高速路出口或者修理廠，或者至少離開例如像高速路入 口這種危險區，如果不將變速擋位變換到一個低擋位上的話，由于發 動機沒有可供使用的轉速提高或沒有足夠可供使用的轉矩，變速器會 保持在空擋位置上。
對此存在發動機的故障狀態僅短時間存在的運行情況，如果使發 動機成功地例如通過將動能從汽車車輪通過變速器和離合器輸送支持 一定時間的話，從而可以暫時繼續行駛。

發明內容
在這種背景下本發明的目的在于，提供一種用于至少部分不同步 的變速器的控制方法，該方法在轉矩足夠的情況下發動機不能提供變 速器同步所需的轉速時，也能防止變速器意外保持在空擋位置上。
該目的通過主權利要求的特征得以實現，而本發明具有優點的構 成和進一步構成來自從屬權利要求。
本發明基于這種認識，即在至少部分不同步的變速器情況下，如 果足夠快地根據變速器輸入側與變速器輸出側之間存在的轉速比掛入 可切換的擋位的話，防止變速器由于發動機未根據預期作出反應而意 外保持在其空擋位置上。
據此本發明涉及一種用于控制至少部分不同步的變速器的方法， 該方法在速比變化過程期間這樣提髙至少一個要同步的變速器部分的 轉速，即變速器的至少一個部件通過可切換的離合器與發動機連接以 及該發動機在其輸出軸上提供所需的轉速以及需要的轉矩。
在此方面，至少部分不同步的變速器是指一種具有多個可不同選 擇切換變速器速比的可切換變速器，其中，至少在可能的換擋過程中
提高至少一個變速器部件的旋轉速度，以及其中這種提高通過提高發 動機的轉速并通過機械連接將轉矩從發動機的輸出軸傳遞到至少一個 變速器部件上完成。
簡單地說，例如變速器的輸入端在從第三擋回切到第二擋時在一 定程度上通過發動機加速，使第二擋的空轉輪和攜帶該空轉輪的變速 器軸以至少近似相同的轉速旋轉，并因此空轉輪與軸之間的連接件可 以無沖擊或者高磨損地閉合。
該目的由此得以實現，即在由發動機提供的轉速和/或所提供的轉 矩在規定時間內不足以保證變速器同步的情況下，遵循一種防止變速 器意外保持在其空擋位置上的換擋策略。
在此方面，對由發動機提供的轉速和/或所提供的轉矩不足以保證 變速器同步的判定可以根據所需轉速的計算和與實際轉速的比較和/或 通過轉速變化速度的評估或者計算由發動機提供的轉矩和與確定或者 估計的基準值的比較進行。在這些情況下監測在正常運行中實際上也 允許變速器相應換擋過程所達到的發動機參數。
然而，在許多情況下僅需簡單監測發動機是否等質預期作出反應。 這種監測例如可以由在確定時間上轉速分布的監測組成。在這種情況 下，在最簡單的情況下僅需判定在規定經過的時間段后，發動機的轉 速是否至少以預先規定的絕對值或者相對值高于輸出轉速。
可以選擇在取決于所選擇的擋位和已知車速情況下計算所要求的 發動機轉速或者從列表中讀出并監測達到該轉速。
在此方面，確定的時間在最簡單的情況下可以是一個恒定值，按 照該恒定值，正常工作的發動機最遲預計到發動機值的相應變化。然 而該時間需要時例如可以依賴于所要切換的變速擋位和/或發動機和/
或變速器溫度以及依賴于其他參數。
在本發明一種優選的實施方式中，在該換擋策略內部從變速器輸 入軸和輸出軸上的實際轉速比出發測定尚可切換的擋位并掛入該擋 位。
通過這種方法在由發動機提供的轉速和/或所提供的轉矩不足以 計劃的換擋情況下，盡管如此仍避免變速器輸入端在變速器的空擋上 斷開。因此例如可以將儲存在汽車上的動能從車輪通過變速器和行駛 離合器傳遞到發動機上并因此短時間對其支持和/或進入一個轉速范圍 內，在該范圍內發動機盡管功能故障仍能向例如轉向助力泵這種輔助 耗能器輸出功率。
依據該方法的另一方案，允許掛入一個擋位的轉速窗口相對于正 常運行擴大，而且特別是在變速器輸入軸低于正常運行情況下的轉速 時允許掛擋。
依據權利要求1的換擋策略不是汽車的正常運行，而是一種策略， 它盡管明顯故障仍可以暫時繼續行駛或者至少延長短行駛距離，以便 可以例如離開危險區。因此完全合理地不同于與磨損和行駛舒適性相 關的正常運行中適用的設定值，以便通過擴大允許掛擋的轉速窗口提 高掛入目標擋或者至少掛入與目標擋相鄰擋的成功機會。
此外具有優點的是，通過駕駛員至少相對于正常運行超出此范圍 的重新換擋至少變得困難和/或完全禁止。
駕駛員在激活這種方法時，首先注意到或者一種不習慣的強闖擋 或一種可感覺到的換擋噪聲和/或對他來說與類似的行駛狀態相比不習 慣的發動機噪聲或行駛狀態。他因此顯然希望通過再次換擋糾正猜想 的換擋失誤，或者通過再次換擋證實這種不習慣的狀態。這一點可以
通過手動換擋指令發生，例如通過操作點火開關或者通過手動換擋或 者在自動變速器上行駛時通過相應操作加速踏板或者制動踏板進行。 這種狀態在這種情況下是不希望的，因為短時間內的重復換擋過程就 連依據本發明的換擋方法也不可能再有效控制。
上述換擋變得困難例如會出現在關閉或者分離點火開關或者操作 部件時。在全自動換擋變速器汽車的情況下，擋位的轉速范圍或行駛 速度范圍會得到擴展。但在此方面始終優先確保汽車毫無問題地制動 并可以停車。
在盡可能避免換擋期間，如果汽車低于多個極限速度之一和/或制 動力超過預先規定值的話，傳動系或離合器會自動斷開。極限速度在 此方面可以絕對確定并在最簡單的情況下幾乎相當于汽車的停車。但 更重要的是依賴于所掛入的擋位和其他可能參數而確定極限速度。制 動力例如可以通過減速傳感器或者通過制動壓力測定。但特別簡單的 是從變速器輸出軸本來存在的轉速值的時間分布中測定，或者在考慮 到所掛入的擋位、發動機轉速或者變速器輸入軸的情況下測定。
為檢査是否可以重新返回正常運行并防止對發動機和/或人員造 成危險的汽車運行，依據另一實施方式，在可靠的汽車運行狀態下傳 動系斷開，通過對發動機的重新加速要求，檢查發動機對變速器的同 步是否足夠作出反應，以及在發動機對加速要求反應不夠的情況下禁 止重新啟動汽車。 禁止在此方面可以是絕對的，例如通過中斷點火、激活停車機構 或者類似方式進行。但它也可以是相對的并為此目的服務，即使駕駛 員明確，他不能指望汽車慣常的行駛狀態和繼續運行的話可能持續損 壞汽車部件或者至少要考慮到增加磨損。
也可以適當地將絕對和相對禁止加以組合，并例如將可能的繼續
行駛限制在確定的距離或者時間上和/或使汽車的繼續運行例如取決于 汽車儀表板上所顯示的保養提示，使駕駛員掌握繼續行駛可能的后果 并例如通過證明同意免除對損壞后果的擔保。
最后具有優點的是，依據權利要求1所述的換擋策略，變速器保 持在盡可能低的擋位上。因為低擋在標定的變速器輸出轉速下在變速 器輸入軸上的轉速較高，所以可以從這種高轉速出發通過變速器輸入 軸的制動使更高擋位同步，并因此在通過變速器制動器制動的情況下 毫無問題地進行切換。如果汽車接近該擋位具有的極限速度，那么因 此可以毫無問題地切換到下個高擋位。發動機轉速在新擋位上至少仍 處于中等轉速范圍內，由此將提高到發動機提供的可接受轉矩的機會。
而相反如果汽車減速，那么以前的減擋提高成功機會，即發動機 的轉速盡管缺陷運行但在低轉速下仍可以保持在較高的水平上并一直 提高到目標擋的同步轉速。只要至少成功地保持發動機的中等轉速， 就可以等待汽車通過滑行速度減慢，使為該較低擋位至少近似存在同 步轉速。
在與擋位相關相對低車速下的減擋相反會導致發動機的轉速在掛 入新擋位時相當低。在這里所探討的特別是在低轉速下發動機用于提 高轉速和用于輸出轉矩的能力受到限制的缺陷狀態下，這一點是非常 不利的。
現借助實施例對本發明作進一步說明。在這里例如由此出發，即 轎車具有常見的內燃機和多個非連續擋位的自動換擋變速器，在第三
擋上以每小時70千米的速度行駛。變速器使用變速器內部的制動器將 變速器輸入端制動到近似同步轉速上。
為在減擋過程中變速器輸入側的加速，在將變速器換入空擋情況 下啟動離合器自動閉合，且汽車的發動機從變速器控制裝置通過發動
機控制裝置獲得用于將轉速提高到期望同步轉速的信號。如果達到同 步轉速，擋則被掛入。
在車行道坡道上，變速器控制裝置隨后向與此相關的促動器發出 切入第二擋的信號。為此變速器首先進入空擋位置，隨后閉合發動機 與變速器之間的啟動離合器并向發動機發出將提高到同步轉速的 信號。然而，因為在這種舉例情況下發動機或者發動機控制裝置的區 域內存在技術缺陷，所以發動機以怠速或者無載荷不均勻運轉并會在 幾秒鐘后熄火。從這種運行狀態中不可能提高轉速，而且曲軸上可接 收的轉矩最小。
因為汽車采用依據本發明的調節或控制，所以變速器控制裝置在 釋放用于提高發動機轉速的信號后監測發動機轉速的分布，并在所檢 測的時間段后確定仍不能提高發動機轉速。
因此激活依據本發明的控制策略并利用極限值列表測定，變速器 的輸入軸和輸出軸上哪些擋位在瞬間存在的轉速時仍可切換，而無需 輸入軸的轉速利用發動機的力提升。在此方面，擴大的轉速窗口為同 步提供了依據，這一點相當于正常運行的情況。
在這種情況下，允許與同步轉速存在較大差別。從這種邊界條件 出發，確定根據擴大的轉速窗口可以重新掛入第三擋。這一點然后也 得到執行。汽車現在重新以第三擋行駛，并且發動機在通過汽車的擺 動載荷重新加速后能夠被動地重新向例如轉向助力泵等輔助機組輸出 功率。
但因為汽車處于坡道上，所以駕駛員希望減擋過程。為此他換入 變速器的空擋位置以及注意到新掛入的第三擋闖車并聽到發動機噪 聲，而且不自覺地踩下加速踏板以強行進行中斷的換擋。但這一點被 控制裝置禁止，因為通過重新換擋汽車會減速，以至于按照可能的方
10式重新掛入第三擋不再會成功。
在汽車最后的停車時，變速器自動進入其空擋位置并防止重新啟 動。但為進行檢驗，由變速器控制單元向發動機控制裝置發送提高發 動機轉速的信號。因為發動機轉速并不像本身期望的那樣上升，所以 正常運行不能再被采納。駕駛員從多功能儀表板上獲得令人信服的故 障說明。他可以重新啟動汽車并在下列情況下運行，即他首先通過按 下確認鍵，確認他已經知道這樣做會造成發動機的進一步損壞和增加 變速器的更高磨損。按照這種方式，他可以無拖車行駛比較短的距離 直至最近的修理廠。
權利要求
1.用于控制至少部分不同步的變速器的方法，該方法在速比變化過程期間這樣提高至少一個要同步的變速器部分的轉速，即變速器的至少一個部件通過可切換的離合器與發動機連接并且該發動機在其輸出軸上提供所需的轉速以及需要的轉矩，其特征在于，在由發動機提供的轉速和/或所提供的轉矩在規定的時間內不足以保證變速器同步的情況下，遵循防止變速器意外保持在其空擋位置上的換擋策略。
2. 按權利要求l所述的方法，其中，在該換擋策略內部，從變速 器輸入軸和輸出軸上的實際轉速比出發，測定可切換的擋位并掛入該 擋位。
3. 按權利要求l或2所述的方法，其中，允許掛入擋位的轉速窗 口相對于正常運行擴大。
4. 按權利要求l-3之一所述的方法，其中，在該換擋策略內部， 通過駕駛員至少相對于正常運行的重新換擋至少變得困難和/或完全禁 止。
5. 按前述權利要求之一所述的方法，其中，在該換擋策略內部， 在汽車低于極限速度和/或制動力超過預先規定值的情況下，斷開傳動 系。
6. 按前述權利要求之一所述的方法，其中，換擋策略包括，在一 種可靠的汽車運行狀態下，傳動系斷開并通過對發動機重新加速的要 求，檢查該發動機對變速器的同步是否作出足夠反應，以及在發動機 沒有對加速要求作出足夠反應的情況下禁止重新啟動汽車。
7. 按前述權利要求之一所述的方法，其中，換擋策略包括，變速 器在一個盡可能低的擋位上切換。
全文摘要
本發明涉及一種用于控制至少部分不同步的變速器的方法，該方法在速比變化過程期間這樣提高至少一個要同步的變速器部分的轉速，即變速器的至少一個部件通過可切換的離合器與發動機連接，以及該發動機在其輸出軸上提供所需的轉速和需要的轉矩。為此在由發動機提供的轉速和/或所提供的轉矩在規定的時間內不足以保證變速器同步的情況下，遵循一種防止變速器意外保持在其空檔位置或者怠速位置上的換檔策略。
文檔編號F16H61/04GK101099055SQ200580046489
公開日2008年1月2日 申請日期2005年12月2日 優先權日2005年1月13日
發明者烏爾里希·里思, 克勞斯·亨辛格爾, 安德烈亞斯·沃爾夫, 格爾德·紹爾曼, 沃爾夫岡·格羅納, 萊茵哈德·梅廷凱特, 雷納·佩措爾德 申請人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司