自动离合器的闭环发动和爬行控制
2019-11-22

自动离合器的闭环发动和爬行控制

能减小离合器接合所引起的振动性响应的汽车自动离合器控制器(60),它接收来自发动机转速传感器(13)和变速箱输入转速传感器(31)的输入,并产生离合器接合信号以控制离合器驱动器(27)从分离至全接合的过程。该接合信号至少使摩擦离合器部分接合,使得测出的变速箱输入转速以该振动式响应的近似反向运行状态按渐近线的形式趋近参考转速。自动离合器控制器最好包括积分误差函数和差动发动机转速函数。

自动离合器控制器接收来自发动机转速传感器和变速箱输入转速传感器的输入。变速箱输入转速传感器检测变速箱输入端(即摩擦离合器的输出端)的转速。自动离合器控制器产生离合器接合信号,该信号控制着离合器驱动器,使离合器在完全分离和完全接合状态之间切换。离合器接合信号以这样的方式使摩擦离合器接合,即,使得变速箱的输入转速以渐近线的方式趋近参考转速。这就使得主动车轮惯性加载时的转矩输入所引起的振动性响应减少到最小程度。

变速箱换挡控制器33接收来自油门11、发动机转速传感器13、变速箱输入转速传感器31和变速箱输出转速传感器37的输入信号。变速箱换挡控制器33产生用以控制变速箱30的齿轮选择信号和离合器接合/分离信号,该后一个信号被耦合到离合器驱动控制器60上。变速箱换挡控制器33最好根据油门调定情况、发动机转速、变速箱输入转速和变速箱输出转速而改变变速箱30提供的最后的传动比。变速箱换挡控制器33根据摩擦离合器20是否应接合或应分离而提供相应的接合和分离信号。变速箱换挡控制器还给离合器驱动控制器60发送传动信号。该传动信号使得对应于所选择的齿轮传动的成套系数被再调用出来。由于变速箱换挡控制器33不是本发明的一部分,因而这里不再详述。

图1示出了装设有本发明的自动离合器控制器的汽车传动系统的原理图。其中,汽车有一个作为动力源的发动机10。作为本发明最适用的一种大型卡车,发动机10应为柴油内燃发动机。油门11通常是个脚驱动的踏板,它经油门过滤器12控制发动机10的运转。油门过滤器12在经过油门11收到油门开度按级增加的信息时提供斜波形的油门信号,由此对供到发动机10的油门信号进行滤波。发动机10在发动机轴15上产生转矩。发动机转速传感器13检测发动机轴15的转速。发动机转速传感器进行转速检测的实际位置可以是在发动机的飞轮上。发动机转速传感器13最好是一个多齿齿轮,齿轮的转动由磁力传感器检测。

当汽车停下来且离合器完全分离时,变速箱输入转速100和起初一样地为零。这是汽车起动的情况。但如下面即将进一步谈到的那样,这个方法同样也可用在行驶过程中换挡时离合器的平稳接合过程。这样,变速箱输入转速起初可能处于对应于汽车速度的转速。当离合器20部分接合时,变速箱输入转速100增加,以渐近线的方式趋近发动机转速。

摩擦离合器20具有固定片21和活动片23,两片能完全接合或部分接合。固定片21可以与发动机飞轮结合。摩擦离合器20将来自发动机轴15的转矩按照对应于固定片21与活动片23的接合程度而耦合到输入轴25上。应该指出的是,图1只是示出了一对固定片和活动片,而熟悉本技术领域的人们都知道,离合器20可以包括多对的这种离合片。

代数加法器64将输入提供给补偿器65。该输入为状态选择开关61所选择的速度参考信号与来自变速箱输入转速传感器31的输入转速信号之间的差值,再加上在下面即将谈到的一些其它项。补偿器65包括一个传递函数,该传递函数是汽车动力传动系统对转矩输入的转矩振动性响应近似的反向运行状态。

补偿65还包括积分函数。靠近零的一对极点零最好提供这个积分函数。这种传递函数被称为滞后补偿。在补偿器65内设置这个积分函数可以确保离合器在发动状态工作时锁止。可以用相应的积分系数调节补偿器65的积分速度。状态选择开关63所选择的速度参考信号与变速箱输入转速之间存在任何长时间的差别时会使补偿器65的积分函数产生增加信号。任何这种增加信号将起着驱动离合器使其完全接合的作用。这确保离合器20在发动状态时,当汽车起动之后的某预定的最长时间在点101完全接合。在爬行状态时,补偿器65的这个积分函数确保爬行速度参考信号与变速箱输入转速之间无长期的误差。

状态选择开关63确定离合器驱动控制器60的工作状态。状态选择开关63接收发动/爬行选择器61作出的状态选择决定。状态选择开关63根据发动/爬行选择器61所确定的状态而选择发动机转速信号或爬行速度参考信号。选取发动状态时,状态选择开关63选择发动机转速以便进行控制。这样,在发动状态下,离合器的接合被控制成使得变速箱输入转速能与发动机转速相适应。选取爬行工作状态时,状态选择开关63选择爬行速度参考信号以便进行控制。在爬行状态,离合器接合情况被控制成使得变速箱输入速度与爬行速度参考信号相适应。这相当于控制离合器的接合,使实际的离合器滑动与所要求的滑动速度相适应。无论在哪一种状态下,转速参考信号都是变速箱输入转速参考值。

图4示出了爬行情况下的发动机转速和变速箱的输入转速。在爬行状态下,必须有意地令离合器20打滑,为的是适应高于怠速的发动机转速下的发动机转矩和所要求的转矩。图4示出了发动机转速95从怠速上升到稳定的水平。输入转速105以同样的方式从零上升到预定的水平。在此实例中,该预定水平低于发动机的怠速。当所要求的汽车速度意味着变速箱的输入转速低于在最低传动比之下的怠速时,需要爬行工作状态。当所要求的汽车速度意味着变速箱的输入转速高于发动机的怠速而发动机10不能产生在此转速下的转矩时,也需要爬行工作状态。应该指出,在静止情况下,发动机转速95与输入转速105之间有转速差107。这个转速差107就是爬行工作时所需要的滑动速度。

当汽车停下来且离合器完全分离时,变速箱输入转速100和起初一样地为零。这是汽车起动的情况。但如下面即将进一步谈到的那样,这个方法同样也可用在行驶过程中换挡时离合器的平稳接合过程。这样,变速箱输入转速起初可能处于对应于汽车速度的转速。当离合器20部分接合时,变速箱输入转速100增加,以渐近线的方式趋近发动机转速。