借助健壮算法的自动离合器发动与慢行的闭环控制制造技术

降低车辆离合器接合摆动响应的自动离合控制器６０。该控制器接收发动机速度传感器１３和变速器输入速度传感器３１的信号并产生在松开和全接合之间控制离合致动器２７的信号。运用摆动响应的近似反模型，使致动器２７以使所测量变速器输入速度渐近基准速度的方式至少部分接合摩擦离合器２０。该控制器包括为降低车辆特殊化要求而构成的前置滤波器和补偿器；还包括相应于车辆加载共同自动调整离合器接合的积分误差和发动机速度微分功能，提供了对不同车辆或同一车辆的运行状态均无需广泛调整的自动离合器致动控制。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动离合器控制的
，更具体地涉及用于减小机动车发动与空转时的摆动的自动离合的闭环控制。近年来，人们对机动车之传动轮系的自动控制方面的兴趣日益增强，特别对大型卡车的传动轮系的控制更是如此。客车与轻型卡车中使用自动变速装置是众所周知的。这类车辆中的典型自动变速装置采用液力变矩器和以液压致动的齿轮传动装置来选择发动机轴与传动轮之间的最终传动比。这种齿轮传动装置的选择是根据发动机速度，车速及类似参数而进行。众所周知，同技术熟练的手动变速操作相比，这种自动变速器在降低燃料与功率消耗的同时，也降低了动力从发动机传至传动轴的传动效率。由于这种车辆运行的效率降低而致使这种液压自动变速装置至今还未广泛运用于大型机动卡车中。采用液压自动变速装置时效率有损失的原因之一是在液力变矩器的变矩过程中有损耗。一般的液力变矩器表现出滑移以及在所有形式下力矩和动力损耗。本领域的人都知道，为锁定变矩器提供保证，便要在一定的发动机速度以上，提供变速器的输入轴与输出轴间的直接连接。该技术保证啮合时有适宜的力矩变换效率，然而，该技术在低速时未在效率方面提供任何效益。为消除液压变矩器所固有的效率低的缺陷，人们曾提出用自动致动的摩擦离合器来取代之。但这种替换却导致在用液力变矩器时未表现出的另一问题。通常，机动车的机械传动轮系在该传动系统中呈现变速装置与车辆主动轮之间的相当大的转矩柔量。这个转矩柔量可在-->变速器与差速器之间的驱动轴上或差速器与从动轮之间的驱动轴上探测到。情况通常是独立设计准则往往鼓励或说是要求这种传动系统呈现相当大的扭转柔量。机动车传动系统中存在的这种显著转矩柔量使其随着离合器的接合而产生摆动。这些摆动响应可给传动轮系的零部件及车辆其它部件带来相当大的附加磨损。此外，这种摆动响应可引起乘客车厢的令人不适的振动。传动系统对离合器接合时的这种摆动响应很大程度上取决于以什么方式使变速装置的输入速度，即，离合器的速度接近发动机速度。例如这两种速度以指数函数等下降方式平滑趋近时，就不会对离合器锁定产生力矩瞬变。若两种速度骤然接近，则一个力矩瞬变被传递到该传动系统，由此导致该车辆传动系统中的摆动响应。因此，提供一种降低离合器接合时摆动响应的摩擦离合器的自动离合器致动装置的问题对大型卡车来说显著增加。特别是，大型卡车在卡车与卡车之间和同一辆卡车内的这种响应表现出其变化的范围很宽。一辆将定大卡车的总重量可从无负载到满载的1至8范围内变化。传动系统柔量在不同卡车中可能在2到1左右的范围内变化。再者，离合器的摩擦特性可在作为离合器接合程度的一个函数之单个离合器范围内及离合器与离合器之间变化。因此，提供一种对某种特定机动车辆或该机动车辆的运行条件而言，无需广泛调整的自动离合器致动系统是尤为有利的。本专利技术是用于组合包含动力源，摩擦离合器和至少一个连到该摩擦离合器的惯性加载主动轮的一种自动离合控制器，该摩擦离合器有一个对力矩输入呈现摆动响应的转矩柔量。该自动离合器控制器最好用作变速装置的换档移位控制器。这种自动离合器控制器在车辆开动期间随变速换档移位提供平滑离合器接合并在空转期间将对离合器接合的摆动响应减至最小。该自动离合器控制器尤适用于大型卡车。-->该自动离合器控制器接收来自发动机速度传感器和变速装置输入速度传感器的输入信号。变速装置输入速度传感器检测变速装置输入端的转速，也即，摩擦离合器输出端的转速。自动离合器控制器产生一个在全松开和全接合状态之间控制离合致动器的离合器接合信号。该离合器接合信号，以一种使变速装置输入速度渐渐趋近一基准速度的方式接合摩擦离合器。这就最大限度地减小了响应惯性加载主动轮之力矩输入时所引起的摆动。在最佳实例中该自动离合控制器以两种方式运行。在对应于车辆正常起动的发动方式下，该离合器接合信号使变速装置输入速度渐渐接近发动机速度。一旦变速装置齿轮换档时，也可选择这一相同方式用于离合器的再接合。在对应于车辆慢速爬行的滑移方式下，离合器接合信号使变速装置输入速度渐渐接近怠速基准信号。这个怠速基准信号是根据油门和发动机速度的大小来产生的。这两种运行方式是根据油门的调定来选择的。当油门开度为全开度的25%以上时选定为发动方式，否则选为空转方式。该自动离合控制器包括为降低各车辆或车辆运行方式方面细节上的特殊化要求而设的结构。变速装置输入速度基准信号被加到前置滤波器。当选为开动运行方式时，该变速装置输入速度基准信号对应于发动机速度，而当选为空转方式时，则对应于怠速基准信号。前置滤波器对系统瞬态响应起到整形作用。从前置滤波后变速装置输入速度基准信号减去变速装置输入速度信号的代数和便得到控制误差。该误差信号加到作为频率的函数并具有足够增益的补偿器，以降低对车辆参数的种种变化的系统闭灵敏度。该补偿器产生一个离合器接合信号，用于以最大限度减小随离合器接合所引起之摆动的方式控制离合器的接合。该自动离合器控制器最好以由数字式微型控制器执行的离散差分-->方程来实施。该微型控制器提供了一种补偿器，该补偿器具有近似惯性加载主动轮之反向传递函数的传递函数。该补偿器传递函数包含一个覆盖该传动系统预期摆动响应区的陷波滤波器。该陷波滤波器的频带宽度必须足以覆盖某个频率范围，因为摆动响应频率可随车辆加载和传动系统特性变化而变。该补偿器最好还能在传动系统响应为最小的频率范围内形成一种提升响应特性，以便增大闭环增益并减小对车辆诸特性变化的灵敏度。该离合器致动控制器最好贮存对应于变速装置各个齿轮传动比的各离散差分方程的系数组。该离合器致动控制器检索对应于所选传动比的系数组。这些被检索出的系数组用在以其他方法作离合器控制的相同离散差分方程中。该控制器最好包括一误差积分功能，以便当车辆处于开动方式时，在离合器开始部分地接合后的一段予定时间间隔内确保离合器的全接合。变速器输入速度基准信号与变速器输入速度之间的长期差异最终驱使离合器达到全接合。该控制器最好还包括第二积分功能，以便即使在发动机加速情况下也能确保离合器的锁定。积分功能和第二积分功能最好在发动机速度增加速率处于予定阈值以下时予以禁止。当发动机处于减速时，禁止第一和第二积分功能的电平可为零。阈值检测器根据差分信号去确定何时禁止积分器工作。连接阈值检测器的各个开关使积分能和不能进行。这使得当发动机速度提升率低于阈值时，离合器的推进能延迟进行。通常这种情况只有在重负载下加速时才发生。在此情况下，离合器将继续滑动，使负载缓慢加速直至力矩要求被降到可获得的发动机力矩时为止。然后又允许积分器工作同时离合器又重新开始推进。该自动离合器控制器还可包括一连到发动机速度传感器的微分器。对应于发动机速度信号变化率的发动机速度微分信号被加到供给离-->合器致动器的信号上。当发动机速度正在加速时，该微分信号使离合器致动快速推进。在此情况下，离合器的快速推进避免发动机速度的超速。连到微分器的积分器为在发动机速度一旦不再加速时维持发动机速度而贮存所需的离合器致动电平。本专利技术的这些和其他目的与特征将在下面结合附图加以描述。附图中：图1表示包括本专利技术离合器致动控制器的车辆传动轮系的一个示意图;图2表示离合器接合与离合器转矩之间的典型关系;图3示出在机动车开动时间内发动机速度与变速器输入速度的理想响应曲线;图4示出在机本文档来自技高网...

【技术保护点】
组合于一系统中的自动离合控制器，该系统还包括：动力源（１０），有一连到该动力源之输入轴（１５）和一输出轴（２５）的摩擦离合器（２０），和连接到摩擦离合器之输出轴具有对转矩输入呈现摆动响应之转矩柔量的至少一个惯性加载主动轮（５１），所述自动离合控制器包括：连接到所述动力源的发动机速度传感器（１３），用于产生一个对应于该动力源之转速的发动机速度信号；连到所述发动机速度传感器的一个基准速度发生器（６１－６３），用于产生一基准速度信号；连到所述摩擦离合器之输出轴的变速器输入速度传感器（３１），用以产生对应于所述摩擦离合器之输出轴转速的变速器输入速度信号；连接到所述摩擦离合器的离合器致动器（２７），用于根据一离合器接合信号控制摩擦离合器从松开到完全接合的接合过程；和连接到所述基准速度发生器，所述变速器输入速度传感器和所述离合致动器的控制器（６４－７８），该控制器包括：连到所述基准速度发生器的前置滤波器（６８），用以产生一滤波后基准速度信号；连到所述变速器输入速度传感器和所述前置滤波器的第一代数求和器（６９），用以产生对应于所述滤波后基准速度信号（１）和所述变速器输入速度信号（２）之间之差值的第一代数和信号，和连到所述第一代数求和器的补偿器（７０），用以产生所述离合器接合信号，以便加到所述离合器致动器，从而以使所述变速器输入速度信号渐近所述基准速度信号的方式接合该摩擦离合器。...

【技术特征摘要】
US 1991-10-7 772,7781、组合于一系统中的自动离合控制器，该系统还包括：动力源(10)，有一连到该动力源之输入轴(15)和一输出轴(25)的摩擦离合器(20)，和连接到摩擦离合器之输出轴具有对转矩输入呈现摆动响应之转矩柔量的至少一个惯性加载主动轮(51)，所述自动离合控制器包括：连接到所述动力源的发动机速度传感器(13)，用于产生一个对应于该动力源之转速的发动机速度信号；连到所述发动机速度传感器的一个基准速度发生器(61-63)，用于产生一基准速度信号；连到所述摩擦离合器之输出轴的变速器输入速度传感器(31)，用以产生对应于所述摩擦离合器之输出轴转速的变速器输入速度信号；连接到所述摩擦离合器的离合器致动器(27)，用于根据一离合器接合信号控制摩擦离合器从松开到完全接合的接合过程；和连接到所述基准速度发生器，所述变速器输入速度传感器和所述离合致动器的控制器(64-78)，该控制器包括：连到所述基准速度发生器的前置滤波器(68)，用以产生一滤波后基准速度信号；连到所述变速器输入速度传感器和所述前置滤波器的第一代数求和器(69)，用以产生对应于所述滤波后基准速度信号(1)和所述变速器输入速度信号(2)之间之差值的第一代数和信号，和连到所述第一代数求和器的补偿器(70)，用以产生所述离合器接合信号，以便加到所述离合器致动器，从而以使所述变速器输入速度信号渐近所述基准速度信号的方式接合该摩擦离合器。2、如权利要求1所述的自动离合器控制器，其特征在于：-->所述补偿器（70）具有包含一陷波滤波器的传递函数，该陷波滤波器的频带在对至少一个惯性加载主动轮（与1）之转矩输入摆动响应的所期望频率范围内，从而使所述补偿器减小了对至少一个惯性加载主动轮之转矩输入的摆动响应。3、如权利要求1所述的自动离合器控制器，其特征在于：所述补偿器（70）所具有的传递函数含有在所述期望频率范围内的一个增益提升区，在该区内，对至少一个惯性加载主动轮（51）之转矩输入的期望响应为最小，借此所述补偿器增大了环路增益且维持降低了的所述控制器对至少一个惯性加载主动轮之转矩输入响应变化的灵敏度。4、如权利要求1所述的自动离合器控制器，其特征在于：所述前置滤波器（68）是一个低通滤波器，该滤波器具有为提供从变速器输入速度信号到所述基准速度信号中的一个阶跃函数的所需瞬态响应而选择的截止频率。5、如权利要求1所述的自动离合器控制器，其特征在于：所述控制器还包括：连到所述基准速度发生器和所述变速器输入速度传感器的第二代数求和器（64），因以产生对应于（1）所述基准速度信号和（2）所述变速器输入速度信号之间之差值的第二代数和信号，连到所述第二代数求和器的第一积分器（65），用以产生对应于所述第二代数和信号之间积分的第一积分信号，和连到所述基准速度发生器和所述第一积分器的第三代数求和器（67），用以产生对应于（1）所述基准速度信号和（2）所述第一积分信号之和的第三代数和信号，所述第三代数和信号被加到所述前置滤波器，从而将所述前置滤波器通过所述第三代数求和器，连到所述基准速度发生器。6、如权利要求5所述的自动离合器控制器，其特征在于：-->所述控制器还包括：连到所述第一积分器（65）的第二积分器（66），用于产生对应于所述第一积分信号之时间积分的第二积分信号，和所述第三代数求和器（67）还连到所述第二积分器，用以产生对应于所述基准速度信号（1）;所述第一积分信号（2）和所述第二积分信号（3）三者之和的所述第三代数和信号。7、如权利要求1所述的自动离合器控制器，其特征在于：所述控制器还包括：连到所述发动机速度传感器（13）的微分器（73），用以产生对应于所述发动机速度信号变化率的微分信号，和连到所述补偿器和所述微分器的第四代数求和器（70），用以产生对应于所述补偿器之输出（1）和所述微分信号（2）之和的所述离合器致动信号。8、如权利要求7所述的自动离合器控制器，其特征在于：所述控制器还包括：配置于所述发动机速度传感器和所述微分器之间的一个低通滤波器（72）。9、如权利要求7所述的自动离合器控制器，其特征在于：所述控制器还包括：连到所述微分器的第三积分器（74），用以产生对应于所述微分信号之时间积分的第三积分信号，和所述第四代数求和器（71）还连到所述第三积分器，并产生对应于（1）所述补偿器输出，（2）所述微分信号和（3）所述第三积分信号之和的所述离合器致动信号。10、如权利要求9所述的自动离合器控制器，其特征在于：所述控制器还包括：-->连到所述基准速度发生器和所述变速器输入速度传感器的第二代数求和器（64），用以产生对应于所述（1）基准速度信号和（2）所述变速器输入速度信号之差的第二代数和信号，连到所述微分器的阈值检测器（75），用以判定所述微分信号是否小于某一预定阈值，连到所述第二代数求和器和所述阈值检测器的第一开关（76），用以产生第一开关输出，该输出（1）当所述阈值检测器测得所述微分信号是小于所述预定阈值时，则等于零和（2）否则，对应于所述第二代数和信号，连到所述第一开关的第一积分器（65），用以产生对应于所述第一开关输出的时间积分的第一积分信号，和连到所述基准速度发生器和所述第一积分器的第三代数求和器（67），用以产生相应于（1）所述基准速度信号和（2）所述第一积分信号之和的第三代数和信号，所述第三代数和信号被加到所述前置滤波器，以而将所述前置滤波器经所述第三代数求和器连到所述基准速度发生器。11、如权利要求10所述的自动离合器控制器，其特征在于：其中所述阈值检测器的所述预定阈值为零。12、如权利要求10的所述自动离合器控制器，其特征在于：所述控制器还包括：连到所述阈值检测器和所述第一积分器的第二开关（77），用于产生第二开关输出，该输出信号（1）在所述阈值检测器测定所述微分信号是小于所述预定阈值时等于零和（2）在其他情况下对应于所述第一积分信号，连到所述第二开关的第二积分器（66），用以产生相应于所述第二开关输出之时间积分的第二积分信号，和-->所述第三代数求和器（67）还被连到所述第二积分器，用以产生对应于（1）所述基准速度信号，（2）所述第一积分信号和（3）所述第二积分信号之和的所述第三代数和信号。13、如权利要求1所述的自动离合器控制器，其特征在于：所述基准速度发生器（61-63）被连接到所述发动机速度传感器（13）并产生对应于所述发动机速度信号的所述基准速度信号;和所述补偿器（70）产生所述离合器接合信号，用以在开始局部接合之后的一段预定时间间隔内完全接合该摩擦离合器。14、如权利要求1所述的自动离合器控制器，其特征在于：所述补偿器（70）产生表示离合器所需位置的所述离合器接合信号;和所述离合器致动器将摩擦离合器的位置控制到对应于由所述离合器接合信号所指示的离合器所需位置。15、如权利要求1所述的自动离合器控制器，其特征在于：所述补偿器（70）产生指示离合器所需压力的所述离合器接合信号;和所述离合器致动器将摩擦离合器的压力控制到相应于由所述离合器接合信号所指示的离合器所需压力。16、如权利要求1所述的自动离器合控制器，其特征在于：所述系统还包括用于控制由动力源产生之转矩的油门（11），所述自动离合器控制器还包括：连到所述油门的油门传感器（11），用以产生指示油门位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM施利克，
申请(专利权)人：易通公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]