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CN102114836B - 扭矩变换器离合器滑差控制以提高急加速操作中的驾驶性 - Google Patents

扭矩变换器离合器滑差控制以提高急加速操作中的驾驶性 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种闭环反馈控制和扭矩变换器离合器滑差的降低以提高急加速操作中的驾驶性能，具体地，涉及一种用于响应于发动机扭矩的迅速变化的方法，包括监测发动机扭矩的变化，以及当发动机扭矩的变化超过发动机扭矩的阈值变化时确定发动机扭矩的迅速变化。在确定发动机扭矩的迅速变化之后，通过将扭矩变换器离合器压力命令降低选定值来提供扭矩变换器滑差的增加，之后将反馈控制停用预先确定的持续时间。在预先确定的持续时间之后，重新启用反馈控制，以将扭矩变换器滑差降低到期望的扭矩变换器滑差值。

Description

扭矩变换器离合器滑差控制以提高急加速操作中的驾驶性
技术领域
该公开涉及一种用于设定车辆的扭矩变换器内的滑差的系统和方法。
背景技术
本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并可能不构成现有技术。
采用自动变速器的内燃机车辆，通常包括位于车辆的发动机与变速器之间的扭矩变换器。扭矩变换器为流体联接装置，其通常包括在输入处与发动机的输出轴联接的叶轮和在输出处与变速器的输入轴联接的涡轮。扭矩变换器利用液压流体流体地将旋转能量从叶轮传递到涡轮。扭矩变换器提供发动机曲轴与变速器输入轴的机械分离，例如，在车辆怠速情况期间，以使得车辆能够停止而不会使发动机失速。
当流体地联接时，扭矩变换器内的叶轮相对于涡轮的旋转速度通常是不同的，使得它们之间存在变换器滑差。因为发动机输出（扭矩变换器输入）和变速器输入（扭矩变换器输出）之间的大的滑差会显著地影响车辆的燃料经济性，因此可采用流体控制的扭矩变换器离合器（TCC）来以完全锁定的或受控的滑差操作在扭矩变换器中机械地传递扭矩。受各种因素制约，一般仅在有限的情形中锁定TCC。
TCC通常具有三个操作模式：完全释放，完全锁定和受控打滑。当TCC处于完全释放操作模式时，在扭矩变换器中传递的所有扭矩实际上都是流体联接，在TCC中不传递机械扭矩。当TCC处于完全锁定操作模式时，在扭矩变换器中传递的所有扭矩实际上都是TCC中的机械联接。当TCC处于受控打滑操作模式时，扭矩变换器中的滑差通过控制TCC中的液压流体的压力来控制，TCC中的液压流体控制在TCC中施加的力。
节气门请求的迅速变化导致施加在扭矩变换器上的发动机扭矩的迅速变化。发动机扭矩的迅速增加可导致扭矩变换器滑差从受控值变为过大值，该过大值必须被控制回受控值。
为了提高燃料经济性，使扭矩变换器所需的扭矩变换器滑差尽可能地小。然而，在发动机扭矩的迅速增加之后，例如，相应于节气门请求的显著增加或急加速操作，车辆操作者期待发动机速度和扭矩变换器离合器滑差的增加。为了给出所期待的行为，TCC压力必须降低到允许发动机速度及时增加但不会因过度增加扭矩变换器离合器滑差而损害扭矩变换器离合器硬件的值。另外，在加速操作结束之后，为了重建燃料有效操作，增加的扭矩变换器滑差随后必须再次处于受控之下。
发明内容
动力系包括发动机、变速器和位于发动机与变速器之间的扭矩变换器，以及扭矩变换器离合器。扭矩变换器离合器响应于扭矩变换器离合器压力命令，所述压力命令包括控制扭矩变换器滑差的基于滑差的反馈控制。一种用于响应于发动机扭矩的迅速变化的方法，包括监测发动机扭矩的变化，以及当发动机扭矩的变化超过发动机扭矩的阈值变化时确定发动机扭矩的迅速变化。在确定发动机扭矩的迅速变化之后，通过将扭矩变换器离合器压力命令降低选定值来提供扭矩变换器滑差的增加，之后将反馈控制停用预先确定的持续时间。在预先确定的持续时间之后，重新启用反馈控制，以将扭矩变换器滑差降低到期望的扭矩变换器滑差值。
本发明还提供以下方案。
1. 一种用于响应于动力系中的发动机扭矩的迅速变化的方法，所述动力系包括发动机、变速器、位于所述发动机和所述变速器之间的扭矩变换器、以及扭矩变换器离合器，所述扭矩变换器离合器响应于扭矩变换器离合器压力命令，所述压力命令包括控制扭矩变换器滑差的基于滑差的反馈控制，所述方法包括：
监测发动机扭矩的变化；
当发动机扭矩的变化超过发动机扭矩的阈值变化时，确定发动机扭矩的迅速变化；
在确定发动机扭矩的迅速变化之后，通过将扭矩变换器离合器压力命令降低选定值来提供扭矩变换器滑差的增加，之后将反馈控制停用预先确定的持续时间；以及
在预先确定的持续时间之后，重新启用所述反馈控制，以将扭矩变换器滑差降低到期望的扭矩变换器滑差值。
2. 如方案1所述的方法，其特征在于，监测发动机扭矩的变化包括监测节气门位置、发动机扭矩、空气质量流量和燃料流量中的至少一个。
3. 如方案1所述的方法，其特征在于，所述选定值基于发动机速度的期望增加来设定。
4. 如方案1所述的方法，还包括：
监测发动机速度；以及
在确定发动机扭矩的迅速变化之后，基于监测所述发动机速度确定局部最大发动机速度，以及
将发动机速度控制到局部最大发动机速度，直到重新启用所述反馈控制。
5. 如方案4所述的方法，还包括：
在重新启用反馈控制之后，降低发动机速度，以将扭矩变换器滑差降低到期望扭矩变换器滑差值。
6. 如方案5所述的方法，其特征在于，根据期望的斜率来降低发动机速度。
7. 如方案5所述的方法，其特征在于，根据时间约束来降低发动机速度。
8. 如方案5所述的方法，其特征在于，根据轮廓来降低发动机速度，所述轮廓包括线性下降、指数衰减下降、二次下降、样条曲线限定的下降以及基于滤波器的下降中的一种。
9. 如方案8所述的方法，其特征在于，所述轮廓基于发动机扭矩的迅速变化、当前变速器挡位以及所监测的所述扭矩变换器离合器的温度中的至少一个。
10. 如方案5所述的方法，其特征在于，降低发动机速度以将扭矩变换器滑差降低到期望的扭矩变换器滑差值包括暂时降低发动机速度。
11. 如方案1所述的方法，其特征在于，重新启用所述反馈控制以将扭矩变换器滑差降低到期望的扭矩变换器滑差值包括：
基于当前扭矩变换器滑差、所述期望的扭矩变换器滑差和时间约束来确定扭矩变换器滑差轮廓；以及
基于所述扭矩变换器滑差轮廓来调节所述扭矩变换器离合器压力命令。
12. 如方案11所述的方法，其特征在于，所述扭矩变换器滑差轮廓包括线性下降、指数衰减下降、二次下降、样条曲线限定的下降以及基于滤波器的下降中的一种。
13. 如方案12所述的方法，其特征在于，所述扭矩变换器滑差轮廓基于发动机扭矩的迅速变化、当前变速器挡位以及所监测的所述扭矩变换器离合器的温度中的至少一个。
14. 如方案1所述的方法，其特征在于，重新启用所述反馈控制以将扭矩变换器滑差降低到期望的扭矩变换器滑差值包括：
基于当前扭矩变换器滑差、期望的扭矩变换器滑差和期望的斜率来确定扭矩变换器滑差轮廓；以及
基于所述扭矩变换器滑差轮廓来调节所述扭矩变换器离合器压力命令。
15. 如方案14所述的方法，其特征在于，所述扭矩变换器滑差轮廓包括线性下降、指数衰减下降、二次下降、样条曲线限定的下降以及基于滤波器的下降中的一种。
16. 如方案1所述的方法，还包括：
监测所述扭矩变换器离合器的温度；
将所述监测的温度与限制温度进行比较；以及
基于所述比较而停用所述反馈控制。
17. 如方案16所述的方法，其特征在于，停用所述反馈控制包括释放所述扭矩变换器离合器。
18. 如方案16所述的方法，其特征在于，停用所述反馈控制包括锁定所述扭矩变换器离合器。
19. 一种用于响应于动力系中的发动机扭矩的迅速变化的系统，所述动力系包括发动机、变速器以及位于所述发动机和所述变速器之间的扭矩变换器，所述系统包括：
响应于扭矩变换器离合器压力命令的扭矩变换器离合器，所述压力命令包括控制扭矩变换器滑差的基于滑差的反馈控制；以及
控制器，所述控制器监测发动机扭矩的迅速变化，响应于所述发动机扭矩的迅速变化而通过将扭矩变换器离合器压力命令降低选定值来增加扭矩变换器滑差，之后将反馈控制停用预先确定的持续时间，以及在预先确定的持续时间之后，重新启用所述反馈控制，以将扭矩变换器滑差降低到期望的扭矩变换器滑差值。
20. 如方案19所述的系统，还包括节气门位置传感器、发动机扭矩传感器、空气质量流量传感器和燃料流量传感器中的至少一个，并且其中，所述控制器监测发动机扭矩的迅速变化包括所述控制器监测来自所述至少一个传感器的输出的变化。
附图说明
现在参照附图，通过实例描述一个或多个实施例，其中：
图1是显示根据本公开的车辆的各种传动系构件的框图；
图2图示出了根据本公开的加速过渡期间的动力系的示例性操作。
图3A-3I示出了根据本公开的示例性过程，通过该过程可以管理加速事件。
图3A示出了初始检测加速事件和随后对TCC压力命令的动作；
图3B和图3C示出了可用来设定可以冻结压力命令的时段的可选过程；
图3D示出了在一定时段内发动机速度被发动机控制方案所控制的过程；
图3E和图3F示出了如果TCC的温度超过了限制温度，可以使用的可选过程；
图3E示出了响应于超过温度限制的温度而完全释放TCC的过程；
图3F示出了响应于超过温度限制的TCC的温度而锁定TCC的过程；
图3G示出了重建TCC压力命令的反馈控制以便将扭矩变换器滑差控制恢复到期望值的过程；
图3H和图3I示出了在滑差降低到期望值之后使整个过程恢复到稳定状态的可选过程；
图3H示出了当以斜降模式应用发动机速度控制来降低扭矩变换器滑差时可以使用的过程；
图3I示出了当结合使用时间约束和压力命令反馈控制来将扭矩变换器滑差降低到期望值时可以使用的过程；以及
图4图示出了根据本公开的加速过渡期间的动力系的示例性操作，其使用时间约束来降低过渡期间的滑差。
具体实施方式
现参照附图，其中显示内容只是为了图示特定示例性实施例而不是为了对其进行限制，图1是车辆10的各种动力系构件的框图。动力系构件包括发动机12和变速器14。通过线16代表的发动机12的输出轴与扭矩变换器18的一端联接，而通过线20代表的变速器16的输入轴与扭矩变换器18的相对端联接。如上所述，扭矩变换器18利用液压流体将转动能从发动机12传递到变速器14，使得在必要时可使发动机12与变速器14分离。TCC22设定发动机12与变速器14之间的扭矩变换器18内的扭矩变换器滑差，如上所述。在该图中，发动机输出功率被示为单位为每分钟转数(RPM)的发动机速度（NE）和单位为牛米的发动机扭矩（TE）。同样，变速器14在其输入处的速度由变速器输入速度NI和变速器扭矩TI表示。将扭矩变换器18内的扭矩滑差定义为NE–NI。表示为线28的变速器14的输出轴联接在车辆10的传动系30上，该传动系30以本领域普通技术人员完全理解的方式将发动机功率分配给车轮。变速器14的输出轴28的速度表示为NO，而变速器14的输出轴28的扭矩表示为TO。
车辆10还包括用于表示发动机控制器和变速器控制器两者的控制器36，然而，应理解这两个控制功能可通过单个装置或可连通地相连的多个装置实现。控制器36从车辆节气门接收节气门位置信号，并将控制信号提供给发动机12用于发动机速度和扭矩相关的控制，以及将信号提供给变速器14用于换挡相关的控制。另外，根据所选择的发动机速度和变速器挡位，控制器36通过线40向TCC22提供信号（即，TCC压力命令），用于设定期望的扭矩变换器滑差。传感器42测量变速器14的输出行为。在一个示例性实施例中，传感器42测量变速器14的输出轴28的旋转速度，并将速度信号发送至控制器36。示例性传感器包括编码器、速度传感器、加速计、扭矩传感器等。
控制器36可以采取任何合适的形式，包括一个或多个专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的中央处理单元（优选为微处理器）及关联的存储器和存储装置（只读、可编程只读、随机存取、硬盘等）、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、适当的信号处理和缓冲电路、以及提供期望功能的其它适当构件的各种组合。控制器具有一组控制算法，包括存储在存储器中并被执行以提供期望功能的常驻软件程序指令和校准。算法优选地在预设循环周期期间执行。算法通过例如中央处理单元执行，并可操作以监测来自感测装置及其它联网控制器的输入，并且执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。循环周期能以规则的时间间隔执行，例如在持续发动机和车辆操作期间每3.125、6.25、12.5、25和100毫秒。可替代地，算法可以响应事件的发生而执行。
本公开包括用于响应于发动机速度和/或变速器挡位和/或发动机扭矩的变化来调整扭矩变换器滑差的示例性过程。控制器36基于存储在控制器36中的预先产生的表，针对当前的发动机速度、变速器挡位和发动机扭矩，选择特定的滑差，并通过线40将对应的TCC压力命令传送给TCC22，该预先产生的表是由于用于提供良好燃料经济性和减小的振动传递的最小扭矩变换器滑差的车辆测试或其它操作而生成的。用于产生这种表的一个过程可以在2008年3月6日提交的申请序列号12/043,499的美国专利申请中找到，该申请共同转让给本申请的受让人，并通过引用而结合在本文中。如果针对特定的发动机速度、变速器挡位和发动机扭矩选择的扭矩变换器滑差没有提供用于防止振动被传递至传动系30的期望滑差，则在控制器36中利用来自传感器42的信号确定振动，如果振动超出预先确定的阈值，则控制器36可增加扭矩变换器滑差。
通过TCC的应用能够控制扭矩变换器滑差。TCC包括机械地、电子地或流体地操作以将扭矩变换器的叶轮和涡轮可控地联接而调节它们之间的允许滑差的结构。当完全释放TCC时，叶轮与涡轮之间的流体联接建立滑差。当完全锁定TCC时，叶轮与涡轮之间不存在滑差。在一个示例性控制方法中，控制TCC流体压力，使得扭矩变换器滑差接近期望值。通过减小TCC内的液压流体的压力，给定操作条件下的扭矩变换器滑差将增加。类似地，通过增加TCC内的液压流体的压力，给定操作条件下的扭矩变换器滑差将降低。
反馈控制的方法为本领域所公知。这种方法监测期望值，根据期望值控制输出，并利用受控的输出的结果值随后改进控制以达到期望值。已知反馈控制用于通过TCC压力的可变控制来控制扭矩变换器内的滑差。可监测期望扭矩变换器滑差，可调节TCC的压力命令，以便控制所得到的扭矩变换器滑差，并可在反馈环中利用所得到的扭矩变换器滑差，以随后调节TCC的压力命令。这样，可利用反馈控制将扭矩变换器滑差控制为期望值。期望值可为稳态项，在一定时间段基本不变，或者期望值可为瞬时的，例如在一定时段增加或减小，或根据阶跃曲线变化。
发动机扭矩的快速变化可能是由于车辆操作者或由车辆控制方法所得到的请求对节气门需求的变化造成的，车辆控制方法所得到的请求例如包括变速器挡位变化所需的变化或巡航控制系统所命令的变化。加速(tip-in)节气门需求或加速事件描述了因操作者发起的节气门需求或输出扭矩请求的迅速增加。一种指示发动机扭矩的迅速增加（例如，加速节气门需求）的方法包括测量节气门位置传感器(TPS)输出和确定TPS变化率是否超出TPS的阈值变化率。发动机扭矩的变化的不同程度可以被量化，例如，通过与TPS的增加的阈值变化率来比较而指示发动机扭矩的显著的快速变化。TPS变化率可通过多种方法计算，例如通过直接数值微分、卡尔曼滤波器的操作或其它本领域公知的方法。该TPS的阈值变化率可通过多种方法进行选择，以指示节气门需求的迅速增加，例如通过足以描述对TPS的变化的扭矩变换器滑差响应的校准或建模。发动机扭矩的迅速增加可替代地可通过监测例如发动机扭矩、空气质量流量和燃料流量中的至少一个来确定。
尽管扭矩变换器滑差可以被控制到稳态操作中的某个较小的值，但已知发动机扭矩的快速变化将导致扭矩变换器滑差的迅速增加，这源于用于控制滑差的方法的反应时间的滞后。过度的滑差将降低动力系的燃料经济性和输出到输出轴的扭矩，并且在很多操作条件下是不期望的，并需要在扭矩变换器内调整以重新获得对滑差的控制。另外，上述响应扭矩变换器滑差的迅速变化的扭矩变换器滑差的反馈控制会导致扭矩变换器滑差不可预测的变化，例如，TCC压力命令的反馈诱导的迅速增加导致滑差快速地减小为零。导致零滑差的迅速变化的滑差会导致对驾驶性能而言可感知的和不期望的影响。
在很多操作条件下要避免扭矩变换器中的高滑差。然而，如上所述，发动机扭矩的迅速变化，诸如由操作者发起的加速事件或节气门需求所指示的，其包括操作者期望车辆中的某种响应。操作者期望在加速踏板下压的大幅度增加之后看到NE的迅速增加。扭矩变换器滑差的增加会促进NE的迅速增加，其中，与锁定的扭矩变换器或低滑差的扭矩变换器相比，增加的滑差允许发动机更快地获得更高的发动机速度。以这种方式，在发动机扭矩迅速变化期间在有限的时间内允许增加的扭矩变换器滑差将增加动力系对操作者的需求进行响应的能力。
通过控制TCC压力命令，扭矩变换器滑差可以被允许响应于发动机扭矩的迅速变化而升高。例如，在监测到发动机扭矩的迅速变化之后的时段内，TCC压力命令可以降低某一校准量或所选量。为了允许扭矩变换器滑差位于可接受的范围内，压力命令的下降可以根据校准测试结果或通过足以预测扭矩变换器的操作的模型所预测的结果来选择，且对于不同的情况或操作范围可以使用多个下降值。这种压力命令值的下降可以存储在查询表中或从函数关系推导出。可以根据影响源自TCC压力命令的扭矩变换器滑差的因素以及根据所获得的NE的变化来选择压力命令值的下降。影响所获得的扭矩变换器滑差的因素包括但不限于TPS、NE以及所选择的变速器挡位的变化。
一旦TCC压力命令响应于发动机扭矩的迅速变化而降低，滑差将增加。通常是操作为将扭矩变换器滑差控制到期望值的反馈控制的操作将快速地增加TCC压力命令，以将使滑差处于控制之下。在这种情况下，滑差被有意地增加以响应于发动机扭矩的迅速变化而促进动力系的期望操作，可以停用反馈控制以避免系统试图立即降低滑差。通过将TCC压力命令冻结在TCC压力命令所降低到的值，扭矩变换器滑差可控地增加以提供如上所述的NE的增加。滑差的该可控的增加可以被控制一定时段，以便允许NE和TE增加并提供操作员所期望的响应。在该时段之后，根据车辆的燃料有效操作，滑差随后降低回到滑差的受控水平。
TCC压力命令可以被控制，用于响应于发动机扭矩的迅速变化（诸如加速事件）而控制滑差。如上所述，降低TCC压力命令之后冻结该TCC压力命令是允许滑差受控增加的一个方法。在一个相关实施例中，在降低TCC压力命令之后，只有TCC压力命令的反馈部分被冻结或停用。这种示例性系统可包括由以下关系所描述的TCC压力命令。
Figure 2011100003434100002DEST_PATH_IMAGE002
         [1]
前馈控制项（feed_forward_term）可基于影响通过扭矩变换器施加的扭矩的许多不同因素。在一个示例性实施例中，前馈控制项基于发动机扭矩，并随发动机扭矩增加而增加。与发动机扭矩大致成比例地变化的前馈控制项将响应于监测到发动机扭矩的迅速增加而增加，但由于前馈控制项对发动机扭矩敏感，所以它们的增加成比例。结果，前馈控制项的增加将不太可能导致扭矩变换器内的不可预测或不平稳的动作。应理解，基于期望滑差（TCC压力命令）与测量滑差之间的差异的反馈控制项（feedback_term），响应于发动机扭矩的过渡导致的滑差的大幅增加，将使得TCC压力命令急剧增加。反馈控制项的该急剧增加滞后于滑差的增加。同样，如果反馈控制项导致TCC强烈下降而减小测量的滑差，则反馈控制项的减小也将滞后于测定滑差的减小。结果，该反馈控制项可导致扭矩变换器中不可预测或不平稳的控制，例如导致扭矩变换器中的滑差跌为零。结果，公开一种方法来冻结或停用基于滑差的反馈控制项预先确定的持续时间，同时在发动机扭矩的迅速变化过程中保持前馈控制项。不管是冻结或停用整个TCC压力命令或仅冻结或停用反馈控制项，停用反馈控制的两种方式都称为冻结或停用反馈控制。
在发动机扭矩开始迅速变化之后的时段的增加的滑差可用于促进NE和TE的增加，如上所述。受控增加的滑差的时段必须足够长以允许发动机经历期望的过渡。然而，将理解，在增加的滑差的这段时间里，动力系以降低的效率操作，所产生的TE的下降的百分数被传递到车辆的传动系。为了使TO及时增加，增加的滑差最终必须降低回到受控值或期望值。设想了若干方法来设定冻结或停用反馈控制的持续时间。在一个示例性方法中，持续时间被设定为特定时间。该时间能够为固定的时间间隔或该时间能够由校准或影响过渡的因素的函数而产生。影响与加速事件相关的过渡的因素包括但不限于TPS的变化的大小，发动机扭矩变化的大小，NE，温度，应用的类型（非运动型/运动型）以及变速器的挡位选择。这样的校准的数字可被存储在存储器装置的示例性查询表中。在备选实施例中，持续时间可以开始于监测到发动机扭矩的迅速增加，并基于发动机行为而结束。例如，可以监测NE的增加，当NE达到峰值或以其他方式稳定时，持续时间可以结束。可设想多种类似的方法来设定增加的滑差的时段，本公开不意图限制为本文所述的特定示例性实施例。
在增加的滑差的时段内，由于滑差的变化和动力系内发生的其它过渡，NE受到来自扭矩变换器的变化的反馈扭矩或阻力。结果，NE会变化，导致过渡中不可预测的结果。公开一种方法来抵消该发动机的变化的操作，其中，在NE响应于加速事件而开始增加之后，在增加滑差的时段的余下部分或一些部分中通过闭环反馈控制将NE控制到期望的发动机速度。以这种方式，在发动机扭矩迅速变化的时段内可以控制NE并导致扭矩变换器滑差的变化。
控制NE的一种示例性方法是将期望的发动机速度设定到例如由NE下降的第一种情况所确定的最大发动机速度，由于加速事件而达到该速度。根据以上所述的一个实施例，NE的该峰值基本上相应于滑差达到最大值并且恢复TCC压力命令的反馈控制的点。选择期望的发动机速度的另一示例性方法是确定发动机速度的变化率或在一段时间上的发动机速度曲线的斜率，并且将发动机速度设定到斜率下降到指示发动机速度达到稳定值的阈值以下时的值。选择期望的发动机速度的另一示例性方法是基于期望的发动机扭矩值或期望的发动机扭矩轮廓或曲线来调整发动机速度或TCC滑差。通过监测滑差或发动机速度的变化，可以利用发动机扭矩-速度曲线根据本领域已知的方法来计算或估计得到的发动机扭矩，并将该扭矩与期望的发动机扭矩值比较。对于给定的NO和所得到的NI，可以选择通过选择或修改所选择的或校准的压力命令下降而获得的期望TCC滑差值，以便获得期望的发动机速度，该期望的发动机速度导致期望的发动机扭矩，该发动机扭矩通过发动机扭矩-速度曲线来估计。将理解，过渡中的发动机速度可以根据多种方法设定，本公开不意图限制于本文公开的特定示例性实施例。在响应于发动机扭矩的迅速变化而增加滑差一定时段后，在一定时段内控制NE以避免变化性，其中重新启用对TCC压力命令的反馈控制以恢复将增加的滑差控制到期望滑差水平。
如上所述，可以通过调节TCC压力命令来控制增加的或过度的滑差的发生。可以使用反馈和前馈控制方案，一旦启用，将降低扭矩变换器中的滑差。启用控制扭矩的方案可以开始于相对于造成增加的滑差的事件的不同时间。例如，如上所述，可以冻结或停用反馈控制一些时间以允许滑差增加，以便获得NE的期望增加。实现为滑差轮廓的控制方案可以以多种方式限定，以便在这种反馈控制停用之后可控地降低滑差。例如，TCC压力命令的斜率或TCC压力命令的变化率可被控制到期望的水平。在另一个实施例中，可以使用设定的时间约束，其中，压力命令被设定为到时间约束到期为止从初始值过渡到期望值。在斜率或时间约束所控制的过渡内使用的轮廓可以遵循基于数学表达式的多种轮廓形状，包括但不限于，线性下降，指数衰减下降，二次下降或基于二次方程的下降，样条曲线限定的下降，基于滤波器的下降，或本领域中已知的其它类似的轮廓形状。
如上所述，在过渡期间可以控制NE以避免NE的变化，同时使用TCC来降低扭矩变换器滑差。在另一示例性实施例中，可以控制发动机速度，以便与TCC一起配合降低扭矩变换器滑差。例如，不在NE的峰值冻结发动机速度命令，而是降低NE，用于帮助降低滑差。由发动机速度命令的降低实现的NE的降低可以采用多种形式。在一个示例性实施例中，可以与用于控制TCC压力命令的轮廓类似地控制NE，同时降低NE，以便降低滑差。在斜率或时间约束所控制的过渡内控制NE所使用的轮廓可以遵循基于数学表达式的多种轮廓形状，包括但不限于，线性下降，指数衰减下降，二次下降或基于二次方程的下降，样条曲线限定的下降，基于滤波器的下降，或本领域中已知的其它类似的轮廓形状。在另一个实施例中，可以在过渡过程中基于期望发动机性能和驾驶性使用发动机速度命令独立于TCC压力命令来控制NE。发动机速度命令可以根据发动机速度命令的期望斜率或变化率或根据时间约束来控制。控制发动机速度命令的轮廓或发动机速度命令轮廓可以采取多种形式，包括以上所述的用于控制TCC压力命令而限定的轮廓形状。另外，将理解，因为发动机速度的下降与TCC压力命令一起配合来降低滑差，因此发动机速度不需要在发动机速度命令轮廓中持续降低，但可以例如在TCC压力命令持续地将滑差降低到期望值时暂时地降低到某个中间值并恢复到期望的更高值。控制发动机速度命令来降低扭矩变换器中的滑差的轮廓可以采用多种形式，本公开不限于本文所述的特定示例性实施例。
上述方法描述了选择TCC压力命令的变化和发动机速度的变化。这些方法被描述为使用不同的数学表达式来获得期望的TCC滑差的变化。这些数学表达式得到轮廓，可以例如根据变化的期望时间段或基于所得到的命令的期望斜率（单位时间的命令的变化）来控制该轮廓。将理解，可以根据影响所得到的操作或车辆的驾驶性能的一个或多个因素来选择或修改该轮廓。例如，与过渡相关的发动机扭矩的变化是一个因素。另外，当前变速器挡位可以是一个因素。另外，TCC的温度可以是一个因素。另外，在选择或修改轮廓中包括的其它因素例如包括发动机扭矩对发动机速度的性质，车辆的性质，车辆的速度，以及所监测到的车辆前方的道路坡度。可以根据多种已知方法来监测车辆前方的道路坡度，包括使用LIDAR，雷达，摄像机，GPS位置和电子地图，摄像机分析，车辆到车辆的通信，以及本领域已知的其它方法。
将理解，扭矩变换器中的滑差是受多种因素影响的复杂项。在本文的方法的操作过程中监测滑差将有助于根据期望的方法来精确地降低滑差。在该方法的操作过程中确定滑差的一种示例性方法是基于期望的发动机扭矩曲线来计算滑差。
图2图示出了根据本公开的由加速过渡所例示的发动机扭矩的迅速变化过程中动力系的示例性操作。反应来自TPS输入的操作者节气门需求显示为TPS的突然增加。通过上述方法，例如，利用卡尔曼滤波器，操作者节气门需求被诊断为指示加速事件。加速指示器还被图示和示范为基于操作者节气门需求的指示器的激励。在过渡时段内维持加速指示器。图示了发动机速度命令和所得到的发动机速度。发动机速度命令通常是通过发动机控制器基于多个输入推导出的复杂信号。当基于TPS开始加速事件时，发动机速度命令相应地增加。发动机速度紧密地跟随发动机速度命令。在发动机速度达到局部最大值后（该局部最大值是例如由发动机速度测量值小于前一个发动机速度测量值的第一时间所限定的），则发动机速度命令在过渡时段内固定为所限定的最大值。在本实例中，加速指示器被限定为在发动机速度命令被固定在所限定的最大值的时段的端点结束。如上所述的固定发动机速度命令的时段是由多种方法中的一种来设定的，以便实现发动机速度和发动机扭矩的期望过渡而不允许该过渡时间过长。在固定发动机速度命令的过渡时段之后，本实施例中的发动机速度被进一步控制为下降某一值。发动机速度命令的这一下降使发动机速度下降，如上所述，这帮助在过渡之后降低扭矩变换器滑差。在一段时间之后，被固定为下降的发动机速度命令结束，发动机控制返回到正常方法。
图2还图示了扭矩变换器滑差。如上所述，本文公开的方法允许滑差在加速事件后增加。所图示的数据来自使用以上所述的TCC压力命令，其中，在识别出加速事件后，TCC压力命令初始被降低到选择值，然后被冻结一定时段。如增加发动机速度和所述的TCC压力命令能预料到的，滑差快速增加。随着发动机速度开始平稳，并且由于扭矩变换器内部的力，滑差达到最大值。还图示了扭矩变换器涡轮速度。由于发动机速度被保持为固定值，并且因为TCC压力命令（或TCC压力命令的反馈部分）被解冻，滑差开始降低回到对应于有效的正常操作所期望的低值。在加速指示器结束之后，发动机速度被解冻并降低以进一步控制滑差。在图2的示例性实施例中，发动机速度命令的恒定的斜率下降限定了发动机速度的受控降低。发动机速度命令的这种受控下降可以限定为，例如，随着发动机速度命令达到阈值而结束下降。操作为闭环控制的TCC压力命令与受控的发动机速度命令结合来配合地降低TCC中的滑差。以这样的方式，加速事件期间的过渡可以通过扭矩变换器滑差的受控增加的辅助来允许发动机速度的迅速增加，随后通过TCC压力命令的控制和发动机速度命令的控制来再次获得对扭矩变换器滑差的控制。
图3A-3I示出了根据本公开的示例性过程，通过该过程可以管理加速事件。示例性过程以图3A-3I中的每一个中的部分的、更小的过程描述，这些附图包括可以应用的过程的一些备选路径。图3A示出了初始检测加速事件和随后对TCC压力命令的动作。过程300开始于块302。在块304，确定TPS变化率。在块306，将TPS变化率与阈值TPS变化率进行比较。如果TPS变化率小于或等于阈值TPS变化率，则过程返回块304。如果TPS变化率大于阈值TPS变化率，则过程前进至块308。在块308，TCC压力命令降低选定量。在块310，TCC压力命令的反馈控制部分被冻结。整个过程然后前进到整个过程的下一个部分，在图3B或图3C示出。
如上所述，TCC压力命令可以被冻结预先确定的持续时间，以允许扭矩变换器滑差根据本公开所述增加。图3B和图3C示出了可用来设定可以冻结TCC压力命令的持续时间的可选过程。图3B示出了过程320，在块322，冻结计时器被设定为零。在块324，冻结计时器加1。在块326，冻结计时器与阈值进行比较。如果冻结计时器小于或等于阈值，则过程返回块324。如果冻结计时器超过阈值，则过程前进到下一个块（图3D）。阈值决定了持续时间的长度。阈值可以是设定的数字，以产生对固定时间的一段校准，可以是对影响过渡和动力系的充分变化所需的时间的因素的校准值，例如可以通过查询表获得，或可以是根据影响过渡的模型化的或函数关系来确定的值。替代地，图3C示出了过程330，在块332中，当前发动机速度与前一发动机速度比较，或者分析发动机速度的变化率，当达到局部最大发动机速度时，过程前进到下一个块（图3D）。
图3D示出了在一定时段内发动机速度被发动机控制方案所控制的过程。如上所述，在过渡期间控制发动机速度是有利的，以避免由动力系内统的变化造成的不期望的发动机速度变化。过程340开始于块342，基于过渡期间影响动力系操作的因素，将发动机速度设定为一个值，在该示例性实施例中，这些因素包括变速器挡位，TPS变化率，TPS和TCC温度。如本领域普通技术人员将会理解的，TCC部分接合的扭矩变换器中的过度的滑差会在TCC内产生摩擦力。这些摩擦力基于扭矩变换器和TCC中的部件之间的相对速度而变化。结果，基于监测的或估计的TCC温度来设定期望的发动机速度可以用来限制TCC内得到的温度和磨损。在块344，在过程300中被冻结的TCC反馈控制项可以被解冻，以允许扭矩变换器滑差被控制离开当前高的滑差值。在块346，恒定速度计时器被设定为零。在块348，恒定速度计时器增加。在所示出的示例性实施例中，还可以在过渡期间监测或确定TCC温度，并用于在TCC温度过高时放弃该时段的恒定发动机速度。在块350，确定TCC的温度。将理解，TCC的温度能够用TCC的热传感器直接确定，或可以根据评价离合器性能的热模型来确定。在块352，TCC的温度与限制温度进行比较。如果温度高于限制温度，则过程前进到开始限制TCC内的温度的块（图3E，或可替代地，图3F）。如果温度小于或等于限制温度，则过程前进到块354。在块354，恒定速度计时器与计时器限制进行比较。如果恒定速度计时器小于或等于计时器限制，则过程返回块348。如果恒定速度计时器大于计时器限制，则系统前进到下一个块（图3H，或可替代地，图3I）。
图3D示出了在一定时段内控制恒定发动机速度的过程。然而，本领域普通技术人员将意识到，在过渡过程中可以采用多个速度轮廓，其会影响驾驶性能、输出扭矩、对于操作觉察得到的发动机操作、扭矩变换器滑差、TCC温度、以及多种在过渡中由发动机速度影响的其它因素的不同变化。这些因素可以依赖于多种不同的标准来平衡或优化，并且在过渡期间命令发动机速度的方案可以根据这些因素的平衡来变化（斜升、斜降、二阶过渡、弧形过渡等）。
图3E和图3F示出了如果TCC的温度超过了限制温度，可以使用的可选过程。图3E示出了响应于温度超过温度限制而完全释放TCC的过程。如上所述，TCC内的摩擦是由TCC的连接部件的相对运动造成的。通过完全地释放TCC，摩擦产生的热停止在TCC中产生。过程360开始于块362，其中，TCC压力命令被设定为零，并且停用变化TCC压力命令的命令，包括反馈命令。在块364，打开TCC计时器被设定为零。在块366，打开TCC计时器增加。在块368，确定TCC的温度。在块370，TCC的温度与释放温度阈值进行比较。释放温度阈值被选择为足够低的温度，该温度低到可以使用TCC的反馈控制来降低扭矩变换器滑差，而不会造成温度过高。如果TCC的温度小于阈值，则过程前进到下一个块（图3G）。如果TCC的温度大于或等于阈值，则过程前进到块372，其中，打开TCC计时器与打开计时器限制比较。如果打开TCC计时器小于或等于打开TCC计时器限制，则过程返回块366。如果打开TCC计时器大于打开TCC计时器限制，则过程前进到下一个块（图3G）。
作为图3E示出的过程的替代，图3F示出了响应于TCC的温度超过温度限制而锁定TCC的过程。如上所述，TCC内的摩擦是由TCC的连接部件的相对运动造成的。具体而言，本领域普通技术人员将认识到，来自摩擦的热量与部件之间的法向力和部件之间的运动成比例。尽管锁定TCC（由增加TCC压力命令至高的或最大的可能值来实现）将增加TCC的部件之间的法向力，但该增加的法向力将很大程度地减小或停止部件之间的相对运动。结果，锁定的或基本锁定的TCC可以作用来降低TCC的温度。然而，将认识到，锁定TCC与结合图3E所述的完全释放TCC的方法相比是一种激进得多的方法来降低扭矩变换器滑差。过程380开始于块382，其中，TCC压力命令设定为大的值或最大值，并且停用TCC反馈控制。在块384，TCC锁定计时器被设定为零。在块386，TCC锁定计时器增量式增加。在块388，确定TCC的温度。上限温度阈值或限制可以限定为，其描述了超过该限制，将可能对TCC或另一构件产生热损坏。在块390，TCC的温度与上限温度阈值进行比较。如果温度大于上限温度阈值，则过程前进到图3E的过程，其中，TCC被完全释放以允许TCC下降最大温度。如果温度小于或等于上限温度阈值，则过程前进到块392，其中，TCC的温度与下限温度阈值或限制比较。下限温度阈值被选择为描述了可以采用TCC的反馈控制而不会造成TCC的温度过高的温度。如果TCC的温度小于阈值，则过程前进到下一个块（图3G）。如果TCC的温度大于或等于阈值，则过程前进到块394，其中，TCC锁定计时器与TCC锁定计时器限制值比较。如果TCC锁定计时器小于或等于TCC锁定计时器限制，则过程返回块386。如果TCC锁定计时器大于TCC锁定计时器限制值，则过程前进到下一个块（图3G）。
图3G示出了重建TCC压力命令的反馈控制以便将扭矩变换器滑差恢复控制到期望值的过程。过程400包括块402，其中，在使用一个过程来补救超过限制的TCC温度之后，启用TCC反馈。过程400构思将受控的扭矩变换器滑差恢复到期望值，使扭矩变换器返回到稳态情况。在完成块402之后，过程400将整个过程返回到图3A，在图3A中，监测TPS以确定新的加速事件。
图3H和3I示出了在滑差降低到期望值之后使整个过程恢复到稳态情况的可选过程。图3H示出了当例如以斜降模式应用发动机速度控制来降低扭矩变换器滑差时可以使用的过程，如图2所示。过程410开始于块412，其中，当前发动机速度限定为参考发动机速度控制。在块414，参考发动机速度控制根据选定值而增量式减小。在该示例性情况下，选定值是与选定的斜降斜率有关的固定值；然而，将认识到，该选定值可以是基于在过渡过程中期望的发动机速度的下降的变化的值。在块416，测量的滑差值与阈值滑差值进行比较，该阈值滑差值是例如期望滑差值，其基于在加速节气门需求开始之前的期望滑差值。如果测量的滑差值大于或等于阈值滑差值，则过程返回块414。如果测量的滑差值小于阈值滑差值，则过程已经实现稳态，过程返回到图3A，在图3A中，监测TPS以确定新的加速事件。
作为图3H所示的过程的替代，图3I示出了当结合使用时间约束和压力命令反馈控制来将扭矩变换器滑差降低到期望值时可以使用的过程。图4示出了示例性系统的操作，其中，时间约束被用于将滑差减小到期望滑差值，如下所述。在图3I中，过程420开始于块422，其中，使用当前滑差值、期望滑差值和时间约束来限定从当前值到期望滑差值的滑差轮廓。在这些端点之间的在时间约束所限定的时段内的轮廓可以采取多种形式，包括直线斜降、指数下降、或二阶或三阶曲线下降到期望滑差值。在块424，测量的滑差值与阈值滑差值进行比较，该阈值滑差值是例如期望滑差值，其基于在加速节气门需求开始之前的期望滑差值。如果测量的滑差值大于或等于阈值滑差值，则过程返回块424，以监测扭矩变换器滑差的连续下降。如果测量的滑差值小于阈值滑差值，则过程已经实现稳态，过程返回到图3A，在图3A中，监测TPS以确定新的加速事件。
图4图示出了根据本公开的加速过渡期间的动力系的示例性操作，其使用时间约束来降低过渡期间的滑差。如同图2所描述的方法，图4示出了一种系统，其初始在基本稳态情况下操作，直到加速事件开始，该加速事件由加速指示器信号来指示。响应于相应的TPS增加，发动机速度命令和发动机速度都显著地增加。根据本文描述的方法，TCC被控制为允许扭矩变换器滑差的急剧增加，发动机速度被控制或冻结为由过渡期间的局部最大值所限定的值，TCC命令被解冻以允许TCC滑差开始降低。如同图2所示的示例性实施例，在加速指示器结束后，图4的示例性实施例实现发动机速度命令的受控降低，以配合地降低TCC滑差。然而，在该示例性实施例中，发动机速度命令的受控降低由时间约束来设定。对于限定了时间约束的固定时间段，绘出了发动机速度命令的降低。发动机速度的这种降低包括多种轮廓，并且可以基于过渡期间的动力系所得到的性能和对驾驶性能的影响来进行选择。在该特定实施例中，发动机速度命令的下降包括定时的抛物线下降，以包括在下降的不同端点处的基本相等的命令。操作为闭环控制的TCC压力命令与受控的发动机速度命令结合操作来配合地降低TCC中的滑差。以这样的方式，加速事件期间的过渡可以通过扭矩变换器滑差的受控增加的辅助来允许发动机速度的迅速增加，随后再次获得对扭矩变换器滑差的控制。
本公开已经描述了特定优选实施例及其改型。在阅读和理解本说明书的情况下可以进行其他改型和替代。因此，本公开不限于作为用于实现本公开的最佳模式而公开的一个（多个）具体实施例，而是本公开将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (17)

1.一种用于响应于动力系中的发动机扭矩的迅速变化的方法，所述动力系包括发动机、变速器、位于所述发动机和所述变速器之间的扭矩变换器、以及扭矩变换器离合器，所述扭矩变换器离合器响应于扭矩变换器离合器压力命令，所述压力命令包括控制扭矩变换器滑差的基于滑差的反馈控制，所述方法包括：
监测发动机速度；
监测发动机扭矩的变化；
当发动机扭矩的变化超过发动机扭矩的阈值变化时，确定发动机扭矩的迅速变化；
在确定发动机扭矩的迅速变化之后，基于监测所述发动机速度确定局部最大发动机速度；
在确定发动机扭矩的迅速变化之后，通过将扭矩变换器离合器压力命令降低选定值来提供扭矩变换器滑差的增加，之后将反馈控制停用预先确定的持续时间；
将发动机速度控制到局部最大发动机速度，直到重新启用所述反馈控制；以及
在预先确定的持续时间之后，重新启用所述反馈控制，以将扭矩变换器滑差降低到期望的扭矩变换器滑差值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，监测发动机扭矩的变化包括监测节气门位置、发动机扭矩、空气质量流量和燃料流量中的至少一个。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选定值基于发动机速度的期望增加来设定。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
在重新启用反馈控制之后，降低发动机速度，以将扭矩变换器滑差降低到期望扭矩变换器滑差值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据期望的斜率来降低发动机速度。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据时间约束来降低发动机速度。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据轮廓来降低发动机速度，所述轮廓包括线性下降、指数衰减下降、二次下降、样条曲线限定的下降以及基于滤波器的下降中的一种。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述轮廓基于发动机扭矩的迅速变化、当前变速器挡位以及所监测的所述扭矩变换器离合器的温度中的至少一个。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，降低发动机速度以将扭矩变换器滑差降低到期望的扭矩变换器滑差值包括暂时降低发动机速度。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，重新启用所述反馈控制以将扭矩变换器滑差降低到期望的扭矩变换器滑差值包括：
基于当前扭矩变换器滑差、所述期望的扭矩变换器滑差和时间约束来确定扭矩变换器滑差轮廓；以及
基于所述扭矩变换器滑差轮廓来调节所述扭矩变换器离合器压力命令。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述扭矩变换器滑差轮廓包括线性下降、指数衰减下降、二次下降、样条曲线限定的下降以及基于滤波器的下降中的一种。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述扭矩变换器滑差轮廓基于发动机扭矩的迅速变化、当前变速器挡位以及所监测的所述扭矩变换器离合器的温度中的至少一个。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，重新启用所述反馈控制以将扭矩变换器滑差降低到期望的扭矩变换器滑差值包括：
基于当前扭矩变换器滑差、期望的扭矩变换器滑差和期望的斜率来确定扭矩变换器滑差轮廓；以及
基于所述扭矩变换器滑差轮廓来调节所述扭矩变换器离合器压力命令。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述扭矩变换器滑差轮廓包括线性下降、指数衰减下降、二次下降、样条曲线限定的下降以及基于滤波器的下降中的一种。
15.如权利要求1所述的方法，还包括：
监测所述扭矩变换器离合器的温度；
将所述监测的温度与限制温度进行比较；以及
基于所述比较而停用所述反馈控制。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，停用所述反馈控制包括释放所述扭矩变换器离合器。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，停用所述反馈控制包括锁定所述扭矩变换器离合器。
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