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CN103573863A - 具有由执行器操纵的离合器的机动车 - Google Patents

具有由执行器操纵的离合器的机动车 Download PDF

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CN103573863A
CN103573863A CN201310331420.3A CN201310331420A CN103573863A CN 103573863 A CN103573863 A CN 103573863A CN 201310331420 A CN201310331420 A CN 201310331420A CN 103573863 A CN103573863 A CN 103573863A
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suo shu
pedal
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C.鲁布萨姆
M.塞林格
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Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
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Publication date
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Abstract

本发明涉及一种机动车、尤其是轿车，其具有内燃机(1)、可与所述内燃机(1)相连的驱动轮装置(2)、用于可选地将所述内燃机(1)和驱动轮装置(2)连接和分离的离合器(3)、用于操纵这种离合器(3)的执行器(4)以及用于控制这种执行器(4)的控制器(5)，其中，所述控制器(5)具有用于比较理论值(xs)和实际值(x)的比较器(5.1)和调节器(5.2)，该调节器(5.2)设计用于基于对理论值和实际值的比较(x-xs)，尤其部分地(0＜Z＜1)闭合或断开离合器(3)；本发明还涉及一种用于自动操纵离合器(3)的方法。

Description

具有由执行器操纵的离合器的机动车
技术领域
本发明设计一种具有由执行器操纵的离合器的机动车、尤其是轿车，一种用于自动操纵这种离合器的方法以及一种用于实施所述方法的计算机程序产品。
背景技术
由DE102008029453A1一方面已知一种机动车的所谓的空挡滑行模式(Segelmodus)，其通过将自动档汽车的换档杆置入“N”位置或者通过踩踏离合器或在手动换挡器中置入空档而产生，因此机动车在滑行时不会由于发动机的拖曳扭矩被制动，另一方面已知一种所谓的带挡滑行，其中发动机与传动系相连。
通过所谓的减速断油(DFCO)可以在带挡滑行中中断向发动机的燃料输入并且从而使燃料消耗最小化。
在特定的行驶状况中采用减速断油是有利的，例如在较陡的下坡路段上行驶时，未供给燃料的发动机的制动效果是更加有利的。在另一些行驶状况中，空挡滑行模式在总能量方面是有利的，例如在较缓的下坡路段上行驶时，其中由于发动机的拖曳扭矩而在动能方面的损失可能超过带挡滑行运转下的燃料节省。
DE102008029453A1推荐了一种用于在机动车中设置空挡滑行模式的方法，其中驾驶员能够通过可触觉感知的行驶或制动踏板位置或操作速度控制器而接入空挡滑行模式。同样地可设置一种传感器，其可以识别到即便没有发动机也能满足当前功率或速度要求，则自行接入空挡滑行模式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，改进机动车的运行。
所述技术问题通过一种按照本发明的机动车、一种用于自动操纵这种机动车的离合器的方法，以及一种用于执行这种方法的计算机程序产品得以解决。
按照本发明的一个方面，机动车、尤其是轿车具有内燃机(尤其是汽油机或柴油机)、可与内燃机相连的驱动轮装置(尤其可以具有被驱动的前桥和/或后桥)、和用于选择性地将内燃机和驱动轮装置连接和分离的离合器。手动的、半自动的或全自动换档变速器可以在离合器的燃料装置侧和/或驱动装置侧设置在内燃机和驱动轮装置之间的传动系中。
按照本发明为了操纵离合器，设置执行器以及控制执行器的控制器。在一种扩展设计中，执行器可以电动地、电磁地、液压和/或气动地操纵离合器，并且为此具有尤其一个或多个电动机、电磁装置和/或液压和/或气压的供给器件，尤其是泵、压力罐和/或调节元件，尤其是阀。按照一种扩展设计，所述调节器电气地、尤其通过总线或无线地与执行器信号连接。因此按照本发明的一个方面，机动车具有所谓的“线控离合器”，其没有与离合器的操纵器件、尤其是离合器手杆/踏板机械地耦连或相连。通过这种方式，尤其作为对由驾驶员手动操纵离合器的补充，离合器(也)可以通过控制器被自动操纵，其中这种离合器的自动操纵优选相对手动操纵可以是次要的优先级：驾驶员操作离合器的操纵器件，控制器独立于可能的自动的离合器操纵(该离合器操纵可以被复位或忽略或时间延迟)、通过执行器将其转变为相应的离合器操纵。
按照本发明的装置方面，控制器具有用于比较理论值和实际值的比较器和调节器，该调节器设计用于基于对理论值和实际值的比较，尤其部分地闭合或断开离合器。按照本发明的方法方面，用于自动操纵离合器的方法具有尤其通过比较器比较理论值和实际值的步骤，并且尤其通过调节器基于对理论值和实际值的比较，尤其部分地闭合或断开离合器。
本发明意义中的器件、尤其是控制器、比较器和/或调节器可以是硬件和/或软件技术地构成，尤其具有优选与存储系统和/或总线系统数据或信号连通的、尤其数字的处理单元、尤其是微处理器单元(CPU)或微处理器部分单元和/或一个或多个程序或程序模块。所述CPU可以为此设计用于执行作为在存储系统中存储的程序的指令、检测来自数据总线的输入信号和向数据总线输出输出信号。存储系统可以具有一个或多个、尤其不同的存储介质，如光学的、磁性的、固态的和/或其它不易碎的介质。该程序可以这样提供，使得其能够表达或实施所述方法，因此CPU能够实施所述方法的步骤并由此尤其可以控制所述执行器。以下实施形式同样适用装置方面和/或方法方面。
按照一个方面，离合器通过执行器被选择性地闭合或断开。由此，该控制器可以使车辆按照一种实施例自动地转入空挡滑行模式，其中离合器完全被断开或内燃机和驱动轮装置机械地完全相互分离，并且从该模式再回到带挡滑行模式中，其中离合器尤其完全地闭合，或内燃机与驱动轮装置机械地、尤其(至少基本上)不打滑地相互连接或耦连。
在一种实施例中尤其也在可手动操纵的“线控离合器”中，通过这种方式可以自动地接入空挡滑行模式和带挡滑行模式中更有利的那个运行模式。如果带挡滑行运行更有利，例如在较陡的下坡路段上，尤其可以从空挡滑行模式通过减速断油或中断燃料供给自动地接入带挡滑行运行。
按照一个方面，离合器通过执行器被部分地闭合或断开。在本发明意义下的“部分闭合或断开的离合器”尤其应理解为这样一种离合器或离合器状态，其中驱动力相比完全闭合的离合器仅在内燃机和驱动装置之间传递较小部分或百分比的驱动力，尤其最高90%，尤其最高75%，尤其最高50%和优选最高45%，和/或至少10%，其中为了简洁表述，不平行的力偶、也就是扭矩通常在本发明意义下理解为力。在本发明意义下的部分闭合或断开的离合器也可以称为“滑动式或滑动的”离合器，并且例如通过相对于完全闭合的离合器在离合器元件尤其离合器片之间被减小的压力或摩擦力形成这种离合方式。部分闭合或断开的离合器同样可以例如由具有分离的变扭器跨接偶合器的扭矩转换器而构成。
离合器尤其可以至少基本连续或间断地部分闭合或断开，例如在预设的级别中，其中在完全断开和完全闭合的离合器之间在一种扩展设计中可以设置至少两个、尤其至少五个级别。在一种实施例中，离合器的闭合时间尤其基于组合特征曲线、即基于行驶状况、尤其车辆速度、变速器的分级或档位、油门踏板位置和/或内燃机转速和/或驱动轮装置的转速而不同。
通过离合器的部分断开或闭合能够以有利的方式表示空挡滑行模式和带挡滑行模式的混合组合。在空挡滑行模式中，按照本发明的一个方面内燃机以空转转速运行并且消耗燃料。在带挡滑行模式中，在一种扩展设计中至少基本上中断燃料输入，因此燃料消耗被最小化。
所谓的内燃机的拖曳扭矩，亦即阻止内燃机随驱动轮装置转动(所述驱动轮装置强制性地例如由于较陡的坡道向下滑行或由于惯性滑行而发生转动)而一同转动的阻力还取决于内燃机当前的转速。通过滑动的离合器，内燃机的拖曳扭矩可以满足该需要。例如通过离合器所增加的闭合程度来增加拖曳扭矩，使得车辆在增陡的坡道上不断下滑时至少基本上保持恒定的速度。反之，通过离合器所增加的断开程度可以输出减小的拖曳扭矩，用于使车辆在变得平缓的下坡道上滑行时至少基本上保持恒定的速度。这种在带挡滑行运行中出现的拖曳扭矩的适配可以有利地进行到直至进入空挡滑行模式，在空档滑行模式中拖曳扭矩至少基本上完全消除。
按照一方面，离合器基于对运动的理论值和实际值的比较被操作。尤其可以由一个或多个车轮的转速得出车辆的实际速度。作为补充或备选，优选通过所得出的车辆实际速度的时间微分和/或借助至少一个加速度传感器确定车辆实际加速度。车辆理论速度和/或加速度可以尤其通过自动速度仪给定或由踏板装置的操作、尤其油门踏板和/或制动踏板的操作确定，其中为了更概括地表述，各种可手动操作的、用于操作车辆制动器或调节内燃机的功率输出的输入器件，尤其相应的可动的脚踏板和手杆，在本发明的范围内全部称为制动踏板或脚踏板。
在一种实施例中，当运动学的理论值、运动学的实际值低于或高于预设的、尤其可变预设的极限值时，当车辆行驶得例如更慢了或按照预定速度行驶，或运动的理论值和实际值之间的差值按和数超过或低于预设的、尤其可变预设的极限值时，当车辆例如以至少基本上恒定的速度行驶时，则转变为空挡滑行模式或离合器完全断开。作为补充或备选，当运动学的理论值、运动学的实际值低于或高于预设的、尤其可变预设的极限值时，当车辆行驶得例如更快了或按照预定速度行驶，或运动的理论值和实际值之间的差值按和数低于或超过预设的、尤其可变预设的极限值时，当车辆自身速度例如改变超过极限值时，则可以闭合离合器。如前所述，当运动学的理论值高出或低于运动学的实际值一个预设的极限值时，或当运动的理论值和实际值之间的差值按和数低于或超过预设的极限值时，则完全闭合离合器。同样，离合器可以与运动的理论值和实际值之间的差值相应地程度不断加大地被断开或闭合，例如与该差值或其和数成比例。
在一种实施例中，当热的理论值超过热的实际值一个预设的、尤其可变预设的极限值时，尤其当离合器的温度或其随时间的斜度变化超过极限值时，则可以转变为空挡滑行模式或离合器自动地完全断开或转变为带挡滑行运行或离合器自动地完全闭合。尤其当以滑动的离合器行驶较长时间时，离合器会过热。为了避免这种情况，则在温度相应地不断升高时完全断开离合器，以便冷却离合器，或完全闭合离合器，用于减少滑动进而耗散热量。
在一种实施例中，离合器的温度可以直接地例如通过传感器检测。同样也可以通过能量加载估计出离合器温度。在一种实施例中，通常当动力的理论值低于或高出动力的实际值一个预设的、尤其可变预设的极限值时，离合器可以自动地完全或部分地断开或闭合。本发明意义下的动力值尤其可以包括或尤其是驱动力和/或驱动功率。例如当实际驱动力和/或驱动功率超过理论驱动力或驱动功率时，为了平衡这种差值或至少减小这种差值可以(程度不断加大地)闭合离合器，用于(增加地)提供拖曳扭矩。作为补充或备选，当在一段时间内累计的驱动力或驱动功率按和数超过理论值或极限值时，因为由此在离合器中会产生过量的能量加载进而估计会出现相应的热量增加，因此离合器可以自动地完全断开或闭合。
在空挡滑行模式、带挡滑行模式和必要时的由空挡滑行模式和带挡滑行模式的混合组合之间的选择，尤其可以取决于车辆之后的行驶路段。因此，对于在下坡路段后紧接着要停车的行驶情况，适宜地转换为带挡滑行模式，以便利用拖曳扭矩，并且在减速断油中使燃料消耗最小化。反之，当驶过下坡路段后若车辆需继续滑行，则可以适宜地转变为空挡滑行模式，用于保存其动能。
因此在一种扩展设计中，设置估算器件或估算尤其未来的动能、尤其是车辆速度和/或加速度，其中离合器基于这种估算尤其部分地闭合或断开。尤其可以结合路径计划、导航系统、环境识别或类似的进行评估。由此例如当环境识别系统识别到停止路标、红灯或类似标识时并可以估计出未来的或即将的车辆驻车时，可以转变为带挡滑行，或者当基于导航系统和/或环境识别估算出在下坡路段之后自由地滑行时，则转变为空挡滑行模式。
在一种实施例中，机动车具有包括油门踏板和制动踏板、优选还包括离合器踏板的踏板装置，其中离合器基于对踏板装置的操作被闭合或断开。尤其可以规定，当踏板装置的踏板没有被手动操作时，则仅接入空挡滑行模式或离合器完全断开，和/或当踏板装置的任意一个踏板被手动操作时，则接入带挡滑行模式或离合器部分地或完全地闭合。
尤其在带挡滑行运行或完全地或部分地闭合离合器时，提供减速断油(DFCO)或中断内燃机的燃料输入。作为补充或备选，在空挡滑行模式或离合器完全断开的情况下可以中断燃料输入，其中在一种扩展设计中，车辆设备、尤其是制动辅助和/或转向辅助设备可以由电池供电。这种中断尤其可以基于对踏板装置的操作和/或理论值和实际值的比较进行，例如在操作制动踏板时。
附图说明
本发明的其它有利的扩展设计由以下对优选实施例的说明得出。在附图中：
图1示出按照本发明的实施例的机动车的局部示意图；
图2示出用于自动操纵图1的机动车的离合器的方法的示意图。
具体实施方式
图1示出按照本发明的实施例的机动车，其具有内燃机1、与其相连的驱动轮装置2、用于可选地将内燃机1和驱动轮装置2相连和分离的离合器3、用于操纵这种离合器的执行器4以及用于操纵这种执行器4的控制器5，其中这种控制器5具有用于比较理论值xs和实际值x(参见图2)的比较器5.1和调节器5.2，该调节器5.2基于理论值和实际值的差值(x-xs)尤其部分地闭合或断开离合器3。控制器5例如可以集成或实施在机动车的电子控制单元(ECU)中，并且通过总线系统与内燃机1、执行器4、车轮速度传感器9以及油门踏板6、制动踏板7和离合器踏板8的行程传感器数据地或信号地相连，如图1中点划线所示。
离合器3设计为可自动操纵的线控离合器：若驾驶员操纵离合器踏板8，则控制器5测取到对离合器踏板8的操作并且借助执行器4操纵离合器3。控制器5、尤其是调节器5.2也可以通过执行器4自动地、按照根据本发明的实施例的方法来操纵离合器3，所述方法例如可以通过控制器5、尤其是控制器5的比较器5.1和调节器5.2执行或实施，以下借助图2阐述：
在步骤S10中比较器5.1将理论值xs和实际值x相比较。这些值例如可以是机动车速度或加速度。其中，基于车轮速度传感器9的传感器信号可以获得机动车实际速度x，并且基于这种传感器信号的时间微分可以得出机动车实际加速度x。机动车理论速度或加速度xs可以尤其基于对踏板装置6至8的操作来确定。当油门踏板和制动踏板6、7都未被操作时，规定或得出理论加速度=0。
在该实施例中，调节器5.2具有比例调节器或微分调节器，其通过比例常数P乘以实际值和理论值之间的差值(x-xs)来确定调节量k，并且由此在步骤S20中得出用于离合器3或其执行器4的调整量Z。在图2所示的实施例中，当负值k小于0时调整量Z等于0，并且当正值k增大时调整量Z线性增大到1。在该实施例中，调整量Z∈[0,1]表示正常的离合器状态，其中Z=0对应离合器3完全断开，Z=1对应离合器3完全闭合，0<Z<1对应离合器3部分断开或闭合。
若驾驶员没有操作油门踏板或制动踏板6、7，那么由此推定理论加速度=0或期望恒定的机动车加速度。这种要求与机动车的实际状态相比较。若机动车以恒定速度行驶或机动车在减速(x≤xs)，则调整量Z=0并且调节器件5.2借助执行器4完全断开离合器3，也就是说机动车或其离合器3转变到空挡滑行模式。在这种滑行模式中，以离合的方式与驱动轮装置2脱耦的内燃机1的拖曳扭矩不会制动机动车的自由车轮。若机动车相反地(不期望地)更快了，例如在较陡的下坡路段上行驶，则调整量0<Z≤1，并且调节器5.2借助执行器4逐渐闭合离合器3，尤其完全闭合(Z=1)，也就是说离合器被拖曳或将机动车转变到带挡滑行模式，其中，控制器5中断内燃机1的燃料供给。通过这种方式通过内燃机1的(增加的)拖曳扭矩将机动车制动，并且因此达到所期望的恒定的机动车速度。
尤其当离合器3滑动时会过度受热。因此规定，附加或备选地将实际温度与额定温度相比较，并且一旦实际温度充分地超过额定温度(界限)，则离合器3通过调节器5.2借助执行器4自动地完全断开(Z=0)或闭合(Z=1)。
作为对基于踏板装置的操作所确定的理论速度或加速度的补充或备选，按照本发明的一种实施例规定，在操作踏板装置的至少一个踏板6、7和8时，通过调节器5.2借助执行器4自动地完全闭合(Z=1)离合器3。
虽然在上述说明中示例性地描述了一些实施方式，但是需要指出的是，仍然可以产生大量变化。此外还需指出的是，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术教导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。
附图标记清单
1    内燃机
2    驱动轮(装置)
3    离合器
4    执行器
5    控制器
5.1  比较器
5.2  调节器
6    油门踏板
7    制动踏板
8    离合器踏板
9    车轮速度传感器

Claims (14)

1.一种机动车、尤其是轿车，其具有内燃机(1)、可与所述内燃机(1)相连的驱动轮装置(2)、用于可选地将所述内燃机(1)和驱动轮装置(2)连接和分离的离合器(3)、用于操纵这种离合器(3)的执行器(4)以及用于控制这种执行器(4)的控制器(5)，其中，所述控制器(5)具有用于比较理论值(xs)和实际值(x)的比较器(5.1)和调节器(5.2)，该调节器(5.2)设计用于基于对理论值和实际值的比较(x-xs)，尤其部分地(0<Z<1)闭合或断开所述离合器(3)。
2.按照权利要求1所述的机动车，其中，所述比较器(5.1)设计用于比较热量值、尤其是离合器温度，动力值、尤其是驱动力和/或驱动功率，和/或运动值、尤其是车辆速度和/或加速度(x,xs)。
3.按照前述权利要求之一所述的机动车，其具有用于估算运动值、尤其是车辆速度和/或加速度的估算器件(5)，其中，所述调节器(5.2)设计用于基于所述估算尤其部分地(0<Z<1)闭合或断开所述离合器(3)。
4.按照前述权利要求之一所述的机动车，其具有包括油门踏板(6)和制动踏板(7)的踏板装置(6-8)，其中，所述调节器(5.2)设计用于基于对所述踏板装置(6-8)的操作尤其部分地(0<Z<1)闭合或断开所述离合器(3)。
5.按照前述权利要求之一所述的机动车，其中，所述调节器(5.2)设计用于连续地或间断地部分地闭合或断开所述离合器(3)。
6.按照前述权利要求之一所述的机动车，其具有用于选择性地中断所述内燃机(1)的燃料供给的燃料控制器件(5)，所述燃料控制器件(5)设计用于基于对包括油门踏板(6)和制动踏板(7)的踏板装置(6-8)的操作和/或基于理论值和实际值的比较中断燃料供给。
7.按照前述权利要求之一所述的机动车，其中，所述调节器(5.2)电气地、尤其通过总线或无线地与所述执行器(4)信号连接。
8.按照前述权利要求之一所述的机动车，其中，所述执行器(4)设计用于电动地、电磁地、液压地和/或气动地操纵所述离合器(3)。
9.一种用于通过按照前述权利要求之一所述的机动车的控制器(5)自动地操纵所述机动车的离合器(3)的方法，其具有以下步骤：
(S10)比较理论值和实际值(x-xs)；和
(S20)基于对理论值和实际值的比较，尤其部分地闭合或断开所述离合器(3)。
10.按照权利要求9所述的方法，其具有的步骤是：比较热量值、尤其是离合器温度，动力值、尤其是驱动力和/或驱动功率，和/或运动值、尤其是车辆速度和/或加速度(x,xs)。
11.按照权利要求9至10之一所述的方法，其具有的步骤是：估算运动值、尤其是车辆速度和/或加速度；和基于所述估算尤其部分地闭合或断开所述离合器(3)。
12.按照权利要求9至11之一所述的方法，其具有的步骤是：基于对包括油门踏板(6)和制动踏板(7)的踏板装置(6-8)的操作，尤其部分地闭合或断开所述离合器(3)。
13.按照权利要求9至12之一所述的方法，其具有的步骤是：连续地或间断地部分地闭合或断开所述离合器(3)。
14.一种具有程序码的计算机程序产品，所述程序码保存在一种计算机可读的媒介上，用于实施按照权利要求9至13之一所述的方法。
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