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CN101149085B - 内燃机和变速器之间的摩擦离合器的

  [0001] 本发明涉及用于控制内燃机和变速器之间的摩擦离合器的一种方法和一种控制 装置。在手动换档的变速器中,在发动和换档时使用摩擦离合器来分开内燃机和传动装置 之间的传力连接。除了驾驶员利用离合器踏板通过离合器控制传力连接并且手动进行换档 的系统外,还公开了不仅在发动时而且在换档时也自动控制离合器的系统。公开的例子是 所谓的自动化的变速器以及具有双离合器的传动装置如直接变速器。

  [0002] 通过机电的、电气的或电液的控制元件实现了自动的控制,该控制元件允许由离 合器传递的扭矩无级变化。

  [0003] 此外,在具有行星齿轮组和液力变矩器的所谓的全自动变速器中,在内燃机和其 余的传动装置之间使用摩擦离合器,从而必要时桥接转换器。在那里摩擦离合器主要用于 阻止在液力变矩器中在静态条件下出现的滑移。当在转换器输入端的转速与转换器输出端 的转速的差低于临界值时,该转换器桥接离合器自动地闭合。

  [0004] 内燃机与传动线路的其余元件一起、也就是与离合器、传动装置、驱动轴和其余轴 一起是有扭转振动能力的系统。例如在闭合离合器时通过内燃机曲轴的角速度的波动引起 扭转振动,该波动在正常运转中通过内燃机的不连续的、分成时钟脉冲的工作方式出现。该 扭转振动在运转中会通过具有缝隙装入的构件导致引起变速器振动,也就是振动的变速器 噪声。通过扭转振动变换侧面,有缝隙的构件以该侧面靠在其它构件上。在内燃机运转时 在载荷下出现的侧面变换对于干扰的振动是有责任的。虽然振动既不损害传动装置的功能 也不损害传动装置的稳定性,但会被驾驶员作为主观上的干扰而感受到。

  [0005] 为了补偿,在自动变速器中公开了以受控制的滑移运行转换器桥接离合器。在离 合器输入端和输出端之间的转速差作为有待控制的参量,该转速差具有50到IOOmirT1的数 量级。该持续滑移虽然耗费在离合器中转化为摩擦热的能量,但是能量损失没有像在液力 变矩器中的能量损失那么大,液力变矩器不用转换器桥接离合器来运转。然而这么理解,用 减少传动线路的效率的能量损失换来了减少噪声的优点。此外,滑移控制要求时间上高分 辨率的并且由此耗费的检测和处理离合器输入端和输出端的转速。

  [0006] 在这种背景下,本发明的任务是说明一种改善的方法和一种改善的控制装置,用 该方法和该控制装置可以相应地消除干扰噪声并且至少减少所述效率变差以及控制昂贵 的缺点。

  [0007] 该任务由开头所述类型的用于控制内燃机和变速器之间的摩擦离合器的方法来 完成,其中,生成用于平均接合力矩的数值,并且根据理论值生成用于控制摩擦离合器的调 节量,其中所述理论值在平均接合力矩和周期性出现的峰值之间作为由摩擦离合器传递的 扭矩的上限,并且如此控制摩擦离合器,使得在周期性出现接合力矩峰值时允许具有减少的力传递的离合器滑转。因此本发明的突出之处在于,如此控制摩擦离合器,使得其传递内 燃机的平均接合力矩并且在周期性出现接合力矩峰值时允许具有减少的力传递的离合器 滑转。在此,接合力矩理解为由内燃机作为输入扭矩为离合器提供的扭矩。该接合力矩相 应于在减去用于驱动辅助机组所必需的扭矩后由内燃机产生的力矩。

  [0008] 如此控制离合器,使得当输入扭矩在正的半波中越过了临界值时,离合器在波浪 形的输入扭矩中刚好短暂地滑转,该临界值由离合器的调节的、最大可传递的扭矩确定。由 此,避免了激励有振荡能力的系统的扭矩脉冲,这缓冲地作用在振动上。此外,内燃机的惯 性矩在离合器短暂滑转时与其余传动线路的惯性矩分开。由此也改变了扭转振动的可能的 固有频率,该固有频率取决于所考虑的系统的惯性矩。这也会抵抗扭转振动的加强,该扭转 振动包括传动装置并且以此造成干扰的变速器振动。

  [0009] 与滑移控制相反,在本发明中在离合器上没有出现持续滑移,从而总的来说更少 的能量在离合器中转化为热。作为结果,传动线路的效率得到了改善。换句话说:减少了用 于避免振动噪声的所承受的效率变差。

  [0011 ] 显而易见,上面所述的以及下面还要说明的特征不仅可以以相应说明的组合,而 且还可以以其它组合或单独地使用,而不离开本发明的框架。

  [0012] 本发明的实施例在附图中示出,并且在下面的描述中进行更详细的解释。附图分 别示意示出:

  [0015] 图3是不同扭矩的时间变化曲线是具有匹配于实际传递的扭矩的考虑的方法的设计方案;

  [0017] 图5是说明在匹配中使用的测量参量和滑移之间的关系的特征曲线是修正值K与作为重要运转参数的转速值的可能的对应关系。

  [0019] 图1详细示出了在内燃机12和变速器14之间的可控制的摩擦离合器10。摩擦 离合器10具有不可转动地与内燃机12的曲轴16耦合的部件18以及不可转动地与变速器 14的驱动轴20连接的离合器摩擦片22。离合器摩擦片22在部件18的两个离合器压板M 和沈之间运转。离合器压板沈沿箭头观、30的方向通过楔齿可轴向运动地在部件18中 导向,并且由反向于弹簧力F_F的压力F_P压向离合器摩擦片22。离合器摩擦片22同样可 以轴向运动,这例如可以通过离合器摩擦片22和传动轴20之间的楔齿实现。

  [0020] 压力F_P在图1的设计方案中由压力室32中的油压P产生,该压力室由不可转动 地与部件18连接的传递件34可轴向运动地进行密封。压力P由压力控制元件35产生并 且通过压力管36和控制槽38传递到压力室32中。弹簧力F_F在图1的设计方案中由拉 力弹簧40产生,该拉力弹簧产生了传递件34和部件18之间的轴向指向的拉力。具有一个 或多个压力弹簧的设计方案同样是可以的并且是常规的。

  4[0021] 在微小的油压P时,弹簧力F_F占优势并且减轻了离合器摩擦片22的负荷,使得 摩擦离合器10打开,也就是说传递较小的扭矩。与此相反,提高油压P引起在离合器摩擦 片22和离合器压板MJ6之间作用的压力和摩擦力的增加,并且因此导致离合器10的闭 合,也就是导致最大可传递的接合力矩的增高。

  [0022] 压力控制元件35例如是可控制的油泵和/或压力控制阀,它将压力管36与蓄压 器41连接。压力控制元件35在图1的设计方案中由离合器控制装置42控制,该离合器控 制装置通过数据总线进行通信。在此显而 易见,控制装置42、46和48的功能也可以通过一个单个的控制装置或者通过两个单个的控 制装置协调地实施。三个模块42、46、48可以例如在结合成一个控制装置时与总线 一起 理解为共同作用的功能模块。

  [0023] 无论如何,为此设置了控制装置42或代表其功能的模块42,尤其为此对其进行编 程,从而控制这里介绍的方法之一的或者方法的设计方案之一的流程。

  [0024] 无论如何,输入模块42、46和48之一的信号和信息通过由模块42、46和48之一 发出的调节量也供各个其它的模块42、46和48使用。在图1的设计方案中,尤其将在摩擦 离合器10的内燃机侧上的转速传感器50的信号nl和在摩擦离合器10的变速器侧上的转 速传感器52的信号n2以及驾驶员愿望传感器M的信号FW输入模块42、46和48。以此, 由两个转速传感器50和52的信号尤其可以确定在没有完全闭合摩擦离合器10时在部件 18和传动轴20之间的转速差。

  [0025] 由这些信号以及必要时由其它传感器53的其它信号,控制装置/模块42、46和48 生成用于控制内燃机12、摩擦离合器10和变速器14的调节信号。在内燃机12中尤其控制 燃烧室用空气的充气、对此适合的燃料量以及燃烧开始的时刻,以此内燃机12提供由驾驶 员要求的或由行驶动力学控制功能要求的或由其它功能要求的扭矩作为摩擦离合器10上 的接合力矩。

  [0026] 从控制装置46指向内燃机12的箭头56代表了这样的调节作用。从变速器控制 装置48指向变速器14的箭头58相应地代表了到变速器中的调节作用。显而易见,根据图 1的可液压控制的摩擦离合器10只是可控制的摩擦离合器的一种设计方案。可控制的摩擦 离合器可以例如作为单片或多片干式离合器或者作为在油槽中运转的膜片式离合器实现。 此外,根据操作方式分为液压、气动或者电磁操作的可控制的离合器。本发明可以与可控制 的摩擦离合器的所有设计方案结合起来使用。

  [0027] 图2示出了按本发明的如何通过图1的模块42、44和46进行控制的方法的一种 实施例。在此,步骤60相应于用于控制内燃机12的上一级程序,该程序在模块46中进行 处理。模块46尤其确定接合力矩Μ_Κ的值,该接合力矩由内燃机12提供并传递到摩擦离 合器10上。该接合力矩Μ_Κ首先取决于内燃机12燃烧室的充气、该充气的燃烧效率以及 辅助机组的扭矩需要。

  [0028] 内燃机12的对此重要的运转参数例如吸入空气量、转速、点火角度、燃料/空 气-比等等存在于现代的控制装置中。此外,现代的控制装置已经从上述的值计算出接合 力矩Μ_Κ,使得本发明在这方面没有对模块46提出其它要求。

  [0029] 在图2中的步骤62代表了从内燃机12的运转参数中得出的接合力矩Μ_Κ的已知 的计算。只要模块46生成接合力矩Μ_Κ的瞬时值,那么另外在步骤62中对瞬时值取平均

  [0030] 此外,在模块62中生成用于接合力矩MJ(的交变分量W(参见图3)的数值。由内 燃机12的不连续的工作方式以及在内燃机12中力传递的振动特性(曲轴16的扭转振动) 和包括摩擦离合器10、变速器14的组件的其余力传递的和到汽车的驱动轮的其余力传递 的振动特性获得交变分量。

  [0031] 作为用于交变分量W的数值,要考虑例如接合力矩M_K的峰值M_K_峰值和恒定分 量或者平均值M_K_平均的差。交变分量W的值可以例如在模块46中保存在特征曲线族中, 该特征曲线的运转参数如载荷和/或转速进行编址。在这种情况下,由从 特征曲线的运转参数连续生成的接合力矩平均值M_K_平均的和 获得峰值M_K_峰值。

  [0032] 用通过步骤62获得的用于M_K_平均和M_K_峰值的值在步骤64中生成了值M_ 传递,该值M_传递代表了由摩擦离合器10可传递的最大扭矩的理论值。在此,如此生成M_ 传递,使得M_传递大于平均接合力矩值M_K_平均并且小于内燃机12的接合力矩M_K的峰 值M_K_峰值。M_传递在一种设计方案中作为修正值K的函数生成。

  [0033] 值11_传递是由摩擦离合器10可传递的最大接合力矩的理论值并且通过将修正值 K的第一值Kl与平均接合力矩M_K_平均结合而生成。优选以叠加或者相乘的方式实现该 结合。在叠加结合时获得了图3的图示。

  [0034] 优选地通过图1中的模块42实现生成1传递。步骤66跟在步骤64后面,在步 骤66中如此致动摩擦离合器10,使得摩擦离合器只传递小于理论值M_传递的扭矩。换句 话说:用于控制摩擦离合器10的调节量根据理论值生成。通过由离合器控制装置42或者 说模块42致动控制元件66实现对有待传递的扭矩M_传递的设置。

  [0035] 图3说明了该方法的技术作用。图3详细示出了接合力矩M_K的时间变化曲线, 该接合力矩具有平均值或者恒定分量M_K_平均以及具有振幅W的交变分量。由恒定分量 M_K_平均和交变分量的振幅W的和获得了峰值M_K_峰值。此外,图3示出了位于平均值 M_K_平均和峰值M_K_峰值之间的扭矩M_传递的值作为由摩擦离合器10传递的扭矩的上 限。如通过箭头68表明的一样,M_传递的值可以要么更靠近峰值M_K_峰值,要么更靠近 平均值M_K_平均。

  [0036] 由于M_传递的值无论如何位于两个值M_K_平均和M_K_峰值之间,所以摩擦离合 器10在阴影的扭矩峰值出现时将短暂地滑转。与在转换器桥接离合器中滑移的开头所述 的控制相比,在本发明中不调节规定的持续滑移。当作用在摩擦离合器10上的扭矩增高到 超过调节的、可传递的接合力矩M_传递时,离合器只是短暂地滑转。

  [0037] 在这种滑转或滑移过程中,两种效应产生了有利的效果:减少激励起振动的交变 分量,并且此外由内燃机12和其余传动线路组成的整个振动系统在短暂的滑移阶段中分 成两个振动系统,即内燃机12和具有变速器14的其余传动线路。由此也改变了可激励的 固有频率。总的来说,在出现峰值1_1(_峰值时可能与整个振动系统的共振相关的当前发动 机转速nl将不再与两个单个的振动系统的固有频率相关。由此明显减少了变速器14输入 端的扭转振动振幅并且以此也明显减少了干扰的振动噪声。

  [0038] 通过磨损和/或温度影响,改变了用于影响可传递的扭矩的调节量和在摩擦离合 器运转中实际上可传递的扭矩之间的关系。尽管如此,为了能如此致动摩擦离合器,使得阻断扭矩峰值而在此不造成不希望的大的或小的滑移,在优选设计方案中用于实际上传递 的扭矩的数值由驱动线路的运转参数形成,并且理论值和/或调节量根据该数值补充地形 成。

  [0039] 图4以流程图的形式示出了这样的设计方案,该流程图代替了图2中的步骤66。 由此,理论值M_传递的默认值和/或调节量的默认值可以在封闭的调节回路中匹配所述变 化。作为运转参数,优选地将在摩擦离合器10的初级侧(内燃机侧)上的转速nl以及在 摩擦离合器10的次级侧(变速器侧)上的转速π2作为运转参数使用。

  [0040] 为了生成实际由摩擦离合器10传递的扭矩的数值,首先在步骤70中生成转速nl 和n2的差。因为这些转速在空间上相互分开地进行检测,所以刚好在共振情况下在两个转 速之间出现了扭转振动,该扭转振动叠加在离合器摩擦片22和离合器压板2446之间原本 的转速差上。因此,转速差的瞬时值失真地描述了刚好在共振情况下离合器摩擦片22和离 合器压板MJ6之间的转速差。

  [0041] 离合器的滑转也可以在差的平均值的偏移上看出。如果从nl中减去π2并且η2 由于滑转的离合器而变小,那么差的平均值就移向更大的值。为了检测到这个偏移,在步骤 72中进行这两个转速nl、n2的差在预先给定的时间积分区间或者角度积分区间上的积分I 的生成。

  [0042] 在离合器摩擦片22和离合器压板MJ6之间没有滑移时积分的值是最小的并且 随着滑移的增加而增加。最小的滑移相应于由内燃机12提供的接合力矩的完全传递。积 分的偏离最小值的值可以在公开的传动线路中单值地描述成可传递的扭矩。

  [0043] 图5以特征曲线的形式示出了这样的插图,在图中积分I的值以角度单位rad 关于叠加的附加值或者相对于于平均接合力矩M_K_平均的力矩-偏量绘出。如人们看到 的,差的积分按希望随着偏量的变小增长。

  [0044] 在致动摩擦离合器10时,该特性允许理论值默认值和调节量默认值之间关系相 匹配:为此,在图4的步骤74中将生成的积分I值与用于积分I的期望值I_EW比较,方法 是生成差dl = I-I_EW。然后在步骤76中根据M_传递和dl生成调节量,使得摩擦离合器 10在积分I大于期望值I_EW时传递更多的扭矩,并且在积分I小于期望值I_EW时传递更 少的扭矩。

  [0045] 如果在图5的关系曲线Nm扭矩-偏量,那么根据特征曲线rad的确定的积分I值。如果实际生成的积分I值小于由 特征曲线预先给定的期望值,那就意味着所使用的调节量产生太少的滑移。相应地改变 在控制装置42中使用的修正值和调节量之间的关系,使得滑移增加。

  [0046] 与此相反,如果实际生成的积分I值大于由特征曲线预先给定的期望值,那么 所使用的调节量产生了太多的滑移。相应地改变在控制装置42中使用的修正值和调节量 之间的关系,使得滑移减少。与开头所述的滑移控制相反,对于这种匹配不需要耗费的、高 分辨率的角度传感装置以及信号处理。转速nl和n2可以用相对简单的转速传感器进行检 测并且信号处理通过积分生成同样不用特别的耗费。

  [0047] 在图3中说明的扭矩峰值的阻断不需要在整个转速范围中考虑所追求的避免/减 少振动噪声。由于共振效应,振动噪声只出现在特定的转速范围内和/或载荷/转速范围 内。因为扭矩峰值的阻断在载荷下实现,所以原则上减少了离合器的使用寿命。此外,也减少了-即使只是轻微地-力传递的效率。

  [0048] 因此在优选的设计方案中,只是在内燃机的一个或多个运转参数的预先确定的、 具有共振的范围内进行扭矩峰值的阻断。在一种设计方案中,在该范围外实现了与相对于 理论值的第二修正值的结合,其中也传递接合力矩的周期性出现的峰值。

  [0049] 图6示出了在纵坐标上的修正值K与横坐标上作为重要的运转参数的转速nl范 围的可能的关系。在第一范围Bl内,钱柜娱乐,第一修正值Kl具有较低的值,例如20Nm。不取决于该 值,只是作为例子的数值Kl如此确定大小,使得摩擦离合器10展示出所描述的不连续的滑 移特性,其中将扭矩峰值阻断。第一范围Bl优选地包围共振转速。

  [0050] 在共振转速的环境Bl外设置了第二范围B2,在第二范围中使用了第二修正值K2。 第二修正值K2优选地如此确定大小,使得摩擦离合器10也一起传递扭矩峰值。这在共振 转速外是没有问题的,因为那里不出现变速器振动。

  [0051] 通过该设计方案在预先确定的范围外避免了与周期性出现的峰值的阻断有关的 效率损失,这总的提高了驱动效率、减少了摩擦离合器10的磨损并且以此提高了其使用寿 命。在第一修正值Kl的值为20Nm时,70Nm的值是K2的典型值。此外,图6示出了第三范 围B3,在该范围内修正值K在转速nl增加时连续地从Kl增加到K2。由此,在范围Bl和B2 之间过渡时避免了驱动线路中的冲击。显而易见,也可以在范围Bl的低转速侧使用这样具 有连续变化的修正值K的过渡区域来替代具有跳跃式变化的修正值K的过渡区域。

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