手动变速器的重型发动机速度同步系统和方法技术方案

一种方法包括根据发动机的速度、加速度和扭矩的至少其中之一检测脱开手动变速器的第一档位的换挡事件。所述发动机和变速器包括于车辆的动力系统。根据所述换挡事件之前的发动机速度和车辆速度中的每一个确定所述第一档位。根据发动机速度、车辆速度以及车辆加速度的至少其中之一和所述第一档位来预测期望档位。根据发动机速度和车辆速度中的每一个来确定用于所述期望档位的变速器输入速度。控制发动机速度以使所述发动机速度和用于所述期望档位的变速器输入速度同步。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请交叉引用本申请要求2014年5月30日提交的、申请号为62/005,512的美国临时专利申请的优先权，该申请以全文引用的方式纳入本文。
本公开涉及车辆动力系统。更具体地，本公开涉及用于控制发动机速度同步的系统和方法。
技术介绍
手动变速器通常通过在发生换挡操作时压下离合器踏板以使发动机与变速器分离而从一个档位换挡到另一个档位。当在齿轮之间换挡时，需要使发动机速度与变速器接合元件速度同步。换挡到更高档位或“升档”需要更低的发动机速度和换挡到更低的档位，或“降档”，需要更高的发动机速度。通常，为了换挡到更高的档位，离合器被压下，并且允许发动机减速(例如，由于摩擦，阻力，坡度等)，直到其速度匹配用于下一档位的变速器接合元件的速度。为了换挡到较低档位，离合器被压下，并且油门用于加速发动机，直到其速度匹配用于下一档位的变速器接合元件的速度。
技术实现思路
一实施例涉及一种方法，所述方法包括根据发动机的速度、加速度和扭矩的至少其中之一检测脱开手动变速器的第一档位的换挡事件，所述发动机和变速器包括于车辆动力系统。根据所述换挡事件之前的发动机速度和车辆速度中的每一个确定所述第一档位。根据发动机速度、车辆速度以及车辆加速度的至少其中之一和所述第一档位来预测期望档位。根据发动机速度和车辆速度中的每一个来确定用于所述期望档位的变速器输入速度。控制发动机速度以使所述发动机速度和用于所述期望档位的变速器输入速度同步。另一实施例涉及一种包括车辆动力系统的系统。所述动力系统包括发动机和手动变速器。所述系统包括可操作地与所述动力系统连接的控制器。所述控制器构造成根据发动机的速度、加速度和扭矩的至少其中之一检测脱开手动变速器的第一档位的换挡事件。所述发动机可操作地连接到所述手动变速器。根据换挡事件之前的发动机速度和车辆速度中的每一个确定第一档位。根据发动机速度、车辆速度以及车辆加速度的至少其中之一和第一档位来预测期望档位。根据发动机速度和车辆速度中的每一个来确定用于期望档位的变速器输入速度。控制发动机速度以使所述发动机速度和用于期望档位的变速器输入速度同步。另一实施例涉及一种与车辆的动力系统操作性通信的控制器。所述控制器构造成通过检测发动机速度和变速器输出速度的不匹配以及来自发动机的扭矩输出的减少的每一个来检测变速器的脱档换挡事件。所述动力系统包括所述发动机和所述变速器。至少部分地根据发动机速度、车辆速度以及车辆加速度的至少其中之一和前一档位来预测期望档位。根据发动机速度和车辆速度的每一个来确定用于期望档位的变速器输入速度。控制发动机速度以使所述发动机速度和用于期望档位的变速器输入速度同步。当结合附图并从下面的详细描述，这些和其它特征以及其组织和操作的方式将变得明显，其中在下面描述的各附图中，相同的元件具有相似的附图标记。附图简要说明图1是根据一个实施例的速度同步系统的示意图。图2是根据一个实施例的框图，其示出图1的速度同步系统的控制器的功能和结构。图3是用于包括手动变速器的车辆的发动机速度对车辆速度的换挡曲线图。图4是根据一个实施例将发动机速度与变速器速度同步的方法的流程图。具体实施方式用于客车和轻型卡车的手动变速器通常是机械同步的。例如，同步手动变速器(诸如“同步啮合(Synchromesh)变速器”)通常使用锁定同步器组件，该锁定同步器组件利用同步器环与附接到齿轮的离合器主体之间的摩擦来平衡旋转速度。同步器环防止接合，直到速度同步。然而，商用车(诸如重型卡车和机械)的变速器通常不同步。可靠性对于商用车变速器和发动机是至关重要的，因为它们被设计为比客车和轻型卡车运行更长的时间。例如，商用车可以设计为运行1,000,000英里，而客车可以设计为运行300,000英里。由于同步器中的摩擦材料(例如黄铜)比齿轮材料(例如锻造钢)更容易磨损和断裂，所以机械同步器组件不适于相当长的运行(例如，大于300,000英里)。此外，机械同步器增加了额外复杂性，其可能降低可靠性并增加成本。因此，商用车的操作者在换挡时必须手动地同步发动机速度。升档时的速度同步通常不是问题，因为当油门由于摩擦、阻力、坡度等而不接合时，发动机速度自然地减小。因此，发动机速度自然趋向于减慢以宽松地匹配较高档位的较低速度。然而，当降档时，发动机需要加速以匹配较低档位的较高速度。如果加速器踏板没有“被拍(blipped)”(例如短暂地和快速地加压以加速脱开的发动机)，则当离合器接合时，发动机速度和变速器输入轴速度之间的差异突然同步。这种突然同步常常导致车辆的突然减速，这可以被描述为“突然倾斜(lurch)”或“颠簸(jolt)”。这还导致车辆部件(例如，齿轮、离合器等)增加磨损。因此，高级或专业的手动变速器驱动的主要特征(staple)是“转速匹配”或“轻拍油门踏板(throttleblip)”，其中在降档时驾驶员通过利用油门快速地使发动机达到速度。各实施例涉及用于控制发动机速度同步的系统和方法。根据一实施例，控制器可操作地联接到动力系统，其包括发动机和变速器。控制器构造成检测从第一档位脱开的换挡事件。换挡事件可以根据发动机速度、加速度和扭矩中的至少一个来检测。在一些实施例中，换挡事件不根据指示换挡杆操作、离合器踏板接合和离合器接合中的任一个的信号来检测。例如，在一个实施例中，换挡事件根据检测到的发动机速度和变速器输出速度的不匹配(decoupling)来检测。第一档位和期望档位通过在换挡事件之前交叉参考发动机速度和车辆速度来确定。确定期望档位的变速器输入速度，并且控制器运行以控制发动机速度，从而使发动机速度与用于期望档位的变速器输入速度同步。根据各实施例的发动机速度同步系统提供包括发动机和手动变速器的动力系统的改进的操作。在一些实施例中，速度同步系统可以利用当前生产的硬件来实现并且在现有车辆上改装。此外，速度同步系统可以不需要安装附加的传感器而改装。具体地，速度同步系统可以在不需要传感器来指示换挡选择器或与变速器相关联的其它传感器的运行的情况下实施。因此，速度同步系统可以在某些不使用电子变速器控制系统的车辆上实施。发动机速度同步系统还使得发动机在手动变速器换挡事件期间更容易控制。这将帮助没有经验的操作员更快地熟练，从而提供优于传统动力系统的比较优势。此外，发动机速度同步系统通过优化换挡事件将增加卡车、发动机和变速器的使用寿命，从而减少变速器齿轮磨损和发动机瞬变。发动机速度同步系统还能够以各种方式改善燃料经济性。首先，速度同步系统通过提供一种装置经由变速器中的可变速比幅度(variableratiosteps)来降低降档事件期间的发动机速度而提高燃料经济性。通常，所有的变速比幅度被一致地设置，以使得驾驶员更容易实现同步。第二，速度同步系统通过提供更快的换挡时间来提高燃料经济性，这可以导致在换挡期间减少损失的涡轮增压器能量和减少速度损失的机会。这为发动机提供了产生较少动力但相对于没有该特征的发动机具有相似车辆加速能力的机会。第三，速度同步系统通过实现用于手动变速器的空档滑行策略来提高燃料经济性，其已被证明通过减少发动机驱动损失来节省燃料。第四，速度同步系统通过由于改进换挡容易性而经由更积极的减速实现车辆效率增益来提高燃料经济性。图1是根据一实施例的速度同步系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其特征在于，所述方法包括：根据发动机的速度、加速度和扭矩的至少其中之一检测脱开手动变速器的第一档位的换挡事件，所述发动机和变速器包括于车辆动力系统；根据所述换挡事件之前的发动机速度和车辆速度中的每一个确定所述第一档位；根据发动机速度、车辆速度以及车辆加速度的至少其中之一和所述第一档位来预测期望档位；根据发动机速度和车辆速度中的每一个来确定用于所述期望档位的变速器输入速度；以及控制发动机速度以使所述发动机速度和用于所述期望档位的变速器输入速度同步。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.30 US 62/005,5121.一种方法，其特征在于，所述方法包括：根据发动机的速度、加速度和扭矩的至少其中之一检测脱开手动变速器的第一档位的换挡事件，所述发动机和变速器包括于车辆动力系统；根据所述换挡事件之前的发动机速度和车辆速度中的每一个确定所述第一档位；根据发动机速度、车辆速度以及车辆加速度的至少其中之一和所述第一档位来预测期望档位；根据发动机速度和车辆速度中的每一个来确定用于所述期望档位的变速器输入速度；以及控制发动机速度以使所述发动机速度和用于所述期望档位的变速器输入速度同步。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述换挡事件的检测不根据指示换挡杆操作、离合器踏板接合以及离合器接合中的任一个的信号。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述换挡事件的检测进一步根据检测到的发动机速度和变速器输出速度的不匹配。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变速器包括多个档位，其中连续档位之间的至少两个比例幅度是不相等的。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述发动机速度高于1600RPM，则预测跳级升档，如果发动机速度在1200RPM和1600RPM之间，则预测单个升档，如果发动机速度在1000RPM和1200RPM之间，则预测单个降档，以及如果发动机速度低于1000RPM，则预测跳级降档。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果车辆正在减速、扭矩输出高于第一阈值、发动机速度低于第二阈值、以及加速器踏板压低小于25％，则预测单个降档；如果车辆正在减速、扭矩输出高于第一阈值、发动机速度低于第二阈值、以及加速器踏板压低大于75％，则预测双降档；以及如果在检测到换挡事件之前车辆正在加速并且发动机速度高于第三阈值，则预测升档。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括接收指示车辆行驶的表面的坡度的坡度信号，所述坡度指示车辆正在上坡行驶或下坡行驶，其中如果坡度信号指示车辆正在上坡行驶，则预测降档，以及如果坡度信号指示车辆正在下坡行驶，则预测升档。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于所述期望档位的变速器输入速度是第一变速器输入速度，其中预定时间段与所述第一变速器输入速度关联，以及所述方法还包括如果所述预定时间段过去之前所述变速器没有换入期望档位，则确定用于期望档位的第二变速器输入速度。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括在所述预定时间段过去之前所述变速器没有换入期望档位时，则促进空挡滑行。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二档位高于所述第一档位，以及所述方法还包括通过处理器在发动机上提供外部负载，从而引起所述发动机速度比与滑行相关联的预定减速速率更快地减小。11.一种系统，其特征在于，包括：车辆的动力系统，所述动力系统包括发动机和手动变速器；以及可操作地与所述动力系统连接的控制器，所述控制器构造成：根据发动机的速度、加速度和扭矩的至少其中之一检测脱开手动变速器的第一档位的换挡事件，所述发动机可操作地连接到所述手动变速器；根据换挡事件之前的发动机速度和车辆速度中的每一个确定第一档位；根据发动机速度、车辆速度以及车辆加速度的至少其中之一和第一档位来预测期望档位；根据发动机速度和车辆速度中的每一个来确定用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·迪克逊，G·E·艾克特，P·A·布里顿雅克，
申请(专利权)人：康明斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US