用于模仿无级变速器的换档策略制造技术

模拟或“模仿”无级变速器的换档策略用在高档位内具有较小传动比间隔的机电式自动致动变速器中。在一个所述实施例中，一用以提供１２个传动比的１２档重载车辆变速器包括一五速档主变速器部分和一包括副变速器及高低档档位段的副变速器部分。单个换档策略涉及燃料经济模式和功率优化模式；驾驶员的节气门需求决定模式。两个策略都以高传动比为目标，高传动比代表车辆工作的大约百分之九十（９０％）时使用的比率。在所述实施例中，可对传动比产生影响的是档位７－１２。在所述实施例中，利用受到一电子传动系控制模块的指令控制的嵌入式软件执行换档策略。两个策略都作为发动机转矩、变速器输入轴速度以及道路车速的直接函数来操作。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及对车辆变速器的可操作性的改进。更具体地说，本专利技术涉及对变速器换档策略的改进，并适当地增强在较宽的道路车速及坡度范围内的变速器性能参数。
技术介绍
自动致动的机电式变速器包括通常包括连接发动机控制模块的数据连接的嵌入式致动软件模块。它们的自动换档策略倾向于以局限于驾驶员节气门需求、发动机速度以及转矩的函数的规程为基础。当这样限制时，几个问题妨碍了变速器的理想性能及操作。例如，变速器的操作实质上是燃料的经济使用与最佳性能需求之间的一种平衡或调和。一显而易见的限制因素是通常的控制模块在有选择地相对于优化功率使用优化燃料经济性上没有作为单独选择模式的选项。另外，基于平衡燃料经济性和功率优化目标的方法实际上不能满足绝大多数车队经营者要求的目标。由于高速公路长途运输车辆要花费它们大约百分之九十(90％)的操作在高传动比中，现在能获得的变速器在最高档位之间提供较小的平均传动比间隔(step)。在2000年7月11日公布的Stine等人的美国专利No.6,085,606中对这种变速器进行了全面的描述，在此引入该专利并作为参考。使最高档位之间的传动比间隔变得较小的方法考虑到车辆在平坦路面或较小坡度上工作时，较小的传动比变化能改进该车辆的总体效率和工作特性。另一方面，在遇到较陡坡度的情况下，通常希望一较优化的功率模式。一提供对燃料经济模式或性能优化模式的选择的改进被认为是有利的，且完全在现代车辆系统特别是在高速公路用的重载车辆的车辆系统的实际限制和/或可行性内。
技术实现思路
本专利技术通过向驾驶员提供一种换档策略的选择提供了一改进的车辆变速器控制模块操作，该选择特别是作为所遇到行驶条件的函数。在所述实施例中，提出了两个单独的换档策略；一个涉及燃料经济性，另一个涉及功率优化。控制模块被设计成在变速器的高传动比下模拟或“模仿”无级变速器的性能。因此，所述两个换档策略特别适于用在其高传动比范围内具有较小传动比间隔的机电致动式自动变速器中。在一个所述实施例中，一适于提供12个传动比的12档重载车辆的变速器包括一五档位主变速器部分和一包括副变速器(splitter)及高低档档位段(range sub-sections)的副变速器部分。两策略都仅以高传动比为目标，高传动比代表在高速公路上行驶的重载车辆大约百分之九十(90％)的工作周期中所使用的比率。在所述实施例中，可采用的传动比是档位7-12，它们之间具有较小的传动比间隔变化，以及利用受一相关车辆发动机的电子控制模块的指令控制的嵌入式软件执行换档策略。两个策略都作为发出的发动机功率、发动机转矩、变速器的输入轴速度以及道路车速的直接函数来操作及度量。附图说明图1是采用本专利技术的一改进变速器操作系统的一车辆传动系的示意图；图2是图1所示车辆传动系中采用的一电子控制模块的一种实施例的示意图；图3是一示出用于在图1所示动力系的工作中的变速器传动比选择的驾驶员控制台的俯视图；图4是用于图1所示动力系的工作中的一节气门位置传感器及一相关节气门踏板的示意图； 图5是与一个本专利技术的传动系工作例子相关的三条曲线的图表，该三条曲线分别描绘了发动机功率、发动机转矩以及燃料消耗；每条曲线分别表示为发动机rpm的函数；图6是描绘作为发动机转矩-发动机速度的函数的燃料消耗的图表，并描绘了两个取决于所选定策略是燃料优化还是最大功率的不同的工作“高效/最佳区(sweet spots)”；图7是一换档策略图，具体示出了在本专利技术的改进变速器操作系统的最佳功率/性能模式中的降档操作；图8是一与图7所示换档策略图相关的换档策略决策图，具体示出了在本专利技术的改进变速器操作系统的最佳功率/性能模式中与执行策略降档相关的事件/决策顺序；图9是一换档策略图，描绘了在本专利技术的改进的变速器操作系统的最佳功率/性能模式中的升档操作；图10是一与图9所示换档策略图相关的换档策略决策图，特别说明了在本专利技术的改进变速器操作系统的最佳功率/性能模式中与执行策略升档相关的事件/决策顺序；图11是一换档策略图，描绘了在本专利技术的改进变速器操作系统的最佳燃料经济性模式中的升档操作；图12是一与图11所示换档策略图相关的换档策略决策图，具体示出了在本专利技术的改进的变速器操作系统的最佳燃料经济模式中与执行策略升档相关的事件/决策顺序。具体实施例方式首先参照图1，一设计成用于一汽车(未表示)中的车辆传动系10包括一发动机12和一电子致动的机械变速器14。该发动机12和变速器14经由一自动启动的离心式离合器16接合到一起。该传动系10的这种具体构造特别适于在高速公路用的重载汽车，但本专利技术的范围足够宽到也适于其它机动车辆。如本领域技术人员能够理解的，该发动机12包括一与该离合器16的前端16A可操作地连接的发动机输出轴18。一变速器输入轴20与该离合器16的后端16B相连接；以及一变速器输出轴22又从该变速器14的另一端起延伸。该轴22按照传统方式与一分动器24的差速器连接。现在还参照图2-4，一发动机控制器26具有一适于接收来自于一传动系控制模块36的指令并因而与该传动系控制模块36通信的发动机信号收发器27。类似的，一离合器致动器28包括一信号接收器29，以及一变速器驱动器30包括一信号接收器31，两个接收器都适于与该传动系控制模块36通信。该模块36还向发动机信号收发器27提供指令输出信号32以实现所希望的输出。特定的指令输入经由一车辆驾驶员提供给该传动系模块36，且利用一适当的微处理器(未表示)将其转换为电信号。最后，各个所述轴18，20和22的速度传感器38，40和42还向该模块36提供适当的数据，以优化实时数据/响应的生成及传动系性能。依照本专利技术，现在特别参照图3和4，该车辆传动系10主要受其机电式变速器14的工作的影响。该变速器14主要受传动系控制模块36的控制。但是，车辆驾驶员能经由在该车辆的驾驶室中手动操作一变速器控制台44来影响性能和工作。由于设想该变速器利用自动装置来实际变换传动比，驾驶员仅能通过一般地选择所显示的前进、后退以及空档档位选择位置来进行有限的控制。但是，驾驶员可具有额外的能力，如所示，能够向左或向右“撞击”变速杆以分别与下一较高档位或下一较低档位接合。最后，一节气门位置传感器46包括一以本领域技术人员能够理解的方式向该传动系控制模块36提供一节气门位置信号45的可枢转节气门踏板43。在这个背景下，现在特别参照图5，一功率曲线、一转矩曲线以及一燃料消耗曲线按照所述顺序示出，且每条曲线都相对于发动机的rpm(每分钟转数)绘制。应认识的是，每个发动机都具有其本身的一般的性能特性集，这里所描绘的数据在发动机之间可能具有显著差异。首先参照功率曲线P，沿纵轴描绘的功率量用千瓦(kw)表示，如所示该功率量在示例性的195至大约350kw范围内。如所述，横轴表示发动机的rpm，并处于1000至大约1900rpm的范围内。特别地，可以观察到转矩值T(用牛顿米来度量)趋向于在功率范围的较高端处下降，如所示在该功率范围的较高端处发动机的rpm也相应增大。底部曲线F表示以克每千瓦时度量的燃料消耗。如前所述，该燃料曲线也是相对于发动机的rpm而测量的。对于特定发动机，至大约1600rpm之前燃料消耗范围都落在一较窄范围以内，接着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以优化机动车的发动机燃料经济性的机电式变速器升档策略，其中，对于给定的实际发动机速度和转矩值为所述车辆的每个地面速度确定一最佳燃料经济性变速器传动比，所述策略包括以下步骤：ａ）当所述实际发动机速度靠近一高于所述目标发动机速度的值时，就根据一目标升档发动机速度，选择下一最高传动比；ｂ）当所述实际发动机速度靠近高于所述下一相继的较高目标发动机速度的所述较高值时，根据一系列较高目标升档发动机速度，继续选择下面相继的最高传动比以允许接合所述下一最高传动比；以及ｃ）在每次相继的升档之前，计算所述下一最佳燃料经济性传动比。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SA埃德伦，TJ莫尔舍克，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]