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CN102177371A - 变速器tcc滑差控制中有效的传动系振动检测算法 - Google Patents

变速器tcc滑差控制中有效的传动系振动检测算法 Download PDF

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Abstract

一种对于多个选定的发动机速度、变速器挡位和发动机扭矩调整扭矩变换器的滑差的方法。使用传感器来确定通过扭矩变换器传递到车辆的传动系的振动。传感器信号被发送至控制器，在控制器中，传感器信号被变换到频域。如果频率信号的幅度超过阈值，则算法增加/降低变换器滑差，直到传动系振动等于阈值。

Description

变速器TCC滑差控制中有效的传动系振动检测算法
技术领域
本发明总地涉及用于设定车辆的扭矩变换器中的滑差的系统和方法，并且更具体地，涉及响应于发动机速度和变速器挡位的变化而提供最小扭矩变换器滑差以便最小化车辆传动系振动并提供良好的燃料经济性的系统和方法。
背景技术
采用自动变速器的内燃发动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设备，其通常包括与发动机的输出轴联接的叶轮和与变速器的输入轴联接的涡轮。扭矩变换器利用液压流体将转动能从叶轮传递到涡轮。因此，在车辆怠速情况期间，扭矩变换器能够将发动机曲轴与变速器输入轴分离，以使得车辆能够停止和/或换挡。
在扭矩变换器内，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。由于发动机输出与变速器输入之间大的滑差显著影响车辆的燃料经济性，所以一些车辆采用扭矩变换器离合器(TCC)来控制或减小发动机与变速器之间的滑差。TCC还可将处于发动机的输出处的叶轮机械地锁定在处于变速器的输入处的涡轮上，使得发动机和变速器以相同速度旋转。受各种因素制约，一般仅在有限的情形中将叶轮锁定在涡轮上。
因而，TCC通常具有三种模式。即如此前所述的完全锁定模式、完全释放模式以及受控滑差模式。当TCC被完全释放时，扭矩变换器的叶轮与涡轮之间的滑差仅通过它们之间的液压流体控制。在滑差模式下，TCC控制扭矩变换器内的液压流体的压力，使得扭矩变换器叶轮与涡轮之间的滑差能够被设定为不超出预定滑差。
通常为30-300Hz范围的各种发动机扭矩波动、发动机脉动和其它发动机噪声能够通过扭矩变换器从发动机传递到变速器并传递到车辆传动系，其由车辆使用者感觉为车辆的摇动和振动。通常，当发动机和变速器之间的滑差的量降低时，这些发动机脉动和波动更容易传递通过扭矩变换器。因此，对于当TCC锁定或者将发动机和变速器之间的扭矩变换器中的滑差设定得非常低时，这种发动机振动通常传递到车辆的传动系。这些发动机扰动和噪声的类型根据发动机速度和变速器挡位而变化。
发明内容
根据本发明的教导，公开了一种用于实时地调整在车辆的发动机和变速器之间提供的扭矩变换器的滑差的方法，其中，变换器滑差由扭矩变换器离合器来设定。使用位于变速器的输出处的传感器来确定通过扭矩变换器传递到车辆的传动系的振动。来自传感器的传感器信号被发送至控制器，在控制器中，传感器信号被变换到频域。如果频率信号的幅度超过预先确定的阈值，则算法增加变换器滑差，直到频率振动被降低到低于阈值。
本发明的其它特征将从结合附图的以下描述和权利要求变得清楚。
附图说明
图1是显示车辆的各种传动系构件的框图；
图2是显示根据本发明的实施例的用于根据发动机速度、变速器挡位和发动机扭矩来实时地调整扭矩变换器滑差以便降低振动的过程的流程图；
图3是显示根据本发明的另一个实施例的用于根据发动机速度、变速器挡位和发动机扭矩来实时地调整扭矩变换器滑差以便降低振动的过程的流程图；以及
图4是显示根据本发明的另一个实施例的用于根据发动机速度、变速器挡位和发动机扭矩来实时地调整扭矩变换器滑差以便降低振动的过程的流程图。
具体实施方式
以下对本发明实施例的论述涉及用于调整在车辆发动机和变速器之间的扭矩变换器的滑差的方法，其在本质上仅仅是示例性的，决不意图限制本发明、其应用或用途。
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，以便在必要时可使发动机12与变速器14分离。TCC 22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)的发动机旋转速度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（未示出）。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。控制器36从车辆节气门38接收节气门位置信号，向发动机12提供信号，以提供所需的发动机速度，并向变速器14提供信号，以提供所需的挡位以满足节气门要求。另外，依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TCC 22提供信号用以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。在一个非限制性实施例中，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。传感器42的适当示例包括编码器、速度传感器、加速计、扭矩传感器等。
本发明提出了用于响应发动机速度和/或变速器挡位和/或发动机扭矩的改变而调整扭矩变换器滑差的过程，其使得滑差为理想的最小值以节约燃料，但不会小成使得发动机脉动和其它噪声信号通过扭矩变换器18传递至传动系30而被车辆乘坐者感知。控制器36将基于存储在控制器36中的预先生产的表，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将其传送给TCC 22，该预先生成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。可在美国专利申请序列号No.12/043, 499中获得用于生成这种表格的一个过程，该申请是于2008年3月6日由本申请的受让人提交的名称为‘Aggressive Torque Converter Clutch Slip Control Design Through Driveline Torsional Velocity Measurements’，且该申请通过引用结合于本文。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临界值，则控制器36可增加扭矩变换器滑差。
图2是显示根据本发明的实施例，因以上所述原因而实时（即，在车辆的操作过程中）调整扭矩变换器滑差的方法的流程图50。算法开始于框52。在框54，算法从传感器42读取变速器输出速度信号，并且在框56对传感器信号进行快速傅立叶变换，将其转换到频域。然后，在框58，算法计算频域内的变速器14的输出处的传递扭转值λFFT，其给出幅度值。或者，扭转幅度可以通过将变速器输出传感器信号从传感器42传递通过带通滤波器来进行确定。然后，在判决框60中，算法确定变速器输出速度的传递扭转值λFFT的绝对值是否大于设定的扭转值λengine speed, gear乘以因子α。在查询表中提供对于发动机速度、变速器挡位和发动机扭矩的各期望组合的设定的扭转值λengine speed, gear。
如果传递扭转值λFFT大于当前车辆所处于的特定发动机速度和挡位的设定扭转值λengine speed, gear，则在判决框62中算法确定传递扭转值λFFT是否大于设定的扭转值λengine speed, gear，否则其返回到框54检测变速器输出速度。在判决框62中，如果传递扭转值λFFT大于当前发动机速度和挡位的设定的扭转值λengine speed, gear，则意味着显著的振动正传递通过传动系30，则算法将在框64中对于查询表中的位置提高扭矩变换器滑差。在判决框62，如果传递扭转值λFFT不大于当前发动机速度和挡位的设定扭转值λengine speed, gear，则意味着扭矩变换器滑差对于燃料经济性而言不是最佳的，则在框66算法将降低扭矩变换器滑差以对于查询表中的位置最小化滑差值。然后，基于发动机速度、变速器挡位和发动机扭矩的来自框64和66的新的扭矩变换器滑差在框68中存储在滑差表中并取代之前的滑差值。
流程图52的过程提供了用于在车辆操作期间实时地改变扭矩变换器滑差表中的值的一个实施例。在其它实施例中，可以包含其它过程用于对于各种发动机速度、变速器挡位和发动机扭矩来改变扭矩变换器离合器滑差。图3是显示根据本发明的另一实施例的用于实时调整滑差表的另一过程的流程图70，其中与流程图52相似的部分由相同的标号表示。具体地，不是确定传递扭转值λFFT是否大于或等于设定的扭转值λengine speed, gear，系统在框72采用了反馈控制器，其基于各种车辆参数计算应该增加或降低多少滑差。
图4是显示根据本发明的另一实施例的用于基于发动机速度、变速器挡位和发动机扭矩来实时确定最小扭矩变换器离合器滑差的另一过程的流程图80，其中与流程图52相似的部分由相同的标号表示。在该实施例中，在框85中，传递扭转值λFFT被发送到反馈控制器框82，其计算传递扭转值λFFT和预先确定的临界参考值之间的误差，该预先确定的临界参考值可以是挡位状态、发动机速度和发动机扭矩的函数。基于该反馈，反馈控制器确定对于查询表中的变速器挡位、发动机速度和发动机扭矩组合，应该增加或降低多少扭矩变换器滑差。
前述论述仅公开和描述了本发明的示例性实施例。本发明技术人员将从该论述以及附图和权利要求容易地懂得，在不偏离以下权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变，变换和变形。

Claims (20)

1. 用于确定在车辆发动机和车辆变速器之间传递扭矩的扭矩变换器的期望扭矩变换器滑差的方法，所述方法包括： 
对于特定的变速器挡位、发动机速度和发动机扭矩设定所述扭矩变换器的预先确定的最小变换器滑差；
从位于所述变速器的输出处的测量变速器输出行为的传感器提供传感器信号；
将所述传感器信号变换到频率信号；
确定所述频率信号的幅度是否超过预先确定的阈值；以及
如果所述频率信号超过所述预先确定的阈值，则将所述最小变换器滑差增加预先确定的量，否则，如果所述频率信号低于所述预先确定的阈值，则将所述最小变换器滑差降低预先确定的量。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使用带通滤波器计算所述传感器信号的扭转幅度。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述传感器信号变换为频率信号包括将所述传感器信号进行快速傅立叶变换。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，设定预先确定的最小变换器滑差包括生成带有用于多个不同的变速器挡位、发动机速度和发动机扭矩组合的变换器滑差的表，并且其中，增加所述最小变换器滑差和降低所述最小变换器滑差包括对于所述特定的变速器挡位、发动机速度和发动机扭矩组合改变所述表中的变换器滑差。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于确定期望的扭矩变换器滑差的方法在所述车辆的操作期间实时地执行。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，增加所述最小变换器滑差和降低所述最小变换器滑差由反馈控制器执行。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述反馈控制器计算所述频率信号的幅度和预先确定的阈值之间的误差，其中，所述预先确定的阈值是挡位状态、发动机速度和发动机扭矩的函数。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括确定所述频率信号的幅度是否超过乘以比例后的参考值。
9. 用于实时地确定在车辆发动机和车辆变速器之间传递扭矩的扭矩变换器的期望扭矩变换器滑差的方法，所述方法包括：
对于选定的变速器挡位、发动机速度和发动机扭矩设定所述扭矩变换器的预先确定的最小变换器滑差；
提供来自测量变速器输出行为的传感器的传感器信号；
分析所述传感器信号以确定所述预先确定的最小变换器滑差是否将造成显著的发动机扰动信号通过所述扭矩变换器传递到所述变速器；以及
如果所述预先确定的最小变换器滑差将造成显著的发动机扰动信号通过扭矩变换器传递到变速器，则将所述最小变换器滑差增加预先确定的量。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，分析所述传感器信号包括将所述传感器信号变换为频率信号。
11. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，将所述传感器信号变换为频率信号包括将所述传感器信号进行快速傅立叶变换。
12. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述扭矩变换器的变换器滑差由扭矩变换器离合器控制。
13. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括使用带通滤波器计算所述传感器信号的扭转幅度。
14. 用于确定在车辆发动机和车辆变速器之间传递扭矩的扭矩变换器的期望扭矩变换器滑差的系统，所述系统包括： 
对于特定的变速器挡位、发动机速度和发动机扭矩设定扭矩变换器的预先确定的最小变换器滑差的装置；
从位于所述变速器的输出处的测量变速器输出行为的传感器提供传感器信号的装置；
将所述传感器信号变换为频率信号的装置；以及
将所述最小变换器滑差增加或降低预先确定的量以使得传动系振动接近预先确定的阈值的装置。
15. 如权利要求14所述的系统，其特征在于，还包括使用带通滤波器计算所述传感器信号的扭转幅度的装置。
16. 如权利要求14所述的系统，其特征在于，将所述传感器信号变换为频率信号的装置将所述传感器信号进行快速傅立叶变换。
17. 如权利要求14所述的系统，其特征在于，设定预先确定的最小变换器滑差的装置包括生成带有用于多个不同的变速器挡位、发动机速度和发动机扭矩组合的变换器滑差的表的装置，并且其中，增加或降低所述最小变换器滑差的装置包括对于所述特定的变速器挡位、发动机速度和发动机扭矩组合改变所述表中的变换器滑差。
18. 如权利要求14所述的系统，其特征在于，增加或降低所述最小变换器滑差的装置是反馈控制器。
19. 如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述反馈控制器计算所述频率信号的幅度和预先确定的阈值之间的误差，其中，所述预先确定的阈值是挡位状态、发动机速度和发动机扭矩的函数。
20. 如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述系统实时地确定所述期望的扭矩变换器滑差。
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