СПОСОБ И СИСТЕМА УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ
METHOD AND SYSTEM OF GEAR SHIFTING IMPROVEMENT IN QUALITY

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к моторным транспортным средствам, а именно к усовершенствованному способу и системе синхронизации частоты вращения двигателя с частотой вращения ведущего вала механической трансмиссии, приводимой в действие двигателем через сцепление при переключении передачи.
Уровень техники
Плохие дорожные качества транспортного средства при переключении передач у транспортных средств с механической коробкой переключения передач (МКПП) является частой причиной недовольства потребителей. Плохие дорожные качества транспортного средства или плохое качество переключения передач проявляются в виде рывков при переключении передачи, которые связаны с разобщением крутящего момента из-за несовпадения частоты вращения двигателя и ведущего вала коробки передач при включении муфты сцепления после переключения передачи.
Существуют принципы согласования переключения передач (GSH) или синхронизации по частоте, которые приводят к уравниванию скоростей вращения двигателя и вала коробки передач в области дисков муфты сцепления в результате переключения передачи непосредственно перед включением муфты сцепления.
Существующие принципы, известные из уровня техники, основываются на предположении, какую следующую передачу водитель собирается включить, или определении уже выбранной передачи. Успешная синхронизация по частоте зависит от возможности быстрого изменения частоты оборотов двигателя в момент, когда муфта сцепления не включена, на такую частоту оборотов, которая является оптимальной для следующей передачи, которую собирается включить водитель.
Используя способ «наилучшего предположения», такая система предполагает, будет ли следующая включаемая водителем передача на одну ниже или выше, чем предыдущая, как только водитель нажимает на педаль сцепления, система производит регулировку частоты вращения двигателя до оптимального значения частоты, свойственной предполагаемой передаче. Выключение муфты сцепления используется как пусковой сигнал для того, чтобы максимально увеличить время для регулировки частоты вращения двигателя.
Однако данные способы часто приводят к неправильному определению выбираемой передачи и, как следствие, к неоптимальной разности скоростей вращения шестерен при включении муфты сцепления. Более того, использование процесса выключения муфты сцепления или отклонения положения педали сцепления в качестве пускового сигнала приведет к ошибочным результатам, если водитель временно выключает сцепление, но не осуществляет переключение передачи.
Использование способа «определения передачи», в котором определяется фактически включенная передача, а затем эти данные используются для установления требуемой частоты вращения двигателя, является более точным и надежным, чем способ наилучшего предположения, но после выбора водителем передачи остается значительно меньше времени на регулирование частоты вращения двигателя перед включением муфты сцепления. В некоторых случаях оставшийся период времени на регулирование частоты вращения двигателя настолько мал, что за него невозможно добиться желаемой частоты для осуществления полной синхронизации.
Таким образом, оба известных способа имеют недостатки, которые потенциально ухудшают дорожные качества транспортного средства.
Раскрытие изобретения
Данное изобретение предусматривает способ и механизм улучшения качества переключения передач механической трансмиссии.
Первый аспект изобретения предусматривает способ улучшения качества переключения передач механической трансмиссии моторного транспортного средства, имеющего двигатель, который через муфту сцепления приводит в действие трансмиссию. Данный способ включает в себя прогнозирование следующей передачи, которая будет включена, осуществляемое во время переключения передач с использованием системы предварительного определения передачи, определения, на основании прогнозируемой передачи и скорости двигателя транспортного средства, частоты вращения двигателя и скорости транспортного средства, необходимых на момент окончания включения водителем следующей передачи, и установки частоты вращения двигателя на необходимое значение.
Способ может также включать в себя определение, когда передача уже включена, совпадает ли включенная передача с той, которая предположительно будет включена следующей, и затем, если эта передача отличается от прогнозной, регулирование частоты вращения двигателя на основании данных о включенной передаче и текущей скорости транспортного средства.
Если включенная передача совпадает с той, которая предположительно будет включена следующей, способ может также включать в себя определение уточненной частоты вращения двигателя на основании данных о текущей скорости транспортного средства и регулирование частоты вращения двигателя для достижения уточненного значения частоты вращения.
Прогнозирование следующей включаемой передачи может быть основано на определении датчиком передачи прохождения одной или нескольких контрольных точек, связанных с механизмом переключения передач трансмиссии.
Переключение передачи может начаться, когда выключена одна передача, и заканчиваться, когда включены другая передача и муфта сцепления.
Второй аспект изобретения предусматривает систему улучшения качества переключения передач механической трансмиссии моторного транспортного средства. Данная система содержит двигатель для обеспечения привода трансмиссии через муфту сцепления, прогнозирующую систему считывания передачи для обеспечения информации, указывающей на включенное состояние трансмиссии, контроллер для управления частотой вращения двигателя, и устройство ввода данных в электронный контроллер для предоставления информации о скорости моторного транспортного средства. При этом электронный контроллер работает в процессе переключения передачи в ответ на информацию о прогнозируемой передаче, которая должна быть включена следующей, полученную от прогнозирующей системы считывания передачи, а также информацию о скорости транспортного средства для установки частоты вращения двигателя на значение, требуемое на момент окончания переключения передачи.
Электронный контроллер также может быть выполнен с возможностью определения, когда передача включена, является ли включенная передача такой, которая по прогнозу должна быть включена следующей, и, если эта передача отличается от прогнозной, регулирование частоты вращения двигателя на основании данных о включенной передаче и текущей скорости транспортного средства.
Если включенная передача совпадает с той, которая по прогнозу должна быть включена следующей, электронный контроллер может определять уточненную частоту вращения двигателя на основании данных о текущей скорости транспортного средства, и регулировать частоту вращения двигателя для достижения уточненного значения частоты вращения.
Информация о прогнозируемой передаче, которая будет включена следующей, может включать в себя определение датчиком передачи прохождения одной или нескольких контрольных точек, связанных с механизмом переключения передач трансмиссии.
Переключение передачи может начаться, когда выключена одна передача, и заканчиваться, когда включены другая передача и муфта сцепления.
Электронный контроллер может содержать модуль состояния трансмиссии для получения и обработки одного или нескольких сигналов от датчиков передачи и блок управления двигателем, функционально связанный с модулем состояния трансмиссии, и установленным с возможностью регулирования частоты вращения двигателя в процессе изменения передачи.
Входной сигнал с информацией о скорости транспортного средства может быть получен от датчика скорости транспортного средства.
Согласно третьему аспекту изобретения представлено моторное транспортное средство, имеющее механическую трансмиссию и систему улучшения качества переключения передач механической трансмиссии, выполненную в соответствии с вышеизложенным вторым аспектом изобретения.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет описано с помощью примеров со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1А представляет собой схематическое изображение транспортного средства согласно одному из аспектов изобретения;
Фиг.1В представляет собой схематическое изображение части линии привода моторного транспортного средства, изображенного на Фиг.1А;
Фиг.2А представляет собой схематическое изображение части трансмиссии транспортного средства, показанного на Фиг.1, изображающее расположение двухкоординатного датчика выбранной передачи и двухкоординатной магнитной мишени;
Фиг.2В представляет собой схематическое изображение, показывающее движения поворотного селекторного цилиндра переключения передач, осевое (по оси X) и угловое (по оси Y) положения которого считываются двухкоординатным датчиком выбранной передачи;
Фиг.3А представляет собой первое схематическое изображение ведомого механизма поворотного селекторного цилиндра;
Фиг.3В представляет собой второе схематическое изображение ведомого механизма поворотного селекторного цилиндра, изображенного на Фиг.3А;
Фиг.4 представляет собой схематическое изображение поворотного механизма переключения передачи трансмиссии, более подробно изображающее поворотный селекторный цилиндр переключения передач, показанный на Фиг.2В;
Фиг.5 представляет собой более подробное изображение части трансмиссии, изображенной на Фиг.2А, показывающее положение двухкоординатной мишени и массива двухкоординатных магнитных датчиков;
Фиг.6А представляет собой увеличенное сечение части ведомого механизма поворотного селекторного цилиндра с Фиг.3А и Фиг.3В, показывающее ведомый механизм поворотного селектора в положении нейтральной передачи;
На Фиг.6В показано увеличенное сечение части ведомого механизма поворотного селекторного цилиндра с Фиг.3А и Фиг.3В, показывающее ведомый механизм поворотного селектора в положении включенной четной передачи;
На Фиг.6С показано увеличенное сечение части ведомого механизма поворотного селекторного цилиндра с Фиг.3А и Фиг.3В, показывающее ведомый механизм поворотного селектора в положении включенной нечетной передачи;
Фиг.7А представляет собой схему, показывающую зависимость между угловым и осевым положениями поворотного селекторного цилиндра трансмиссии, и соответствующими выходными сигналами двухкоординатного датчика выбранной передачи;
На Фиг.7В показано увеличенное изображение зависимости между угловым положением поворотного селекторного цилиндра и выходным сигналом, изображающее две контрольные точки на плоскости или в угловом положении согласно одному варианту прогнозирующей системы определения передачи по изобретению;
Фиг.8А представляет собой схематическое изображение кулисного селекторного механизма Н-типа, на котором показан ряд контрольных точек на плоскости и между плоскостями, в соответствии со вторым вариантом прогнозирующей системы определения передачи по изобретению;
На Фиг.8В изображен график зависимости между осевым положением поворотного селекторного цилиндра и выходным сигналом, отображающий контрольные точки между плоскостями с Фиг.8А;
На Фиг.8С изображен график зависимости между угловым положением поворотного селекторного цилиндра и выходным сигналом, отображающий контрольные точки на плоскости с Фиг.8А;
На Фиг.8D показан вид снизу направляющей рычага кулисного механизма переключения передач Н-типа, показывающий расположение ряда датчиков рычага переключения передач, формирующих часть третьего варианта прогнозирующей системы считывания передачи;
На Фиг.9 изображен график зависимости между скоростью транспортного средства и частотой вращения двигателя для различных передаточных отношений;
На Фиг.10 приведена упрощенная блок-схема первого варианта осуществления способа прогнозирования включения передачи;
На Фиг.11 приведена упрощенная блок-схема второго варианта осуществления способа прогнозирования включения передачи;
На Фиг.12 приведена упрощенная блок-схема первого варианта осуществления способа улучшения качества переключения передач механической трансмиссии моторного транспортного средства;
На Фиг.13 приведена упрощенная блок-схема второго варианта осуществления способа улучшения качества переключения передач механической трансмиссии моторного транспортного средства;
Осуществление изобретения
На Фиг.1-6С изображено транспортное средство 1, имеющее двигатель 2, соединенный приводом с механическим редуктором/трансмиссией 3 посредством муфты сцепления 10. Трансмиссия 3 включает в себя рычаг 11 переключения передач, посредством которого водитель может выбирать различные передачи трансмиссии 3 с использованием селекторного механизма переключения передач Н-типа (H-gate selector machanism).
Электронный блок обработки данных в форме модуля 4 управления силовой передачей (РСМ) для управления силовой передачей моторного транспортного средства 1. Управляющий модуль 4 включает в себя блок 6 управления двигателем для управления работой двигателя 2 и модуль 5 состояния трансмиссии для определения рабочего режима трансмиссии 3.
Управляющий модуль (РСМ) 4 принимает ряд входных сигналов с датчиков 9, включая сигналы от датчиков 9е частоты вращения двигателя, датчиков 9v скорости транспортного средства, связанных с колесом «W», датчиков 9с положения педали сцепления, датчиков 9а положения педали газа, датчиков 9b положения педали тормоза, а также информацию от других возможных компонентов моторного транспортного средства 1.
Все или некоторые из входных сигналов от датчиков 9 могут быть использованы блоком 6 управления двигателем для управления работой двигателя 2, а именно частотой вращения двигателя 2. Следует принимать во внимание, что блок 6 управления двигателем и модуль 5 состояния коробки передач могут быть как отдельными элементами обработки данных, так и частями единого электронного процессора, как например модуль РСМ 4, как показано на чертежах.
Согласно Фиг.1В двигатель имеет ведомый вал 2а, который приводит в действие муфту сцепления 10 и вращается с такой же частотой, что и коленчатый вал двигателя 2. На практике ведомый вал 2а двигателя образован маховиком двигателя 2. Муфта сцепления 10 используется для разъемного соединения ведомого вала 2а с ведущим валом 3i трансмиссии 3, который в большинстве случаев сформирован ведущим валом трансмиссии 3.
Следует отметить, что когда муфта сцепления 10 находится в зацеплении без скольжения, частота вращения ведомого вала 2а двигателя равна частоте ведущего вала 3i трансмиссии. Когда муфта сцепления выключена, между частотой ведомого вала двигателя и частотой ведущего вала трансмиссии нет прямой связи. Однако частота ведущего вала трансмиссии связана со скоростью транспортного средства и передаточным числом, а также любыми другими факторами, влияющими на зависимость между частотой ведущего вала трансмиссии и скоростью транспортного средства, как например передаточное число главной передачи и радиус качения колеса «W» моторного транспортного средства 1.
Следует отметить, что используемый термин «механическая трансмиссия» относится к трансмиссии, в которой различные передаточные числа выбираются водителем моторного транспортного средства 1 вручную путем перемещения рычага 11 переключения передач.
Также следует отметить, что включение и выключение муфты сцепления 10 контролируется водителем моторного транспортного средства 1 вручную или электронным способом в ответ на действия водителя, как в случае с электронным сцеплением (e-clutch). Электронное сцепление - это электронно-управляемая муфта сцепления, в котором положение педали сцепления контролируется с использованием датчика, а фактическое включение/выключение муфты выполняется приводом с электронным управлением.
Моторное транспортное средство 1 содержит первый вариант системы прогнозирования передачи, состоящей из модуля 5 состояния трансмиссии, двухкоординатной магнитной мишени 8 и двухкоординатного датчика 7 выбранной передачи, образующих в комбинации пару двухкоординатных датчиков переключения передачи. Модуль 5 состояния трансмиссии расположен так, чтобы принимать сигналы от датчика 7 выбранной передачи, прикрепленного к картеру 3В трансмиссии 3. Датчик 7 выбранной передачи является массивом двухкоординатных магнитных датчиков PWM, который передает сигналы, основанные на изменении магнитного потока между датчиком 7 выбранной передачи и двухкоординатной магнитной мишенью 8, связанной с устройством переключения передач в виде поворотного селекторного цилиндра 3А. Датчик 7 выбранной передачи совмещает датчик углового положения с датчиком смещения по оси в одном массиве двухкоординатных датчиков.
На Фиг. 2А, 4 и 5 изображена типичная конфигурация трансмиссии Н-типа, состоящая из переключающего поворотного селекторного цилиндра 3А, расположенного внутри основного картера 3В трансмиссии. Переключающий поворотный селекторный цилиндр 3А вращается при движении рычага 11 переключения передач вперед и назад для выбора четной или нечетной передачи соответственно, и движется в осевом направлении при движении рычага 11 влево и вправо для смены плоскости рычага переключения передач, в которой осуществляется выбор передачи. Передача заднего хода может иметь конфигурацию четной или нечетной передачи, в зависимости от конфигурации трансмиссии 3. Следует отметить, что переключающий поворотный селекторный цилиндр можно расположить таким образом, что движения вперед и назад приводят к осевому движению селекторного цилиндра, а движения влево и вправо приводят к вращению селекторного цилиндра, следовательно, выходные данные массива двухкоординатных датчиков можно будет интерпретировать соответствующим образом.
Рычаг 11 переключения передач соединен посредством тросового привода с парой рычагов 21А, 21В, сформированных в виде части поворотного узла 20 переключения, который приводит в движение переключающий поворотный селекторный цилиндр 3А.
Двухкоординатная магнитная мишень 8 прикреплена к поворотному селекторному цилиндру 3А, и, в показанном примере, датчик 7 выбранной передачи расположен на внешней стороне картера 3В трансмиссии и детектирует осевые и вращательные перемещения магнитной мишени 8. Однако следует отметить, что датчик 7 выбранной передачи можно установить внутри картера 3В трансмиссии.
На Фиг.2В показаны варианты перемещения магнитной мишени 8 при включении различных передач.
На Фиг.3А, 3В, 6А, 6В и 6С изображен ведомый механизм 3С, который прикреплен к селекторному цилиндру 3А и вращается вместе с ним. Ведомый механизм 3С имеет три фиксатора 3Е, центральный фиксатор соответствует положению нейтральной передачи, фиксатор для четной передачи расположен с одной стороны от нейтрального фиксатора, а для нечетной передачи - с другой стороны. Шарик 3D удерживается пружиной (схематически изображена стрелкой S на Фиг. 6А, 6В и 6С) для стыковки с одним из фиксаторов 3Е. Шарик 3D в скользящем контакте опирается на корпус коробки передач 3В напрямую или посредством кронштейна. Следует отметить, что шарик 3D можно заменить на поддерживаемый пружиной штифт с полусферическим концом. Фиксаторы 3Е определяют первое, второе и третье угловые положения, соответствующие положению выбора для первого, второго рядов передач и нейтральной передачи трансмиссии 3. Выступы, расположенные между фиксаторами нейтрального положения и фиксаторами положения включенных передач определяют, будет ли трансмиссия 3 при освобождения рычага переключения передач 11 перемещаться в положение включенной передачи или нейтральное положение, что далее будет рассмотрено более подробно.
Начиная с трансмиссии 3, можно увидеть, что имеется физическая связь с магнитной мишенью 8 в виде механического соединения мишени 8 с селекторным цилиндром 3А, а также физическое соединение с датчиком 7 выбранной передачи в виде механического соединения датчика 7 с картером 3В трансмиссии.
Существует магнитная связь между датчиком 7 выбранной передачи и магнитной мишенью 8, таким образом, что изменение магнитного потока можно считывать с помощью датчика 7 для получения сигнала об угловом и осевом положении селекторного цилиндра 3А и, следовательно, о том, находится ли трансмиссия на четной передачи, нечетной передаче или в нейтральном положении, и какая из четных или нечетных передач включена.
Датчик 7 выбранной передачи постоянно генерирует выходные сигналы, указывающие на осевое и угловое положения селекторного цилиндра 3А, и эти сигналы используют для прогнозирования следующей включаемой передачи путем сравнения выходных сигналов различных контрольных точек.
Например, при проведении испытаний можно установить угловые положения цилиндра 3А при включенной передаче. Четные и нечетные положения при включенной передаче показаны на Фиг. 6В и 6С соответственно.
На Фиг.6А цилиндр 3А изображен в нейтральном положении, а на Фиг. 6В и 6С цилиндр 3А изображен в положениях включенной четной передачи (EPI) и включенной нечетной передачи (OPI). В данном случае точка включения четной передачи достигается, когда цилиндр 3А поворачивается на Q градусов относительно нейтрального положения, а точка включения нечетной передачи достигается, когда цилиндра 3А поворачивается на -β градусов относительно нейтрального положения. Вращение по часовой стрелке цилиндра 3А представлено на Фиг. 6А-6С в виде положительного угла, а вращение против часовой стрелки - в виде отрицательного угла.
Если известны угловые положения, при которых достигается включение передач (EPI и OPI), и датчик 7 выбранной передачи откалиброван так, что модуль 5 состояния трансмиссии способен определить по его сигналам, что эти угловые положения достигнуты, то это можно использовать для прогнозирования, является ли будущая передача четной или нет, до того, как она будет на самом деле включена. При комбинировании данной информации с осевым положением цилиндра 3А, полученной на основании сигнала об осевом положении, который генерируется датчиком 7 выбранной передачи, модуль 5 состояния трансмиссии способен определить точное положение следующей передачи, которая будет включена.
Специалистам в данной области техники понятно, что соответствующие точки включения четных и нечетных передач являются угловыми положениями цилиндра 3А, где различные действующие силы будут вращать цилиндр 3А так, что шарик 3D будет полностью зафиксирован соответствующим фиксатором, после чего включится соответствующая передача. Другими словами, в точке включения передачи и после ее прохождения трансмиссия автоматически будет включена на передачу, а в положении перед этой точкой трансмиссия вернется в положение нейтральной передачи.
Согласно Фиг.7А и 7В к модулю 5 состоянии трансмиссии поступают два входных сигнала: сигнал с данными об угловом положении (ось Y) и сигнал с данными об осевом перемещении (ось X). Точнее, датчик 7 выбранной передачи генерирует сигнал PWM на выходе, который находится в пределах диапазона (между 10% и 90%) или вне диапазона (>90% или <10%). Программный драйвер ввода информации в модуле 5 состояния трансмиссии обрабатывает PWM-сигнал, и, если он выходит за пределы (>90% или <10%) драйвер выдает данный сигнал за ошибку. Следует отметить, что диапазон от 10% до 90% указан в качестве примера и не является ограничивающим.
Если PWM-сигнал находится в пределах диапазона (между 10% и 90%), драйвер считает сигнал нормальным. Затем модуль 5 состояния трансмиссии сравнивает PWM-сигнал с пороговым значением, чтобы определить, выбрана или нет нейтраль, выбрана или нет четная передача, выбрана или нет нечетная передача, была ли достигнута точка включения OPI и была ли достигнута точка включения EPI.
На Фиг.7А видно, что шестиступенчатая трансмиссия имеет традиционное выполнение переключающего механизма Н-типа с нечетными передачами, расположенными в одном ряду с передачей заднего хода, и четными передачами, расположенными в другом ряду. Также видно, что передачи расположены в ряде плоскостей рычага управления переключением передач, на одной из которых расположена передача заднего хода, а на следующих плоскостях по две передачи переднего хода: первая и вторая передачи (плоскость 1/2), третья и четвертая передачи (плоскость 3/4) и пятая и шестая передачи (плоскость 5/6).
На Фиг.7В видно, что если PWM-сигнал в основном составляет 90%, модуль 5 состояния трансмиссии интерпретирует это как указание на то, что выбрана одна из четных передач. Если PWM-сигнал, в основном, составляет 10%, модуль 5 состояния трансмиссии интерпретирует это как указание на то, что выбрана одна из нечетных передач. Если же PWM-сигнал, в основном, составляет 50%, модуль 5 состояния трансмиссии интерпретирует это как указание на то, что выбрано нейтральное положение.
Следует отметить, что на практике могут иметь место интервалы допуска применительно ко всем указанным фигурам, например, модуль 5 состояния трансмиссии может нормально работать для следующих угловых направлений с осуществлением логических проверок:
Если 85%< PWM-сигнал <90%, то включена четная передача; (1)
Если 10%< PWM-сигнал <15%, то включена нечетная передача; (2)
Если 45%< PWM-сигнал <55%, то передача на нейтрали. (3)
В дополнение к этой оценке модуль 5 состояния трансмиссии также сравнивает сигнал углового положения датчика 7 выбранной передачи с двумя поворотными контрольными точками для точек включения четной передачи (EPI) и точек включения нечетной передачи (OPI), которые используются для прогнозирования следующей включаемой передачи.
Например, как изображено на Фиг.7В, модуль 5 состояния трансмиссии осуществляет следующие проверки для углового положения:
Если PWM-сигнал <30%, то прогнозная следующая передача является нечетной; (4)
Если PWM-сигнал <70%, то прогнозная следующая передача является четной. (5)
Где заранее заданные поворотные контрольные точки EPI и OPI это 70% и 30% соответственно.
Используя данную логику, модуль 5 состояния трансмиссии способен предсказать следующую передачу до ее непосредственного включения путем объединения результатов проверки с осевым положением цилиндра 3А. Данная информация может быть направлена на несколько миллисекунд раньше (20-40 мс) другим системам управления, нуждающимся в ней, например, индикатору передачи интерфейса водителя (HMI) или блоку 6 управления двигателем непосредственно перед включением передачи.
Следует отметить, что датчик 7 выбранной передачи также можно расположить так, чтобы когда трансмиссия 3 находится в нейтральном положении, соответствующая норма сигнала составляла бы 50%, когда рычаг переключения передач передвинут вперед на одну из нечетных передач, норма сигнала превышала бы 50%, а когда выбрана одна из четных передач, норма сигнала была бы ниже 50%. Таким образом, вышеописанные логические проверки будут иметь противоположные
условия, например:
Если 85%< PWM-сигнал <90%, то включена нечетная передача; (1’)
Если 10%< PWM-сигнал <15%, то включена четная передача (2’)
Если 45%< PWM-сигнал <55%, то передача на нейтрали (3’)
Если PWM-сигнал <30%, то прогнозная следующая передача
является четной; (4’)
Если PWM-сигнал <70%, то прогнозная следующая передача
является нечетной. (5’)
Возвращаясь к Фиг.7А, можно увидеть, что показан выходной
сигнал с датчика 7 выбранной передачи для осевого направления (или по оси X), а также можно видеть, что для шестиступенчатой трансмиссии показано в качестве примера следующее:
Если PWM-сигнал = 10%, то выбрана плоскость передачи заднего
хода;
Если PWM-сигнал = 40%, то выбрана плоскость первой/второй передачи;
Если PWM-сигнал = 70%, то выбрана плоскость третьей/четвертой передачи;
Если PWM-сигнал = 90%, то выбрана плоскость пятой/шестой передачи.
Как ранее было сказано, для данных схем применимы отклонения в пределах допуска, чтобы предусмотреть износ или неточности конструкции, на практике модуль состояния трансмиссии может применять для осевого направления следующие логические проверки:
Если 10%< PWM-сигнал <15%, то выбрана плоскость передачи заднего хода; (6)
Если 37,5%< PWM-сигнал <42,5%, то выбрана плоскость первой/второй передачи; (7)
Если 67,5%< PWM-сигнал <12,5%, то выбрана плоскость третьей/четвертой передач; (8)
Если 85%< PWM-сигнал <90%, то выбрана плоскость пятой/шестой передач. (9)
Модуль 5 состояния трансмиссии может использовать логические проверки (4) и (5) вместе с одной из проверок (6)-(9) для прогнозирования следующей включаемой передачи (N2G), как показано ниже в таблице 1.
Таблица 1
Пройденная проверка
Пройденная проверка (4)
Пройденная проверка (5)
6
N2G = Задний ход
/
7
N2G = Первая
N2G = Вторая
8
N2G = Третья
N2G = Четвертая
9
N2G = Пятая
N2G = Шестая
Модуль 5 состояния трансмиссии после этого может подтвердить, когда передача уже включена, после чего данные о включенной передаче (EG) принимаются с датчика 7 выбранной передачи с использованием описанных выше логических проверок (1) и (2) в комбинации с одной из проверок (6)-(9), как показано ниже в таблице 2.
Таблица 2
Пройденная проверка
Пройденная проверка (2)
Пройденная проверка (1)
6
EG = Задний ход
/
7
EG = Первая
EG = Вторая
8
EG = Третья
EG = Четвертая
9
EG = Пятая
EG = Шестая
Следует отметить, что в отличие от угловой калибровки осевая калибровка может соответствовать 10% = шестая передача и 90% = передача заднего хода. В таком случае логические проверки для плоскости будут отличаться от указанных выше.
Несмотря на то, что система прогнозирования включения передачи была описана по отношению к использованию магнитного PWM-датчика, в котором используется двухкоординатный магнит и генерируется выходной PWM-сигнал, изобретение не ограничивается такими датчиками, и равно применимо для использования с датчиком перемещения, который вместо PWM-сигнала генерирует выходной сигнал переменного напряжения.
Также следует отметить, что система прогнозирования включения передачи не ограничивается использованием одного массива двухкоординатных магнитных датчиков 7 в качестве датчика выбранной передачи. Можно использовать трехмерный датчик и магнитную схему или два отдельных датчика: один для углового движения, другой - для осевого.
Также следует иметь в виду, что изобретение не ограничивается шестиступенчатой коробкой передач или расположением передачи заднего хода, показанным на Фиг.7А, а также что изобретение может быть применимо для трансмиссии с различным числом передач переднего хода или для различного расположения передачи заднего хода с тем же самым положительным эффектом.
На Фиг. 8А-8С показана часть второго варианта системы прогнозирования включения передачи, которая по большей части идентична описанной ранее и не будет снова подробно рассматриваться.
Основное различие между вторым и первым вариантами, описанными выше, заключается в том, что в дополнение к контрольным точкам плоскостей включения передач, относящимся к расположенным на плоскости точкам включения, также предоставляется множество контрольных точек промежуточных плоскостей, расположенных между плоскостями переключения передач.
На Фиг.8А изображен ряд контрольных точек Ra, 1a, 2а, 3а, 4а, 5а и 6а, расположенных в плоскостях переключения. Контрольные точки 1а, 3а и 5а соответствуют точкам включения нечетных передач (OPI), а контрольные точки 2а, 4а, и 6а соответствуют точкам включения четных передач (EPI). Система прогнозирования включения передачи работает, как описано выше применительно к данным контрольным точкам, и, как описано выше, она также способна прогнозировать следующую включаемую передачу.
В дополнение к этим контрольным точкам Ra, 1a, 2а, 3а, 4а, 5а и 6а также имеется ряд контрольных точек R/1b, 1/2b, 3/4b и 1/2а, 3/4а, 5/6а промежуточных плоскостей. Контрольные точки R/1b, 1/2b и 3/4b промежуточных плоскостей являются контрольными точками повышения передачи, а контрольные точки 1/2а, 3/4а и 5/6а промежуточных плоскостей являются контрольными точками понижения передачи.
Функцией контрольных точек промежуточных плоскостей является предварительное определение того, повышается передача или понижается. Данная информация полезна, если прогнозирования включения передачи используется, например, для предоставления информации системе согласования переключения передач, где регулировка частоты вращения двигателя должна быть осуществлена за очень короткий период времени во время переключения передачи между моментом выключения муфты сцепления 10 и моментом ее следующего включения.
Таким образом, контрольные точки промежуточных плоскостей используются модулем 5 состояния трансмиссии для определения, является ли текущее переключение передачи повышающим или понижающим, т. е., будет ли следующая передача более высокой передачей по отношению к текущей, или более низкой.
На Фиг.8В изображены контрольные точки R/1b, 1/2b, 3/4b, 1/2а, 3/4а и 5/6а промежуточных плоскостей в виде выходных PWM-сигналов выраженных в процентах от выходного сигнала датчика осевого перемещения и датчика 7 выбранной передачи. Фиг.8С дублирует Фиг.7В с изображением контрольных точек на Фиг.8С (Ra, 1a, 3а, 5а, 2а, 4а и 6а), соответствующих контрольным точкам OPI и EPI на Фиг.7В.
В каждом случае предыдущая передача, т. е. передача, которая была включена до определения нового переключения, используется для обеспечения ранней индикации следующей включаемой передачи.
Так как контрольные точки промежуточных плоскостей являются заданными точками, они не подвержены влиянию отклонений допуска в механизме, т. е. всегда можно использовать единственные значения.
Например, контрольные точки, изображенные на Фиг. 8А и 8В имеют следующие значения % PWM-сигнала:
R/1b = 17,5%
1/2а = 32,5%
1/2b = 45%
3/4а = 65%
3/3b = 75%
5/6а = 85%
Эти данные используются для заблаговременного определения в цикле смены передач того, понижается или повышается передача, основываясь на данных % PWM-сигнала включенной передачи.
Например, если включена четвертая передача, то можно использовать следующую проверку:
Если % PWM-сигнал <65%, предположительно передача будет понижаться;
Если % PWM-сигнал >75%, предположительно передача будет повышаться.
Аналогичным образом, если включена вторая передача, то можно использовать следующую проверку:
Если % PWM-сигнал <32,5%, предположительно, передача будет понижаться;
Если % PWM-сигнал >45%, предположительно передача будет повышаться.
Необходимо отметить, что, имея отдельные контрольные точки, между различными плоскостями переключения передач, осуществляется заблаговременное информирование, когда одна из контрольных точек пройдена, и этот гистерезис можно использовать для предотвращения резких изменений.
Например, если имеется лишь одна контрольная точка, скажем 55%, то уведомление о понижении передачи от плоскости 3/4 к плоскости 1/2 или при повышении от плоскости 1/2 к плоскости 3/4 будет поступать с задержкой. 65% по сравнению с 55% и 45% по сравнению с 55% соответственно.
Следует отметить, что это справедливо при использовании двойных контрольных точек, используемых между всеми смежными плоскостями переключения передач.
Таблица 3 ниже демонстрирует, как пересечение контрольных точек используется модулем 5 состояния трансмиссии для выполнения заблаговременной индикации того, будет ли с большой вероятностью следующая передача выше или ниже, чем ранее выбранная. Для каждой контрольной точки промежуточной плоскости показан возможный вариант следующей передачи.
Таблица 3
Предыдущая передача
Контр. точка R/1b
Контр. точка 1/2b
Контр. точка 3/4b
Контр. точка 1/2а
Контр. точка 3/4а
Контр. точка 5/6а
R
1, 2, 3, 4, 5, 6
3, 4, 5, 6
5, 6
-
-
-
1
-
3, 4, 5, 6
5, 6
R
-
-
2
-
3, 4, 5, 6
5, 6
R
-
3
-
-
5, 6
R
R, 1, 2
-
4
-
-
5, 6
R
R, 1, 2
-
5
-
-
-
R
R, 1, 2
R, 1, 2, 3, 4
6
-
-
-
R
R, 1, 2
R, 1, 2, 3, 4
Эти выходные данные изменены на основании ожидаемых результатов, которые являются обычной схемой переключения передач, ожидаемой от водителя. Это может быть заранее установлено или подвержено обучению, например, если водитель постоянно переключает с четвертой передачи на третью, то если активируется контрольная точка 5/6а, это можно использовать как свидетельство того, что следующей передачей будет третья.
В таблице 4 приведены результаты из таблицы 3, откорректированные на основании логической схемы переключения передач.
Таблица 4
Предыдущая передача
Контр. точка R/1b
Контр. точка 1/2b
Контр. точка 3/4b
Контр. точка 1/2а
Контр. точка 3/4а
Контр. точка 5/6а
R
1 или 2
3 или 4
5 или 6
-
-
-
1
-
3 или 4
5 или 6
R
-
-
2
-
3 или 4
5 или 6
R
-
3
-
-
5 или 6
R
1 или 2
-
4
-
-
5 или 6
R
1 или 2
-
5
-
-
-
R
1 или 2
3 или 4
6
-
-
-
R
1 или 2
3 или 4
Таким образом, система предварительного определения передачи согласно второму варианту осуществления изобретения способна предоставить дополнительное время для любых других операций, таких как согласование переключения передач (GSH), путем заблаговременной индикации требуемого действия.
Например, предполагая, что в данный момент включена третья передача, и осуществлено понижение до второй передачи, с помощью системы по первому варианту осуществления изобретения нельзя предсказать, будет ли следующая выбранная передача выше или ниже, чем третья, пока одна из контрольных точек 1а, 2а, 4а, 5а, 6а не будет пройдена, но, в соответствии с данным вариантом осуществления изобретения, как только пройдена контрольная точка 3/4А, сразу становится понятно, что происходит понижение передачи, и, таким образом, данная информация может быть предоставлена любой системе, где она необходима. Затем, после прохождения контрольной точки 2а, полученную информацию можно использовать для дальнейшего прогнозирования следующей передачи, что полностью подтверждается после фактического включения передачи.
Следует отметить, что время, требуемое водителю для перемещения рычага 11 переключения передач с третьей передачи на вторую относительно мало, значит, любая дополнительная информация о включаемой передаче, полученная как можно раньше в процессе переключения передач, является весьма полезной для систем, которым необходимы данные о выбранной передаче.
Например, когда система согласования переключения передач (GSH) заблаговременно имеет данные о повышении включаемой передачи, это позволяет ей начать снижение частоты вращения двигателя, либо увеличение частоты в случае понижения передачи.
На Фиг. 10 показаны основные шаги, необходимые для осуществления первого варианта способа прогнозирования включаемой передачи для многоступенчатой механической трансмиссии вышеописанного типа.
Способ начинается с этапа 100 с запуска зажигания и затем на этапе 110 водитель выключает муфту сцепления (нажатием на педаль сцепления), готовясь к переключению передачи или к выбору передачи.
Далее способ переходит к этапу 120, в котором датчик 7 выбранной передачи используется для контроля движения элемента переключения передач, такого как цилиндр 3А, на этапе 130 определяется плоскость рычага переключения передачи. Другими словами, на этапе 130 определяется, в какой плоскости находится на данный момент рычаг переключения передач.
Далее на этапе 140 определяется, достигнута ли одна из контрольных точек включения передачи или точек на плоскости EPI или OPI. Если одна из контрольных точек EPI или OPI была достигнута, способ переходит на этап 150, в противном случае, действие возвращается к этапу 130 и продолжает циклически выполняться до тех пор, пока не будет достигнута одна из контрольных точек EPI или OPI.
На этапе 150 определяется, какая из контрольных точек в плоскости была достигнута, и на основании этого решения способ переходит либо к этапу 160, если была достигнута контрольная точка в плоскости нечетной передачи (OPI), либо к этапу 170, если была достигнута контрольная точка четной передачи (EPI).
На этапах 160 и 170 информация о плоскости из этапа 130 объединяется с информацией о том, четная или нечетная будет выбрана передача, для предоставления прогнозных данных о следующей передаче, которая должна быть выбрана, а на этапе 180 данная информация предоставляется любой нуждающейся в ней системе.
Далее способ переходит к этапу 190, на котором определяется, произошло ли выключение двигателя, и если да, то способ завершается на этапе 200, а в противном случае способ переходит к этапу 195, в котором данные о включенной передаче сохраняются для будущего использования. Затем информация предоставляется этапу 196 для систем, которым требуются данные о текущем положении передачи, в качестве подтверждения предварительных данных этапа 180.
Далее способ переходит к этапу 197, на котором водитель снова задействует муфту сцепления 10 и затем на этапе 197 происходит пауза до следующего разъединения муфты сцепления 10, и с этого момента способ возвращается на этап 110, чтобы начаться заново.
На Фиг.11 показаны основные шаги, требуемые для осуществления второго варианта способа прогнозирования включаемой передачи для многоступенчатой механической трансмиссии вышеописанного типа.
Способ начинается с этапа 1100 с запуска зажигания и затем на этапе 1110 водитель разъединяет муфту сцепления (нажатием на педаль сцепления), готовясь к переключению или выбору передачи, при этом считываются сохраненные значения зафиксированных данных об осевом и угловом положениях или о выбранной в данный момент передаче.
Далее способ переходит к этапу 1120, на котором датчик 7 выбранной передачи используется для контроля движения элемента переключения передач, такого как цилиндр 3А, и на этапе 1125 определяется, движется ли рычаг в той же плоскости (% PWM-сигнала является постоянным), движется вверх на повышение передачи (% PWM-сигнала увеличивается) или вниз на понижение (% PWM-сигнала уменьшается). На основании этих данных способ переходит к этапу 1200, если плоскость не изменилась, к этапу 1130, если передача повышается, и к этапу 1140, если передача понижается.
На этапе 1130 происходит проверка, была ли пройдена контрольная точка повышения передачи промежуточной плоскости, и если да, то действие переходит к этапу 1150. В противном случае, способ возвращается к этапу 1120. Аналогично, на этапе 1140 происходит проверка, была ли пройдена контрольная точка понижения передачи промежуточной плоскости, и если да, то действие переходит к этапу 1150. В противном случае, способ возвращается к этапу 1120.
Этапы 1130 и 1140 позволяют использовать различные контрольные точки повышения и понижения передач промежуточных плоскостей. Но следует отметить, что если одинаковые контрольные точки используются независимо от направления переключения, действие может перейти из этапа 1120 на этап, проверяющий, были ли пройдены контрольные точки промежуточных плоскостей, и если да, то действие переходит на этап 1150. В противном случае, действие возвращается на этап 1120.
На этапе 1150 данные о промежуточной плоскости будущей передачи положения рычага переключения передач на основании пройденной контрольной точки предоставляются любым системам, нуждающимся в информации, будет ли следующая передача, скорее всего, ниже или выше, чем включенная до этого передача. Это может представлять собой многоуровневый этап, при котором информация обновляется по мере прохождения различных контрольных точек промежуточных плоскостей, перед прохождением на этапе 1200 точки включения передачи. Другими словами, если проверка на этапе 1200 заканчивается отрицательно, действие переходит к этапу 1150, а не к этапу 1120, как показано.
Продолжая с этапа 1200, в котором определяется, была ли достигнута точка включения передачи, то есть контрольная точка на плоскости. Контрольные точки на плоскости, EPI и OPI, используются, как и раньше, для определения того, будет ли следующая передача четной или нечетной. Если точка включения передачи не была достигнута, способ переходит обратно к этапу 1120, а если точка включения передачи была достигнута, способ переходит к этапу 1300, на котором определяется плоскость рычага переключения передач, а также то, относится ли достигнутая точка включения к четной передаче или к нечетной.
Далее на этапах 1600 и 1700 данные о плоскости, в которой находится рычаг 11, из этапа 1300 объединяются с данными о направлении переключения для осуществления прогнозирования следующей выбранной передачи.
Затем на этапе 1800 эти данные предоставляются любым системам, которым это необходимо.
Далее способ переходит к этапу 1900, на котором определяется, был ли выключен двигатель, и если да, то способ завершается на этапе 2000, а в противном случае, действие переходит к этапу 1950, на котором данные о включенной передаче сохраняются для будущего использования. Затем информация предоставляется этапу 1960 для систем, требующих данные о текущем положении передачи в качестве подтверждения предварительных данных этапа 1800.
Далее действие переходит к этапу 1970, на котором водитель повторно задействует муфту сцепления 10, и затем на этапе 1970 происходит пауза до следующего разъединения муфты сцепления 10, и с этого момента способ начинается снова с этапа 1110.
Следует отметить, что два вышеизложенных варианта осуществления способа прогнозирования следующей включаемой передачи представлены в качестве примера и изобретение не ограничивается конкретными действиями или порядком их осуществления.
На Фиг.8D показан датчик прогнозирования передачи, формирующий часть третьего варианта осуществления системы прогнозирования передачи, которую можно использовать вместо двух вышеизложенных вариантов осуществления изобретения.
В данном случае движение рычага 11 переключения передач отслеживается при помощи большого количества отдельных датчиков SR, S1, S2, S3, S4, S5, S6; PR, P1, Р2, Р3, Р4, Р5 и Р6. Рычаг переключения передач оснащен закрепленной на нем магнитной мишенью (не показано), и когда она проходит мимо или вблизи одного из датчиков SR, S1, S2, S3, S4, S5, S6; PR, P1, Р2, Р3, Р4, Р5 и Р6, возникает магнитная связь, которая отслеживается в модулем 5 состояния трансмиссии, таким образом формируя систему прогнозирования передачи.
Изображено два типа датчиков. Каждый из датчиков первого типа SR, S1, S2, S3, S4, S5 и S6 предоставляет сигнал, который можно использовать для определения того, когда трансмиссия 3 полностью находится на соответствующей передаче, с которой они связаны. Датчики второго типа PR, P1, Р2, Р3, Р4, Р5 и Р6 являются датчиками контрольных точек, которые предоставляют сигнал, который можно использовать для определения того, когда трансмиссия 3 находится почти на передаче. Другими словами, второй тип датчиков используется для индикации достижения вышеупомянутых точек включения передачи. Но они не только указывают на то, является ли включаемая передача четной или нечетной, но также предоставляют информацию о плоскости рычага переключения передач, а значит, они точно определяют включаемую передачу. На Фиг.8D рычаг 11 переключения передач изображен в положении 11G первой передачи и в нейтральном положении 11N.
Если имело место переключение с первой передачи на вторую, то сигнал с датчика S1 сначала укажет на то, что рычаг 11 переключения передачи переместился из положения включенной передачи, затем датчик Р1 укажет на то, что рычаг 11 продолжает перемещаться к нейтральному положению, затем датчик Р2 укажет на то, что должна быть включена вторая передача, и, наконец, датчик S2 подтвердит, что включаемая передача действительно вторая. Таким образом, второй тип датчиков предусматривает прогнозирование передачи, которая будет включена, до ее фактического включения.
Следует отметить, что следующие датчики (не показано) должны быть размещены между плоскостями механизма переключения передач Н-типа для обеспечения обратной связи по движению между плоскостями, тем самым, предоставляя информацию, аналогичную предоставляемой контрольными точками R/1b, 1/2b, 3/4b и 1/2а, 3/4а, 5/6а, изображенными на Фиг.8А.
Как было отмечено выше, один из вариантов использования системы прогнозирования передач - для системы согласования переключения передач, использованной для улучшения качества переключения передач трансмиссии.
Использование такой системы предоставляет больше времени для согласования или синхронизации частоты вращения двигателя с частотой ведущего вала 3i трансмиссии 3.
В механизме механической трансмиссии, как только муфта сцепления 10 выключается, пропадает связь между частотой вращения двигателя 2 и частотой ведущего вала трансмиссии 3, и, даже если установить датчик угловой скорости на ведущий вал 3i трансмиссии 3, это не даст никакой полезной информации до включения передачи, т. е. для смены передачи рычаг должен пройти нейтральную передачу, и в течение этого периода времени окончательная частота ведущего вала 3i коробки передач 3 будет неизвестна. Таким образом, единственным доступным для регулировки частоты вращения двигателя периодом времени является период после включения передачи, когда водитель включает муфту сцепления 10.
Однако согласно данному изобретению, включаемая передача определяется с помощью системы прогнозирования передачи, так что имеется больше времени для того, чтобы выполнить синхронизацию частоты ведомого вала двигателя 2а с ведущим валом 3i трансмиссии, тем самым улучшая качество переключения передачи.
Согласно данному изобретению требуемая частота синхронизации известна до включения передачи, когда пройдена контрольная точка включения или контрольная точка промежуточной плоскости, тем самым предоставляя больше времени на установку частоты вращения двигателя на требуемое значение.
На Фиг.9 изображен график зависимости частоты двигателя от скорости моторного транспортного средства 1, изображенного на Фиг. 1.
Линия Х-Х показывает различные частоты вращения двигателя 2g-6g для передач со второй по шестую для скорости транспортного средства равной 80 км/час. Частота вращения двигателя для первой передачи на данной скорости транспортного средства превышает максимально-допустимое значение частоты вращения двигателя 2, равное 7000 об/мин, и поэтому не была отображена.
Из Фиг.9 видно, что передачам соответствуют следующие значения частоты вращения двигателя:
Вторая передача (2g) = 5333 об/мин (15 км/час при 1000 об/мин)
Третья передача (3g) = 4000 об/мин (20 км/час при 1000 об/мин)
Четвертая передача (4g) = 3200 об/мин (25 км/час при 1000 об/мин)
Пятая передача (5g) = 2667 об/мин (30 км/час при 1000 об/мин)
Шестая передача (6g) = 1600 об/мин (50 км/час при 1000 об/мин)
Таким образом, если требуется переключить передачу с четвертой на пятую, частота двигателя должна быть снижена со значения 3200 об/мин до значения 2667 об/мин, а если требуется переключиться с четвертой передачи на третью, то частота должна быть повышена со значения 3200 об/мин до значения 4000 об/мин.
Таким образом, функционирование системы улучшения качества переключения передач механической трансмиссии согласно данному изобретению осуществляется следующим образом.
Модуль 4 управления силовой передачей принимает входные сигналы от различных датчиков, а именно от датчика 9v скорости транспортного средства, датчика 9е частоты вращения двигателя и датчика 7 выбранной передачи, формируя вместе с модулем 5 состояния трансмиссии систему прогнозирования передачи.
Скорость моторного транспортного средства 1 используется для осуществления оценки требуемой частоты вращения двигателя и постоянно контролируется и обновляется. Следует отметить, что для получения входных данных о скорости транспортного средства можно использовать и другие средства, как например данные глобальной навигационной спутниковой системы GPS. При этом изобретение не ограничено использованием только датчиков скорости транспортного средства.
Модуль 5 состояния трансмиссии предоставляет блоку 6 управления двигателем информацию о предсказанной следующей включаемой передаче описанным ранее способом. Блок 6 управления двигателем использует данную информацию для регулировки частоты вращения двигателя до требуемого значения, полученного на основании информации о текущей скорости транспортного средства. Следует отметить, что скорость транспортного средства может незначительно изменяться в процессе переключения передачи, и что блок 6 управления двигателем может осуществлять точную настройку или обновление требуемой частоты вращения двигателя в процессе переключения передачи с момента, когда получены первые данные о следующей передаче, и до момента, когда передача полностью включена, а муфта сцепления 10 находится в процессе включения. Таким способом ошибки синхронизации частоты сводятся к минимуму, и может быть достигнута плавная смена передачи.
Несмотря на то что с целью повышения качества переключения передач и увеличения срока службы механизма сцепления частота двигателя 2 должна быть синхронизирована с частотой ведущего вала трансмиссии 3 так, чтобы требуемое значение частоты вращения двигателя равнялось частоте ведущего вала трансмиссии к моменту завершения переключения передачи, когда муфта сцепления полностью включена, можно при необходимости установить другие значения требуемой частоты вращения двигателя. Например, в случае повышения передачи, требуемую частоту двигателя можно установить немного выше частоты ведущего вала трансмиссии, если транспортное средство ускоряется для того, чтобы продолжить импульс движения моторного транспортного средства 1. И наоборот, если зафиксировано, что моторное транспортное средство 1 замедляет движение, то требуемую частоту двигателя можно установить немного ниже.
Также следует отметить, что в других предпочтительных вариантах осуществления изобретения информация, предоставленная блоку 6 управления двигателем, может являться требуемой частотой вращения двигателя, а также то, что в этом случае блок 6 управления двигателем просто производит регулировку частоты вращения двигателя до нужного значения.
Таким образом, обобщая вышесказанное, представлена система улучшения качества переключения передач механической трансмиссии 3 транспортного средства 1. Данная система содержит двигатель 2, обеспечивающий привод трансмиссии 3 через муфту сцепления 10; датчик 7 передачи для предоставлении информации о текущем состоянии трансмиссии 3 модулю 4 управления силовой передачей, в частности модулю 5 состояния трансмиссии; блок 6 управления двигателем для управления и регулирования частоты вращения двигателя 2; и источник информации, указывающей на скорость моторного транспортного средства 1 для использования модулем 4 управления силовой передачей.
Модуль 4 управления силовой передачей выполнен с возможностью определения, что переключение передачи началось, на основании сигнала датчика 7 передачи или одного из датчиков PR и Р1-Р6, указывающих на то, что передача была выключена. Другими словами, в этом случае можно использовать контрольные точки включения передачи для индикации того, что происходит процесс переключения передачи. Это достигается путем уведомления о прохождении контрольной точки включения передачи той же самой передачи или того же ряда передач, что и предыдущая включенная передача. Например, если включена вторая передача, то в зависимости от конструкции датчика передачи, прохождение контрольной точки включения второй передачи, либо контрольной точки включения четной передачи, становится известно, что происходит процесс переключения передачи.
Далее в процессе переключения передачи модуль 4 управления силовой передачей в ответ на данные о значении следующей передачи, полученные от системы прогнозирования передачи и данные о скорости транспортного средства, полученные в данном случае от датчика 9v скорости, регулирует частоту двигателя 2 до требуемой частоты для синхронизации с частотой ведущего вала 3i трансмиссии 3.
Система прогнозирования передачи согласно данному изобретению это система, которая имеет датчик передачи для считывания факта работы части устройства переключения передач и предоставления информации в виде оного или нескольких сигналов, распознаваемых электронным блоком обработки данных для осуществления прогнозирования следующей передачи, которая должна быть включена во время переключения передачи, еще до того, как передача фактически включена.
На Фиг.13 изображен первый вариант осуществления способа улучшения качества переключения передач механической трансмиссии 3 моторного транспортного средства 1.
Способ начинается на этапе 500 с запуска зажигания, и затем переходит на этап 510, где осуществляется считывание данных о текущей включенной передаче из запоминающего устройства. Далее способ переходит к этапу 520, где начинается проверка, выключена ли передача. Когда моторное транспортное средство 1 запускается первый раз, трансмиссия 3 находится в нейтральном положении, и способ входит в цикл выполнения этапов 510 и 520, пока в итоге не произойдет включение передачи и ее последующее отключение.
Если модуль 5 состояния трансмиссии определил, что передача была выключена, то на этапе 530 состояние передачи проверяется, например, путем приема входного сигнала из этапа 180, изображенного на Фиг.10. Другими словами, действие этапа 530 заключается в получении информации от модуля 5 состояния трансмиссии, и затем на этапе 540 происходит определение, какова предсказанная следующая включаемая передача, на чем в дальнейшем основывается блок 6 управления двигателем для вычисления требуемой частоты вращения двигателя на этапе 550.
Далее способ переходит к этапу550, где вычисляется требуемая частота двигателя на основании спрогнозированного значения следующей передачи и текущей скорости моторного транспортного средства 1. И уже на этапе 560 осуществляется регулировка частоты вращения двигателя 2 до требуемого значения блоком 6 управления двигателем.
Далее способ переходит к этапу 570, где определяется, была ли фактически включена передача. Если передача не была включена, способ циклически переходит обратно на этап 550, но если передача была включена, статус передачи обновляется путем получения входного сигнала из этапа 196 на Фиг.10, подтверждая включение и сохраняя эти данные, чтобы их можно было считать на этапе 510.
Знание текущей передачи можно использовать в некоторых вариантах осуществления изобретения для определения условия, которое необходимо применить к скорости транспортного средства для получения требуемой частоты двигателя. Другими словами, когда муфта сцепления полностью включена, данные о частоте двигателя можно получить от датчика 9е частоты вращения двигателя, а данные о скорости транспортного средства можно получить от датчика 9v скорости транспортного средства. Далее можно рассчитать общее передаточное число частоты вращения двигателя к скорости транспортного средства для данной передачи. Данный способ также предоставляет возможность подтверждения целостности сигнала с двух датчиков 9е и 9v путем сравнения результата с данными, полученными от передаточного числа трансмиссии 3 и главного передаточного числа моторного транспортного средства 1, включая радиус качения колеса «W».
Далее на этапе 590 осуществляется точная настройка частоты вращения двигателя путем повторяемых вычислений требуемой частоты для проведения любых незначительных изменений скорости транспортного средства и осуществления небольшой регулировки блоком 6 управления двигателем.
Если по каким-то причинам включенная передача не совпадает с прогнозируемой, то точная настройка будет являться, по сути, регулировкой частоты вращения двигателя до требуемого значения, соответствующего включенной передаче посредством способа «определения передачи» известного из уровня техники.
Если скорость моторного транспортного средства 1 постоянна на протяжении данного периода времени, тогда в точной настройке частоты нет необходимости. Данный процесс продолжается до включения водителем муфты сцепления 10, как показано на этапе 600. Следует иметь в виду, что промежуток времени на точную настройку приблизительно равен промежутку времени для существующего способа «определения передачи», в котором согласование осуществляется в отрезок времени между включением передачи и включением муфты сцепления.
В случае способа по изобретению, требуемая частота двигателя уже известна на основании предсказанной следующей передаче к моменту ее включения, и начата регулировка до этого требуемого значения. Следовательно, изменение частоты вращения двигателя, требуемое в процессе точной настройки, является относительно малым, следовательно, обеспечивая то, что требуемая частота вращения двигателя может быть достигнута с большой надежностью и точностью.
После включения муфты сцепления способ переходит к этапу 610, где осуществляется проверка, произошло ли выключение двигателя. В этом случае способ заканчивается этапом 750, в противном случае, действие переходит к этапу 510 для подготовки к следующему переключению передачи.
На Фиг.13 изображен второй вариант осуществления способа улучшения качества переключения передач трансмиссии 3 моторного транспортного средства 1. Разница между данным способом и описанным ранее заключается в том, что данный способ использует как контрольные точки на плоскостях рычага переключения передач, так и точки включения передач, а также контрольные точки промежуточных плоскостей. Другими словами, в способе используется система прогнозирования передачи, которая работает так же, как и изображенная на Фиг.11.
Способ начинается на этапе 1500 с запуска зажигания, и затем переходит на этап 1510, где осуществляется считывание данных о текущей включенной передаче из запоминающего устройства. Далее способ переходит на этап 1520, где начинается проверка, была ли выключена передача. Когда моторное транспортное средство 1 производит первый запуск, трансмиссии 3 находится в нейтральном положении и способ входит в цикл этапов 1510 и 1520, пока в итоге не произойдет включение передачи и ее последующее отключение.
Если модуль 5 состояния трансмиссии определил, что передача была выключена, то на этапе 1530 состояние передачи проверяется, например, путем приема входного сигнала из этапа 1150, изображенного на Фиг.10. Данное прогнозирование основывается на использовании датчика между передачами, что не предоставляет никакой информации о точном значении включаемой передачи, а лишь определяет направление переключения. В данном случае предполагается, что при повышении передачи следующей будет передача на одно значение выше предыдущей, а при понижении - на одно значение ниже предыдущей передачи.
Например, если ранее включенной передачей была третья передача, то в случае понижения предполагается, что следующей передачей будет вторая, даже если это может быть и первая передача. Таким же образом, в случае повышения передачи со второй, предполагается, что следующей передачей будет третья, несмотря на то, что может быть включена любая из более высоких передач.
На этапе 1530 также принимается входной сигнал, например, из этапа 1800 на Фиг.11, так что если переключение передачи производится в той же плоскости переключения, контрольной точкой будет контрольная точка, расположенная на основной плоскости, такая как точка включения передачи.
Другими словами, действие на этапе 1530 заключается в получении информации от модуля 5 состояния трансмиссии с последующим использовании ее на этапе 1540 для определения, какая передача предположительно будет следующей.
Далее способ переходит к этапу 1550, где вычисляется требуемая частота двигателя на основании прогнозирования следующей передачи и текущей скорости моторного транспортного средства 1. И уже на этапе 1560 осуществляется регулировка частоты вращения двигателя 2 до требуемого значения блоком 6 управления двигателем.
Далее на этапе 1570 определяется, была ли фактически включена передача, ,и если передача не была включена, способ переходит обратно на этап 1530, в противном случае обновляется статус передачи путем получения входного сигнала из этапа 1960 на Фиг.11, подтверждая включение и сохраняя эти данные, чтобы их можно было считать на этапе 1510.
Если передача была включена, то далее на этапе 1590 осуществляется точная настройка частоты вращения двигателя путем повторяемых вычислений требуемой частоты для проведения любых незначительных изменений скорости транспортного средства и осуществления небольшой регулировки блоком б управления двигателем. Данный процесс продолжается до включения водителем муфты сцепления 10, как показано на этапе 1600.
Как было сказано ранее, период времени на точную настройку приблизительно равен периоду времени для существующего способа «определения передачи», в котором согласование осуществляется в отрезок времени между включением передачи и включением муфты сцепления.
Преимуществом данного способа по изобретению является то, что заранее известно требуемое значение частоты на основании данных о следующей включаемой передаче, регулировка частоты вращения двигателя начинается перед включением передачи и в период времени между включением передачи и включением муфты сцепления требуется лишь точная настройка, тем самым, гарантируя более надежное и точное достижение требуемой частоты вращения двигателя.
После включения муфты сцепления 10, способ переходит к этапу 1610, где осуществляется проверка, был ли выключен двигатель. В этом случае способ заканчивается этапом 1750, в противном случае, способ переходит к этапу 1510.
Если на этапе 1570 передача не была включена, т. е. была пройдена лишь контрольная точка промежуточной плоскости, способ переходит обратно в цикл этапа 1530 для проверки, была ли пройдена одна из контрольных точек в плоскости, например, точка включения передачи.
Только лишь когда активируется такая контрольная точка в плоскости, становится известна прогнозируемая следующая включаемая передача. До этого прогнозирование основывается на направлении переключении передачи. Данные о включаемой передаче далее используются этапом 1550 для расчета требуемой частоты вращения двигателя, а на этапе 1560 частота двигателя регулируется до требуемого значения, и далее на этапе 1570 осуществляется подтверждение значения включенной передачи.
Например, предположив, что транспортное средство движется со скоростью 80 км/ч, как изображено на Фиг.9, и что включена пятая передача, а также, что водитель на самом деле понижает передачу до третьей, то способ будет работать следующим образом. Первое время способ осуществляет этапы 1530-1570, и будет пройдена только контрольная точка промежуточной плоскости, как например 5/6а на Фиг. 8А. Как было сказано выше, предполагается, что понижение передачи осуществляется до четвертой, следовательно, на этапе 1570 произойдет регулировка частоты вращения двигателя до значения 3200 об/мин. Далее на этапе 1570 включение передачи не произойдет, и способ начнет выполнять шаги 1530-1570, пока в определенный момент не будет пройдена контрольная точка, как например 3а на Фиг.8А. К этому времени будет произведена регулировка частоты вращения двигателя до значения 4000 об/мин, свойственной для третьей передачи. Данное изменение частоты вращения двигателя от 3200 до 4000 об/мин является малым, по сравнению разницей между начальной частотой вращения двигателя в 2667 об/мин для пятой передачи и 4000 об/мин для третьей передачи, которую бы потребовалось преодолеть, если бы не использовалась промежуточная оценка включаемой передачи.
После прохождения контрольной точки основной плоскости переключения передачи последует включение передачи. В это время способ продолжит действие на этапах 1570, 1580 и далее, как было рассмотрено ранее.
Следует отметить, что два варианта осуществления способа улучшения качества переключения передач согласно данному изобретению представлены в качестве примера, и изобретение не ограничивается конкретными действиями или порядком их осуществления.
Таким образом, оба из рассмотренных способов улучшения качества переключения передач имеют преимущество предварительного определения следующей передачи, что используется для осуществления согласования процесса переключения передачи до ее включения, тем самым, обеспечивая больше времени, требуемого для согласования частоты вращения двигателя с частотой ведущего вала трансмиссии.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что, несмотря на то, что изобретение было описано посредством примера со ссылкой на один или более предпочтительные варианты осуществления, оно не ограничивается ими, и возможно осуществление одного или более изменений изложенных вариантов осуществления изобретения без отступления от сущности изобретения, представленной в прилагаемой формуле изобретения.