[发明专利]在包括转矩机器和发动机的动力系统中执行变速器换档的方法和装置

说明书

技术领域

本公开涉及使用转矩机器、内燃发动机和自动变速器的动力系统。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息。因此，这种陈述并非意图构成对现有技术的承认。

已知的车辆动力系统包括一个或多个联接到变速器的转矩执行器(torque actuator)，所述变速器将转矩传递给传动系以提供牵引力。已知的转矩执行器包括内燃发动机和电动机/发电机。代替交流发电机的电动机/发电机作为转矩执行器可用于皮带-交流发电机-起动器(BAS)系统。已知的BAS系统包括在发动机与电动机/发电机之间传递转矩的蛇形皮带。已知的BAS系统使用高电压能量储存系统，该能量储存系统经电压逆变器将高电压电功率提供给电动机/发电机单元。

已知的变速器包括自动变速器，该自动变速器实现传动比的转换从而实现在操作者转矩请求、发动机工作点和变速器传动比之间的优选匹配。

已知的自动变速器通过执行升档而换档到具有较低数值倍增比(传动比)的较高档位，并且通过执行降档而换档到具有较高数值倍增比的较低档位。变速器升档要求发动机转速下降，以使在目标传动比下发动机转速与变速器输出转速乘以传动比的结果匹配。当执行升档事件时，已知的控制系统通过减小发动机转矩而降低发动机转速以使变速器的离合器的磨损最小化。已知的控制系统的功用是在升档事件结束时通过增加发动机转矩而提供较大的发动机转矩，从而在与目标传动比相关的较低传动比下获得恒定的车轴转矩。

已知的驾驶员解译系统将操作者转矩请求(例如，加速器踏板位置)转变成期望量的车轴转矩、发动机功率或发动机转矩。此操作者转矩请求被翻译成在升档事件结束时增加发动机转矩的曲轴转矩请求，其提供发动机转矩的增加从而在与目标传动比相关的较低传动比下获得恒定的车轴转矩。此曲轴转矩请求可采用预计曲轴转矩请求和即时曲轴转矩请求的形式。预计曲轴转矩请求用于控制以慢的经滤波的响应做出响应的执行器，优选是对驾驶员意图的未经滤波的指示。在压燃式发动机和火花点火式发动机中，预计转矩请求用于控制空气流量执行器，该空气流量执行器包括涡轮增压器、节气门、凸轮相位器和废气再循环(EGR)阀。即时曲轴转矩请求用于控制配置有快速准确控制的执行器。在火花点火式发动机中，快速执行器包括火花点火正时和燃料切断。点火延迟通过产生热而不是转矩来去除由燃烧产生的能量。燃料切断会影响排气供给流的成分和排放。点火延迟会影响燃料消耗。因此，在大多数行驶状况下优选禁用即时曲轴转矩请求。在压燃式发动机中，利用燃料质量和喷射正时来控制即时转矩请求。在利用受控的燃料质量和喷射正时来控制即时转矩请求的情况下，在排放或燃料经济性方面存在最小的不利结果。因此，在压燃式发动机中优选一直启用即时曲轴转矩请求。

已知的BAS系统对预计曲轴转矩请求和即时曲轴转矩请求与来自其它功能的预计转矩请求和即时转矩请求(包括与变速器换档转矩管理有关的请求)进行仲裁（arbitrate）。最终的经仲裁的预计转矩请求和即时转矩请求被发送给优化系统，该优化系统决定如何利用可用的执行器以燃料高效的方式实现预计曲轴转矩请求和即时曲轴转矩请求。预计曲轴转矩请求用于控制发动机空气流量连同流向电动转矩机器的电流流量来实现预计曲轴转矩请求。在火花点火式发动机中，包括转矩减小在内的即时曲轴转矩请求用于控制点火正时以及利用电动转矩机器来控制电再生，并且将优先权给予在利用点火延迟吸收转矩之前利用电动转矩机器以其最大转矩容量进行电再生。

已知的变速器换档控制方案在换档事件开始时生成用于减小发动机转矩的即时曲轴转矩请求。换档事件期间的转矩减小协助变速器的离合器降低发动机转速。当发动机转速降低时，曲轴转矩请求增大从而在换档结束时实现恒定的曲轴功率输出。在执行换档事件期间变速器换档控制方案利用操作者转矩请求来安排离合器压力，从而在换档结束时实现转矩的优选量值。随着换档事件接近结束，即时曲轴转矩请求向着可能的曲轴转矩斜变（ramp）。可能的曲轴转矩是如果不命令即时曲轴转矩请求则已经实现的转矩。

已知的控制系统生成可能曲轴转矩的量值，用以指示当在没有限制即没有即时曲轴转矩请求的情况下运行时在当前发动机工作点的未经管理的曲轴转矩容量的量值。此公知为空气转矩。空气转矩是在当前测量的/估计的每气缸空气量下具有最佳点火提前(或燃料喷射正时)并且所有气缸均被供给燃料时的发动机所产生转矩的量值。对于恒定的节气门位置，当发动机转速减小时每气缸空气量增加从而在大多数工作位置下输出恒定的功率。