Способ безударного переключения передач

 

Изобретение относится к автомобильной электронике, может быть использовано для безударного включения передачи средствами автоматики и позволяет продлить срок службы синхронизаторов или полностью отказаться от них. Способ заключается в снятии показаний датчиков угловых скоростей промежуточного и вторичного валов коробки передач с последующей обработкой их бортовым компьютером, при которой линеаризуют средние угловые скорости (математические ожидания), выполняют их линейную экстраполяцию по точкам фазово-временной плоскости, полученным арифметическим усреднением результатов измерений, определяют момент времени совпадения математических ожиданий угловых скоростей включаемой шестерни и вторичного вала и моменты времени подачи команд на исполнительные механизмы выключения сцепления и включения передачи, а также промежуток времени подгазовки двигателя в случае запаздывания включения новой передачи к моменту совпадения средних угловых скоростей для успешного завершения переключения передач. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к автомобильной электронике и может быть использовано для безударного включения передачи средствами автоматики.

Известен способ автоматического переключения передач, позволяющий выравнивать угловые скорости ведущих и ведомых элементов трансмиссии с помощью двигателя [1] Недостатком этого способа является отсутствие математически рассчитанных условий переключения передач.

Наиболее близким к предлагаемому является способ автоматического переключения передач, определяющий необходимость и направление переключения с помощью рассчитанных пороговых значений оборотов двигателя [2] Однако он позволяет определять только момент перехода на новую передачу, т. е. начало процесса переключения передач, и не учитывает известную продолжительность этого процесса во времени. Кроме того, этот способ предполагает осуществление включения новой передачи с разностью в угловых скоростях включаемой шестерни и вторичного вала коробки передач, которая в лучшем случае гасится работой синхронизатора, т.е. в этом способе не определяют момент выравнивания угловых скоростей для безударного включения передачи, а исходят из наличия удара.

Цель изобретения обеспечение безударного включения передачи и продление тем самым строка службы синхронизаторов или полный отказ от них.

Цель достигается тем, что в известном способе автоматического переключения передач после определения необходимости и направления переключения снимают при установленной нейтрали, включенном сцеплении и прекращении подачи топлива показания датчиков угловых скоростей, установленных на промежуточном и вторичном валах коробки передач, выполняют линейную экстраполяцию угловой скорости включаемой шестерни по значению ω_КП⁽²⁾ ее средней угловой скорости в момент времени t⁽²⁾ и ускорению e^(-) или e⁽⁺⁾ этой шестерни при прекращении подачи топлива или, соответственно, при полной его подаче, выполняют линейную экстраполяцию угловой скорости вторичного вала по значениям ω_К2⁽¹⁾, ω_К2⁽²⁾ его средней угловой скорости соответственно в моменты t⁽¹⁾, t⁽²⁾и определяют момент t_совп совпадения угловых скоростей и моменты t_сц, t_вкл подачи команд на выключение сцепления и на включение новой передачи согласно соотношениям t_совп= t⁽²⁾+ + /- e (1) ω⁽²_КП⁾= (ω_кп)⁽_i²⁾, ω^(j_K2⁾= (ω_K2)⁽_i^j); (2) t^(j)= t⁽_i^j) (j 1,2); (3) t_сц=t_совп- Δt_сц- Δt_оп; (4) t_вкл=t_совп- Δt_вкл, (5) где (ω_кп)_i⁽²⁾ результаты измерений угловой скорости промежуточного вала, отнесенной к включаемой шестерне, в моменты времени t₁^(2),.t_n(^2); (ω_k2)_i^(j) результаты измерений угловой скорости вторичного вала в моменты времени t₁^(j),t_n^(j) (j=1, 2; t_n⁽¹⁾<t⁽²⁾); Δt_сц время работы исполнительного механизма управления сцеплением;
Δt_оп промежуток времени опережения момента включения передачи моментом выключения сцепления;
Δt_вкл время работы исполнительного механизма включения передачи.

Новыми признаками в предлагаемом изобретении являются
определение на этапе включения новой передачи значений угловых скоростей вращения включаемой шестерни и вторичного вала коробки передач в некоторые моменты времени t₁,t_N;
экстраполяция угловых скоростей по их определенным значениям в моменты времени t₁,t_N;
определение на этапе включения новой передачи моментов времени подачи команд на выключение сцепления и на включении передачи.

Дополнительными новыми признаками являются
использование на этапе включения новой передачи средних угловых скоростей (математических ожиданий угловых скоростей) промежуточного и вторичного валов;
использование на этапе включения новой передачи линейной зависимости от времени средних угловых скоростей (для промежуточного вала при прекращении или полной подаче топлива);
линейная экстраполяция средней угловой скорости включаемой шестерни по ее значению ω_кп⁽²⁾ в момент времени t⁽²⁾ и ускорению e^(-) или e⁽⁺⁾ этой шестерни при прекращении подачи топлива или, соответственно, при полной его подаче, а также линейная экстраполяция средней угловой скорости вторичного вала по ее значениям ω_к2⁽¹⁾, ω_к2⁽²⁾соответственно в моменты времени t⁽¹⁾, t⁽²⁾;
определение на этапе включения новой передачи момента совпадения средних угловых скоростей;
использование средних арифметических величин показаний датчиков угловых скоростей;
определение времени подгазовки двигателя в процессе переключения передач.

Определение на этапе включения новой передачи значений угловых скоростей вращения включаемой шестерни и вторичного вала коробки передач в некоторые моменты времени t₁,t_N позволяет выполнить экстраполяцию этих скоростей.

Экстраполяция угловых скоростей включаемой шестерни и вторичного вала по их определенным значениям в моменты времени t₁,t_N позволяет найти с упреждением момент совпадения этих скоростей через точку пересечения двух линий на плоскости изменения t, ω.

Определение на этапе включения новой передачи моментов времени подачи команд на выключение сцепления и на включение новой передачи позволяет своевременно выполнять включение новой передачи.

Использование на этапе включения новой передачи средних угловых скоростей (математических ожиданий угловых скоростей) позволяет повысить точность определения момента совпадения угловых скоростей.

Использование на этапе включения новой передачи линейной зависимости от времени средних угловых скоростей позволяет получить простые с вычислительной точки зрения соотношения для определения момента совпадения средних угловых скоростей.

Линейная экстраполяция средних угловых скоростей позволяет уменьшить количество измерений угловых скоростей.

Определение на этапе включения новой передачи момента совпадения средних угловых скоростей позволяет при включении новой передачи избежать возможного удара между зубьями муфты включаемой передачи и внутренними зубьями включаемой шестерни.

Использование средних арифметических величин показаний датчиков угловых скоростей позволяет находить точки линий математических ожиданий угловых скоростей, как это следует из закона больших чисел (поскольку значения случайного процесса, измеренные независимо друг от друга в разные моменты времени, принадлежат независимым реализациям этого процесса).

Определение времени подгазовки двигателя в процессе переключения передач позволяет избежать возможных повторных попыток не упустить момент совпадения угловых скоростей.

На фиг. 1 изображены графики средних угловых скоростей включаемой шестерни и вторичного вала с указанием отдельных участков процесса включения новой передачи; на фиг. 2 то же, в случае подгазовки двигателя.

Способ осуществляют следующим образом.

Как только компьютер выявляет необходимость и направление переключения передач, устанавливают нейтраль и прекращают подачу топлива (т.е. промежуточный вал тормозят двигателем). Снимают показания датчиков угловых скоростей, установленных на промежуточном и вторичном валах. На основании этих показаний бортовой компьютер вычисляет по соотношениям (1)-(3) момент совпадения угловых скоростей включаемой шестерни и вторичного вала. Проверяют выполнение неравенства
t_совп ≥ t_n⁽²⁾+ Δt_выч+max{ Δt_сц+
+Δt_оп, Δt_вкл} (6) где Δ_выч время вычислений бортового компьютера на основании показаний датчиков угловых скоростей.

Возможны два случая: а) если неравенство (6) выполняется, то вычисляют по соотношениям (4), (5) моменты t_сц, t_вкл подачи команд на выключение сцепления и на включение новой передачи, делают необходимую выдержку времени и по достижении этих моментов подают такие команды на соответствующие исполнительные механизмы; б) если же неравенство (6) не выполняется, то по соотношению
Δt_дв= t⁽_n²⁾-t⁽²⁾+2Δt_выч+ Δt_изм+
+ maxΔt_сц+Δt_оп, Δt_вкл}- e/- - e, где Δ_изм полное время измерений, вычисляют промежуток времени Δt_двподгазовки двигателя, делают, начиная с момента t=t_n⁽²⁾+ Δt_выч, полную подачу топлива в течение промежутка Δt_дв, после чего снова прекращают подачу топлива, и все действия, начиная со снятия показаний датчиков угловых скоростей, повторяют.

Таким образом, предлагаемый способ безударного переключения передач позволяет при том же определении необходимости и направления переключения передач, что у прототипа, более надежно выполнять автоматическое включение новой передачи.

Формула изобретения

1. СПОСОБ БЕЗУДАРНОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ для автоматических систем управления ступенчатой трансмиссией транспортного средства, заключающийся в снятии показаний датчиков угловых скоростей в трансмиссии с последующей обработкой их бортовым компьютером и подачей соответствующих команд на исполнительные механизмы подачи топлива, управления сцеплением и переключения передач, отличающийся тем, что на этапе включения новой передачи при установленной нейтрали, включенном сцеплении и прекращении подачи топлива определяют значения угловых скоростей вращения включаемой шестерни и вторичного вала коробки передач в текущие моменты времени t₁,t_n, по этим значениям экстраполируют эти угловые скорости до момента t_совп их совпадения, и определяют моменты времени t_сц, t_вкл подачи команд на включение сцепления и на включение новой передачи согласно соотношениям
t_сц= t_совп-Δt_сц-Δt_оп,
t_вкл= t_совп-Δt_вкл,
где Δt_сц время работы исполнительного механизма управления сцеплением;
Δt_оп промежуток времени опережения момента включения новой передачи моментом выключения сцепления;
Δt_вкл время работы исполнительного механизма включения передачи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения используют средние угловые скорости промежуточного и второго валов, линейную зависимость от времени указанных средних угловых скоростей, линейно экстраполируют среднюю угловую скорость включаемой шестерни по ее значению ω⁽²_КП⁾ в момент времени t⁽²⁾ и ускорению e^(-) или e⁽⁺⁾ этой шестерни при прекращении подачи топлива или соответственно при полной его подаче, линейно экстраполируют среднюю угловую скорость вторичного вала по ее значениям ω⁽¹_К2⁾и ω⁽²_К2⁾ соответственно в моменты времени t⁽¹⁾ и t⁽²⁾ и определяют момент t_совп совпадения средних угловых скоростей согласно соотношению

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве моментов времени t⁽¹⁾, t⁽²⁾ и значений ω⁽²_КП⁾,ω⁽¹_К2⁾,ω⁽²_К2⁾ средних угловых скоростей включаемой шестерни и вторичного вала используют следующие средние арифметические величины:



где приведенное к включаемой шестерне показание датчика угловой скорости промежуточного вала в моменты времени t⁽₁²⁾, ... , t⁽_n²⁾
(ω^(j_K2⁾_i показания датчика угловой скорости вторичного вала соответственно в моменты времени в п.2 следует полагать
t⁽₁¹⁾=t₁, t⁽₂¹⁾=t₂, ... , t⁽₁²⁾=t_n+1, ... , t⁽_n²⁾=t_2n, т.е. N=2n.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что при нарушении неравенства
t_совп ≥ t_N+Δt_выч+max{Δt_сц+Δt_оп,Δt_вкл} ,
где Δt_выч время вычислений бортового компьютера на основании показаний датчиков угловых скоростей,
делают, начиная с момента времени t = t_N+Δt_выч полную подачу топлива в течение промежутка времени Δt_{дв u} определяемого соотношением

где t_изм полное время измерений,
после чего действия по п.2 повторяют.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2