基于发动机速度控制连接到发动机的双质量飞轮上的负载的系统和方法

摘要

本发明涉及基于发动机速度控制连接到发动机的双质量飞轮上的负载的系统和方法。具体地，根据本公开的原理的系统包括发动机速度模块和降档指示器模块。发动机速度模块当离合器与双质量飞轮接合时确定发动机速度。当发动机速度小于第一速度时，降档指示器模块产生降档指示器信号，降档指示器信号指示什么时候使手动变速器降档。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于发动机速度控制连接到发动机的双质量飞轮上的负载的系统和方法。

背景技术

在此提供的背景描述是起到总体上介绍本发明的背景的目的。本发明署名的发明人的工作，在背景技术部分描述的程度，以及在提交时可不看作是现有技术的说明书的各方面，既不明示也不隐含地被认为是对抗本发明的现有技术。

手动变速器典型地包括接合以将转矩以不同的传动比从发动机传递到传动系统的不同的档位（例如，一档，二档）。为了切换手动变速器，驾驶员踩下离合器踏板以断开离合器并且由此将变速器与发动机断开连接。然后驾驶员操作档位选择器以选择不同的档位并且释放离合器以将发动机与变速器重新接合。

配备有手动变速器的一些车辆可包括双质量飞轮。双质量飞轮包括阻尼器，诸如具有受控摩擦的一系列径向放置的弹簧，以将可能产生不希望的噪音和/或损害动力系或传动系统的部件的传动系统振动最小化。双质量飞轮连接到发动机的曲轴上并且随发动机的曲轴一起转动，并且离合器与双质量飞轮接合以将发动机与变速器连接。

发明内容

根据本公开的原理的系统包括发动机速度模块和降档指示器模块。发动机速度模块当离合器与双质量飞轮接合时确定发动机速度。当发动机速度小于第一速度时，降档指示器模块产生降档指示器信号，降档指示器信号指示什么时候使手动变速器降档。

从以下提供的详细说明中，本公开进一步的应用范围将会变得显而易见。应当理解，详细说明和具体例子仅用于说明目的并且并不旨在限制本公开的范围。

本发明还提供了以下方案：

1. 一种系统，包括：

发动机速度模块，其当离合器与双质量飞轮接合时确定发动机速度；以及

降档指示器模块，当发动机速度小于第一速度时，所述降档指示器模块产生降档指示器信号，所述降档指示器信号指示什么时候使手动变速器降档。

2. 根据方案1所述的系统，其特征在于，所述第一速度大于发动机的共振速度，所述共振速度使所述双质量飞轮以共振频率振动。

3. 根据方案1所述的系统，其特征在于，当所述离合器与所述双质量飞轮脱离时，发动机速度模块估计当所述离合器被再次接合时的未来时间中的发动机速度。

4. 根据方案3所述的系统，其特征在于，所述发动机速度模块基于所述手动变速器的所选择的档位和车辆速度估计发动机速度。

5. 根据方案4所述的系统，其特征在于，其还包括选择档位模块，其基于档位选择器的测量的位置确定所选择的档位。

6. 根据方案5所述的系统，其特征在于，其还包括霍尔效应传感器，其产生选择器位置信号，所述选择器位置信号指示所述档位选择器的测量的位置。

7. 根据方案1所述的系统，其特征在于，其还包括发动机控制模块，其当发动机速度小于第二速度时停止发动机。

8. 根据方案7所述的系统，其特征在于，所述第二速度小于所述第一速度。

9. 根据方案7所述的系统，其特征在于，所述第二速度大于发动机的共振速度，所述共振速度使所述双质量飞轮以共振频率振动。

10. 根据方案1所述的系统，其特征在于，其还包括换挡指示器，所述换挡指示器响应于降档指示器信号传送视觉信息，听觉信息和触觉信息中的至少一个以指示什么时候使手动变速器降档。

11. 一种方法，包括：

当离合器与双质量飞轮接合时确定发动机速度；以及

当发动机速度小于第一速度时，产生降档指示器信号，所述降档指示器信号指示什么时候使手动变速器降档。

12. 根据方案11所述的方法，其特征在于，所述第一速度大于发动机的共振速度，所述共振速度使所述双质量飞轮以共振频率振动。

13. 根据方案11所述的方法，其特征在于，其还包括当所述离合器与所述双质量飞轮脱离时，估计当所述离合器被再次接合时的未来时间中的发动机速度。

14. 根据方案13所述的方法，其特征在于，其还包括基于所述手动变速器的所选择的档位和车辆速度估计发动机速度。

15. 根据方案14所述的方法，其特征在于，其还包括基于档位选择器的测量的位置确定所选择的档位。

16. 根据方案15所述的方法，其特征在于，其还包括使用霍尔效应传感器产生选择器位置信号，所述选择器位置信号指示所述档位选择器的测量的位置。

17. 根据方案11所述的方法，其特征在于，其还包括当发动机速度小于第二速度时停止发动机。

18. 根据方案17所述的方法，其特征在于，所述第二速度小于所述第一速度。

19. 根据方案17所述的方法，其特征在于，所述第二速度大于发动机的共振速度，所述共振速度使所述双质量飞轮以共振频率振动。

20. 根据方案11所述的方法，其特征在于，其还包括响应于降档指示器信号，使用换挡指示器传送视觉信息，听觉信息和触觉信息中的至少一个以指示什么时候使手动变速器降档。

附图说明

从详细说明和附图中本发明将会变得更完全地理解，其中：

图1是根据本发明的原理的示例性车辆系统的功能方块图；

图2和3是根据本发明的原理的示例性档位选择器和示例性选择器位置传感器的透视图；

图4是根据本发明的原理的示例性控制模块的功能方块图；以及

图5是示出了根据本发明的原理的示例性控制方法的流程图。

具体实施方式

以下的描述实际上仅仅是示例性的并且决不旨在限制本发明，应用或使用。为了清楚，在附图中将使用相同的附图标记来表示相似的元件。如在此使用的，术语A，B和C中的至少一个应当解释为意味着使用非排他逻辑或的逻辑（A或B或C）。应当理解在不改变本发明的原理的情况下，方法中的步骤可以不同顺序执行。

如在此使用的，术语模块可以涉及，属于，或包括专用集成电路（ASIC）；电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享，专用，或群组）；提供上述功能的其它适当的硬件部件；或上述一些或全部的组合，例如在片上系统中。术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器（共享，专用，或组）。

如以上使用的术语代码，可以包括软件，固件，和/或微代码，并且可以涉及程序，例程，功能，分类，和/或目标。如以上使用的术语共享的意思是来自多个模块的一些或全部代码可以使用单个（共享的）处理器执行。此外，来自多个模块的一些或全部代码可以由单个（共享的）存储器存储。如以上使用的术语组意思是来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组处理器或一组执行引擎执行。例如，处理器的多个核和/或多个线程可以被认为是执行引擎。在各种实施例中，执行引擎可以在处理器上，在多个处理器上，以及在多个位置的处理器上成组，例如在并行处理布置中的多个服务器。此外，来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组存储器存储。

在此描述的设备和方法可以由通过一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序实施。计算机程序包括存储在非易失性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括存储的数据。非易失性有形计算机可读介质的非限制例子是非易失性存储器，磁性存储器，以及光存储器。

装备有手动变速器的车辆可以包括连接至发动机的双质量飞轮。双质量飞轮抑制可以传递到手动变速器的发动机振动。如果驾驶员减速车辆而不使手动变速器降档或断开离合器以使手动变速器从发动机脱离，手动变速器使发动机减速。如果驾驶员使手动变速器升档，手动变速器也可以使发动机减速。在任一种情况下，发动机速度可以减少到小于怠速，其可能使双质量飞轮以共振频率振动。

双质量飞轮可以包括阻尼器质量块，阻尼器弹簧，和端止动部。阻尼器质量块和阻尼器弹簧合作以抑制振动，端止动部限制阻尼器弹簧的行进。如果辅助质量块以共振频率振动，振动的能量可以引起阻尼器器弹簧到达全行程并且以过度的力接触端止动部。而后，阻尼器弹簧和端止动部可能破裂，双质量飞轮可以有效地抑制振动到更小。这可能增加变速器和传动系统噪声与振动，其可能使驾驶员不满意。

此外，在小于怠速操作发动机减少可用于维持车速的转矩或使车辆加速。因而，当发动机速度在共振频率或接近共振频率（其使双质量飞轮以共振频率振动）的时候，发动机可能不能像预期一样执行并且发动机可能熄火。较差的发动机性能和发动机熄火可能使驾驶员不满意。

当发动机速度小于第一速度的时候，根据本公开原理的系统和方法指示驾驶员使手动变速器降档。第一速度可以大于发动机的共振速度，其使连接至发动机的双质量飞轮以共振频率振动。驾驶员可以被指令使用视觉信息（例如，文本），听觉信息（例如，鸣响），和/或触觉信息（例如，振动）降档到特定档位。

当离合器脱离时，驾驶员可以被指令降档，并且当离合器被再次接合的时候，手动变速器的所选择的档位可以使发动机速度减少到小于第一速度。当离合器被再次接合时的发动机速度可以基于所选择的档位和车速被估计。所选择的档位可以基于档位选择器的测量的位置确定。驾驶员操纵档位选择器以选择手动变速器的档位。

此外，当发动机速度小于第二速度的时候，发动机可以被停止。第二速度可以小于第一速度并且大于共振速度。如果驾驶员没有按换档指示器的指令降档，可以停止发动机以防止对双质量飞轮的损害。

参照图1，展示了示例性车辆系统100的功能方块图。车辆系统100包括发动机102，变速器104，差速器106，驱动轴108，以及主动轮110。发动机102产生驱动转矩。尽管发动机102被示出并且将以火花点火内燃发动机（ICE）进行描述，但发动机102可以包括另一适当类型的发动机，例如压缩点火ICE。一个或多个电动机（或电动机-发电机）也可以产生驱动转矩。

空气通过进气歧管112被引入发动机102中。使用节流阀114可以变化进入发动机102的气流。一个或多个燃料喷射器，例如燃料喷射器116，将燃料与空气混合以形成空气/燃料混合物。火花塞118将空气/燃料混合物点燃以在发动机102的气缸（例如气缸120）内燃烧空气/燃料混合物。尽管发动机102被描述为包括一个气缸，但发动机102可以包括超过一个气缸。

气缸120包括与曲轴122机械地连接的活塞（未示出）。发动机102经由曲轴122输出转矩到变速器104。飞轮124连接到曲轴122上并随曲轴122一起转动。离合器126与飞轮124接合以将变速器104连接至发动机102。飞轮124可以是包括阻尼器的双质量飞轮。

气缸120内的一个燃烧循环可以包括四个阶段：进气阶段，压缩阶段，燃烧阶段，以及排气阶段。在进气阶段期间，活塞向最低位置移动并且吸入空气到气缸120。在压缩阶段期间，活塞向最高位置移动并且在气缸120内压缩空气或空气/燃料混合物。

在燃烧阶段期间，来自火花塞118的火花点燃空气/燃料混合物。空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向最低位置返回，并且活塞驱动曲轴122的转动。产生的排气通过排气歧管128从气缸120排出以完成排气阶段和燃烧事件。

变速器104以对应于所选档位的传动比将来自发动机102的驱动转矩传递至差速器106。变速器104包括输入轴130，输出轴132，以及档位134。输入轴130连接离合器126和档位134。输出轴132连接档位134和差速器106。档位134以各种传动比将来自输入轴130的转矩传递至输出轴132。档位134包括倒档、第一档，以及高于第一档的一个或多个更高的档位。档位选择器136由驾驶员操作以选择档位134中的一个以实现所需的传动比。下面参照图2和3描述档位选择器的示例。差速器106将来自输出轴132的驱动转矩传递至驱动轴108。驱动轴108将差速器106连接至主动轮110。

车辆系统100包括测量车辆系统100的工作条件的传感器。曲轴位置传感器138测量曲轴122的位置并且产生表示曲轴位置的曲轴位置信号139。曲轴位置可以用来确定发动机速度。离合器位置传感器140测量离合器126的位置并且产生表示离合器位置的离合器位置信号141。离合器位置可以用来确定离合器126是否接合和接合的程度。

选择器位置传感器142确定档位选择器136的位置并且产生表示选择器位置的选择器位置信号143。选择器位置可以用来确定选择的档位，其可以是档位134中的一个或空档。下面参照图2和3描述选择器位置传感器的示例。轮转速传感器144测量主动轮110的速度并且产生表示轮转速的轮转速信号145。轮转速可以用来确定车辆速度。

车辆系统100包括传递信息至驾驶员的驾驶员界面146。驾驶员界面146包括换档显示器148。仅仅是为了示出目的，驾驶员界面146被描述为还包括档位显示器149，速度计150，转速计152，温度计154，以及燃料计156。档位显示器149通过展示所选择的档位和/或档位选择器136相对于换档模型158的位置来显示选择的档位。换档显示器148传送指令驾驶员换档至较低档位的视觉信息（例如，文本），听觉信息（例如，鸣响），和/或触觉信息（例如，振动）。

控制模块160控制发动机102和驾驶员界面146。控制模块160产生降档指示器信号161，其指示什么时候使变速器104降档。换档指示器148响应于降档指示器信号161指令驾驶员降档。当发动机速度小于第一速度的时候，控制模块160产生降档指示器信号161。控制模块160基于曲轴位置确定发动机速度。第一速度可以是预定的并且可以大于发动机102的共振速度，共振速度使飞轮124以共振频率振动。

当离合器126从飞轮124脱离时，控制模块160可以产生降档指示器信号161，并且当离合器126被再次接合的时候，所选择的档位可以使发动机速度减少到小于第一速度。当离合器被再次接合时，控制模块160可以基于所选择的档位和车速估计发动机速度。控制模块160可以基于选择器位置确定所选择的档位。

当发动机速度小于第二速度的时候，控制模块160可以产生停止发动机102的发动机控制信号163。第二速度可以是预定的，小于第一速度，和/或大于共振速度。因而，如果驾驶员没有按换档指示器148的指令降档，控制模块160可以停止发动机102以防止对飞轮124的损害。

参照图2，档位选择器202包括以换档柄206结束的档位杆204。驾驶员通过换档模型，例如图1所示的换档模型158，将档位杆204移动至换档档位。换档杆204布置在球形枢轴208中并且连接到沿纵轴212定向的轴210上。在纵轴212方向上移动换档杆204将轴210沿纵轴212平移。在横轴214方向上移动换档杆204将轴210围绕纵轴212转动。

选择器位置传感器216包括第一传感器218，第二传感器220，第一磁铁222，以及第二磁铁224。第一磁铁222和第二磁铁224连接到轴210上。第一传感器218和第二传感器220是靠近第一磁铁222和第二磁铁224安装的一维的霍尔效应传感器。当轴210相对于纵轴212平移或转动时，第一传感器218和第二传感器220的输出电压或占空比响应于第一磁铁222和第二磁铁224的磁场变化。关于这点，第一传感器218和第二传感器220检测第一磁铁222和第二磁铁224的接近，并且它们的占空比可以用来确定档位选择器202的位置。

参照图3，选择器位置传感器226包括传感器228和磁铁230。磁铁230连接到轴210上。传感器228是接近磁铁230安装的三维的霍尔效应传感器。当轴210相对于纵轴212平移或转动时，传感器228的输出电压或占空比响应于磁铁230的磁场变化。关于这点，传感器228检测磁铁230的接近，并且传感器228的占空比可以用来确定档位选择器202的位置。

参照图4，图1的控制模块160的例子包括车辆速度模块402，发动机速度模块404，选择档位模块406，降档指示器模块408，以及发动机控制模块410。车辆速度模块402基于车轮速度确定车辆速度。车辆速度模块402输出车辆速度。

发动机速度模块404基于曲轴位置确定发动机速度。当离合器126脱离的时候，发动机速度模块404可以基于所选择的档位和车速估计当离合器126再次接合时的未来时间中的发动机速度。发动机速度模块404可以基于离合器位置确定离合器接合。发动机速度模块404输出发动机速度。

选择档位模块406确定选择的档位。选择档位模块406可以基于选择器位置确定选择的档位。此外，选择档位模块406可以基于车辆速度，发动机速度，以及离合器位置确定选择的档位。当离合器126完全接合并且车辆速度大于零时，选择的档位可以基于发动机速度与车辆速度的比率确定。还可以基于诸如车轮尺寸和主传动比的车辆参数确定选择的档位。选择档位模块406输出选择的档位。

降档指示器模块408产生降档指示器信号161，其指示什么时候使变速器104换档。当发动机速度小于第一速度的时候，降档指示器模块408产生降档指示器信号。第一速度可以是预定的并且可以大于发动机102的共振速度，共振速度使飞轮124以共振频率振动。当离合器126脱离时，降档指示器模块408可以产生降档指示器信号161，当离合器126被再次接合的时候，所选择的档位可以减少发动机速度到小于第一速度。

当发动机速度小于第一速度小于第一时间段的时候，降档指示器模块408可以克制不产生降档指示器信号161。另外，当离合器接合小于第一百分比的时候，降档指示器模块408可以克制不产生降档指示器信号161。第一时间段和第一百分比可以是预定的。

发动机控制模块410产生发动机控制信号163，其指示什么时候停止发动机102，例如使用燃料切断。当发动机速度小于第二速度的时候，发动机控制模块410可以停止发动机102。第二速度可以是预定的，小于第一速度，和/或大于共振速度。如果当降档指示器模块408产生降档指示器信号161时驾驶员没有降档，发动机控制模块410可以停止发动机102以防止对飞轮124的损害。

参照图5，基于发动机速度来保护连接至发动机的双质量飞轮的方法在502开始。在504，方法确定是否离合器与双质量飞轮接合以联结手动变速器到发动机。方法可以基于离合器和/或离合器踏板的测量的位置确定是否离合器被接合。如果离合器被接合，方法在506继续。否则，方法在508继续。

在506，方法确定发动机速度。方法可以基于曲轴的测量的位置确定发动机速度。在508，方法估计在离合器被再次接合时的未来时间中的发动机速度。方法可以基于车速和手动变速器的所选择的档位估计发动机速度。方法可以基于档位选择器的测量的位置确定所选择的档位。

在510，方法确定是否发动机速度小于第一速度。第一速度可以是预定的并可以大于发动机的共振速度，共振速度使双质量飞轮以共振频率振动。如果发动机速度小于第一速度，方法在512继续。否则，方法在504继续。

在512，方法指令驾驶员使手动变速器降档。方法可以产生降档指示器信号，其指示什么时候降档，并且换档指示器可以响应于降档指示器信号指令驾驶员降档。换档指示器可以使用视觉信息（例如，文本），听觉信息（例如，鸣响），和/或触觉信息（例如，振动）指令驾驶员降档。换档指示器可以指令驾驶员降档到特定档位。

在514，方法确定是否发动机速度小于第二速度。第二速度可以是预定的，小于第一速度，和/或大于共振速度。如果发动机速度小于第二速度，方法在516继续。否则，方法在504继续。在516，方法停止发动机。方法可以通过切断至发动机的燃料流而停止发动机。如果驾驶员没有按指令降档，方法可以停止发动机以防止对双质量飞轮的损害。方法在518结束。

本发明的宽泛教导可以各种形式实施。因此，尽管本公开包括具体的例子，但本公开的真实范围将不会受到限制，因为在对附图，说明书，以及所附的权利要求的学习后，其它的修改对于本领域技术人员将会变得显而易见。