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技术领域

本发明涉及一种用于自动地控制离合器的方法和设备，所述离合器用于 将包括涡轮增压器的内燃发动机联接到汽车的变速器；本发明还涉及具有这 种设备的汽车以及用于执行这种方法的计算机程序产品。

背景技术

用于驱动包括一个或多个涡轮增压器的汽车的内燃发动机可能显示出 所谓的涡轮(增压器)滞后、还称为缓冲时间，即，请求由内燃发动机、特 别是由打开节流阀(例如在加油门时)提供的功率增大与涡轮增压器提供增 大的进气压力并且因此内燃发动机提供增大的功率之间的延迟。

特别地，这种涡轮滞后可能损害包括具有涡轮增压器的内燃发动机的汽 车的性能。通常，涡轮增压器可能在不利的状态区域中操作，特别是当在内 燃发动机的输出轴的低速下操作时缺乏增压压力的状态区域中操作，这也可 能损害汽车的性能。

发明内容

本发明的一个目的是改进汽车的性能。

所述目的特别地通过根据权利要求1所述的方法解决。权利要求11至 13涉及一种用于执行本文所描述的方法的设备、具有这种设备的汽车(特别 是乘用车)以及用于执行本文所描述的方法的计算机程序产品，从属权利要 求分别涉及有利的实施例。

已经发现，涡轮增压器的性能可能随着内燃发动机的输出轴速度的增大 而增大。特别地，涡轮增压器可能在某个(最小)的输出轴速度以上更好地 操作。因此，增大输出轴速度、特别是(更)快速地增大输出轴速度以对于 增大功率的请求做出反应从而在有利的状态区域中操作涡轮增压器是有利 的。

另一方面，通过离合器联接到输出轴的载荷(诸如惯性、驱动阻力等) 抵消输出轴速度的这种(快速)增大。

因此，根据本发明的一个方面，作用在输出轴上的这种载荷通过暂时地 增大输出轴与汽车的变速器的输入轴之间的打滑而暂时地减小，其中所述输 入轴联接到输出轴。以此方式，由于增大的打滑、因此导致涡轮增压器在有 利的状态区域中工作，输出轴速度可以更快速地升高。已经达到这个状态区 域，打滑可以被再次减小以增大从内燃发动机到变速器的功率传递并且从而 驱动汽车、特别是使得汽车加速。

根据本发明的一个方面，一种用于自动地控制将包括涡轮增压器的内燃 发动机与汽车的变速器联接的离合器的方法包括以下步骤：

a)确定第一涡轮滞后条件；

b)如果满足或相应地符合所确定的第一涡轮滞后条件，则开始控制离 合器从而至少暂时地增大内燃发动机的输出轴与变速器的输入轴之间的打 滑；

c)确定第二涡轮滞后条件；和

d)如果满足或相应地符合所确定的第二涡轮滞后条件，则开始控制离 合器从而减小输出轴与输入轴之间的打滑。

根据本发明的另一方面，一种用于自动地控制将包括涡轮增压器的内燃 发动机与汽车的变速器联接的离合器的设备适合于执行本文描述的方法和/ 或包括：

用于确定第一涡轮滞后条件的器件；

用于如果满足所确定的第一滞后条件则(开始)控制离合器以至少暂时 地增大内燃发动机的输出轴与变速器的输入轴之间的打滑的器件；

用于确定第二涡轮滞后条件的器件；和

用于如果满足第二涡轮滞后条件则(开始)控制离合器从而减小输出轴 与输入轴之间的打滑的器件。

根据一个实施例，离合器是自动控制的离合器。特别地，离合器的一个 或多个致动器可以是液压和/或电动操作致动器。附加地或可替代地，离合器 的一个或多个致动器可以被液压地或电动地、特别是电子地和/或电磁地操 作、特别是控制和/或致动。因此，根据一个实施例，离合器是电控制离合器。

根据一个实施例，输出轴与输入轴之间的打滑包括、特别地表示：输出 轴的速度、特别是转速与输入轴的速度、特别是转速之间的差。

根据一个实施例，(开始)控制离合器从而至少暂时地增大打滑包括： 至少暂时地将离合器相应地控制到更加打开或者更加分离的状态下，特别是 从离合器的完全关闭或者完全接合状态开始和/或直到相应地在离合器的完 全打开或完全分离以下的预定极限。特别地，控制离合器从而至少暂时地增 大打滑可以包括至少暂时地将离合器的分离构件(分离杆、分离轴承等)控 制到更加分离的位置和/或至少部分地将离合器的接合构件(诸如，接合杆、 接合轴承等)控制到更少接合的位置。根据一个实施例，所述预定极限小于 完全打开或分离状态的(特别是(分离)接合构件、特别是(分离)接合杆 或轴承等的空行程的)90％、特别地小于75％、特别地小于50％。通过这个 极限，可以有利地避免不利的打滑量和/或在驱动期间传递到变速器的功率的 损失。

附加地或可替代地，(开始)控制离合器从而减小打滑可以包括：将离 合器(开始)相应地控制到更加关闭或更加接合的状态下，特别的相应的完 全关闭或完全接合的状态下。特别地，控制离合器从而减小打滑可以包括： 将离合器的分离构件(诸如，分离杆或分离轴承等)控制到更少分离的位置、 特别是完全接合的位置和/或将离合器的接合构件(诸如，接合杆、接合轴承 等)控制到更加接合的位置，特别是完全接合的位置。通过这种完全接合， 在增大的打滑期间增大的功率可以有利地在驱动期间传递到变速器。

因此，根据本发明的一个实施例的设备、特别是其用于(开始)控制离 合器从而至少暂时地增大打滑的器件可以包括用于将离合器至少暂时地(开 始)控制到更加打开的状态下、特别是直到在完全打开状态以下的预定极限 的器件。

附加地或可替代地，根据本发明的一个实施例的设备、特别是其用于(开 始)控制离合器以减小打滑的器件可以包括用于将离合器(开始)控制到更 加关闭的状态、特别是完全关闭的状态的器件。

第一涡轮滞后条件可以有利地指示涡轮增压器操作。已经发现，涡轮滞 后在高(更高)的功率请求下、特别是在所谓的加油门(即，加速器踏板的 显著致动)下特别地可能发生和/或损害汽车的性能。特别地，因此，根据一 个实施例，步骤a)包括确定基于功率请求的值是否大于预定的功率请求阈 值。换言之，(仅仅)如果基于功率请求的值大于预定的功率请求阈值，则 可以满足第一涡轮滞后条件并且可以开始打滑增大控制。

因此，根据本发明的一个实施例的设备、特别是其用于确定第一涡轮滞 后条件的器件可以包括用于确定基于功率请求的值是否大于预定的功率请 求阈值的器件。

根据一个实施例，所述基于功率请求的值包括指示或取决于内燃发动机 的相应请求的功率的值、特别地表示内燃发动机的请求的功率。所述功率特 别地可以是输出轴的扭矩。根据一个实施例，所述预定的功率请求阈值可以 是至少150Nm，即，(仅仅)如果扭矩请求等于或者超过至少150Nm的阈 值，则可以确定为满足第一涡轮滞后条件。

附加地或可替代地，所述基于功率请求的值可以包括指示或取决于内燃 发动机的相应请求功率的变化率的值、特别地表示内燃发动机的请求功率的 变化率。根据一个实施例，所述预定功率请求阈值可以是至少750Nm/s，即， (仅仅)如果扭矩请求变化率等于或超过至少750Nm/s的阈值，则可以确 定为满足第一涡轮滞后条件。已经发现，考虑功率请求的变化率可以有利地 提供更准确的和/或稳健的第一涡轮滞后条件，即，开始打滑增大控制。

功率请求和/或其变化率可以特别地基于加速器踏板、内燃发动机的进气 内的节流阀等的位置或致动而确定。因此，确定基于功率请求的值是否大于 预定的功率请求阈值可以包括确定加速器踏板、内燃发动机的进气内的节流 阀等的位置和/或其变化率是否超过预定的阈值。

还已经发现，涡轮滞后可能特别地在内燃发动机、特别是其涡轮增压器 的低(更低)的实际功率产生下发生和/或损害汽车的性能。因此，根据一个 实施例，步骤a)包括确定基于功率产生的开始值是否小于预定的较低功率 产生阈值。换言之，(仅仅)如果基于功率产生的开始值小于预定的较低功 率产生阈值，则可以满足第一涡轮滞后条件并且可以开始打滑增大控制。

因此，根据本发明的一个实施例的设备、特别是其用于确定第一涡轮滞 后条件的器件可以包括用于确定基于功率产生的开始值是否小于预定的较 低功率产生阈值的器件。

根据一个实施例，所述基于功率产生的开始值包括指示或取决于内燃发 动机的输出轴的相应速度的值、特别是表示输出轴速度。根据一个实施例， 所述预定的较低功率产生阈值可以为最多2000转每分钟(rpm)，即，(仅仅) 如果输出轴速度等于或小于最多2000rpm的阈值，则可以确定为满足第一 涡轮滞后条件。

附加地或可替代地，所述基于功率产生的开始值可以包括指示或取决于 内燃发动机的涡轮增压器的相应速度和/或压力的值、特别地表示涡轮增压器 速度和/或压力。

根据一个实施例，(仅仅)如果上述的状态中的一个或多个或者分别以 累加的方式满足上述条件中的一个或多个，则满足第一涡轮滞后条件。特别 地，仅仅如果基于功率请求的值大于预定的功率请求阈值、特别是扭矩请求 等于或者超过至少150Nm的阈值和/或扭矩请求变化率等于或超过至少750 Nm/s的阈值，以及基于功率产生的值小于预定的较低功率产生阈值、特别 是输出轴速度等于或小于最多2000rpm的阈值，控制离合器从而增大打滑 可以在步骤b)中开始。

换言之，控制离合器从而至少暂时地增大打滑可以仅仅在低输出轴速度 下在加油门下开始。

通过考虑上述的状态中的一个或多个，特别是彼此组合，根据一个实施 例，能够确定准确的和/或稳健的打滑增大控制的开始。

第二涡轮滞后条件可以指示涡轮滞后的减小或消失，特别是由内燃发动 机提供的充足的功率。因此，根据一个实施例，步骤c)包括确定基于功率 产生的停止值是否大于较高功率产生阈值。换言之，(仅仅)如果基于功率 产生的停止值大于较高功率产生阈值，可以满足第二涡轮滞后条件并且可以 开始打滑减小控制。

因此，根据本发明的一个实施例的设备、特别是其用于确定第二涡轮滞 后条件的器件可以包括用于确定基于功率产生的停止值是否大于较高功率 产生阈值。

根据一个实施例，所述基于功率产生的停止值包括指示或取决于由内燃 发动机提供的实际功率的值、特别地表示输出轴功率。特别地，所述功率可 以是输出轴的实际扭矩。

根据一个实施例，所述较高功率产生阈值可以取决于请求的功率、特别 是请求的扭矩、特别是上述的请求的功率。根据一个实施例，所述较高功率 产生阈值至少是请求的功率、特别是内燃发动机的请求的输出轴扭矩的 80％。换言之，(仅仅)如果实际输出轴扭矩等于或超过请求的输出轴扭矩 的至少80％的上阈值，可以满足第二涡轮滞后条件并且可以开始打滑减小控 制。

附加地或可替代地，所述基于功率产生的停止值可以包括指示或取决于 内燃发动机的输出轴的相应速度的值、特别地表示输出轴速度。附加地或可 替代地，所述基于功率产生的停止值可以包括指示或取决于内燃发动机的涡 轮增压器的相应速度和/或压力的值、特别地表示涡轮增压器速度和/或压力。

根据一个实施例，离合器可以在步骤b)和/或步骤d)中被前馈或开环 控制。这可以提供更容易和/或更稳健的控制。根据另一实施例，离合器可以 分别在步骤b)和/或步骤d)中被反馈或闭环控制。这可以提供离合器的更 平稳的控制。

因此，根据本发明的一个实施例的设备、特别是其用于(开始)控制离 合器从而至少暂时地增大打滑的器件和/或其用于(开始)控制离合器从而减 小打滑的器件可以包括用于前馈或反馈控制离合器的器件。

根据一个实施例，离合器被在步骤b)中基于输出轴速度值特别是反馈 控制，特别地以使得内燃发动机的实际输出轴速度接近、特别是达到和/或维 持所述基于目标输出轴速度的值。特别地，基于实际和目标输出轴速度之间 的差、所述差的积分和/或差分，所述打滑可以在步骤b)中增大、维持和/ 或减小，即PID控制。因此，在步骤b)中，打滑不必然总是增大，而是还 可以被维持或者甚至在步骤b)的打滑增大控制中暂时地减小从而接近、特 别是达到或维持目标输出轴速度。已经发现，根据基于目标输出轴速度的值 的离合器的(反馈)控制可以提供有利的控制、特别是更精确、稳健和/或更 平稳的控制。

因此，根据本发明的一个实施例的设备、特备是其用于(开始)控制离 合器从而至少暂时地增大打滑的器件可以包括用于根据基于目标输出轴速 度的值(开始)控制离合器的器件。

基于目标输出轴速度的值可以指示或者取决于相应的输出轴速度、特别 是表示这个速度。

根据一个实施例，所述基于目标输出轴速度的值在步骤b)中根据基于 功率请求的值、特别是上述的基于功率请求的值而确定。

因此，根据本发明的一个实施例的设备、特别是其用于根据基于目标输 出轴速度值(开始)控制离合器的器件可以包括用于根据基于功率请求的值、 特别是上述的基于功率请求的值确定所述基于目标输出轴速度的值的器件。

已经发现，当考虑到功率请求时，可以产生有利的目标值。特别地，预 定的目标值可以随着功率请求而增大和/或随着预定的时间段而减小从而相 应地实现或者输送所述功率请求。换言之，如果请求更大的功率和/或要在更 小的时间段内实现，则目标值可以更高。这种预定的目标值可以基于功率请 求和/或基于查询表的实现所述功率请求的时间段而推导。

根据本发明的一个方面，汽车所述包括具有涡轮增压器的内燃发动机、 变速器、用于将所述内燃发动机的输出轴与所述变速器的输入轴联接的离合 器以及本文是描述的用于特别是根据本文描述的方法自动控制所述离合器 的设备。

根据本发明的另一方面，计算机程序产品包括用于执行本文所描述的方 法的记载在计算机刻度数据载体上的源代码。

根据本发明的器件可以通过软件、特别是计算机程序或程序模块和/或通 过硬件、特别是通过处理单元实现，所述处理单元优选包括微处理器单元 (CPU)和/或连接到存储装置和/或总线系统，连接到所述处理单元和/或数 据载体的一个或多个传感器和/或致动器包括用于执行所述计算机程序的程 序代码。处理单元可以适合于执行在存储装置中实施的指令、通过数据总线 系统接收输入信号和/或将输出信号传送到数据总线系统。存储装置可以包括 一个或多个、特别是不同的存储介质，特别是光、磁、固态和/或其他、优选 非易失性介质。计算机程序可以被使得实施上述方法以使得处理单元执行本 文描述的步骤。

所涉及的器件还可以理解为在功能模块架构方面描述器件，所述器件将 要通过计算机程序或者计算机程序模块实现或实施。

附图说明

本发明的进一步特征在从属权利要求和下文的优选实施例的描述中公 开。部分示例性地示出，在附图中：

图1：具有根据本发明的优选实施例的设备的汽车的一部分；和

图2：由所述设备执行的根据本发明的优选实施例的方法。

附图标记

10内燃发动机

11涡轮增压器

12输出轴

13速度传感器

20变速器

21输入轴

30离合器

31致动器

40ECU

50加速器踏板

51位置传感器

6驱动轮

具体实施方式

图1示出根据本发明的优选实施例的汽车的一部分，所述汽车包括具有 涡轮增压器11的内燃发动机10、联接到驱动轮6的变速器20、用于将内燃 发动机10的输出轴12与变速器20的输入轴21联接的离合器30以及用于 根据关于图2描述的方法自动控制离合器30的致动器31的ECU40。

传感器13将表示输出轴12的转速的基于功率产生的开始值传送到ECU 40。

传感器51将加速器踏板50的位置传送到ECU40。所述位置指示或取 决于内燃发动机的相应请求功率。所述位置的变化率指示或取决于相应内燃 发动机的请求功率的变化率。因此，位置和其变化率形成由ECU40确定的 基于功率请求的值。

ECU40还确定表示实际输出轴扭矩的基于功率产生的停止值。所述实 际输出轴扭矩可以通过现有技术已知的方式确定，例如，如图1中的点划线 信号箭头所表示的，基于内燃发动机的燃料消耗等确定。

ECU40执行现在参考图2描述的方法：

在第一步骤S10，ECU40满足(S10：“Y”)或不满足(S10：“N”)所 确定的第一涡轮滞后条件。如果ECU40满足(S10：“Y”)所确定的第一涡 轮滞后条件，则前进至步骤S20，否则重复S10。

在步骤S10中，如果基于来自传感器51的加速器踏板位置信号确定的 扭矩请求超过200Nm的阈值，如果附加地，基于来自传感器51的加速器踏 板位置的时间微分的确定的请求扭矩的变化率超过1000Nm/s的阈值，以及 如果附加地，输出轴速度小于1500rpm的阈值，则ECU40满足所确定的第 一涡轮滞后条件(S10：“Y”)。如果至少扭矩不超过200Nm或者变化率不 超过1000Nm/s或者输出轴速度为1500rpm或者更高，则ECU确定不满足第 一涡轮滞后条件(S10：“N”)。

换言之，仅仅在低输出轴速度下加油门时，ECU40前进到步骤S20。

在步骤S20中，ECU40基于内燃发动机10的请求功率(其已经基于来 自传感器51的加速器踏板位置信号确定)并且还基于用于实现所述功率请 求的预定时间段而确定目标输出轴速度值。其中，目标值可以基于查询表确 定，并且如果请求更大的功率和/或要在更小的时间段内实现，则所述目标值 可以更高。

ECU40前进到步骤S30，从而开始反馈控制离合器30从而基于已经在 步骤S20中确定的目标输出轴速度值开始增大输出轴12与输入轴21之间的 打滑。

对此，ECU40通过相应操作离合器31而将离合器30至少暂时地控制 到相应的较为打开或更分离的状态，从而使得由传感器13确定的实际输出 轴速度接近目标输出轴速度。特别地，可以至少暂时进一步打开离合器30 以减小目标输出轴速度与实际输出轴速度之间的差。由于较为打开的离合器 30增大输出轴12与输入轴21之间的打滑，因此，卸载输出轴，所述输出轴 的速度将朝向目标输出轴速度增大。然而，打开离合器30被限制到完全打 开状态的50％的程度。

ECU40前进至步骤S40。在步骤S40中，ECU40满足所确定的第二涡 轮滞后条件(S40：Y)或不满足第二涡轮滞后条件(S40：“N”)。如果ECU 40满足所确定的第二涡轮滞后条件(S40：“Y”)，则其前进至步骤S50，否 则返回到步骤S30，即，继续基于目标输出轴速度值反馈控制离合器30。

在步骤S40中，如果实际输出轴扭矩是请求输出轴扭矩的至少90％，则 ECU40满足所确定的第二涡轮滞后条件(S40：“Y”)。直到实际输出轴扭矩 不超过请求输出轴扭矩的90％，ECU40确定不满足第二涡轮滞后条件(S40： “N”)。

换言之，在步骤30中，ECU40继续反馈控制离合器30从而接近、特 别是达到或者维持目标输出轴速度值直到由于涡轮增压器11现在处于有利 的状态区域中操作而提供充足的输出轴扭矩。目标输出轴速度值可以通过反 馈控制被相应地保持或维持，直到实际的输出轴扭矩是请求输出轴扭矩的至 少90％。在这种反馈控制期间，打滑可以暂时地、至少暂时地相应地增大、 维持和/或减小从而通过实际输出轴速度接近目标输出轴速度。

通过前进到步骤S50，ECU40开始控制离合器30从而通过相应地操作 致动器31减小输出轴12与输入轴21之间的打滑，从而将离合器30控制到 完全关闭的状态下。

已经在步骤S50中反馈控制关闭离合器30，ECU40返回到步骤S10。

ECU40、由参考图2描述的ECU40执行的计算机程序和/或传感器13、 51和/或致动器可以分别形成根据本发明的设备及其器件。

ECU40可以包括与存储器系统通信的数字中央处理单元(CPU)或者 数据载体460以及接口总线。代替ECU，系统可以具有不同类型的处理器以 提供电子逻辑，例如，嵌入式控制器、车载计算机或者可以在车辆中部署的 任何处理模块。CPU被构造为执行储存为存储器系统中的程序的指令并且向 接口总线发送信号以及从接口总线接收信号。存储器系统可以包括各种存储 类型，其包括光学存储、磁存储、固态存储以及其他非易失性存储器。接口 总线可以被构造为向各个传感器和控制装置发送和/或从各个传感器和控制 装置接收和调制虚拟和/或数字信号。所述程序可以实施本文公开的方法，其 允许CPU执行所述方法的步骤。

存储在存储器系统中的程序经由线缆或者以无线的方式从外侧传送。在 系统外侧，通常可见计算机程序产品，所述计算机程序产品在本领域还被称 为计算机可读介质或机器可读介质，并且所述计算机程序产品应理解为存在 于载体上的计算机程序代码，所述载体本质上是临时性的或者非临时性的， 其结果是，计算机程序产品能够被认为本质上是临时性的或者非临时性的。

临时性计算机程序产品的示例是信号，例如，电磁信号，诸如光信号， 其是用于计算机程序代码的临时性载体。执行这种计算机程序代码能够通过 由常规调制技术(诸如用于数字数据的QPSK)调制信号而实现，以使得代 表所述计算机程序代码的二进制数据施加到临时性电磁信号上。这种信号例 如当经由Wi-Fi连接以无线方式将计算机程序代码传送到笔记本电脑时被利 用。

在非临时性计算机程序产品的情况下，计算机程序代码以有形存储介质 实施。所述存储介质则是上述的非临时性载体，以使得计算机程序代码永久 地或者非永久地以可恢复的方式存储在这个存储介质内或上。存储介质可以 是在计算机技术中已知的常规类型，诸如闪存存储器、专用集成电路、光盘 等。

尽管已经在前述概述和详细描述中呈现至少一个示例实施例，应该理解 的是，存在大量的变体。还应该理解的是，示例实施例或多个示例实施例仅 是示例并且非意图以任何方式限制范围、适用性或者构造。相反，前述概述 和详细描述将给本领域技术人员提供用于实施至少一个示例实施例的便捷 路径图，应理解的是，对于示例实施例描述的功能和布置可以做出各种改变 而不离开附加的权利要求及其法律等同物陈述的范围。