BR112012004452B1

BR112012004452B1 - Processo e sistema para abertura de uma embreagem controlada automaticamente, meio legível por computador e veículo

Info

Publication number: BR112012004452B1
Application number: BR112012004452-4A
Authority: BR
Inventors: Peter Juhlin - Dannfelt
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2021-03-23
Also published as: BR112012004452A2; RU2495289C1; US8762017B2; CN102483108A; CN102483108B; WO2011031226A1; EP2478247A4; EP2478247A1; EP2478247B1; US20120158265A1; SE0901183A1; SE534112C2

Abstract

processo e sistema para abertura de uma embreagem a presente invenção refere-se a um processo para abertura de uma embreagem controlada automaticamente (106) de um veículo que compreende um motor de combustão (101) para gerar força motriz pretendida para transmissão para pelo menos uma roda motora (113, 114) via a dita embreagem e uma caixa de engrenagens (103). o processo compreende as etapas de abertura da dita embreagem em uma taxa inicial para pelo menos uma primeira posição correspondendo substancialmente a uma posição na qual a embreagem pode no máximo transmitir o torque máximo que o dito motor de combustão pode liberar na velocidade de marcha lenta, e a partir da primeira posição, abertura da dita embreagem em uma segunda taxa que é menor que a dita taxa inicial.

Description

PROCESSO E SISTEMA PARA ABERTURA DE UMA EMBREAGEM CONTROLADA AUTOMATICAMENTE, MEIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR E VEÍCULO

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a um veículo com uma embreagem controlada automaticamente e em particular a um processo para abertura de embreagem de acordo com o preâmbulo de reivindicação 1. A invenção também se refere a um sistema de acordo com a reivindicação 9 e um veículo de acordo com a reivindicação 10.

Antecedentes da Invenção

[002] Para veículos em geral, são disponíveis muitas configurações diferentes de conjuntos de força. Por exemplo, a caixa de marchas pode tomar a forma de uma caixa de marchas operada manualmente ou uma caixa de marchas operada automaticamente. É frequentemente desejável que veículos pesados possam ser dirigidos tão confortavelmente para o motorista quanto possível. Isto significa, por exemplo, as mudanças de marchas deveriam ser executadas automaticamente pelo sistema de controle usualmente incorporado no veículo. Por isso, caixas de marchas operadas automaticamente tornaram-se crescentemente comuns em veículos pesados.

[003] Entretanto, esta mudança automática de marchas usualmente não é executada por uma caixa de marchas automática no sentido tradicional, mas por uma caixa de marchas “manual” controlada pelo sistema controle, parcialmente porque caixas de marchas manuais são substancialmente mais baratas para fabricação, mas também porque elas são mais eficientes. Com relação a caixas de marchas automáticas do tipo comumente usado em carros de passageiros, o nível de eficiência é frequentemente muito baixo comparado com a caixa de marchas operada manualmente para justificar seu uso outro que não em, por exemplo, ônibus de cidade e veículos de entregas locais em áreas urbanas onde partidas e paradas freqüentes são usuais.

[004] Veículos pesados largamente usados em estradas / rodovias principais por isso usualmente têm caixas de marchas “manuais” operadas automaticamente.

[005] Esta mudança de marcha pode ser efetuada de várias diferentes maneiras. Em um tipo o motorista usa um pedal de embreagem para colocar o veículo em movimento a partir do estado estacionário, mas todas as outras mudanças de marcha podem ser efetuadas pelo sistema de controle de veículo sem envolvimento da embreagem. Ao invés, as mudanças de marcha são realizadas “livres de torque”, isto é, o torque liberado do motor é ajustado para um nível apropriado para reduzir o torque transmitido nos pontos de engate das marchas relevantes.

[006] Outro método é usar ao invés uma embreagem controlada automaticamente com trocas ascendentes / trocas descendentes automáticas, em cujo caso o motorista tem acesso a somente um pedal de acelerador e um pedal de freio.

[007] Neste tipo de veículo com uma embreagem automática, justo como no caso de uma embreagem controlada manualmente, a embreagem tem de abrir quando o motorista aperta o pedal de freio e a velocidade de movimentação do veículo é diminuída para um nível no qual a velocidade de motor aproxima-se da velocidade de marcha lenta. Frenagem forte envolve certos requisitos para esta abertura de embreagem. Se a embreagem abre muito rapidamente existe risco de causar vibrações indesejáveis no conjunto de força, enquanto se a embreagem abre muito lentamente, existe risco da velocidade de motor cair para tal baixo nível de modo a arriscar o bloqueio do motor.

[008] Existe então a necessidade de um método aperfeiçoado para abrir a embreagem de veículos que apresentam embreagem controlada automaticamente.

Resumo da Invenção

[009] Um objetivo da presente invenção é propor um processo para abertura de uma embreagem que resolve o problema acima. Este objetivo é obtido através de um processo de acordo com a reivindicação 1.

[010] A presente invenção refere-se a um processo para abertura de uma embreagem controlada automaticamente de um veículo que compreende um motor de combustão para gerar força motriz pretendida para pelo menos uma roda motora via dita embreagem e uma caixa de marchas. O processo compreende as etapas de:

- abertura da dita embreagem em uma taxa inicial para pelo menos uma posição correspondendo substancialmente a uma posição na qual a embreagem pode, no máximo, transmitir o torque máximo que o dito motor de combustão pode liberar em velocidade de marcha lenta, e
- a partir da primeira posição, abertura de dita embreagem em uma segunda taxa que é menor que a dita taxa inicial.

[011] A vantagem disto é que a embreagem pode, sem causar vibrações indesejáveis do conjunto de força, ser rapidamente aberta para uma posição na qual não há risco de bloqueio do motor, o que significa que a mesma pode ser em princípio aberta em qualquer taxa lenta desejada. Em uma concretização, a embreagem é aberta para a posição na qual ela pode, no máximo, transmitir o torque máximo que o dito motor de combustão pode liberar em velocidade de marcha lenta, o que tem a vantagem de que a embreagem pode sempre ser aberta para esta posição sem o risco de bloqueio de motor. Alternativamente, a embreagem pode ser aberta um pouco mais na dita taxa inicial, em cujo caso ela será aberta para uma posição na qual ela é aberta na dita taxa inicial para uma posição que corresponde substancialmente a uma posição na qual ela pode, no máximo, transmitir o torque que ela transmite quando se inicia sua abertura, o que significa que ela também pode ser ainda aberta na dita taxa inicial para uma posição na qual ainda menos torque pode ser transmitido sem causar vibrações indesejáveis do conjunto de força.

[012] A dita segunda taxa (será apreciado que as ditas taxas, inicial e segunda, não precisam ser constantes e podem incluir variações, assim taxa neste contexto é para ser tomada para significar uma taxa média se ocorrem variações) pode, por exemplo, representar um máximo de três quartos da dita taxa inicial.

[013] Características adicionais da presente invenção e suas vantagens são indicadas pela descrição detalhada dos exemplos de modalidades mostrados abaixo e dos desenhos anexados.

Breve Descrição dos Desenhos

[014] A Fig. 1 mostra um conjunto de força em um veículo com o qual a presente invenção pode ser usada com vantagem.

[015] A Fig. 2 ilustra uma função de embreagem de acordo com o estado da arte.

[016] A Fig. 3 ilustra um exemplo de um processo de acordo com a presente invenção.

[017] A Fig. 4 ilustra um exemplo de abertura de uma embreagem de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada de Exemplos de Concretizações

[018] A Fig. 1 ilustra um exemplo de um conjunto de força em um veículo 100 de acordo com um exemplo de concretização da presente invenção. O veículo ilustrado esquematicamente na Fig. 1 compreende somente um eixo com rodas motoras 113, 114, mas a invenção é aplicável também em veículos onde mais de um eixo é equipado com rodas motoras. O conjunto de força compreende um motor de combustão 101 que é conectado em uma maneira convencional via um eixo de saída do motor de combustão 101, usualmente via um volante 102, para uma caixa de engrenagens 103 via uma embreagem 106.

[019] A embreagem 106 toma a forma de uma embreagem controlada automaticamente do tipo disco pelo que um elemento de fricção (disco 110) conectado a um primeiro componente de caixa de engrenagens, por exemplo, o eixo de entrada 109 da caixa de engrenagens 103, encaixa seletivamente com o volante do motor 102 para transmitir a força motriz do motor de combustão 101 para as rodas motoras 113, 114 via a caixa de engrenagens 103. O engate do disco de embreagem 110 com o eixo de saída do motor é controlado por meio de uma placa de pressão 111, que é móvel lateralmente, por exemplo, por meio de uma alavanca 112, a função da qual é controlada por um atuador de embreagem 115. A influência do atuador de embreagem 115 sobre a alavanca 112 é controlada pelo sistema de controle de veículo.

[020] Sistemas de controle de veículo em veículos modernos usualmente consistem em um sistema de cabo de interconexão de comunicação consistindo em um ou mais cabos de interconexão de comunicação para conexão de um número de unidades de controle eletrônicas (ECUs), ou controladores, e vários componentes localizados sobre o veículo. Um sistema controle deste tipo pode compreender um grande número de unidades controles, e a responsabilidade por uma função específica pode ser dividida entre duas ou mais unidades controles. Por simplicidade, a fig. 1 ilustra somente uma unidade de controle 116 que controla a embreagem (o atuador de embreagem 115). Em realidade, o controle do atuador de embreagem 115 pela unidade controle 116 dependerá, por exemplo, provavelmente da informação que é, por exemplo, recebida da unidade controle que é, recebida da unidade controle que é responsável pela funcionamento da caixa de engrenagens 103, e a partir da unidade / unidades de controles que controlam as funções do motor.

[021] O veículo ainda compreende eixos de transmissão 104, 105 que são conectados às rodas motoras do veículo 113, 114 e são acionados por um eixo de saída 107 a partir de caixa de engrenagens 103 via uma engrenagem de eixo 108, por exemplo, um diferencial convencional.

[022] Como mencionado acima, em veículos com um sistema de controle que controla uma embreagem automática, o sistema de controle do veículo tem de abrir a embreagem quando o motorista pressiona o pedal de freio e a velocidade do motor cair para, ou aproximadamente, sua velocidade de marcha lenta, para permitir o veículo parar sem bloquear o motor. Em alguns casos, o sistema controle pode controlar esta abertura da embreagem mais livremente, mas em outros casos, a embreagem tem de ser aberta rapidamente, por exemplo, quando ocorre uma freada brusca.

[023] Como acima, entretanto, existe um risco de causar vibrações indesejáveis no conjunto de força se o torque é removido do mesmo muito rapidamente quando a embreagem é aberta, isto é, se a embreagem é aberta muito rapidamente. Em contraste, se a abertura da embreagem leva muito tempo, existe o risco de que o torque de frenagem que atua contra o regulador de marcha lenta do motor pode tornar- se tão alto que o motor é eventualmente incapaz de evitar sua parada.

[024] A abertura rápida da embreagem é por isso requerida, mas de maneira tal para evitar ao mesmo tempo a remoção do torque do conjunto de força em tal maneira rápida e descontrolada de modo que vibrações indesejáveis ocorram.

[025] Se o motor causa torque de frenagem no conjunto de força, combustível pode ser injetado no motor para obter um conjunto de força aliviado de torque, após o que a embreagem pode ser aberta tão rapidamente quanto possível sem o risco de vibrações indesejáveis de conjunto de força. Esta injeção extra de combustível significa, entretanto, que este processo causa um aumento em um zumbido indesejável do motor que o motorista pode considerar desagradável quando ele / ela pressiona o freio.

[026] Se, por exemplo, o regulador de marcha lenta causa torque de acionamento no conjunto de força ao mesmo tempo em que o veículo é freado, não é possível usar o motor para aliviar o conjunto de força do torque sem o motor parar completamente.

[027] A presente invenção provê uma maneira na qual a embreagem pode ser aberta não somente rapidamente para evitar bloqueio do motor mas também em uma maneira controlada que não causa vibrações indesejáveis do conjunto de força.

[028] A Fig. 2 ilustra um exemplo de uma característica para uma embreagem do tipo mostrado na Fig. 1. O eixo y representa o torque que a embreagem pode transmitir entre o motor e o conjunto de força, o eixo x representa a posição da embreagem (ou do atuador de embreagem), e a origem representa a abertura de embreagem, isto é, com o disco de embreagem (e consequentemente a alavanca / o atuador de embreagem) em sua posição extrema, enquanto “fechada” representa a posição na Fig. 1 na qual o disco de embreagem está tão distante para esquerda quanto possível e a embreagem (a alavanca / o atuador de embreagem) está por isso em sua outra posição extrema.

[029] O disco de embreagem normalmente estará em uma posição aberta, em uma distância a partir do volante do motor, assim o fechamento da embreagem moverá o disco da embreagem uma distância x antes dele realmente entrar em contato físico com o volante do motor. Assim que o disco de embreagem estiver em contato com o volante, a transmissão de torque entre o motor e o resto do conjunto de força pode começar. A seguir, quanto mais a embreagem for fechada (quanto mais forte o disco de embreagem encaixar com fricção com o volante), mais torque pode ser transmitido entre o motor e o resto do conjunto de força. Exatamente quanto torque pode ser transmitido em cada ponto depende da característica da embreagem Kchar, que pode variar de embreagem para embreagem.

[030] Ao contrário isto significa que, durante todo o movimento a partir do ponto de contato ao total fechamento, a embreagem pode transmitir uma maior ou menor quantidade de torque (quanto mais fechada a embreagem estiver, mais torque pode ser transmitido), isto é, torque pode ser transmitido durante o período do movimento y na Fig. 2.

[031] A presente invenção utiliza este fato. Um exemplo do processo 300 de acordo com a presente invenção é ilustrado na Fig. 3. O processo inicia com etapa 301, que determina se a embreagem deve ser aberta, por exemplo, porque o veículo está sendo freado e há o risco da velocidade do motor cair abaixo de velocidade de marcha lenta. Se a embreagem é para ser aberta, o processo se move para etapa 302, com o que a embreagem é aberta para uma primeira posição em uma taxa inicial. Isto é ilustrado na Fig. 4, onde o eixo x representa tempo e o eixo y o torque que a embreagem pode transmitir, isto é, ponto T1 corresponde à posição “fechada” na Fig. 2 e a posição T0 corresponde ao ponto de contato da embreagem na Fig. 2. Quando o torque que a embreagem pode transmitir se move de ponto T1 para ponto To, a posição de embreagem é alterada de “fechada” para posição CPclutch na Fig. 2.

[032] Assim, quando abertura da embreagem inicia-se na etapa 302, isto é, no tempo t1 na Fig. 4, a embreagem é aberta em uma taxa inicial, preferivelmente tão rapidamente quanto possível, a partir de ponto (posição) T1 para ponto (posição) T2, que corresponde à posição P2 na Fig. 2. A posição T2 representa o torque que a embreagem transmite entre o motor e o resto do conjunto de força substancialmente no tempo (t1) quando a abertura da embreagem começa. Pode ser vantajoso para posição T2 ser provida com certa margem para compensar situações onde a característica da embreagem Kchar adotada não é bem correta, isto é, para T2 ser fixado para T2 + ΔΤ, onde ΔΤ representa um fator de compensação. A característica da embreagem pode, por exemplo, ser estimada através de medições de oficina / fábrica ou durante operação. Tal estimativa da característica da embreagem durante operação é técnica anterior e por isso não é aqui descrita adiante. O mesmo também se aplica ao ponto de contato da embreagem, que usualmente varia com a temperatura da embreagem, sendo conhecidos processos para estimativa deste ponto de contato.

[033] O fator de compensação também pode ser adaptado para compensar quaisquer erros na determinação do torque transmitido pela embreagem. O torque no conjunto de força pode ser frequentemente calculado em veículos atuais. O torque liberado do motor pode, por exemplo, ser calculado com base nas quantidades conhecidas de combustível injetadas nos cilindros, ângulos de ignição, pressões de carga de turbo, etc. O torque liberado pelo motor em relação aos tempos de injeção, volumes de injeção, pressões de turbo, etc. pode, por exemplo, ser medido antecipadamente e estocado em uma memória no sistema de comunicação do veículo para uso em vários sistemas de controle do veículo, por exemplo, a unidade de controle do motor, a unidade de controle da caixa de engrenagens e a unidade de controle 116 como citados acima. O torque liberado pelo motor pode ser determinado desta maneira e a posição T2 também pode ser determinada com base destes dados e a característica da embreagem.

[034] Os veículos atuais frequentemente também empregam técnicas, não descritas aqui, para determinação do torque de frenagem exercido sobre o conjunto de força pelo sistema de frenagem do veículo. Em geral, entretanto, o torque de acionamento a partir do motor pode ser determinado com maior precisão do que o torque de frenagem, assim ΔT em uma modalidade pode ser fixado para um maior valor quando T2 é determinado pelo torque de frenagem.

[035] A rápida abertura da embreagem para posição T2 não causará um arranco indesejável, na medida em que a embreagem é ainda capaz de transmitir o torque que está então no conjunto de força. Quando a seguir a embreagem é aberta para ponto T2 (P2) no momento t2, a taxa na qual ela é aberta é reduzida para uma segunda taxa, etapa 303. Neste estágio, a embreagem em princípio pode ser aberta em qualquer taxa desejada, uma vez que a abertura para o ponto T2 já proveu garantia de que o motor não pode ser carregado com mais do que este torque, assim aqui novamente não há risco de bloqueio do motor. A média para a dita segunda taxa pode ser, por exemplo, no máximo metade da média para a dita taxa inicial.

[036] A abertura total da embreagem a seguir na dita segunda taxa inferior torna possível que a embreagem seja aberta suficientemente devagar para assegurar que não ocorra nenhuma vibração indesejável do conjunto de força.

[037] A abertura de embreagem a partir de tempo t = t2 para tempo t = t3 (isto é, quando a embreagem atinge o ponto de contato e é a seguir inteiramente aberta), pode ser linear, exponencial ou de acordo com alguma outra função apropriada.

[038] A presente invenção por isso tem a vantagem de que a embreagem pode, rapidamente e sem vibrações indesejáveis do conjunto de força, ser aberta para uma posição na qual não há risco de bloqueio do motor, o que significa que ela pode em princípio ser aberta em qualquer taxa lenta desejada. Qualquer aumento no torque de frenagem exercido pelo sistema de frenagem do veículo entre t = t2 e t = t3 na Fig. 4 somente aumentará o deslizamento da embreagem e não a carga do motor. A presente invenção por isso significa que o tempo gasto para abrir a embreagem a partir de T2 até To pode ser determinado a partir de uma perspectiva de conforto sem ter-se que levar em consideração o risco de bloqueio do motor.

[039] Antes que tendo o ponto T2 tomando a forma, como acima mencionado, do torque que está no conjunto de força no momento de engate da embreagem, ele pode ao invés ser o ponto que (substancialmente) corresponde ao torque máximo que o motor pode liberar quando em marcha lenta. O fato de que o motor pode sempre liberar aquele torque significa que qualquer risco de seu bloqueio pode ser descartado através de sempre abrir rapidamente a embreagem para aquele ponto.

Claims

Processo para abertura de uma embreagem controlada automaticamente de um veículo, em uma situação de freada brusca, que compreende um motor de combustão (101) para geração de força motriz pretendida para transmissão para pelo menos uma roda motora (113, 114) via dita embreagem (106) e uma caixa de engrenagens (103), CARACTERIZADO pelo fato de que o processo compreende as etapas de:
- - abertura da dita embreagem (106) em uma taxa inicial para pelo menos uma primeira posição correspondendo a uma posição na qual a embreagem pode no máximo transmitir o torque máximo que o dito motor de combustão (101) pode liberar em velocidade de marcha lenta, e
- - a partir da dita primeira posição, abrir a dita embreagem (106) em uma segunda taxa que é menor que a dita taxa inicial.
Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita taxa inicial representa uma taxa que excede pelo menos metade da taxa máxima na qual a dita embreagem (106) pode ser aberta.
Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita taxa inicial representa substancialmente a taxa máxima na qual a dita embreagem (106) pode ser aberta.
Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que durante a abertura da embreagem (106), quando o torque que a dita embreagem transmite cai abaixo do torque máximo que o dito motor de combustão (101) pode liberar em velocidade de marcha lenta,
- - a dita embreagem é aberta na dita taxa inicial para uma posição correspondendo substancialmente a uma posição na qual a embreagem (106) pode no máximo transmitir o torque que a dita embreagem transmite quando se inicia a abertura da embreagem.
Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita primeira posição é determinada por meio de uma característica da embreagem.
Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita segunda taxa representa um máximo de três quartos da dita taxa inicial.
Meio legível por computador, CARACTERIZADO por executar as etapas do processo para abertura de uma embreagem controlada automaticamente de um veículo como definido nas reivindicações 1 a 6.
Sistema para abertura de uma embreagem controlada automaticamente (106) de um veículo, em uma situação de freada brusca, que o sistema compreende uma embreagem (106), um atuador de embreagem (115) e um motor de combustão (101) para geração da força motriz pretendida para transmissão para pelo menos uma roda motora (113, 114) via a dita embreagem e uma caixa de engrenagens (103), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende meios (116) dispostos para:
- - abrir a dita embreagem (106) em uma taxa inicial para pelo menos uma primeira posição correspondendo a uma posição na qual a embreagem pode no máximo transmitir o torque máximo que o dito motor de combustão (101) pode liberar em velocidade de marcha lenta, e
- - a partir da primeira posição, abrir a dita embreagem (106) em uma segunda taxa que é menor que a dita taxa inicial.
Veículo, CARACTERIZADO pelo fato de que ele compreende um sistema conforme definido na reivindicação 8.