BR112012014541B1

BR112012014541B1 - método e sistema para controle de uma caixa de câmbio, meio legível por computador e veículo.

Info

Publication number: BR112012014541B1
Application number: BR112012014541-0A
Authority: BR
Inventors: Roger Hãlleberg; Anders Jensen
Original assignee: Scania Cv Aktiebolag
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2021-03-16
Also published as: SE0950973A1; IN2012DN05211A; US8751118B2; KR101494376B1; CN102666242A; EP2513519A1; RU2012130152A; RU2536753C2; SE534457C2; JP2013514505A; KR20120101137A; BR112012014541A2; EP2513519B1; EP2513519A4; JP5764576B2; US20120253616A1; WO2011075067A1

Abstract

MÉTODO E SISTEMA PARA CONTROLE DE UMA CAIXA DE CÂMBIO A presente invenção refere-se a um método de controle de uma caixa de câmbio de um veículo que é conectada a um motor de combustão e pode ser configurada para várias taxas de transmissão diferentes, método esse que quando o veículo está rodando em uma baixa taxa de transmissão e em uma velocidade de motor abaixo da velocidade na qual o patamar de torque para a dita baixa taxa é alcançado, em uma situação na qual existe uma necessidade reduzida por fornecimento de potência pra impulsionar o dito veículo, compreende: a determinação de um parâmetro de velocidade para o dito veículo, a comutação da caixa de câmbio para uma taxa de transmissão mais alta do que a dita baixa taxa quando o dito parâmetro de velocidade cumpre a um primeiro critério.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção se refere a um método e a um sistema para o controle de uma caixa de câmbio conectada a um motor de combustão. Em particular, a invenção refere-se a um método e a um sistema para o controle de uma caixa de câmbio, caixa de câmbio essa que pode ser configurada para várias razões de transmissão diferentes, em uma situação na qual existe uma necessidade reduzida de fornecimento de potência para propelir um veículo.

Fundamentos da Invenção

[002] Durante a direção de veículos pesados tal como caminhões, ônibus e similares, a economia do veículo tem com o tempo se tornado um fator cada vez maior na rentabilidade da atividade na qual o veículo é utilizado. Além dessa busca por custos, os custos principais envolvidos na operação de rotina de um veículo pesado geralmente compreendem o pagamento do motorista, custos de reparo e manutenção, e combustível para propelir o veículo.

[003] Dependendo do tipo de veículo, o impacto de diferentes fatores pode variar, mas o consumo de combustível é geralmente um dos principais itens de despesa, e visto que a utilização da capacidade de veículos pesados é frequentemente alta, envolvendo grande consumo geral de combustível, cada possível forma de redução do consumo de combustível tem um efeito positivo na rentabilidade.

[004] Em funcionamentos de longa distância é particularmente importante se otimizar o consumo de combustível. Para essa finalidade existem veículos de longa distância caracterizados por uma velocidade de cruzeiro de motor típica para uma determinada velocidade de cruzeiro de veículo. Velocidades de cruzeiro de veículo típicas, dependendo da região ou tipo de estrada, podem, por exemplo, ser de 80 km/h, 85 km/h, ou 89 km/h.

[005] Para veículos pesados em geral, várias configurações de trem de força diferentes estão disponíveis, mas visto que é frequentemente desejável que tais veículos sejam dirigidos o mais confortavelmente possível pelo motorista, os mesmos são frequentemente fornecidos com caixas de marcha de operação automática de modo que as mudanças de marcha sejam controladas pelo sistema de controle normalmente incorporado no veículo.

[006] O fato de que os sistemas de mudança de marcha automática em veículos pesados serem normalmente controlados pelo sistema de controle torna possível, uma possibilidade que é frequentemente aplicada, se utilizar uma disposição de controle pela qual o controle do motor e da caixa de câmbio é conduzido parcialmente com base nos comandos do motorista do veículo, mas também em grande parte pelos sistemas de controle. Por essa razão o sistema de controle também frequentemente incorpora as funções para o aperfeiçoamento do consumo de combustível o máximo possível realizando as mudanças de marcha e escolhas de marcha a fim de economizar o máximo de combustível possível.

[007] Um exemplo de tal função é uma função pela qual quando o veículo está em uma descida seu motor é desconectado de suas rodas motrizes quando nenhuma contribuição de torque é necessária para se manter a velocidade do veículo. O trem de força do veículo é subsequentemente reconectado quando, por exemplo, o motorista aperta o pedal do acelerador ou o pedal do freio.

[008] Apesar de a função de desconexão mencionada acima poder funcionar bem em muitos casos, ainda existem situações nas quais o consumo de combustível dos veículos energizados por motor a combustão pode ser adicionalmente reduzido.

[009] O documento EP 0 947 738 A revela um método para controlar uma caixa de câmbio de veículo que se antecipa para aumentar a marcha de forma automática para sobremarcha quando existe uma solicitação de baixa potência. A caixa de câmbio pode então reduzir a marcha para direção direta quando existe uma solicitação de potência aumentada.

Sumário da Invenção

[010] Um objetivo da presente invenção é propor um método para o controle de uma caixa de câmbio de um veículo onde o consumo de combustível do último pode ser reduzido. Esse objetivo é alcançado por um método de acordo com a reivindicação 1.

[011] A presente invenção pertence a um método de controle de uma caixa de câmbio de veículo conectada a um motor de combustão e capaz de ser configurado em várias razões de transmissão diferentes. Quando o veículo está funcionando em uma razão de transmissão baixa e em uma velocidade de motor abaixo do platô de torque para a dita razão baixa, em uma situação na qual existe uma necessidade reduzida de fornecimento de potência para propelir o dito veículo, o método compreende: determinar um parâmetro de velocidade para o dito veículo; mudar a caixa de câmbio para uma razão de transmissão mais alta do que a dita razão baixa quando o dito parâmetro de velocidade preencher a um primeiro critério.

[012] Isso permite a vantagem de o veículo poder funcionar em uma sobremarcha até o dito parâmetro de velocidade preencher um primeiro critério, permitindo, assim, o funcionamento em sobremarcha pelo máximo de tempo possível ou enquanto for considerado adequado antes de uma mudança descendente de marcha para uma razão de transmissão mais alta (uma marcha mais baixa) ocorra.

[013] O parâmetro de velocidade pode, por exemplo, ser uma derivada da velocidade do veículo, isso é, a aceleração do veículo, em que a mudança de marcha pode, por exemplo, ocorrer quando a aceleração (positiva ou negativa) desvia de um valor limite ou valor de referência. Alternativamente, o parâmetro de velocidade pode, por exemplo, ser a velocidade do veículo, caso no qual um determinado desvio de velocidade, por exemplo, uma redução de velocidade, pode ser permitido. Por exemplo, a mudança de marcha pode ocorrer quando a redução de velocidade alcançar um valor limite.

[014] É possível também, durante o funcionamento do veículo, que o motor seja disposto de forma a contribuir com a força motriz adequada até que a forma motriz (reduzida) (potência fornecida) que o motor pode fornecer em sua velocidade no momento a fim de, dessa forma, também aumentar a utilização da capacidade de sobremarcha. Por exemplo, o veículo pode ser conduzido com a sobremarcha engatada em uma descida que resulta em uma necessidade reduzida para o fornecimento de potência, onde uma contribuição é necessária a partir do motor para possibilitar que a velocidade do veículo seja mantida, ou pode ser conduzido o máximo possível sem sua velocidade desviar muito da dita velocidade de referência.

[015] A presente invenção também pode, onde possível sem a redução da velocidade se tornar muito grande, ou até que a redução de velocidade alcance um valor limite como acima, ser utilizada para conduzir o veículo com o motor em reboque, isso é, o motor sendo “rebocado” pelo veículo com a injeção de combustível desligada e, consequentemente, nenhum consumo de combustível. Reboque do motor com baixa velocidade de motor permite a vantagem de se reduzir seu torque de frenagem em comparação com reboque com velocidades de motor mais altas.

[016] A mudança ascendente de marcha e mudança descendente de marcha a partir da dita razão de transmissão baixa (sobremarcha) pode ser disposta de modo a ser pelo menos parcialmente controlada por uma função de previsão de momento de mudança de marcha adequado, por exemplo, pela determinação da topografia da estrada à frente do veículo a fim de fazer o melhor uso possível da dita sobremarcha (razão de transmissão baixa).

[017] Características adicionais da presente invenção e vantagens da mesma serão indicadas pela descrição detalhada dos exemplos das modalidades apresentadas abaixo e os desenhos em anexo.

Breve Descrição dos Desenhos

[018] A figura 1a apresenta um trem de força em um veículo na qual a presente invenção pode ser utilizada de forma vantajosa;

[019] A figura 1b apresenta um exemplo de uma unidade de controle em um sistema de controle de veículo;

[020] A figura 2 é um fluxograma ilustrando um exemplo de um método para controle de uma caixa de câmbio de acordo com um exemplo de uma modalidade da presente invenção;

[021] A figura 3 apresenta uma curva de torque de um motor com limites indicados para uma faixa de operação de sobremarcha, e

[022] A figura 4 apresenta as perdas por atrito em um motor como uma função da velocidade de motor.

Descrição Detalhada dos Exemplos das Modalidades

[023] O termo sobremarcha é normalmente considerado como sendo uma marcha na qual o eixo de saída da caixa de câmbio gira mais rapidamente do que o eixo do motor.

[024] Na descrição e nas reivindicações apresentadas abaixo, no entanto, o termo sobremarcha é confinado a denotar uma marcha na qual o veículo, em sua velocidade de cruzeiro, funciona com uma velocidade de motor que está abaixo da velocidade na qual o platô de torque para a marcha é alcançado. Isso significa que o torque máximo não estará disponível em tal marcha, tornando essa marcha inútil exceto em situações nas quais a necessidade de se ter uma força motriz é reduzida.

[025] A figura 1a apresenta um exemplo de um trem de força em um veículo pesado 100, por exemplo, um caminhão, ônibus ou similar, de acordo com um exemplo de uma modalidade da presente invenção. O veículo 100 apresentado de forma esquemática na figura 1a compreende apenas um eixo com rodas motrizes 113, 114, mas a invenção também é aplicável a veículos que possuem mais de um eixo fornecido com rodas motrizes. O trem de força compreende um motor de combustão 101 conectado de forma convencional, através de um eixo de saída 102 do motor 101, normalmente através de um volante (não apresentado), a uma caixa de câmbio de operação automática 103 através de uma embreagem 106.

[026] No entanto, veículos pesados utilizados em grande parte na agricultura ou em rodovias são normalmente fornecidos não com caixas de marcha automáticas em um sentido tradicional, mas com caixas de marcha “manuais” nas quais a mudança de marcha é controlada por um sistema de controle. Isso se deve parcialmente ao fato de caixas de marcha manuais serem substancialmente mais baratas de fabricar, mas também devido à sua maior eficiência e, consequentemente, consumo de combustível menor.

[027] A embreagem 106 na modalidade apresentada assume a forma de uma embreagem controlada automaticamente do tipo convencional, por exemplo, do tipo disco. A abertura/fechamento da embreagem é controlada pelo sistema de controle do veículo. Isso também é normal no caso de uma embreagem controlada manualmente, de modo que as mudanças de marcha depois que o veículo é colocado em movimento ocorram com a embreagem fechada pelo controle adequado do motor durante a mudança de marcha.

[028] Os sistemas de controle em veículos modernos normalmente consistem de um sistema de barramento de comunicação compreendendo um ou mais barramentos de comunicação para conexão em conjunto de um número de unidades de controle eletrônico (ECUs), ou controladores, e vários componentes localizados no veículo. Tal sistema de controle pode compreender um grande número de unidades de controle, e a responsabilidade por uma função específica pode ser dividida entre duas ou mais das mesmas. Para fins de simplicidade, a figura 1a apresenta apenas duas dessas unidades de controle eletrônico 115, 116 que, nessa modalidade, controlam, respectivamente, o motor 101 e a embreagem 106 (no caso com a embreagem controlada automaticamente) e a caixa de câmbio 103 (dois ou mais dentre o motor, a caixa de câmbio e a embreagem podendo, alternativamente, serem dispostos a fim de serem controlados por apenas uma unidade de controle). O controle do motor, embreagem e caixa de câmbio pelas unidades de controle 115, 116 normalmente depende de sinais tanto um do outro quanto também de outras unidades de controle. As unidades de controle do tipo apresentado são normalmente adaptadas para receber sinais de sensor das várias partes do veículo, por exemplo, da caixa de câmbio, motor, embreagem e/ou outras unidades de controle ou componentes do veículo. As unidades de controle são adicionalmente adaptadas para distribuir sinais de controle para várias partes e componentes do veículo, por exemplo, motor, embreagem e caixa de câmbio, para seus controles. A presente invenção pode ser implementada em qualquer uma das unidades de controle acima, ou em alguma outra unidade de controle adequada no sistema de controle do veículo.

[029] O controle de várias partes e componentes do veículo, por exemplo, escolha das marchas, é frequentemente governado pelas instruções programadas.

[030] Essas instruções programadas assumem tipicamente a forma de um programa de computador que, quando executado em um computador ou unidade de controle, faz com que o computador e/ou unidade de controle realize as formas desejadas de ação de controle, por exemplo, etapas de método de acordo com a presente invenção. O programa de computador normalmente assume a forma de produtos de programa de computador 109 que são armazenados em um meio de armazenamento digital 121 (ver figura 1b), por exemplo, ROM (memória somente leitura), PROM (memória somente leitura programável), EPROM (PROM eliminável), memória flash, EEPROM (PROM eletricamente eliminável), uma unidade de disco rígido, etc., em combinação com ou na unidade de controle, e são executados pela unidade de controle. O comportamento de veículo em uma situação específica pode, dessa forma, ser ajustado pela mudança das instruções de programa de computador.

[031] Um exemplo de uma unidade de controle (a unidade de controle 115) é apresentado esquematicamente na figura 1b e pode compreender uma unidade de cálculo 120 que pode assumir a forma de substancialmente qualquer tipo adequado de processador ou microcomputador, por exemplo, um circuito para processamento de sinal digital (Processador de Sinal Digital, DSP), ou um circuito com uma função específica predeterminada (Circuito Integrado Específico de Aplicativo, ASIC). A unidade de cálculo 120 é conectada a uma unidade de memória 121 que é situada na unidade de controle 115 e que fornece à unidade de cálculo 120 com, por exemplo, o código de programa armazenado e/ou os dados armazenados que a unidade de cálculo 120 precisa a fim de poder realizar os cálculos. A unidade de cálculo 120 também é adaptada para armazenar os resultados parciais ou finais dos cálculos na unidade de memória 121.

[032] A unidade de controle 115 é adicionalmente fornecida com os dispositivos 122, 123, 124, 125 para receber e enviar os sinais de entrada e saída. Esses sinais de entrada e saída podem compreender formas de onda, pulsos ou outros atributos que os dispositivos de recebimento de sinais de entradas 122, 125 podem detectar como informação e que podem ser convertidos em sinais processáveis pela unidade de cálculo 120. Os dispositivos de envio de sinais de saída 123, 124 são adaptados para converter os sinais recebidos a partir da unidade de cálculo 120 a fim de, por exemplo, pela modulação dos mesmos, criar sinais de saída que podem ser transmitidos para outras partes do sistema de controle do veículo e/ou o componente/componentes para os quais são destinados.

[033] Cada uma das conexões dos dispositivos para o recebimento e envio de sinais de entrada e saída pode assumir a forma de um ou mais dentre um cabo, um barramento de dados, por exemplo, um barramento CAN (Rede de Área de Controlador), um barramento MOST (Transporte de Sistemas Orientado por Mídia) ou alguma outra configuração de barramento, ou uma conexão sem fio.

[034] O veículo 100 compreende adicionalmente eixos de acionamento 104, 105 conectados às suas rodas motorizadas 113, 114 e acionadas por um eixo de saída 107 a partir da caixa de câmbio 103 através de uma transmissão final 108, por exemplo, um diferencial convencional.

[035] A caixa de câmbio 103 apresentada no veículo 100 é fornecida com pelo menos uma marcha de sobremarcha adaptada para ter uma faixa operacional abaixo do platô de torque para essa marcha na velocidade de cruzeiro do veículo como descrito acima. Isso significa que o veículo normalmente não pode ser conduzido com tal tipo de sobremarcha engatada, desde que a velocidade do motor no ponto de operação seja normalmente muito baixa para poder distribuir toque suficiente, e adicionalmente, assim que a necessidade por uma força motriz aumente, o motor cairá para uma velocidade mais baixa na qual ainda menos potência está disponível e existe o risco do motor parar.

[036] O objetivo de tal sobremarcha é, ao invés disso, minimizar perdas parasíticas, e, dessa forma, o consumo de combustível, em condições operacionais onde existe uma necessidade reduzida ou nenhuma necessidade de fornecimento de potência. Isso é utilizado pela presente invenção, e um exemplo de uma modalidade de um método de acordo com a presente invenção é ilustrado na figura 2.

[037] A figura 2 é um fluxograma ilustrando as etapas realizadas durante o controle de um motor de acordo com um exemplo de um método 200 da presente invenção. A etapa 201 determina se existe uma necessidade pequena de fornecimento de potência. Uma necessidade tão baixa pode ser tipicamente determinada se o fornecimento de potência necessário para propelir o veículo em sua velocidade no momento for menor do que um valor limite.

[038] Se o veículo for, por exemplo, dirigido em uma descida, o fornecimento de potência necessário para propelir o mesmo é reduzido visto que a energia de atração da terra pela gravidade em descidas (em oposição às subidas) contribui com um componente de força motriz positivo (de avanço) de forma que a necessidade por fornecimento de potência a partir do motor para propelir o veículo pode reduzir perceptivelmente ou até mesmo cessar completamente. O fornecimento de potência que pode ser extraído através da sobremarcha (o torque disponível) pode, portanto, em muitos casos, ser suficiente para possibilitar a condução do veículo a uma velocidade inalterada ou substancialmente inalterada a despeito da baixa velocidade do motor.

[039] Em tal situação, a mudança da caixa de câmbio para sobremarcha, etapa 202, reduz a necessidade do motor por combustível, resultando em uma economia de combustível, enquanto, ao mesmo tempo, a velocidade do motor diminui para um valor muito baixo e o nível de ruído do motor cai.

[040] A figura 3 apresenta uma curva de torque e faixa operacional para uma sobremarcha como acima. A velocidade de motor nd denota a velocidade do motor na qual a velocidade de cruzeiro do veículo ou velocidade máxima permissível é alcançada, com um máximo em n1, de modo que o motor nunca funcione no platô de torque (a região entre n1 e n2) na velocidade de cruzeiro do veículo com a sobremarcha engatada, mas sempre em uma velocidade de motor inferior e, dessa forma, um torque mais baixo. A sobremarcha é, dessa forma, destinada a ser utilizada em um ponto operacional abaixo do platô de torque para a curva de torque, e o ponto operacional nd pode, a princípio, ser mudado para qualquer ponto desejado entre n0 (um ponto no qual o motor pode distribuir o torque positivo) e n1.

[041] Em um veículo com mudança de marcha convencional, as razões de transmissão da caixa de câmbio são dispostas de modo que a velocidade de motor na velocidade de cruzeiro do veículo esteja na parte superior do platô de torque (isso é, mais perto de n2) ou, alternativamente, no meio do platô de torque (a meio caminho entre n1 e n2) para alcançar uma boa capacidade de direção. A velocidade de cruzeiro do veículo pode variar dependendo de regulagens regionais ou tipo de estrada, mas pode, por exemplo, ser de 80, 85 ou 89 km/h.

[042] O torque T e o fornecimento de potência P são relacionados um ao outro pela equação P = T® (1) onde ® representa a velocidade angular do motor, isso é, 2π60/rpm (onde rpm = revoluções de motor por minuto), o que significa que o fornecimento de potência P que pode ser extraído a partir do motor na região até a velocidade n1 é limitado para um valor inferior ao máximo que o motor pode distribuir, desde que ambos a velocidade de motor e torque máximo distribuídos pelo motor sejam menores. O fornecimento de potência do motor é, dessa forma, limitado quando a sobremarcha é engatada.

[043] Se o veículo for, por exemplo, conduzido em uma velocidade de cruzeiro de 80 km/h e a unidade de controle 115 (ou 116) determinar que existe uma necessidade baixa de fornecimento de potência, por exemplo, pela determinação da resistência ao deslocamento do veículo, a sobremarcha pode ser engatada, resultando no motor economizando combustível. A resistência ao deslocamento no momento pode ser calculada a partir do conhecimento da velocidade de deslocamento de veículo, torque de acionamento do motor, configuração de veículo e outros dados de ambiente. A resistência ao deslocamento é uma representação total da resultante do vento de proa, vento de cauda, resistência ao rolamento, atrito e consumo de energia no veículo e força de gravidade que acelera/freia o veículo e pode, portanto, ser utilizada como uma representação do gradiente de estrada.

[044] Quando a sobremarcha é engatada como acima, o motor funcionará em uma baixa velocidade, dentro da faixa abaixo do platô de torque apresentado na figura 2, isso é, em uma velocidade abaixo de n1. Por exemplo, o fornecimento de potência necessário pode ser considerado baixo se estiver mais baixo do que um determinado valor limite. O valor limite pode, por exemplo, ser uma proporção, de por exemplo 10 a 15%, do fornecimento de potência máximo, ou uma proporção do fornecimento de potência máximo disponível quando funcionando em sobremarcha.

[045] Dependendo do fornecimento de potência necessário no momento de propelir o veículo, o motor pode contribuir com o fornecimento necessário desde que não exceda o máximo que este pode distribuir em sua velocidade no momento. Por exemplo, o veículo pode ser conduzido com a sobremarcha engatada em uma descida que resulta em uma necessidade reduzida por fornecimento de potência, mas não íngreme o suficiente para permitir que acelere/mantenha a velocidade puramente por gravidade, caso no qual uma determinada contribuição é necessária por parte do motor, por exemplo, 10 a 50 kW, para a velocidade de veículo ser mantida ou substancialmente mantida.

[046] A magnitude da potência que pode ser distribuída pelo motor com a sobremarcha engatada depende de onde na região entre n0 e n1 o ponto operacional nd se encontra, visto que o torque (e, dessa forma, o fornecimento de potência como acima) varia muito com a velocidade de motor dentro da faixa operacional no tempo.

[047] Ao invés de o motor distribuir energia, uma possibilidade alternativa se a resistência ao deslocamento do veículo for negativa, isso é, se estiver em uma descida de modo que sua velocidade seja mantida ou substancialmente mantida sem o suprimento de combustível para o motor, é que o motor seja “rebocado”, com a injeção de combustível desligada e, consequentemente, sem qualquer consumo de combustível.

[048] Rebocar o motor em baixa velocidade de motor permite também a vantagem de o torque de frenagem que o motor aplica aos eixos de acionamento quando o trem de força está fechado será muito menor do que quando rebocado a velocidades de motor mais altas. Isso é exemplificado na figura 4, para um exemplo de um motor de combustão onde o atrito de motor é plotado contra a velocidade de motor. O atrito de motor depende pelo menos parcialmente do atrito nos suportes e superfícies de deslizamento, e da energia consumida no bombeamento de ar, óleo e água através do motor.

[049] Como pode ser observado nos desenhos, o torque de frenagem aplicado pelo motor é quase o dobro em torno de 1800 rpm (250 Nm) que em 600 rpm (130 Nm). Visto que o fornecimento de potência do motor depende de ambos seu torque e sua velocidade, a diferença no fornecimento de potência de freio será ainda maior (47 kW contra 8 kW). Rebocar o motor em uma velocidade mais baixa do motor possibilita, dessa forma, que o veículo seja conduzido sem consumo de combustível com menor resistência à frenagem e, portanto, funciona por uma distância maior antes de o torque positivo ser necessário novamente para propelir o veículo.

[050] Como mencionado acima, uma solução alternativa em tal situação é que o motor seja desconectado totalmente dos eixos de acionamento de modo que nenhum torque de frenagem seja aplicado a partir do motor, com ainda menos resistência ao movimento. Essa solução envolve, no entanto, a desvantagem de o combustível ser consumido durante todo o tempo para manter o motor funcionando.

[051] Voltando-se à figura 2, quando a sobremarcha é engatada o método move para a etapa 203 que determina se um parâmetro de velocidade para o veículo preenche a um primeiro critério. Isso pode, por exemplo, assumir a forma de determinação de se a velocidade de deslocamento do veículo no momento desvia de uma referência de velocidade Href. Isso pode, por exemplo, ser feito pela determinação de se a mudança de velocidade com relação à referência de velocidade Href é maior do que ou igual a um valor limite Hthres. Hthres pode, por exemplo, ser um percentual, por exemplo, 1, 2 ou 5% da referência de velocidade Href.

[052] O valor limite pode ser absoluto, isso é, independentemente de se a diferença de velocidade é um aumento ou uma redução, ou pode, por exemplo, ser apenas uma redução. O valor limite pode, por exemplo, também ser uma diferença de velocidade real, por exemplo, 1, 2 ou 5 km/h.

[053] Alternativamente, o parâmetro de velocidade pode, por exemplo, ser uma derivada da velocidade de deslocamento do veículo, caso no qual a mudança de velocidade (a derivada) pode ser comparada com um valor limite ou valor de referência.

[054] Se a velocidade do veículo não diferir da referência de velocidade Href por mais do que a dita diferença, ou se, por exemplo, a quantidade absoluta da derivada não exceder um valor limite ou desviar de um valor de referência por mais de uma quantidade específica, o processo move para a etapa 204 com a sobremarcha engatada.

[055] A etapa 204 determina se existe qualquer outra razão para não se dirigir mais o veículo com a sobremarcha engatada. Se tal não for o caso, o processo volta para a etapa 203, do contrário, move para a etapa 205.

[056] Em contraste, se a diferença de velocidade na etapa 203 exceder o valor limite Hthres ou se a derivada exceder um valor limite ou desviar do valor de referência por mais de uma quantidade específica, o processo move para a etapa 205, onde a caixa de câmbio muda para uma marcha inferior (uma razão de transmissão mais alta) para tornar mais força motriz disponível e, dessa forma, ser capaz de acelerar o veículo novamente para uma velocidade mais alta, ou, alternativamente, totalmente de acordo com a figura 4, a mudança descendente de marcha resulta em mais resistência ao reboque que pode ser utilizada para a frenagem de motor do veículo.

[057] É possível também determinar se a velocidade de veículo é maior ou menor do que a velocidade de referência Href. Se a velocidade de veículo for mais baixa, isso é, se desviar para baixo por mais de um valor limite Hthres, é possível (em uma etapa não representada) determinar se o fornecimento de potência adicional pode ser extraído do motor com a sobremarcha ainda engatada. Se for o caso, o fornecimento de potência aumenta e o processo volta para a etapa 203. Se, ao contrário, nenhum fornecimento de potência adicional estiver disponível com a sobremarcha engatada, o processo move para a etapa 205.

[058] Uma redução de velocidade pode, por exemplo, ser decorrente do nivelamento da descida ou até mesmo da mudança para uma subida. O processo então é revertido para a etapa 201 a fim de mais uma vez poder mudar de volta para a sobremarcha se houver novamente uma necessidade reduzida de força motriz.

[059] Se a velocidade de veículo exceder a velocidade de referência (por mais do que o dito valor limite Hthres), o processo pode mover para uma etapa (não apresentada) onde um torque de frenagem é aplicado, por exemplo, pela utilização do freio de serviço do veículo ou pela utilização, por exemplo, de freios de exaustão, freios de retardo, etc. onde o processo é revertido para a etapa 203, onde a velocidade do veículo é novamente comparada com uma velocidade de referência.

[060] O processo apresentado na figura 2 compreende também um processo superordinário, etapa 204. Isso possibilita o monitoramento contínuo de se existe qualquer outra razão para haver uma necessidade maior por fornecimento de potência do motor. Por exemplo, a mudança descendente de marcha (uma razão de transmissão mais alta) pode, por exemplo, ocorrer quando qualquer um dos seguintes critérios é preenchido: aumento da velocidade do veículo para um nível determinado para uma função de controle de cruzeiro, motorista do veículo movendo o pedal de acelerador ou pedal de freio, aceleração do veículo além de uma velocidade determinada.

[061] A resistência ao deslocamento foi utilizada acima para determinar se havia uma necessidade reduzida por força motriz. De acordo com um exemplo alternativo de uma modalidade, os dados sobre a estrada à frente do veículo são utilizados para determinar se o fornecimento reduzido de potência é suficiente para propelir o veículo. Por exemplo, os dados de uma função de olhar para frente (LA) podem ser utilizados para determinar se o fornecimento de potência reduzido é necessário.

[062] Se a unidade de controle 115 e/ou 116 possuir acesso aos dados sobre a topografia da estrada à frente do veículo, por exemplo, os dados do sistema de navegação do veículo ou da dita função LA, esses dados podem ser utilizados na determinação de se existe uma necessidade baixa por força motriz. Por exemplo, a informação sobre o gradiente da estrada pode ser obtida através da função LA. Esses dados podem então ser utilizados para determinar se o fornecimento de potência é necessário ou será necessário logo. Então, é possível na etapa 201 não apenas determinar se existe uma necessidade reduzida por fornecimento de potência, mas também se haverá logo uma necessidade reduzida por fornecimento de potência. Dessa forma, a sobremarcha pode ser engatada em um momento ideal sem qualquer necessidade de se monitorar sinais do motor a fim de se determinar que existe uma necessidade baixa por fornecimento de potência. Por exemplo, a sobremarcha pode ser disposta para ser engatada já antes de o veículo alcançar o topo de um morro, por exemplo, se já for possível determinar de antemão que o veículo irá, em qualquer caso, acelerar até a velocidade máxima permissível na redução subsequente.

[063] De forma similar, uma mudança decrescente de marcha pode ser realizada antes de uma necessidade por fornecimento de potência na verdade surgir se for determinado pela função LA do veículo que está se aproximando um aumento.

[064] A presente invenção é descrita acima com relação a uma caixa de câmbio convencional. No entanto, a invenção também é aplicável no caso de outros tipos de caixa de câmbio, por exemplo, caixas de câmbio CVT (Transmissão Variável Contínua), desde que o veículo possa funcionar a uma razão de transmissão na qual quando em cruzeiro rode a uma velocidade de motor que está abaixo da velocidade mais baixa para o platô de torque dessa razão.

[065] Em adição às vantagens acima, a presente invenção possui uma grande vantagem adicional. Os veículos do tipo acima normalmente possuem um sistema de limpeza de exaustão para reduzir as emissões do motor. No entanto, esses sistemas de limpeza de exaustão normalmente exigem uma determinada temperatura mais baixa, por exemplo, 200 C, para que funcionem como desejado. Nem um motor que é rebocado, isso é, não suprido com combustível, distribuirá gases de exaustão quentes para manter a temperatura no sistema de limpeza de exaustão. Ao contrário, o ar será bombeado durante todo o tempo através do motor, e esse ar relativamente frio irá resfriar o sistema de limpeza de exaustão.

[066] Esse resfriamento será diretamente relacionado com a quantidade de ar passando através do motor. Utilizando-se a dita sobremarcha para funcionar o motor na velocidade mais baixa possível reduz a quantidade de ar durante reboque e, dessa forma, também, o resfriamento do sistema de limpeza de exaustão, com menor necessidade de se ter um aquecimento suplementar do sistema de limpeza de exaustão.

[067] No entanto, a presente invenção permite uma vantagem adicional. Como explicado acima, é importante para a limpeza de exaustão que a temperatura no sistema de limpeza de exaustão seja mantida em pelo menos um nível determinado para possibilitar a garantia de que o sistema funcione bem. Embora reboque na sobremarcha como acima resulte em menos ar frio passando através do motor, e o resfriamento, portanto, ser mais lento, ainda pode ocorrer, por exemplo, em uma descida de morro, que a temperatura do sistema de limpeza de exaustão caia para um nível indesejavelmente baixo e, portanto, precise ser elevada. Essa elevação de temperatura é fácil de alcançar quando funcionando em sobremarcha de acordo com a presente invenção.

[068] Como explicado acima, P = To. Isso significa que para produzir um determinado fornecimento de potência é necessário se gerar um torque mais alto com velocidades de motor mais baixas. Consequentemente, uma quantidade maior de combustível precisa ser injetada para se alcançar um torque desejado, e, dessa forma, o fornecimento de potência, do que em velocidades mais altas. Essa quantidade maior de combustível resulta em maior temperatura de exaustão, elevando a temperatura no sistema de limpeza de exaustão e contribuindo para um pós-tratamento mais eficiente. Isso é particularmente vantajoso em situações onde o funcionamento em sobremarcha ainda exige um determinado fornecimento de potência para o veículo não perder momento.

[069] O fato de, devido à baixa velocidade de motor, o fluxo de gás ser pequeno também significa que a eficiência do motor será alta, possibilitando que o sistema de limpeza de exaustão seja aquecido de forma econômica. Dessa forma, de acordo com uma modalidade da presente invenção, o fornecimento de potência distribuída quando do funcionamento em sobremarcha pode ser controlado não apenas pela necessidade de força motriz, mas também pela necessidade de aquecimento do sistema de limpeza de exaustão do veículo, eliminando, dessa forma, outras medidas de aquecimento menos econômicas.

[070] A velocidade do veículo foi até agora descrita em termos absolutos, mas deve-se notar que pode ser descrita também de outras formas, por exemplo, pela determinação da energia cinética total do veículo, que pode ser feito pelo sistema de controle do veículo. Esse tipo de representação de velocidade é considerado como compreendido dentro do termo “(velocidade) (de deslocamento) do veículo” na presente descrição e reivindicações é, portanto, também coberto pelas reivindicações em anexo.

[071] Como mencionado acima, nas descidas o motor do veículo pode ser desconectado de suas rodas motrizes quando nenhuma contribuição de torque é necessária para manter a velocidade do veículo. A presente invenção também pode ser combinada com tal procedimento, caso no qual o veículo é dirigido em sobremarcha, como acima ou com o motor desconectado das rodas motrizes do veículo, dependendo do que for considerado mais vantajoso.

[072] Essa solução é descrita em detalhes no pedido de patente Sueco paralelo “FORFARANDE OCH SYSTEM FOR FRAMFORANDE AV ETT FORDON II” (pedido número 0950971-2) com o mesmo requerente e data de depósito que o presente pedido.

Claims

1. Método para controle de caixa de câmbio (103) de um veículo (100) que é conectada a um motor de combustão (101) e pode ser configurada para um número de razões de transmissão diferentes, método esse CARACTERIZADO pelo fato de que, quando o veículo (100) está funcionando em uma razão de transmissão baixa e em uma velocidade de motor abaixo da velocidade de motor na qual o platô de torque para a dita razão baixa é alcançado, em uma situação na qual existe uma necessidade reduzida de fornecimento de potência para propelir o dito veículo (100), compreende: determinar um parâmetro de velocidade para o dito veículo (100); mudar a caixa de câmbio (103) para uma razão de transmissão mais alta do que a dita razão baixa quando o dito parâmetro de velocidade preenche um primeiro critério.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito parâmetro de velocidade é determinado por comparação da velocidade do dito veículo (100) com uma velocidade de referência.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a caixa de câmbio (103) é configurada para uma razão de transmissão mais alta quando a dita velocidade determinada se desvia da dita velocidade de referência por um primeiro valor limite.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita caixa de câmbio (103) é configurada para uma razão de transmissão mais alta quando a dita velocidade determinada está abaixo de uma primeira velocidade.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito parâmetro de velocidade é determinado por determinação de uma mudança na velocidade do dito veículo (100).

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita mudança é determinada por determinação de uma derivada para a dita velocidade do dito veículo (100).

7. Método, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita caixa de câmbio (103) é mudada para uma razão de transmissão mais alta quando a dita mudança em velocidade desvia de um primeiro valor limite.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita caixa de câmbio (103) é configurada para a dita razão de transmissão baixa com base em determinação de um estado no qual existe ou existirá, dentro de um tempo específico, fornecimento de potência reduzido para propulsão do veículo (100).

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende adicionalmente: mudar a caixa de câmbio (103) para a dita razão de transmissão baixa mediante determinação de um estado no qual existe ou existirá, dentro de um tempo específico, fornecimento de potência de motor abaixo de um segundo valor limite para propulsão do veículo (100).

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a determinação de que existe ou existirá, dentro de um tempo específico, fornecimento de potência reduzido para propulsão do veículo (100) é feita por uso de dados referentes ao gradiente da estrada à frente do veículo (100) e/ou dados referentes à topografia da estrada à frente do veículo (100).

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a determinação de que existe ou existirá, dentro de um tempo específico, fornecimento de potência reduzido para propulsão do veículo (100) é feita por uso de sinais de controle para e/ou do motor (101).

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente monitoramento contínuo de se existe e/ou existirá necessidade de potência de acionamento a partir do motor (101) e, se existe e/ou existirá tal necessidade, mudar a dita caixa de câmbio (103) para uma razão de transmissão mais alta.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita caixa de câmbio (103) assume a forma de uma caixa de câmbio (103) compreendendo um número de marchas distintas, e mudar para a dita razão de transmissão mais baixa/mais alta assume a forma de mudar para uma marcha mais alta/mais baixa.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita razão de transmissão baixa assume a forma de uma marcha ou configuração de razão de transmissão para uma caixa de câmbio (103) pela qual o veículo (100) em sua velocidade de cruzeiro ou velocidade máxima permissível funciona a uma velocidade de motor que está abaixo da velocidade de motor na qual o platô de torque para a marcha é alcançado.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita determinação de um parâmetro de velocidade para o dito veículo (100) é realizada pelo sistema de controle do veículo (100) e o momento para configurar a caixa de câmbio (103) para uma razão de transmissão que é maior do que a dita razão baixa é determinado pelo dito sistema de controle com base no dito parâmetro de velocidade.

16. Meio legível por computador CARACTERIZADO por compreender instruções que, quando lidas por um computador, executam as etapas do método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15.

17. Sistema para controle de uma caixa de câmbio de caixa de câmbio (103) de um veículo (100) que é conectada a um motor de combustão (101) e pode ser configurada para um número de razões de transmissão diferentes, sistema esse CARACTERIZADO pelo fato de que, quando o veículo (100) está funcionando em uma razão de transmissão baixa e em uma velocidade de motor abaixo do platô de torque para a dita razão de transmissão baixa, em uma situação na qual existe uma necessidade reduzida de fornecimento de potência para propelir o dito veículo (100), compreende: meios para determinar um parâmetro de velocidade para o dito veículo (100); meios para mudar a dita caixa de câmbio (103) para uma razão de transmissão que é mais alta do que a dita razão baixa quando o dito parâmetro de velocidade preenche um primeiro critério.

18. Veículo (100) CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um sistema como definido na reivindicação 17.