BR112015025085B1

BR112015025085B1 - Método para a propulsão de um veículo, meio legível por computador, sistema para a propulsão de um veículo, e, veículo

Info

Publication number: BR112015025085B1
Application number: BR112015025085-8A
Authority: BR
Inventors: Magnus Granstrom; Anders Larsson
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2022-11-16
Also published as: WO2014178785A1; US9816448B2; SE539194C2; EP2992251A4; KR101890378B1; EP2992251A1; KR20160003153A; US20160138495A1; BR112015025085A2; SE1350531A1

Abstract

MÉTODO E SISTEMA PARA CONTROLAR UM MOTOR TURBOCARREGADO DURANTE UMA PASSAGEM PARA VELOCIDADE MAIS ELEVADA A presente invenção refere-se a um método para a propulsão de um veículo (100), por meio do qual o dito veículo (100) compreende um motor de combustão (101) e uma caixa de engrenagens (103), que pode ser ajustada a um número de relações de engrenagem, para a transferência de uma força entre o dito motor de combustão (101) e pelo menos uma roda motriz (113, 114), por meio do que dito motor de combustão (101) compreende pelo menos uma câmara de combustão com pelo menos uma entrada para o suprimento de gás de combustão e pelo menos uma saída para a evacuação de um fluxo de gás de exaustão, que resultou da combustão na dita câmara de combustão, compreendendo ainda uma unidade turbocarregadora (203) para a pressurização do dito gás de combustão. O método compreende, durante a mudança da engrenagem de uma primeira mais elevada relação de engrenagem para uma segunda mais baixa relação de engrenagem, em que a velocidade de rotação do motor de combustão (101) é reduzida de uma primeira velocidade de rotação para uma segunda velocidade de rotação, o seguinte: -controlar dita unidade turbocarregadora, de modo que a pressão do dito (...).

Description

ÁREA TÉCNICA

[0001] A presente invenção refere-se à propulsão de veículos e, em particular, a um método durante a mudança de engrenagens de acordo com a introdução da reivindicação 1. A invenção refere-se também a um sistema e um veículo e também a um programa de computador e um produto de programa de computador, que implementam o método de acordo com a presente invenção.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] A descrição dos fundamentos da invenção abaixo constitui a descrição dos fundamentos da invenção e, assim, não necessariamente descrevem tecnologia da arte anterior.

[0003] Numerosas diferentes configurações de conjunto de propulsão são usadas com respeito a veículos em geral. A caixa de engrenagens, por exemplo, pode ser constituída por uma caixa de engrenagens manualmente mudada ou um caixa de engrenagens automaticamente mudada. Com respeito a veículos pesados, é com frequência desejável que sejam propelidos de uma maneira que seja tão confortável quanto possível para o motorista, o que normalmente significa que mudanças de engrenagem na caixa de engrenagenss devem ser realizadas automaticamente, com o auxílio dos sistemas de controle do veículo. O uso de caixas de mudança automáticas em veículos pesados tem, portanto, se tornado cada vez mais comum.

[0004] A mudança de engrenagem automática para veículos pesados é com frequência constituída de uma mudança de engrenagem de caixas de mudança “manuais” em que a operação de mudança é controlada por um sistema de controle. Tais caixas de mudança consistem, assim, de um par de rodas dentadas para cada engrenagem, em que as relações de engrenagem são distribuídas em intervalos apropriados. Este tipo de caixa de engrenagens tem a vantagem de que com frequência demonstra uma mais elevada eficiência do que aquele das caixas de mudança automáticas convencionais. Uma embreagem é usada com tais caixas de mudança, embreagem esta podendo ser constituída por uma embreagem que é controlada automaticamente pelos sistemas de controle do veículo, a fim de acoplar o motor do veículo à caixa de engrenagens.

[0005] Em princípio, a embreagem de tais veículos necessita ser usada somente durante a partida do veículo de estacionário, uma vez que outra mudança de engrenagem pode ser realizada pelos sistemas de controle do veículo, sem a embreagem ser aberta. Nos casos em que a embreagem é constituída por uma embreagem automática controlada pelos sistemas de controle do veículo, entretanto, a embreagem é com frequência usada para abrir e fechar o conjunto de propulsão também durante a mudança da engrenagem.

[0006] Independentemente de se a embreagem é usada durante a mudança da engrenagem ou não, é necessário, a fim de obter-se uma mudança de engrenagem tão confortável quanto possível, que a força de impulsão do conjunto de propulsão durante a mudança da engrenagem e, assim, também a interrupção associada na força de impulsão durante a mudança de engrenagem, sejam controladas de tal maneira que movimento de solavanco indesejado não surja, enquanto ao mesmo tempo é com frequência desejável que a mudança de engrenagem possa ser realizada com uma interrupção relativamente curta da força de impulsão.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] É uma finalidade da presente invenção prover um método para a propulsão de um veículo em que a regulação da velocidade de rotação do motor de combustão, durante a mudança de engrenagem, seja realizada de tal maneira que torne possível regulação tanto rápida como preditiva. Esta finalidade é alcançada com um método de acordo com a reivindicação 1.

[0008] A presente invenção refere-se especificamente a um método para a propulsão de um veículo, por meio do qual o dito veículo compreende um motor de combustão e uma caixa de engrenagenss que pode ser ajustada a um número de relações de engrenagem para a transferência de uma força entre o dito motor de combustão e pelo menos uma roda motriz, por meio do que o dito motor de combustão compreende pelo menos uma câmara de combustão com pelo menos uma entrada para o suprimento de gás de combustão e pelo menos uma saída para a evacuação de um fluxo de gás de exaustão, que resultou da combustão em dita câmara de combustão, compreendendo ainda uma unidade turbocarregadora para a pressurização do dito gás de combustão.

[0009] O método compreende, durante a mudança da engrenagem de uma primeira mais elevada relação de engrenagem para uma segunda mais baixa relação de engrenagem, em que a velocidade de rotação do motor de combustão é reduzida de uma primeira velocidade de rotação para uma segunda velocidade de rotação, o seguinte: - controlar a dita unidade turbocarregadora, de modo que a pressão do dito gás de combustão seja reduzida, - aumentar a pressão em dita saída, pela constrição do dito fluxo de gás de exaustão, e - controlar, quando a velocidade de rotação do dito motor de combustão pelo menos parcialmente caiu em direção à segunda velocidade de rotação, a dita unidade turbocarregadora, de modo que a dita pressão do gás de combustão seja aumentada.

[0010] Como foi mencionado acima, as caixas de mudança, do tipo que é normalmente usado em veículos manualmente engrenados, são com frequência usadas para veículos pesados, onde a mudança de engrenagem é, entretanto, realizada automaticamente pelos sistemas de controle do veículo. A mudança da engrenagem de uma relação de engrenagem para uma segunda, com este tipo de caixa de engrenagens, compreende, por sua natureza, a interrupção do conjunto de propulsão, quando a engrenagem atualmente engrenada é desengrenada, e sua subsequente reconexão, quando uma nova engrenagem tiver sido engrenada.

[0011] A velocidade de rotação do motor de combustão deve, entretanto, ser sincronizada com a velocidade esperada de rotação do eixo de entrada da caixa de engrenagens com a nova engrenagem encaixada, antes de o conjunto de propulsão ser reconectado, de modo que os solavancos ou oscilações indesejados não surjam durante a mudança de engrenagem. Esta mudança - a sincronização da velocidade de rotação do motor de combustão - pode ser realizada de diversas maneiras.

[0012] A mudança de engrenagem descendente pode ser realizada acelerando- se o motor de combustão com o auxílio do suprimento de combustível, enquanto o oposto pode ser realizado para engrenagem ascendente, para uma mais elevada engrenagem, isto é, mudança de engrenagem para uma mais baixa relação de engrenagem, pelo fato de que o motor de combustão deve ser freado para uma mais baixa velocidade de rotação do eixo de entrada para a caixa de engrenagens na nova (mais elevada) engrenagem. Uma embreagem, por exemplo, pode ser usada durante a mudança de engrenagem, por meio do que a embreagem pode ser usada para sincronização da velocidade de rotação do motor de combustão. No caso e que a embreagem é usada para sincronização da velocidade de rotação do motor de combustão, entretanto, isto é preferivelmente realizado com uma embreagem deslizante, a fim de evitar solavancos e oscilação no conjunto de propulsão. Pode, entretanto, ser desejável realizar a mudança da engrenagem sem deslizar a embreagem, por exemplo, para reduzir o desgaste. Pode ser desejável também realizar a mudança da engrenagem sem qualquer uso da embreagem, em absoluto, isto é, usar um processo em que a engrenagem prevalecente é desencaixada, após o que a velocidade de rotação do motor de combustão é sincronizada antes de uma nova engrenagem ser encaixada, por meio do que, em combinação com um alívio adequado de torque, também mudança de engrenagem sem o uso da embreagem pode ser realizado sem solavancos. Além disso, é com frequência desejável realizar a mudança de engrenagem tão rapidamente quanto possível, enquanto ao mesmo tempo a facilidade de dirigir e o conforto do veículo são mantidos.

[0013] Pode, portanto, ser desejável frear o motor de combustão por outro método do que com o auxílio da embreagem, e a presente invenção provê um método para frear o motor de combustão durante a engrenagem ascendente, que torna possível uma eficiente frenagem do motor de combustão para uma desejada velocidade de rotação, que, por sua vez, torna possível uma mudança de engrenagem com uma interrupção relativamente curta da força de impulsão. A invenção, além disso, tem a vantagem de que uma grande força de impulsão torna- se rapidamente disponível se requerida, após a mudança de engrenagem.

[0014] A frenagem do motor de combustão é conseguida, de acordo com a invenção, não somente através do controle da dita unidade turbocarregadora, de modo que a pressão do gás de exaustão, suprido para o processo de combustão, seja reduzido, mas também através da pressão na saída da câmara de combustão sendo ao mesmo tempo aumentada através da constrição do fluxo de gás de exaustão. Uma elevada pressão diferencial através do motor de combustão é desta maneira conseguida, por meio do que uma correspondente relativamente grande força de frenagem é obtida, com que a velocidade de rotação do motor de combustão pode ser reduzida, por meio do que a velocidade de rotação do motor de combustão pode ser eficientemente reduzida à desejada velocidade de rotação. Além disso, um aumento de pressão na pressão do gás de combustão é iniciado antes da nova engrenagem ter sido engrenada e o conjunto de propulsão ter novamente sido conectado, isto é, um aumento da pressão é conseguido com o auxílio da unidade turbocarregadora, por meio do que o gás de combustão sob pressão é disponível imediatamente após o conjunto de propulsão ter sido conectado após a mudança da engrenagem, de modo que uma mais elevada força motriz pode ser tornada disponível. De acordo com uma forma de realização preferida, um aumento de pressão do gás de combustão é iniciado antes de a velocidade de rotação do motor de combustão ter caído à dita segunda velocidade de rotação.

[0015] O método de acordo com a presente invenção pode ser implementado com o auxílio de, por exemplo, pelo menos um de: um ou diversos processadores, um ou diversos circuitos FPGA (circuito de porta programável de campo) e um ou diversos ASICs (circuitos integrados específicos de aplicação).

[0016] Outras características da presente invenção e suas vantagens serão tornadas evidentes pela seguinte descrição detalhada das formas de realização dadas como exemplos e pelos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0017] A Figura 1A mostra esquematicamente um veículo em que a presente invenção pode ser usada.

[0018] A Figura 1B mostra uma unidade de controle do sistema de controle para o veículo mostrado na Figura 1A.

[0019] A Figura 2 mostra esquematicamente, mais detalhadamente, o sistema pós-tratamento para o veículo mostrado na Figura 1A.

[0020] A Figura 3 mostra um método exemplo de acordo com a presente invenção.

[0021] A Figura 4 mostra um exemplo de uma redução da velocidade de rotação, de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO

[0022] A Fig. 1A mostra esquematicamente um conjunto de propulsão de um veículo 100, de acordo com uma forma de realização da presente invenção. O veículo mostrado esquematicamente na Figura 1A compreende somente um eixo com rodas impulsoras 113, 113, porém a invenção pode ser aplicada também para veículos em que mais do que um eixo é provido com as rodas impulsoras, e também para veículos com um ou diversos eixos, tais como um ou diversos eixos de suporte. O conjunto de propulsão compreende um motor de combustão 101, que é conectado a uma caixa de engrenagens 103 através de uma embreagem 106 de uma maneira convencional, através de um eixo de saída no motor de combustão 101, normalmente através de um volante 102.

[0023] O motor de combustão 101 é controlado pelo sistema de controle do veículo através de uma unidade de controle 115. Da mesma maneira, a embreagem 106, que pode ser constituída por, por exemplo, uma embreagem automaticamente controlada, e a caixa de engrenagens 103, são controladas pelos sistemas de controle do veículo 100, com o auxílio de uma ou de diversas unidades de controle adequadas: na Figura 1A controladas pela unidade de controle 116. O conjunto de propulsão do veículo 100 pode, naturalmente, ser de outro tipo.

[0024] Um eixo de saída 107 da caixa de engrenagens 103 aciona as rodas motrizes 113, 114 através de uma engrenagem final 108, tal como, por exemplo, uma engrenagem diferencial convencional, e os eixos motrizes 104, 105 conectados à dita engrenagem final 108. A presente invenção é aplicável também a veículos híbridos, onde, além de um motor de combustão, uma ou diversas outras fontes de força, tais como um ou diversos motores elétricos, podem ser usados para propulsão do veículo.

[0025] O veículo 100 compreende um sistema de gás de exaustão com um sistema de pós-processamento 230, para o processamento (limpeza) das emissões de exaustão, que resultam da combustão na câmara de combustão do motor de combustão 101.

[0026] A Figura 2 mostra o motor de combustão 101 em um detalhe um tanto maior. É mostrada neste desenho somente um cilindro/câmara de combustão 209 para o motor de combustão 101, com um pistão 210 que opera dentro do cilindro, porém o motor de combustão 101 é constituído no presente exemplo por um motor de combustão de seis-cilindros, e pode geralmente ser constituído por um motor com um número livremente escolhido de cilindros/câmaras de combustão, tais como, por exemplo, um número livremente escolhido no intervalo de 1-20, ou mesmo mais. Os motores de combustão do tipo mostrado geralmente compreendem também pelo menos um injetor de combustível 208 para cada câmara de combustão (cilindro) 209, injetores de combustível estes suprindo, de maneira convencional, combustível para a dita câmara de combustão 209 para combustão.

[0027] Além disso, cada câmara de combustão 209 compreende uma entrada 201 para o suprimento do gás de combustão, que é geralmente constituído pelo menos parcialmente por ar, para o processo de combustão, através de uma linha de sucção de entrada 211, e uma saída 202 para a evacuação do fluxo de gás de exaustão que resulta da combustão. O suprimento do gás de combustão e a evacuação da câmara de combustão podem ser controlados de maneira convencional, por exemplo, pelas válvulas 212, 213.

[0028] Os gases de exaustão (o fluxo de gás de exaustão) que são gerados durante a combustão são subsequentemente conduzidos através de uma unidade turbocarregadora 203 e um sistema de freio de gás de exaustão 215 para o sistema de pós-processamento 230 para o pós processamento (limpeza) do fluxo de gás de exaustão antes de os gases de exaustão ser liberados para as cercanias do veículo 100. O sistema de pós-processamento 230 pode compreender de maneira convencional, por exemplo, pelo menos um de filtros de partículas diesel, catalisadores de oxidação e catalisadores SCR. O sistema de pós-processamento pode compreender também diversos outros tipos de componentes, como é bem conhecido por uma pessoa hábil na arte. O sistema de pós-processamento não é descrito em detalhes aqui.

[0029] O uso da unidade turbocarregadora, de acordo com a Figura 2, significa, além disso, que o motor de combustão 101 torna-se supercarregado, isto é, a pressão do gás de combustão, suprido às câmaras de combustão, excede a pressão que circunda o veículo 100.

[0030] Este supercarregamento é conseguido no presente exemplo com o auxílio da unidade turbocarregadora 203, que compreende uma turbina 204 e um compressor 205, que é acionado pela turbina 204, e um compressor 205, que é acionado pela turbina 204 através do eixo 207. O compressor 205 comprime, isto é, coloca sob pressão, o ar que é suprido através de uma entrada 206, tal como ar das cercanias do veículo 100, possivelmente também junto com a recirculação convencional dos gases de exaustão, conhecidos como EGR (não mostrado nos desenhos), para suprimento à dita linha de sucção de entrada 211. A capacidade do compressor 205 de comprimir o ar entrando é controlada pela força ou velocidade com que a turbina 204 gira. A turbina 204 é, por sua vez, acionada pelos gases de exaustão, o que significa que sua força ou velocidade de rotação é controlada pelo fluxo do gás de exaustão passando.

[0031] A unidade turbocarregadora 203, que é mostrada, é de um tipo com geometria variável, o que significa que a fração do fluxo de gás de exaustão, que é atualmente usada para acionar a turbina, pode ser regulada, o que pode ser conseguido através, por exemplo, da turbina de uma maneira conhecida sendo provida com diversos trilhos guia ajustáveis para a regulação da quantidade de gases de exaustão que é usada para influenciar a roda de turbina, e pela quantidade de gases de exaustão que é permitida passar pela unidade turbocarregadora, sem sua energia ser explorada para compressão do ar de combustão. Assim, a operação da turbina 204 pode ser regulada com o auxílio dos trilhos guia ajustáveis, por meio do que também a pressão em que o compressor 204 comprime o ar que é suprido ao processo de combustão pode ser regulada com o auxílio dos ditos trilhos guia.

[0032] A operação da dita unidade turbocarregadora 203 é usada, de acordo com a presente invenção, durante o controle da mudança de engrenagem em que a mudança de engrenagem ocorre de uma engrenagem mais baixa para uma engrenagem mais elevada (isto é, de uma relação de engrenagem mais elevada para uma relação de engrenagem mais baixa). Como foi mencionado acima, é geralmente verdadeiro que a velocidade de rotação de um motor de combustão muda durante a mudança de engrenagem, onde a mudança de engrenagem de uma engrenagem mais baixa para uma engrenagem mais elevada resulta na velocidade de rotação do motor de combustão tornar-se menor em uma velocidade de rotação que corresponde à mudança da relação de engrenagem (e, possivelmente também, mudança da velocidade do veículo durante a mudança de engrenagem). Durante a mudança de engrenagem para uma engrenagem mais elevada durante a propulsão do veículo, é com frequência desejável que a mudança de engrenagem possa ser realizada em um curto período, por exemplo, a fim de evitar a interrupção do suprimento da força motriz. A presente invenção refere-se a um método de frear a velocidade de rotação do motor de combustão em uma eficiente maneira, da velocidade de rotação da engrenagem anterior para a velocidade de rotação da nova engrenagem, durante a mudança da engrenagem para uma engrenagem mais elevada. Um método exemplar 300 de acordo com a presente invenção é mostrado na Figura 3, onde o método 300 de acordo com a presente invenção é disposto para ser realizado pela unidade de controle de motor 115, mostrada nas Figuras 1A e 1B.

[0033] Os sistemas de controle dos modernos veículos geralmente consistem de um sistema de barramento de comunicação, que consiste de um ou diversos barramentos de comunicação, a fim de conectar numerosas unidades de controle eletrônico (ECUs), tais como as unidades de controle, ou controladores, 115, 116, e vários componentes arranjados no veículo. Tal sistema de controle pode compreender um grande número de unidades de controle e a responsabilidade para uma função particular pode ser distribuída entre mais do que uma unidade de controle. Além disso, a invenção pode ser implementada em uma unidade de controle dedicada à presente invenção, ou total ou parcialmente implementada em uma ou diversas outras unidades de controle, que já estão presentes no veículo. Por razões de simplicidade, somente a unidade de controle 116 é mostrada nas Figuras 1A e 1B, além da unidade de controle de motor 115.

[0034] A operação da unidade de controle 115 (ou da unidade ou unidades de controle, em que a presente invenção foi implementada), de acordo com a presente invenção, pode depender, por exemplo, de sinais, por exemplo, da unidade de controle 116 com respeito a, por exemplo, o status da embreagem ou caixa de engrenagens. Os sinais podem também ser remetidos em uma maneira similar para a unidade de controle 116. O controle da unidade de controle 115 pode depender, também, dos sinais sensores com respeito à, por exemplo, unidade turbocarregadora 203, os trilhos guia ou o sistema de freio de gás de exaustão 215, como descrito abaixo. É geralmente o caso em que as unidades de controle do tipo mostrado são normalmente dispostas para receber sinais sensores de várias partes do veículo, tais como de várias unidades de controle dispostas no veículo.

[0035] O controle é com frequência feito por instruções programadas. Estas instruções programadas são tipicamente constituídas por um programa de computador, que, quando é executado em um computador ou unidade de controle, asseguram que o computador ou unidade de controle realize o controle desejado, tal como as etapas de método de acordo com a presente invenção.

[0036] O programa de computador normalmente constitui parte de um produto de programa de computador, em que o produto de programa de computador compreende um meio de armazenagem adequado 121 (vide Figura 1B) com o programa de computador armazenado em dito meio de armazenagem 121. O dito meio de armazenagem digital 121 pode ser constituído de, por exemplo, qualquer um do grupo: ROM (memória de somente leitura), PROM (memória de somente leitura programável), EPROM (PROM apagável), memória Flash, EEPROM (PROM eletronicamente apagável), uma unidade de disco rígido etc., e pode ser disposto na ou em conexão com a unidade de controle, por meio do que o programa de computador é executado pela unidade de controle. Assim, o comportamento do veículo em uma situação particular pode ser adaptado mudando-se as instruções do programa de computador.

[0037] Uma unidade de controle exemplar (a unidade de controle 115) é mostrada esquematicamente na Figura 1B, por meio da qual a unidade de controle pode, por sua vez, compreender uma unidade de cálculo 120, que pode ser constituída, por exemplo, por qualquer tipo apropriado de processador ou microcomputador, tal como, por exemplo, um circuito para processamento de sinal digital (um processador de sinal digital), DSP) ou um circuito com uma função específica predeterminada (um circuito integrado específico de aplicação, ASIC). A unidade de cálculo 120 é conectada a uma unidade de memória 121, que supre a unidade de cálculo 120 com, por exemplo, pelo menos um do código de programa armazenado e dos dados armazenados, que a unidade de cálculo 120 requer, a fim de ser capaz de realizar cálculos. A unidade de cálculo 120 é disposta também para armazenar os resultados intermediários ou finais dos cálculos na unidade de memória 121.

[0038] A unidade de controle é ainda provida com arranjos 122, 123, 124, 125 para a recepção e transmissão de sinais de entrada e saída. Estes sinais de entrada e saída podem conter formas de onda, pulsos ou outras propriedades que podem ser detectadas pelos arranjos 122, 125, para a recepção de sinais de entrada como informações a serem processadas pela unidade de cálculo 120. Os arranjos 123, 124, para a transmissão dos sinais de saída, são dispostos para converter os resultados de cálculo da unidade de cálculo 120 em sinais de saída, para transferir para pelo menos uma das outras partes dos sistemas de controle do veículo e do componente ou componentes para os quais o sinal é destinado. Cada uma das conexões aos arranjos para recepção e transmissão dos sinais de entrada e saída, pode ser constituída por um ou diversos de um cabo; um barramento de computador, tal como um barramento CAN (barramento de rede de área de controlador), um barramento MOST (transporte de sistemas orientados-mídia), ou qualquer outra configuração de barramento; ou uma conexão sem fio.

[0039] Consideremos, novamente, a Figura 3, que mostra um método exemplar 300 de acordo com a presente invenção. O método começa na etapa 301, onde é determinado se mudança de engrenagem ascendente é para ocorrer. O método continua para a etapa 302 se este for o caso. É determinado na etapa 302 se o motor de combustão 101 foi desengrenado das rodas motrizes 113, 114 do veículo 100, o que pode ser realizado, por exemplo, abrindo-se a embreagem 106 ou colocando-se a caixa de engrenagens 103 em sua condição neutra.

[0040] Uma finalidade da presente invenção é reduzir a velocidade de rotação do motor de combustão 101 para a velocidade de rotação desejada, tão rapidamente quanto possível, isto é, para minimizar o tempo que leva para o motor de combustão alcançar a desejada velocidade de rotação, onde esta velocidade de rotação desejada é constituída pela velocidade de rotação de sincronização para a engrenagem que é para ser engrenada.

[0041] Isto é tornado claro na Figura 4, onde o diagrama da velocidade de rotação n do motor de combustão, em função do tempo, é mostrado. O veículo 100 é acionado até o tempo t1 em uma velocidade que resulta em uma velocidade de rotação n1 do motor de combustão, mostrada pela linha contínua. Se o veículo estiver sofrendo aceleração e não estiver sendo acionado em uma velocidade constante, a velocidade de rotação aumenta antes de a mudança de engrenagem, o que é indicado pela linha tracejada do desenho. A mudança de engrenagem para uma engrenagem mais elevada é iniciada no tempo t1 (ou em um tempo adequado antes deste), com a consequência de que a velocidade de rotação do motor de combustão deve ser reduzida da velocidade de rotação n1 para a velocidade de rotação n2. Quanto mais rapidamente a velocidade de rotação do motor de combustão puder ser reduzida para n2, o mais rapidamente pode a mudança de engrenagem ser realizada. A redução da velocidade de rotação é conseguida, de acordo com a presente invenção, através da frenagem do motor de combustão 101.

[0042] De acordo com a presente invenção, esta frenagem é conseguida através de um aumento na pressão diferencial ΔPmotor através do motor de combustão, isto é, um aumento na diferença de pressão entre a pressão de entrada Pin e a pressão de saída Put das câmaras de combustão 209 (vide Figura 2). Quanto mais elevada esta diferença de pressão for feita, isto é, quanto mais elevada a pressão de saída Put for em relação à pressão de entrada Pin, mais rapidamente será o motor de combustão 101 freado à desejada velocidade de rotação n2.

[0043] O método continua subsequentemente para a etapa 303, onde a pressão de combustão é reduzida, isto é, a pressão na entrada 201 para as câmaras de combustão 209 é reduzida. De acordo com a descrição acima, a pressão de entrada Pin pode ser regulada regulando-se o compressor 205 e, por esta razão, a turbina 204 é controlada na etapa 303 de tal maneira que a compressão do ar de combustão não é mais realizada, ou somente realizada em um grau muito pequeno, por meio do que a pressão de entrada Pin é controlada em direção essencialmente a pressão que circunda o veículo 100, ou pelo menos uma pressão menor do que a pressão que é prevalente no tempo t1. O método subsequentemente constitui a etapa 304, onde a pressão de saída Put é aumentada com o auxílio de uma válvula estranguladora disposta no sistema de gás de exaustão do veículo, válvula estranguladora esta podendo ser, por exemplo, constituída pelo sistema de freio de gás de exaustão 215. O sistema de freio de gás de exaustão 215 é disposto a jusante do motor de combustão 101 e é, no presente exemplo, disposto também a jusante da unidade turbocarregadora 203. O sistema de freio de gás de exaustão 215, sob solicitação, impõe uma constrição ajustável do fluxo de gás de exaustão, por meio do que esta constrição dá origem a uma retro-pressão na saída das câmaras de combustão que, deste modo, frearão o movimento dos pistões nas câmaras de combustão. Quanto mais elevada for esta retro-pressão, mais forte será o efeito de frenagem e, assim, mais rápida será a redução da velocidade de rotação do motor de combustão.

[0044] Há normalmente limitações de projeto sobre quão elevada uma pressão pode ser permitida à montante do freio de gás de exaustão 215, por exemplo, de uma magnitude de 4 - 10 bar, por cuja razão ela pode ser monitorada na etapa 305, se a pressão de saída Put tiver alcançado uma pressão de referência Put_ref, e contanto que este não seja o caso, o método permanece na etapa 305 durante o aumento em andamento de Put. A pressão de saída Put pode ser determinada com o auxílio de um sensor de pressão disposto a montante do sistema de freio de gás de exaustão 215, em uma tal posição como, por exemplo, a saída do motor de combustão 101 ou em qualquer outro local adequado a montante do sistema de freio de gás de exaustão. A pressão de saída pode ser disposta para ser determinada também com o auxílio de, por exemplo, um sensor de pressão cilíndrico. A pressão de saída pode ser disposta também para ser estimada com base em um modelo de cálculo aplicável, com base, por exemplo, em uma pressão apropriada, medida em outra posição do sistema ou baseada em outro parâmetro medido, através do uso do qual é possível calcular a pressão de saída.

[0045] Em vez de utilizar-se o freio de gás de exaustão ou, além de utilizar-se o freio de gás de exaustão, um freio de compressão (também conhecido como um freio de descompressão) pode ser usado durante a constrição do fluxo de gás de exaustão durante a frenagem do motor de combustão. Quando se usando um freio de compressão, a força de frenagem durante a compressão dentro das câmaras de combustão do motor de combustão pode ser usada. Ar é puxado para dentro durante a frenagem de compressão e comprimido em uma maneira convencional, porém as válvulas de saída são abertas quando o pistão alcança ou aproxima-se do centro morto do topo, a fim de reduzir a pressão da câmara de combustão, por meio do que a força gerada pelo gás comprimido não é usada durante a subsequente expansão. A constrição do fluxo de gás de exaustão e assim também o aumento da pressão na saída, neste caso ocorre com o auxílio de compressão dentro da câmara de combustão.

[0046] Na descrição dada abaixo, uma redução de pressão da pressão de entrada é realizada primeiro, após o que a pressão de saída é aumentada. As etapas 303 e 304 podem ser arranjadas também serem realizadas na ordem inversa ou ao mesmo tempo. Da mesma maneira, o fechamento do sistema de freio de gás de exaustão pode ser iniciado ou completado antes de o motor de combustão 101 ser desengrenado das rodas motrizes.

[0047] Quando a pressão desejada Put_ref, que foi determinada na etapa 305, e assim também a pressão diferencial desejada através do motor de combustão 101, forem alcançadas, é determinado na etapa 306 se a velocidade de rotação nmotor foi reduzida a uma velocidade de rotação nlim. A velocidade de rotação nlim é constituída por uma velocidade de rotação que se situa abaixo da velocidade de rotação n1 e se situa acima da velocidade de rotação n2. É preferível que a velocidade de rotação nlim situe-se mais próximo da velocidade de rotação n2 do que da velocidade de rotação n1. A velocidade de rotação nlim pode ser assim disposta, por exemplo, de modo que seja constituída por uma velocidade de rotação em que uma fração livremente escolhida do intervalo 50 - 90% da mudança total da velocidade de rotação ni - n2 que o motor de combustão vai sofrer tenha sido realizada. Isto é indicado esquematicamente na Figura 4 no tempo ta. Em vez de determinar na etapa 306 se a velocidade de rotação do motor de combustão 101 alcançou uma certa velocidade de rotação nlim, pode ser determinado se a sincronização é esperada ser completada dentro de um certo tempo, isto é, quando a sincronização tenha alcançado, por exemplo, o tempo ta da Figura 4, onde a sincronização é esperada estar completada quando um tempo t2 - ta tenha passado.

[0048] Nenhuma determinação explícita da velocidade de rotação do motor de combustão 101 é assim requerida, de acordo com esta forma de realização. Pode ser desejável que o motor de combustão 101 seja freado com uma força de frenagem essencialmente constante, isto é, uma pressão diferencial essencialmente constante através do motor de combustão e, assim, freado por frenagem linear, como é mostrado na Figura 4, uma vez que ela pode ser facilmente estimada quando a sincronização é esperada ser completada. No caso em que uma força de frenagem não constante é aplicada, o ponto final da sincronização pode ser calculado, ao contrário, com o auxílio de um modelo aplicável. Uma vez que a força de frenagem constante é obtida mantendo-se uma pressão diferencial constante, é uma vantagem se a regulação puder ser arranjada de modo que atue durante a etapa 306, para manter uma Put=Put_ref e também uma constante Pin.

[0049] Quando a velocidade de rotação do motor de combustão alcançou subsequentemente nlim, ou o tempo ta foi alcançado, ou tanto a velocidade de rotação do motor de combustão alcançou nlim como o tempo alcançou ta, o método continua para a etapa 307, a fim de aumentar novamente a pressão Pin do ar de combustão, a fim de assegurar que a desejada força motriz esteja disponível ou pode tornar-se disponível rapidamente quando a força motriz for novamente requerida, após a mudança de engrenagem. Este aumento da pressão de entrada Pin ocorre com o auxílio da unidade turbocarregadora 203 e, no presente exemplo, através de pelo menos parcialmente reduzindo a constrição que é aplicada pelo freio de gás de exaustão 215, de modo que uma pressão diferencial surja através da unidade turbocarregadora, enquanto ao mesmo tempo os trilhos guia ajustáveis são regulados de modo que a turbina 204 seja feita girar em uma mais elevada velocidade de rotação, com a consequência de que uma correspondente mais elevada velocidade de rotação do compressor é obtida, que por sua vez fornece uma mais elevada compressão do ar que é introduzido por sucção.

[0050] A pressão de entrada Pin pode ser arranjada para ser controlada em direção a uma pressão de entrada adequada, tal como uma pressão de entrada que era prevalente antes da mudança da engrenagem ou de uma pressão de entrada, o que torna possível um aumento do torque para o máximo torque que pode ser desenvolvido pelo motor de combustão com o desejado aumento de torque, quando o conjunto de propulsão é fechado e a força motriz é novamente requerida.

[0051] Durante a regulação da turbina 204, a regulação do sistema de freio de gás de exaustão (o arranjo de constrição) 215 pode ser requerida ao mesmo tempo, a fim de a desejada condição de pressão ser obtida, tal como a desejada pressão de saída Put ou a requerida diferença de pressão através da turbina, de modo que seja possível obter-se a desejada velocidade de rotação da turbina e, assim, a desejada compressão.

[0052] Deve ser entendido que uma aumentada pressão de entrada Pin, com uma pressão de saída mantida Put, reduzirá a diferença relativa de pressão através do motor de combustão e assim também a força de frenagem que atua sobre o motor de combustão. Isto, por sua vez, significa que o motor de combustão não será mais freado com a mesma redução preferivelmente linear de velocidade que foi obtida até o tempo ta. Consideração disto pode ser feita durante o cálculo do tempo t2 em que a sincronização é completada, ou a velocidade de rotação do motor de combustão pode ser monitorada a fim de determinar se a sincronização foi obtida.

[0053] De acordo com uma forma de realização, a pressão de saída Put pode ser permitida temporariamente exceder a pressão de referência Putlopp_ref com um aumento correspondente na pressão de entrada, a fim de, desta maneira, manter uma pressão diferencial constante através do motor de combustão 101 durante o completo ou pelo menos uma parte principal do processo de sincronização. Se ou não isto é possível depende, entretanto, das tolerâncias para os componentes; pode, por exemplo, ser permitido exceder, por um curto período, a limitação de pressão na saída, limitação esta aplicando-se à pressão que é para ser aplicada por um longo período. O aumento da pressão que foi iniciada de acordo com a etapa 307 pode ser arranjado para continuar até ser determinado na etapa 308 que a velocidade de rotação nmotor do motor de combustão alcançou a velocidade de rotação de sincronização n2. Contanto que este não seja o caso, o método pode permanecer na etapa 308, enquanto a pressão de entrada está ao mesmo tempo elevada, por meio do que pode ser determinado na etapa 308 também se a pressão de entrada Pin alcançou a pressão de entrada desejada, em cujo caso continuado aumento de pressão não é mais necessário e de acordo com o que isto pode ser levado em consideração durante a regulação.

[0054] O método é subsequentemente terminado na etapa 309, quando a velocidade de rotação de sincronização n2 foi alcançada, de acordo com o que o conjunto de propulsão pode novamente ser fechado em uma maneira convencional adequada, que não está dentro do escopo da presente invenção.

[0055] Além disso, a elevação da pressão de entrada, que é iniciada na etapa 307, pode ser arranjada de modo que seja maximizada tanto quanto possível, isto é, os trilhos guia ajustáveis são regulados de modo que a maior possível aceleração seja obtida na turbina, a fim de novamente elevar a pressão de entrada Pin tão rapidamente quanto possível.

[0056] Além disso, a invenção foi descrita acima de uma maneira em que os trilhos guia ajustáveis sejam controlados até o tempo ta, de tal maneira que a turbina seja suprida com essencialmente nenhuma força, em nenhuma hipótese. Pode haver, entretanto, vantagens de manter a velocidade de rotação da turbina em uma velocidade de rotação adequada, a fim de assegurar correta lubrificação dos mancais, eixo motriz etc., como é sabido por aqueles hábeis na arte, porém nenhuma compressão ou essencialmente nenhuma compressão do ar de combustão é obtida.

[0057] Além disso, a presente invenção foi descrita acima para exemplos associados com veículos. A invenção pode, entretanto, ser aplicada a qualquer meio de transporte livremente escolhido ou processo em que uma mudança de engrenagem como descrita acima é para ser realizada. Tal como, por exemplo, vasos transportados em água ou aerotransportados com a mudança de processo de engrenagem descrita acima.

[0058] Deve ser observado também que o sistema pode ser modificado de acordo com várias formas de realização do método de acordo com a presente invenção (e vice-versa) e que a presente invenção não é, de forma alguma limitada às formas de realização do método de acordo com a invenção descrita acima: ela refere-se e compreende todas as formas de realização dentro do escopo protetor das reivindicações de patente independentes anexadas.

Claims

1. Método para a propulsão de um veículo (100), por meio do qual o dito veículo (100) compreende um motor de combustão (101) e uma caixa de engrenagens (103) que pode ser ajustada a um número de relações de engrenagem para a transferência de uma força entre o dito motor de combustão (101) e pelo menos uma roda motriz (113, 114), por meio do que o dito motor de combustão (101) compreende pelo menos uma câmara de combustão (209) com pelo menos uma entrada (201) para o suprimento de gás de combustão e pelo menos uma saída (202) para a evacuação de um fluxo de gás de exaustão que resultou da combustão em dita câmara de combustão (209), compreendendo ainda uma unidade turbocarregadora (203) para a pressurização do dito gás de combustão, dito método caracterizado pelo fato de que compreende, durante a mudança de engrenagem de uma primeira mais elevada relação de engrenagem para uma segunda mais baixa relação de engrenagem, em que a velocidade de rotação do motor de combustão (101) é reduzida de uma primeira velocidade de rotação (n1) para uma segunda velocidade de rotação (n2), o seguinte: a) antes de c), controlar dita unidade turbocarregadora (203), de modo que a pressão (Pin) do dito gás de combustão seja reduzida, b) aumentar a pressão (Put) na dita saída (202), pela constrição do dito fluxo de gás de exaustão, e c) controlar, quando a velocidade de rotação (n) do dito motor de combustão (101) pelo menos parcialmente caiu para a dita segunda velocidade de rotação (n2), a dita unidade turbocarregadora (203), de modo que dita pressão do gás de combustão (Pin) seja aumentada.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o controle da dita unidade turbocarregadora (203), de modo que a dita pressão do gás de combustão (Pin) seja aumentada antes de que a velocidade de rotação (n) do dito motor de combustão (101) tenha caído para dita segunda velocidade de rotação (n2).

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a dita elevação da pressão do gás de combustão (Pin) é iniciada quando a velocidade de rotação (n) do motor de combustão caiu para uma velocidade de rotação (nlim) que é constituída pela dita segunda velocidade de rotação (n2), mais um valor adequado no intervalo 10 - 50% da diferença da velocidade de rotação entre a dita primeira velocidade de rotação (n1) e a dita segunda velocidade de rotação (n2).

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita elevação da dita pressão do gás de combustão (Pin) é iniciada quando a velocidade de rotação (n) do motor de combustão caiu para a dita segunda velocidade de rotação (n2), porém antes de dito motor de combustão (101) ser reconectado com as ditas rodas motrizes através da dita caixa de engrenagens.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que uma diferença de pressão (ΔP), entre a dita entrada (201) e a dita saída (202), é mantida essencialmente constante durante a dita redução da velocidade de rotação (n) para o dito motor de combustão (101).

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o aumento da pressão (Put) em dita saída (202) para uma segunda pressão de saída, através do uso de um dispositivo de constrição (215) disposto a jusante da dita saída, por meio do que a pressão (Put) na dita saída (202) é mantida essencialmente constante durante a dita redução na velocidade de rotação, pelo menos parcialmente com o auxílio do dito dispositivo de constrição, pelo menos até a elevação da dita pressão do gás de combustão ter iniciado.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que dita segunda pressão de saída é constituída por uma pressão que atinge pelo menos o dobro da pressão que circunda o veículo.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a pressão (Pin) do dito gás de combustão é reduzida, a pressão é controlada para essencialmente a pressão que circunda o veículo (100) ou pelo menos para uma pressão que é mais baixa do que a pressão que foi prevalente no início do processo de pressão-redução.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o aumento da pressão (Put) na dita saída (202), durante a dita elevação da dita pressão de entrada, para uma pressão que é mais elevada do que a pressão que foi prevalente na dita saída (202), antes da elevação da dita pressão de entrada, a fim de reduzir a queda da pressão diferencial através do dito motor de combustão durante a elevação da dita pressão de entrada.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que dita elevação adicional da dita pressão de saída essencialmente segue-se ao aumento de pressão da dita pressão de entrada.

11. Método de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que, durante a dita elevação adicional da dita pressão de saída, a pressão de saída é aumentada para um nível que excede uma limitação na pressão com respeito a pressão não-instantânea que é prevalente na dita saída.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que durante a dita elevação da dita pressão de entrada, a dita unidade turbocarregadora é controlada de modo que uma velocidade essencialmente máxima do acúmulo de pressão da dita pressão de entrada (Pin) seja obtida.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda que o dito método é realizado essencialmente quando o dito motor de combustão é desengrenado da dita pelo menos uma roda motriz.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o início de pelo menos uma da constrição do fluxo de gás de exaustão e da dita redução da pressão de entrada antes ou quando o dito motor de combustão foi completamente desengrenado de dita roda motriz.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que dita constrição do dito fluxo de gás de exaustão é realizada através do uso de um dispositivo de constrição na forma de pelo menos um de um sistema de freio de gás de exaustão e um freio de compressão.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que a dita constrição do dito fluxo de gás de exaustão é realizada através do uso de um dispositivo de constrição disposto a jusante da dita unidade turbocarregadora.

17. Meio legível por computador caracterizado pelo fato de que inclui instruções para aplicar o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16.

18. Sistema para a propulsão de um veículo (100), pelo qual dito veículo (100) compreende um motor de combustão (101) e uma caixa de engrenagens (103), que pode ser ajustada a um número de relações de engrenagem para a transferência de uma força entre o dito motor de combustão (101) e pelo menos uma roda motriz (113, 114), por meio do que o dito motor de combustão (101) compreende pelo menos uma câmara de combustão com pelo menos uma entrada para o suprimento de gás de combustão e pelo menos uma saída para a evacuação de um fluxo de gás de exaustão que resultou da combustão dentro da dita câmara de combustão, compreendendo ainda uma unidade turbocarregadora (203) para a pressurização do dito gás de combustão, dito sistema caracterizado pelo fato de que compreende, durante a mudança de uma primeira mais elevada relação de engrenagem para uma segunda mais baixa relação de engrenagem, onde a velocidade de rotação do motor de combustão (101) é reduzida de uma primeira velocidade de rotação para uma segunda velocidade de rotação, o seguinte: - meio para controlar a dita unidade turbocarregadora, de modo que a pressão do dito gás de combustão seja reduzida, - meio para aumentar a pressão na dita saída por constrição do dito fluxo de gás de exaustão, e - meio para controlar, quando a velocidade de rotação do dito motor de combustão (101) pelo menos parcialmente caiu para a dita segunda velocidade de rotação, a dita unidade turbocarregadora, de modo que a dita pressão do gás de combustão seja aumentada.

19. Sistema de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o dito motor de combustão é constituído por qualquer um do grupo: motor de veículo, motor marinho, motor industrial.

20. Sistema de acordo com a reivindicação 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que o dito motor de combustão compreende diversas câmaras de combustão.

21. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 20, caracterizado pelo fato de que a dita unidade turbocarregadora é constituída por uma unidade turbocarregadora com geometria variável.

22. Veículo (100) caracterizado pelo fato de que compreende um sistema conforme definido em qualquer uma das reivindicações 18 a 21.