"MÉTODO PARA CONTROLAR REDUÇÃO AUTOMÁTICA DE MARCHA E SISTEMA DE CONTROLE PARA CONTROLAR REDUÇÃO AUTOMÁTICA DE MARCHA" Antecedentes da invenção Campo da invenção [0001] A presente invenção relaciona-se com um método/sistema de controle para controlar redução de marcha em um sistema de transmissão mecânica pelo menos parcialmente automatizada. Em particular, a presente invenção relaciona-se com o controle de redução de marcha em um sistema de transmissão mecânica automatizada veicular onde o sistema de controle detecta condições de falha nas quais o sistema de controle acredita que o sistema de transmissão está em neutro enquanto o sistema de transmissão está realmente em uma marcha durante sincronização para redução de marcha.
Descrição da técnica relacionada [0002] Sistemas de transmissão mecânica totalmente ou parcialmente automatizada para uso veicular são conhecidos na técnica anterior, como pode ser visto por referência às patentes Nos. 4,361,060; 4,648,290; 4,722,248; 4,850,236; 5,389,053; 5,487,004; 5,435,004; 5,435,212 e 5,755,639. Ouso de freios de motor (também conhecidos como freios de compressão, freios de escapamento, ou freios Jake) ou outros dispositivos retardadores de eixo de entrada, tais como freios de inércia, e controles de transmissão utilizando os mesmos são conhecidos na técnica anterior, como pode ser visto por referência às patentes U. S. Nos 5,086,659; 5,409,432; 5,425,689 e 5,713,445. [0003] Controles, para sistemas de transmissão mecânica automatizada, especialmente onde troca de marcha é realizada enquanto mantendo a embreagem mestra engatada, onde factibilidade de troca de marcha simples e/ou de salto de marcha é avaliada são conhecidos na técnica anterior, como pode ser visto por referência às patentes U.S. Nos. 4,576,065; 4,916,979; 5,335,566; 5,425,689; 5,272,939; 5,479,345; 5,533,946; 5,582,069; 5,620,392; 5,489,247; 5,490,063 e 5,509,867, as divulgações das quais são incorporadas aqui por referência.
Sumário da invenção [0004] A presente invenção provê um controle para um sistema de transmissão mecânica automatizada veicular, o qual detectará condições indicativas de redução de marcha a partir de uma relação de marcha atualmente engatada, e avaliara condições de falha nas quais o sistema de controle acredita que o sistema de transmissão esteja em Neutro enquanto o sistema de transmissão realmente está em uma marcha durante sincronização para reduzir de marcha. [0005] O anterior é realizado, em uma configuração da invenção, (a) determinando uma taxa de Aceleração do Motor (EA) durante uma redução de marcha, tal como uma redução de marcha automática, a partir de uma relação atualmente engatada (GR) para uma relação de marcha alvo de redução de marcha desejada (GRalvo) r e (b) determinando se a taxa de Aceleração do Motor (EA) é menor que uma taxa de Aceleração Livre do Motor (FEA) , através do que uma falsa condição de Neutro é detectada quando a taxa de Aceleração do Motor (EA) é menor que uma taxa de Aceleração Livre do Motor (FEA). Quando a falsa condição de Neutro é detectada, a transmissão é retida na relação de marcha correntemente engatada (GR) . Quando a falsa condição de Neutro não é detectada, a transmissão é permitida a continuar com a sincronização para redução de marcha. [0006] Em uma configuração alternativa da invenção, uma determinação é feita quanto a se o Valor Absoluto da velocidade rotacional do eixo de saída (OS) vezes a relação de marcha correntemente engatada (FT) menos a velocidade rotacional do eixo de entrada (IS) é menor que um valor predeterminado (ABS((OS*GR)-IS), e se assim for, então uma falsa condição de Neutro é detectada.
Descrição resumida dos desenhos [0007] Nos desenhos: [0008] A fig. 1 é uma ilustração esquemática, em formato de diagrama de blocos, de um sistema de transmissão mecânica automatizada utilizando o controle da presente invenção. [0009] A fig. 2 é uma ilustração esquemática, em formato gráfico, ilustrando perfis de ponto de troca de marcha para o sistema de transmissão da fig. 1 de acordo com a presente invenção. [0010] A fig. 3 é uma ilustração esquemática em formato de diagrama de fluxo do controle de acordo com uma configuração da presente invenção. [0011] A fig. 4 é uma ilustração esquemática em formato de diagrama de fluxo do controle de acordo com uma configuração alternativa da presente invenção.
Descrição da configuração preferida [0012] Na presente descrição da configuração preferida, certa terminologia será usada com propósitos descritivos somente e não é pretendida a ser limitante. Os termos "para cima", "para baixo", "para a direita" e "para a esquerda" se referirão a direções nos desenhos aos quais referência é feita. Os termos "para dentro" e "para fora" referem-se a direções no sentido de e para longe de, respectivamente, o centro geométrico do dispositivo, ou porção do mesmo, sendo descrita. 0 acima se aplica a derivados dos termos acima especificamente mencionados e termos de similar importância. [0013] O termo "transmissão simples" é usado para designar uma transmissão de mudança de velocidade, onde o operador pode selecionar uma de uma pluralidade de reduções de marchas simples. O termo "transmissão composta" é usado para designar uma transmissão de mudança de velocidade tendo uma porção de transmissão principal e uma porção de transmissão auxiliar conectada em série através do que a redução de marcha selecionada na porção de transmissão principal pode ser composta por redução de marcha selecionada adicional na porção de transmissão auxiliar. O termo "transmissão composta do tipo divisor" como usado aqui designará uma transmissão composta onde à transmissão auxiliar é usada para prover várias etapas selecionáveis para a relação de marcha selecionada na porção de transmissão principal. Em uma transmissão composta do tipo divisora, a seção de transmissão principal é tipicamente provida com etapas relativamente amplas as quais são divididas ou subdivididas pela seção auxiliar. 0 termo "troca de marcha para frente" como usado aqui deve significar a mudança de marcha de uma relação de marcha de velocidade mais baixa para uma relação de marcha de velocidade mais alta. O termo "redução de marcha" como usado aqui deve significar a mudança de marcha de uma relação de marcha de velocidade mais alta para uma relação de marcha de velocidade mais baixa. Os termos "marcha de velocidade baixa", "marcha baixa" e/ou "primeira marcha" como usados aqui, devem todos designar a relação de marcha utilizada para operação de velocidade mais baixa à frente em uma transmissão ou seção de transmissão (isto é, aquele conjunto de engrenagens tendo a mais alta relação de redução em relação ao eixo de entrada da transmissão). [0014] Uma "direção selecionada" de mudança de marcha se referirá à seleção de troca de marcha para frente ou redução de marcha quer simples ou múltipla a partir de uma particular relação de marcha. O "deslocamento" entre relações refere-se ao número de relações selecionáveis entre duas dadas relações de marcha, por exemplo, a terceira velocidade ou relação de marcha é deslocada por uma e duas relações, respectivamente, da quarta e quinta velocidade, respectivamente, na direção de redução de marcha. [0015] O termo "transmissão bloqueada" ou "seção de transmissão bloqueada" deve designar uma transmissão ou seção de transmissão de mudança de marcha de engate constante, onde uma selecionada de uma pluralidade de engrenagens axialmente móveis é não rotativamente acoplada a um eixo como um resultado de movimento axial da engrenagem selecionada a partir do neutro para a posição engatada da mesma, e por meio de uma embreagem positiva resilientemente pressionada. Um bloqueador é utilizado para impedir tal engate até que os membros da embreagem positiva estejam em rotação substancialmente sincrona. Tal condição sincrona é conseguida por manipulação manual e/ou automática dos eixos de entrada e/ou saída da transmissão para provocar um cruzamento de condições síncronas entre eles. Entretanto, não é tipicamente conseguido por contato friccional dos membros de embreagem selecionados suficiente para fazer um dos membros de embreagem, e o aparelho associado com o mesmo, girar com o outro membro de embreagem. Transmissões e/ou seções de transmissão bloqueadas são ilustradas nas patentes U.S. Nos 3,799,002; 3,924,484; 4,192,196; 4,440,037 e 4,735,109, as divulgações das quais são incorporadas aqui por referência. [0016] Um sistema de transmissão mecânica pelo menos parcialmente automatizada pretendido para uso veicular está esquematicamente ilustrado na fig. 1. O sistema de transmissão automatizada 10 inclui um motor controlado por combustível 12 (tal como um bem conhecido motor diesel ou o similar), uma transmissão de mudança de marcha de múltiplas velocidades 14, e um acoplamento não positivo 16 (tal como a embreagem mestra de fricção) acionadamente interposta entre o motor e o eixo de entrada 18 da transmissão. A transmissão 14 pode ser do tipo composto compreendendo uma seção de transmissão principal conectada em série com uma seção auxiliar do tipo divisora e/ou de faixa. As transmissões deste tipo, especialmente como usadas com veículos de serviço pesado, tipicamente têm 9, 10, 12, 13, 16 ou 18 marchas à frente. Exemplos de tais transmissões podem ser vistos por referência às patentes U.S. Nos 5,390,561 e 5,737,978, as divulgações das quais são incorporadas aqui por referência. [0017] O eixo de saída de transmissão 20 se estende para fora a partir da transmissão 14 e é acionadamente conectado com os eixos motrizes de veículo 22, usualmente por meio de um eixo de propulsão 24. A embreagem de fricção mestra 16 inclui uma porção motriz 16A conectada ao virabrequim/volante do motor e uma porção acionada 16B acoplada ao eixo de entrada de transmissão 18 e adaptada para friccionalmente engatar a porção motriz 16A. Um freio de redução de marcha 26 (também conhecido como um freio de eixo de entrada ou freio de inércia) pode ser usado para seletivamente desacelerar a velocidade rotacional do eixo de entrada 18 para redução de marcha mais rápida, como é bem conhecido. Os freios de eixo de entrada ou de redução de marcha são conhecidos na técnica anterior, como pode ser visto por referência às patentes U.S. Nos 5,655,407 e 5,713,445, as divulgações das quais são incorporadas aqui por referência. [0018] Uma unidade de controle baseada em microprocessador (ou ECU) 28 é provida para receber sinais de entrada 30 e para processar os mesmos de acordo com regras lógicas predeterminadas para emitir sinais de saida de comando 32 para vários atuadores do sistema e o similar. Os controladores baseados em microprocessador são bem conhecidos, e um exemplo dos mesmos pode ser visto por referência à patente U.S. N° 4,595,986, a divulgação da qual é incorporada aqui por referência. [0019] O sistema 10 inclui um sensor de velocidade rotacional 34 para detectar velocidade rotacional do motor e prover um sinal de saida (ES) indicativo da mesma, um sensor de velocidade rotacional 36 para detectar a velocidade rotacional do eixo de entrada 16 e prover um sinal de saida (IS) indicativo da mesma, e um sensor de velocidade rotacional 38 para detectar a velocidade rotacional do eixo de saida 20 e prover um sinal de saida (OS) indicativo da mesma. Um sensor 40 pode ser provido para detectar o deslocamento do pedal do acelerador e prover um sinal de saida (THL) indicativo do mesmo. Um console de controle de troca de marcha 42 pode ser provido para permitir o operador selecionar um modo operacional do sistema da transmissão e para prover um sinal de saida (GRT) indicativo do mesmo. [0020] Como é sabido, se a embreagem está engatada, a velocidade rotacional do motor pode ser determinada a partir da velocidade do eixo de entrada e/ou da velocidade do eixo de saída e da relação de transmissão engatada (ES = IS = OS * GR) . [0021] Alternativamente, para sistemas onde pelo menos parte da troca de marcha é controlada por uma alavanca de mudança manual 43, um sensor pode ser provido para fornecer um sinal de entrada (SL) indicativo da posição da alavanca de mudança. Sistemas deste tipo incluirão sistemas tendo uma seção principal de marchas trocadas manualmente e uma seção divisora automatizada. Sensores deste tipo básico podem ser vistos por referência à patente U.S. N° 5,743,143, a divulgação da qual é aqui incorporada por referência. [0022] O sistema 10 também pode incluir sensores 44 e 46 para detectar a operação do freio de pedal do veículo (também chamado freios de serviço) e freios de motor, respectivamente, e para prover sinais FB e EB, respectivamente, indicativos dos mesmos. [0023] A embreagem mestra 16 pode ser controlada por um pedal de embreagem 48 ou por um atuador de embreagem 50 respondendo a sinais de saída da ECU 28. Alternativamente, um atuador responsivo a sinais de saída de controle pode ser provido, o qual pode ser anulado por operação do pedal de embreagem manual. Na configuração preferida, a embreagem é controlada manualmente e usada somente para partir o veículo (veja as patentes U.S. Nos 4,850,236, 5,272,939 e 5,425,689, as divulgações das quais são incorporadas aqui por referência). A transmissão 14 pode incluir um atuador de transmissão 52, o qual responde a sinais de saida da ECU 28 e/ou o qual envia sinais de saída para a ECU 28 indicativos da posição selecionada do mesmo. Mecanismos de troca de marcha deste tipo, freqüentemente do tipo chamado trocador X-Y, são conhecidos na técnica anterior, como pode ser visto por referência às patentes U.S. Nos 5,305,240 e 5,219,391, as divulgações das quais são incorporadas aqui por referência. O atuador 52 pode trocar a marcha da seção principal e/ou auxiliar da transmissão 14. A condição engatada e desengatada da embreagem 16 pode ser detectada por um sensor de posição (não mostrado) ou pode ser determinada comparando as velocidades do motor (ES) e do eixo de entrada (IS). [0024] O suprimento de combustível do motor é preferivelmente controlado por um controlador eletrônico de motor 54, o qual aceita sinais de comando de e/ou provê sinais de entrada para a ECU 28. Preferivelmente, o controlador de motor 54 comunicar-se-á com uma ligação de dados de padrão industrial DL que se conforma com protocolos industriais bem conhecidos tais como SAE J1922, SAE 1939 e/ou ISO 11898. A ECU 28 pode ser incorporada dentro do controlador de motor 54. [0025] Como é conhecido, para mudança automatizada de marcha, a ECU 28 deve determinar quando trocas de marcha para frente e reduções de marcha são requeridas e se uma troca de marcha simples ou de salto é desejável (veja as patentes U.S. Nos 4,361,060; 4,576,065; 4,916, 979 e 4,947,331, as divulgações das quais são incorporadas aqui por referência. [0026] A fig. 2 é uma representação gráfica dos perfis de ponto de troca de marcha utilizados para determinar quando comandos de troca de marcha devem ser emitidos pela ECU 28 para o atuador de troca de marcha 52. A linha sólida 60 é o perfil default de troca de marcha para frente, enquanto a linha sólida 62 é o perfil default de redução de marcha. Como é sabido, se o veiculo estiver operando à direita do perfil de troca de marcha adiante 60, uma troca de marcha para frente da transmissão 14 deve ser comandada, enquanto se o veiculo estiver operando à esquerda do perfil de redução de marcha 62, uma redução de marcha deve ser comandada. Se o veiculo estiver operando entre os perfis 60 e 62, nenhuma troca de marcha da transmissão é então requerida. [0027] O perfil de troca de marcha 60 é uma representação gráfica das velocidades de motor nas quais trocas de marcha para frente a partir de uma relação de marcha correntemente engatada (GR) são indicadas (ESu/s) para vários graus de deslocamento do acelerador (isto é, demanda). [0028] O perfil de troca de marcha 62 é uma representação gráfica das velocidades de motor (ESD/s) em vários níveis de posição do acelerador, nos quais uma redução de marcha a partir de uma relação de marcha correntemente engatada (GR) para uma relação inferior (GR - N, N = 1, 2, 3) é indicada. Na técnica anterior (veja a linha tracejada 64), é sabido que a velocidade de motor para redução de marcha aumenta com posição do acelerador aumentada (isto é, demanda aumentada pelo motorista para velocidade e torque do motor). [0029] Na presente invenção, há um aumento de etapa no valor de ESD/s acima de um valor predeterminado de deslocamento de acelerador 66 selecionado em cerca de deslocamento de 80% a 100%. Resumidamente, se THL < 80%-100%, uma condição de redução de marcha de cruzeiro é assumida a existir enquanto acima deste valor, uma condição de redução de marcha de potência é assumida a existir. [0030] Como é sabido, todos ou porções dos perfis de troca de marcha 60, 62 estão sujeitos a movimento sob várias condições operacionais. [0031] De acordo com o controle da presente invenção, se uma redução de marcha a partir de uma relação de marcha correntemente engatada (GF) é requerida, o sistema 10 aumentará a velocidade rotacional do eixo de entrada da transmissão 18 para a nova velocidade sincrona para a relação de marcha alvo de redução de marcha desejável (GRalvo) · Esta condição de redução de marcha pode ser realizada quer iniciando uma seqüência para identificar a relação de marcha alvo de redução de marcha desejável (GRalvo) ou controlando o torque do motor para produzir a velocidade rotacional desejada do eixo de entrada da transmissão 18. Normalmente, a condição de redução de marcha resultará em uma taxa de Aceleração do Motor (EA) em ou próxima da taxa de Aceleração Livre do Motor (FEA). Entretanto, se o sistema 10 estiver em uma falsa condição de Neutro, (isto é, o sistema 10 acreditar que a transmissão 14 está em Neutro quando realmente a transmissão 14 está em uma marcha durante a condição de redução de marcha), então aumentar a velocidade do motor pode criar uma situação potencialmente indesejável. Deve ser notado que a presente invenção pode ser aplicada a qualquer condição de redução de marcha, tal como uma redução de marcha de potência, uma redução de marcha automática, uma condição de redução de marcha de potência automática, ou o similar. [0032] Em geral, uma configuração da presente invenção provê um método para detectar uma falsa condição de Neutro do sistema 10 e assume ação apropriada quando uma falsa condição de Neutro é detectada. Quando uma falsa condição de Neutro ocorre, a Aceleração do Motor (EA), isto é, a taxa de mudança de velocidade do motor (ES) como uma função de tempo, será limitada pela massa acrescida do veiculo. Monitorando e comparando com uma taxa de Aceleração Livre do Motor (FEA) durante sincronização para redução de marcha, uma falsa condição de Neutro pode ser detectada e ação apropriada adotada. [0033] Especificamente, a lógica de controle de uma configuração da presente invenção é mostrada em formato de diagrama de fluxo na fig. 3 começando no ponto de partida 3.1 De acordo com a lógica de controle da presente invenção, um reforço de motor para redução de marcha automática no ponto 3.3 ocorrerá quando o sinal de saida (GRT) a partir do console de controle de troca de marcha 42 indicar uma posição neutra no ponto 3.2. [0034] Durante a redução de marcha de potência automática para a relação de marcha alvo de redução de marcha desejada (GRALVo) , a Aceleração do Motor (EA) , isto é, a taxa de mudança da velocidade do motor (ES) como uma função do tempo, é monitorada e/ou registrada pela ECU 28 para calcular a taxa de Aceleração do Motor (EA) como mostrada no ponto 3.4. Então, a ECU 28 compara a taxa de Aceleração do Motor (EA) com a taxa de Aceleração Livre do Motor (FEA) como mostrado no ponto de decisão 3.5. A taxa de Aceleração Livre do Motor (FEA) é definida como um valor predefinido que depende do fabricante do motor e não é a mesma para todos fabricantes. A taxa de Aceleração Livre do Motor também pode ser um valor aprendido uma vez que o fabricante (ou o similar) tenha definido um valor inicial). Tipicamente, a taxa de Aceleração Livre do Motor pode ser, por exemplo, aproximadamente 1200 rpm/s. [0035] Se a taxa de Aceleração do Motor (EA) é menor que a taxa de Aceleração Livre do Motor (FEA), então um falso Neutro é detectado, uma condição de falha está definida, e a transmissão 14 é retida na relação de marcha correntemente engatada (GR), como mostrado no ponto 3.6. Em outras palavras, se a diferença entre a taxa de Aceleração Livre do Motor (FEA) e a taxa de Aceleração do Motor (EA) for maior que um valor predeterminado, então um falso Neutro é detectado e a ação apropriada é tomada. Se a taxa de Aceleração do Motor (EA) não for menor que a taxa de Aceleração Livre do Motor (FEA), então a redução de marcha é continuada como mostrado no ponto 3.7 até que a transmissão 14 alcance a relação de marcha alvo (GRAlvo) · A lógica de controle termina no ponto final 3.8. [0036] Embora a taxa de Aceleração do Motor (EA) e a taxa de Aceleração Livre do Motor (FEA) possam ser usadas para detectar uma falsa condição de Neutro, outros eventos externos, tais como o motor operando em modo degradado ou um sistema de freio de motor/gases de escapamento faltoso ou aderente, também podem afetar a taxa de Aceleração do Motor (EA). Uma solução alternativa para detectar uma falsa condição de Neutro é determinar se a velocidade rotacional do eixo de entrada (IS) e a velocidade rotacional do eixo de saída (OS) permanecem em sincronia com respeito à relação de marcha engatada anteriormente durante sincronização para redução de marcha. Uma solução para minimizar a possibilidade de falsas leituras devido à sincronização do motor baseada em velocidades de eixo de entrada e de saída está descrita na patente U.S. N° 5,682,790, a divulgação da qual é incorporada aqui por referência. [0037] Especificamente, a lógica de controle de uma configuração alternativa da presente invenção é mostrada em formato de diagrama de fluxo na fig. 4 começando no ponto de partida 4.1. De acordo com a lógica de controle desta configuração da presente invenção, um reforço de motor para redução de marcha automática no ponto 4.3 ocorrerá quando o sinal de sarda (GRT) do console de controle de troca de marcha 42 indicar uma posição neutra no ponto 4.2. [0038] Durante a redução de marcha de potência automática para a relação de marcha alvo de redução de marcha desejada (GRAlvo) r a. velocidade rotacional do eixo de entrada (IS) e a velocidade rotacional do eixo de sarda (OS) são monitoradas e/ou registradas pela ECU 28 como mostrado no ponto 4.4. Então, a ECU 28 compara as velocidade rotacionais dos eixos de entrada e de sarda durante sincronização para redução de marcha com as velocidades rotacionais dos eixos de entrada e de sarda da relação de marcha correntemente engatada (GR) como mostrado no ponto de decisão 4.5. Se o ABS ( (OS * GR) -IS) < valor predeterminado, então um falso Neutro é detectado, uma condição de falha é definida, e a transmissão 14 é retida na relação de marcha correntemente engatada (GR), como mostrado no ponto 4.6. O valor predeterminado depende do fabricante do motor e não é o mesmo para todos fabricantes. O valor predeterminado também pode ser aprendido uma vez que o fabricante (ou o similar) tenha definido um valor inicial. Se o ABS((OS * GR) - IS > valor predeterminado, uma condição de falha não é definida, e a redução de marcha é continuada como mostrado no ponto 4.7 até que a transmissão 14 alcance a relação de marcha alvo (GRAlvo) · A lógica de controle termina no ponto final 4.8. [0039] Consequentemente pode ser visto que um sistema/método de controle melhorado para controlar redução de marcha em um sistema de transmissão mecânica pelo menos parcialmente automatizada em um veiculo é provido. [0040] Embora a invenção tenha sido especificamente descrita em conexão com certas configurações especificas da mesma, deve ser entendido que isto é para fins de ilustração e não de limitação, e o escopo das reivindicações anexas deve ser interpretado tão amplamente quanto a técnica anterior permita.