BRPI0811454B1

BRPI0811454B1 - GEAR SHIFT CONTROL METHOD

Info

Publication number: BRPI0811454B1
Application number: BRPI0811454-4A
Authority: BR
Inventors: Fredrik Swartling; Mikael Hanson
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2023-07-11

Abstract

MÉTODO DE CONTROLE DE TROCA DE MARCHA. Em um método e um sistema para controlar a Geometria de Turbina Variável (VTG) de um motor de combustão durante mudança para uma marcha mais alta, a VTG é aberta baseada em uma previsão de quando pressão de gás de exaustão é estabilizada. Durante troca para uma marcha mais alta, a VTG é fechada para uma posição fechada (301) para desenvolver uma pressão de gás de exaustão e reduzir velocidade de motor, e é registrado um parâmetro a partir do qual a aceleração pode ser deduzida. A VTG é determinada a ser aberta para uma resposta de posicionamento aberta em relação ao parâmetro registrado e uma velocidade de motor desejada da troca para uma marcha mais alta (303), e a VTG é aberta em um intervalo de tempo correspondente a dita determinação para reduzir a pressão de gás de exaustão (305). Dessa maneira, a troca para uma marcha mais alta pode ser feita em um curto intervalo de tempo e em condições operacionais suaves.GEAR SHIFT CONTROL METHOD. In a method and system for controlling the Variable Turbine Geometry (VTG) of a combustion engine during shifting to a higher gear, the VTG is opened based on a prediction of when exhaust gas pressure is stabilized. During shifting to a higher gear, the VTG is closed to a closed position (301) to develop exhaust gas pressure and reduce engine speed, and a parameter is recorded from which acceleration can be deduced. The VTG is determined to be opened for an open positioning response relative to the recorded parameter and a desired engine speed of shifting to a higher gear (303), and the VTG is opened at a time interval corresponding to said determination for reduce exhaust gas pressure (305). In this way, switching to a higher gear can be done in a short period of time and under smooth operating conditions.

Description

TECHNICAL FIELD

A presente invenção refere-se a um método e um dispositivo para controlar um motor durante troca de marcha. Em particular, a presente invenção refere-se a um método e dispositivo para controlar um veículo equipado com um motor empregando Tecnologia de Geometria de Turbina Variável (em inglês, VTG).The present invention relates to a method and a device for controlling an engine during gear shifting. In particular, the present invention relates to a method and device for controlling a vehicle equipped with an engine employing Variable Turbine Geometry Technology (VTG).

BACKGROUND

Como ocorre para toda troca de marcha, existe um desejo de minimizar o intervalo de tempo necessário para realizar a troca de marcha. Isto ocorre porque durante troca de marcha não pode haver qualquer torque na linha de transmissão. A troca de marcha também é descrita no pedido de patente internacional, número de publicação internacional WO 03/018974. Além disto, na patente US, US 6,089,018 é descrito um método de controlar um motor VTG durante troca de marcha.As with all gear changes, there is a desire to minimize the time interval required to perform the gear change. This occurs because during gear shifting there cannot be any torque in the transmission line. Gear shifting is also described in the international patent application, international publication number WO 03/018974. Furthermore, in US patent US 6,089,018 a method of controlling a VTG engine during gear shifting is described.

Um motor usado em caminhões e outros veículos com motor pesado, tais como ô- nibus, é um motor provido com uma Geometria de Turbina Variável (VTG), também denominada Turbocompressor de Geometria Variável (sigla em inglês, VGT). Uma razão para empregar a tecnologia VTG é que ela facilita atender às exigências de emissão para motores diesel i.a. Ademais, é desejável manter uma pressão de gás de exaustão estável ao trocar marchas. Uma pressão de gás de exaustão estável é importante para possibilitar uma correta determinação da velocidade de motor gerada pelo motor. Uma velocidade de motor corretamente determinada é um pré-requisito para possibilitar uma troca de marcha suave.An engine used in trucks and other vehicles with heavy engines, such as buses, is an engine provided with a Variable Turbine Geometry (VTG), also called a Variable Geometry Turbocharger (VGT). One reason for employing VTG technology is that it makes it easier to meet emission requirements for a.i. diesel engines. Furthermore, it is desirable to maintain a stable exhaust gas pressure when shifting gears. A stable exhaust gas pressure is important to enable a correct determination of the engine speed generated by the engine. A correctly determined engine speed is a prerequisite for smooth gear shifting.

Consequentemente, existe uma necessidade de um método e um sistema que possam prover uma troca de marcha rápida, que ao mesmo intervalo de tempo propicie uma pressão de gás de exaustão estável em momentos quando a troca de marcha é realizada, de modo que a troca de marcha possa ser executada o mais rapidamente e suave possível.Consequently, there is a need for a method and system that can provide a rapid gear change, which at the same time provides a stable exhaust gas pressure at times when the gear change is performed, so that the gear change march can be performed as quickly and smoothly as possible.

SUMMARY

É um objeto da presente invenção prover um método e um sistema que possam prover uma troca de marcha rápida e suave.It is an object of the present invention to provide a method and system that can provide rapid and smooth gear shifting.

É outro objeto da presente invenção prover um método e um sistema que facilite troca de marcha provendo boas condições de troca de marcha.It is another object of the present invention to provide a method and system that facilitates gear shifting by providing good gear shifting conditions.

Estes objetos e outros são obtidos pelo método, dispositivo e produto de programa de computador conforme expresso nas reivindicações apensas. Desse modo, a fim de obter uma rápida desaceleração da velocidade do motor durante troca de marcha, a VTG é fechada para uma posição fechada maximamente aceitável. A fim de permitir uma troca de marcha suave, a próxima marcha não pode ser engatada quando existir uma alta pressão de gás de exaustão. A VTG é, por conseguinte, aberta certo intervalo de tempo antes de enga- tar a próxima marcha. Desta maneira, a pressão de gás de exaustão é permitida para estabilizar antes de engatar a próxima marcha.These objects and others are obtained by the method, device and computer program product as expressed in the appended claims. Therefore, in order to obtain a rapid deceleration of engine speed during gear shifting, the VTG is closed to a maximally acceptable closed position. In order to allow smooth gear shifting, the next gear cannot be engaged when there is high exhaust gas pressure. The VTG is therefore opened for a certain period of time before engaging the next gear. In this way, the exhaust gas pressure is allowed to stabilize before engaging the next gear.

A fim de que o procedimento de troca de marcha seja o mais rápido possível, a VTG deve ficar em uma posição fechada o máximo possível antes de abrir a VTG para permitir que a pressão do gás de exaustão se estabilize.In order for the gear shifting procedure to be as quick as possible, the VTG must be in a closed position as much as possible before opening the VTG to allow the exhaust gas pressure to stabilize.

De acordo com uma forma de realização da presente invenção, é prevista a redução na velocidade do motor desde quando a VTG é aberta até quando a pressão do gás de exaustão é estabilizada. O modelo de previsão é baseado no conhecimento de que o intervalo de tempo para desenvolver uma pressão de gás de exaustão é equivalente ao intervalo de tempo para a pressão do gás de exaustão retornar a um valor normal, e no fato de que a pressão do gás de exaustão é proporcional à aceleração do motor.According to an embodiment of the present invention, a reduction in engine speed is provided from when the VTG is opened to when the exhaust gas pressure is stabilized. The prediction model is based on the knowledge that the time interval to develop an exhaust gas pressure is equivalent to the time interval for the exhaust gas pressure to return to a normal value, and the fact that the exhaust gas pressure exhaust is proportional to engine acceleration.

Desse modo, de acordo com uma forma de realização da presente invenção a VTG é fechada para uma posição fechada para desenvolver uma pressão de gás de pressão, e é registrado um parâmetro a partir do qual a aceleração do motor pode ser deduzida. A VTG é determinada a ser aberta para uma resposta de posicionamento aberto em relação ao parâmetro registrado e uma velocidade de motor desejada da troca para uma marcha mais alta e a VTG é aberta em um momento correspondente à dita determinação para reduzir a pressão de gás de exaustão. Desta maneira, a troca para uma marcha mais alta pode ser feita em um curto espaço de intervalo de tempo e em condições suaves.Thus, in accordance with an embodiment of the present invention the VTG is closed to a closed position to develop a pressure gas pressure, and a parameter is recorded from which the acceleration of the engine can be deduced. The VTG is determined to be opened for an open positioning response relative to the recorded parameter and a desired engine speed of shifting to a higher gear and the VTG is opened at a time corresponding to said determination to reduce the gas pressure. exhaustion. In this way, shifting to a higher gear can be done in a short space of time and in smooth conditions.

Em uma forma de realização, a VTG é fechada para uma posição maximamente fechada sem ariscar danificar a VTG ao fechar a VTG para uma posição fechada. Desta maneira, o intervalo de tempo para reduzir a velocidade de motor é minimizado sem expor a VTG a uma alta queda de pressão, ameaçando a função da VTG.In one embodiment, the VTG is closed to a maximally closed position without risking damaging the VTG by closing the VTG to a closed position. In this way, the time lag for reducing engine speed is minimized without exposing the VTG to a high pressure drop, threatening VTG function.

Em uma forma de realização, o sistema de controle é adaptado para levar em consideração o intervalo de tempo a partir de quando um sinal para abrir a VTG é gerado para quando a VTG é aberta quando se determina quando a VTG deve ser aberta. Desta maneira uma previsão ainda mais precisa do intervalo de tempo para abertura do VTG pode ser obtida.In one embodiment, the control system is adapted to take into account the time interval from when a signal to open the VTG is generated to when the VTG is opened when determining when the VTG should be opened. In this way an even more accurate prediction of the time interval for opening the VTG can be obtained.

Desse modo, registrando o comportamento da aceleração do motor, por exemplo, monitorando a velocidade do motor ao longo do intervalo de tempo durante geração de uma pressão de gás de exaustão até algum intervalo de tempo durante uma fase de sincronização é possível prever que a redução de pressão de gás de exaustão terá as características correspondentes. Em outras palavras, a integral da aceleração de motor prevista durante um período de redução de pressão de gás de exaustão deverá ser equivalente à diferença de velocidade do motor a partir de quando a VTG é aberta até a pressão de gás de exaustão ter-se estabilizado. A VTG consequentemente pode ser aberta quando a redução da velocidade do motor prevista durante a abertura da VTG for menor do que a diferença entre a ve- locidade do motor corrente e a velocidade do motor alvo para engatar a próxima marcha.In this way, by recording the behavior of engine acceleration, for example, monitoring engine speed over the time interval during generation of an exhaust gas pressure until some time interval during a synchronization phase, it is possible to predict that the reduction of exhaust gas pressure will have the corresponding characteristics. In other words, the integral of predicted engine acceleration during a period of exhaust gas pressure reduction should be equivalent to the difference in engine speed from when the VTG is opened until the exhaust gas pressure has stabilized. . The VTG can consequently be opened when the predicted engine speed reduction during VTG opening is less than the difference between the current engine speed and the target engine speed for engaging the next gear.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

A presente invenção será descrita agora mais detalhadamente por meio de exemplos não limitativos e fazendo-se referência aos desenhos anexos, em que:The present invention will now be described in more detail by means of non-limiting examples and with reference to the attached drawings, in which:

A fig. 1 é uma vista parcial geral de uma linha de transmissão compreendendo um motor incluindo um turbocompressor com VTG.The fig. 1 is a general partial view of a transmission line comprising an engine including a turbocharger with VTG.

A fig. 2 é uma vista esquemática ilustrando alguns parâmetros durante uma troca de marcha de um veículo motorizado.The fig. 2 is a schematic view illustrating some parameters during a gear shift of a motor vehicle.

A fig. 3 é um fluxograma ilustrando etapas realizadas ao se controlar a VTG de um veículo motorizado durante troca para uma marcha mais alta.The fig. 3 is a flowchart illustrating steps taken when controlling the VTG of a motor vehicle during shifting to a higher gear.

DETAILED DESCRIPTION

Na fig. I partes selecionadas de uma transmissão 100 de um veículo motorizado 10 são esquematicamente ilustradas. A transmissão ilustrada na fig. 1, por exemplo, pode ser desenhada para fazer parte de um caminhão ou qualquer outro veículo pesado, tal como um ônibus ou semelhante. A transmissão 100 compreende um motor 101. O motor 101 compreende um turbocompressor acionado por uma turbina tendo uma Geometria de Turbina Variável VTG 103. A VTG é provida com meio regulador (não mostrado) para abertura e fechamento da VTG em resposta aos diferentes sinais de controle. O motor é conectado ainda a uma caixa de câmbio semiautomática 105.In fig. I selected parts of a transmission 100 of a motor vehicle 10 are schematically illustrated. The transmission illustrated in fig. 1, for example, can be designed to form part of a truck or any other heavy vehicle, such as a bus or similar. The transmission 100 comprises an engine 101. The engine 101 comprises a turbocharger driven by a turbine having a Variable Turbine Geometry VTG 103. The VTG is provided with regulating means (not shown) for opening and closing the VTG in response to different input signals. control. The engine is also connected to a 105 semi-automatic gearbox.

O motor 101 e a caixa de câmbio 105 são controlados por pelo menos unidade de controle 107, por exemplo, uma unidade de controle eletrônico (ECU). A unidade de controle é adaptada para receber sinais de sensor de diferentes partes do veículo, incluindo da caixa de câmbio e do motor. A unidade de controle 107 também é adaptada para prover sinais de controle para diferentes partes e componentes do veículo, tal como o motor, incluindo, por exemplo, sinais de controle para a VTG e a caixa de câmbio.The engine 101 and the gearbox 105 are controlled by at least a control unit 107, for example an electronic control unit (ECU). The control unit is adapted to receive sensor signals from different parts of the vehicle, including the gearbox and engine. The control unit 107 is also adapted to provide control signals for different parts and components of the vehicle, such as the engine, including, for example, control signals for the VTG and the gearbox.

O controle das diferentes partes e componentes do veículo é governado por instruções pré-programadas armazenadas na unidade de controle. As instruções pré- determinadas tipicamente consistem de um produto de programa de computador 109 armazenado em uma meio de armazenamento digital, tal como Memória de Acesso Aleatório (RAM), flash, EPROM, EEPROM, ou Memória Somente de Leitura (ROM) que é executado pela unidade de controle. Mudando as instruções pré-determinadas, o veículo pode ser levado a se comportar diferentemente em uma situação particular. Na fig. 2, é mostrada uma vista esquemática ilustrando uma variação típica de alguns parâmetros durante a troca de marcha de um veículo motorizado. Os parâmetros ilustrados são parâmetros correspondentes à aceleração do motor, torque com roda livre, velocidade do motor e pressão de gás de exaustão. Na fig. 3 é mostrado um fluxograma ilustrando algumas etapas de procedimento re- alizadas ao controlar uma VTG de um veículo motorizado durante troca para uma marcha mais alta, tal como ilustrado na fig. 2, de acordo com uma forma de realização da presente invenção. Primeiro, para obter uma rápida desaceleração da velocidade do motor durante troca de marcha, a VTG é fechada para uma posição fechada. Em uma forma de realização a VTG é fechada a uma posição fechada maximamente aceitável sem risco de danificar uma VTG, etapa 301. Isto pode ser obtido, por exemplo, medindo a queda de pressão sobre uma VTG e controlando uma VTG, de modo que a queda de pressão não exceda algum valor de pressão limiar pré-determinado.Control of the different parts and components of the vehicle is governed by pre-programmed instructions stored in the control unit. The predetermined instructions typically consist of a computer program product 109 stored on a digital storage medium, such as Random Access Memory (RAM), flash, EPROM, EEPROM, or Read-Only Memory (ROM) that is executed by the control unit. By changing the predetermined instructions, the vehicle can be made to behave differently in a particular situation. In fig. 2, a schematic view is shown illustrating a typical variation of some parameters during gear shifting of a motor vehicle. The illustrated parameters are parameters corresponding to engine acceleration, freewheeling torque, engine speed and exhaust gas pressure. In fig. 3 a flowchart is shown illustrating some procedural steps performed when controlling a VTG of a motor vehicle during shifting to a higher gear, as illustrated in fig. 2, according to an embodiment of the present invention. First, to achieve rapid deceleration of engine speed during gear shifting, the VTG is closed to a closed position. In one embodiment the VTG is closed to a maximally acceptable closed position without risk of damaging a VTG, step 301. This can be achieved, for example, by measuring the pressure drop over a VTG and controlling a VTG, so that the pressure drop does not exceed some pre-determined threshold pressure value.

A fim de que o procedimento de troca de marca seja o mais rápido possível, uma VTG deve ficar em uma posição fechada o máximo possível antes de abrir uma VTG para permitir que a pressão de gás de exaustão se estabilize. De acordo com uma forma de realização da presente invenção, é prevista a redução na velocidade do motor desde quando uma VTG é aberta até quando a pressão de gás de exaustão é estabilizada. O modelo de previsão é baseado no conhecimento de que o intervalo de tempo para desenvolver uma pressão de gás de exaustão é equivalente ao intervalo de tempo para a pressão de gás de exaustão retornar a um valor normal e no fato de que a pressão de gás de exaustão é proporcional â aceleração do motor.In order for the brand change procedure to be as quick as possible, a VTG should be in a closed position as long as possible before opening a VTG to allow the exhaust gas pressure to stabilize. According to an embodiment of the present invention, a reduction in engine speed is provided from when a VTG is opened to when the exhaust gas pressure is stabilized. The forecast model is based on the knowledge that the time interval to develop an exhaust gas pressure is equivalent to the time interval for the exhaust gas pressure to return to a normal value and the fact that the exhaust gas pressure exhaust is proportional to engine acceleration.

Um procedimento de controle de VTG também pode ser adaptado para levar em consideração o intervalo de tempo de espera entre enviar um sinal para abrir uma VTG e quando uma VTG se abre. Durante o intervalo de tempo entre estes dois eventos, por e- xemplo, sinalizando para abrir e a abertura real, existirá um aumento de pressão continuado. Desse modo, levando em consideração ao intervalo de tempo de espera, pode ser obtida uma previsão mais precisa da redução da velocidade do motor a partir de quando um sinal de controle para abrir uma VTG é gerado.A VTG control procedure can also be adapted to take into account the delay time interval between sending a signal to open a VTG and when a VTG opens. During the time interval between these two events, for example, signaling to open and the actual opening, there will be a continued pressure increase. In this way, taking into account the waiting time interval, a more accurate prediction of the reduction in engine speed can be obtained from when a control signal to open a VTG is generated.

Desse modo, registrando o comportamento da aceleração do motor durante geração de uma pressão de gás de exaustão até algum intervalo de tempo durante uma fase de sincronização é possível prever que a redução de pressão de gás de exaustão terá as características correspondentes. Em outras palavras, o integral da aceleração de motor prevista durante um período de redução de pressão de gás de exaustão deverá ser equivalente à diferença de velocidade do motor a partir de quando uma VTG é aberta até a pressão de gás de exaustão ter-se estabilizado. Uma VTG, Consequentemente, pode ser aberta quando a diferença de velocidade do motor for menor do que a velocidade atual do motor e velocidade desejada do motor para engatar a próxima marcha.In this way, by recording the behavior of engine acceleration during the generation of an exhaust gas pressure up to a certain time interval during a synchronization phase, it is possible to predict that the reduction in exhaust gas pressure will have the corresponding characteristics. In other words, the integral of the predicted engine acceleration during a period of exhaust gas pressure reduction should be equivalent to the difference in engine speed from when a VTG is opened until the exhaust gas pressure has stabilized. . A VTG, consequently, can be opened when the engine speed difference is less than the current engine speed and desired engine speed to engage the next gear.

Consequentemente, uma VTG poderia ser aberta em um intervalo de tempo que satisfaça a seguinte condição. ((Velocidade Atual do motor) - (Diferença de velocidade prevista antes de pressão estável)) < (velocidade desejada do motor) [1]Consequently, a VTG could be opened in a time interval that satisfies the following condition. ((Current engine speed) - (Predicted speed difference before stable pressure)) < (desired engine speed) [1]

Na etapa 303 o procedimento verifica se a condição [1] é atendida.In step 303 the procedure checks whether condition [1] is met.

Devido a que uma troca de marcha suave requer uma baixa pressão de gás de e- xaustão, uma VTG é aberta algumas vezes antes de engatar a próxima marcha, etapa 305. Desta maneira, a pressão de gás de exaustão pode se estabilizar antes de engatar a próxi- 5 ma marcha, o que, por sua vez, permite uma troca de marcha suave. Finalmente, quando a velocidade do motor tiver atingido uma velocidade, a velocidade desejada, que sinaliza que uma troca de marcha pode ser realizada, a troca de marcha é realizada, etapa 307.Because smooth gear shifting requires low exhaust gas pressure, a VTG is opened a few times before engaging the next gear, step 305. This way, the exhaust gas pressure can stabilize before engaging. the next 5th gear, which in turn allows for smooth gear shifting. Finally, when the engine speed has reached a speed, the desired speed, that signals that a gear change can be performed, the gear change is performed, step 307.

Usando o método e sistema conforme descrito neste documento e registrando o comportamento da aceleração do motor ou um parâmetro a partir do qual a aceleração do 10 motor pode ser deduzida, durante geração de uma pressão de gás de exaustão, o procedimento de troca de marcha pode ser feito rápida e suavemente.Using the method and system as described in this document and recording the engine acceleration behavior or a parameter from which the engine acceleration can be deduced, during generation of an exhaust gas pressure, the gear shifting procedure can be be done quickly and smoothly.

Claims

1. Method of controlling a Variable Turbine Geometry (103) of a combustion engine (101) energizing a motor vehicle (10) during a shift to a higher gear, CHARACTERIZED by the fact that it comprises the steps of: closing (301) the Variable Turbine Geometry to a maximally permitted closed position to develop an exhaust gas pressure, record a parameter from which engine acceleration can be calculated, determine (303) when the Variable Turbine Geometry should be opened based on the less in said registered parameter and a desired engine speed for shifting to a higher gear, and opening (305) the Variable Turbine Geometry at a time corresponding to said determination to reduce the exhaust gas pressure.

2. Method, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that it comprises the step of closing the Variable Turbine Geometry to a maximally closed position by measuring the pressure drop through the Variable Turbine Geometry and controlling the Variable Turbine Geometry so that the pressure drop does not exceed a certain predetermined limit value.

3. Method, according to claim 1 or 2, CHARACTERIZED by the fact that it comprises the step of taking into account in the calculation the time interval from when a signal to open the Variable Turbine Geometry is generated until when the Variable Turbine is opened when determining when the Variable Turbine Geometry should be opened.

4. Method, according to claims 1 to 3, CHARACTERIZED by the fact that it comprises the step of recording the engine speed as the parameter from which the engine acceleration can be calculated.

5. Method, according to claims 1 to 4, CHARACTERIZED by the fact that it comprises the step of deciding whether the Variable Turbine Geometry should open when the condition ((Current engine speed) - (predicted speed difference before stable pressure )) < (Desired engine speed) is satisfied.

6. Control system for controlling the position of a Variable Turbine Geometry (103) of a combustion engine (101) energizing a motor vehicle (10) during a shift to a higher gear, CHARACTERIZED by the fact that it comprises: medium ( 107) to close the Variable Turbine Geometry to a maximally permissible closed position to develop an exhaust gas pressure, means (107) to record a parameter from which engine acceleration can be calculated, means (107) to determine when the Variable Turbine Geometry must be opened based on at least said recorded parameter and a desired engine speed for shifting to a higher gear, and one-half (107) to open the Variable Turbine Geometry in relation to said determination.

7. System, according to claim 6, CHARACTERIZED by the fact that it comprises a means for closing the Variable Turbine Geometry to a maximally closed position without damaging the Variable Turbine Geometry when closing the Variable Turbine Geometry.

8. System, according to claim 6 or 7, CHARACTERIZED by the fact that it comprises a means for taking into account in the calculation the time interval from which when a signal to open the Variable Turbine Geometry is generated until when the Geometry Turbine Geometry is opened when determining when the Variable Turbine Geometry should be opened.

9. System according to any one of claims 6 to 8 CHARACTERIZED by the fact that it comprises means for recording the speed of the engine as the parameter from which the acceleration of the engine can be calculated.

10. System, according to claims 6 to 9, CHARACTERIZED by the fact that it comprises means for deciding whether the Variable Turbine Geometry should open when the condition ((Current engine speed) - (Predicted speed difference before stable pressure) ) < (Desired engine speed) is satisfied.