ES2327856T3 - Transmisor de energia para vehiculos que emplean acoplamiento de fluido. - Google Patents

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Nobuyuki Iwao
Yasushi Yamamoto
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    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
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Abstract

Un dispositivo de transmisión de potencia de un vehículo en el que: un acoplamiento de fluido (2) está acoplado a un motor (61) equipado con un turbocompresor (62); dicho acoplamiento de fluido (2) incluye una bomba acoplada al cigüeñal de dicho motor (61), una turbina (22) acoplada al árbol de salida de dicho acoplamiento de fluido, y un embrague de bloqueo (25) para conectar dicha bomba con dicha turbina (22); y que incluye un dispositivo (70) de control de embrague de bloqueo que, en la puesta en marcha del vehículo, desconecta dicho embrague de bloqueo (25) para poner en marcha el vehículo permitiendo que dicha bomba (21) y dicha turbina (22) deslicen, y después de la puesta en marcha, conecta el embrague de bloqueo (25) mientras el vehículo se está desplazando a una velocidad baja; caracterizado porque dicho dispositivo (70) de control de embrague de bloqueo incluye medios para detectar la velocidad de cambio en las revoluciones de dicho motor, y dicho dispositivo (70) de control de embrague de bloqueo comienza conectando dicho embrague de bloqueo (25) en un momento en el que la velocidad de cambio en las revoluciones de dicho motor resulta menor que un valor predeterminado, de modo que dicho embrague de bloqueo es conectado antes de que dicho turbocompresor (62) alcance su estado de salida elevada.

Description

Transmisor de energía para vehículos que emplean acoplamiento de fluido.
Campo técnico
El presente invento se refiere a un dispositivo de transmisión de potencia de un vehículo que incluye un acoplamiento de fluido entre un motor y una transmisión, haciendo posible conseguir un arranque suave utilizando el deslizamiento entre la bomba y la turbina en el acoplamiento de fluido en el momento de poner en marcha el vehículo sin requerir un accionamiento incómodo del embrague por el conductor del vehículo.
Técnica anterior
Una variedad de tipos de dispositivos de transmisión de potencia de un vehículo para una conducción fácil ha sido desarrollada en un intento de facilitar la conducción de vehículos y reducir la fatiga a los conductores accionando de manera automática el embrague o la transmisión que transmite la potencia del motor a las ruedas.
Un ejemplo representativo puede ser un denominado vehículo AT mediante el uso de un dispositivo de transmisión de potencia que comprende un convertidor de par que es un dispositivo de transmisión de fluido y un mecanismo de engranaje planetario. Uno de ellos puede ser un dispositivo de transmisión de potencia para conducción fácil que usa una transmisión del tipo de un mecanismo de engranaje de eje paralelo similar al de un denominado vehículo manual combinado con un embrague automático, omitiendo el funcionamiento del embrague en el momento en que el conductor intenta cambiar de velocidad usando la palanca de cambio de marchas, y ha sido ya empleado en los vehículos situados en el mercado. Se ha previsto también un dispositivo de transmisión de potencia que cambia automáticamente el engranaje dependiendo de las condiciones de desplazamiento del vehículo mediante el uso de un controlador electrónico y un accionador para hacer funcionar la transmisión en vez de ser accionado por el conductor.
En los últimos años, ha sido desarrollado un dispositivo de transmisión de potencia que tiene un acoplamiento de fluido interpuesto entre un motor y una transmisión para usar en vehículos equipados con un motor diesel. El acoplamiento de fluido es un dispositivo de transmisión de fluido. A diferencia del convertidor de par, sin embargo, el acoplamiento de fluido no tiene base de estator y no tiene una función para aumentar el par, pero es más simple de estructura que el convertidor de par.
El documento US 2003/195084 A1 muestra un aparato para controlar un embrague de bloqueo dispuesto en un sistema de conducción de un vehículo automóvil que incluye un motor de combustión pobre provisto con un turbocompresor. El aparato está dispuesto para colocar el embrague de bloqueo en un estado completamente aplicado y/o un estado de control de deslizamiento mientras un estado de desplazamiento del vehículo automóvil está en un área de aplicación predeterminada o área de control de deslizamiento del embrague de bloqueo. El aparato incluye un dispositivo de cambio de área de aplicación accionable para cambiar el área de aplicación del embrague de bloqueo, sobre la base de una presión de turboalimentación establecida por el turbocompresor, y/o medios de cambio de área de control de deslizamiento para cambiar el área de control de deslizamiento, sobre la base de la presión de turboalimentación. Se ha descrito también un aparato para controlar un motor de combustión pobre provisto con un turbocompresor, cuyo aparato incluye un dispositivo para cambiar un intervalo de una relación aire/combustible de una mezcla aire-combustible del motor para una presión de turboalimentación dada, sobre la base de al menos un estado operativo y estado de deslizamiento del embrague de bloqueo.
El documento US-A-4944199 describe un controlador que controla un motor en cooperación con una transmisión automática que es automáticamente bloqueada cuando una velocidad de funcionamiento del motor es más elevada que una velocidad de bloqueo de transmisión previamente establecida. El controlador incluye un dispositivo de aumento de potencia del motor. Cuando una velocidad del motor en funcionamiento resulta menor que la velocidad de liberación del bloqueo de transmisión, la velocidad de liberación del bloqueo de transmisión es corregida de acuerdo con las tasas de desaceleración.
El documento US 2000/006848 A1 muestra un aparato para controlar un embrague de bloqueo dispuesto en un sistema de conducción de un vehículo automóvil que incluye un motor de combustión pobre provisto con un turbocompresor. El aparato está dispuesto para colocar el embrague de bloqueo en un estado aplicado completamente y/o un estado de control de deslizamiento mientras una condición de desplazamiento del vehículo automóvil está en un área de aplicación predeterminada o en un área de control de deslizamiento del embrague de bloqueo. El aparato incluye un dispositivo de cambio de área de aplicación accionable para cambiar el área de aplicación del embrague de bloqueo, sobre la base de una presión de turboalimentación establecida por el turbocompresor, y/o medios de cambio del área de control de deslizamiento para cambiar el área de control de deslizamiento, sobre la base de la presión de turboalimentación. Se ha descrito también un aparato para controlar un motor de combustión pobre provisto con un turbocompresor, cuyo aparato incluye un dispositivo para cambiar un intervalo de una relación aire/combustible de una mezcla aire-combustible del motor para una presión de turboalimentación dada, sobre la base de al menos uno de un estado de funcionamiento y un estado de deslizamiento del embrague de bloqueo.
Estando interpuesto el acoplamiento de fluido, el vehículo puede ser puesto en marcha utilizando deslizamiento entre la bomba y la turbina en el acoplamiento de fluido particularmente cuando el vehículo usa un motor diesel que produce un gran par en una región de bajas revoluciones del motor. En particular, éste realiza fácilmente una puesta en marcha suave sin requerir trabajo de embrague sofisticado que es llevado a cabo en el momento de poner en marcha un vehículo manual y, al mismo tiempo, absorbe la fluctuación del par del motor durante la marcha en vacío y, además, reduce la vibración y el ruido. Un ejemplo del dispositivo de transmisión de potencia que tiene un acoplamiento de fluido entre el motor y la transmisión ha sido descrito en el documento JP-A-2001-241546.
Un dispositivo de transmisión de potencia de un vehículo equipado con el acoplamiento de fluido anterior será descrito a continuación con referencia a las figs. 2 y 3. La fig. 2 es una vista en sección que ilustra un dispositivo de transmisión de potencia entre el cigüeñal de un motor diesel y la transmisión, y en el que un acoplamiento de fluido 2 está enlazado en la parte posterior del cigüeñal 1 y una transmisión 4 que tiene un mecanismo de engranaje de eje paralelo está enlazada además a él mediante un embrague 3 en baño de aceite de múltiples discos. El acoplamiento de fluido 2 incluye una bomba 21 y una turbina 22 que puede ser hecha girar independientemente una de otra, y un alojamiento 23 del mismo está llenado con un aceite de operación. La bomba 21 en el acoplamiento de fluido está acoplada íntegramente al cigüeñal 1 del motor diesel usando el alojamiento 23 y una placa de accionamiento 11. Además, un árbol de salida 24 del acoplamiento de fluido 2 está acoplado a la turbina 22, y una parte de cubo 31 de un árbol de entrada de un embrague 3 en baño de aceite de múltiples discos está acoplada al otro extremo del árbol de salida 24 por ajuste estriado, respectivamente. La parte de cubo 32 del árbol de salida del embrague 3 en baño de aceite de múltiples discos es acoplada al eje de entrada 41 de la transmisión 4 por ajuste estriado.
Cuando el motor diesel es puesto en marcha para arrancar el vehículo, la bomba 21 del acoplamiento de fluido 2 comienza a girar junto con el cigüeñal 1, y alimenta el aceite de operación a la turbina 22. El caudal del aceite de operación que circula en la turbina 22 desde la bomba 21 aumenta con un aumento en las revoluciones del motor diesel, y un par incrementado actúa sobre la turbina 22. El embrague 3 en baño de aceite de múltiples discos conectado al acoplamiento de fluido 2 está en un estado conectado debido a la presión de aceite que actúa sobre las placas de ficción excepto cuando cambia la velocidad del vehículo. Antes de poner en marcha el vehículo, la transmisión 4 es aplicada con el engranaje de puesta en marcha, y el vehículo está inmóvil ya que el pedal del freno ha sido pisado. En este momento, la turbina 22, también, está inmóvil. Cuando el pedal del freno es liberado, sin embargo, la turbina 22 comienza a girar, y el vehículo comienza a desplazarse mediante el embrague 3 en baño de aceite de múltiples discos y la transmisión 4. Después del arranque del vehículo, las revoluciones del motor diesel aumentan, y las revoluciones de la turbina 22 aumentan correspondientemente. El deslizamiento del acoplamiento de fluido 2 disminuye con el paso del tiempo después del arranque, las revoluciones de la turbina 22 aumentan gradualmente para aproximarse a las revoluciones de la bomba 21 (para aproximarse a las revoluciones del motor diesel), y la relación de velocidad del mismo se aproxima a 1, es decir, la relación de las revoluciones de la turbina a las revoluciones de la bomba en el acoplamiento de fluido se aproxima a 1.
Utilizando el acoplamiento de fluido 2 como se ha descrito antes, el vehículo puede ser puesto en marcha suavemente debido al deslizamiento entre la bomba 21 y la turbina 22. En la medida en que el acoplamiento de fluido 2 implica deslizamiento, sin embargo, la eficiencia de transmisión de potencia nunca alcanza el 100% y el motor diesel consume el combustible malgastándolo. Cuando el vehículo arranca y realiza un desplazamiento normal, por ello, se desea detener la función del acoplamiento de fluido 2 y acoplar directamente el cigüeñal 1 a la transmisión 4 durante el desplazamiento a una velocidad baja, por ejemplo, de aproximadamente 20 km/h. Por ello, el acoplamiento de fluido 2 está provisto con un embrague de bloqueo 25 para conectar la bomba 21 y la turbina 22 juntas.
El embrague de bloqueo 25 está situado enfrente de la superficie interior del alojamiento 23 que acopla el cigüeñal 1 a la bomba 21, y está constituido por un disco de embrague 26 acoplado a la turbina 22 y una guarnición de fricción 27 prevista en el lado de la superficie frontal del mismo. La desconexión y conexión del embrague de bloqueo 25 son controladas cambiando el paso de flujo a través del cual el aceite de operación de una presión elevada fluye en el alojamiento 23 del embrague de fluido 2. Para este propósito como se ha mostrado en la fig. 3 que es una vista en sección vertical, una bomba cicloide 51 para alimentar a presión el aceite de operación y válvula de cambio 52 de paso de flujo del aceite de operación, están montadas en una parte de pared 5 de división en la parte posterior del acoplamiento de fluido 2. La válvula de cambio 52 de paso de fluido es controlada por un dispositivo 70 de control de embrague de bloqueo.
El aceite de operación presurizado por la bomba cicloide 51 fluye a una cámara 28 enfrente del disco de embrague 26 desde el paso en la parte central del árbol de salida 24, fluye a una cámara 29 en la parte posterior a través de un espacio estrecho en la parte periférica exterior del disco de embrague 26, y fluye a una cámara de operación definida por la bomba 21 y la turbina 22. En este caso, la presión en la cámara 28 de la parte frontal es más elevada que en la cámara 29 en la parte posterior. Por ello, el disco de embrague 26 es separado del alojamiento 23, y el embrague de bloqueo 25 es desconectado. Cuando el flujo es invertido usando la válvula de cambio 52 de paso de flujo, la presión en el lado de la superficie posterior del disco de embrague 26 resulta elevada y la guarnición de fricción 27 llega a aplicarse con la superficie interior del alojamiento 23, por lo que el embrague de bloqueo 25 es conectado, y la bomba 21 y la turbina 22 en el acoplamiento de fluido 2 son acopladas directamente juntas. La válvula de cambio 52 de paso de fluido es cambiada por el dispositivo 70 de control de embrague de bloqueo que varía gradualmente la relación de servicio de impulsos usando una válvula piloto para evitar el impacto provocado por la conexión repentina del embrague de bloqueo 25. La constitución detallada del embrague de bloqueo 25 y un método de control del mismo han sido descritos en la publicación de patente descrita antes.
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El funcionamiento en el momento de poner en marcha el dispositivo de transmisión de potencia del vehículo usando el acoplamiento de fluido con el embrague de bloqueo será descrito después con referencia a la fig. 8. La fig. 8 ilustra cambios en las revoluciones de la turbina y en las revoluciones del motor (revoluciones de la bomba en el acoplamiento de fluido) después de la puesta en marcha del vehículo, habiendo montado en el mismo un motor diesel del tipo de aspiración normal que tiene un gran desplazamiento. Cuando el vehículo está parado, el motor está girando a una velocidad de marcha en vacío o ralentí de aproximadamente 500 rpm, las ruedas están inmóviles y, por tanto, el número de revoluciones de la turbina es cero. Cuando el conductor aprieta el pedal del acelerador en este estado, las revoluciones del motor aumentan, el par aumenta, la turbina comienza a girar, y el vehículo comienza el desplazamiento. Después de ello, las revoluciones de la turbina aumentan acompañando a un aumento en las revoluciones del motor, y la velocidad del vehículo aumenta gradualmente. Cuando las revoluciones de la turbina en el acoplamiento de fluido se aproximan a las revoluciones del motor, la velocidad del vehículo alcanza un valor predeterminado y las revoluciones del motor alcanzan cerca de 1500 rpm que es un número de revoluciones de calado que será descrito después, el dispositivo de control produce una instrucción para colectar el embrague de bloqueo, y la bomba y la turbina son conectadas juntas (bloqueo) de acuerdo con la instrucción; es decir, las dos giran juntas de forma integral. En un momento en que la instrucción es emitida, la relación de velocidad que es una relación de revoluciones de la turbina y la bomba es de aproximadamente 0,8, y el embrague de bloqueo puede ser conectado suavemente.
Aquí, las revoluciones de calado del acoplamiento de fluido serán descritas con referencia a la fig. 4. Cuando el acoplamiento de fluido que tiene un tamaño predeterminado y una capacidad de par es combinado con un motor de tipo de aspiración natural (motor de AN) y cuando las revoluciones del motor son aumentadas mientras la turbina en el acoplamiento de fluido permanece en reposo, el par de carga que actúa en la bomba acoplada íntegramente al motor aumenta conforme con una curva de grado secundario dependiendo de un aumento en las revoluciones. Como para el par de salida del motor de tipo de aspiración natural, por otro lado, el motor diesel tiene características planas como se ha representado por una línea continua, es decir, el par permanece casi constante a pesar de un cambio en las revoluciones. Por ello, las revoluciones son equilibradas en un punto donde una curva del par de salida nominal del motor encuentra a una curva del par de carga de la bomba, y las revoluciones del motor ya no aumentan más. Las revoluciones del motor en este estado equilibrado son llamadas revoluciones de calado. Con el dispositivo de transmisión de potencia que tiene el acoplamiento de fluido con el embrague de bloqueo interpuesto entre el motor y la transmisión, en general, el embrague de bloqueo es ajustado para ser conectado cerca de las revoluciones de calado después del arranque. Cuando las revoluciones de la bomba aumentan a las revoluciones de calado, la relación de velocidad es, normalmente, próxima a 0,8. Por ello, el embrague de bloqueo es conectado suavemente. Después de ello, el acoplamiento de fluido implica que no hay deslizamiento y asegura una eficiencia de transmisión del 100%.
En el vehículo que monta aspiración natural, es decir, que monta el motor que no está sobrealimentado, el embrague de bloqueo puede ser conectado y el vehículo después de haber arrancado puede ser acelerado perfectamente si el embrague de bloqueo está ajustado para ser conectado cuando la velocidad del vehículo ha excedido de un valor predeterminado y las revoluciones del motor han alcanzado casi las revoluciones de calado. Cuando un llamado motor turbo equipado con un turbocompresor para alimentar en un intento de aumentar la salida del motor es combinado con el acoplamiento de fluido, sin embargo, ha quedado claro que las revoluciones del motor después de su puesta en marcha suben y una vez que alcanzan un número de revoluciones casi constante y, después de ello, aumentan gradualmente de nuevo y crean un fenómeno en que las revoluciones resultan constantes otra vez a un nivel de alta velocidad (véase fig. 5). Este fenómeno aparece visiblemente en un motor que tiene montado en él un turbocompresor de una gran capacidad que aumenta la salida del motor sobre un amplio intervalo; es decir, el fenómeno que expresa como si existiese una pluralidad de revoluciones de calado (de aquí en lo que sigue llamado "calado de dos pasos").
Se ha considerado que el calado de dos pasos proviene de las características de salida del motor turbo representado por las líneas de trazos en la fig. 4. Es decir, en el motor turbo, el turbocompresor en el arranque no está exhibiendo aún su capacidad a un grado suficiente, la presión (sobrealimentación) del aire alimentado a los cilindros del motor es baja y, por ello, el par de salida del motor es bajo, exhibiendo características como se ha presentado por la línea de trazos más inferior en la fig. 4. Si el motor turbo es combinado con el mismo acoplamiento de fluido que el usado por el motor de aspiración natural, la revolución es equilibrada una vez en un punto (Marca O) donde la línea de trazos más inferior encuentra a una curva de par de carga de la bomba; es decir, las revoluciones del motor alcanzan el límite (revoluciones de calado del primer paso en la fig. 5). El turbocompresor por su propia naturaleza es accionado por el gas de escape del motor. En la puesta en marcha del motor o durante la operación de baja carga donde la cantidad de gases de escape es pequeña, por ello, sus revoluciones son tan bajas que su función no es exhibida en un grado suficiente. El grado de función del turbocompresor está estrechamente relacionado con las condiciones operativas del motor y es aprovechado como un cambio en la sobrealimentación en el tubo de admisión o como un cambio en las revoluciones del motor. Aquí, el estado operativo del turbocompresor es denominado como "salida del turbocompresor".
Como las revoluciones aumentan con un aumento en la salida del turbocompresor y como el par de salida del motor aumenta con un aumento en la sobrealimentación, el punto de equilibrio del par de carga de la bomba en el acoplamiento de fluido se desplaza hacia la dirección de un número de revoluciones elevado. Después de ello, como la salida del turbocompresor resulta estacionaria para satisfacer la condición de funcionamiento del motor, las revoluciones del motor resultan constantes en el punto de equilibrio. Cuando el motor entra finalmente en la condición de funcionamiento nominal y la sobrealimentación debida al turbocompresor resulta lo mismo que cuando el motor está en funcionamiento de carga completa, las características de salida resultan como se ha representado por la línea de trazos más superior que está equilibrada de nuevo en un punto donde encuentra a la curva del par de carga de la bomba, y las revoluciones del motor no aumentan ya más (revoluciones de calado del segundo paso en la fig. 5). En un motor que vuelve a hacer circular los gases de escape en un intento para reducir el NOx en los gases de escape (EGR) no estando limitado al motor que ha montado en él el turbocompresor de una gran capacidad para aumentar la salida del motor sobre un amplio intervalo, por ejemplo, los gases de escape son hechos circular de nuevo durante la operación de carga baja del motor y la recirculación es detenida cerca del funcionamiento a carga completa. Por ello, una diferencia la salida del turbocompresor aumenta además entre cuando el motor es puesto en marcha y cuando el motor está en el funcionamiento a carga completa.
Cuando el acoplamiento de fluido con el embrague de bloqueo es acoplado al motor del turbo, sin embargo, resultó claro que ahí aparece un problema relativo a la temporización para conectar el embrague de bloqueo después de la puesta en marcha del vehículo. Si, por ejemplo, una instrucción de bloqueo es producida cuando las revoluciones del motor se han aproximado a las revoluciones de la turbina hasta una relación de velocidad de aproximadamente 0,8 después de la ocurrencia del calado del primer escalón como la del motor de aspiración natural, estos momentos justo aquel en el que la sobrealimentación aumenta acompañando un aumento en la salida del turbocompresor. Por ello, el par de salida y las revoluciones del motor aumentan de nuevo, conectando el embrague de bloqueo resultan pérdidas de estabilidad y, como resultado, un periodo de tiempo prolongado es requerido para la conexión o la conexión del embrague de bloqueo es acompañada por un impacto incrementado. La fig. 9 es un gráfico que ilustra un cambio en las revoluciones del motor cuando el acoplamiento de fluido es combinado con un motor turbo que está muy sobrealimentado usando un turbocompresor de una gran capacidad y cuando la instrucción de bloqueo es producida en un momento en que la relación de velocidad resulta 0,8. Se aprenderá que después de que se haya producido la instrucción de bloqueo, las revoluciones del motor varían de modo evidente, se requiere un periodo de tiempo prolongado para conectar el embrague de bloqueo, y las características de aceleración son deterioradas antes y después de que el embrague de bloqueo sea sujetado.
Descripción del invento
En vista de los problemas antes mencionados, es un objeto del presente invento obtener una temporización apropiada para conectar el embrague de bloqueo después de la puesta en marcha en un dispositivo de transmisión de potencia de un vehículo en el que un motor turbo y un acoplamiento de fluido con el embrague de bloqueo son combinados juntos. Para resolver este objeto el presente invento proporciona un dispositivo de transmisión de potencia de vehículo que tiene las características de la reivindicación 1ª.
El motor turbo equipado con el turbocompresor implica una demora en el funcionamiento del turbocompresor. Cuando es combinado con el acoplamiento de fluido, por ello, las características de calado en dos pasos antes mencionadas son exhibidas perdiendo estabilidad en la conexión del embrague de bloqueo. En el presente invento, sin embargo, el dispositivo de control para conectar el embrague de bloqueo está equipado con medios para detectar la condición operativa del turbocompresor, y está vigilando la condición operativa. El dispositivo de control comienza a conectar el embrague de bloqueo en un momento antes de que el turbocompresor alcance su estado de salida elevado. Por ello, la conexión del embrague de bloqueo es completada antes de que la salida del turbocompresor aumente de modo que aumente la sobrealimentación y antes de que las revoluciones y el par de salida del motor sean incrementados.
Es decir, el turbocompresor alcanza un estado operativo estacionariamente después del paso de un periodo de demora de funcionamiento, siendo determinada la condición operativa por las condiciones operativas del motor tales como la magnitud de aprieto del pedal del acelerador. Usualmente, el conductor, en la puesta en marcha, aprieta mucho el pedal del acelerador. Después del paso del período de demora de funcionamiento, por ello, el turbocompresor alcanza un estado de salida elevado próximo a la condición operativa en el que el motor está en funcionamiento a plena carga. Por ello, el motor produce una gran salida, y el par de salida y las revoluciones aumentan. En el presente invento, sin embargo, el embrague de bloqueo no es conectado en este momento. Por ello, no se requiere un período de tiempo prolongado para conectar el embrague de bloqueo y, además, el impacto en el instante de conexión es suprimido. Cuando la sobrealimentación es elevada debido a una gran salida del turbocompresor y el motor produce una gran salida, la conexión del embrague de bloqueo es completada y el motor es directamente acoplado a la transmisión. Por ello, el vehículo acelera suavemente acompañando a un aumento en la salida del motor.
De acuerdo con una realización del presente invento, la condición operativa del turbocompresor es detectada por medios que detectan la velocidad de cambio en las revoluciones del motor, y el dispositivo de control del embrague de bloqueo inicia la conexión del embrague de bloqueo en un momento en que la velocidad de cambio en las revoluciones del motor resulta menor que un valor predeterminado. Como se ha descrito en la reivindicación 3ª, además, la condición operativa del turbocompresor es detectada por medios que detectan la presión en el tubo de admisión del motor, y el dispositivo de control del embrague de bloqueo inicia la conexión del embrague de bloqueo en un momento cuando la presión resulta mayor que un valor predeterminado.
Las revoluciones del motor turbo alcanzan un límite durante el período de demora en el funcionamiento del turbocompresor y, después de ello, aumentan necesariamente. Al detectar la velocidad de cambio en las revoluciones que resulta menor que el valor predeterminado, por ello, es hecho posible iniciar la conexión del embrague de bloqueo en momento antes de que el turbocompresor alcance el estado de salida elevada. Puede permitirse como un objetivo desde luego, detectar la condición operativa del turbocompresor detectando la sobrealimentación en el tubo de admisión del motor. Estos medios pueden ser adecuadamente seleccionados teniendo en consideración las condiciones de los sensores previstos para el dispositivo de control del motor.
Como se ha descrito en la reivindicación 4ª, el embrague de bloqueo puede ser conectado de modo más fiable cuando la velocidad del vehículo es detectada por el dispositivo de control de embrague de bloqueo y cuando la conexión del embrague de bloqueo es controlada dependiendo de la velocidad del vehículo. Además, el dispositivo de transmisión de potencia que usa el acoplamiento de fluido es adecuado, por su propia naturaleza, para un motor diesel. Por ello, el presente invento puede ser aplicado de modo efectivo a un motor diesel.
Breve descripción de Los dibujos
La fig. 1 es una vista que ilustra esquemáticamente un dispositivo de transmisión de potencia de un vehículo con un acoplamiento de fluido al que es aplicado un dispositivo de control de embrague de bloqueo del presente invento.
La fig. 2 es una vista en sección de un acoplamiento de fluido en el dispositivo de transmisión de potencia del vehículo.
La fig. 3 es una vista en sección de una parte de pared de división del dispositivo de transmisión de potencia del vehículo.
La fig. 4 es un diagrama que ilustra las características de funcionamiento de cuando un motor y el acoplamiento de fluido son combinados juntos.
La fig. 5 es un diagrama que ilustra las características de funcionamiento de un motor equipado con un turbocompresor con el paso del tiempo.
La fig. 6 es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento de un dispositivo de control de embrague de bloqueo del presente invento.
La fig. 7 es un diagrama que ilustra el funcionamiento de un vehículo equipado con dispositivo de control de embrague de bloqueo del presente invento en el momento de la puesta en marcha.
La fig. 8 es un diagrama que ilustra el funcionamiento en el momento de la puesta en marcha del vehículo que tiene un motor con aspiración natural montado en él; y
La fig. 9 es un diagrama que ilustra el funcionamiento en el momento de puesta en marcha del vehículo que tiene un motor con turbocompresor montado en él y equipado con un dispositivo de control de embrague de bloqueo tradicional.
Mejor modo para poner en práctica el invento
Descrito más abajo con referencia a los dibujos hay un dispositivo de transmisión de potencia de un vehículo con un acoplamiento de fluido que constituye una realización del presente invento. La fig. 1 ilustra esquemáticamente un dispositivo de transmisión de potencia de un vehículo del presente invento que incluye un motor diesel 61. El motor diesel 61 está equipado con un turbocompresor 62 para alimentar. El turbocompresor 62 incluye un compresor 621 para comprimir el aire que es alimentado a los cilindros del motor, y una turbina 622 accionada por compresor acoplada a él. El aire comprimido por el compresor 621 tiene una presión (sobrealimentación) que es elevada, y es alimentado a los cilindros a través del tubo de admisión 63. Los gases de escape después de haber sido quemados en el cilindro fluyen a la turbina 622 accionada por compresor a través del tubo de escape 64 para accionarla. El motor diesel está provisto con un paso EGR 65 para hacer volver a circular los gases de escape al tubo de admisión 63 a fin de disminuir el NOx en los gases de escape.
La potencia del motor diesel 61 es transmitida desde el cigüeñal 1 al acoplamiento de fluido 2. Las unidades que constituyen el dispositivo de transmisión de potencia del vehículo con el acoplamiento de fluido al que el invento es aplicado no son particularmente diferentes de las del dispositivo tradicional mostrado en la fig. 2 excepto en que el motor diesel 61 es un motor turbo equipado con un turbocompresor 62. Es decir, una transmisión 4 que tiene un mecanismo de engranajes de eje paralelo está acoplada al lado posterior del acoplamiento de fluido 2 a través de un embrague 3 en baño de aceite de múltiples discos que es un embrague para llevar a cabo e interrumpir automáticamente la conexión. La bomba 21 en el acoplamiento de fluido 2 está acoplada integralmente al cigüeñal 1 usando el alojamiento 23 o similar, y la turbina 22 gira de una pieza con el árbol de entrada del embrague 3 en baño de aceite de múltiples discos. Además, la turbina 22 gira integralmente con el árbol de entrada del embrague 3 en baño de aceite de múltiples discos. El embrague 3 en baño de aceite de múltiples discos está en estado sujetado excepto cuando la velocidad ha de ser cambiada, y la turbina 22 está directamente acoplada al árbol de entrada 41 de la transmisión.
El acoplamiento de fluido 2 incluye un embrague de bloqueo 25 para conectar una bomba 21 y una turbina 22 juntas. La constitución del embrague de bloqueo 25 y su método de control son los mismos que los del dispositivo tradicional de la fig. 2, y un dispositivo 70 de control de embrague de bloqueo está previsto para conectar y desconectar el embrague de bloqueo 25. El flujo del aceite de operación en el alojamiento o envolvente 23 alimentado con presión desde una bomba cicloide 51 es cambiado por una válvula 52 de cambio de paso de flujo dependiendo de la instrucción, de modo que el disco de embrague de 26 acoplado a la turbina 22 es empujado sobre la superficie interior del alojamiento o envolvente 23 y el embrague de bloqueo 25 es conectado.
A continuación, descritos más abajo están el funcionamiento del turbocompresor 62 y el método de controlar el embrague de bloqueo 25 del invento en la puesta en marcha del vehículo. Cuando el vehículo está en reposo, la turbina 22 en el acoplamiento de fluido 2 unida a las ruedas no gira. El embrague de bloqueo 25 está desconectado, y la bomba 21 gira independientemente. Cuando el motor diesel 61 es puesto en marcha, por ello, la bomba 21 inicia la rotación a una velocidad de giro en vacío del motor y, en este momento, la relación de velocidad del acoplamiento de fluido es cero (véase fig. 7). Cuando el conductor suelta el freno en este estado y aprieta el pedal del acelerador, las revoluciones del motor aumentan rápidamente, las revoluciones de la turbina 22 aumentan gradualmente y el vehículo comienza a desplazarse. La relación de velocidad aumenta gradualmente, y el deslizamiento del acoplamiento de fluido 2 disminuye de modo correspondiente.
Como se ha descrito antes, el turbocompresor 62 montado sobre el motor diesel 61 está acompañado por una demora de funcionamiento debido a la inercia del compresor 621 y de la turbina 622 accionada por el compresor. Incluso después de la puesta en marcha del motor, por ello, la salida del turbocompresor 62 es baja durante un cierto periodo de tiempo, y las revoluciones en el compresor 621 no aumentan hasta un grado suficiente. Como se ha mostrado en la fig. 5, por ello, la relación de presión que es una relación de la presión de salida y la presión de entrada del compresor 621 no aumenta casi, y la sobrealimentación del tubo de admisión 63 permanece bajo. En este período, la salida del motor diesel 61 es suprimida y sus revoluciones son suprimidas para ser unas revoluciones de calado del primer paso. En este período, sin embargo, las revoluciones de la turbina 22 en el acoplamiento de fluido 2 aumentan gradualmente, la relación de velocidad aumenta, y la velocidad del vehículo aumenta de modo correspondiente.
La condición operativa en la que las revoluciones del turbocompresor 62 son tan bajas que no se exhibe un grado de rendimiento suficiente, dura sólo durante un corto período de tiempo predeterminado y, después de ello la sobrealimentación es elevada acompañando un aumento en la salida del turbocompresor 62, y el par de salida y las revoluciones del motor diesel 61 aumentan. En la puesta en marcha, el conductor pisa mucho el pedal del acelerador. Después del paso del periodo de demora de funcionamiento, por ello, la salida del turbocompresor 62 alcanza el estado de salida elevado correspondiente próximo al funcionamiento a plena carga del motor. En el presente invento, la condición operativa del turbocompresor 62 es detectada, y se genera una señal de instrucción para conectar el embrague de bloqueo en un momento antes de que el turbocompresor 62 alcance su estado de salida elevado y antes de que la salida del motor diesel 62 aumente de nuevo.
A fin de detectar la condición operativa del turbocompresor 62, aquí, se usa un sensor 71 de revoluciones (fig. 1) para detectar las revoluciones del motor diesel 61 (para detectar las revoluciones de la bomba 21). Las revoluciones del motor diesel 61 una vez que alcanza un límite antes de que las revoluciones del turbocompresor 62 aumenten y, por ello, suben acompañando a un aumento en la salida del turbocompresor 62. Inevitablemente, por ello, las revoluciones del motor diesel 61 aumentan de nuevo. Por ello, la velocidad de cambio es calculada partir de las revoluciones detectadas por el sensor 71 de revoluciones, y el dispositivo 70 de control de embrague de bloqueo produce una señal de instrucción para conexión en un momento en el que la velocidad de cambio en las revoluciones del motor 61 ha disminuido a un valor predeterminado (punto A en la fig. 5) después de la puesta en marcha del vehículo. Por consiguiente, el turbocompresor 62 es colocado en su estado de salida elevada, y el embrague de bloqueo 25 comienza a ser conectado en un momento antes de que la salida del motor diesel 61 aumente de nuevo. Cuando el turbocompresor 62 es colocado en el estado de salida elevada y aumentan sus revoluciones, la sobrealimentación es elevada en el tubo de admisión 63. Utilizando este fenómeno, la sobrealimentación o la relación de presiones es detectada por un sensor de presión 72 instalado en el tubo de admisión 63 en vez de detectar una velocidad de cambio en las revoluciones del motor, y puede ser emitida una señal de instrucción para conectar el embrague de bloqueo 25 en un momento en el que se alcance una presión predeterminada (punto B en la fig. 5).
Cuando la señal de instrucción de conexión es emitida desde el dispositivo 70 de control de embrague de bloqueo, la válvula 52 de cambio de paso de flujo es cambiada, el aceite de operación fluye desde la cámara de operación entre la bomba y la turbina a la cámara 28 en la parte frontal a través de la cámara 29 en la parte posterior del disco de embrague 26, y la guarnición de fricción 27 del disco de embrague 26 es empujada sobre la superficie interior del alojamiento 23. En este momento, el dispositivo 70 de control de embrague de bloqueo ajusta la velocidad de cambio sobre la válvula 52 de cambio de paso de flujo variando la relación de servicio del impulso de control y controla apropiadamente la presión de aceite para empujar el disco de embrague de 26 para impedir el impacto de conexión.
Como se ha descrito antes, cuando el embrague de bloqueo 25 comienza a ser conectado cuando la relación de cambio en las revoluciones del motor diesel 61 ha caído a un valor predeterminado, es decir, a una temporización adecuada de cuando las revoluciones de calado del primer paso son alcanzadas, la conexión es conseguida en un estado en el que las revoluciones de la bomba 21 y el par han sido estabilizados. Como se comprenderá a partir de los cambios en las revoluciones del motor de la fig. 7, por ello, el tiempo requerido para la conexión es acortado mientras se evita el impacto de conexión debido a la variación de las revoluciones. La conexión del embrague de bloqueo 25 es completada y el cigüeñal 1 es directamente acoplado a la transmisión 4 antes de que el turbocompresor 62 alcance el estado de salida elevada y antes de que las revoluciones de calado del segundo paso sean alcanzadas. En un momento cuando la conexión es completada, el vehículo está en estado de desplazamiento a una velocidad baja después de haber sido puesto en marcha. Cuando el par de salida y las revoluciones del motor diesel 61 aumentan, el vehículo acelera suavemente y la velocidad del vehículo no fluctúa como se ha mostrado en la fig. 9.
La fig. 6 es un diagrama de flujo para controlar la conexión del embrague de bloqueo de acuerdo con el presente invento. Cuando el motor diesel 62 es puesto en marcha y el vehículo comienza a desplazarse, la velocidad del vehículo es detectada (S1) y se juzga si la velocidad del vehículo está excediendo, por ejemplo, de 10 Km/h (S3). Esto es debido a que cuando la velocidad del vehículo es demasiado baja, Las revoluciones de la turbina 22 son muy bajas, demasiado, y no es adecuado para conectar el embrague de bloqueo 25. Cuando el engranaje de la transmisión 4 ha sido determinado, existe una relación de uno a uno entre la velocidad del vehículo y la turbina (22). Por ello, las revoluciones de la turbina 22 pueden ser detectadas en vez de detectar la velocidad del vehículo. Cuando la velocidad del vehículo no está alcanzando un valor predeterminado, el flujo termina sin producir la instrucción para el embrague de bloqueo. Aquí, cuando la velocidad de cambio en las revoluciones del motor resulta menor que un valor predeterminado como se ha descrito a continuación, la velocidad del vehículo no tiene que ser juzgada para el dispositivo de transmisión de potencia cuando la velocidad del vehículo está excediendo de un valor predeterminado en cualquier instante.
En particular, cuando la velocidad del vehículo excede del valor predeterminado, se juzga si la velocidad de cambio en las revoluciones del motor diesel 61 es menor que un valor predeterminado (S4). Con este propósito, el sensor de revoluciones detecta las revoluciones en cualquier instante para calcular la velocidad de cambio (S2). Cuando la velocidad de cambio no es menor que un valor predeterminado, no es aún el momento para conectar el embrague de bloqueo, y el flujo termina. Cuando se alcanza el valor predeterminado, se presume que se ha alcanzado una temporización apropiada, y el dispositivo 70 de control de embrague de bloqueo produce una instrucción para conectar el embrague de bloqueo 25 e inicia el control de la relación de servicio para conexión (S5, S6). Puede permitirse usar la sobrealimentación como una condición para un juicio en vez de usar la velocidad de cambio en las revoluciones como una condición de juicio, como un objetivo desde luego.
Aplicabilidad industrial
Como se ha descrito antes en detalle, el presente invento está relacionado con un dispositivo de transmisión de potencia de vehículo en el que un motor turbo y un acoplamiento de fluido con el embrague de bloqueo son combinados juntos, y que está además equipado con medios para detectar la condición operativa del turbocompresor, en el que la temporización para conectar el embrague de bloqueo está normalizada después de la puesta en marcha al tiempo que se vigila la condición operativa. Por ello, el presente invento, puede ser utilizado para el vehículo que tiene el dispositivo de transmisión de potencia anterior, y puede ser aplicado no solamente a motores diesel sino también a motores de gasolina que son turboalimentados. El invento puede ser, además, aplicado a dispositivo de transmisión de potencia incluso que no tienen un embrague tal como un embrague en baño de aceite de múltiples discos interpuesto en la parte posterior del acoplamiento de fluidos.

Claims (3)

1. Un dispositivo de transmisión de potencia de un vehículo en el que: un acoplamiento de fluido (2) está acoplado a un motor (61) equipado con un turbocompresor (62); dicho acoplamiento de fluido (2) incluye una bomba acoplada al cigüeñal de dicho motor (61), una turbina (22) acoplada al árbol de salida de dicho acoplamiento de fluido, y un embrague de bloqueo (25) para conectar dicha bomba con dicha turbina (22); y que incluye un dispositivo (70) de control de embrague de bloqueo que, en la puesta en marcha del vehículo, desconecta dicho embrague de bloqueo (25) para poner en marcha el vehículo permitiendo que dicha bomba (21) y dicha turbina (22) deslicen, y después de la puesta en marcha, conecta el embrague de bloqueo (25) mientras el vehículo se está desplazando a una velocidad baja; caracterizado porque dicho dispositivo (70) de control de embrague de bloqueo incluye medios para detectar la velocidad de cambio en las revoluciones de dicho motor, y dicho dispositivo (70) de control de embrague de bloqueo comienza conectando dicho embrague de bloqueo (25) en un momento en el que la velocidad de cambio en las revoluciones de dicho motor resulta menor que un valor predeterminado, de modo que dicho embrague de bloqueo es conectado antes de que dicho turbocompresor (62) alcance su estado de salida elevada.
2. El dispositivo de transmisión de potencia de un vehículo según la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo (70) de control de embrague de bloqueo está equipado con medios para detectar la velocidad del vehículo y no iniciar la conexión de dicho embrague de bloqueo (25) cuando la velocidad del vehículo no excede de un valor predeterminado.
3. El dispositivo de transmisión de potencia del vehículo según la reivindicación 1, en el que dicho motor es un motor diesel.
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