ITMI20002742A1

ITMI20002742A1 - Procedimento atto alla gestione coordinata del motore di un veicolo edi una frizione per mezzo di una gestione della tratta motrice durante

Info

Publication number: ITMI20002742A1
Application number: IT2000MI002742A
Authority: IT
Inventors: Martin-Peter Bolz; Juergen Loeffler; Holger Huelser
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-06-19
Also published as: FR2802865B1; BR0006303A; KR100741589B1; KR20010062719A; IT1319576B1; FR2802865A1

Description

Descrizione

L'invenzione concerne un procedimento, avente le caratteristiche menzionate nella definizione introduttiva della rivendicazione 1, atto alla gestione coordinata del motore di un veicolo e di una frizione per mezzo di una gestione della tratta motrice durante un cambiamento di un rapporto di trasmissione .

Stato dell'arte

I moderni autoveicoli presentano apparecchiature di azionamento, nelle quali un numero crescente di apparecchiature è automatizzabile . Una richiesta di potenza da parte di un conducente del veicolo richiede pertanto un'attivazione coordinata delle singole apparecchiature, in special modo al fine di realizzare una partenza confortevole e cambiamenti del rapporto di trasmissione rapidi, nonché confortevoli . In qualità di apparecchiture automatizzate entrano in gioco un cambio, una frizione ed un motore del veicolo. In special modo un'attivazione coordinata dei due ultimi componenti comporta tuttavia, al lato pratico, ancora considerevoli difficoltà. Così, da un lato, al motore del veicolo deve essere preassegnato, per mezzo di una gestione della potenza del motore, un valore nominale per una coppia del motore e dall'altro lato alla frizione automatizzata deve essere preassegnato un valore nominale per una coppia della frizione. Complessivamente è necessaria una precisa gestione del numero di giri di un motore affinché con un innesto della frizione un'accelerazione del veicolo si svolga in modo liscio e venga impedita un'eccitazione di vibrazioni nella tratta motrice. Una tale gestione precisa non è finora possibile tramite i procedimenti di cui allo stato dell'arte.

Vantaggi dell'invenzione

Per mezzo del procedimento di cui all'invenzione, avente le caratteristiche di cui alla rivendicazione 1, atto alla gestione coordinata del motore del veicolo e della frizione, le due apparecchiature possono essere gestite in maniera coordinata in modo particolarmente sicuro e preciso. Per il fatto che

(a) il valore nominale per la coppia della frizione in un istante (t) viene stabilito in funzione di una coppia di uscita di riferimento della frizione (traiettoria della coppia) e

(b) il valore nominale per la coppia del motore nell'istante t è costituito da una quota parte di regolazione e da una quota parte di gestione, laddove la quota parte di regolazione risulta da uno scostamento del numero di giri di un motore da un numero di giri di riferimento del motore (traiettoria del numero di giri), e la quota parte di gestione viene stabilita in funzione della traiettoria del numero di giri nell'istante t, di un andamento futuro della traiettoria del numero di giri e di una traiettoria della coppia, nonché di un andamento antecedente delle grandezze di regolazione del motore del veicolo (gestione del motore di tipo pronosticato),

si può fare a meno di una preassegnazione di condizioni normali per un'operazione ottimale di accoppiamento e, in luogo di questa, un'armonizzazione dei valori nominali può avere luogo direttamente prendendo a riferimento i parametri di funzionamento rilevati, rispettivamente le condizioni di funzionamento rilevate.

La traiettoria del numero di giri può preferibilmente essere fissata attraverso un campo caratteristico, in funzione di una richiesta del conducente, di un tipo di conducente, di una differenza tra i rapporti di trasmissione prima e dopo il cambiamento del rapporto di trasmissione, di una situazione di marcia, di una potenza motrice nominale alla fine del cambiamento del rapporto di trasmissione e di una differenza tra un numero di giri del motore, oppure un numero di giri di ingresso del cambio, all'inizio del cambiamento del rapporto di trasmissione, ed un periodo di riferimento. In proposito è risultato particolarmente vantaggioso leggere in un primo tempo questo periodo di riferimento da un campo caratteristico contemplante le grandezze di ingresso rappresentate da richiesta del conducente, tipo di conducente, differenza tra i rapporti di trasmissione, situazione di marcia e potenza motrice nominale .

Vantaggioso è inoltre risultato comporre la coppia della frizione nell'istante t con una quota parte di regolazione e con una quota parte di gestione. La quota parte di regolazione può da parte sua essere determinata da uno scostamento della traiettoria della coppia da un'ipotizzata coppia di uscita della frizione, nell'istante t, mentre la quota parte di gestione viene determinata in funzione della traiettoria della coppia.

In un'altra, vantaggiosa configurazione del procedimento la traiettoria della coppia viene preassegnata in maniera tale che, alla fine del cambiamento del rapporto di trasmissione del cambio venga raggiunta la desiderata potenza motrice. La determinazione della traiettoria della coppia avviene vantaggiosamente prendendo in considerazione una resistenza all'avanzamento che si pone in essere sulla coppia motrice una volta disinnestata la frizione .

Vantaggioso è inoltre risultato prendere in considerazione, ai fini della gestione di tipo pronosticato del motore, nel momento di una richiesta di coppia, un numero di giri di riferimento del cambio, nonché un comportamento nei tempi morti. La pronosticazione del numero di giri del motore può in questa maniera essere effettuata in modo particolarmente preciso.

Ai fini della gestione di tipo pronosticato del motore è oltre a ciò vantaggioso prendere in considerazione la traiettoria della coppia in un futuro intervallo di tempo (orizzonte della pronosticazione) , laddove una coppia di uscita della frizione nell'istante t segue in modo approssimativo la traiettoria della coppia. Con l'ausilio del comportamento nei tempi morti e della traiettoria della coppia nell'orizzonte di pronosticazione è possibile pronosticare un comportamento del motore del veicolo in funzione di un momento d'inerzia di massa e di una velocità angolare del motore del veicolo .

Complessivamente, per mezzo dei provvedimenti illustrati, durante la gestione di tipo pronosticato del motore può essere calcolato un numero di giri pronosticato del motore alla fine dell'orizzonte di pronosticazione. Con l'ausilio del numero di giri pronosticato del motore viene allora calcolato un andamento corretto della traiettoria del numero di giri. In ultima analisi, da questo andamento corretto possono essere ricavate grandezze di regolazione per la coppia del motore del veicolo. Per effetto del modo di procedere illustrato, la chiusura della frizione e l'accelerazione del veicolo possono aver luogo in maniera particolarmente confortevole e rapida.

Altre configurazioni vantaggiose dell'invenzione si evincono dalle restanti caratteristiche menzionate nelle rivendicazioni subordinate .

Disegni

L'invenzione viene illustrata più nel dettaglio in appresso, in un esempio di realizzazione, con riferimento ai disegni relativi. Qui fanno vedere: figura 1 un diagramma di svolgimento atto alla determinazione delle grandezze nominali per una coppia del motore e per una coppia della frizione e

figura 2 una curva di un numero di giri del motore di un veicolo, rispettivamente di un albero di ingresso del cambio, durante un cambiamento di un rapporto di trasmissione del cambio.

Descrizione degli esempi di realizzazione

In una tratta motrice dotata di apparecchiature automatizzate, come il motore di un veicolo ed una frizione, oppure però anche un cambio automatico, è necessario gestire in modo coordinato le apparecchiature nell'occasione di un cambiamento di un rapporto di trasmissione del cambio. Allo scopo è abitualmente previsto associare alle apparecchiature un sistema di gestione della tratta motrice che rileva i parametri di funzionamento e le condizioni di funzionamento delle singole apparecchiature, li analizza e per i mezzi di regolazione associati alle apparecchiature predispone corrispondenti grandezze di regolazione. Oggetto del procedimento in questione è gestire in modo coordinato un’impostazione di un valore nominale per la coppia di un motore mdm,soll, rispettivamente della coppia di una frizione mdk,soll (costituzione della coppia).

La figura 1 fa vedere in maniera schematica un diagramma di svolgimento atto alla determinazione dei valori nominali mdm,soll per il motore 10 di un veicolo, rispettivamente mdk,soll per una frizione 12. I rispettivi valori nominali vengono allora preassegnati in un istante t, attraverso idonei mezzi di regolazione, al motore 10, rispettivamente alla frizione 12.

La coppia mdk,soll della frizione viene determinata in funzione di una coppia di uscita della frizione di riferimento mdka,raf (traiettoria della coppia). Conformemente all'esempio di realizzazione, la coppia della frizione mdk,soll è composta da una quota parte di regolazione mdkr e da una quota parte di gestione mdkr. La quota parte di regolazione mdk,r è una grandezza di uscita di un regolatore 16, la cui grandezza di ingresso è uno scostamento del regolatore dalla traiettoria della coppia mdk,ref e da una coppia di uscita mdka,est della frizione ipotizzata tramite un osservatore 18. La quota parte di gestione mdk,s viene determinata attraverso un blocco di calcolo (gestione della frizione 20).

L'emissione, ipotizzata attraverso l'osservatore 18, della coppia mdka,est può essere effettuata nella maniera seguente.

Durante un cambiamento del rapporto di trasmissione del cambio è interrotta una forza di trazione, cosicché su un albero di uscita del cambio non è presente alcuna coppia. Se in proposito non si frena, si viene a creare un'accelerazione longitudinale a1,zu più o meno costante del veicolo. Con l'ausilio dell'accelerazione longitudinale a1,zu è possibile stabilire una resistenza all'avanzamento .

Viene anzitutto determinata la grandezza a1,zu facendo la media dei valori per l'accelerazione longitudinale del veicolo durante l'interruzione della forza di trazione (trasmissione della coppia sull'albero di uscita del cambio μg = 0). In proposito, l'accelerazione longitudinale del veicolo può essere ricavata da un segnale di misurazione di un sensore di accelerazione, oppure però anche da una derivata temporale di un numero di giri di uscita nga del cambio. L'ipotizzata resistenza all'avanzamento è data da

laddove è la massa di un veicolo e Θ è un valore per un momento d'inerzia rotorico delle ruote e degli alberi fino all'uscita del cambio, nonché delle masse rotanti del cambio all'uscita del cambio.

La grandezza determinata durante l'interruzione della forza di trazione, viene stabilita durante l'inserzione della frizione e serve per ipotizzare la coppia Anzitutto, durante la fase della creazione della coppia, una forza di trazione ipotizzata viene determinata secondo la prescrizione di calcolo

Una determinazione della coppia di uscita ipotizzata della frizione ha poi luogo attraverso la prescrizione di calcolo

In proposito, r,dyn è un raggio dinamico della ruota e è l'aumento della coppia del differenziale e è l'aumento della coppia del cambio.

La traiettoria del momento viene preassegnata in modo tale che, alla fine del cambiamento del rapporto di trasmissione, in un istante venga raggiunta una potenza motrice

Nella parte superiore della figura 1 è rappresentato schematicamente un ciclo atto alla determinazione del valore nominale per il motore 10. Il valore nominale è di nuovo costituito da una quota parte di regolazione e da una quota parte di gestione La quota parte di regolazione viene determinata da uno scostamento di regolazione di un numero di giri

(traiettoria del numero di giri) da un numero di giri nm del motore in un regolatore 24. Per mezzo di una gestione del motore di tipo pronosticato 26 la quota parte di gestione può essere determinata in maniera da spiegarsi ancora più in dettaglio.

La traiettoria del numero di giri può essere stabilita in funzione di una richiesta del conducente, di un tipo di conducente, di una differenza del rapporto di trasmissione prima e dopo il cambiamento del rapporto di trasmissione, di una situazione di marcia, della potenza motrice nominale al termine del cambiamento del rapporto di trasmissione, e di una differenza

di un numero di giri del motore e di un numero di giri di ingresso del cambio all'inizio del cambiamento del rapporto di trasmissione. Allo scopo, una durata di riferimento può anzitutto essere letta da un campo caratteristico contenente le grandezze di ingresso rappresentate da richiesta dal conducente, tipo di conducente, differenza sid, situazione di marcia e potenza motrice nominale

Nella gestione del motore di tipo pronosticato 26 confluiscono, in qualità di grandezze di ingresso, la traiettoria del numero di giri un andamento futuro della traiettoria del numero di giri e la traiettoria della coppia

nonché una situazione pregressa delle grandezze di regolazione del motore 10 del veicolo. Oltre a ciò può inoltre essere preso in considerazione un numero di giri di riferimento di ingresso del cambio

Ciò è dato dalla moltiplicazione del numero di giri attuale di uscita del cambio per un rapporto del numero di giri di un desiderato rapporto di trasmissione del cambio:

Al fine di illustrare il modo di procedere che segue in occasione della determinazione della gestione di tipo pronosticato 26 del motore sono rappresentati nella figura 22 un andamento del numero di giri dell'albero di ingresso del cambio, del motore 10 del veicolo e della traiettoria del numero di giri All'inizio del cambiamento del rapporto di trasmissione, in un istante t0, l'albero di ingresso del cambio ed il motore 10 del veicolo presentano numeri di giri fortemente differenti (punti 1 e 5), che nell'istante (punto 6) devono risultare l'uno uguale all'altro. Iniziando dal punto 1, nella maniera già spiegata, viene determinata e preassegnata la traiettoria del numero di giri mentre il numero di giri effettivo può essere misurato per esempio tramite un sensore del numero di giri. In un istante t sussiste pertanto una differenza tra il valore nominale del numero di giri ed il valore effettivo dello stesso (punti 2 e 3). L'equivalenza del valore effettivo del numero di giri nm con la traiettoria del numero di giri avviene tra l'altro in maniera tale che debba essere determinata una futura allocazione del numero di giri n,, dopo un intervallo di tempo

Ciò è un componente essenziale della gestione di tipo pronosticato 26 del motore.

Vantaggioso si è dimostrato, ai fini della gestione di tipo pronosticato 26 del motore, lasciare che tra richiesta della coppia e realizzazione della coppia si inserisca anche un comportamento nei tempi morti. In proposito vale:

laddove Tt è il tempo morto attivo del motore 10 all'atto della generazione della coppia. Inoltre, un andamento futuro della traiettoria della coppia

va ad inserirsi nell'intervallo di tempo

Approssimativamente si può in proposito partire dal presupposto che una coppia di uscita della frizione mdk, (t) segue nell'istante t la traiettoria della coppia

Per mezzo delle grandezze summenzionate è possibile determinare un comportamento del motore 10 del veicolo nell'intervallo di tempo in conformità alla prescrizione di calcolo

laddove θm è un momento d'inerzia di massa e

è una velocità angolare del motore 10 del veicolo nell'istante t. Al riguardo, successivamente, una pronosticazione della velocità angolare com del motore 10 nell'istante può essere determinata attraverso la relazione

per mezzo di integrazione discreta. Il risultato dell'ultimo passo di pronosticazione è un numero di giri pronosticato nmp del motore nell'istante

A partire dal numero di giri pronosticato del motore viene determinato un andamento corretto della traiettoria del numero di giri dall'istante

fino all'istante Allo scopo possono essere utilizzate le stesse prescrizioni di calcolo adottate per la determinazione della traiettoria

fino a quel momento valida. La nuova

traiettoria così determinata presenta in corrispondenza del proprio inizio, nell'istante

un gradiente per la velocità angolare,

con il cui ausilio, successivamente, attraverso una prescrizione di calcolo

viene determinata una grandezza di regolazione mdmE per i mezzi di regolazione del motore 10 del veicolo .

Claims

Rivendicazioni 1.- Procedimento atto alla gestione coordinata del motore di un veicolo e di una frizione per mezzo di una gestione della tratta motrice durante un cambiamento di un rapporto di trasmissione, laddove al motore del veicolo ed alla frizione è di volta in volta associato quantomeno un mezzo di regolazione con il quale, attraverso la gestione della tratta motrice, ha luogo un'impostazione di un valore nominale per una coppia del motore rispettivamente per una coppia della frizione (costituzione della coppia), caratterizzato dal fatto che (a) il valore prescritto per la coppia della frizione in un istante (t) viene fissato in funzione di una coppia di riferimento di uscita della frizione (traiettoria della coppia) e (b) che il valore prescritto per la coppia del motore nell'istante (t) é costituito da una quota parte di regolazione e da una quota parte di gestione , laddove la quota parte di regolazione è data da uno scostamento di un numero di giri del motore da un numero di giri di riferimento del motore (traiettoria del numero di giri) nell'istante (t), e la quota parte di gestione viene stabilita in funzione della traiettoria del numero di giri nell'istante (t), di un futuro andamento della traiettoria del numero di giri e della traiettoria della coppia nonché di un andamento antecedente delle grandezze di regolazione del motore del veicolo (gestione del motore di tipo pronosticato).
2.- Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la traiettoria del numero di giri viene stabilita in funzione di una richiesta del conducente, di un tipo di conducente, di una differenza dei rapporti di trasmissione prima e dopo il cambiamento del rapporto di trasmissione, di una situazione di , marcia, di una potenza motrice nominale

alla fine del cambiamento del rapporto di trasmissione e di una differenza tra un numero di giri del motore ed un numero di giri di ingresso del cambio all'inìzio del cambiamento del rapporto di trasmissione.
3.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che la coppia della frizione

nell'istante (t) è costituita da una quota parte di regolazione e da una quota parte di gestione laddove la quota parte di regolazione

è data da uno scostamento della traiettoria della coppia da un'ipotizzata coppia di uscita della frizione nell'istante (t) e la quota parte di gestione viene stabilita in funzione della traiettoria della coppia .
4.- Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l'ipotizzata coppia di uscita della frizione viene determinata in funzione di una resistenza all'avanzamento.
5.- Procedimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che ai fini della determinazione della ipotizzata coppia di uscita della frizione durante la fase dell1interruzione della forza di trazione viene determinata anzitutto un1ipotizzata resistenza all'avanzamento secondo la prescrizione di calcolo

laddove è la massa di un veicolo, è ©l'accelerazione longitudinale di un veicolo, mediata durante la fase dell'interruzione della forza di trazione, e (θ)è un valore per un momento d'inerzia rotorico delle ruote e degli alberi fino all'uscita del cambio, nonché delle masse rotanti del cambio all'uscita del cambio, durante la fase della creazione della coppia viene determinata un1ipotizzata forza di trazione secondo la prescrizione di calcolo

successivamente l'ipotizzata coppia di uscita della frizione può essere calcolata dalla relazione

laddove è il raggio dinamico di una ruota e è l'amplificazione della coppia del differenziale e (μg) è l'amplificazione della coppia del cambio.
6.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che la traiettoria della coppia viene preassegnata in maniera tale che, alla fine del cambiamento del rapporto di trasmissione, in un istante venga raggiunta la potenza motrice
7.- Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che, ai fini della gestione di tipo pronosticato del motore, viene determinato un numero di giri di riferimento di ingresso del cambio secondo la prescrizione di calcolo

laddove è un numero di giri attuale di uscita del cambio e è un rapporto di trasmissione del cambio dopo il cambiamento del rapporto di trasmissione.
8.- Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che, ai fini della gestione di tipo pronosticato del motore, viene tenuto conto di un comportamento nei tempi morti all1atto di una richiesta di coppia e per la coppia

trasmessa nell'istante (t) vale:

laddove (Tt) è un tempo morto del motore del veicolo .
9.- Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che, ai fini della gestione di tipo pronosticato del motore, viene presa in considerazione la traiettoria della coppia

in un intervallo di tempo (orizzonte di pronosticazione) , laddove una coppia di uscita della frizione nell'istante (t) segue approssimativamente la traiettoria della coppia (md,.
10.- Procedimento secondo le rivendicazioni 8 e 9, caratterizzato dal fatto che, ai fini della gestione di tipo pronosticato del motore, viene determinato un comportamento del motore del veicolo nell'intervallo temporale secondo la prescrizione di calcolo

laddove (0J è un momento d'inerzia di massa e (rodotm(t)) è una derivata temporale della velocità angolare del motore del veicolo nell'istante (t).
11.- Procedimento secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che una velocità angolare nell'istante è data dalla prescrizione di calcolo
12 .- Procedimento secondo una oppure una combinazione delle rivendicazioni 5 fino a 11, caratterizzato dal fatto che la gestione di tipo pronosticato del motore fornisce un numero di giri pronosticato del motore nell'istante e con il numero di giri del motore viene determinato un andamento corretto della traiettoria del numero di giri dall'istante fino all'istante laddove la traiettoria del numero di giri così determinata nell'istante presenta un gradiente . 13.- Procedimento secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che una grandezza di regolazione per la coppia del motore del veicolo viene determinata secondo la prescrizione di calcolo