JP2020109291A - 電子整流式油圧機械におけるバルブタイミング - Google Patents
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Abstract
Description
制御信号の伝送の位相が既定位相に対して変更される(進められる、又は遅らせられる)角度は、測定又は予測される事象の特性(例えば、大きさ)の関数であり得る。
代替位相は、常に、既定位相を基準として(必要に応じて)進められるか、又は遅らせられるが、既定位相は、例えば、作動チャンバ容積の前のサイクルの間におけるバルブ開放又は閉鎖のタイミングの測定に応じて、経時的に変化し得る。既定位相は、高圧マニホールド内の測定された圧力の関数であり得る。これは、流体圧縮及び/又は減圧時間が油圧流体圧力とともに変化するためである。
バックラッシュ(又はラッシュ)によって、我々は、部分の間の間隙によって生じる(通例、回転)機構における遊び又はから動きを指す。それは、機械システムの任意の部分が、機械的順序における次の部分に相当の力又は動きを印加することなく1つの方向に運動させられ得る最大距離又は位相差(「ラッシュ角(lash angle)」)である。ギア及びギア列の文脈における一例は、噛合したギアの歯の間の遊び量である。ラッシュは、(元の方向における回転を継続しつつ)駆動部分及び被動部分が役割を逆転させるような、部分の間の相対トルクの変化において生じる。或いは、運動の方向が逆転されると、その後、運動の逆転、又はトルクの逆転が完了するまで、「ゆるみ」又は「から動き」が消費される。バックラッシュはまた、バックラッシュの結果生じる動力伝達誤差の尺度を用いて定量化することができる。0のバックラッシュは動力伝達における0の損失を意味する。たとえ、構成要素の対がそれらの間にほとんどバックラッシュを有せずにそれらの実用寿命を開始した場合でも、ゆるみ又はバックラッシュのレベルが増大することが予見でき、したがって、構成要素の間のゆるみのこの増大、及び駆動系バックラッシュの全体的変化を予想するか、又は単純にこれを補償することが制御方略のために有用である。
これらの過渡的加速(場合によっては、負の加速を含む)は、上述された可能なサイクル不全モードをもたらし得る。サイクル不全を回避する問題は、コントローラが、バルブを能動的に制御するための制御信号を伝送することと、実際のその後の開放又は閉鎖との間の時間遅延 − 並びに開放又は閉鎖事象の継続時間によって影響を受ける。制御信号を伝送することは、ソレノイドを通した電流を開始すること、(例えば、開放状態に保持されたバルブが閉鎖することを可能にするべく)電流を停止すること、電流の方向を逆転させること、電流のパルス幅変調を変更すること等を含み得る。問題はまた、回転可能シャフトの回転速度の測定の実際的制限によって影響を受ける。例えば、回転可能シャフトの位置は、それが360/n°だけ回転した時に検出され得る。ここで、nは整数である。加速を監視するために補間を用いることができる。しかし、概して、決定点の間における加速変化の突然の変化の検出においては、短い遅れが存在することになる。
a)LPVソレノイドを過度に遅く作動させること。これは、バルブ保持不全、及びこれにより、サイクル不全をもたらす、
b)LPVを過度に早く作動させることは、サイクルは実際に完了するが、出力が(排出量要求未満に)低下することを意味し得る、
c)HPVラッチング電流を過度に遅くオフにすること。これは、残響現象によるサイクル不全をもたらす、
d)HPVラッチング電流を過度に早くオフにすること。これは、出力の低下をもたらす。
e)LPV閉鎖を過度に早く作動させることは、ポンプ運転サイクルが完全に失敗することを意味し得る、
f)LPV閉鎖を過度に遅く作動させることは、単純に、(排出量要求未満への)出力の低下を意味し得る。
実施形態によっては、保全モード(既定位相に代わる代替位相の使用)は、過渡的加速に関連付けられた事象の検出、例えば、シャフト回転速度におけるスパイクを検出したこと、変速が行われていることを指示する信号を受信したこと、或いは数学モデル、及び作動チャンバが活動サイクルを経るのか、それとも非活動サイクルを経るのかに関する決定のパターンから、回転可能シャフトに作用する力の向きの変化が間もなく起きようとしていると割り出したことに応じて、トリガされる。
− 感知されたシャフト加速。すなわち、シャフト回転速度の単一の加速/変化、
− シャフトの感知された発振。すなわち、発振事象を構成する複数の速度変化/加速、
− シャフトが一定期間にわたってピークツーピークのシャフト速度の範囲を超えたと感知したこと、
− 感知/測定された圧力(特に、硬質の油圧システム内の場合)、
− 感知/測定されたトルク又は流量、
− (ユーザによって、又はコントローラによって決定されたとおりの)バルブ開放又は閉鎖の測定された開始時間又は位相、
− 測定されたクラッチ滑りが閾値を超えたこと。
− シャフトトルクリップルが、結合されたシステムの(学習又は予想された)振動モードと共振することになるとの予測。例えば、コントローラが、システムがギアXに入っており、車両速度がYであり、ECMが間もなく排出量割合Zにおいてモータ運転を遂行するところであることを知った場合には、このとき、コントローラは、保全モードを実施することによって応答する、或いは
− 不連続の排出量要求、又は排出量要求の何らかの他の変化(例えば、空転から4分の1排出量への変化)に起因するECMトルクの予想される階段状変化、或いは
− 慣性負荷に影響を及ぼす結合された動力伝達系システムの階段状変化、又は減衰、例えば、エンジンがクラッチを切りつつあること、又はギアシフトがあることを指示するデータを受信すること、或いは
− ECM制御アルゴリズムが、より高いピークツーピークリップルに関連付けられた作動チャンバ選択決定のパターン(連続した作動チャンバが活動サイクルを実施するのか、それとも非活動サイクルを実施するのかのパターン)をトリガすることになることを検出すること。これは、特に、例えば、活動モードサイクルが間隔をおいて存在し得、それゆえ、より長い0圧力の期間を規定し/関連圧力を伴うトルクパルスが低頻度で交えられ/トルクパルスが活動モードサイクルから生じる、低排出量において妥当である。
上述されたように、動力伝達系に加えられるトルクの方向の変化に起因してバックラッシュが生じ得る。コントローラは、連続した作動チャンバが活動サイクルを実施するのか、それとも非活動サイクルを実施するのか、及びモータ運転モードを実施するのか、それともポンプ運転モードを実施するのかに関する決定のパターンを分析し、必要とされる場合には、動力伝達系に対する応答をモデル化し、これにより、バックラッシュがいつ間もなく生じるのかを判定し、保全モードをトリガし得る。
− シリンダ選択のパターン(活動又は非活動サイクルの選択のパターン)、及びトルクが不連続になるか否かを列挙する表を参照すること、或いは
− トルク波形を予測し、保全モードを初期化するか、又はそれを、不連続のトルクが生じると予測される動作点と一致するようスケジュールするように機能するモデルベースのアルゴリズムを利用すること。
(モータ運転の間に保全モードを実施する際に)タイミングを進めることによって、我々は、その通常の既定位相に先立って(すなわち、それよりも早く)それぞれのバルブを(必要に応じて)開放又は閉鎖させることに言及する。これは、制御信号を既定位相の代わりに代替位相において伝送する結果、行われる。
− 通例、「LPオン角度」、LPVへの電流がオンにされる/増大させられる位相を進め、それゆえ、LPVを閉鎖することによって)、LPVがTDCの前に通常よりも早く閉鎖されること、及び/又は
− BDCよりも先に通常よりも進んだ位相において、HPVが、さもなければ一般的に閉鎖されるのよりも早く閉鎖されること。HPオフ角度(HPVソレノイド電流がオフにされるか、又は低減され、これにより、HPVを作動停止させ、HPVがばね等の作用によって受動的に閉鎖すること(それを生じさせること)を可能にする位相)を進めること。平均トルク/流量は、適用される保全モードの量に比例して低減される。
− LPVがBDC前後で通常よりも遅く閉鎖することになること(その結果、HPVがより遅く開放することになる。これは、LPVタイミングを遅延させたことの受動的結果である)。
− 保全モードをトリガした、測定又は予測されたサイクル破壊のための理由に依存し得る。残響現象が保全モードのためのトリガである場合、規定又は標準の「大きな応答」(すなわち、より大きな程度の進み/遅れタイミング)が必要とされる。これらの場合には、位相進みは比較的大きくなければならない。
− 保全モードを適用することがトルク及び/又は圧力リップルに及ぼす影響に依存し得、例えば、それは、測定されたフィードバック信号に比例し得る
− (例えば、ギアシフト、又は排出量要求の階段状変化についての)事象の種類に依存し得る。
通例、既定モードへの復帰については、いくらかの柔軟性が存在する。コントローラは、例えば、一定期間、又は所定のシャフト回転数の後に、或いは測定された動作パラメータ、例えば、ピークツーピークシャフト速度変動が閾値未満に降下し、共振が抑制されたことを指示する、又はバルブ再開放位相が所定の範囲内にある、又は高圧マニホールド内の圧力発振が閾値未満であるとの測定に応じて、バルブタイミングを元の既定タイミングに復帰させ、保全モードから既定モードに変更し得る。期間、又はシャフト回転数は、保全モードのためのトリガに依存してもよく、時間と共に学習されてもよい。
上述されたように、保全モードが有用である状況のうちの1つは、共振効果を回避することである。共振を生じさせる動作パラメータは、学習することができ、後の共振の予測が可能になる。共振は、活動又は非活動サイクルを実施するためのシリンダの選択のパターンから生じる。例えば、要求が最大排出量の10%のためのものである場合には、決定点に達する作動チャンバ10個ごとに活動サイクルを経ることになり、残りは経ないことになり、10個ごとの作動チャンバの決定点の間の時間差に等しい周期を有する共振効果をもたらすということがあり得る。共振効果にもかかわらず、各作動チャンバにその最大排出容積の10%を出力させるよりも、このように活動及び非活動サイクルを交えることが効率がよいことに留意されたい。
図15は、ポンプ運転サイクルの最中におけるLPVの閉鎖の位相角の関数としてのシリンダ排出容積300(y軸は立法センチメートルである)を示す。
2B 第2の車輪
4 車軸
6 後部差動装置
8 ドライブシャフト
10 変速機
12 内燃エンジン
14 動力取り出し装置
16 中間シャフト
20 電子整流式油圧機械
40 ピストン
42 回転可能シャフト
44 偏心カム
46 シャフト位置及び速度センサ
48 信号線
50 機械コントローラ
52 低圧バルブ
54、61 低圧油圧流体マニホールド
56 LPV制御線
58、60 高圧油圧流体マニホールド
62 HPV制御線
64 高圧バルブ
66 圧力逃がしバルブ
70 シリンダ
72 作動容積
74 既定モード
80 シャフト速度
82 排出量要求割合
84 固定表
86 モード周波数
88 保全モードのフィードバック実施
90 保全モードのフィードフォワード実施
92 最大許容可能変動率
94、140 保全モード
96 フィルタ
98 増幅器
100 機械学習モジュール
102 モータ運転位相
104 排出位相
105、106、112、114、115、116、117、118、119、120、125、126、127 位相
128 開放位相
130 シャフト速度AC成分
132 時間
134 シャフト速度AC成分のピークツーピーク
136 保全モード上側閾値
138 保全モード下側閾値
142、250 バルブ進み
144 最大バルブ進み
146 0のバルブ進み
148 バルブ運動の位相
150 進められたLPVオン角度
152 既定LPVオン位相
154 進みのHPVオフ位相
156 既定HPオフ位相
184 第1のモード
186 第2のモード
188 第1の移行
190 第2の移行
192 第3の移行
194 最大排出量
204 卓越シャフト周波数
206 排出量要求
214 共振モード応答
218 第1の共振モード
220 第2の共振モード
224 シャフトトルク周波数
230 シリンダ活動化
232 シリンダ非活動化
238 シリンダの数
244 ピークツーピークAC信号
246 最大位相進み
300 シリンダ排出容積
302 カットオフ位相
308、310 目標位相
313 排出量誤差
314 平坦域
Claims (20)
- 流体作動機械を制御する方法であって、前記流体作動機械が、回転可能シャフトと、前記回転可能シャフトの回転とともに周期的に変化する容積を有する少なくとも1つの作動チャンバと、低圧マニホールド及び高圧マニホールドと、前記低圧マニホールドと前記作動チャンバとの間の連通を調節するための低圧バルブと、前記高圧マニホールドと前記作動チャンバとの間の連通を調節するための高圧バルブとを備え、前記方法が、1つ以上の前記バルブを、作動チャンバ容積のサイクルと位相調整された関係で能動的に制御し、前記作動チャンバによって流体の正味排出量をサイクルごとに決定することを含み、所与のサイクルタイプのために、前記低圧又は高圧バルブの開放又は閉鎖を生じさせるための制御信号が作動チャンバ容積のサイクルの既定位相において前記バルブへ伝送され、前記回転可能シャフトの一時的加速に関連付けられた事象、又は前記高圧マニホールド内の圧力の一時的変化に関連付けられた事象の測定又は予測に応じて、前記低圧又は高圧バルブの前記開放又は閉鎖を生じさせるための前記対応する制御信号が、前記既定位相に対して進められるか、又は遅らせられた、作動チャンバ容積のサイクルの代替位相において伝送される、方法。
- 前記サイクルタイプが、前記高圧マニホールドから前記低圧マニホールドへの作動流体の正味排出量が存在するモータ運転サイクルである場合には、前記方法が、(i)作動チャンバ容積のサイクルの収縮位相の間における前記低圧バルブの前記閉鎖を生じさせる制御信号の前記伝送の前記位相を進めること、及び(ii)作動チャンバ容積のサイクルの膨張位相の間における前記高圧バルブの前記開放を生じさせる制御信号の前記伝送の前記位相を進めることのうちのいずれか又は両方を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記サイクルタイプが、前記低圧マニホールドから前記高圧マニホールドへの作動流体の正味排出量が存在するポンプ運転サイクルである場合には、前記方法が、作動チャンバ容積のサイクルの前記収縮位相の間における前記低圧バルブの前記閉鎖を生じさせる制御信号の前記伝送の前記位相を遅らせることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記回転可能シャフトが動力伝達系に結合されており、測定又は予測される前記事象が、例えば、バックラッシュに起因する、前記動力伝達系によって前記回転可能シャフトに加えられるトルクの不連続である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記回転可能シャフトに加えられる前記トルクの前記不連続が、作動チャンバ容積の連続サイクルの前記サイクルタイプに関する決定のパターンから予測される、請求項4に記載の方法。
- 測定又は予測される前記事象が、前記回転可能シャフトの回転速度における発振である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 測定又は予測される前記事象が、作動チャンバが作動流体の正味排出量を生じさせる活動サイクル、及び作動チャンバが作動流体の正味排出量を実質的に生じさせない非活動サイクルを実施するための作動チャンバの選択のパターンから生じる振動である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記回転可能シャフトの加速をもたらす事象が監視され、前記回転可能シャフトの加速をもたらす将来の事象を予測するために用いられる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 予測又は測定される前記事象が、受信された作動信号に応じて予測される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記流体作動機械が、既定では、前記制御信号が前記既定位相において伝送される、第1の(既定)モードで動作させられ、事象の前記測定又は予測に応じて、前記制御信号が前記代替位相において伝送される、第2の(保全)モードで動作させられる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記制御信号の伝送の前記位相が前記既定位相から前記代替位相に変化する際(例えば、前記動作モードが前記第1のモードから前記第2のモードに切り替わる際)、又はその逆に変化する際に、前記制御信号の伝送の前記位相が作動チャンバ容積の複数のサイクルにわたって漸進的に変化する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記既定位相と前記代替位相との差が可変である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記制御信号の伝送の前記既定位相が、前記回転可能シャフトの前記測定された回転速度とともに変化する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記代替位相と前記既定位相との前記差が、例えば、一時的加速の予想される大きさに依存して、或いは測定された変量に応じて、或いは前記回転可能シャフトの回転速度又は高圧マニホールドの圧力のAC成分に応じて、可変である、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記代替位相と前記既定位相との前記位相差が、前記回転可能シャフト、又は前記高圧マニホールド内の前記圧力の発振を減衰させるなどするように変更される、請求項14に記載の方法。
- 前記既定位相が経時的に可変である、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記事象が、前記高圧マニホールド内の前記圧力の過渡的変化に関連付けられた事象である、請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 流体作動機械を備える装置であって、前記流体作動機械が、回転可能シャフトと、前記回転可能シャフトの回転とともに周期的に変化する容積を有する少なくとも1つの作動チャンバと、低圧マニホールド及び高圧マニホールドと、前記低圧マニホールドと前記作動チャンバとの間の連通を調節するための低圧バルブと、前記高圧マニホールドと前記作動チャンバとの間の連通を調節するための高圧バルブと、1つ以上の前記バルブを、作動チャンバ容積のサイクルと位相調整された関係で能動的に制御し、前記作動チャンバによって流体の正味排出量をサイクルごとに決定するように構成されたコントローラとを備え、所与のサイクルタイプのために、前記コントローラが、既定では、前記低圧又は高圧バルブの開放又は閉鎖を生じさせる制御信号を作動チャンバ容積のサイクルの既定位相において前記低圧又は高圧バルブへ伝送し、前記回転可能シャフトの一時的加速に関連付けられた事象、又は前記高圧マニホールド内の圧力の一時的変化に関連付けられた事象の測定又は予測に応じて、前記制御信号を、前記既定位相に対して進められるか、又は遅らせられた、作動チャンバ容積のサイクルの代替位相において伝送するように構成されている、装置。
- 前記回転可能シャフトが動力伝達系に結合されており、前記回転可能シャフトの一時的加速に関連付けられた事象、又は前記高圧マニホールド内の前記圧力の一時的変化に関連付けられた事象の前記測定又は予測が、例えば、バックラッシュに起因する、前記動力伝達系によって前記回転可能シャフトに加えられるトルクの不連続に関連付けられた事象の測定又は予測である、請求項18に記載の装置。
- 請求項18又は19に記載の装置を動作させる方法であって、前記回転可能シャフトの前記回転速度を監視することと、前記回転可能シャフトの一時的加速の出来事を検出することと、前記検出された出来事が生じた時の動作パラメータを分析することと、それに応じて予測アルゴリズムのパラメータを決定し、その後、前記予測アルゴリズム及び前記決定されたパラメータを用いて、前記回転可能シャフトの一時的加速に関連付けられた事象を予測することと、それに応じて、前記低圧又は高圧バルブの前記開放又は閉鎖を、前記代替位相において一時的に生じるよう能動的に制御することと、を含む方法。
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