NL1002824C2

NL1002824C2 - Werkwijze voor het regelen van een voertuig alsmede een dergelijk voertuig.

Info

Publication number: NL1002824C2
Application number: NL1002824A
Authority: NL
Inventors: Wilhelmus Petru Schaerlaeckens
Original assignee: Netherlands Car Bv
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-10-14
Also published as: AU2309497A; WO1997037868A1

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het regelen van een voertuig alsmede een dergelijk voertuig.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor 5 het regelen van een voertuig dat is voorzien van een verbrandingsmotor en een met de verbrandingsmotor gekoppelde, regelbare transmissie, welke verbrandingsmotor is voorzien van een aantal verbrandingskamers die in verbinding staan met een luchttoevoerkanaal waarvan de doorlaatopening met behulp van een elektronisch instelbare smoorklep regelbaar is, het 10 voertuig is verder voorzien van een door een bestuurder van het voertuig activeerbaar bedieningselement voor het regelen van de snelheid van het voertuig, waarbij met behulp van een regelaar op basis van de momentane snelheid van het voertuig en het met behulp van het bedieningselement aangegeven gewenste mechanisch vermogen van het voertuig, de verbrandings-15 motor en de transmissie elektronisch wordt ingesteld.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een voertuig geschikt voor toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding.

Bij een dergelijke, uit het Amerikaanse octrooi US-A-4.353.272 bekende werkwijze, wordt bij het verhogen van het door de motor 20 afgegeven gewenste vermogen, eerst bij de ingestelde overbrengings- verhouding van de transmissie de smoorklep verder geopend totdat bij de ingestelde overbrengingsverhouding van de transmissie het maximaal toelaatbare vermogen is bereikt. Het maximaal toelaatbare vermogen is in een grafiek gedefinieerd door een terugschakel lijn 80. Vervolgens wordt 25 de overbrengingsverhouding van de transmissie verhoogd, waarbij het toerental van de motor toeneemt, en waarna de stand van de smoorklep wordt aangepast aan het gewenste motorvermogen.

Een nadeel van een dergelijke werkwijze is dat niet direct de meest gunstige overbrengingsverhouding ten aanzien van 30 brandstofverbrui k behorende bij het gevraagde motorvermogen wordt gekozen.

De uitvinding beoogt een werkwijze voor het regelen van een voertuig te verschaffen waarbij zowel het brandstofverbruik als de respons van het voertuig op een door de bestuurder met behulp van het bedieningselement aangegeven gewenste snelheid en versnelling van het 35 voertuig zijn verbeterd.

Dit doel wordt bij de werkwijze volgens de uitvinding bereikt doordat in de regelaar op grond van het gewenst vermogen en de 100 28 24 2 momentane snelheid, eerst een overbrengingsverhouding van de transmissie en een toerental van de motor worden bepaald, waarbij het momentane brandstofverbruik minimaal is, waarna meteen de gewenste overbrengingsverhouding van een transmissie wordt ingesteld en op grond van het motor-5 toerental en gewenst vermogen de stand van de smoorklep wordt ingesteld.

Op deze wijze wordt direct de optimale instelling van de transmissie en van de motor ingesteld.

Door de bestuurder wordt met behulp van het bedienings-element dat een door de bestuurder in te trappen pedaal of bijvoorbeeld 10 een in te drukken knop is, een gewenst mechanisch vermogen van de verbrandingsmotor aangegeven dat voor de bestuurder merkbaar is als een gewenste snelheid en/of versnelling van het voertuig. Op basis van het gewenste mechanische vermogen en de momentane snelheid van het voertuig is voor elke, met behulp van de transmissie realiseerbare overbrengingsverhouding 15 het bijbehorende toerental en het specifieke brandstofverbruik van de verbrandingsmotor te bepalen. Op grond van het laagst mogelijke specifieke brandstofverbruik wordt een toerental van de verbrandingsmotor en de daarbij behorende overbrengingsverhouding gekozen. De benodigde instell ing van de transmissie is vervolgens elektronisch instelbaar. Tevens is op 20 grond van het gewenste vermogen en het geselecteerde toerental een door de verbrandingsmotor af te geven koppel te bepalen. Op basis van het geselecteerde toerental en de benodigde koppel van de verbrandingsmotor is een stand van de smoorklep te bepalen, die vervolgens elektronisch wordt ingesteld. Op deze wijze is de instelling van zowel de transmissie als 25 de verbrandingsmotor ten aanzien van brandstofverbruik en ten aanzien van het respons van het voertuig op de door de bestuurder van het voertuig met behulp van het bedieningselement aangegeven gewenste vermogen geoptimaliseerd.

Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de 30 uitvinding wordt gekenmerkt doordat de relatie tussen de stand van het bedieningselement en het gewenste mechanische vermogen regelbaar is.

Op deze wijze is het mogelijk om bijvoorbeeld een lineair, progressief of exponentiële relatie tussen de stand van het bedieningselement en het gewenste vermogen vast te leggen. De bestuurder 35 kiest afhankelijk van het gewenste rijgedrag van het voertuig een bepaalde relatie. Het rijgedrag van het voertuig is op deze wijze eenvoudig aan te passen aan de wensen van de bestuurder.

100 2 8 24 3

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin

Fig. 1 een regel schema voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding toont, 5 Fig. 2 een gewenste trekkracht als functie van de momentane snelheid en de stand van het bedieningselement toont,

Fig. 3 een maximaal beschikbare trekkracht als functie van de momentane snelheid en de stand van de transmissie toont,

Fig. 4 een afgegeven motorvermogen en brandstofverbruik 10 van de verbrandingsmotor als functie van het motortoerental en het motor-koppel toont,

Fig. 5 een grafiek toont met voorkeursinstellingen van de verbrandingsmotor als functie van het motortoerental en motorkoppel,

Fig. 6 het motorkoppel toont als functie van het toeren-15 tal en de stand van de smoorklep,

In de figuren zijn overeenkomende onderdelen voorzien van eenzelfde verwijzingscijfer.

Fig. 1 toont een regel schema van het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. De werkwijze is geschikt voor het regelen 20 van een voertuig dat is voorzien van wielen die met behulp van een verbrandingsmotor worden aangedreven. De verbrandingsmotor is met de wielen gekoppeld via een transmissie. In het onderstaande voorbeeld wordt uitgegaan van een traditioneel handgeschakelde transmissie met 5 versnellingen om het voertuig vooruit te verplaatsen. De transmissie wordt echter 25 niet handmatig geschakeld maar met behulp van elektronisch aangestuurde actuatoren. Voor het elektronisch schakelen van een dergel i jke transmissie, zijn diverse, voor de vakman voor de hand liggende oplossingen denkbaar. De transmissie kan echter ook een conventionele transmissie of CVT zijn. De verbrandingsmotor is voorzien van een luchttoevoerkanaal waarvan een 30 doorlaatopening met behulp van een elektronisch regelbare smoorklep instelbaar is. De verbrandingsmotor is voorzien van een aantal verbran-dingskamers die elk zijn voorzien van twee in inlaatpoorten gelegen inlaat-kleppen. De inlaatkleppen zijn verplaatsbaar waarbij inlaatopeningen van de verbrandingskamer afwisselend worden geopend en gesloten. De bij één 35 inlaatklep behorende inlaatpoort is met behulp van een afsluitklep echter ook volledig afsluitbaar, zodat slechts via een enkele inlaatpoort lucht en brandstof aan de verbrandingskamer kunnen worden toegevoerd. De inlaat- 100 2 8 24 4 kleppen zijn naar keuze over een relatief korte of lange afstand verplaatsbaar. Het verplaatsen van de inlaatkleppen over een korte afstand is gunstig bij relatief lage motorkoppels. De verbrandingsmotor is verder voorzien van een relatief kort en relatief lang luchttoevoerkanaal waarbij 5 de lucht of via het korte of via het lange toevoerkanaal aan de verbran-dingskamers wordt toegevoerd. Door de enkele inlaatpoort of twee geopende inlaatpoorten, de over twee verschillende afstanden verplaatsbare inlaatkleppen en de twee verschillende luchttoevoerkanalen zijn er acht verschillende situaties mogelijk waarin de verbrandingsmotor kan worden 10 bediend.

Het voertuig is verder voorzien van een bedienings-element dat bijvoorbeeld een door de bestuurder in te trappen pedaal kan zijn. Het bedieningselement kan echter ook een handmatig te activeren knop zijn. In de onderstaande tekst wordt het bedieningselement "gaspedaal" 15 genoemd waarbij er echter volledigheidshalve op wordt gewezen dat het gaspedaal niet direct mechanisch met de smoorklep is verbonden en dus niet direct de luchttoevoer regelt.

Op basis van de gegeven verbrandingsmotor en de gegeven transmissies zijn grafieken te bepalen zoals weergegeven in Fig. 3 tct 20 en met Fig. 6.

Fig. 3 toont de relatie tussen de maximaal te realiseren trekkracht aan de wielen van het voertuig bij verschillende overbrengings-verbindingen il tot en met i5 en bij een maximaal geopende smoorklep bij een bepaalde situatie 1-8 van de inlaatkleppen en luchttoevoerkanalen. 25 Met de doorgetrokken lijn F is de maximaal beschikbare trekkracht weergegeven. Met de lijn Fv is de kracht weergegeven die nodig is om het voertuig met een bepaalde constante snelheid te verplaatsen. Met de 1 ijn Fa is de voor het versnellen van het voertuig beschikbare kracht aangegeven.

In Fig. 4 is het door de motor afgegeven vermogen P 30 weergegeven als functie van het motortoerental n en het motorkoppel T waarbij geldt dat P = T x n. In de grafiek is tevens het brandstofverbruik weergegeven als functie van het motortoerental n en het motorkoppel T. Het brandstofverbruik BS is het kleinst bij BS1 en het grootst bij BSx. Deze grafiek geldt voor een bepaalde instelling 1-8 van de inlaatkleppen 35 en de luchttoevoerkanalen. Voor de andere situaties gelden soortgelijke grafieken.

100 2 8 24 5

Fig. 5 geeft de gewenste instelling met betrekking tot het aantal inlaatkleppen, de afstand waarover de inlaatkleppen worden verplaatst en de lengte van de luchttoevoerkanalen weer in afhankelijkheid van het motortoerental en aan het motorkoppel T. De gewenste instellingen 5 worden experimenteel bepaald aan de hand van ondermeer de bij elke instelling behorende grafiek zoals is weergegeven in Fig. 4. Het is mogelijk om een gecombineerde, geoptimaliseerde grafiek te maken waarin de in Fig. 4 weergegeven gegevens met betrekking tot vermogen en brandstofverbruik voor de optimale instellingen zijn weergegeven voor de bij 10 een bepaalde instelling behorende koppels en toerentallen.

Fig. 6 toont het maximaal te realiseren motorkoppel T bij verschillende toerentallen n en bij verschillende standen van de smoorklep S waarbij de smoorklep SI naar Sx steeds verder is geopend. Ook deze grafiek is voor elke instelling 1-8 anders.

15 De in Fig. 1 weergegeven regeling werkt als volgt.

In blok 1 wordt op grond van de momentane snelheid V en de gaspedaal stand GP de van het voertuig verlangde trekkracht Fd bepaald. De in blok 1 opgeslagen grafiek is in Fig. 2 nader weergegeven. De relatie tussen de gaspedaal stand GP en de snelheid V en de daarbij 20 gewenste trekkracht Fd kan in principe willekeurig worden gedefinieerd.

De relatie tussen GP, V en Fd kan zodanig zijn dat bij elke snelheid V een lineair verband aanwezig is tussen de gaspedaal stand GP en de gewenste trekkracht Fd. Het verband tussen GP en Fd kan bij een constante snelheid V echter ook proportioneel of exponentieel zijn. Het 25 is ook mogelijk om de relatie tussen GP en Fd afhankelijk te laten zijn van de snelheid V. Afhankelijk van de gekozen relatie zal het voertuig als traag, snel of sportief worden ervaren. In blok 1 zijn een aantal grafieken opgeslagen waaruit de bestuurder kan kiezen. Afhankelijk van de gekozen grafiek in blok 1 zal ook een andere grafiek in blok 2 worden 30 opgeroepen. Uit de bepaalde gewenste trekkracht Fd en de snelheid V van het voertuig is het benodigde vermogen P te bepalen uit P * Fd x V.

Op basis van de momentane snelheid V van het voertuig en de stand GP van het gaspedaal wordt in blok 2 de gewenste overbrengings-verhouding i 1-i5 van de transmissie bepaald. In blok 2 is een grafiek 35 opgeslagen waarin de gewenste overbrengingsverhouding i1-i5 als functie van de gaspedaal stand GP en de snelheid V is weergegeven. In de grafiek is rekening gehouden met het brandstofverbruik.

1002824 6

Bij elke combinatie van een gaspedaal stand GP en een momentane snelheid V is een verlangde trekkracht Fd te bepalen zoals bijvoorbeeld is weergegeven in Fig. 2. Hieruit volgt een bij elke combinatie van de gaspedaal stand GP en momentane snelheid V gewenst 5 mechanisch vermogen P = Fd x V. Voor elke gewenste combinatie van het mechanische vermogen P en momentane snelheid V is een overbrengings-verhouding i1-i5 te bepalen en een daarbij behorend toerental van de verbrandingsmotor waarbij het brandstofverbruik minimaal is. Het toerental van de verbrandingsmotor is een direct gevolg van de momentane snelheid 10 van het voertuig en de overbrengingsverhouding. In de in blok 2 opgeslagen grafiek is voor elke combinatie van een gaspedaal stand GP en de momentane snelheid V de, voor brandstofverbruik optimale overbrengingsverhouding i1-i5 aangegeven. Uit de momentane snelheid V en de in blok 2 bepaalde over-brengingsverhouding i1-i5 volgt automatisch het geselecteerde 15 toerental n.

Op grond van het uit blok 2 volgende gewenst vermogen P en het geselecteerde toerental n wordt in blok 3 het benodigde koppel T bepaald.

Afhankelijk van de gekozen combinatie T, n wordt in 20 blok 4 de gewenste instelling 1-8 gekozen en ingesteld. In blok 4 is de in Fig. 5 weergegeven grafiek opgeslagen.

Vervolgens wordt afhankelijk van de gekozen instelling 1-8 en de combinatie T, n in blok 5 de benodigde smoorklepstand S bepaald en elektronisch ingesteld. In blok 5 is grafiek 6 voor de verschillende 25 instellingen 1-8 opgeslagen.

Indien uit blok 1 volgt dat een andere overbrengingsverhouding i 1-i5 noodzakelijk is, wordt in blok 6 de transmissie elektronisch naar de gewenste overbrengingsverhouding i1-i5 geschakeld.

100 2 8 24

Claims

1. Werkwijze voor Jiet regelen van een voertuig dat is voorzien van een verbrandingsmotor en een met de verbrandingsmotor 5 gekoppelde, regelbare transmissie, welke verbrandingsmotor is voorzien van een aantal verbrandingskamers die in verbinding staan met een luchttoevoerkanaal waarvan de doorlaatopening met behulp van een elektronisch instelbare smoorklep regelbaar is, het voertuig is verder voorzien van een door een bestuurder van het voertuig activeerbaar 10 bedieningselement voor het regelen van de snelheid van het voertuig, waarbij met behulp van een regelaar op basis van de momentane snelheid van het voertuig en het met behulp van het bedieningselement aangegeven gewenste mechanisch vermogen van het voertuig, de verbrandingsmotor en de transmissie elektronisch wordt ingesteld, met het kenmerk, dat in de 15 regelaar op grond van het gewenst vermogen en de momentane snelheid, eerst een overbrengingsverhouding van de transmissie en een toerental van de motor worden bepaald, waarbij het momentane brandstofverbruik minimaal is, waarna meteen de gewenste overbrengingsverhouding van een transmissie wordt ingesteld en op grond van het motortoerental en gewenst vermogen 20 de stand van de smoorklep wordt ingesteld.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de relatie tussen de stand van het bedieningselement en het gewenste mechanische vermogen regelbaar is.

3. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met 25 het kenmerk, dat gedurende een verandering van de transmissie, de smoorklep tijdelijk wordt ingesteld op een momentaan gelijkblijvend vermogen van de verbrandingsmotor.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verbrandingsmotor is voorzien van twee in inlaatpoorten 30 verplaatsbare inlaatkleppen, waarbij een inlaatpoort met behulp van een afsluitklep afsluitbaar is, welke afsluitklep wordt geopend of gesloten.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verbrandingsmotor is gekoppeld met een relatief kort of relatief lang luchttoevoerkanaal, waarbij met behulp van de regelaar 35 het korte of lange luchttoevoerkanaal met de verbrandingsmotor wordt gekoppeld. 100 2 8 24

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inlaatkleppen over een relatief korte of lange afstand verplaatsbaar zijn, waarbij met behulp van de regelaar de afstand waarover de inlaatkleppen worden verplaatst, wordt ingesteld.

7. Voertuig geschikt voor toepassing van de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, welk voertuig is voorzien van een verbrandingsmotor en een met de verbrandingsmotor gekoppelde, regelbare transmissie, welke verbrandingsmotor is voorzien van een aantal verbran-dingskamers die in verbinding staan met een luchttoevoerkanaal waarvan 10 een doorlaatopening met behulp van een smoorklep regelbaar is, het voertuig is verder voorzien van een in bedrijf door een bestuurder van het voertuig verplaatsbaar bedieningselement voor het regelen van de snelheid van het voertuig, het voertuig omvat verder een regelaar met behulp waarvan de verbrandingsmotor en de transmissie elektronisch instelbaar zijn in 15 afhankelijkheid van het met behulp van het bedieningselement aan te geven gewenst mechanisch vermogen van het voertuig en de momentane snelheid van het voertuig, met het kenmerk, dat in de regelaar op grond van het gewenst vermogen en de momentane snelheid, eerst een overbrengingsverhouding van de transmissie en een toerental van de motor worden bepaald, waarbij het 20 momentane brandstofverbruik minimaal is, waarna meteen de gewenste overbrengingsverhouding van een transmissie wordt ingesteld en op grond van het motortoerental en gewenst vermogen de stand van de smoorklep wordt ingesteld.

100 Z824