SE0950314A1 - Metod för att bestämma moment i samband med ett motorfordons drivlina och ett motorfordon - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 kunden har rätt. Man kan alltså med den teknik som används idag for att beräkna momentet inte lösa problemen eftersom momentsignalen blir felaktig.

Det är alltså svårt för verkstädema att utföra säkra felsökningar om föraren kommer med en diffus känsla av att lastbilen ”känns svagare”. Ofta stämmer en sådan uppfattning eftersom förama ofta kör samma rutter och kommer ihåg hur bilen uppförde sig t.ex. vi passage av backe. Sammanfattningsvis gör detta verkstadens felsökning väldigt komplicerad.

Således skulle det i samband med felsökning vara värdefullt att ha tillgång till ett korrekt momentvärde som motorn genererar.

Lastbilar är idag utrustade med ett så kallat ”On Board Diagnostic” (OBD) system som är ett datorprogram för felsökning som finns i fordonets styrenhet. Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att integrera metoden enligt uppfinningen i dagens befintliga OBD- system.

I den publicerade patentansökan JP-61 89577 beskrivs en metod för att öka noggrannheten vid styrning av en motor i samband med acceleration och retardation genom att kompensera fel i momentsignalen genom att utnyttja kompensationssignaler som detekterades när motom testades.

I US-7,2l2,935 är syftet att kompensera för den drift över tid som kan iakttas hos en momentsensor i ett fordon och i patentet beskrivs en metod for att hantera detta som går ut på att nollställa fordonets drivlinemomentssensor när fordonet rör sig utan momentuttag. Även i US-6,259,986 är syftet att kompensera for drift hos använda momentsensorer, t.ex. piezoelektriska eller magnetostriktiva sensorer, och metoden går ut på att indikera när momentet för drivlinan är väsentligen noll och utnyttja denna information for kompenseringen av momentsignalen. 10 15 20 25 30 En lösning på problemet med felaktiga momentvärden skulle vara att utnyttja en momentgivare med hög precision men en sådan lösning har nackdelen att kostnaden för givaren är för hög samt att lösningen blir för komplex.

En annan lösning kan vara att beräkna momentet genom att använda forvridningen över växellådan eller hela drivlinan. I detta fall finns problem med att sensom har offset och/eller fel i förstärkning. Anledningen i förvridningsfallet är att vi kommer att ha olika forvridning vid olika typer av drivlinor och varvtalssensorer.

Föreliggande uppfinning syftar till att hantera dessa problem så att denna enkla teknik kan lösa problemen ovan utan att använda en dyr givare.

Uppfinningen syftar således till att lösa problemet med fel i det beräknade momentet i ett fordons drivlina som bland annat orsakas av förändringar i drivlinan över tid, utan att använda en dyr givare.

Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syfte åstadkommes med uppfinningen definierad av de oberoende patentkraven.

Föredragna utföringsforrner definieras av de beroende patentkraven.

Uppfinnaren har insett att en lösning på detta problem är att utnyttja en momentsignal som inte baseras på insprutad bränslemängd, eller använd luftmängd, utan istället mäter någon parameter utanför motom.

Enligt uppfinningen utnyttjas det faktum att vi, vid normal drift, har tillgång till en momentsignal (beräknad baserat på t.ex. en varvtalsgivare eller från en momentgivare) som eventuellt har problem med förstärkning eller offset.

I samband med tillverkningen av motom görs ett stort antal tester där bland annat momentet som motom genererar mäts upp med avancerade och dyra momentgivare. Man antar då att man har tillgång till ”sanna” momentvärden. 10 15 20 25 30 Sedan monteras motorn i t.ex. lastbilen och man förutsätter att motorn och fordonets drivlina avger ”rätt moment” då den är nyproducerad och kan därför kalibrera den virtuella givaren (beräknad eller från sensor) i samband med tester och intrimning av lastbilen. Den virtuella givaren är således den givare som kommer att utnyttjas vid normal drift för att mäta och beräkna momentet. Med ”rätt moment” menas att i en given driftssituation med givna styrsignaler avger motom och drivlinan avsett moment. Genom att plotta ”sanna” momentvärden mot samhörande mätvärden och sedan bestämma ekvationen för den räta linje som utgör den bästa approximationen för punktema, kan förstärkning (A) och Offset bestämmas. Det finns altemativa beräkningssätt för att bestämma A och Offset, t.ex. kan så kallade rekursiva algoritmer användas.

Förstärkning och Offset sparas sedan och används varje gång ett momentvärde behöver beräknas.

Den parameter som utnyttjas för att bestämma momentet kommer att påverkas över tid på grund av slitage, materialförändringar etc. Eftersom mätvärdet vi mäter upp därigenom uppvisar förändringar över tid som avspeglar hur momentvärdet förändras tar vi genom beräkningen enligt uppfinning direkt hänsyn till detta.

På detta sätt kan vi få en väldigt hög noggrannhet på förändringarna för momentvärdena för fordonets drivlina relaterad till situationen som förelåg då fordonet var nytt.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj med hänvisning till de bifogade ritningama.

Kort ritningsbeskrivning Figur 1 visar ett flödesschema av metoden enligt uppfinningen.

Figur 2 visar ett blockschema som schematiskt visar ett fordon försett med en beräkningsenhet för att utöva metoden enligt uppfinningen.

Figur 3 visar grafer illustrerande föreliggande uppfinning.

Figur 4 är en schematisk illustration av en mätenhet använd i en utföringsform av uppfinningen. 10 15 20 25 30 Figur 5 är en schematisk illustration av en mätenhet använd i en annan utföringsforrn av uppfinningen.

Figur 6 är en schematisk illustration av en mätenhet använd i ytterligare en annan utforingsforrn av uppfinningen.

Detalierad beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen I figur 1 visas ett flödesschema av metoden enligt föreliggande uppfinning och avser alltså en metod for att bestämma moment for ett fordons drivlina. Med drivlina avses här motor, axlar, växellåda, kopplingar mm, dvs. alla delar som är involverade i fordonets framdrivning.

Metoden enligt uppfinningen omfattar stegen att: A) Bestämma sanna momentvärden Mmotofo for motom vid givna driftssituationer genom uppmätning i samband med initial kalibrering av motom vid produktion. I detta steg mäts momentet upp genom att till exempel direkt mäta motorns moment med hjälp av en avancerad givare, t.ex. en trädtöjningsgivare, eller en elmotor som bromsar motom, etc.

När steg A genomförts monteras motom i fordonet.

B) Bestämma mätsignalvärden (MV) for en mätparameter (MP) relaterad till motorns drift upptagna vid samma driftssituationer som for de sanna momentvärdena som bestämts i steg A. De upptagna mätsignalvärdena MV for mätparametem MP lagras i ett minne tillsammans med samhörande sanna momentvärden.

C) Bestämma ett samband mellan värdena bestämda i stegen A och B som Mmotoro = A x MP + Offset, där A är en förstärkning och Offset är ett offsetvärde.

D) Bestämma A och Offset och lagra dessa värden i ett minne.

Enligt en föredragen utföringsform plottas de bestämda sanna momentvärdena och samhörande mätsignalvärden i en graf och ekvationen enligt forrnen Mmomo = A x MP + 10 15 20 25 30 Offset för den räta linje som bäst approximerar de plottade värdena bestäms. En fackman inom området känner även till andra sätt att bestämma ekvationen for den räta linje som bäst approximerar de insamlade värdena för Mmmmo och MP, t.ex. genom att utnyttja en rekursiv algoritm.

I figur 3 visas ett exempel på två grafer representerande tvä olika fordons drivlinor där respektive graf beskrivs med ekvationen Mmmmo = Al x MP + Offsetl, respektive Mmmmo = A2 x MP + Offset2. I figuren visas att tvä helt olika mätvärden MVl resp. MV2 för tvä olika fordon kan representera det maximala momentet.

Stegen B, C och D utförs i samband med provköming av en färdigmonterad bil, t.ex. under en tidsperiod av maximalt en vecka.

E) Beräkna för ett givet driftstillständ och i samband med normal drift, momentet Mmmm genom användning av ekvationen Mmmm = A x MP + Offset:, där A och Offset har bestämts enligt steg D och MV är ett mätvärde för mätparameter MP som uppmäts i samband med föreliggande mätning enligt steg E. I steg E kan alltså ett momentvärde beräknas genom att sätta in mätvärdet MV i ekvationen.

Momentet Mmmm beräknat i steg E påförs, enligt en utföringsform, en styrenhet som utnyttjar detta i samband med styrning av fordonets motor och andra system i fordonet.

Företrädesvis lagras motorrnomentet Mmmm som beräknats i steg E lagras i ett minne i en beräkningsenhet.

Uppfinningen kommer nu vidare att beskrivas med hänvisning till figur 2 som visar ett blockschema som schematiskt visar ett fordon försett med en beräkningsenhet för att utöva metoden enligt uppfinningen.

Motorfordonet omfattar en motor, en styrenhet, en mätenhet för bestämning av en mätparameter (MP) relaterad till motoms drivning, och avgivning av en mätsignal (MS) med mätsignalvärden (MV) i beroende av mätparametem. 10 15 20 25 30 Motorfordonet omfattar vidare en beräkningsenhet, innefattande ett minne, för beräkning av momentet för fordonets drivlina där beräkningsenheten är anpassad att lagra sanna momentvärden Mmotoro for fordonets drivlina vid givna driftssituationer som uppmätts i samband med initial kalibrering av motom vid produktion.

Vidare är beräkningsenheten anpassad att mottaga mätsignaler frän mätenheten och bestämma mätsignalvärden (MV) för nämnda mätpararneter (MP) som upptagits vid samma driftssituationer som då de sanna momentvärdena bestämdes, och att bestämma ett samband mellan värdena till Mmomo = A x MV + Offset, där A är en förstärkning och Offset är ett offsetvärde, samt att bestämma A och Offset och lagra dessa värden i minnet.

Detta sker som tidigare diskuterats initialt i samband med att fordonet tas i drift, dvs. när motorn monterats i fordonet.

Vidare är beräkningsenheten anpassad att beräkna, för ett givet driftstillstånd och i samband med normal drift, momentet Mmmm genom användning av ekvationen Mnlom = A x MP + Offset, där A och Offset hämtas frän minnet och MP uppmäts i realtid.

Mätenheten som utnyttjas for att avkänna MP är anpassad att avkänna signaler representerande momentet utövat av drivlinan.

Ett flertal olika mättekniker kan användas.

Figur 4 är en schematisk illustration av en mätenhet använd i en utföringsforrn av uppfinningen. Mätenheten innefattar en första sensor och en andra sensor avsedda att mäta respektive vinkel relaterad till momentet i två skilda mätpositioner for fordonets drivlina, och mätenheten är anordnad att bestämma ett mätvärde MV baserat på skillnaden mellan vinklama, och att avge en mätsignal i beroende därav. Enligt denna utföringsforrn görs således en vinkelmätning, som förenklat innebär mätning med en gradskiva, vid axelns respektive änddel och ändringar av vinkelskillnaden över tiden ger ett mätt på hur momentet förändrats. Denna mätning sker företrädesvis på optisk väg. I figuren ger mätningama frän respektive änddel en utsignal i form av ett vinkelvärde, 01 respektive 02.

Skillnaden mellan dessa värden ger mätvärdet MV. 10 15 20 25 30 Figur 5 är en schematisk illustration av en mätenhet använd i en annan utföringsforrn av uppfinningen. Enligt denna utföringsforrn utnyttjas en trådtöjningsgivare, i figuren betecknad ”sensor”, anordnad på fordonets drivlina, t.ex. längs axeln, som ger olika utsignal i beroende av hur mycket axeln vrids, vilket ger ett mått på momentet som avspeglas av mätvärdet MV.

Figur 6 är en schematisk illustration av en mätenhet använd i ytterligare en annan utföringsform av uppfinningen. Mätenheten innefattar en första sensor och en andra sensor avsedda att mäta ett magnetiseringmått relaterat till momentet för respektive av två skilda mätpositioner för fordonets drivlina, mätenheten är anordnad att bestämma ett mätvärde baserat på skillnaden mellan magnetiseringsmåtten, och att avge en mätsignal med mätvärdet MV i beroende av hur magnetiseringama förändras. Ett exempel på en anordning som mäter vridmomentet med hjälp av magnetfält visas i US-4,697,459 vilken anordning är ett exempel på en mätenhet tillämbar för att realisera föreliggande uppfinning.

Enligt en utföringsform påförs det beräknade momentet Mmmm styrenheten som utnyttjar detta i samband med styrning av fordonets motor och andra system i fordonet, bland dessa system kan nämnas fordonets bränslesystem, olika servosystem, elsystem samt ytterligare system som indikerats i figur 2 som ”diverse system”.

Det beräknade momentet Mmotor kan till exempel utnyttjas for att förändra styrparametrar till fordonet så att vid ett begärt moment erhålles oberoende om fordonets drivlina förändrats, t.ex. p.g.a. förslitningar, över tid. Detta kan ske automatiskt och kontinuerligt, eller vid bestämda intervall.

Vidare lagras företrädesvis det beräknade momentet Mmotor i minnet i beräkningsenheten för att till exempel kunna utnyttjas i samband med verkstadsbesök då jämförelser med historiska momentvärden kan göras. Inforrnationen om momentvärdena är användbar för att förbättra och förändra styrningen av motom, och utnyttjas för att kunna ställa en korrekt diagnos. 10 15 20 För att in och utrnatning av data från beräkningsenheten skall gå smidigt är fordonet försett med en andra in-/utmatningsenhet kopplad till beräkningsenheten avsedd för inmatning av styrinstruktioner och utmatning av lagrade momentvärden och andra samhörande värden. Denna in och utmatningsenhet kan utgöras av en display med touchtangenter, eller med en enkel manöverpanel, eller utgöras av möjligheten att ansluta en extern enhet, till exempel en dator, direkt till beräkningsenheten via en lämplig anslutning, tex. en USB-kontakt. Även trådlös överföring via etablerade gränssnitt, exempelvis Bluetooth, är ett möjligt altemativ.

I figur 2 visas även en första in- och utmatningsenhet som är kopplad till fordonets styrenhet. Via denna överför föraren styrinstruktioner relaterade till fordonets drift, det vill säga allt som krävs för att framföra fordonet, till exempel gaspådrag, rattutslag, bromspåverkan, mm. Enheten matar ut och presenterar status för fordonets system, t.ex. varvtal, hastighet, bränsleförbrukning, och även aktuellt moment, etc.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan-beskrivna föredragna utföringsforrner.

Olika altemativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Ovan utföringsforrner skall därför inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsomfång vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (14)

10 15 20 25 30 10 Patentkrav

1. Metod för att bestämma moment för ett fordons drivlina, omfattande stegen att: A) bestämma sanna momentvärden Mmmmo vid givna driftssituationer genom uppmätning i samband med initial kalibrering av motorn vid produktion, B) bestämma mätsignalvärden (MV) för en mätparameter (MP) relaterad till motorns drift upptagna vid samma driftssituationer som för de sanna momentvärdena som bestämts i steg A, C) bestämma ett samband mellan värdena bestämda i stegen A och B som Mmmmo = A x MP + Offset, där A är en förstärkning och Offset är ett offsetvärde, D) bestämma A och Offset och lagra dessa värden i ett minne, E) beräkna för ett givet driftstillstånd och i samband med nonnal drift, momentet Mmmm genom användning av ekvationen: Mmmm = A x MP + Offset, där A och Offset har bestämts enligt steg D och mätparametern MP mäts i samband med föreliggande mätning enligt steg E.

2. Metod enligt krav l, varvid i steg D, de bestämda sanna momentvärdena och samhörande mätsignalvärden plottas i en graf och ekvationen Mmmmo = A x MP + Offset för den räta linje som bäst approximerar de plottade värdena bestäms.

3. Metod enligt krav l, varvid i steg D, A och Offset i ekvationen Mmmmo = A x MP + Offset bestäms med hjälp av en rekursiv algoritm.

4. Metod enligt krav 1, varvid motorrnomentet Mmmm beräknat i steg E påförs en styrenhet som utnyttjar detta i samband med styming av fordonets motor och andra system i fordonet.

5. Metod enligt krav l, varvid motorrnomentet Mmmm beräknat i steg E lagras i ett minne i en beräkningsenhet.

6. Metod enligt krav l, varvid det beräknade momentet Mmmm utnyttjas för att förändra en eller flera styrparametrar till fordonet så att vid ett begärt moment erhålles 10 15 20 25 30 ll oberoende om fordonets drivlina förändras.

7. Metod enligt något av kraven 1-6, varvid metoden är tillämpbar i installationer där motorer används som drivkälla.

8. Motorfordon omfattande en motor, en styrenhet, en mätenhet för bestämning av en mätparameter (MP) relaterad till motorns drift, och avgivning av en mätsignal (MS) med mätsignalvärden (MV) i beroende därav, k ä n n e t e c k n a d a v att motorfordonet vidare omfattar en beräkningsenhet, innefattande ett minne, för beräkning av momentet för fordonets drivlina, beräkningsenheten är anpassad att lagra sanna momentvärden Mmmm för motom vid givna driftssituationer som uppmätts i samband med initial kalibrering av motorn vid produktion, att mottaga mätsignaler frän mätenheten och bestämma mätsignalvärden (MV) för nämnda mätparameter (MP) som upptagits vid samma driftssituationer som då de sanna momentvärdena bestämdes, att bestämma ett samband mellan värdena till Mmotoro = A x MP + Offset, där A är en förstärkning och Offset är ett offsetvärde, samt att bestämma A och Offset och lagra dessa värden i minnet, varvid beräkningsenheten är anpassad att beräkna för ett givet driftstillständ och i samband med normal drift, momentet Mmoto, genom användning av ekvationen Mmm, = A x MP + Offset, där A och Offset hämtas från minnet och MP uppmäts i realtid.

9. Motorfordon enligt krav 8, varvid mätenheten innefattar en första sensor och en andra sensor avsedda att mäta respektive vinkel relaterad till momentet i tvä skilda mätpositioner för fordonets drivlina, mätenheten är anordnad att bestämma ett mätvärde baserat på skillnaden mellan vinklarna, och att avge en mätsignal i beroende därav.

10. Motorfordon enligt krav 8, varvid mätenheten innefattar en första sensor och en andra sensor avsedda att mäta ett magnetiseringmått relaterat till momentet för respektive av två skilda mätpositioner för fordonets drivlina, mätenheten är anordnad att bestämma ett mätvärde baserat på skillnaden mellan magnetiseringsmätten, och att avge en mätsignal i beroende därav. 10 15 12

11. Motorfordon enligt krav 8, varvid mätenheten innefattar en trådtöjningsgivare anordnad på fordonets drivlina och avsedd att bestämma ett mätvärde relaterat till momentet, och att avge en mätsignal i beroende därav.

12. Motorfordon enligt något av kraven 8-11, varvid det beräknade momentet Mmotor påfors styrenheten som utnyttjar detta i samband med styrning av fordonets motor och andra system i fordonet.

13. Motorfordon enligt något av kraven 8-11, varvid beräknade momentet Mmmm lagras i minnet i beräkningsenheten.

14. Motorfordon enligt något av kraven 8-11, varvid fordonet innefattar en andra in-/utmatningsenhet kopplad till beräkningsenheten avsedd for inmatning av styrinstruktioner och utmatning av lagrade momentvärden och andra samhörande värden.