SE507436C2 - Förfarande vid växling i ett motorfordon - Google Patents

Description

507 436 10 15 20 25 30 reglersystemet kan medföra, att det erfordras en mycket lång inmätningstid för att på ett korrekt sätt kunna bestämma den bränslemängd, som ger konstant synkront varvtal.

I SE,C,9600454-4 visas en lösning som syftar till att förbättra den ovan beskrivna lösningen. För detta ändamål görs i samband med varje växling en mätning för att fastställa, om det utstyrda nollmomentet var korrekt. Om så inte var fallet, sker en korrigering av det ursprungliga nollmomentvärdet med det detekterade felaktiga momentet, så att inför en efterföljande växelurläggning motorn utstyres med ett mer korrekt värde på nollmomentet. Vid mätningen registreras under en bestämd mätperiod, efter urläggning av växeln och med växellådan i neutralläge, hur mycket rmtorns varvtal förändras vid oförändrad bränsletillförsel. Med kunskap om mätperiodens längd och motorns tröghetsmoment erhålls ett mått på den aktuella momentavvikelsen, d.v.s. storleken på det moment med vilket det använda nollmomentvärdet behöver justeras, för att växelurläggningen skall kunna ske i ett momentfritt tillstånd för växellådan. Den korrigerade momentnivån används som grund för en beräkning som avgör, när korrekt urläggning av växel skall ske.

En nackdel med detta förfarande är att mätningen tar en relativt lång tid i anspråk, ca 0,5 sekunder eller mer, vilket påverkar den totala växlingstiden negativt. Speciellt vid körning i branta uppförsbackar med tung last är det önskvärt att ha kortast möjliga växlingstid för att inte fordonet skall tappa för mycket fart under växlingen.

Erfarenhetsmässigt har det också av motortekniska skäl visat sig vara besvärligt att vid styrning av nya motorsystem få enkel överensstämmelse mellan tillförd bränslemängd och erhållet moment vid de låga laster det är fråga om i samband med växling. En viss bränslemängd ger inte alltid avsett motormoment, varför inställning av önskat nollmoment blir osäker, med problematisk växling såsom följd.

Om det inte råder nollmoment vid urläggning av en växel, märks detta i första hand som en komfortstöming, där en svängning initieras i drivlinan. Denna svängning förorsakar sedan en tidsfördröjning innan nästa växel kan läggas i. Motorns nollmoment är huvudsakligen beroende av motorns inre friktion och kan följaktligen variera med bl.a. 507 436 slitage, temperatur och motorvarvtal. Bestämning och korrigering av nollmomentet måste därför utföras med jäirma mellanrum, så att ett giltigt värde på detsamma finns under fordonets hela livslängd. 5 Uppñnningens ändamål Syftet med uppfinningen är att göra det möjligt att säkrare än tidigare uppnå att det överförda vridmomentet i växellådan blir noll vid växling. Ännu ett syfte är att kunna förkorta tiden mellan urläggning av en växel och iläggning av nästa växel. 1 0 Redogörelse för uppfinningen Ovan angivna syften uppnås genom att uppfinningen ges de särdrag, som anges i den kännetecknande delan av patentkrav 1. Den enligt uppfinningen valda lösningen resulterar 15 i att momentregleringen av motom kan ske med större precision än tidigare. Dessutom blir det möjligt att förkorta den erforderliga tiden mellan urläggning av en växel och iläggning av nästa växel.

Förfarandet enligt uppfinningen gör det möjligt att speciellt vid köming med tung last i 20 uppförsbackar uppnå en säkrare och snabbare växling. Övriga för uppfinningen utmärkande särdrag framgår av efterföljande beskrivning av ett utföringsexempel, med hänvisning till bifogade ritning. 25 Figurbeskrivning Fig. 1 visar en principiell uppbyggnad av ett växlingssystem för mekaniska stegväxellådor vid ett fordon, och Fig. 2 och 3 visar schematiskt varvtalet hos växellådans utgående axel såsom 30 funktion av tiden vid urläggning av en växel vid för lågt respektive för högt motorrnoment. 10 15 20 25 507 436 Beskrivning av utföringsexempel I Fig. 1 visas ett växlingssystem för övervakning och styrning av datorunderstödd växling av en mekanisk växellåda i ett motorfordon. Systemets uppbyggnad och funktion överensstämmer till stora delar med uppbyggnad och funktion för de system, som beskrivs i de inledningsvis angivna SE,C,940l653-2 och SE,C,9600454-4, varför här endast återges de delar som erfordras för förståelse av föreliggande uppfinning.

Fordonet drivs av en förbränningsmotor 2, företrädesvis en dieselmotor, vilken via en koppling 4, en mekanisk stegväxellåda 6, en kardanaxel 8, en slutväxel 10 och en drivaxel 12 är förbunden med fordonets drivhjul 14. I detta utföringsexempel är kopplingen 4 avsedd att manuellt manövreras endast vid låga hastigheter samt vid start och stopp. Vid växling under färd mellan olika växlar är kopplingen 4 ej avsedd att manövreras, varken manuellt eller automatiskt, och växlingarna sker således med kopplingen 4 i ingrepp och som en drivkraftöverförande förbindelse mellan motorn 2 och växellådan 6.

Växlingssystemet utför växlingama dels genom att reglera motorvarvtalet och motormomentet vid växlingama och dels genom manövrering av servon i växellådan för att lägga ur befintlig växel och lägga i nästa växel.

Genom att kopplingen 4 är i ingrepp under växlingen ställs höga krav på motorstyrningen för att växlingen skall kunna ske med kortast möjliga momentavbrott i den mekaniska stegväxellådan, och med momentfri urläggning av en växel och god varvtalssynkronisering vid iläggning av nästa växel.

I växlingssystemet ingår en med mikrodator försedd styrenhet 16, som via olika ledningar är förbunden med olika delar av systemet. I dessa ledningar överförs olika signaler, motsvarande vad som visas med pilar i Fig. 1. Styrenheten 16 står också i tvåvägsförbindelse med, d.v.s. skickar ut signaler till och erhåller insignaler från, ett 30 flertal styrenheter via ett antal länkar, som i Fig. 1 visas med dubbelriktade pilar. Via en länk 18 med motoms bränsleinsprutningssystem 20, vilket i sin tur står i förbindelse med olika, här ej närmare visade givare, erhåller styrenheten 16 information om motorns 10 15 20 25 507 436 varvtal. Styrenheten 16 erhåller via länken 18 även information om det aktuella motormomentet, vilket i praktiken bestäms på basis av insprutad bränslemängd. Via en länk 22 reglerar bränsleinsprutningssystemet 20 bränslemängden till motoms insprutare.

Under växling avger styrenheten 16 signaler till bränsleinsprutningssystemet 20 så att motom 2 utstyres med önskat moment.

Via en ledning 24 får styrenheten 16 från en temperaturgivare i motom en signal representerande motoms temperatur eller i praktiken temperaturen på motoms kylvätska.

En givare 26 ger via en ledning 28 information till styrenheten 16, om något kraftuttag är inkopplat och utgör extra belastning på motom.

Via en länk 30 är styrenheten 16 förbunden med olika magnetventiler i växellådan 6, vilka aktiverar servon för i- och utläggning av växlar. Denna länk 30 utnyttjas även för att till styrenheten 16 avge signaler representerande växellådans 6 aktuella drifttillstånd, vilken växel som är ilagd, samt under växling växlingssignaler representerande växlingens olika förlopp.

Via en ledning 32 får styrenheten 16 från en vawtalsgivare 34 vid växellådans utëende axel 36 information om dennas varvtal. Styrenheten 16 är vidare förbunden med andra, ej visade reglage för fordonets drift, exempelvis växelväljare, gaspedal, bromspedal, retarder, etc. Då dessa emellertid fungerar på konventionellt sätt och inte påverkar förfarandet enligt uppfinningen, lärnnas dessa utan närmare beskrivning.

Växling initieras helt automatiskt, om föraren valt ett automatikläge eller manuellt om föraren valt ett manuellt läge. Oberoende av hur växlingen initieras, automatiskt av styrsystemet eller manuellt av föraren, ombesöijes växlingen av styrenheten 16 utan att kopplingen 4 behöver manövreras.

Generellt gäller att för en växling skall kunna ske smidigt är det önskvärt att först sänka 30 motorrnomentet till en nivå, som motsvarar nollmomentet i växellådan, så att neutralläge kan uppnås. För att växla till den nya växeln regleras därefter motorvarvtalet så att det 507 436 10 15 stämmer med kardanaxelvarvtalet, d.v.s. varvtalet på växellådans utgående axel. Därefter ökas motormomentet till en av föraren önskad nivå.

Om växlingen initieras vid fel momentläge, t.ex. till följd av att den förutbestämda nollmomentnivån inte varit korrekt, märks detta i första hand som en komfortstöming, där en svängning erhålls i drivlinan. Denna svängning medför, att tiden för växling ökar, eftersom man måste vänta tills svängningarna dör ut, innan nästa växel kan läggas i.

Resultatet blir också ett ryck i fordonet, något som är störande för föraren och ger onödigt slitage på mekaniska delar, t.ex. växellådan.

Vid den typ av växling som uppfinningen avser sänks vid växlingens påbörj ande motormomentet enligt en momentproñl som är bestämd i förväg. Växelurläggning till neutralläge initieras därvid vid en tidpunkt som är så vald, att den faktiska växelurläggningen skall inträffa då det överförda momentet i växellådan är noll. Det är väl känt, att denna nollmomentnivå i viss mån kommer att variera till följd av varierande driftförhållanden, slitage etc.

Det har enligt uppfinningen visat sig vara möjligt att genom att studera varvtalet på växellådans utgående axel 36 vid urläggning av en växel få en god uppfattning om hur 20 den utnyttjade nollmomentnivån behöver justeras.

Fig. 2 visar ett fall där urläggning av en växel till neutralläge vid tidpunkten to skett vid ett för lågt nollmoment för motom. Resultatet blir att varvtalet n för växellådans utgående axel 36 initialt ökar, d.v.s. får en positiv amplitud, innan det närmar sig det varvtalsvärde 25 som motsvarar den aktuella fordonshastigheten. Tiden At för den första pendlingen mellan to och t, på kurvan är mycket kort, endast av storleksordningen ca 20 ms. För att kunna studera varvtalsförändringen är det därför nödvändigt att i samband med växelurläggningen mäta varvtalet med stor noggrannhet. 30 Fig. 3 visar ett fall där istället urläggning av en växel till neutralläge vid tidpunkten to skett vid ett för högt nollmoment för motorn. Resultatet blir här att varvtalet n för 10 15 20 25 507 436 växellådans utgående axel 36 initialt rninskar, d.v.s. får en negativ amplitud, innan det närmar sig det varvtalsvärde som motsvarar den aktuella fordonshastigheten. Tiden At för den första pendlingen mellan to och t| på kurvan är av samma storleksordning, ca 20 ms som i föregående fall.

Det framgår således att genom att fastställa om varvtalsändringen initialt har positiv eller negativ amplitud är det också möjligt att fastställa, om det använda nollmomentet för motom vid växelurläggningen varit för lågt eller för högt. Härigenom erhålls ett underlag för att öka eller minska nollmomentet till nästa växling, d.v.s. för att uppdatera nollmomentet inför en kommande växling.

Det har praktiskt visat sig att nödvändig information om varvtalskurvans utseende kan erhållas med en mättid som inte behöver vara längre än ca 50 ms, då det endast är den första pendlingen på kurvan som är av egentligt intresse, och den är erfarenhetsmässigt tillräckligt kortvarig för att hanma inom angivna intervall.

Varvtalsarnplitudens storlek ger en uppfattning om storleken på felet i nollmomentet, och kan för små amplituder och små momentfel ge underlag beträffande storleken av nödvändig momentkorrigering.

En i praktiken enklare metod har visat sig vara att vid konstaterad varvtalsändring göra en förutbestämd momentkorrigering, åt önskat håll, och att på detta sätt vid på varandra följande växlingar låta styrsystemet söka upp ett nollmomentvärde, där varvtalsändringen blir acceptabelt liten. Efter ett relativt litet antal växlingar har styrsystemet normalt åstadkommit eftersträvad uppdatering, som naturligtvis utförs för en till det aktuella driftfallet hörande värdematris, eftersom olika driftsfall, t.ex. med eller utan inkoppling av vissa hjälporgan som belastar motom, ger olika driftsituationer för motom.

En viktigt fördel med förfarandet enligt uppfinningen är att det går mycket snabbt att efter 30 växelurläggning konstatera, om och hur nollmomentet behöver uppdateras. Detta innebär, att det i praktiken blir möjligt att omedelbart efter växelurläggningen börja reglera in 507 436 10 15 20 motorns varvtal till ett för nästa växel lämpligt varvtal. Speciellt vid körning med tung last i uppförsbacke är detta mycket värdefullt, då växlingen kan ske snabbare och fordonet inte hinner tappa så mycket fart under växlingen.

Det blir med andra ord inte längre nödvändigt att fördröja växlingen för att under ett visst tidsintervall under växlingen kunna studera hur motom beter sig vid förmodad nollmomentbeslastning, med växellådan i neutralläge. Ännu en fördel är att kunna få en säker indikation på hur nollmomentbelastningen skall ändras utan att behöva hålla motoms bränsletillförsel på en så låg nivå att nollmomentnivån upprätthålls tillräckligt länge för att göra önskade mätningar på motorn.

Det har nämligen i praktiken visat sig medföra avsevärda svårigheter att härvid uppnå tillräcklig noggrannhet i utstyrt nollmoment, detta till följd av bl.a. hydrauliska fenomen i bränslesystemet. Sådana svårigheter undviks enligt uppfinningen genom att mätning vid varaktigt nollmoment inte längre erfordras.

Den valda lösningen möjliggör säker och smidig växling med en enkel, mekanisk växellåda som är avsevärd billigare än en automatisk växellåda och dessutom har bättre verkningsgrad.

Claims (6)

10 15 20 25 507 436 PATENTKRAV

1. Förfarande vid automatisk växling utan frikoppling vid en mekanisk stegväxellåda i ett motorfordon, där ett styrsystem vid växling reducerar övafört moment i växellådan genom att reglera motorns avgivna moment till en förutbestämd nollmomentnivå vid vilken urläggning av en växel till neutralläge sker, och där en korrigering av nollmomentnivån sker mellan olika växlingstillfallen vid skillnad mellan förutbestämd nollmomentnivå och aktuell nollmomentnivå, k ä n n e t e c k n a t av att varvtalet (n) för växellådans utgående axel (36) avkännes, och att vid uppträdande varvtalsändring under en förutbestämd, kort tidsperiod omedelbart efter urläggning (to) av aktuell växel till neutralläge justeras den förutbestämda nollmomentnivån såsom funktion av varvtalsändringen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att vid varvtalsökning höjs nollmomentnivån.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att vid varvtalssänkning sänks nollmomentnivån.

4. Förfarande enligt något av krav 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att den förutbestämda tidsperioden uppgår till högst 50 ms.

5. Förfarande enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n at av att korrigering av nollmomentet sker i proportion till amplituden på varvtalsändringen.

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t av att anpassning av motoms varvtal för iläggning av ny växel påbörjas vid utläggning av föregående växel.