SE510187C2 - Anordning för framdrivning av förbränningsmotordrivna fordon - Google Patents

Description

510187 lO 15 20 25 30 35 2 Fordonets slutliga hastighet bestäms då av gasreglaget. Vid små pådrag orkar motorn inte driva vid stora utväxlingar och automatlådan väljer en lägre utväxling. Vid stora pådrag orkar motorn dra även vid större utväxling och fordonets hastighet blir efter en accelerationsperiod hög.

Programmeringen av en automatisk växellåda kan då göras på olika vis så att skifte till högre utväxling kan ske vid olika motorvarvtal. Sker skifte vid höga motorvarvtal nära motorns maximala effekt utnyttjas motorns kapacitet maximalt och acceleration kan ske snabbt. Sker skiftet vid lägre varv- tal blir effektutnyttjandet inte så stort och accelerationen blir lugnare. I många automatiska växellådor kan man välja olika program för olika ”sportighet” hos växellådan, i en del växlas automatiskt ned s k ”kick-down” vid hastigt gaspådrag.

Verkningsgradsmässigt och från bränsleförbruknings- synpunkt innebär det en klar nackdel att köra med höga motor- varvtal. Gashastigheterna vid in- och utlopp ur cylindrarna ökar vid höga varvtal vilket ger upphov till strömnings- förluster så att för förbränningsmotorer gäller för större delen av driftområdet att motorns verkningsgrad vid ett givet effektuttag blir bättre ju lägre motorvarvtalet är. Vid konstruktion av automatiska växellådor är det ett problem att anpassa växlingsprogammet så att man både kan få så god verkningsgrad och så stor effekt ur motorn som möjligt.

Föreliggande uppfinning innebär en lösning av mot- sättningen mellan effektutnyttjande och verkningsgrad hos ett system med automatisk växellåda på ett flexibelt sätt så att fordonsföraren hela tiden kan anpassa denna optimering efter omständigheterna.

Uppfinningen kännetecknas i huvudsak därav, att i ett lågfartsintervall, ett litet pådrag med fartreglaget ger en låg utväxling och ett litet gaspådrag, vilka båda ökar successivt vid större pådrag med fartreglaget till dess att gaspådraget befinner sig vid maximum och fordonshastigheten vid ytterligare pådrag med fartreglaget till ett högre hastighetsintervall bestämmes av utväxlingsförhållandet medan gaspådraget befinner sig i dess maximiläge. 10 U 20 25 30 35 510187 Fordonsföraren väljer hela tiden automatiskt mellan bränsleförbrukning och ”sportighet” så att han i ena ögonblicket prioriterar det ena och i andra ögonblicket det andra allt eftersom trafiksituationen så kräver.

Enklast att beskriva och kanske mest till sin fördel kommer systemet när det arbetar med en växellåda med kontinuerligt variabel utväxling. Vid normal drift är funktionen då följande: Gasreglaget är så inställt att motorn hela tiden får maximalt pådrag. Detta pådrag styr därmed inte längre vare sig motorns effekt, motorns varvtal eller fordonets hastighet. Dessa storheter bestämms istället indirekt genom att föraren istället för att reglera motorn via ett fartreglage reglerar växellådan. När utväxlingen minskas så ökar motorvarvtalet och motoreffekten, samt ökar fordonets hastighet. När utväxlingen i stället ökas så orkar inte motorn hålla kvar sitt varvtal utan detta sjunker, motoreffekten sjunker och hastigheten minskar.

Vid acceleration minskas utväxlingen varvid motorn orkar ge mer och ökar sin effekt. Ju mer man minskar utväxlingen desto mer ökar motorvarvtalet och motoreffekten och desto ”sportigare” blir accelerationen.

För föraren upplevs inte skillnaden mot ett konventionellt system med automatisk växellåda särskilt stor. Han har fortfarande ett reglage med vilket han reglerar fordonets hastighet. När han drar på ökar motorns varvtal och fordonet accelererar upp till en mot pådraget och drivningsmotståndet svarande jämvikts- hastighet. När han drar av, minskar motorvarvtal och fordonshastighet. Skillnaden är emellertid att motor- varvtalet hela tiden hålls så lågt som möjligt för en viss önskad motoreffekt. Högre motoreffekt fås till priset av minskad verkningsgrad och ökad bränsle- förbrukning. Snabba accelerationer kostar mer bränsle 510187 W 15 20 25 30 35 än långsamma. För fordonsföraren blir det lätt att välja mellan ”sportig” och ”ekonomisk” körning. Han väljer direkt med fartreglaget inom ett kontinuerligt intervall mellan de båda extremerna, utan att behöva fundera eller använda något hjälpreglage. Liksom gasreglaget vid konventionell utformning av framdrivningsanordning oftast är fjädrande upphängt och automatiskt återgår till nollpådrag när man släpper gaspådraget kan fartreglaget i föreliggande uppfinning med fördel göras likadant.

Ett visst pådrag med fartreglaget svarar visserligen inte mot en bestämd hastighet, men så är normalt inte heller fallet med en konventionell styrning av hastigheten med hjälp av ett gaspådrag. Det viktiga är att fordonsföraren lätt kan reglera om han vill öka, minska eller behålla hastigheten. Med det nya systemet kan han det och automatiskt sker samtidigt inställning till lägsta lämpliga varvtal och bästa verkningsgrad.

För förbränningsmotorer gäller inom huvuddelen av arbetsområdet att motoreffekten vid fullt pådrag ökar med varvtalet. Verkningsgraden sjunker emellertid och vid riktigt höga varvtal ökar inte effekten längre. För att det beskrivna systemet skall fungera bra krävs därför en begränsning av funktionen så att utväxlingen vid pådrag av fartreglaget inte går ned till så låga värden att motorvarvtalet för högsta motoreffekt väsentligen överskrides. Vid fullt pådrag från stillastående eller låg hastighet skall alltså utväxlingen sänkas bara så långt att motorn kommer upp till maximal effekt och sedan skall utväxlingen ökas succesivt för bibehållande av maximal motoreffekt medan fordonet accelererar. När fordonet kommit upp till önskad hastighet eller maximal acceleration inte längre önskas minskar föraren på sitt fartreglage. Utväxlingen 10 ß 20 25 30 35 510187 ökas då fortare än hastigheten vilket gör att motorvarvtal och motoreffekt går ned.

Förbränningsmotorer går inte heller bra vid riktigt låga varvtal. Dels blir verkningsgraden dålig och dels går motorn ojämnt med risk för stopp. För låga effektuttag är det därför lämpligt begränsa utväxlingen så att motorvarvtalet inte blir för lågt och istället minska effektuttaget genom att minska tillförsel av bränsle eller bränsle- luftblandning till motorn genom minskat gaspådrag. Vid allra lägsta pådrag med fartreglaget är det lämpligt att motorn helt frikopplas från drivning av fordonet.

Fartreglaget som för föraren har kontinuerliga pådragsmöjligheter från noll till fullt pádrag fungerar således lite olika vid olika situationer och en körcykel kan få följande useende: a. Fordonet står stilla. Fartreglaget vid nollpàdrag (t.ex. släppt reglage). Motorn är frikopplad från drivning och går på tomgángsvarvtal genom lågt gaspådrag. b. Fartreglaget får ett litet pådrag (övergång till reglageintervall låg). Motorn kopplas nu in till drivning vid först låg utväxling. Fordonet börjar röra sig. c. Fartreglaget får ytterligare lite pádrag (övergång från reglageintervall låg till reglageintervall normal). Gaspådraget ökas inom ett litet fartreglages- intervall från tomgångsläge till full gaspådrag samtidigt som utväxlingen ökas. Fordonet accelererar måttligt.Ju större pådrag med fartreglaget desto mindre ökning av utväxlingen och desto större varvtal och acceleration får vi. 510187 10 U 20 25 30 35 d. Fartreglaget är nu i normalintervallet och utväxlingen därmed kopplad till fartreglagets läge så att den minskar vid ökande pàdrag. Gaspådraget är fullt och föraren reglerar fordonets hastighet med fartreglaget som påverkar utväxlingen. Motorvarvtalet hålls automatisk hela tiden så lågt som effektbehovet tillåter. Fordonet gär i normaldrift enligt ovan. e. Föraren vill accelerera maximalt och för därför fartreglaget till maximalt pådrag. Utväxlingen sänks och motorvarvtalet går upp till dess vi får maximal motoreffekt men inte längre. Motorvarvtalsbegränsningen enligt tidigare beskrivning är i funktion. Fordonet accelererar nu med full motoreffekt och ökande utväxling tills dess maxhastighet är uppnådd eller föraren minskar pådraget och vi återgår till normaldrift enligt d. ovan igen. f. Föraren vill snabbt minska hastigheten och minskar ner pådraget till lågfartsintervallet. Utväxling och gaspådrag minskar därvid och vi får en motorbromseffekt som blir kraftigare ju mindre pådraget är.

Motorbromseffekten kvarstår tills dess fordonets hastighet motsvarar pådraget eller tills dess föraren ökar pådraget och driften blir normal igen.

För att skydda motorn mot skadligt övervarv kan med fördel en spärrmekanism användas som ser till att utväxlingen inte blir för låg och därmed motorvarvet för högt under motorbromsning. Om man har måttliga krav på bromseffekt kan mycket väl denna spärrmekanism vara den samma som vid hastigt fartpådrag förhindrar att varvtalet hos motorn stiger över det där maximal effekt levereras (jämför under e. ovan och tidigare beskrivning). 10 Ü 20 25 30 35 510187 En motor ändrar inte varvtal ögonblickligen när belastningen ändras. Rörelseenergi finns lagrad i de rörliga delarna i motorn och vid en belastningsökning sjunker inte varvtalet till sitt slutliga värde förrän en del av denna rörelseenergi har avgivits. På motsvarande sätt ökar inte varvtalet momentant vid belastningsminskning. Rörelseenergi måste först succesivt inlagras i de rörliga delarna. För att få ryckfri gång kan det därför vara lämpligt att ändringar i utväxling inte sker för fort vid en plötslig ändring av fartpádraget. Hastigheten för ändringen av utväxlingen kan därför genom bromsning av fartreglagets inverkan med fördel anpassas efter motorns dynamiska egenskaper så att de inte kan ske för fort.

Gaspådragets minskning vid plötslig minskning av pådraget in i fartreglagets lågfartsområde kan dock ske fort om detta inte innbär svårigheter för den aktuella motorn.

För respektive fackman innebär det inte nâgra svårigheter att med välkända metoder åstadkomma ett system för genomförande av uppfinningen, så att en motor med tillhörande gaspådrag kopplas till en växellåda och ett fartreglage så att systemet får de egenskaper som beskrivits ovan.

Detta kan åstadkommas med helt mekaniska anordningar som länkarmar, vridaxlar, kamskivor, hastighetsbromsar etc, som kopplas till växellådan Det kan likaledes anordnas med hydraulik eller pneumatik. Med tillsammans med en mekanisk varvtalsregulator. fördel kan styrningen också göras elektroniskt t. ex med en för ändamålet anpassad eller programmerad elektronisk regulator eller dator. Om man vid elektronisk styrning vill ha en extra säkerhet mot att fordonet kommer i okontrollerad skenande vid något fel eller störning i elektroniken kan med fördel gaspågraget till motorn mekaniskt förbindas med 510187 10 15 8 fartreglaget så att det stryps när fartreglaget dras ned eller släpps.

Med fullt gaspådrag har ovan avsetts det högsta pådrag som motorn är byggd för att arbeta med under normaldrift. Av miljöskäl eller slitageskäl eller annan anledning kan detta ligga under det allra högsta gaspådrag som kan användas (överlast). Denna överlastsituation undviks då under normal- körning. Fordonets fartreglage kan då göras sådant att det vid fullt pådrag också ökar gaspådraget den extra biten till maximalt överpàdrag så att motorns absolut största effekt kan utnyttjas. I vissa fall t.ex. av miljöskäl kan kanske med fördel det normala fulla pådraget vara variabelt och be- stämmas av antingen inre omständigheter t.ex. motorvarvtal eller t.ex. via reglage yttre omständigheter som huruvida man kör i stad eller på landsbygd, vilket bränsle man använder OSV.

Claims (4)

l0 15 20 25 510187 9 PATENTKRAV

1. Anordning för framdrivning av förbränningsmotor- drivna fordon med kontinuerligt varierbar växellåda, k ä n n e t e c k n a d av att i ett lågfartsintervall, ett litet pàdrag med fartreglaget ger en låg utväxling och ett litet gaspådrag, vilka båda ökar successivt vid större pàdrag med fartreglaget till dess att gaspådraget befinner sig vid maximum och fordonshastigheten vid ytterligare pàdrag med fartreglaget till ett högre hastighetsintervall bestämmes av utväxlingsförhållandet medan gaspådraget befinner sig i dess maximiläge.

2. Anordning för framdrivning av förbränningsmotor- drivna fordon enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k - n a d av att utväxlingen automatiskt begränsas så att motorns varvtal vid drivning inte väsentligen överskrider det där motorn ger maximal effekt.

3. Anordning för framdrivning av förbränningsmotor- drivna fordon enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att utväxlingen är automatiskt så styrd, att motorns varvtal vid bromsning inte överstiger för motorn skadliga värden.

4. Anordning för framdrivning av förbränningsmotor- drivna fordon enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att det som vid normal körning är fullt gaspådrag överskrides för uttagande av överlast när fartreglaget aktiveras till fullt eller nästan fullt pàdrag.