SE511600C2 - Förfarande och anordning för styrning av driveneheten i ett motorfordon - Google Patents

Description

511 600 2 Särskilt fördelaktigt är att man kan insätta en enkel modell för alstring av modellvarvtalet.

Särskilt fördelaktig inkoppling uppvisar regleringen vid ett så kallat lastslag vid övergång från skjutnings- till dragningsdrift.

Genom den enkla uppbyggnaden av regleringen är ett förverkligande i datorteknik med en lägre datorbelastning möjligt. Det förverkligade reglerprogram- met kommer därvid att upparbetas vinkelsynkront.

Ytterligare fördelar framgår av den efterföljande beskrivningen av ut- föringsformer respektive av de osjälvständiga patentkraven.

Ritningarna Uppfinningen kommer att närmare beskrivas nedan i samband med på ritningarna âtergivna utföringsformer, varvid fig. l visar ett översiktsblockschema för ett styrsystem för en förbrärmingsmotor medan ñg. 2 visar ett blockschema för regleranordníngen enligt uppfinningen och fig. 3 och 4 visar den uppfinningsenliga regleranordningens fördelaktiga fimktion i samband med tidsdiagram för varvtals- och momentförloppen.

Redogörelse för utfiringsformerna Pig. 1 visar ett översiktsblockschema för ett styrsystem för en förbrän- ningsmotor. Därvid symboliseras med 10 en flercylindrig förbränningsmotor, som förfogar över ett insugrringssystem 12 samt en drivaxel 14. I insugningssystemet 12 föreligger bl.a. en mätanordning 16 för avkänning av luíttillförseln till förbrän- ningsmotorn (lufiimassa, luftmängd, insugningsrörtryck), varifrån en ledning 18 ut- går till en elektronisk styrenhet 20 för styming av förbränningsmotorn. Inom driv- axelns 14 område föreligger en mätanordning 22 för avkänning av förbränningsmo- torns 10 varvtal, varifrån en ledning 24 leder till styrenheten 20. Styrenheten 20 uppvisar dessutom ingångsledningar 26 - 28 från mätanordningar 30 - 32 för av- 511 600 3 känning av ytterligare driftstorheter hos förbränningsmotorn och/eller fordonet. Så- dana drifistorheter är exempelvis motortemperaturen, fordonshastigheten, gaspedal- aktiveringsgraden (förarens önskemål), växelläge, styrsignaler från ytterligare styr- enheter (växellådestyrning, slirningsreglering) osv. Via minst en utgångsledning 34 styr styrenheten förbränningsmotorns tändningsvinkel. Vidare uppvisar styrenheten ytterligare utgångsledningar 36 för påverkan av bränslemängden liksom eventu- ellt en utgångsledning 38 för påverkan av lufttillförseln till förbränningsmotom.

Styrenheten 20 utför de för fackmarmen kända, i det följande inte när- mare återgivna funktionerna för styrningen av tändningsvinkelri, bränsleinsprut- ningen och/eller lufitillförseln till flirbränningsmotorn. Vidare omfattar styrenheten den i det följande återgivna regleranordnirigen för undvikande av svängningar i drivlinan.

Genom drivaxelns 14 elasticitet uppträder svängningar, i synnerhet vid övergång från påskjutriingsdriñ (motorbromsning) till accelerationsdrifi av förbrän- ningsmotorn, vilka överförs till fordonet och kan avsevärt påverka åkkomforten och motorfordonets körförhållanden.

Om man betraktar fordonets drivlina (motor, drivaxel, den drivna las- ten) som ett fiädermassasystem (dubbelmassasvängsystem) så kan svängningarna beskrivas med hjälp av det ingångssidiga vridmomentet (rnotorrnomentet) och det utgångssidiga vridmomentet. Det senare kan approximativt återges som summan av (lämpligt viktade) skillnader mellan ingångs- och utgångsvarvtalet och mellan driv- linans in- och utgångsvinkel.

Utgående fiån denna kunskap har en regleranordning visat sig vara lämplig, vilken påverkar det fiån umtom avgivna vridmomentet i beroende av skillnaden mellan ett fiån ett accelerationsmoment (motordrivmoment minus last- moment) avlett modellvarvtal och ärvarvtalet. Accelerationsmomentet beräknas därvid ur skillnaden av det genom en modell beräknade indikerade vridmomentet (förbränningsmomentet) och en imiterad last. 511 600 4 I enlighet därmed uppvisar regleranordningen enligt uppfinningen den i fig. 2 visade strukturen.

Ett märkfålt 100 matas fiån ledningama 24 (motorvarvtal) och 18 (mo- torlast). Utgångsledningen 102 leder en storhet, som representerar motorns förbrän- ningsmoment Mind, till regleranordningen 99, och där till en kopplingspunkt 104.

Motormomentet Mind motsvarar därvid ett forbränningsmoment såsom det förelig- ger vid inställning av en baständvinkel (tändvinkel för ett varvtal/lastmärkvärde med korrigeringar såsom knackningsreglering osv). Kopplingspunktens 104 ut- gångsledning 106 leder en storhet, som representerar accelerationsmornentet Mm, till integratorn 108. Dess utgångsledning 110 leder en storhet, som representerar modellvarvtalet nmd, till en andra kopplingspunlct 112. Denna kopplingspunkt 112 matas vidare via ledningen 24 med ärvarvtalet. Kopplingspunktens 112 utgångsled- ning 114, som leder en storhet som representerar skillnaden nm mellan modell- varvtalet och ärvarvtalet, går till en tredje kopplingspunkt 116, till ett filter 118 och till en proportionalreglerare 120. Proportionalreglerarens 120 utgångsledning 122 vår till kopplingspunkten 104. Filtrets 118 utgångsledning 124 går till kopp- lingspunkten 116. Från kopplingspunkten 116 går en utgångsledning 126 till en proportionalreglerare 128, vars utgångsledning 130 leder till ett element 132. Dess utgångsledning 134 matar ett kon-igeringsvärde för tändningsvinkeln Azw, som in- matas på en korrigeringsenhet 136. Denna matas vidare via ledningen 138 fiån ett tändvinkelbestämningselement 140 for baständvinkeln zwbß. Elementet 140 tillförs åtminstone ledningarna 18 och 24. Korrigeringsenhetens 136 utgångsledning bildar ledningen 34 for tändvinkelns inställning.

I märkfaltet 100 bildas av de tillfórda drifistorheterna varvtal och mo- torlast (lufimassa, lufimängd, insugningsrörtryck) det av motorn alstrade förbrän- ningsmomentet Mind vid baständvinkeln. I komparatorpunkten 104 jämförs detta törbränningsmoment med det av proportionalregleraren 120 imiterade lastrnomentet på utgångssidan under drift och därur bildas ett accelerationsmoment Mbes. Detta accelerationsmoment inmatas på integratom 108. Denna integrator representerar 511 600 sambandet mellan accelerationsmomentet och krafiuttagsvarvtalet för det förelig- gande inlagda växelläget. Integreringsresultatet återger därmed ett modellvarvtal, som jämförs i komparatorsteget 112 med det uppmätta ärvarvtalet för motorn. Det från denna jämförelse bildade skillnadsvarvtalet nm återmatas via proportional- regleraren 120 till komparatorptmkten 104. Proportionalregleraren 120 bildar det ur dubbelmassasvängningsmodellen avledda sambandet mellan skillnaden av motor- och drivvarvtalet och lastmomentet. Proportionalkonstanten uppvisar därvid en motsvarande dimension. Proportionalreglerarens 120 utgångsstorhet återger det på drivlinans drivsida anliggande lastmomentet, som i komparatorpunkten 104 subtra~ heras från det av motorn alstrade vridmomentet för att bilda accelerationsmomen- tet.

Om fordonet befmner sig i påskjumingsdrifi och föraren genom påver- kan av gaspedalen plötsligt inleder dragdrivningsfasen, så alstras vid litet lastmo- ment ett stort förbränningsmoment, så att ett stort accelerationsmoment uppstår.

Detta omsättes genom integratorns 108 fördröjande verkan i modellvarvtalet. Ur skillnaden mellan modellvarvtalet ärvarvtalet imiteras medelst proportional- andelen 120 det i sig ändrande lastmomentet fram till övergångsfasens slut då det imiterade lastmomentet motsvarar fiårbränningsmomentet och därmed blir accelerationsmomentet lika med noll och modellvarvtalet motsvarar i huvudsak är- varvtalet. Om så är fallet har övergångstillståndet avslutats, vilket kännetecknas av en ändring av rotationen av fordonets drivaxel.

För att isolera den rena svängningen utfiltreras från det i komparator- punkten ll2 bildade differensvarvtalet medelst komparatorpunkten 116 och låg- passfiltret 118 konstantdelen ndfi varvtalsdifferenssigialen. Den medelst lågpass- filtreríngen bildade konstantdelen ngt, subtraheras fiân signalen i komparatorpunk- ten 116, så att regleranordningen 128 via ledningen 126 endast matas med ändring- arna av differensvar-vtalet, dvs den rena svängningen. Filtreringen medelst elemen- ten 118 och 116 motsvarar alltså ett högpassfilter. Detta ger företrädesvis en pro- portionalandel, som bildar den för reduceiingen av varvtalsvängningen nödvändiga 511 600 6 momentändringen AMAR ur varvtalsskillnaden. Även här uppvisar regleranord- ningens proportionalkonstant den för omräkningen från varvtal till ett momentvärde nödvändiga dimensioneringen. Momentkorrigeringen AMAR omsättes i elementet 132, som företrädesvis ger en förutbestämd tabell, vid den föredragna utföringsfor- men till ett korrigeringsvärde AZW för tändningsvinkeln som skall inställas och uppkopplas i korrigeringselementet 136 exempelvis genom addition, subtraktion eller multiplikation. Den korrigerade tändningsvinkeln ZW inställes slutligen via utgångsledningen 34, varvid varvtalsskillnaden mellan modellvarvtalet och ärvarv- talet tydligt reduceras.

Den beskrivna regleringens funktion vid uppträdandet av drivline- svängningar återges i samband med ñg. 3 och 4. Därvid visar fig. 3 fordonets för- hållande utan någon reglering och fig. 4 visar förhållandet för samma fordon med reglering.

Pig. 3a återger förloppet för det av föraren förutbestämda vridmomen- tet över tiden medan fig. 3b visar motorvarvtalet över tiden. Fram till tidpunkten t0 befinner sig fordonet i påskjutningsdrift. Vid tidpunkten t0 ökar föraren motormo- mentet genom påverkan av gaspedalen fram till en tidpunkt tl. Under denna period stiger varvtalet, varvid det i synnerhet i början efter tidpunkten tO avkärines avse- värda svängningar i varvtalet. Vid tidpunkten tl övergår fordonet genom fiisläpp- ning av körpedalen åter i påskjutníngsdriften. Detta leder till ett långsamt fallande motorvarvtal, varvid svängningar avkärmes även här.

I motsats till detta uppnås vid den motsvarande återgivningen i fig. 4 efter tidpunkten t0 en avsevärd minskning av svängningarna hos motorvarvtalet.

Motsvarande gäller även för förhållandet efter tidpunkten tl. Sålunda reduceras vä- sentligt drivlinesvängningarna, delvis nästan elimineras, genom införandet av regle- ringen enligt uppfinningen, och förbättrar därmed avsevärt fardkomforten och for- donets körförhållanden.

Vid en föredragen utföringsform beräknas regleringen inom ramen för ett program. Detta program, som arbetar enligt den ovan givna beskrivningen, ar- 511 600 7 betar synkront med drivaxelns läge (vinkelsynkront). Detta leder till ett aktuellt momentkorrigeringsvärde och därmed till en noggrarm kompensation av svängning- en. Detta är möjligt eftersom man för bildande av modellvarvtalet använder en en- kel, snabbrältnande modell (fordönsintegrator 108, imitering av lastmomentet 120).

Utöver reglerberäkningen på basis av det av förbrärmingsmotorn alstra- de förbränningsmomentet användes vid en annan fördelaktig utföringsform ett an- nat, inom förbränningsmotorområdet uppträdande vridmoment, exempelvis det på vevaxeln föreliggande vridrnömentet.

Förutom påverkan av tändningsvinkeln sker vid en fördelaktig utfö- ringsform utöver eller alternativt till tändvinkelkorrigeringen utgående från mo- mentkorrigeringsvärdet ingrepp i krafttillförseln och/eller lufttillfiñrseln, varvid svängningarna reduceras.

Vidare är regleringen enligt uppfinningen inte enbart begränsad till att vara införd vid förbränningsmotorer, utan den kan på fördelaktigt sätt även utnytt- jas vid alternativa drivkoncept där användning sker av motsvarande momentvärden, exempelvis vid en elmotor, vid vilka motsvarande drivlinesvängriingar uppträder.

Claims (10)

511600 PATENTKRAV

1. F örfarande for styrning av drivenheten i ett fordon, varvid ett från drivenheten (10) avgivet vridmoment påverkas i avsikt att minska svängningar i fordonets drivlina, kännetecknat av storleken (AMAR) av vridmomentets påverkan härleds ur en jämförelse (ndifi) av drivenhetens uppmätta varvtal (mig) och ett i beroende av vridmomentförhållandena (Mm) i drivlinan uppskattat varvtal, modellvarvtal (nmod).

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att modellvarvtalet bildas genom integrering av ett accelerationsvridmoment Mbcs.

3. F örfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av att accelerationsvridmomentet Mb” bildas i beroende av ett av drivenheten alstrat vridmoment Mind och det imite- rade lastmomentet vid drivlinans utgång.

4. Förfarande enligt patentkrav 3, kännetecknat av att lastmomentet vid drivlinans utgång bildas i beroende av skillnaden mellan är- och modellvarvtalet.

5. F örfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att diiïe- rensvarvtalet mellan är- och modellvarvtalet medelst ett proportionalelement om- vandlas till ett vridmomentkorrigeringsvärde AMAR.

6. F örfarande enligt patentkrav 5, kännetecknat av att vridmomentkorrigeringsvär- det omräknas till ett korrigeringsvärde for tändningsvinkeln. 511 600

7. Förfarande enligt något av föregående patentlcrav, kännetecknat av att utjäm- ningsandelen av varvtalsskillnaden mellan är- och modellvarvtalet utfiltreras genom filtrering med högpassforhållande.

8. Förfarande enligt något av föregående patentlcrav, kännetecknat av att påverkan av vridmomentet sker medelst en regleranordning, som omvandlar den ur en järn- förelse mellan det av motom alstrade vridmomentet och lastmomentet på drivlinans utgång isolerade varvtalssvângningen till en momentkorrigering.

9. Förfarande enligt patentlcrav 8, kännetecknat av att regleranordningen är utförd som datorprogram som upparbetas vinkelsynkront.

10. Anordning för styrning av drivenheten i ett fordon, med en styrenhet (20) som påverkar det från drivenheten (10) angivna vridmomentet i avsikt att minska svängningar i fordonets drivlina, kännetecknad av att styrenheten omfattar en regleringsenhet (99), vilken fastställer storleken (AMAR) av vridmomentets påverkan på basis av en jämförelse (ndiff) av drivenhetens uppmätta varvtal (nist) och ett i beroende på vridmomentfórhållandena (Mim) i drivlinan uppskattat varvtal, modellvarvtal (nmod).