SE528476C2 - Sätt och anordning för reglering av styrtryck med ventil av ON/OFF-typ - Google Patents

Description

25 30 rszs 476 2 Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt och en anordning för reglering av ett tryekstyrt objekts styrtryck, vilka erbjuder högre noggrannhet, större snabbhet och lägre kostnader än känd teknik. Ett annat syfte är att använda anord- ningen i en lastbil.

Sarnmanfatming av uppfinningen Syftet enligt ovan uppnås genom vad som anges i de oberoende patentkraven.

Ytterligare fördelar uppnås genom vad som anges i respektive beroende patentkrav.

Kort beskrivning av ritningarna Nedan beskrivs uppfirmingen närmare i anslutning till utfóringsexempel samt bifo- gade ritningar, där - Fig. 1 schematiskt visar en första utfóringsforrn av ett ON/OFF-reglersystem enligt uppfinningen för exempelvis en hydrodynarnisk retarder, där figuren även innefattar ett exemplifierande sekvensdiagrarn, - Fig. 2 schematiskt visar en andra uttöringsform av ett ON/OFF-reglersystem enligt uppfinningen för exempelvis en pneumatisk avgasbroms, där figuren även innefattar ett exemplifierande sekvensdiagram, - F ig. 3 schematiskt visar en tredje utfiiringsform av ett ON/OFF-reglersystem enligt uppfinningen fór exempelvis en s.k. automatkoppling, där figuren även innefattar ett exemplifierande sekvensdiagram, och - Fig. 4 schematiskt visari form av sekvensdiagrammet enligt fig. 3 en predikteran- de styralgoritrn för ett ON/OFF-reglersystern, där figuren även innefattar en detalj ur sekvensdiagrammet. 10 15 20 25 30 528 476 Detaljerad beskrivning av föredragna utfóringsfonner Den i fig. 1 visade anordningen fór reglering av en fordonsbromsanordnings l”, så- som en s.k. retarders, styrtryck innefattar en styrenhet 1, via vilken ett manöverdon 2, anordnat att, i tillämpliga fall, pâverkas av en operatör, är anordnat att medelst ett ventilarrangemang 1' reglera sagda styrtryck och dänned bromsanordningens bromsverkan, såsom bromsmoment/bromseffekt, där bromsverkan vanligen är vä- sentligen proportionell mot det reglerade styrtrycket vid en bestämd fordonshastig- het.

Med 4 betecknas en trycksensor anordnad att i en reglerpunkt 4' i en styrtrycksled- ning 4” mellan bromsanordningen och ventilarrangernanget mäta aktuellt reglerat styrtryck, ett är-styrtryck, samt att avge signaler motsvarande rnätta är-styrtryck till styrenheten.

Styrenheten är anordnad att jämföra är-styrtrycket med ett bör-styrtryckvärde p', fó- reträdesvis avsett att alstras medelst styrenheten på basis av signal från manöverdo- net svarande mot dettas inställning till följd av operatörens eller motsvarande påver- kan, varvid är-styrtrycket p är avsett att regleras mot bör-stymycket p' i beroende av utfallet av jämförelsen medelst en tryckökningsventil 5 av ON/OFF-typ respektive en trycksänkningsventil 6 av ON/OFF-typ, där respektive ventil 5, 6 sålunda kan in- taga öppet eller stängt läge.

De båda ventilerna är förbundna med styrtrycksledningen 4”, varvid tryckölmings- ventilen 5 är förbunden med en källa P för tryckmedium under företrädesvis bestämt tryck och varvid trycksänlcrlingsventilen är förbunden med ett utlopp R2 för tryck- medium. För reglering av ventilemas tillstånd fórefinns manöverorgan av känt, ex- empelvis elektromagnetiskt, slag, för växling mellan lägena ON och OFF. Anordnad i styrtrycksledningen företrädesvis mellan reglerpunkten och trycköknings- och 10 15 20 25 528 476 4 trycksänkningsventilerna förefinns enligt föredragna utíöringsformer en snabbtöm- ningsventil 7 av ON/OFF-typ för snabbsänkning av styrtrycket på signal från styr- enheten.

Höjning respektive sänkning av trycket är avsedd att aktiveras medelst styrenheten på basis av sagda jämförelse, varvid tryckökningsventilen är anordnad att öppnas vid aktivering av höjning av trycket så att tryckmedium tillförs från källan P, var- igenom trycket höjs i reglerpunkten, och varvid trycksfiingsventilen är anordnad att stängas vid aktivering av sänkning av styrtrycket, varvid avtappning av tryckme- dium, såsom avluftning, sker via utloppet R2, varigenom trycket sänks i reglerpunk- ten.

Tillika enligt föredragna utfóringsfonner är styrenheten anordnad att, såsom sche- matiskt antyds i sekvensdiagrannnet i ñg. 1, taga hänsyn till tillämplig reglertoleraris 8 vid sagda jämförelser, varvid styrenheten är anordnad att aktivera höjning av styr- trycket om är-styrtrycket är lägre än bör-styrtrycket minus vald reglertolerans, Zon 1, och varvid styr-enheten är anordnad att aktivera sänkning av styrtrycket om är- styrtrycket är högre än bör-styrtrycket plus vald reglertolerans, Zon 2. Dä är- styrtrycket ligger inom reglertoleransen relativt bör-styrtrycket, Zon 3, är tryckök- ningsventilen anordnad att hållas stängd och trycksänlcningsventilen öppen, varige- nom styrtrycket i reglerpunkten är avsett att bevaras.

Föredraget är också att trycksensom och styrenheten är anordnade i en avkännings- loop, ej visat, i vilken trycket i reglerpunkten fortlöpande avkännes med företrädes- vis bestämd frekvens för sagda jämförelse. Föredraget är härvid att styrenheten är anordnad att medelst en predikterande styralgoritm, såsom beskrivs närmare i an- slutning till fig. 3 och 4, prognosticera tryckets utveckling i reglerpunkten på basis av tidigare avkända är-styrtrycksvärden, som resultat av tidigare tryckändringssteg, varvid regleringen är anpassad till den förefintliga reglerkonfigurationen där hänsyn 10 15 20 25 30 528 476 5 tages till storheter som trycksatt volym, matartrycket från källan P till reglerkonfigu- rationen jämte strömningsarea hos respektive tryckregleringsventil 5, 6.

Det i fig. 2 visade reglersystemet med ON/OFF-ventiler är avsett för exempelvis en pneumatiskt styrd avgasbroms med spjäll, där reglersystemet har en principiell upp- byggnad enligt fig. 1, men där snabbtömningsventil 7 saknas då reglerområdet i form av spj ällvinkel är utomordentligt begränsat.

Det i fig. 3 visade reglersystemet tillika med ON/OFF-ventiler är avsett för exem- pelvis en s.k. automatkoppling, dvs. en tillämpning där stor reglersnabbhet och stor reglernoggrannhet krävs. Reglersystemet är härvid anordnat att utnyttja en predikte- rande styralgoritm, såsom tidigare berörts, och innefattar en snabbtryckölcrlingsven- til 5' för snabb tryekökning, en långsamtryckökiiingsventil 5” för långsam tryckök- ning, en snabbtrycksänkningsventil 6' för snabb trycksänkning och en lång- samtrycksänkningsventil 6” för långsam tryeksänluiing.

De båda snabbtryekändringsventilema 5 ', 6' är anordnade med varsitt booster- membran 9, såsom visas i fig. 3 på i och fór sig känt sätt.

Medelst den predikterande styralgoritrnen hos styrenheten är är-styrtrycket avsett att kunna ändras med en kombination av snabba och långsamma , dvs. stora och små per tidsenhet, styrtryckändringssteg, varvid reglersystemet är anordnat att avkänna styrtryckets är-värde i loopar med bestämd frekvens, exempelvis 100 Hz, och ta hänsyn till varje tiyckändringsstegs utfall innan styrenhetens beslut om nästa steg fattas. Härvid är tryckändringen avsedd att ske med snabbändringssteg så länge ut- rymme finns för att utan i nästa steg passera bör-värdet plus resp. minus aktuell re- glertolerans, dvs. utan resulterande översvängningar. Sedan snabbändring fullt an- vänts är finjustering mot bör-styrtrycket avsedd att ske med långsamtryckändrings- steg, såsom illustreras exempelvis i sekvensdiagrammeti fig. 3. 10 15 20 25 30 25-28 476 6 I huvudsak detsamma illustreras med sekvensdiagrammet i fig. 4.

Reglersysternet enligt fig. 3 och 4 är anordnat så att vid snabbtryckökning är snabbtryckökningsventilen 5' och långsamtryckökningsventilen 5” öppna och vid långsamtryckökning är snabbtryckökriingsventilen 5' stängd och långsamtryckök- ningsventilen 5” öppen. Vid snabbtrycksänlmíng är snabbtrycksänkningsventilen 6' och långsamtrycksänkningsventilen 6” stängda aktiverade och vid långsamtryck- sänkning är snabbtrycksänkningsventilen öppen, avaktiverad, och långsarntryck- sänkningsventilen stängd aktiverad.

Den i fig. 4 visade detaljtörstoringen till höger är avsedd att visa ett fall där nästa snabbtryckändñngssteg, i detta fall ett snabbtrycksänkningssteg, streckat markerat, skulle bringa styrtrycket att sjunka under bör-styrtrycket minus reglertoleransen.

Detta förhållande är avsett att detekteras vid styrenhetens prediktering, varvid snabbtrycksänkningsventilen avaktiveras på signal från styrenheten och fortsatt trycksänkning är avsedd att ske endast med långsamtrycksänkningsventilen.

De visade anordningarna är företrädesvis baserade på pneumatik, varvid trycken ut- görs av lufltryck och ventilema av pneumatiska ventiler. Anordningarna kan dock vara baserade på hydraulik och trycken vara hydraultryck och ventilerna hydrauliska ventiler. En kombination av pneumatik och hydraulik kan också tänkas.

Tillika föredraget är att anordningen, det tryckstyrda objektet, fór tillämpning av uppfinningen omfattar en hydrodynamisk s.k. retarder eller en avgasbroms av kom- pressionstyp som kompletterande fordonsbroms eller omfattar en s.k. automatkopp- ling, där uppfinningen i samtliga fall avser reglering av styrtryck.

Sättet liksom funktionen hos anordningen enligt uppfinningen torde till väsentlig del framgått ovan. Styrtrycket mäts således innan objektet och reglering mot ett medelst ett manöverdon via styrenheten alstrat bör-styrtryck sker medelst en järnfórande 10 15 20 25 30 f528 476 i 7 styrenhet och ON/OFF-ventiler fór höjning, sänkning eller bevarande av det regle- rade styrtrycket. Manöverdonet behöver nödvändigtvis ej aktiveras av en operatör utan arrangemang kan tänkas där aktivering sker automatiskt inom ramen för ett övergripande styrsystem. Arrangemang kan också tänkas där styrenheten automa- tiskt och direkt förses med bör-värdesunderlag i form av signaler inom ramen fór ett övergripande styrsystem.

Anordningens precisionsprestanda bestäms av den längsta av följande tider: - reglerventilemas öppnings- och stängningstider å ena sidan - den elektroniska styrenhetens beslutstid, den s.k. sampelfrekvensen, å andra sidan vilken tid sedan i kombination med matartrycket och aktiv ventils strömningsarea ger en minsta reglerbar höjning resp. sänkning av reglertrycket. I praktiken är denna precision 8 ca i 0,05 - 0,1 bar.

De exemplifierande sekvensdiagrammen visar ventilaktivitet vid en momentan höj- ning av bör-styrtrycket motsvarande inkoppling av objektet med bestämd verkan samt en momentan sänkning av bör-styrtrycket till en lägre bestämd verkan samt slutligen en urkoppling av objektet. Sarntliga tre ändringar ger rampsvar hos det reg- lerade är-styrtrycket. i Jämfört med känd teknik erbjuder uppfinningen b1.a. - enkel och robust konstruktion, - hög resistens mot störningar, hög precision och, i tillämpliga fall, stor snabbhet, - möjligheter att diagnosticera felaktigt beteende hos både reglersystemet och aktu- ellt objekt och - låg komponentkostnad.

Ovan har uppfinningen beskrivits i anslutning till föredragna utföringsfonner. Na- turligtvis kan fler utiöringsforrner liksom mindre förändringar och kompletteringar tänkas utan att den grundläggande uppfinningstanken fi-ångås. aszs 476i Uppfmningen skall således ej anses begränsad till ovan relaterade utföringsfonner utan kan varieras inom sin av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (22)

10 15 20 25 _30 §52s 476 PATENTKRAV

1. Sätt för reglering av ett tryckstyrt reglerobj ekts styrtryck, vilket reglerobjekt om- fattar en s.k. hydrodynarnisk retarder, en pneumatisk avgasbroms eller en s.k. auto- matkoppling, där styrtrycket och därmed objektets verkan regleras via en styrenhet och ett ventilarrangemang, irmefattande stegen att - mäta aktuellt styrtryck (p), ett är-styrtryck, medelst en tryeksensor (4); - medelst styrenlreten (1) jämföra är-styrtrycket med ett mot önskad objektverkan svarande bör-styrtryck @'); - i beroende av utfallet av jämförelsen reglera är-styrtrycket mot bör-styrtrycket medelst sagda ventilarrangemang, kännetecknat av att regleringen sker medelst ett arrangemang av ventiler av ON/OFF-typ innefattande en snabbtryckökriingsventil (5,5°) en långsamtryckhöjningsventil (5” , en snabbtrycksänkningsventil (6, 6') och en långsamtrycksänkningsventil (6”), att trycksensorn och styrenheten anordnas i en avkärmingsloop, i vilken trycket (p) i reglerpunkten avkännes i en bestämd frekvens för sagda järnförelse och av att en prognosticering av tryckets utveckling i regler- punkten sker enligt en predikterande styralgoritrn medelst styrenheten baserat på ti- digare avkända är-stymycksvärden, varvid regleringen anpassas till den aktuella re- glerkonfigurationen.

2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av att snabbsänkning av styr-trycket sker medelst en snabbtörrmingsventil (7) av ON/OFF-typ.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att hänsyn tages till reglertolerans (8) vid sagda jämförelse.

4. Sätt enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknat av att för det fall är-styrtrycket är lägre - än bör-styrtrycket minus reglertolerans öppnas åtminstone en tryckökningsventil, varvid trycket höjs i reglerpunkten. 10 15 20 25 30 íszß 476% 10

5. Sätt enligt krav l, 2, 3 eller 4, kännetecknat av att for det fall är-styrtrycket är högre än bör-styrtrycket plus reglertolerans aktiveras åtminstone en trycksânknings- ventil så att avluftning öppnas, varvid trycket sänks i reglerpunkten.

6. Sätt enligt krav 1, 2, 3, 4 eller 5, kännetecknat av att för det fall är-styrtrycket ligger inom reglertoleransen hålles Fórefintliga tryckökningsventiler stängda och fó- refintliga trycksänkriingsventiler avaktiverade, varvid trycket i reglerpurikten beva- faS.

7. Sätt enligt något av kraven 1-6, kännetecknat av att höjning av är-styrtrycket sker med en snabbtryckhöjningsventil (5') och/eller en långsamtryckhöjningsventil (s”).

8. Sätt enligt något av kraven 1-7, kännetecknat av att sänkning av är-styrtrycket sker med en snabbtrycksänkriingsventil (6') och/eller en långsamsänkningsventil (6”)-

9. Sätt enligt något av kraven 1- 8, kännetecknat av ett fiårefintliga snabbtryckänd- ringsventiler (5', 6°) anordnas med s.k. boostermembran (9).

10. Sätt enligt något av kraven 1-9, kännetecknat av att snabb reglering av är- styrtrycket mot bör-styrtrycket sker enligt den predikterande styralgoritmen genom inledande snabb ändring av är-styrtrycket medelst företrädesvis både snabbtryckänd- ringsventil och långsamtryckändringsventil aktiverade och en avslutande långsam ändring av är-styrtrycket medelst endast lângsamtryckåndringsventil aktiverad så att bör-styrtrycket uppnås utan översvängningar.

11. ll. Anordning for reglering av ett tryckstyrt reglerobjekts styrtryck, vilket regler- ombjekt innefattar en s.k. hydrodynamisk retarder, en pneurnatisk* avgasbroms eller 10 15 20 25 30 s2s 476 ll en s.k. automatkoppling, där styrtrycket och därmed objektets verkan är anordnat att regleras via en styrenhet och ett ventilarrangemang, där en trycksensor (4) fórefinns anordnad att mäta aktuellt styrtryck (p), ett är-styrtryck, och av att styrenheten (1) är anordnad att jämföra är-styrtrycket med ett mot önskad objektverkan svarande bör- styrtryck (p') varvid är-styrtrycket är avsett att regleras mot bör-styrtrycket i beroen- de av utfallet av jämförelsen medelst åtminstone sagda ventilarrangemang, känne- tecknad av att ventilarrangernanget omfattar ventiler av ON/OFF-typ och härvid in- nefattar en snabbnycköknirigsventil (5, 5') en långsamtryckölmingsventil (5” , en snabbtrycksänkningsventil (6, 6”) och en långsamtrycksänkningsventil (6”), att trycksensorn (4) och styrenheten (1) är anordnade i en avkänningsloop, i vilken trycket i reglerpunkten (4°) fortlöpande avkärmes med företrädesvis bestämd fre- kvens for sagda jämförelse, och av att styrenheten är anordnad att enligt en predikte- rande styralgoritrn prognosticera tryckets utveckling i reglerpunkten på basis av ti- digare avkända är-styrtrycksvärden, varvid regleringen är anpassad till den töreflnt- liga reglerkonfigurationen.

12. Anordning enligt krav 11, kännetecknad av att en snabbtömningsventil (7) av ON/OFF-typ fórefinns anordnad för snabbsänkning av styrtrycket.

13. Anordning enligt krav 11 eller 12, kännetecknad av att styrenheten är anordnad att taga hänsyn till tillämplig reglertolerans (8) vid sagda järnfórelser, varvid styren- heten (1) är anordnad att aktivera höjning av styrtrycket om är-styrtrycket är lägre än bör-styrtrycket minus reglertolerans och varvid styrenheten är anordnad att aktivera sänkning av styrtrycket och är-styrtrycket är högre än bör-styrtrycket plus reglertole- IaIIS.

14. Anordning enligt krav 11, 12 eller 13, kännetecknad av att åtminstone en tryck- ökningsventil (5, 5°, 5”) är anordnad att öppnas vid aktivering av höjning av styr- trycket, varvid trycket är avsett att höj as i reglerpunkten. 10 15 20 25 528 476 12

15. Anordning enligt krav 11, 12, 13 eller 14, kännetecknar! av att åtminstone en trycksånkningsventil (6, 6°, 6”) är anordnad att aktiveras vid aktivering av sänkning av styrtrycket, varvid avluftriing öppnas, varigenom trycket är avsett att sänkas i reg- ler-punkten.

16. Anordning enligt krav 11, 12, 13, 14 eller 15, kännetecknad av att då är- styrtrycket ligger inom reglertoleransen relativt bör-styrtrycket är tryckökningsventi- len anordnad att hållas stängd och trycksänkningsventilen avaktiverad, varvid tryck- et i reglerpunkten är avsett att bevaras.

17. Anordning enligt något av kraven 11-16, kännetecknar! av att höjning av är- styrtrycket är avsedd att ske medelst en snabbtryckhöjningsventil (5') och/eller en långsamtryckhöjningsventil (5”).

18. Anordning enligt något av kraven 11-17, kännetecknad av att sänkning av är- styrtiycket är avsedd att ske medelst en snabbtrycksänkriingsventil (6') och/eller en långsamtrycksänkningsventil (6”).

19. Anordning enligt något av kraven ll-18, kännetecknar! av att fórefintlíga snabbtryckändringsventiler (5*, 6') är anordnade med s.k. boostermembran (9).

20. Anordning enligt något av kraven 11-19, kännetecknad av att snabb reglering av är-styrtrycket mot bör-styrtrycket är avsedd att ske enligt den predikterande styr- algoritmen genom inledande snabb ändring av är-styrtrycket medelst företrädesvis både snabbtryckändringsventil och långsamtryckändringsventil aktiverade och en avslutande långsam ändring av är-styrtrycket medelst endast långsamtiyck- ändringsventil aktiverad, så att bör-styrtrycket uppnås utan översvängningar. .528 476 13

21. Anordning enligt något av kraven 11-20, kännetecknad av att den är baserad på pneumatik, varvid trycken utgörs av lufttryck och ventilema av pneumatiska venti- ler.

22. Användning av en anordning enligt något av patentkraven 11-21 i en lastbil.