SE534114C2 - Metod och system för start av ett fordon - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning hänför sig till en metod för start avett fordon, varvid nämnda fordon innefattar enförbranningsmotor för generering av drivkraft för överföringtill åtminstone ett drivhjul via en koppling och en vaxellåda,varvid namnda drivkraft selektivt kan överföras från namndamotor till namnda drivhjul genom stangning av namnda koppling,och varvid vaxling medelst namnda vaxellåda åtminstone delvisstyrs av ett i namnda fordon anordnat styrsystem. Namndastyrsystem utför stegen att, med namnda koppling stangd ochvid en begaran om start med stangd koppling aktivera fordonetsstartmotor med ilagd vaxel, och med hjalp av namnda startmotoraccelerera namnda motor till ett första varvtal, varvid namndaförsta varvtal utgör ett varvtal vid vilket namnda förbranningsmotor startar. Fig. 2

Description

25 30 534 114 möjligaste mån, fordonet på egen hand kan ta sig till verkstad eller annat lämpligt ställe även när ett fel har inträffat.

Tunga fordon kan därför ofta försättas i ett så kallat ”Limp Home”-läge, vilket innebär att en del funktioner kan stängas av medan de viktigaste bibehålls átminstone delvis sä att fordonet hjälpligt kan förflyttas till lämpligt ställe för egen maskin, även om fordonets maximala hastighet vid dylikt ”Limp Home”-läge kan vara begränsad till en väsentligt lägre hastighet än vad fordonet normalt kan framföras vid. Även om Limp Home~läget i många fall medför att fordonet på ett säkert sätt kan förflyttas till önskat ställe utan bärgningshjälp finns det dock fortfarande situationer där sådan förflyttning inte är möjlig. Det finns således ett behov av förbättrade möjligheter att undvika t.ex. bärgning i vissa situationer.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en metod för styrning av ett fordon vid start av nämnda fordon som löser ovanstående problem. Detta syfte uppnås med en metod enligt patentkrav 1.

Föreliggande uppfinning hänför sig till en metod för start av ett fordon, varvid nämnda fordon innefattar en förbränningsmotor för generering av drivkraft för överföring till åtminstone ett drivhjul via en koppling och en växellåda, varvid nämnda drivkraft selektivt kan överföras från nämnda motor till nämnda drivhjul genom stängning av nämnda koppling, och varvid växling medelst nämnda växellåda åtminstone delvis styrs av ett i nämnda fordon anordnat styrsystem. Metoden är kännetecknad av att nämnda styrsystem, med nämnda koppling 10 15 20 25 30 534 'I'|4 stängd och vid en begäran om start med stängd koppling, aktiverar fordonets startmotor med ilagd växel, och med.hjälp av nämnda startmotor accelererar nämnda motor till ett första varvtal, varvid nämnda första varvtal utgör ett varvtal vid vilket nämnda förbränningsmotor startar.

Genom att motorn accelereras till ett varvtal vid vilket motorn startar kan motorn alltså startas trots att drivlinan är sluten, t.ex. pà grund av att ett fel förhindrar öppning av nämnda koppling. Varvtalet vid vilket motorn startar kan bero pà den belastning som den slutna drivlinan utövar pà motorn. I synnerhet dieselmotorer har dock ett högt tillgängligt vridmoment redan vid låga varvtal, varför motorn även med sluten drivlina ofta startar redan vid ett relativt lågt varvtal. Således medför uppfinningen att vidare färd med fordonet kan möjliggöras trots att kopplingen fungerar felaktigt.

Vidare kan fordonet startas pà ett kontrollerat sätt utan att det beter sig pá ett överraskande sätt för föraren eftersom föraren genom nämnda begäran om start med stängd koppling aktivt pàvisar medvetenhet om fordonets beteende med sluten drivlina.

Ytterligare kännetecken för föreliggande uppfinning och fördelar därav kommer att framgå ur följande detaljerade beskrivning av exempelutföringsformer och de bifogade ritningarna.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Fig. l visar en drivlina i ett fordon vid vilket föreliggande uppfinning med fördel kan användas. 10 15 20 25 30 534 114 Fig. 2 visar en exempelmetod enligt föreliggande uppfinning. etaljerad beskrivning av exempelutföringsformer Såsom nämnts ovan kan det vara både tidsödande och kostsamt att bärga tunga fordon, varför det många gånger är att föredra att fordonet pà egen hand kan ta sig till verkstad eller annat lämpligt ställe, även när ett allvarligt fel har inträffat.

Tunga fordon är ofta försedda med automatiskt växlande växellådor. Dessa växellådor utgörs dock vanligtvis inte av automatväxellàdor i traditionell bemärkelse, utan av en automatiskt styrd växling av ”manuella” växellådor. Detta beror delvis pà att manuella växellådor är väsentligt billigare att framställa, men ocksa på att dessa har högre verkningsgrad.

På grund av att växellådan är av manuell typ erfordras, till skillnad från konventionella automatväxellådor, en koppling för att vid stillastående fordon kunna ilägga en växel utan att riskera att skador i drivlinan uppstår.

Denna koppling kan användas pà olika sätt vid olika typer av drivlinor. I en typ kan kopplingsfunktionen styras av fordonets förare genom användning av en kopplingspedal, där kopplingen används vid start av fordonet fràn stillastående, men där all övrig växling kan utföras med stängd koppling av fordonets styrsystem.

Vid en annan typ av drivlinor, fortfarande med växellådor av ovanstående typ, används en koppling som helt och hållet styrs automatiskt av fordonets styrsystem, varvid föraren endast har tillgång till gaspedal och bromspedal. Vid en normal ivägkörning med ett fordon utrustat med en automatiskt styrd 10 15 20 25 30 534 114 koppling kommer fordonets styrsystem att stänga kopplingen, och därmed sammankoppla motorn med resten av drivlinan, när föraren trycker på gaspedalen.

Oavsett om kopplingen styrs manuellt eller av fordonets styrsystem erfordras således en fungerande koppling för att en sedvanlig start av fordonet ska kunna utföras.

Ett exempel på en situation som kan uppstå, där bärgningsbehov normalt föreligger, utgörs av det fall där kopplingen i sig, eller ett kopplingsstyrande organ såsom en kopplingsaktuator, fungerar felaktigt. Kopplingen är vanligtvis fjäderbelastad på ett sådant sätt att den vid tryckavlastad kopplingsaktuator/kopplingspedal befinner sig i stängd position, varvid motorn således är förbunden med växellådan.

Om fordonets koppling inte kan öppnas går fordonet heller inte att starta. Detta beror på att tunga fordon av säkerhetsskäl är sà anordnade att startmotorn inte kan aktiveras utan att drivlinan är bruten, dvs. kopplingen måste vara öppen, alternativt måste neutral växel vara ilagd.

I annat fall skulle, i det fall kopplingen är stängd och en växel är ilagd samtidigt som startmotorn aktiveras, fordonet okontrollerat att hoppa framåt med risk för att kollidera med ett framför fordonet befintligt objekt. Om, à andra sidan, motorn startas med neutral växel ilagd, eller om motorn redan är igång med neutral växel ilagd, går det inte att lägga i en växel med stängd koppling utan risk för att allvarligt skada drivlínan.

Det är dock önskvärt att fordonet, trots felfungerande koppling, ändå ska kunna startas och köras, t.ex. till en 10 15 20 25 30 534 'I'|4 verkstad, utan behov av bärgningshjälp. Föreliggande uppfinning löser detta med hjälp av en metod enligt nedan, där en kontrollerad start med ilagd växel möjliggörs.

Fig. 1 visar en exempeldrivlina i ett fordon 100 enligt den första exempelutföringsformen av föreliggande uppfinning. Det i fig. 1 schematiskt visade fordonet 100 innefattar endast en axel med drivhjul 113, 114, men uppfinningen är tillämplig även vid fordon där fler än en axel är försedd med drivhjul.

Drivlinan innefattar en förbränningsmotor 101, vilken pà ett sedvanligt sätt är förbunden med en växellåda 103 via en koppling 106.

Fordonet innefattar vidare drivaxlar 104, 105, vilka är förbundna med fordonet drivhjul 113, 114, och vilka drivs av en frán växellådan 103 utgående axel 107 via en axelväxel 108, sásom t ex en sedvanlig differential.

Kopplingen 106 är av lamelltyp, dvs. ett med växellàdans 103 ingående axel 109 förbundet friktionselement (lamell) 110 ingreppar selektivt med motorns svänghjul 102 för överföring av drivkraft från förbränningsmotorn 101 till drivhjulen 113, 114 via växellådan 103. Kopplingslamellens 110 ingrepp med motorns utgående axel styrs med hjälp av en tryckplatta 111, vilken är förskjutbar i sidled med hjälp av t.ex. en hävarm 112, vars funktion styrs av en kopplingsaktuator 115 eller sedvanlig kopplingspedal (ej visad). Kopplingsaktuatorns 115 påverkan pá hävarmen 112 styrs i sin tur av fordonets styrsystem. Föreliggande uppfinning är tillämplig bàde vid fordon med manuellt styrd koppling och vid fordon med automatiskt styrd koppling, men är kanske särskilt fördelaktig vid användning i fordon med en automatiskt styrd koppling. 10 15 20 25 30 534 114 Fordonsstyrsystem i moderna fordon bestàr vanligtvis av ett kommunikationsbussystem bestàende av en eller flera kommunikationsbussar för att sammankoppla ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er), eller controllers, och olika pà fordonet lokaliserade komponenter. Ett dylikt styrsystem kan innefatta ett stort antal styrenheter, och ansvaret för en specifik funktion kan vara uppdelat pà fler än en styrenhet. För enkelhetens skull visas i fig. 1 endast en sádan styrenhet 116, vilken styr kopplingen (kopplingsaktuatorn 115). I själva verket kommer styrenhetens 116 styrning av kopplingsaktuatorn ll5 sannolikt att t.ex. bero av information som t.ex. mottas frán den styrenhet som ansvarar för växellàdans 103 funktion, samt från den/de styrenhet(er) som styr motorfunktioner.

Metoden enligt föreliggande uppfinning kan med fördel implementeras som ett datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en styrenhet åstadkommer att nämnda styrenhet utför metoden enligt uppfinningen. Datorprogrammet kan vara lagrat i ett datorläsbart medium, sásom t.ex. nágot ur gruppen innefattande: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically EPROM) och hàrddiskenhet En exempelmetod 200 enligt föreliggande uppfinning för ett fordon med en automatiskt styrd koppling visas i fig. 2.

Exempelmetoden börjar i ett steg 201, där det bestäms om kopplingen och/eller kopplingsaktuatorn fungerar felaktigt, och i så fall är stängd. Normalt är kopplingen (tryckplattan lll) fjäderbelastad pà ett sàdant sätt att om kopplingsaktuatorn eller kopplingspedalen inte fungerar kommer kopplingen vara stängd utan att kunna öppnas. Om i steg 201 10 15 20 25 30 534 114 kopplingen befinnes felfungera och befinner sig i stängt läge fortsätter metoden till steg 202, där föraren uppmärksammas pä problemet. Detta kan t.ex. utföras genom att ett meddelande visas pà en display. Således blir föraren direkt uppmärksammad pà det fel som har inträffat, och kan agera i enlighet därmed.

Om fordonet fortfarande befinner sig i rörelse kan föraren planera sin körning för att undvika onödiga stopp och om möjligt ta sig till lämplig uppställningsplats sásom en verkstad.

Om fordonet befinner sig i rörelse när felfunktionen upptäcks fortsätter metoden därför till steg 205, där styrsystemet aktiverar en styrmetod för växellàdan enligt vilken kopplingsfri växling utförs. Sàsom nämnts ovan är denna typ av växling vanligt förekommande redan idag, varför fordonsfärden kan fortsätta i princip som vanligt.

Genom aktivering av kopplingsfri växling kan således fordonet framföras i princip som normalt sä länge som fordonet inte behöver bromsas helt till stopp, eller till en hastighet som understiger den hastighet som erhälls vid tomgàngsvarvtal med lägsta växel ilagd (vid aktivering av kopplingsfri växling kan det även vara fördelaktigt att ändra det sätt pà vilket växellàdans växlar normalt utnyttjas. T.ex. kan det säkerställas att nedväxling till absolut lägsta växel verkligen sker vid behov för att i möjligaste män undvika situationer där öppning av kopplingen erfordras.) Om, däremot, fordonet redan stàr stilla när felet uppstår, eller om föraren tvingas stanna fordonet, steg 206, t.ex. pä grund av ett trafikljus eller annat hinder, tillämpas principen enligt föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 534 114 Om fordonet står still vid detektering av ovan nämnda felfunktion (eller av någon anledning har tvingats stanna), kan, enligt föreliggande uppfinning, fordonsföraren aktivt välja ett limp home-läge eller ”kopplingsfri mod", steg 204.

Föraren kan aktivera nämnda kopplingsfria mod genom att t.ex. medelst ett reglage signalera till styrsystemet att nämnda kopplingsfria mod ska aktiveras. Aktivering av nämnda kopplingsfria mod kan även ske via t.ex. ett MI (Man Machine Interface)-gränssnitt såsom t.ex. en tryckkänslig display.

Vid detektering av en felfunktion enligt ovan aktiveras normalt en säkerhetsspärr i fordonets styrsystem, vilken säkerställer att startmotorn inte kan dras runt med ilagd växel i syfte att förhindra en för fordonets förare oönskad och oväntad fordonsrörelse. Denna säkerhetsspärr åsidosätts dock genom att föraren aktivt signalerar aktivering av nämnda kopplingsfria mod enligt ovan.

Föraren, eller, företrädesvis, styrsystemet, ilägger sedan en tillämplig växel i växellådan innan start av motorn påbörjas, steg 207. Företrädesvis är styrsystemet så anordnat att det alltid, och oberoende av förarens val, ”tvingar” i en växel i växellådan som inte ger upphov till allvarliga skador på drivlinan vid en start med sluten drivlina, och som inte heller belastar startmotorn med mer än att den orkar accelerera förbränningsmotorn till ett varvtal vid vilket motorn förmår starta trots att drivlinan är sluten, och hela fordonets vikt således belastar startmotorn, så att förbränningsmotorn faktiskt också startar. Eftersom fordonet dessutom bör ha en så låg hastighet som möjligt efter start betyder detta typiskt lägsta växeln. 10 15 20 25 30 5§34 1'l4 10 Således erfordras det enligt föreliggande uppfinning att föraren aktivt åsidosätter den spärr som normalt förhindrar aktivering av startmotorn vid sluten drivlina. Detta innebär att föraren kommer att vara fullt medveten om fordonets beteende vid start av fordonet, varför föraren över huvud taget inte kommer att försöka starta fordonet om hinder finns i dess väg. När föraren påbörjar start i kopplingsfri mod, t.ex. genom att driva en startnyckel eller en startknapp, börjar startmotorn dra runt förbränningsmotorn, vilket pà grund av den slutna drivlinan, resulterar i att fordonet börjar röra sig i färdriktningen. Startmotorn accelererar sedan förbränningsmotorn till ett varvtal vid vilket förbränningsmotorn kan starta.

När förbränningsmotorn har startat kommer således fordonet att väsentligen ha uppnått den hastighet som fordonet normalt har vid den valda växeln vid tomgångsvarvtal. Föraren kan sedan framföra fordonet i princip som vanligt med skillnaden att styrsystemet utför växling enligt ovan utan användning av kopplingen, och på sä sätt förflytta fordonet till lämplig verkstad eller uppställningsplats för reparation. Om föraren tvingas bromsa ner fordonet till en hastighet som understiger fordonshastigheten vid tomgångsvarvtal pä lägsta växeln iläggs neutralväxel när motorvarvtalet minskat till tomgångsvarvtal på lägsta växel för att undvika motorstopp. När så har inträffat måste fordonet stannas och ovanstående procedur upprepas för att fortsatt färd ska möjliggöras utan att risk för skador på drivlinan uppstår. Företrädesvis måste föraren upprepa aktiveringen av kopplingsfri mod varje gång start från stillastående utförs. Vidare är fordonets styrsystem är företrädesvis så anordnat, att vid inbromsning av nämnda fordon i nämnda kopplingsfria mod växlas vid behov ända ned till lägsta växel för att därmed kunna framföra fordonet med 10 l5 20 25 30 534 114 ll ilagd växel sa länge som möjligt, och därmed också i möjligaste män undvika växling till neutralläge, liksom därmed förenad start med stängd koppling.

Enligt ovan erhålls sàledes en lösning där föraren aktivt anger att start med ilagd växel ska utföras, Och därmed är medveten om hur fordonet kommer att uppträda när väl start påbörjas.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning kan risken för att fordonet uppvisar ett för föraren oväntat beteende vid start minskas ytterligare. I denna exempelutföringsform aktiverar föraren, precis som tidigare, en kopplingsfri mod.

Enligt denna utföringsform räcker dock inte enbart med aktivering av kopplingsfri mod för att motorn ska kunna startas med sluten drivlina, utan för att startmotorn faktiskt ska aktiveras av styrsystemet när föraren vrider pà nyckeln/trycker pà startknappen mäste föraren aktivt påvisa sin medvetenhet om fordonets beteende vid start med sluten drivlina genom att aktivt signalera detta till styrsystemet under den tid som startmotorn är aktiverad. Detta kan t.ex. åstadkommas genom manövrering av ett manöverorgan frán en första position till en andra position, sàsom att föraren trycker pà en knapp, pedal, spak eller liknande samtidigt som Startnyckel/startknapp används för aktivering av startmotorn.

Manöverorganet är företrädesvis så anordnat att äterfjädringsorgan vid tryckavlastning àterför nämnda manöverorgan till nämnda första position, varvid startmotorn omedelbart stoppas av styrsystemet om föraren släpper knappen/pedalen/spaken.

I ovanstående exempel utförs start med lägsta växel ilagd.

Start kan dock utföras pà godtycklig växel sà länge som denna l0 15 20 25 534 114 l2 inte belastar motorn/startmotorn mer än att den kan startas.

Enligt ovan kan det dock vara fördelaktigt att starta på sä lag växel som möjligt eftersom detta resulterar i en så läg hastighet som möjligt efter start.

Uppfinningen har hittills beskrivits för en situation där kopplingen är helt stängd vid start. Det är dock tänkbart att kopplingen, när felet uppstår, inte är helt stängd men fortfarande i en sàdan position att drivkraft kan överföras via kopplingen. Allmänt gäller att så fort kopplingslamellen kontakterar svänghjulet kan vridmomentöverföring ske mellan motor och resten av drivlinan. Ju mer kopplingen sedan stängs (ju hårdare kopplingslamellen friktionsingreppar svänghjulet), desto mer vridmoment kan överföras mellan motorn och resten av drivlinan. Exakt hur stort vridmoment som kan överföras vid varje punkt beror pà kopplingens karaktäristik, vilken kan variera fràn koppling till koppling.

Föreliggande uppfinning är även tillämplig vid situationer där kopplingen av någon anledning inte är helt stängd, men där kopplingen är tillräckligt stängd för att en sä pass hög drivkraft kan överföras, att fordonet kan framföras pá ett med avseende pà drivkraftöverföring frán motor till växellåda väsentligen normalt sätt, varför även dessa kopplingspositioner innefattas av begreppet ”stängd koppling" i bifogade patentkrav.

Claims (15)

1. 0 15 20 25 30 534 114 l3 Patentkrav l. Metod för start av ett fordon, varvid nämnda fordon innefattar en förbränningsmotor (101) för generering av drivkraft för överföring till åtminstone ett drivhjul (113, 114) via en koppling (106) och en växellåda (103), varvid nämnda drivkraft selektivt kan överföras fràn nämnda motor till nämnda drivhjul genom stängning av nämnda koppling, och varvid växling medelst nämnda växellåda åtminstone delvis styrs av ett i nämnda fordon anordnat styrsystem (116), kännetecknad av att nämnda styrsystem, med nämnda koppling stängd och vid en begäran om en start med stängd koppling, utför stegen att: ~ aktivera fordonets startmotor med ilagd växel, och - med hjälp av nämnda startmotor accelerera nämnda förbränningsmotor till ett första varvtal, varvid nämnda första varvtal utgör ett varvtal vid vilket nämnda förbränningsmotor startar med stängd koppling.

2. Metod enligt krav 1, varvid nämnda steg utförs när ett fel förhindrar öppning av nämnda koppling.

3. Metod enligt krav l eller 2, varvid nämnda koppling utgörs av en medelst nämnda styrsystem automatiskt styrd koppling.

4. Metod enligt nàgot av kraven 1-3, vidare innefattande steget att bestämma om en förare av fordonet aktivt begär en start med stängd koppling, varvid nämnda styrsystem aktiverar nämnda startmotor endast så länge som nämnda begäran om start med stängd koppling är aktiverad. 10 15 20 25 30 534 114 14

5. Metod enligt något av kraven 1-4, varvid nämnda begäran om en start med stängd koppling aktiveras genom manövrering av ett manöverorgan.

6. Metod enligt krav 5, varvid nämnda begäran om en start med stängd koppling aktiveras med hjälp av manövrering av ett manöverorgan från en första position till en andra position.

7. Metod enligt krav 6, vidare innefattande steget att, om fordonets startnyckel/startknapp indikerar att motorn ska startas, ~ aktivera nämnda startmotor endast sà länge som nämnda manöverorgan är försatt i nämnda andra position.

8. Metod enligt krav 6 eller 7, varvid återfjädringsorgan vid tryckavlastning áterför nämnda manöverorgan från nämnda andra position till nämnda första position.

9. Metod enligt något av föregående krav, varvid nämnda styrsystem styr iläggning av nämnda växel.

10. Metod enligt nagot av föregående krav, vidare innefattande steget att, efter start av nämnda fordon, medelst nämnda styrsystem styra upp-/nedväxling med stängd koppling.

11. ll. Metod enligt något av föregående krav, vidare innefattande steget att, vid inbromsning av nämnda fordon, vid behov och medelst nämnda styrsystem, växla ned till lägsta växel för att undvika iläggning av neutralläge.

12. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkomer att nämnda dator utför metoden enligt något av patentkraven 1-ll. 10 15 20 534 114 l5

13. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 12, varvid nämnda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium.

14. System för start av ett fordon, varvid nämnda fordon innefattar en förbränningsmotor (101) för generering av drivkraft för överföring till åtminstone ett drivhjul (113, 114) via en koppling (106) och en växellåda (103), varvid nämnda drivkraft selektivt kan överföras frán nämnda motor till nämnda drivhjul genom stängning av nämnda koppling, och varvid växling medelst nämnda växellåda åtminstone delvis styrs av ett i nämnda fordon anordnat styrsystem, kânnetecknat av att nämnda styrsystem, med nämnda koppling stängd och vid en begäran om start med stängd koppling, är anordnat att: - aktivera fordonets startmotor med ilagd växel, och - med hjälp av nämnda startmotor accelerera nämnda motor till ett första varvtal, varvid nämnda första varvtal utgör ett varvtal vid vilket nämnda förbränningsmotor startar med stängd koppling.

15. Fordon, kännetecknat av att det innefattar ett system enligt krav 14.