BR112020013510A2

BR112020013510A2 - Processo de controle do desprendimento do denteamento de um acoplador interno de transmissão, transmissão de grupo motopropulsor híbrido, e, grupo motopropulsor híbrido

Info

Publication number: BR112020013510A2
Application number: BR112020013510-0A
Authority: BR
Inventors: Cédric Chantrel; Adrien Chameroy; Loic Le Mao
Original assignee: Renault S.A.S.
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2021-01-19
Also published as: CN111615467B; JP7370328B2; JP2021510797A; FR3076786B1; KR20200106054A; CN111615467A; EP3740389A1; KR102604116B1; WO2019137917A1; FR3076786A1

Abstract

RESUMO PROCESSO DE CONTROLE DO DESPRENDIMENTO DO DENTEAMENTO DE UM ACOPLADOR INTERNO DE TRANSMISSÃO, TRANSMISSÃO DE GRUPO MOTOPROPULSOR HÍBRIDO, E, GRUPO MOTOPROPULSOR HÍBRIDO Processo de controle do desprendimento do denteamento de um acoplador interno de transmissão (8, 12), colocado sob o comando de um acionador de passagem (16) para engatar ou desprender uma relação de transmissão do torque fornecido por um motor térmico ligado à entrada da transmissão sem embreagem de corte, caracterizado pelo fato de que quando o motor térmico entra em uma situação crítica de risco de afogamento em desaceleração sobre uma relação engatada, determina-se em função do regime do motor (¿) térmico uma primeira zona crítica, na qual se força o acionador (16) a desprender a relação para impedir o afogamento, e determina-se em função do regime motor e de sua desaceleração, uma segunda zona crítica, na qual se controla o afogamento do motor interditando a injeção de combustível.

Description

“PROCESSO DE CONTROLE DO DESPRENDIMENTO DO DENTEAMENTO DE UM ACOPLADOR INTERNO DE TRANSMISSÃO, TRANSMISSÃO DE GRUPO MOTOPROPULSOR HÍBRIDO, E, GRUPO MOTOPROPULSOR HÍBRIDO”

[001] A presente invenção se refere ao controle dos grupos motopropulsores de veículos híbridos.

[002] Mais precisamente, ela tem por objeto um processo de controle do desprendimento do denteamento de um acoplador interno de transmissão, colocado sob o comando de um acionador de passagem, para engatar ou desprender uma relação de transmissão do torque fornecido por um motor térmico ligado à entrada da transmissão sem embreagem de corte.

[003] Ela tem igualmente por objeto uma transmissão e um grupo motopropulsor híbrido, composto de um motor térmico ligado sem embreagem de corte a uma primeira árvore de entrada de transmissão, de uma máquina elétrica ligada a uma segunda árvore de entrada de transmissão, e de pelo menos um acoplador a denteamento de acoplamento sobre um pinhão de velocidade colocado sob o comando de um acionador de passagem.

[004] Na maioria dos veículos rodoviários, a transmissão da energia desde o motor para a roda, se faz através de uma caixa de marchas de configurações múltiplas.

[005] Certos veículos híbridos dispõem de caixas com garras, ou «orelhas», sem embreagem de corte entre o motor térmico e a caixa.

[006] Conhece-se, a partir da publicação WO 2014/207332, uma transmissão híbrida deste tipo, dispondo de várias relações elétricas, térmicas e híbridas, onde os torques do motor térmico e de pelo menos uma máquina elétrica se adicionam na direção das rodas. O torque de origem térmica é transmitido às rodas sobre uma relação de transmissão «térmica», e aquela do torque da máquina elétrica principal sobre uma relação «elétrica».

[007] Os motores térmicos, não podem funcionar sob um certo regime. Nas transmissões robotizadas, ou automatizadas, clássicas, uma demanda de desacoplamento do motor em relação às rodas, é imposta à embreagem, durante a frenagem arriscando fazer o motor afogar. Na ausência de embreagem de corte na entrada da transmissão, uma frenagem pode colocar o motor em condições que não lhe permitem funcionar normalmente, e eventualmente, o fazem afogar.

[008] Nos grupos motopropulsores (GMP) híbridos mencionados acima, o engate e o desprendimento das garras se faz através de uma estratégia implicando ao mesmo tempo o controle dos acionadores internos da transmissão, e o controle dos acionadores de torque do veículo (motor de combustão interna e motor elétrico.

[009] Para assegurar o desengate dos pinhões da caixa, é necessário reduzir o torque residual na garra aquém de um limiar determinado, durante um período de tempo suficiente. Em situação de frenagem brutal, os acionadores envolvidos não têm sempre a capacidade de atingir estes objetivos, antes que o motor entre em uma faixa de funcionamento degradada.

[010] Quando o regime está em uma faixa de regime muito baixa para poder funcionar normalmente, o motor de combustão interna provoca explosões próprias para gerar o torque positivo e regular a marcha em vazio. Estas explosões provocam choques e vibrações, que impactam todo o veículo através da cadeia cinemática. Eles são sentidos muito desagradavelmente pelos usuários

[011] A presente invenção tem por fim limitar os choques e as vibrações transmitidas à cadeia cinemática e ao veículo, por um funcionamento degradado do motor térmico, ou por seu afogamento.

[012] Para este fim, quando o motor térmico entra em uma situação crítica de risco de afogamento em desaceleração sobre uma relação engatada - determina-se em função do regime do motor térmico uma primeira zona crítica, na qual se força o acionador a desprender a relação para impedir o afogamento, e - determina-se em função do regime motor e de sua desaceleração, uma segunda zona crítica, na qual se controla o afogamento do motor interditando a injeção de combustível.

[013] De preferência, a primeira zona crítica é uma zona na qual o acionador tem a capacidade de desprender a relação em função do torque resultante exercido pelas partes giratórias da transmissão, sobre os dentes do acoplador.

[014] De preferência, a segunda zona crítica é uma zona na qual o acionador não tem a capacidade de desprender a relação, em função do torque resultante exercido pelas partes giratórias da transmissão sobre os dentes do acoplador.

[015] Na transmissão e no GMP híbrido propostos, o acionador de passagem e a injeção do motor térmico, são controlados segundo esta estratégia.

[016] A presente invenção será melhor compreendida pela leitura da descrição que se segue de um modo de realização non limitativo desta última com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[017] - Figura 1 representa esquematicamente uma arquitetura de GMP Híbrido,

[018] - Figura 2 mostra os esforços em jogo sobre um acoplador de caixa de marchas com garras

[019] - Figura 3 ilustra a estratégia proposta.

[020] A caixa de marchas 1 da figura 1 é por exemplo de tipo «robotizada». Seu funcionamento é aquele de uma caixa manual, mas as passagens de marchas são automatizadas. No esquema, representou-se uma máquina elétrica, dita HSG (para alterno-arranque de alta tensão) 2, um motor térmico 3 sobre uma árvore primária maciça 4. Uma outra máquina elétrica 5 dita ME, mais potente que a primeira, é montada sobre uma árvore primária oca 6. A árvore secundária da caixa 7 é ligada ao diferencial (não representado), e depois às rodas do veículo.

[021] Um primeiro acoplador de engrenagem deslizante e garras 8 situado sobre a árvore secundária 7 permite modificar a relação da máquina elétrica ME 5, de modo independente do resto da caixa para dispor de duas relações elétricas EV1 e EV2. O segundo acoplador de engrenagem deslizante e garras 9, situado sobre a árvore primária maciça 4, permite modificar a relação do motor térmico 3 separadamente das relações elétricas, para estabelecer duas relações térmicas Th2 e Th4, independentes da relação elétrica. O terceiro acoplador de engrenagem deslizante e garras 11 situado sobre q árvore de transferência 10 permite estabelecer uma terceira relação térmica Th3, quando ele se desloca para a direita no esquema.

É possível escolher de maneira independente a cada instante, a relação desejada sobre a primeira máquina elétrica ME e aquela desejada sobre o grupo motor térmico Mth e a segunda máquina elétrica HSG 2. As combinações das relações térmicas e das relações elétricas, permitem obter relações híbridas.

[022] Na figura 2, representou-se esquematicamente um acoplamento coma dentes, ou garras retas, (chamadas também orelhas) de caixa de marchas, como os acopladores 8 e 11 da figura 1. O acoplador 8, 11 apresenta dentes de acoplamento 12 solidários de uma engrenagem deslizante 14 ligada em rotação à árvore 1a (em linha pontilhada no esquema), e deslizando sobre esta última sob o comando de um garfo 15 de acionador de passagem 16 (não representado). O deslocamento axial da engrenagem deslizante 14 determina o engate ou o desprendimento de uma relação, pelo acoplamento/desacoplamento de suas garras 12 com as garras 13 de um pinhão de velocidade (não representado) girando sobre a árvore 1a. A engrenagem deslizante 14 é fixada em rotação sobre a árvore 1a. Seu deslocamento[axial se efetua sob a ação de um garfo 15, colocado sob o comando de um acionador de passagem

16. A seta reta f traduz o esforço do torque na árvore motor imposto à engrenagem deslizante. A seta giratória C2 ilustra o torque na árvore de transmissão (não representada) que se impõe ao pinhão louco. O esforço resultante dos torques Cl e C2 nas garras do pinhão louco tem uma componente tangencial T, e uma componente longitudinal, que se traduz por um esforço de atrito 1 entre as garras 12 e 13. A força 1 se opõe ao esforço do acionador 16, e pode retardar ou atrasar o desengate da relação. Para assegurar o desprendimento das garras, o acionador 16 exerce uma força sobre uma engrenagem deslizante 14 que dispõe de um grau de liberdade em corrediça em relação à árvore de transmissão 1a.

[023] Os acionadores de caixa têm capacidades limitadas, embora seja necessário limitar ao máximo a resultante dos torques Cl, C2, aplicados, ou melhor, anular os mesmos, para assegurar o desprendimento das garras nas melhores condições. Todavia, a obtenção dos pontos de ajuste de torque pelas máquinas elétricas e motor térmico do GMP, é por sua vez limitada em amplitude pelos desempenhos próprios destes órgãos. Enfim, as restrições de aprovação e seus desempenhos dinâmicos, limitam igualmente a obtenção dos pontos de ajuste de torque.

[024] Nestas condições, existem situações onde o desengate das garras não pode ser realizado: - em certos casos, a resultante dos torques não diminui para permitir o deslocamento da engrenagem deslizante, - em outros casos, a resultante dos torques diminui suficientemente, mas o período durante o qual seu valor permite o deslocamento da engrenagem deslizante é muito curto, antes que o torque se inverta e aumente de novo em sentido oposto.

[025] O processo da invenção consiste em controlar o desprendimento do denteamento do acoplador interno da transmissão 8, 12, colocado sob o comando de um acionador de passagem 16 para engatar ou desprender uma relação de transmissão do torque fornecido por um motor térmico ligado à entrada da transmissão sem embreagem de corte. O método proposto se baseia na detecção de uma situação crítica. A detecção se funda sobre a observação do regime motor, e de sua derivada. Sem sair do quadro da invenção, a detecção de uma situação crítica pode igualmente se basear em um alerta do sistema de frenagem.

[026] Quando o motor térmico entra em uma situação crítica de risco de afogamento em desaceleração sobre uma relação engatada, - determina-se em função do regime do motor  térmico uma primeira zona crítica, na qual se força o acionador 16 a desprender a relação para impedir o afogamento, e - determina-se em função do regime motor e de sua desaceleração, uma segunda zona crítica, na qual controla-se o afogamento do motor interditando a injeção de combustível.

[027] A desaceleração do motor pode ser determinada pelo valor da derivada de seu regime (d/dt), ou pelo sistema de frenagem do veículo.

[028] O princípio geral é o de detectar as duas zonas críticas distintas, em função da observação do regime motor e de sua desaceleração: - a primeira zona crítica, onde existe um risco de afogamento e onde o sistema tem a capacidade de desacoplar o motor das rodas, e - a segunda zona crítica, onde existe um risco de afogamento e onde o sistema não tem a capacidade de desacoplar o motor das rodas.

[029] Na primeira zona, a reposta trazida é a de forçar o desacoplamento, ultrapassando o ponto der ajuste geral de estado da cadeia cinemática: nesta zona o acionador 16 tem a capacidade de desprender a relação em função do torque resultante exercidos pelas partes giratórias da transmissão, sobre os dentes do acoplador.

[030] Na segunda zona, esta resposta consiste em controlar o afogamento do motor térmico interditando a injeção de combustível: nesta zona, o acionador não tem a capacidade de desprender a relação, em função do torque resultante exercido pelas partes giratórias da transmissão sobre os dentes do acoplador.

[031] No caso particular de um GMP híbrido desprovido de embreagem de corte na entrada da transmissão, tal como aquele da figura 1, a transmissão reagrupa o torque do motor térmico e aquele de pelo menos uma máquina elétrica sobre várias relações de transmissão distintas. A invenção prevê neste caso a ativação da dupla estratégia descrita: a primeira estratégia dita «estratégia antiafogamento», e a segunda estratégia dita «estratégia de afogamento», conforme as condições encontradas. Como indicado acima, as zonas de aplicação destas duas estratégias podem ser determinadas por faixas de valores do regime do motor , e de sua variação, em função do tempo, de preferência filtrada. Conforme a ilustração da figura 3, identifica-se assim três zonas de funcionamento, em função do regime do motor térmico , e de sua derivada d/dt: - uma primeira zona A, dita de funcionamento nominal, ou «modo nominal», onde nenhuma estratégia particular é aplicada, – uma segunda zona B intermediária de ativação da «estratégia antiafogamento», e - uma terceira zona C, de ativação da «estratégia de afogamento».

[032] A transmissão proposta, ilustrada pela figura 1, comporta pelo menos um acoplador interno 8, 11, colocado sob o comando de um acionador de passagem

16 para engatar ou desprender uma relação de transmissão do torque fornecido por um motor térmico ligado à entrada da transmissão sem embreagem de corte.

[033] De acordo com a invenção, o acionador de passagem 16 e a injeção do motor térmico, são controlados de acordo com o processo descrito acima.

[034] Em uma modalidade particular, os acopladores 8, 11 envolvidos são com engrenagem deslizante 14 e com garras 12.

[035] O GMP híbrido proposto e composto de um motor térmico ligado sem embreagem de corte a uma primeira árvore de entrada de transmissão 4, de uma máquina elétrica (ME) ligada a uma segunda árvore de entrada de transmissão e de pelo menos um acoplador com denteamento de acoplamento 8, 11 sobre um pinhão de velocidade colocado sob o comando de um acionador de passagem. De acordo com a l invenção, o motor térmico e os acionadores de acoplador, são controlados de acordo com o processo descrito acima.

[036] Um tal GMP Híbrido pode comportar, além de um motor térmico e uma máquina elétrica principal ME, uma máquina elétrica de recarga HSG fornecendo o torque sobre as relações térmicas. A estratégia descrita é então aplicável nas seguintes condições: - uma «relação térmica» é engatada, ou seja, o motor térmico é acoplado mecanicamente às rodas sobre uma relação de transmissão, qualquer que seja o estado, notadamente quando a máquina elétrica de recarga é utilizada para compensar o furo de torque no curso da passagem entre ZI e Z2, quando o motor térmico é cortado, e - a derivada do regime da máquina elétrica de recarga HSG, d/dt está em uma primeira zona de ativação.

[037] A «estratégia de afogamento» é aplicável quando: - uma «relação térmica» é engatada, isto é, o motor térmico é acoplado mecanicamente às rodas sobre uma relação de transmissão, qualquer que seja o estado do motor térmico, notadamente quando a máquina elétrica de recarga HSG é utilizada para compensar o furo de torque no curso do passagem entre as duas relações elétricas, quando o motor térmico é cortado, e

- a derivada do regime da máquina elétrica de recarga HSG, d/dt está em uma segunda zona de ativação, onde o sistema antibloqueio das rodas na frenagem (ABS) é ativo.

[038] A invenção permite limitar os choques de impactos sobre a cadeia cinemática, que podem impactar sua confiabilidade, assim como os incômodos ligados a estes choques para os passageiros.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo de controle do desprendimento do denteamento de um acoplador interno de transmissão (8, 12), colocado sob o comando de um acionador de passagem (16) para engatar ou desprender uma relação de transmissão do torque fornecida por um motor térmico ligado à entrada da transmissão sem embreagem de corte, caracterizado pelo fato de que quando o motor térmico entra em uma situação crítica de risco de afogamento em desaceleração sobre uma relação de engrenagem engatada, - determina-se em função do regime do motor () térmico uma primeira zona crítica, na qual se força o acionador (16) a desprender a relação para impedir o afogamento, e - determina-se em função do regime motor e de sua desaceleração, uma segunda zona crítica, na qual se controla o afogamento do motor interditando a injeção de combustível.

2. Processo de controle de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que a primeira zona crítica é uma zona na qual o acionador (16) tem a capacidade de desprender a relação em função do torque resultante exercidos pelas partes giratórias da transmissão, sobre os dentes do acoplador.

3. Processo de controle de acordo com a reivindicação 1 ou 2 caracterizado pelo fato de que a segunda zona crítica é uma zona na qual o acionador não tem a capacidade de desprender a relação, em função do torque resultante exercido pelas partes giratórias da transmissão sobre os dentes do acoplador.

4. Processo de controle de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a desaceleração do motor é determinada pelo o valor da derivada de seu regime (d/dt) .

5. Processo de controle de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a desaceleração do motor é determinada pelo sistema de frenagem do veículo.

6. Processo de controle de acordo com a reivindicação 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a segunda zona crítica é uma zona na qual a duração na qual o acionador (16) tem a capacidade de desprender a relação, é muito curta.

7. Processo de controle de acordo com a reivindicação 4 ou 6, caracterizado pelo fato de que se identifica três zonas de funcionamento, em função do regime do motor térmico (), e de sua derivada (d/dt): - uma primeira zona (A), onde nenhuma estratégia particular é aplicada, - uma segunda zona (B), de ativação de uma estratégia antiafogamento, e - uma terceira zona (c) de ativação de uma estratégia de afogamento.

8. Transmissão de grupo motopropulsor híbrido comportando pelo menos um acoplador interne de transmissão (8, 11), colocado sob o comando de um acionador de passagem (16) para engatar ou desprender uma relação de transmissão do torque fornecido por um motor térmico ligado à entrada da transmissão sem embreagem de corte, caracterizada pelo fato de que o acionador de passagem (16) e a injeção do motor térmico são controlados, conforme definido com uma das reivindicações precedentes.

9. Transmissão de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o acoplador (8, 11) envolvido é um acoplador com engrenagem deslizante (14) e com garras (12) .

10. Grupo motopropulsor híbrido composto de um motor térmico (Mth) ligado sem embreagem de corte a uma primeira árvore de entrada de transmissão (4), de uma máquina elétrica (ME) ligada a uma segunda árvore de entrada de transmissão, e de pelo menos um acoplador com denteamento de acoplamento (8, 11) sobre um pinhão de velocidade colocado sob o comando de um acionador de passagem, caracterizado pelo fato de que o motor térmico e os acionadores de acoplador são controlados, conforme definido com uma das reivindicações 1 a 7.