ES2204398T3 - Control del momento de torsion de un tren de potencia. - Google Patents
Control del momento de torsion de un tren de potencia.Info
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Abstract
Procedimiento para controlar un sistema de tren de potencia para vehículos (10) comprendiendo un motor controlado por el combustible (12), un control del motor para controlar el suministro de combustible al motor (40), una transmisión de múltiples velocidades (14) provista de una o más relaciones de transmisión intermedias, una relación de transmisión de accionamiento directo y una o más relaciones de transmisión de sobremultiplicación, medios (44) para detectar la relación de transmisión acoplada y un control (26) para recibir señales de entrada (24) y procesarlas de acuerdo con reglas lógicas para emitir señales de salida de mandato a accionamientos del sistema que incluyen dicho control del motor, dicho procedimiento comprendiendo los pasos de: (i) detección de la relación de transmisión acoplada; (ii) establecimiento de valores límite del momento de torsión segundo (B), tercero (C) y cuarto (D) de forma que: B < C > D y B < D (iii)(a) si la transmisión está acoplada en una relación de transmisión intermedia, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite segundo del momento de torsión (TE = B), (b) si la transmisión está acoplada en la relación de transmisión directa, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite tercero del momento de torsión (TE = C) y (c) si la transmisión está acoplada en una relación de transmisión de sobremultiplicación, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite cuarto del momento de torsión (TE = D).
Description
Control del momento de torsión de un tren de
potencia.
La presente invención se refiere a un control
para un tren de potencia de vehículos comprendiendo un motor
controlado por el combustible, un tren de accionamiento de
múltiples relaciones de transmisión, una transmisión de múltiples
velocidades y un conjunto de eje de accionamiento de una única o de
múltiples velocidades. En particular, la presente invención se
refiere a un control de un tren de potencia en el que el máximo
momento de torsión de salida del motor está limitado como una
función de la relación de transmisión de accionamiento
engranada.
Los trenes de accionamiento de vehículos que
incluyen transmisiones de múltiples velocidades, generalmente
transmisiones compuestas, o transmisiones simples acopladas con
ejes de múltiples velocidades provistos de 7, 9, 10, 13, 16, 18 o
más relaciones de velocidades hacia delante, son muy conocidas en la
técnica anterior, especialmente para vehículos pesados, como se
puede ver con referencia a las patentes americanas US Nº 5,370,013;
5,527,237 y 4,754,665.
Los sistemas y procedimientos de control para
calcular el momento de torsión de salida del motor (también
denominado "momento de torsión del volante de inercia") son
conocidos en la técnica anterior, como se puede ver con referencia
a la patente americana US Nº 5,509,867.
Los sistemas de transmisiones automáticas y
manuales en las que el momento de torsión de salida del motor está
controlado o limitado como una función de la relación de engrane
acoplada y de la velocidad del motor, son conocidos en la técnica
anterior, como se puede ver con referencia a las patentes americanas
US Nº 5,477,827; 5,797,110
(EP-A-774374); 5,457,633; 4,889,014;
5,738,606; 5,679,096 y 5,876,302. Como es conocido, los trenes de
potencia de los vehículos modernos generalmente incluyen motores
electrónicamente controlados, que se pueden controlar como la
velocidad del motor y el momento de torsión del motor. A título de
ejemplo, de acuerdo con un protocolo de transmisión de datos SAE
J-1939, se pueden emitir mandatos al motor para
suministrar combustible al motor de acuerdo con (a) la demanda de
combustible del conductor, (b) un requerimiento de velocidad del
motor, (c) un requerimiento de momento de torsión del motor y (d)
un requisito de momento de torsión del motor y velocidad del motor
máximos. La patente americana US Nº 5,797,110
(EP-A-774374), que representa la
técnica anterior más próxima, describe un procedimiento y un
sistema para controlar el sistema de tren de potencia de un vehículo
que comprende un motor controlado por el combustible conectado para
el accionamiento a un sistema de tren de accionamiento del vehículo
que incluye una transmisión de cambio de engranajes de múltiple
relaciones y un eje accionado. El control detectará valores de un
parámetro de control indicativos de la sobrecarga potencial del
tren de accionamiento con un momento de torsión de salida del motor
máximo y causará que el momento de torsión de salida del motor se
limite a un valor menor que el valor máximo del mismo. Dicho
parámetro de control puede ser indicativo de la relación de
engranajes de la transmisión acoplados.
De acuerdo con la presente invención como se
reivindica en las reivindicaciones 1 y 4, se proporciona un
sistema/procedimiento de control para un tren de potencia de un
vehículo, el cual tenderá a hacer máximo el rendimiento del
vehículo mientras protege el tren de accionamiento de posibles
daños y desgaste indebido causado por permitir que sea aplicado al
mismo un momento de torsión excesivo bajo ciertas condiciones de
funcionamiento del vehículo. Lo anterior se consigue limitando el
momento de torsión de salida del motor hasta un primer valor máximo
cuando el tren de accionamiento está en una condición de relación
de transmisión de arranque, limitando el momento de torsión de
salida del motor a un segundo valor máximo cuando el tren de
accionamiento está en una relación de transmisión intermedia (el
segundo valor máximo siendo mayor que el primer valor máximo),
permitiendo que el momento de torsión del motor sea igual a un
tercer valor máximo mayor que el segundo valor máximo cuando la
transmisión está en un accionamiento directo o relación de
transmisión 1:1 y permitiendo que el momento de torsión del motor
sea igual a un cuarto valor máximo cuando la transmisión está en
una condición de relación de transmisión de sobremultiplicación (el
cuarto valor máximo siendo menor que el tercer valor máximo pero
mayor que el segundo valor máximo).
De acuerdo con ello, es un objeto de la presente
invención proporcionar un control del momento de torsión de salida
del motor nuevo y mejorado para un sistema de tren de accionamiento
de un vehículo, preferiblemente un sistema de tren de potencia de
un vehículo que incluye una transmisión provista de una relación de
accionamiento directo.
Este y otros objetos y ventajas de la presente
invención se harán evidentes a partir de la lectura de la
descripción de la realización preferida tomada conjuntamente con
los dibujos anexos.
La figura 1 es una ilustración esquemática de un
sistema de tren de potencia para vehículos que incluye un sistema
de transmisión mecánica automática.
Las figuras 2A y 2B son tablas que ilustran las
relaciones de transmisión y los momentos de torsión de entrada del
tren de accionamiento permisibles para un sistema de tren de
potencia para un vehículo pesado que incluye un tren de
accionamiento provisto, respectivamente, de una transmisión de
sobremultiplicación de 7 velocidades y de 18 velocidades.
La figura 3 es la representación de un diagrama
de flujo del control de la presente invención.
Un sistema de tren de potencia para un vehículo
10 del tipo que utiliza ventajosamente el control de la presente
invención se puede ver con referencia a la Figura 1. Con fines
ilustrativos, el sistema 10 es un sistema de transmisión mecánica
automática que incluye un motor de combustión interna 12 controlado
por el combustible (como por ejemplo el muy conocido motor diesel o
similar), una transmisión mecánica de múltiples velocidades 14 y un
acoplamiento no positivo 16 para acoplar al accionamiento el motor
12 a la transmisión 14. Típicamente, un acoplamiento no positivo 16
será un convertidor de momento de torsión o un embrague maestro de
fricción. La transmisión 14 adicionalmente incluye un árbol de
salida 20 para accionar los ejes motores del vehículo 22. Los ejes
motores pueden ser del tipo de una única velocidad o de múltiples
velocidades.
La transmisión 14 puede ser del tipo mecánico
conocido que utiliza embragues de mordazas positivos para acoplar y
desacoplar los engranajes seleccionados a árboles para cambiar la
relación de la velocidad de giro del árbol de entrada (IS) a la
velocidad de giro del árbol de salida (OS). Las transmisiones de
este tipo se pueden ver con referencia a las patentes americanas US
Nº 4,764,665; 5,385,056; 5,390,561 y 5,416,698.
El sistema 10 puede incluir una pluralidad de
sensores para proporcionar señales de entrada 24 a una unidad de
control basada en un microprocesador 26, el cual procesará las
señales de entrada de acuerdo con reglas lógicas para generar
señales de mandato de salida 28 a diversos accionamientos del
sistema.
sistema.
Los sensores de velocidad 30, 32 y 34 pueden
estar provistos para proporcionar señales de entrada al control,
indicativas de la velocidad del motor (ES), la velocidad del árbol
de entrada de la transmisión (IS) y la velocidad del árbol de
salida de la transmisión (OS), respectivamente. Puede estar
provisto un sensor 36 para proporcionar una señal de entrada
indicativa del establecimiento por el operador del pedal del
acelerador. Esta provista una consola de control del conductor 38
para permitir al operador seleccionar un modo de transmisión y
proporcionar una señal de entrada, GR, indicativa del mismo al
control 26.
Un control del motor 40, preferiblemente a base
de un microprocesador, puede estar provisto para controlar el
suministro de combustible al motor y para proporcionar información
a una transmisión electrónica de datos, DL, indicativa de los
parámetros de funcionamiento del motor. Preferiblemente, la
transmisión electrónica de datos será conforme a un protocolo
conocido, como por ejemplo SAE J-1939, o similar.
Puede estar provisto un accionamiento 42 para accionar el
acoplamiento no positivo 16. Puede estar provisto un accionamiento
de la transmisión 44 para accionar la transmisión 14 y para
proporcionar señales indicativas de la relación de engranajes
acoplada y de otros parámetros de funcionamiento de la transmisión.
La relación de transmisión acoplada también se puede calcular
comparando las velocidades de giro de los árboles de entrada y de
salida.
Como se utiliza en esta solicitud y se utiliza
comúnmente en la industria de los vehículos, el término "tren de
potencia" se referirá al motor 12, al acoplamiento 16, la
transmisión 14 y los ejes motores 12, mientras el término "tren
de accionamiento" se referirá al acoplamiento 16, la transmisión
14 y los ejes 22.
La transmisión 14 se ilustra como una transmisión
de 18 velocidades hacia delante provista de una relación de
accionamiento directo (1:1.00) y dos relaciones de
sobremultiplicación (véase la figura 2B). Como es muy conocido, en
la relación de transmisión de accionamiento directo, los árboles
están directamente acoplados y el momento de torsión no se aplica a
los engranajes; de acuerdo con ello, se puede aplicar a la
transmisión un momento de torsión mucho mayor en accionamiento
directo sin dañar o sin causar un desgaste excesivo de los
engranajes. También es conocido que las velocidades de giro más
altas asociadas con el sobremultiplicación (es decir, relaciones en
las que la velocidad de giro del árbol de salida supera a la
velocidad de giro del árbol de entrada) permite que sea aplicado a
la transmisión un momento de torsión de entrada más alto que en
relaciones de reducción mayores que 1:1.00 sin el riesgo de daño ni
desgaste indebido.
De acuerdo con la presente invención, el momento
de torsión del motor está limitado a uno de cuatro valores máximos
de acuerdo con la relación acoplada detectada o esperada. La figura
2a ilustra la aplicación de la presente invención a una
transmisión de sobremultiplicación de 7 velocidades.
En las relaciones de arranque, generalmente desde
la primera hasta la sexta en una transmisión de 18 velocidades, el
momento de torsión de salida del motor está limitado a un primer
valor máximo (A). En las relaciones intermedias, generalmente de la
séptima hasta la decimoquinta en una transmisión de 18 velocidades,
el momento de torsión de salida del motor está limitado a un
segundo valor máximo (B). En directo, el momento de torsión de
salida del motor está limitado a un tercer valor máximo (C). El
valor C puede ser igual a la salida máxima del motor. En relaciones
de sobremultiplicación, la decimoséptima y la decimoctava en la
transmisión ilustrada, el momento de torsión del motor está
limitado a un cuarto valor máximo (D).
Los valores máximos del momento de torsión están
relacionados como sigue:
- A < B < C > D y
- B < D
Valores típicos de referencias del momento de
torsión máximo se ven en las figuras 2A y 2B, los cuales están
provistos a título de ejemplo. En la figura 2B, están provistos los
valores para una transmisión RTLO 18918B (disponible a partir de
Eaton Corporation, titular de esta solicitud) y un motor diesel
típico para vehículos pesados.
La figura 3 es una representación en diagrama de
flujo del control de la presente invención.
Los valores del momento de torsión A, B, C y D
pueden ser gamas de valores o pueden estar subdivididos.
Aunque la presente invención ha sido descrita con
un cierto grado de particularidad, se entenderá que son posibles
diversas modificaciones sin salirse del ámbito de la invención como
se reivindica aquí más adelante.
Claims (6)
1. Procedimiento para controlar un sistema de
tren de potencia para vehículos (10) comprendiendo un motor
controlado por el combustible (12), un control del motor para
controlar el suministro de combustible al motor (40), una
transmisión de múltiples velocidades (14) provista de una o más
relaciones de transmisión intermedias, una relación de transmisión
de accionamiento directo y una o más relaciones de transmisión de
sobremultiplicación, medios (44) para detectar la relación de
transmisión acoplada y un control (26) para recibir señales de
entrada (24) y procesarlas de acuerdo con reglas lógicas para emitir
señales de salida de mandato a accionamientos del sistema que
incluyen dicho control del motor, dicho procedimiento comprendiendo
los pasos de:
- (i)
- detección de la relación de transmisión acoplada;
- (ii)
- establecimiento de valores límite del momento de torsión segundo (B), tercero (C) y cuarto (D) de forma que:
- B < C > D y
- B < D
- (iii)
- (a) si la transmisión está acoplada en una relación de transmisión intermedia, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite segundo del momento de torsión (T_{E} \leq B), (b) si la transmisión está acoplada en la relación de transmisión directa, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite tercero del momento de torsión (T_{E} \leq C) y (c) si la transmisión está acoplada en una relación de transmisión de sobremultiplicación, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite cuarto del momento de torsión (T_{E} \leq D).
2. El procedimiento de la reivindicación 1 en el
que la transmisión (14) tiene una o más relaciones de arranque y en
el que dicho procedimiento comprende los pasos de:
- (i)
- detección de la relación de transmisión acoplada;
- (ii)
- establecimiento de valores límite del momento de torsión primero (A), segundo (B), tercero (C) y cuarto (D) de forma que:
- A < B < C < D y
- B > D
- (iii)
- (a) si la transmisión está acoplada en una relación de transmisión de arranque, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite primero del momento de torsión (T_{E} \leq A), (b) si la transmisión está acoplada en una relación de transmisión intermedia, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite segundo del momento de torsión (T_{E} \leq B), (c) si la transmisión está acoplada en la relación de transmisión directa, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite tercero del momento de torsión (T_{E} \leq C) y (d) si la transmisión está acoplada en una relación de transmisión de sobremultiplicación, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite cuarto del momento de torsión (T_{E} \leq D).
3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2 en
el que dicho motor tiene una capacidad de momento de torsión máximo
conocido, dicho límite tercero del momento de torsión (C) igual o
superior a dicha capacidad máxima del momento de torsión.
4. Sistema de control para controlar un sistema
de tren de potencia para vehículos (10) comprendiendo un motor
controlado por el combustible (12), un control del motor para
controlar el suministro de combustible al motor (40), una
transmisión de múltiples velocidades (14) provista de una o más
relaciones de transmisión intermedias, una relación de transmisión
de accionamiento directo y una o más relaciones de transmisión de
sobremultiplicación, medios (44) para detectar la relación de
transmisión acoplada y un control (26) para recibir señales de
entrada (24) y procesarlas de acuerdo con reglas lógicas para emitir
señales de salida de mandato a accionamientos del sistema que
incluyen dicho control del motor, dichas reglas lógicas incluyendo
reglas para:
- (i)
- la detección de la relación de transmisión acoplada;
- (ii)
- el establecimiento de valores límite del momento de torsión segundo (B), tercero (C) y cuarto (D) de forma que:
- B < C > D y
- B < D
- (iii)
- (a) si la transmisión está acoplada en una relación de transmisión intermedia, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite segundo del momento de torsión (T_{E} \leq B), (b) si la transmisión está acoplada en la relación de transmisión directa, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite tercero del momento de torsión (T_{E} \leq C) y (c) si la transmisión está acoplada en una relación de transmisión de sobremultiplicación, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite cuarto del momento de torsión (T_{E} \leq D).
5. El sistema de control de la reivindicación 4
en el que la transmisión (14) tiene una o más relaciones de
arranque y en el que dichas reglas lógicas incluyen reglas
para:
- (i)
- la detección de la relación de transmisión acoplada;
- (ii)
- el establecimiento de valores límite del momento de torsión primero (A), segundo (B), tercero (C) y cuarto (D) de forma que:
- A < B < C > D y
- B > D
- (iii)
- (a) si la transmisión está acoplada en una relación de transmisión de arranque, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite primero del momento de torsión (T_{E} \leq A), (b) si la transmisión está acoplada en una relación de transmisión intermedia, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite segundo del momento de torsión (T_{E} \leq B), (c) si la transmisión está acoplada en la relación de transmisión directa, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite tercero del momento de torsión (T_{E} \leq C) y (d) si la transmisión está acoplada en una relación de transmisión de sobremultiplicación, limitación del momento de torsión de salida del motor a dicho límite cuarto del momento de torsión (T_{E} \leq D).
6. El sistema de la reivindicación 5 en el que
dicho motor tiene una capacidad de momento de torsión máximo
conocido, dicho límite tercero del momento de torsión (C) igual o
superior a dicha capacidad máxima del momento de torsión.
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