ES2237404T3 - Metodo para analizar el comportamiento de conduccion de vehiculos automoviles. - Google Patents
Metodo para analizar el comportamiento de conduccion de vehiculos automoviles.Info
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Abstract
Procedimiento para analizar el comportamiento de conducción de vehículos automóviles sobre un banco de pruebas de rodillos, con los pasos siguientes: - realización de un ciclo de funcionamiento prede terminado en un vehículo automóvil que se encuentra sobre un banco de pruebas de rodillos; - obtención de una primera señal (10) de aceleración longitudinal a partir de una señal de número de revoluciones que se toma de la cadena de accionamiento del vehículo automóvil o del banco de prueba de rodillos; - obtención de una segunda señal (11) de aceleración longitudinal por medio de un sensor de aceleración (5) fijado al vehículo automóvil; - superposión de la primera y la segunda señales (10, 11) de aceleración longitudinal para formar una señal suma (12); - determinación, a partir de la señal suma (12), de un parámetro que representa la conducibilidad del vehículo automóvil.
Description
Método para analizar el comportamiento de
conducción de vehículos automóviles.
La presente invención concierne a un
procedimiento para analizar el comportamiento de conducción de
vehículos automóviles sobre un banco de pruebas de rodillos.
Magnitudes objetivo en el desarrollo y
utilización del sistema de accionamiento de vehículos automóviles
son el comportamiento de emisiones, el consumo, la potencia y la
conducibilidad o maniobrabilidad. En general, se entiende por
conducibilidad una sensación subjetiva de los conductores que está
relacionada especialmente con el comportamiento del vehículo en
estado de funcionamiento transitorios. En el caso de un rápido
presionado del pedal del acelerador de un vehículo se percibe como
agradable el que la aceleración se inicie con rapidez y sin tirones.
Se aplica una consideración semejante para otros estados de
funcionamiento transitorios, como, por ejemplo, un cambio repentino
en el funcionamiento de empuje o la terminación del funcionamiento
de empuje. Las deceleraciones, las irregularidades o las
fluctuaciones en las reacciones del vehículo a variaciones
inducidas por el conductor son percibidas por éste generalmente como
molestas. Ejemplos de ello son vibraciones de tironeo, retardos de
reacción, oscilaciones del numero de revoluciones y fluctuaciones de
la fuerza de tracción. Se perciben positivamente una buena
aceptación de gas y una fuerza de tracción correspondiente o una
marcha en vacío tranquila y estable. La conducibilidad es
influenciada sensiblemente por la gestión del motor, pero también
por la suspensión del motor y la configuración completa de la cadena
de accionamiento. Dado que se intenta lograr bajos valores de
consumo y una emisión favorable de gases de escape influyendo sobre
la gestión del motor, se ha de tener en cuenta como magnitud
objetivo adicional la consecución o el aumento de la
conducibilidad.
Sin embargo, es problemático aquí el que la
determinación objetiva y reproducible de la conducibilidad es en la
practica sensiblemente más difícil que la determinación del consumo
de carburante o de las emisiones de contaminantes. A esto se añade
como agravante el que en fases tempranas del desarrollo del vehículo
automóvil no están disponibles normalmente vehículos de ensayo, por
lo que se tienen que optimizar funciones transitorias de gestión del
motor en el banco de pruebas dinámicas de éste. Sin embargo, no se
han podido obtener hasta ahora manifestaciones fiables sobre la
conducibilidad.
En el documento EP 0 846 945 A de la solicitante
se han descrito procedimientos y dispositivos para hacer posible una
determinación muy objetiva de la maniobrabilidad o conducibilidad.
En este caso, se somete el vehículo en funcionamiento de marcha real
a una pluralidad de mediciones, siendo de especial importancia la
medición de la aceleración longitudinal, ya que las vibraciones de
tironeo tienen una influencia importante sobre la conducibilidad.
En este documento se ha descrito también el modo en que se puede
hacer una predicción sobre la conducibilidad en un banco de pruebas
dinámicas cuando se presenta un modelo exacto de simulación del
vehículo que reproduce de forma detallada especialmente la cadena de
accionamiento. Sin embargo, la confección de un modelo de simulación
de esta clase es costosa.
El registro de los datos para determinar la
conducibilidad en funcionamiento de marcha es ciertamente posible
sin dificultades especiales, pero en muchos casos es deseable
realizar al mismo tiempo otras mediciones, como, por ejemplo,
mediciones de ruidos o mediciones de gases de escape. En algunos
casos, el vehículo a estudiar no está tampoco en un estado que
permita sin más medidas un funcionamiento de circulación sobre una
carretera abierta. En tales casos, es deseable poder estudiar la
conducibilidad sobre un banco de pruebas de rodillos.
Sin embargo, con los procedimientos conocidos no
es posible una determinación de la conducibilidad, ya que faltan
especialmente señales sobre la aceleración longitudinal, las cuales
sin embargo, intervienen sensiblemente en la determinación de la
conducibilidad. No obstante, la confección de un modelo
suficientemente exacto del vehículo automóvil que se encuentra sobre
el banco de pruebas de rodillos es muy difícil, ya que hay que tener
en cuenta también la dinámica del banco de pruebas y el acoplamiento
del vehículo con los rodillos.
El cometido de la invención consiste en indicar
un procedimiento sencillo y fiable para determinar la conducibilidad
de un vehículo automóvil, con el cual se pueda trabajar sobre un
banco de pruebas de rodillos.
Según la invención, el procedimiento presenta los
pasos siguientes:
- Realización de un ciclo de funcionamiento
predeterminado en un vehículo automóvil que se encuentra sobre un
banco de pruebas de rodillos;
- Obtención de una primera señal de aceleración
longitudinal a partir de una señal de número de revoluciones que se
toma de la cadena de accionamiento del vehículo automóvil o del
banco de pruebas de rodillos;
- Obtención de una segunda señal de aceleración
longitudinal por parte de un sensor de aceleración fijado al
vehículo automóvil;
- Superposión de la primera y la segunda señales
de aceleración longitudinal para obtener una señal suma;
- Determinación, a partir de la señal suma, de un
parámetro que representa la conducibilidad del vehículo
automóvil.
Esencial en la invención es el hecho de que la
señal suma obtenida por calculo en el banco de pruebas se puede
emplear en la determinación de la conducibilidad de manera análoga a
como se emplea la señal de aceleración obtenida en el funcionamiento
de conducción real. Por tanto, se pueden emplear procedimientos como
los que se han descrito en el documento EP 0 846 945 A, siempre que
conciernan a la observación del vehículo real.
Al igual que en procedimientos conocidos, se
somete el vehículo a un ciclo de prueba, captándose por observación
de magnitudes de medidas diferentes unas condiciones de disparo que
corresponden a situaciones de conducción típicas. Analizando los
valores de medida durante la aparición de estas condiciones de
disparo se pueden determinar parámetros que admiten manifestaciones
sobre la conducibilidad del vehículo. En el documento EP 0 846 945 A
se han descrito estos procedimientos en forma detallada. Mediante la
presente invención es posible ahora realizar estos procedimientos
también en un vehículo que se encuentre sobre un banco de pruebas de
rodillos. De este modo, por un lado, se puede conseguir una
simplificación del desarrollo de las pruebas y, por otro lado, se
pueden realizar simultáneamente con medios sencillos unas mediciones
adicionales que conciernan, por ejemplo, a la emisión de gases de
escape o al desarrollo de ruidos.
Especialmente favorable es que la primera señal
de aceleración longitudinal se derive por diferenciación de una
señal de número de revoluciones. Como señal de número de
revoluciones puede emplearse en este contexto, por ejemplo, el
número de revoluciones del motor. Teniendo en cuenta la
multiplicación de la transmisión en la respectiva marcha aplicada,
la relación de multiplicación del eje de accionamiento y el
perímetro de rodadura de los neumáticos se puede calcular a partir
de esta señal la velocidad teórica del vehículo. Como alternativa a
esto, el número de revoluciones directamente determinado de una
rueda se puede convertir en un valor de velocidad, o bien este valor
se calcula a partir del número de revoluciones de los rodillos del
banco de pruebas. Mediante la diferenciación de la velocidad se
obtiene la aceleración longitudinal teórica. Sin embargo, esta
magnitud no es adecuada para obtener la conducibilidad, ya que las
frecuencias de tironeo características se reproducen sólo en forma
fuertemente falseada. Se obtiene un valor utilizable solamente
mediante la superposición según la invención con una señal de
aceleración longitudinal tomada en el propio
vehículo.
vehículo.
Se puede minimizar un falseamiento por artefactos
especialmente sometiendo la primera señal de aceleración
longitudinal a un filtrado pasabajos. En este caso, es adecuada una
frecuencia límite entre 1 y 2 Hz para la mayoría de los casos de
aplicación.
De manera análoga, es favorable que la segunda
señal de aceleración longitudinal sea sometida a un filtrado
pasaaltos, estando la frecuencia límite en un valor de 0,5 a 1,5
Hz. Es favorable a este respecto que la frecuencia límite del
filtro pasaaltos esté algo por debajo de la del filtro pasabajos.
Estos filtrados se acomodan uno a otro de modo que la frecuencia
limite del filtro sea fijada en un valor que garantice que se tome
la porción de baja frecuencia de la primera señal de aceleración
longitudinal hasta que ésta corresponda a la aceleración
longitudinal real en la carretera. A partir de esta frecuencia se
toma la porción correspondientemente filtrada de la segunda señal
de aceleración longitudinal para reproducir sin distorsión las
porciones de más alta frecuencia de la aceleración longitudinal. Se
ha comprobado que con este procedimiento se puede obtener una señal
suma que presente una excelente concordancia con una señal de
aceleración longitudinal real.
Otra mejora de la precisión de la concordancia
puede conseguirse corrigiendo durante la formación de la señal suma
los tiempos de propagación en grupo en el filtro pasaaltos y/o en el
filtro pasabajos. De esta manera, se puede llevar la posición de
fase relativa de las distintas componentes de la frecuencia a una
relación como la que se presenta en la señal real.
Se puede conseguir un dictamen comprehensivo de
la conducibilidad empleando, además de la señal suma para determinar
un parámetro que representa la conducibilidad del vehículo
automóvil, al menos una magnitud de medida adicional tomada del
grupo siguiente: número de revoluciones del motor, posición de la
compuerta de estrangulación o del pedal del acelerador, velocidad
del vehículo, depresión del tubo de aspiración, temperatura del
refrigerante, instante de encendido, cantidad de inyección, valor
lambda, tasa de retorno de gases de escape y temperatura de los
gases de escape. La determinación de un valor para la velocidad del
vehículo se efectúa como se ha descrito anteriormente. En este
caso, no es necesaria una corrección de las porciones de más alta
frecuencia, ya que éstas no intervienen en el calculo de la
conducibilidad cuando se prescinde de la aceleración longitudinal,
que se procesa por separado.
Se puede hacer una manifestación especialmente
exacta sobre la conducibilidad derivando de la señal suma la
amplitud de vibración a frecuencias de tironeo características.
Asimismo, la invención concierne a un dispositivo
para analizar el comportamiento de conducción de vehículos
automóviles sobre un banco de pruebas de rodillos, con un primer
sensor para captar una señal de número de revoluciones de la cadena
de accionamiento del vehículo automóvil o del banco de pruebas de
rodillos, con un sensor de aceleración para captar la aceleración
longitudinal del vehículo automóvil y con un sistema de evaluación
que está unido con el primer sensor y con el sensor de aceleración
y que está diseñado para procesar adicionalmente las señales de los
sensores y superponerlas formando una señal suma a fin de calcular a
partir de la señal suma un parámetro que representa la
conducibilidad del vehículo automóvil. Como se ha descrito
anteriormente, es posible con este dispositivo realizar
determinaciones exactas de la conducibilidad sobre un banco de
pruebas de rodillos.
Especialmente favorable es que el sensor de
aceleración esté montado en la zona de un reposanucas del vehículo
automóvil. Se ha comprobado que se puede conseguir así una
concordancia especialmente exacta con las sensaciones del conductor,
especialmente cuando se trata del reposacabezas del asiento del
conductor.
Como ya se ha descrito, es ventajoso que el
sistema de evaluación presente un diferenciador y un filtro
pasabajos para la primera señal de aceleración longitudinal y/o un
filtro pasaaltos para la segunda señal de aceleración
longitudinal.
En lo que sigue se explica la invención con más
detalle haciendo referencia a los ejemplos de ejecución
representados en las figuras. Muestran:
La Figura 1, el dispositivo según la invención en
un diagrama de bloques esquemático y
La Figura 2, un diagrama que muestra la
superposición de las señales de aceleración longitudinal primera y
segunda.
Con el sensor 1 de número de revoluciones se mide
el respectivo número de revoluciones del motor. Esta medición se
efectúa de manera conocida a través de un bus CAN y el sensor puede
ser de diseño inductivo o digital. En la unidad de cálculo 2 se
calcula a partir del número de revoluciones del motor, teniendo en
cuenta la multiplicación de la transmisión, la velocidad teórica del
vehículo y se deriva la aceleración teórica mediante una
diferenciación de la velocidad. La señal procedente de la unidad de
cálculo 2 es transformada en un filtro pasabajos 3, tratándose aquí
de un filtro digital de orden 2 con una frecuencia límite fg de 1,5
Hz. La ondulación del filtro es de 3 dB. En una unidad de corrección
4 se corrige el desplazamiento temporal de los valores individuales
en la medida del tiempo de propagación en grupo resultante del
filtro.
En paralelo con esto se mide la aceleración
longitudinal real por medio de un sensor 5 de aceleración
longitudinal que está dispuesto, por ejemplo, en el reposanucas del
vehículo automóvil. La señal del sensor 5 es filtrada en un filtro
pasaaltos 6 que presenta el orden 2 y que posee una frecuencia
límite fg de 1 Hz. La ondulación de este filtro es también de 3 dB.
Esta señal filtrada es corregida también en una unidad de
corrección 7 en la medida del tiempo de propagación en grupo
resultante del filtro.
En un mecanismo sumador 8 se suman las señales
procedentes de las unidades de corrección 4, 7 y se alimentan a una
unidad de cálculo 9 para la conducibilidad, la cual valora, por
ejemplo, el tironeo.
Con ayuda del diagrama de la Figura 2 se explica
ahora el funcionamiento del circuito ilustrado en el diagrama de
bloques de la Figura 1. Se registran aquí los valores de
aceleración correspondientes a en un estado de conducción
inestacionario sobre el eje del tiempo. Con 10 se ha designado la
primera señal de aceleración longitudinal que se deriva del número
de revoluciones del motor. Esta señal 10 está representada con
líneas interrumpidas. Como puede apreciarse en la Figura 2, se trata
aquí de una señal relativamente lisa, ya que, a consecuencia del
filtrado pasabajos, se han eliminado las porciones de alta
frecuencia. Con 11 se ha designado una línea de puntos que
representa la segunda señal de aceleración longitudinal. La señal
fluctúa alrededor del eje del tiempo, ya que, naturalmente, el
vehículo que se encuentra sobre el banco de pruebas de rodillos no
puede presentar fases de más larga duración de una aceleración con
el mismo signo. Además, esta señal se ha sometido a un filtrado
pasaaltos.
Con 12 se ha representado en líneas continuas la
señal suma obtenida a partir de la primera señal 10 de aceleración
longitudinal y la segunda señal 11 de aceleración longitudinal. La
evolución global de esta señal suma 12 sigue naturalmente a la
primera señal 10 de aceleración longitudinal, pero se reproducen
también las porciones de alta frecuencia de la segunda señal 11 de
aceleración longitudinal.
Se ha comprobado que la señal suma 12 es adecuada
de manera excelente para servir como base del dictamen de la
conducibilidad de un vehículo que se estudia sobre un bando de
pruebas de rodillos. La señal suma 12 corresponde aquí
cualitativamente en muy amplio grado a la aceleración longitudinal
real, la cual puede ser medida durante el funcionamiento del
vehículo sobre la carretera por medio de un sensor 5 de aceleración
longitudinal. De este modo, se pueden realizar en forma simplificada
estudios sobre la conducibilidad del vehículo en un banco de pruebas
de rodillos sin que resulte perjudicada la calidad de los
resultados.
Claims (10)
1. Procedimiento para analizar el comportamiento
de conducción de vehículos automóviles sobre un banco de pruebas de
rodillos, con los pasos siguientes:
- realización de un ciclo de funcionamiento
predeterminado en un vehículo automóvil que se encuentra sobre un
banco de pruebas de rodillos;
- obtención de una primera señal (10) de
aceleración longitudinal a partir de una señal de número de
revoluciones que se toma de la cadena de accionamiento del vehículo
automóvil o del banco de prueba de rodillos;
- obtención de una segunda señal (11) de
aceleración longitudinal por medio de un sensor de aceleración (5)
fijado al vehículo automóvil;
- superposión de la primera y la segunda señales
(10, 11) de aceleración longitudinal para formar una señal suma
(12);
- determinación, a partir de la señal suma (12),
de un parámetro que representa la conducibilidad del vehículo
automóvil.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que la primera señal (10) de aceleración longitudinal se deriva por
diferenciación de una señal de número de revoluciones.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que la primera señal (10) de
aceleración longitudinal se somete a un filtrado pasabajos.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que la segunda señal (11) de
aceleración longitudinal se somete a un filtrado pasaaltos.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 3 ó 4, en el que se corrigen durante la formación
de la señal suma (12) los tiempos de propagación en grupo en el
filtro pasaaltos (6) y/o en el filtro pasabajos (3).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que, además de la señal suma (12) para
determinar un parámetro que representa la conducibilidad del
vehículo automóvil, se emplea al menos una magnitud de medida
adicional tomada del grupo siguiente: número de revoluciones del
motor, posición de la compuerta de estrangulación o del pedal del
acelerador, velocidad del vehículo, depresión del tubo de
aspiración, temperatura del refrigerante, instante de encendido,
cantidad de inyección, valor lambda, tasa de retorno de gases de
escape y temperatura de los gases de escape.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que se deriva de la señal suma (12) la
amplitud de vibración a frecuencias de tironeo características.
8. Dispositivo para analizar el comportamiento de
conducción de vehículos automóviles sobre un banco de pruebas de
rodillos, con un primer sensor (1) para captar una señal de número
de revoluciones de la cadena de accionamiento del vehículo automóvil
o del banco de pruebas de rodillos, con un sensor de aceleración (5)
para captar la aceleración longitudinal del vehículo automóvil y
con un sistema de evaluación que está unido con el primer sensor y
con el sensor de aceleración y que está diseñado para procesar
adicionalmente las señales de los sensores y superponerlas formando
una señal suma (12) a fin de calcular a partir de la señal suma (12)
un parámetro que representa la conducibilidad del vehículo
automóvil.
9. Dispositivo según la reivindicación 8, en el
que el sensor de aceleración (5) está montado en la zona de un
reposanucas del vehículo automóvil.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones
8 ó 9, en el que el sistema de evaluación presenta un diferenciador
y un filtro pasabajos (3) para la primera señal (10) de aceleración
longitudinal y/o un filtro pasaaltos (6) para la segunda señal (11)
de aceleración longitudinal.
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