SE507435C2 - Förfarande och arrangemang för påskyndande av uppvärmningen av fordonsmotorn vid ett med retarder försett fordon - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 507 435 driftparametrar, så att motorn hela tiden arbetar optimalt med beaktande av aktuella driftparametrar och förarens önskemål.

Bland dessa medelst olika givare kontinuerligt övervakade och avkända driftparametrar kan nämnas gaspedalläget, laddlufttrycket i motorn, kylvätsketemperaturen, motorvarvtalet, fordonets körhastighet respektive den av föraren önskade och medelst fordonets automatiska konstantfarthållning inställda konstanta körhastigheten.

Bränsleinsprutningens styrsystem som på detta sätt är förbundet med olika givare innehåller således information om fordonets aktuella driftstillstånd. Denna information kan också utnyttjas för andra datorbaserade styrsystem ingående i fordonet, såsom styrsystem för fordonets retarder. Retarderns styrsystem är vanligen på i sig konventionellt sätt utformat att på optimalt sätt styra retardern i beroende av olika driftsparametrar. l retarderns styrsystem finns exempelvis inprogrammerat spärrar som förhindrar att retardern kan aktiveras samtidigt som föraren påverkar gaspådraget. Ett dylikt körsätt med samtidigt gaspådrag och bromsaktivering är normalt inte lämpligt.

Uppfinningens ändamål Ändamålet med uppfinningen är att kunna utnyttja den hydrauliska retardern vid ett motorfordon till att påskynda motorns uppvärmning .

Man vill därvid kunna koppla in den som hydrodynamisk broms fungerande retardern redan i samband med att fordonet startas, för att så fort som möjligt nyttiggöra retarderns vid bromsning utvecklade effekt till att åstadkomma uppvärmning av kylvätskan i motorns kylsystem.

Denna uppvärmning erhålles därvid dels på grund av att motorn nu tvingas arbeta med förhöjd belastning till följd av retarderns bromsverkan, vilket ökar den vid förbränningen utvecklade värmen, dels på grund av att den bromseffekt som retardern “bromsar bort" och som därvid resulterar i uppvärmning av retarderns hydraulolja vars värme upptages med hjälp av motorns kylvätska via en mellan retarderns hydraulolja och kylvätskan verksam värmeväxlare.

Sådan körning med samtidigt bromsning medelst retardern och 10 15 20 25 30 35 507 435 gaspådrag är dock såsom förklarats ovan normalt inte möjlig med en modern dieselmotor med elektriskt styrd retarder.

Redogörelse för uppfinningen Detta problem kan dock lösas, och ovannämnda ändamål därmed uppnås, om förfarandet och arrangemanget av det inledningsvis angivna slaget också innebär vidtagande av de i patentkravets 1 kännetecknande del angivna åtgärderna repektive att arrangemanget utformas enligt patentkravets 7 kännetecknande del.

Vidareutvecklingar av förfarandet framgår av de osjälvständiga kraven 2- 5 och vidareutvecklingar av arrangemanget av de osjälvständiga kraven 8- 9.

Uppfinningens bärande idé är alltså att man genom det föreslagna förfarandet respektive arrangemanget upphäver den spärrfunktion mot körning med samtidigt gaspådrag och retarderbromsning, som finns inbyggd i det datorstyrda retarderstyrsystemet Därigenom kan retardern utstyras till att utföra bromsarbete samtidigt med att motorn ges gaspådrag, varigenom belastningen på motorn ökas och uppvärmning av motorns kylvätska påskyndas, dels genom den ökade belastningen på motorn och dels genom upptagande av värme från retarderns hyd raulvätska.

Fordonets motoruppvärmningsfunktion genom tillvaratagande av värme som retardern utvecklar när den utför bromsningsarbete innebär med andra ord att manövreringen av gaspedalen (gaspådrag) är förhindrad att inaktivera eller koppla ifrån retardern. Härigenom så kan fordonsmotorn och retardern "köras" samtidigt (d.v.s. motorn arbetar under gaspådrag samtidigt som reta rdern utför bromsningsarbete) vilket medför snabb uppvärmning av kylvätskan i fordonets kylsystem, och därmed snabb uppvärmning av motorn, liksom ock uppvärmning av fordonets kupéutrymme eftersom detta i sin tur uppvärmes av motorns kylvätska.

En ytterligare fördel med snabb uppvärmning av motorn är ett snabbare uppnående av dess arbetstemperatur och en motsvarande snabbare 10 15 20 25 30 35 507 435 reducering av dess avgasemmissioner. Dieselmotorer avger vid kallstart och under uppvärmning s k vitrök och en snabb uppvärmning reducerar olägenheterna härmed snabbare.

Upphävandet av nämnda spärrfunktion mot körning med samtidig bromsning medelst retardern och gaspådrag kan lämpligen ske genom att man, när fordonsmotorn startas, samtidigt aktiverar en särskild uppvärmningsfunktion. Denna kan aktiveras medelst ett manuellt påverkbart manöverorgan, exempelvis en speciell knapp, och denna knapp kan med fördel kombineras med något redan befintligt reglage förbundet med retarderns styrsystem. Utnyttjandet av ett redan befintligt reglage har fördelen att inga ytterligare komponenter erfordras, och modifieringen kan begränsas till programvara i styrsystemet för retardern.

Kort beskrivnig av ritninqarna Uppfinningen kommer nu att ytterligare belysas och förklaras med hänvisning till ett på ritningarna visat arrangemang för genomförande av förfarandet enligt uppfinningen.

För ritningsfigurerna gäller att fig. 1 på ett mycket schematiskt sätt visar de för uppfinningen väsentliga delarna av ett arrangemang för styrning av motoruppvärmningsfunktionen hos ett dieselmotordrivet fordon med ett retardersystem inrättat för påskyndande av motoruppvärmningen. I fig. 2 visas i blockschemaform ett flödesschema för motoruppvärm- ningsfunktionen.

Beskrivning av utföringsform I fig. 1 visas schematiskt ett arrangemang som möjliggör påskyndande av uppvärmningen av en dieselmotor vid ett motorfordon som är försett med en inkopplingsbar hydraulisk retarder 2 som kan användas antingen som hydrodynamisk hjälpbroms för retardering av fordonet, eller som hjälpmedel för påskyndande av fordonsmotorns uppvärmning. Själva fordonsmotorn visas i fig. 1 enbart i form av en av fordonsmotorn driven motoraxel 4 som via en koppling 6 tillför motorns drivkraft till en växellåda 8. Från växellådans utgångsaxel 10 överförs drivkraften sedan 10 15 20 25 30 35 507 435 på konventionellt sätt till de här ej visade efterföljande delarna av fordonets drivlina. Till den hydrauliska retardern 2 är vidare ansluten en oljesump 12, en ackumulator 14 och en oljekylare 16.

Aktiveringen (inkopplingen) och inaktiveringen (frånkopplingen) av retardern 2 styrs på elektrisk väg av en datorbaserad styrenhet 18 som står i förbindelse med retardern 2 via en signalledning 20. Det är känt att en dylik styrenhet 18 innefattar en spärrfunktion som förhindrar att retardern kan vara aktiverad samtidigt som motorn ges gaspådrag.

Spärrfunktion medför även att i det fall retardern är inkopplad så bortkopplas denna automatiskt så fort gaspådrag ges. Det visade arrangemanget ingår sålunda till väsentlig del normalt i ett med retarder försett fordon, men utnyttjas i enlighet med denna uppfinning även till att vid start av fordonsmotorn möjliggöra aktivering av retardern för att medelst densamma åstadkomma en ökning av motorns belastning också vid gaspådrag och därigenom påskyndande av uppvärmningen av kylvätskan i motorns ordinarie kylsystem. Aktiveringen av denna uppvärmningsfunktion sker genom upphävande av den spärrfunktion mot körning med samtidig retarder-bromsning och gaspådrag som är inbyggd i retarderns datorstyrda styrsystem.

För styrningen av retardern 2, både vid körning med uppvärmningsfunktionen aktiverad respektive icke aktiverad, måste datorn 18 få kännedom om ett antal relevanta styrparametrar.

Information om dessa styrparametrar erhåller datorn 18 via signalledningarfrån bl.a. de i fig. 1 visade enheterna och givarna.

Styrsystemet för retardern 2 arbetari intim samverkan med styrsystemet för motorns elektroniskt styrda bränsleinsprutning. l praktiken utformas dessa båda styrsystem som separata enheter, men på grund av deras intima samverkan har de i figur 1 integrerats i styrenheten 18.

De av föraren manövrerade reglagen, såsom kopplingspedalen 22, bromspedalen 24 och gaspedalen 26, är självfallet reglage vars påverkan på fordonets och motorns drift är betydelsefulla i sammanhanget. Till dessa pedaler är därför anslutna här icke närmare visade ställdon som via signalledningar 28, 30 respektive 32 avger tillståndssignaler till styrenheten 18. En motorvarvtalsgivare 48 och en 10 15 20 25 30 35 507 435 kylvätsketemperaturgivare 50 är via signalledningar 49 resp 51 också förbundna med styrenheten 18. Eftersom det år fråga om ett elektriskt styrsystem så står styrenheten 18 också via en ledning 34 i förbindelse med en strömställare 36 vars tillslag åstadkommer inkopplingen av systemets elförsörjning. Denna strömställare 36 kan lämpligen manövreras med startnyckeln.

Upphävandet av ovannämnda spärrfunktion mot körning med samtidigt gaspådrag och bromsning med retardern sker vid det visade arrangemanget genom inkoppling av en uppvärmningsfunktion, som finns lagrad i styrenheten 18. Aktivering av uppvärmningsfunktionen kan ske automatiskt vid start eller med hjälp av ett speciellt reglage. I detta exempel sker aktiveringen i enlighet med det följande. Retarderns styrenhet 18 innefattar en i sig känd en funktion för konstantfarthållning som vid aktivering ser till att fordonet bromsas till en konstant hastighet, exempelvis vid körning i nerförsbackar. Aktiveringen av denna konstantfarthållningsfunktion sker med hjälp av en av föraren aktiverbar manöverströmbrytare 38. I detta exempel utnyttjas denna manöverströmbrytare 38 även för aktivering av uppvärmningsfunktionen.

En fördel med detta är att denna komponent redan finns tillgänglig och den modifiering som erfordrats begränsats till styrenhetens 18 programvara. Inkoppling av uppvärmningsfunktionen sker därvid genom samtidig aktivering av manöverströmbrytaren 38 och start av motorn.

Styrenheten 18 innefattar programvara som detekterar denna samtidiga aktivering av manöverströmbrytaren 38 och startströmställaren 36. Vid aktivering av enbart manöverströmbrytaren 38 fungerar denna som avsett enbart för aktivering av konstantfarthållningsfunktionen.

I det visade utförandet är manöverströmbrytaren 38 påverkbar via en manöverknapp monterad i den yttre fria änden av en handspak 40 vars lägesinställning manövrerar ett ställdon 42 som via sig nalledningen 44 och datorn 18 styr aktiveringen av retardern 2. I figuren visas fem stycken alternativa inställningslägen för handspaken 40. Dessa lägen är betecknade 0, 1, 2, 3 respektive 4 och motsvarar stegvis ökande bromsmoment åstadkomna medelst retardern 2. Dessa bromsmoment kan för handspakens lägen 1, 2, 3 och 4 exempelvis vara 500 Nm, 1000 Nm, 2000 Nm respektive 3000 Nm. 10 15 20 25 30 35 507 435 l den alternativa utföringsformen där ett speciellt reglage utnyttjas för att inkoppla uppvärmningsfunktionen behövs ingen samtidig aktivering av startströmställaren 36, utan inkoppling sker medelst reglaget direkt, oberoende av om motorn är tillslagen eller ej. I den andra alternativa utföringsformen där uppvärmningsfunktionen aktiveras automatiskt vid start sker detta lämpligen samtidigt med att systemet spänningssättes medelst startnyckeln.

På motorns instrumentbräda finns lämpligen en indikator 53, som visar när uppvärmningsfunktionen är inkopplad. Denna indikator kan exempelvis utgöras av en lampa _ lnkopplingen och frånkopplingen av den medelst retardern 2 åstadkomna motoruppvärmningsfunktionen skall nu åskådliggöras medelst det i fig. 2 visade flödesschemat.

Flödesschemat omfattar sex stycken i följd efter varandra anordnade funktionsblock 52, 54, S6, 58, 60, 62. l det översta blocket 52 fastställes huruvida något spänningstillslag har skett i systemet, d.v.s. om systemets elförsörjning är inkopplad genom tillslag av startströmställaren 36, vilket är fallet om startnyckeln har vridits till ströminkopplingsläget. Systemet avkänner samtidigt om manöverströmbrytaren 38 är aktiverad, d v s om dess manöverknapp är intryckt.Om så är fallet följer nästa steg i uppvärmningsfunktionen, nämligen det i blocket 54 angivna enligt vilket avkänníng sker för att klarlägga om kylvätsketemperaturen understiger 70°C. Om svaret på frågan i block 52 däremot är "Nej" så avbryts förberedelserna för aktivering av uppvärmningsfunktionen omgående. Likaså om kylvätsketemperatu ren överstiger 70°C (och svaret på frågan i blocket 54 således är "Nej") så avbryts förberedelserna för aktivering av uppvärmningsfunktionen omgående. Är svaret på frågan i blocket 54 däremot "Ja" så följer nästkommande, i blocket 56 angivna åtgärd nämligen aktiveringen av uppvärmningsfunktionen. Detta innebär att spärrfunktionen mot 10 15 20 25 30 35 507 435 samtidig retarderbromsning och gaspådrag för motorn bortkopplas.

Retardern kan således utstyras att bromsa med det moment som motsvaras av handspakens 40 läge varvid samtidigt gaspedalen 26 kan utnyttjas på konventionellt sätt till att reglera motorns gaspådrag. l det fall att retardern inte utstyres att bromsa sker ej heller någon aktivering av retardern och uppvärmningsfunktionen utnyttjas därvid inte. När retardern har inkopplats så påbörjas den i det följande blocket 58 angivna övervakningen av kylvätsketemperaturen. Så länge som denna kylvätsketemperatur understiger ett förutbestämt värde, företrädesvis det mot normal motordrifttemperatur svarande värdet och vilket i detta exempel är 85°C, så bibehålles uppvärmningsfunktionen inkopplad, men så snart som kylvätsketemperaturen uppnår eller överstiger 85°C (innebärande att den eftersträvade motoruppvärmningen har fullbordats), så följer nästa, i blocket 60 angivna steg, nämligen att uppvärmningsfunktionen bortkopplas vilket leder till att förfarandet enligt uppfinningen är avslutat, såsom anges i blocket 62. Detta innebär också att retarderns spärrfunktion åter aktiveras.

Sammanfattningsvis kan sägas att en aktivering av uppvärm- ningsfunktionen innebär att manövrering av gaspedalen 26, såsom vid gaspådrag genom nedtryckning av gaspedalen, inte kopplar ifrån retardern 2, utan i stället medger att motorn och retardern kan arbeta samtidigt för att därigenom uppnå ett påskyndande av motorns uppvärmning genom såväl motorns egen förhöjda värmeutveckling som den vid retarderns bromsning alstrade värmeutvecklingen, som samverkar till en snabb uppvärmning av kylvätskan i motorns kylsystem, och därmed till en snabb uppvärmning av själva motorn och därmed även fordonets kupéutrymme.

Genomförandet av förfarandet enligt uppfinningen har ovan beskrivits genom en redovisning av funktionen hos det medelst datorn 18 styrda aktiveringen av uppvärmningsfunktionen .Som ett komplement härtill skall nu slutligen redovisas hur föraren går tillväga för genomförande av förfarandet enligt uppfinningen, d.v.s. när han vill använda uppvärmningsfunktionen för att med hjälp av retardern påskynda uppvärmningen av fordonsmotorn. För att åstadkomma detta så förfar föraren lämpligen påföljande sätt: 10 15 20 25 30 35 507 435 1. Om fordonsmotorn redan är igång så börjar föraren med att stänga av motorn och tändningen. 2. Därefter aktiverarföraren manöverströmbrytaren 38 genom intryckning av dess manöverknapp och håller kvar densamma i intryckt läge. 3. Därefter slår föraren på tändningen och startar motorn medelst startnyckeln, så att sta rtströmbrytaren 36 aktiveras samtidigt som manöverströmbrytaren 38 är aktiverad. 4. Motorn får därefter gå på tomgång i några sekunder, exempelvis i tre sekunder. 5. Därefter inaktiverar föraren manöverströmbrytaren 38 genom att släppa ut den hittills intryckta manöverknappen. 6. Föraren sätter sedan fordonet i rörelse med ett lämpligt gaspådrag genom nedtrampning av gaspedalen 26 så att fordonet får upp farten. 7. Föraren påbörjar därefter vid första bästa lämpliga tillfälle en bromsning med hjälp av retardern 2 som aktiveras genom att handspaken 40 inställs i önskat bromsmomentläge samtidigt som gaspådraget ökas genom nedtrampning av gaspedalen 26. Den av retardern utvecklade värmeeffekten (som bidrar till att höja kylvätskans temperatur) bestäms av det läge vari handspaken 40 inställes (se fig. 1), d.v.s. av det inställda bromsmomentet för retardern. 8. När fordonsmotorn har uppnått önskad drifttemperatur, d.v.s. när kylvätskans temperatur uppnått ett förutbestämt värde, så från kopplas uppvärmningsfunktionen . Detta sker emellertid automatiskt och kräver därför ingen särskild insats från förarens sida.

Det förutsättes att när behov föreligger att påskynda uppvärmning av fordonets kupéutrymme föraren vid lämpligt tillfälle också aktiverar fordonets klimatanläggning för uppvärmning av den ventilationsluft som tillföres fordonets kupéutrymme. Värme för detta tages från motorns 10 507 435 10 15 20 25 30 35 kylvätska via en värmeväxlare på i sig konventionellt sätt.

Hela uppvärmningsförloppet sker - sedan det initierats av föraren - med hjälp av det i fig. 1 visade styrsystemet för retardern. Den viktigaste komponenten i detta system är självfallet den på mikrodatorteknink baserade styrenheten 18. Fastläggandet av de styrlagar som möjliggör genomförandet av förfarandet enligt uppfinningen torde i praktiken kunna ske genom en lämplig modifiering av den programvara som ingår i retarderns stryrsystem 18. Alternativt kan den erforderliga programstyrningen vara anordnad i en separat styrenhet Detta beskrivningsexempel har till väsentlig del enbart behandlat funktionen vid aktiverad uppvärmningsfunktion. Givetvis är styrenheten 18 och det beskrivna arrangemanget utformat att vid övriga driftsförhållanden när uppvärmningsfunktionen ej är aktiverad fungera på konventionellt sätt för att styra retardern och motorn. l dylikt fall är den spärrfunktion som finns inbyggd i styrenheten aktiv och om föraren därvid aktiverar gaspedalen bortkopplas automatiskt bromsning med retardern (förutsatt att retardern är aktiverad).

Beskrivningen har avsett en fördelaktig utföringsform där dieselmotorns bränsleinsprutning är styrd elektriskt. l enklare och alternativa utföringsformer av uppfinningen kan bränsleinsprutningen vara styrd mekaniskt, vilket dock fordrar att ett dylikt arrangemang kompletteras med de komponenter som erfordras för att kunna avkänna aktuella driftsparametrar.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 11 507 435 Patentkrav

1. Förfarande för att påskynda uppvärmning av ett med en hydraulisk retarder (2) försett motorfordon varvid retardern utgöres av en hydrodynamisk hjälpbroms som styrs under inverkan av en elektrisk styrenhet (18) i beroende av olika driftsparametrar, vilken styrenhet innefattar en spärrfunktion som förhindrar körning med samtidig bromsning med retardern (2) och motorgaspådrag, varvid retarderns hydraulvätska kyles av motorns kylvätska k ä n n e t e c k n a t av att en uppvärmningsfunktion aktiveras så att retarderns (2) spärrfunktion upphaves varefter retardern utstyres till att utföra bromsarbete samtidigt med att motorn ges gaspådrag, varigenom belastningen på motorn ökas och uppvärmning av motorns kylvätska påskyndas, dels genom den ökade belastningen på motorn och dels genom upptagande av värme från retarderns hydraulvätska.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n et e c k n a t av att uppvärmningsfunktionen aktiveras genom att en till retarderstyrenheten (18) hörande manöverströmställare (38), med fördel en strömställare ingående i en konstantfarthållningsfunktion för retardern (2), hålls i aktiverat läge, exempelvis genom att strömställarens (38) manöverknapp hålls intryckt, under det att motorn startas.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n et e c k n a t av att uppvärmningsfunktionen aktiveras genom aktivering av en till retarderstyrenheten (18) hörande speciell manöverströmställare.

4. Förfarande enligt krav 1,2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att sedan fordonet accelererats till en lämplig körhastighet utstyres retardern (2) till att utföra bromsarbete, under samtidigt gaspådrag, genom att ett lämpligt bromsmomentvärde för retardern inställes medelst ett särskilt reglage (40), exempelvis en handspak, varvid reglagets inställningsläge bestämmer den genom retarderns bromsning sålunda utvecklade uppvärmningseffekten som utnyttjas för uppvärmning av kylvätskan. 10 15 20 25 30 35 12 507 435

5. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att uppvärmningsfunktionen aktiveras genom att manöverströmställaren (38) först bringas i aktiverat läge varefter motorns startsströmkrets slutes och motorn startas under bibehållande av manöverströmställaren (38) aktiverad, och först när motorn har startats och arbetat i åtminstone ett par sekunder så inaktiveras manöverströmställaren (38) varefter motorfordonet genom gaspådrag körs upp i fart, och därefter bromsas fordonet genom att ett lämpligt bromsmomentvärde för retardern (2) inställes medelst ett särskilt reglage (40).

6. förfarande enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t av att retardern (2) bortkopplas automatiskt när temperaturen på motorns kylvätska har uppnått ett förutbestämt värde, företrädesvis det mot normal motord rifttemperatur svarande värdet och att styrenhetens (18) spärrfunktion äterinföres.

7.Arrangemang för att påskynda uppvärmning av ett med en hydraulisk retarder (2) försett motorfordon varvid retardern utgöres av en hydrodynamisk hjälpbroms som styrs under inverkan av en elektrisk styrenhet (18) i beroende av olika driftsparametrar, vilken styrenhet (18) innefattar en spärrfunktion som förhindrar körning med samtidig bromsning med retardern (2) och motorgaspådrag och att retarderns (2) hydraulvätska kyles av motorns kylvätska k ä n n e t e c k n a t av att styrenheten (18) innefattar en uppvärmningsfunktion som vid aktivering bortkopplar spärrfunktionen, och att styrenheten är förbunden med ett reglage (40) medelst vilket retarderns bromsverkan kan manuellt utstyras samtidigt med att gaspådrag ges för motorn. ßArrangemang enligt patentkrav 7 k ä n n e t e c k n a t av att styrenheten (18) är förbunden med dels en av föraren aktiverbar manöverströmbrytare (38) för inkoppling av uppvärmningsfunktionen , och dels en startströmbrytare (36), och att styrenheten (18) innefattar en detekteringskrets som vid samtidig detekterad påverkan av manöverströmbrytaren (38) och startströmbrytaren (36) aktiverar inkoppling av uppvärmningsfunktionen. 10 15 20 25 30 35 '3 507 435 9_ Arrangemang enligt patentkrav 7 k ä n n e t e c k n a t av att manöverströmbrytaren (38) ingår i en konstantfarthållningskrets för retardern _

10. Arrangemang enligt patentkrav 7 eller 8 k ä n n e t e c k n a t av att manöverströmbrytaren (38) är anordnad på ett handreglage (40) för reglering av retarderns (2) bromsverkan.