SE502550C2 - Förfarande och anordning för bränslemängdsreglering i samband med nerväxling - Google Patents

Description

20 25 30 35 502 550 2 lagda reglerrutinen blir en kompromiss mellan snabba växlingar och växlingar med hög komfort och minimal ljudalstring.

Snabba nerväxlingar erhälles om en mycket stor bränslemängd, motsvarande fullastpàdrag eller i det närmaste fullastpädrag, sprutas in i motorn under synkroniseringsfasen vid nerväxlingen. Dessa fullastmängder orsakar dock ett vid normala driftsituationer oacceptabelt buller, men man säkerställer att snabba växlingar genomföres.

Vid normala driftfall där behovet av snabba nerväxlingar ej föreligger erfordras endast bräkdelar av fullastmängderna, för att nerväxlingen skall ske inom rimliga tider.

Uppfinningens ändamål Ett ändamäl med uppfinningen är att vid automatiserad växling i motorfordon med mekaniska stegväxelládor reducera det motor- ljud som uppkommer vid det stora flertalet nerväxlingar som företas dä motorn regleras upp i varv för att koma till ett med nästa växel synkront varvtal, samtidigt som maximala växlingsprestanda med kortare växlingstider, med högre motor- ljud, endast vid de driftsfall där snabba växlingar är pàkallade ur emissioner samt bränsleförbrukning, erhälles automatiskt komfortsynpunkt och för ett trafiksäkert framförande av fordonet. Ännu ett ändamäl är att dessa snabba nerväxlingar automatiskt aktiveras utan att nägra speciella reglage,strömställare eller kontakter enkom för denna snabbväxlingsfunktion behöver aktiveras, utöver de reglage,strömställare eller kontakter som redan finns i och kring fordonets förarplats och som utnyttjas för att reglera andra funktioner.

Ytterligare ett ändamäl är att förbättra speciellt ett tungt lastfordons backtagningsförmäga utan att riskera att fordonet tappar en nerväxling och blir stillastàeende i uppförsbacken, samtidigt som motorbuller orsakade av nerväxlingar kan minimeras för alla normala nerväxlingar.

I dessa syften kännetecknas uppfinningen förfarandemässigt enligt patentkravets l kännetecknade del samt anordningsmässigt 10 l5 20 25 30 35 sozisso 3 enligt patentkravets lO kännetecknande del. Övriga uppfinningen utmärkande särdrag framgär av underordnade krav samt efterföljande beskrivning av ett utföringsexempel där hänvisning görs till följande figurer.

Ritningsförteckning Fig.l visar en principiell uppbyggnad av ett växlingssystem för mekaniska stegväxellador, Fig.2, visar ett flödesschema pä hur styrenheten detekterar de fordonsparametrar som medför selektiv aktivering av en högre momentan bränslemängdsupprikning under synkroniseringsfasen, Fig.3, visar en bränslemängdreglering företagen under ett nerväxlingsförlopp, och Fig.4, visar motorvarvtalet under en nerväxling.

Beskrivning av utföringsexempel I figur l visas ett växlingssystem för övervakning och styrning av datorunderstödd växling av mekaniska växellador i ett motor- fordon. Fordonet drivs av en förbränningsmotor 40, företrädes- vis en dieselmotor, vilken via en av föraren manövrerbar koppling 41 kan överföra drivkraften till fordonets drivhjul 44 via en mekanisk stegväxelláda 42 och kardanaxel 43. Växellàdan 42 innefattar företrädesvis en integrerad retarder 48 med vilken en reglerbar retarderbromseffekt kan verka pá drivlinan i syfte att ge hög bromseffekt pà fordonet utan att använda fordonets ordinarie färdbromsar. Växlingssystemet i utförings- exemplet innefattar ett manuellt manövrerat kopplingsservo för start och stopp men saknar automatiskt kopplingsservo, men uppfinningen kan även tillämpas i system med automatiserad koppling.

Växlingssystemet utför växlingarna genom att reglera motorvarvtalet och motormomentet vid växlingarna och manövrering av servon som lägger ur befintlig växel och lägger i nästa växel utan att frikoppla kopplingen 41. Härigenom ställs höga krav pä motorstyrningen samt den varvtals- information som systemet erfordrar för att motorstyrningen skall möjliggöra en momentfri urläggning av en växel och genom enbart motorstyrningen snabbt erhälla synkront varvtal för l0 15 20 25 30 35 502 550 _ 4 nästa växel som skall läggas i med kortast möjliga moment- avbrott i den mekaniska stegväxellàdan.

Mekaniska stegväxellädor företrädesvis med eller utan konventionella synkroniseringsanordningar i växellådan, är ur manga synpunkter ett betydligt mer fördelaktigare val än konventionella hydrauliska automatlàdor som växlar utan momentavbrott, eller mekaniska lädor med komplicerade dubbelkopplingar vilka skall möjliggöra växling utan momentavbrott. Detta främst ur kostnadssynpunkt vad avser driftekonomi, service samt inköpskostnad. Om stegvàxellàdan dessutom innefattar konventionella synkroniseringar sä erhälles ocksa en ökad driftsäkerhet dä en manuell växling eller en halvautomatisk växling, dvs servoassisterad urläggning och iläggning av växel som följd av manuell frikoppling, kan utföras om den automatiserade växlingsfunktionen fallit bort pä grund av systemfel, under bibehållande av en hög växlings- komfort.

Vàxlingssystemet innefattar en styrenhet 12 med mikrodator vilken är med olika signalledningar 36 förbunden med styrenheter för bränslesystem 23, retardersystem 22 samt fordonsbromssystemet 24. Pä signalledningarna överföres olika signaler till styrenheten 12 motsvarande de som pilar äskàdliggjorda signalerna 1-11,13-19,21 samt 59 i figur 1.

Styrenheten 12 erháller följande insignaler; -Signal 1 frän en bromsprogramkontakt 27 som sitter anordnad ätkomlig för fotpàverkan fràn föraren. Bromsprogramkontakten päverkar retarderfunktionen via styrenheten 22 men även växlingssystemets växlingspunkter vid bromsprogramkontaktens aktivering.

-Signal 2 frán kopplingskontakt 30 vilken detekterar kopplings- pedalens läge.

-Signal 3 fràn fordonets fotbromspedal indikerande broms- pedalens läge.

-Signal 4 frän fordonets färdskrivare med sekundär information om fordonets hastighet eller kardanaxelvarvtal.

-Signal 5 frän fordonets gaspedal indikerande aktuellt 10 l5 20 25 30 35 502 550 gaspedalläge.

-Signal 7 fràn en avgasbromsströmställare 45 anordnad pá en instrumentpanel 32.

-Signal 8 frän växelspaken, indikerande växelsystemets driftstillstànd valt av föraren, antingen i automatikläge A, neutralläge N) manuellt läge M eller backning R samt eventuella av föraren utförda korrigeringar av automatiskt vald växel eller nya växelval i automatikläge A respektive nagot manuellt läge N}M)R.

-Signal 9 fran en körprogramväljare 26 där föraren kan välja exempelvis ekonomiprogram E, vilket ger växlingspunkter med bäst bränsleekonomi och mjuka växlingar, eller backkörnings- program H där växlingspunkterna sätts sä att maximal dragkraft kan erhällas och där växlingens snabbhet prioriteras före komfort och ljudsynpunkt.

-Signal ll frán en diagnosströmställare 35, med vilken ett i styrenhetens mjukvara inbyggt testprogram kan aktiveras för service eller fellokalisering med hjälp av felmeddelande pà instrumentpanelens informationsfält 33.

-Signal 21 fràn retarderstyrenheten 22, vilken modifierar växlingspunkterna sä länge signalen fràn retarderfunktionen är aktiverad för att pà sä sätt fä ökad motorbromseffekt och kylvätskeflöde.

-Signal 19 fràn en varvtalsgivare anordnad pà växelládans 42 utgàende axel, företrädesvis kardanaxeln 43.

-Signal 18 frán kvittenskontakter i växelládan 42, vilka indikerar vilken växel som är ilagd.

-Signal 16 fran en varvtalsgivare anordnad pà växellädans 42 ingående axel, företrädesvis pá motorns vevaxel eller svänghjul.

-Signal 59 fràn en temperaturgivare 49 som känner av temperaturen pá kylvattnet som lämnar retardern.

Styrenheten 12 reglerar olika servon eller tänder informationsfält pà instrumentpanelen 32 med följande utsignaler; -Signal 6 skickas till ett informationsfält 33 pà instrumentpanelen 32 där växelsystemets driftstillständ(A-N-M- R), samt aktuell växel, nästa växel, körprogram(E-H), l0 l5 20 25 30 35 502 550 5 eventuella felkoder, varningar och upplysningar till föraren indikeras.

-Signal 17 skickas till olika magnetventiler i växelládan vilka aktiverar servon för páverkan av växlingsförare sä att växlar kan dras ur respektive iskjutas.

-Signal 15 skickas ut till avgasbromsen 58 vilken är anordnad i motorns avgassystem, för att avgasbromsen utöver sin funktion som tillsatsbroms skall kunna aktiveras för snabb sänkning av motorvarvtalet till synkront varvtal främst vid uppväxling till växel med lägre utväxlingsförhallande.

Styrenheten 12 star ocksa i tvavägsförbindelse, dvs skickar utsignaler samt erhàller insignaler fran ett flertal styrenheter via länkarna; -Länk 10 förbunden med diagnosurtaget 34, där en diagnosutrustning kan avtappa felkoder fràn styrenheten 12 samt utföra mjukvarumässig kontroll av styrenhetens funktion.

-Länk 13 förbunden med styrenheten för bromsarnas antiblockeringsfunktion(ABS) samt antislirfunktion (ASR), där bromsarnas styrenhet bl a kan förhindra växling när ASR- funktionen är aktiv.

-Länk 14 förbunden med bränslesystemets styrenhet 23 vilken i sin tur via länken 20 reglerar bränslemängd hos förbränningsmotorns insprutare: I det ovan angivna systemet kan växlingen i A-läget pà växelspaken skötas automatiskt i beroende av detekterade motorparametrar sasom fordonets hastighet, motorns belastning och varvtal, derivatan av nagon eller en kombination av fordonshastighet-gaspedalläge-motorvarvtal, om gaspedalen är nedtryckt i botten (sà kallad kick-down) samt om en bromsning sker. Växlingen utföres automatiskt sà att optimal bränsleförbrukning och prestanda erhàlles.

Retarderstyrenheten 22 innefattar ett manuellt reglage 61 vilket företrädesvis är anordnat pà instrumentpanelen 32.

Reglaget kan ställas in i ett flertal lägen O-V, där utgångsläget O medför att retardern 48 är bortkopplad och lägena I-II-III-IV samt V ger en progressiv ökning av lO 15 20 25 30 35 D 502055 p 7 retarderns bromseffekt. Läge I kan ge ett bromsmoment pä 500 Nm, Lage II - 1000 Nm, Lage III - 1500 Nm, Lage Iv -2000 Nm samt läge V maximal retarderbromseffekt runt 3000 Nm. Det sista bromseffektsteget V innefattar lämpligen även en samtidig aktivering av fordonets avgasbroms 58/EB vilken ytterligare höjer bromseffekten pä fordonets drivhjul. Lägena O-V är stabila varför spaken stär kvar i respektive läge om föraren släpper spaken. Retarderfunktionen kopplas dock alltid bort sä fort som föraren päverkar fordonets gaspedal 31, men retarderns bromseffekt kopplas automatiskt pä sä fort gaspedalen släpps och reglaget stär i nagot av läge I-V.

Retarderfunktionen kan även kopplas pà som en konstantfart- hällningsfunktion i beroende av bromspedalpäverkan eller päverkan av en knapp 63 pä reglaget 61. Retarderns bromseffekt regleras dä automatiskt sä att fordonets hastighet strävas att bibehällas genom att progressivt öka bromseffekten hastighet ökar. Genom knappen 62 kan denna konstantfart- hällningsfunktion inträda automatiskt sä fort som bromspedalen 29 aktiverats, och bibehállas aktiverad sä länge som gaspedalen därefter ej aktiveras. om fordonets Uppfinningen tillämpas med fördel vid automatiska växlingar av mekaniska stegväxellädor, där växlingen utföres utan att kopplingen 41 frikopplas.

Uppfinningen beskrives närmare med hänvisning till figur 2, vilken figur visar ett principiellt flödesschema för en kontrollrutin för automatisk behovsanpassad bränslemängds- upprikning under synkroniseringsfasen av en nerväxling.

Kontrollrutinen lagras i styrenhetens 12 mikrodator.

I ett första frägesteg 80 kontrolleras om nerväxling är aktuell. Sä länge nerväxling inte är aktuell sä ätergär programmet till huvudprogramet. Kontrollrutinen kan företrädesvis ligga i en programloop som genomlöpes med en frekvens om l00 HZ(Hertz). aktuell görs sälunda 100 gänger per sekund.

Kontroll av om nerväxling är Om nerväxling är aktuell gär kontrollrutinen till ett första 15 20 25 30 502 550 , 8 frågesteg 81, i vilket detekteras om ett första villkor för erhållande av förhöjd bränslemängdsupprikning är uppfyllt.

Om föraren via körprogramväljaren 26 aktiverat ett körprogram (hill) föraren tryckt ner gaspedalen 31 i ett läge som motsvarar ett (Sprg= Shift program) för backkörning samtidigt som gaspådrag överstigande 60% av fullt gaspådrag, så är villkoret uppfyllt varefter kontrollrutinen går till steget 86 och aktiverar en maximal bränslemängdsupprikning under nerväxlings- förloppets synkroniseringsfas.

Ligger körprogramväljaren i läget för backkörningsprogram så är detta i sig inte entydigt indikativt på att ett behov av snabba växlingar föreligger. Den andra delen av det första villkoret, aktuellt trottelläge, användes för att under aktiverat backkörningsprogram urskilja behov av snabba växlingar.

Lämpligen sättes trottelvillkoret väsentligen över dellast- pådrag, och ett lastpådrag motsvarande 60% av fullt lastpådrag kan vara lämpligt. Detta gränsvillkor kan givetvis modifieras ett tiotal % både uppåt och nedåt om snabbare växlingar önskas erhållas endast mer sällan vid betydligt större gaspådrag respektive oftare redan vid mindre gaspådrag.

Om det första villkoret ej är uppfyllt i steget 81 så går kontrollrutinen till steget 82 i vilket detekteras om ett andra villkor för erhållande av förhöjd bränslemängdsupprikning är uppfyllt. Om föraren tryckt ner gaspedalen i botten, i ett så kallat kick-down läge vilket registreras lämpligen med separat gaspedal påverkad ändlägeskontakt, är detta andra villkor uppfyllt varefter kontrollrutinen går till steget 86 och aktiverar en maximal bränsleupprikning under nerväxlings- förloppets synkroniseringsfas. När föraren trycker ner gaspedalen i kick-down läget så är detta en tydlig indikator på att föraren önskar en snabb respons från fordonet, vilket kan vara påkallat exempelvis av rådande trafiksituation där ett maximalt gaspådrag utföres för att komma ur ett trafikmässigt riskabelt läge.

Om ej heller det andra villkoret i steget 82 ej är uppfyllt så går kontrollrutinen till steget 83 i vilket detekteras om ett tredje villkor för erhållande av förhöjd bränslemängds- lO 15 20 25 30 35 502 550 9 upprikning är uppfyllt. I steget 83 övervakas fordonets retardation, lämpligen genom övervakning av kardanaxelvartalet.

Retardationen övervakas under pàgaende nerväxling, och sä fort som retardationen överstiger ett förbestämt tröskelvärde sä indikeras att väglasten, vilket är en sammantagen effekt av vägbanans lutning, fordonets vindmotstànd/rullningsmotständ och last, är sa hög att snabbare nerväxlingar erfordras för att inte riskera att tappa nerväxlingen. Retardationsvillkoret sättes lämpligen till en retardation av kardanaxelvarvtalet pà cirka 80 rpm/s, vilket med en normal utväxling pà ett tungt lastfordon motsvarar ett hastighetssänkning pä fordonet pa cirka 5 km/h om växlingen tar en sekund.

Retardation eller hastighetssänkningen detekteras antingen som faktisk retardation eller faktiskt hastighetssänkning.

Retardationen detekteras lämpligen i en beräkningsrutin som ligger i den programloop som genomlöpes med en frekvens om 100 HZ(Hertz). vilken tid retardationen bestämmes. Retardationen uppdateras då En kort tidsbas om 0,5 sekunder användes, under 100 gánger per sekund, och retardationsvärdet lagras i styrenhetens minne, fran vilket värdet hämtas i stegen 83 för bestämning av om retardationsvillkoret är uppfyllt.

Retardationsvärdet har dock en tendens att kraftigt pàverkas av svängningar i fordonets drivlina, varigenom en orolig signal med växlande värde pà acceleration /retardation erhàlles även om tendensen är en retardation. Alternativt sä kan hastigheten vid tidpunkten för uppväxlingens start lagras i styrenhetens minne, och i steget 83 sá kan jämförelse med aktuell hastighet göras för bestämning av om hastighetssänkningen är större än det förbestämda tröskelvärdet.

Ett alternativ till retardationsvillkoret i steget 83 kan vara en lutningsgivare, vilken vid vägbanelutningar exempelvis över 5-8% aktiverar en förhöjd bränslemängdsupprikning.

Lutningsgivaren är företrädesvis av en sàdan typ att uppförsbackar kan särskiljas fràn nerförsbackar, och där endast en mot tröskelvärdet motsvarande lutning i en uppförsbacke aktiverar en förhöjd bränslemängdsupprikning i syfte att undvika att man riskerar att tappa en nerväxling i uppförsbacken.

(H lO l5 20 25 30 35 502 550 - . 10 Om ej heller det tredje villkoret i steget 83 ej är uppfyllt så går kontrollrutinen till steget 84 i vilket detekteras om ett fjärde villkor för erhållande av förhöjd bränslemängds- upprikning är uppfyllt.

Om ett motorbromsprogram aktiverats, exempelvis genom förarens påverkan på bromsprogramkontakten 27 erhålles en automatisk aktivering av avgasbromsen under uppväxlingsförloppet.

Motorbromsprogrammet resulterar i att uppväxlingspunkterna höjs och avgasbromsen släs till sä länge kontakten 27 är nertryckt, men där endast förhöjda uppväxlingspunkter kvarstår efter at: kontakten 27 släppts och så länge gaspedalen 31 därefter ej påverkats. Motorbromsprogrammet kan även påverka uppväxliigar så att avgasbromsen vid uppväxling först deaktiveras, följt av snabb aktivering under synkroniseringsfasen för att reducera motorvarvtalet till ett med.nästa växel synkront varvtal.

När aktiverat motorbromsprogram (EnB=Engine Brake) föreligger, detekterat genom fordonsparametern förhöjda uppväxlings- punkter,går kontrollrutinen till steget 86 och aktiverar en maximal bränslemängdsupprikning under nerväxlingsförloppets synkroniseringsfas.

Aktiverat motorbromsprogram indikerar att föraren önskar extra mycket bromseffekt, och att alla momentavbrott och den härigenom förlorade motorbromseffekten, som orsakas av nerväxlingen skall hållas så kort som möjligt.

Om villkoret ej heller är uppfyllt i det fjärde steget 84 så går kontrollrutinen avslutningsvis till steget 85 i vilket en normal och lägre bränslemängdsupprikning aktiveras under nerväxlingsförloppets synkroniseringsfas.

Kontrollrutinen 80-85/86 genomlöpes kontinuerligt under nerväxlingsförloppet, och om exempelvis retardationen på fordonet under nerväxlingens initialskede ej skulle överstiga det förbestämda tröskelvärdet så kan ett senare överskridande medföra att en maximal bränslemängdsupprikning aktiveras under nerväxlingsförloppets synkroniseringsfas om denna synkroniseringsfas ej hunnit avslutas för pågående nerväxling.

Aktiveringen av förhöjd bränslemängdsupprikning sker lämpligen där deaktiveri av redan förhöjd L! (Q som en hysteres funktion, 10 15 20 25 30 35 ill 502 550 bränslemängdsupprikning ej sker, förrän exempelvis tröskelvärdet för retardationen i steget 83 eller tröskelvärdet för trottelläget i steget 81 underskrides med ett förbestämt offset-värde. Alternativt sä kan en funktion under págàende nerväxling spärra en deaktivering av redan aktiverad förhöjd bränslemängdsupprikning pä grund av underskridande av tröskelvärdena under págäende nerväxlingsförlopp.

Det föredragna tröskelvärdet för retardationsvillkoret i steget 83 anpassas lämpligen till växlingssystemets respons. Snabbare respons i servon för växelurläggning, växeliläggning, avgas- bromsaktivering samt bränslereglering medför att tröskelvärdet kan sättas vid högre retardationer utan att momentavbrottet pä grund av växlingen blir alltför langt för att riskera att en nerväxling missas eller att motorbromseffekten försvinner alltför läng tid.

Anpassningen av tröskelvärdet i steget 81 kan även ske för att ytterligare reducera användningen av förhöjd bränslemängds- upprikning och den härigenom oundvikliga bulleralstringen vid nerväxlingar, genom att sätta högre gränsvärde för trottel- villkoret, eller för att vid aktiverat backtagningsprogram oftare fä snabbare växlingar, genom att sätta lägre gränsvärde för trottelvillkoret. Ytterligare logiska villkor kan även införas i samma syfte.

De förbestämda tröskelvärdena lagras i ett icke flyktigt minne 57 i styrenheten l2.

I figur 3 visas ett exempel pà tvà alternativa bränslemängd- regleringar företagna under ett nerväxlingsförlopp, där en förhöjd bränslemängdsupprikning H under synkroniseringsfasen företas som en i beroende av detekterade fordonsparametrar förhöjd fast stegmängd eller en normal lägre bränslemängds- upprikning L under nerväxlingens synkroniseringsfas om snabbväxlingsbehov ej föreligger.

I figur 3 visas tva alternativa bränslemängdsupprikningar.

En första streckmarkerad bränslemängdsupprikning L företas i normalfallet sasom ovan angivits i steget 85.

Strax innan tidpunkten tl' beordras en nerväxling, vilket kan lO 20 25 30 35 12 ske som följd av att nerväxlingspunkten passerats för aktuell ilagd växel. Vid tidpunkten ti' kan föraren ha gaspedalen fullt nertryckt och bränslesystemet sprutar in maximal bränslemängd i varje cylinder. Med en ll-liters överladdad sexcylindrig dieselmotor så kan denna fullastmängd ligga runt 180 mg diesel per insprutningstillfälle. Vid tidpunkten t1'startas nerväxlingen med att motorstyrningen överrider gaspedalregleringen så att motormomentet reduceras, trots att så att ett i det närmaste gaspedalen hålles nedtryckt, momentfritt tillstånd råder i växellådans kuggingrepp, vilket är en förutsättning för att utan problem kunna lägga ur föregående växel i den mekaniska växellådan. Vid tidpunkten tg har det inreglerade momentfria tillståndet innfunnit sig och föregående växel lagts ur. Styrsystemet beordrar därefter ut en bränslemängdsupprikning L vilken accelererar motorn upp till högre varvtal.

Den normala bränslemängdsupprikning L kan ligga på en bråkdel av fullast-mängderna, och med ovan angiven ll-liters motor så kan bränsle-mängden företrädesvis ligga runt 35mg diesel per insprutnings-tillfälle. Vid tidpunkten tl' uppnås synkront varvtal och därefter sker en varvtalsreglering till synkront varvtal, följt av en iläggning av nästa växel, vilken är fullständigt ilagd vid tidpunkten t4', varefter insprutad bränslemängd höjs för att slutligen nå den bränslemängd som motsvaras av aktuellt gaspedalläge.

Om istället ett behov av snabbväxling detekterats sker en andra bränslemängdsupprikning H, visad med heldragen kurva, automatiskt såsom ovan angivits i steget 86 i beroende av villkoren i stegen 81-84.

Strax innan tidpunkten tl beordras en nerväxling, vilket kan ske som följd av att föraren tryckt ner gaspedalen i kick-down läget. Vid tidpunkten tl kan föraren ha gaspedalen fullt nertryckt och nerväxlingen startas med att motorstyrningen överrider gaspedalregleringen så att motormomentet reduceras.

Vid tidpunkten tz har det inreglerade momentfria tillståndet innfunnit sig och föregående växel lagts ur. Styrsystemet beordrar därefter ut en högre bränslemängdsupprikning H vilken accelererar motorn upp till högre varvtal. Denna högre bränsle~ mängdsupprikning initieras vid tidpunkten t: och kan lO 20 25 30 35 -13 502 550 väsentligen motsvara fullastmängden, och med ovan angiven ll- liters motor sà kan bränslemängden företrädesvis ligga runt 180 mg diesel per insprutningstillfälle. Vid tidpunkten t3 uppnäs synkront varvtal och därefter sker en nedragning av bränslemängden sà att en varvtalsreglering till synkront varvtal kan genomföras, följt av en iläggning av nästa växel, vilken är fullständigt ilagd vid tidpunkten t4, varefter insprutad bränslemängd höjs för att slutligen nä den bränslemängd som motsvaras av aktuellt gaspedalläge.

Avrampningen av bränslemängden frän tidpunkten t1', vid normala nerväxlingar, samt tiden tl vid snabbväxlingar, sker säsom visat i figur 3 med skilda avdragshastigheter sä att vid snabbväxling utstyres en snabbare bränslereduktion, dvs högre (dFuel/dt). Pá motsvarande sätt kan pärampningen vid snabba nerväxlingar frän tidpunkten t4 ske med ett snabbare bränslepädrag relativt pärampningen fràn tidpunkten t4' vid normala nerväxlingar. negativ bränslederivata I figur 4 visas motorvarvtalet Erpm under en nerväxling vid tidpunkterna tz samt t]/t3'. Motorvarvtalet är i huvudsak konstant fram till tidpunkten tz, där föregàende växel urlägges. Därefter sker en varvtalshöjning med hjälp av bränslemängdsupprikningen H fram till tidpunkten tg, eller fram till tidpunkten t,'enligt streckad kurva om en normal lägre bränslemängdsupprikning L aktiverats. Vid tidpunkten t3/t3' har synkront varvtal uppnätts för nästa växel och växeliläggning påbörjas.

I det i figur 3 visade exemplet sa användes enbart tva niväer H/L för bränslemängdsupprikningen, en lägre bränslemängds- upprikning L som företas vid nerväxlingar där krav pà snabba nerväxlingar ej föreligger, samt en högre bränslemängds- upprikning H som företas vid nerväxlingar där krav pä snabba nerväxlingar föreligger. Den lägre bränslemängdsupprikningen L kan härigenom anpassas för minimal ljudalstring under bibehållande av rimliga nerväxlingstider, och den högre bränslemängdsupprikningen H kan anpassas för snabbast möjliga nerväxling. 10 l5 20 25 30 35 502 550 '14 De vid de olika nerväxlingsfallen aktuella nerväxlingstiderna kan företrädesvis övervakas för att i viss män adaptivt korrigera de utstyrda bränslemängdsupprikningarna. Åtminstone den lägre bränslemängdsupprikningen L kan adaptivt korrigeras sä att de erhällna växlingstiderna, eller enbart själva synkroniseringsfasen, ligger inom förbestämda tidsintervaller.

För att inte nerväxlingsförloppen skall bli alltför utdragna alternativt möjliggöra ytterligare reduktion av motorbuller under normala nerväxlingar sä kan korrigering av bränslemängds- upprikningen ske om nerväxlingstiderna ligger utanför ett förbestämt godtagbart tidsintervall. Om nerväxlingstiderna är kortare än den undre gränsen pä tidsintervallet sä indikeras att utrymme finns för att ytterligare sänka utstyrd bränsle- mängd och det buller som alstras. Om nerväxlingstiderna istället är längre än den övre gränsen pä tidsintervallet sä indikeras att nerväxlingarna skall päskyndas. Det godtagbara tidsintervallet kan exempelvis ligga inom 0.8-1.5 sekunder, varigenom nerväxlingar som sker snabbare än 0.8 sekunder medför att den lägre bränslemängdsupprikningen L sänks. Om nerväxlingarna istället tar längre tid än 1.5 sekunder höjs den lägre bränslemängdsupprikningen L. Korrigeringarna av bränsle- mängden sker lämpligen med mindre eventuellt fasta stegmängder, vilka ej nödvändigtvis medför att växlingstiden efter endast en reglering hamnar inom det godtagbara tidsintervallet, vilket medför en làngsamare och mjukare reglering.

Utmärkande för uppfinningen är att väsentligt högre bränsle- mängdsupprikningar erhälles under synkroniseringsfasen automatiskt vid driftfall där behov av snabba växlingar föreligger. Vid normala nerväxlingar aktiveras lämpligen en lägre bränslemängdsupprikning L i intervallet 15-30% av fullastbränslemängden, företrädesvis 20% av fullast- bränslemängden. Vid de driftfall som detekterats i stegen 81-84 aktiveras en väsentligt högre bränslemängdsupprikning, vilken är ätminstone 20% högre än den normala lägre bränslemängds- upprikningen samt högre än 40% av fullastmängden. Om endast en enda fast högre bränslemängdsupprikning H användes sä utgör denna bränslemängd minst 50-100% av fullastbränslemängden, vilken mängd kan begränsas uppät av emissionskrav samt 10 l5 20 25 30 35 '15 bullerkrav, för att maximalt snabba nerväxlingar skall kunna aktiveras automatiskt i paniksituationer där kick-down aktiverats samt möjliggöra maximal backtagningsförmaga vid aktiverat backkörningsprogram.

I en vidareutvecklad variant sa kan ett flertal högre diskreta bränslemängdsupprikningsnivàer tillämpas, alternativt steglöst kontinuerligt höjda bränslemängdsupprikningsniväer, vilka aktiveras proportionellt mot behovet av snabbväxling.

Exempelvis sa kan en lägre och normalt tillämpad bränslemängdsupprikningsnivà ligga runt 20-30% av fullastmängden, och där högre niväer om 50/60/70/80 respektive lO0% av fullastmängden aktiveras; - när trottelläget i steget 81 ligger över 60/70/80/90 respektive lOO% av fullastläget, eller om - retardationen i steget 83 ligger över 20/40/6G/80 respektive 120 rpm/s.

Företrädesvis aktiveras dock alltid maximal bränsleuppriknings- mängd i steget 82 eller 84, där kick-down aktiveringen respektive aktiverad motorbroms anger att driftfallet är sàdant att snabbast möjliga nerväxling skall ske.

Uppfinningen kan inom ramen för patentkraven modifieras sä att skillnader gentemot den föredragna utföringsformen erhålles.

Det unika i uppfinningen är dock en selektiv användning av förhöjd bränslemängdsupprikning under synkroniseringsfasen, vid nerväxlingar i växlingssystem för mekaniska växellådor, vilken förhöjda upprikning endast sker automatiskt i beroende av överskridande av förbestämda fordonsparameterar, vilket överskridande av dessa fordonsparametrar indikerar att korta momentavbrott och snabba växlingar är pàkallat, antingen pä grund av att man riskerar att tappa en nerväxling, att trafiksituationen päkallar snabb växling eller att avbrott i motorbromseffekt skall reduceras vid tillfällen dä extra bromseffekt beordrats av föraren.

Den förhöjda bränslemängdsupprikningen kan initieras även av ett styrsystem där motorn kan varvas upp olika fort i beroende av snabbväxlingsbehovet, antingen om motorstyrsystemet som reglerparameter använder motoraccelerationen eller utstyrt 502 550 _ _ " 16 motormoment(Nm) som primär reglerparameter, vilken indirekt medför förhöjda bránslemàngder. Exempelvis kan ett accelerationsstyrt styrsystem aterkopplat styra motor- accelerationen sà att vid normala nervàxlingar sá accelereras motorn till ett synkront varvtal med betydligt làgre brànslepádragsderivata (dF/dt, F=brànsle) àn vad som sker vid snabbvàxlingar.

Claims (10)

10 15 20 25 30 502 550 17 Patentkrav

1. l.Förfarande vid ett automatiskt datorstyrt växlingssystem för en mekanisk stegväxellàda i ett förbränningsmotordrivet fordon för att páskynda nerväxling frán en växel till en annan lägre växel varvid motormomentet reduceras i samband med föregående växels urläggning följt av en momentan bränslemängdsupprikning för att snabbt fä upp motorvartalet till ett varvtal som är synkront med nästa växel inför denna nästa växels iläggning k ä n n e t e c k n a t av att den momentana bränslemängds- upprikningens bränslemängd automatiskt anpassas frän en första i beroende lägre bränslemängd(L) till en högre bränslemängd(H) av ökat behov av snabbare nerväxlingar, vilken anpassning sker i beroende av aktuella fordons- eller motorparametrar indikativa pä driftfall där behov finns för kortvariga momentavbrott vid nerväxling, sásom driftfall vid endera av aktiverad motorbroms, kick-down läge pà gaspedalen eller branta uppförsbackar. av att

2.Förfarande enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t den momentana bränslemängdsupprikning vid normala driftsfall motsvarande körning pá i huvudsak plan väg eller vid icke aktiverat motorbromsprogram sker med àtminstone en första bränslemängd(L) vilken är lägre än 40% av fullastbränsle- mängden, och vid driftfall där motormomentetfrànfallet skall hallas kortvarigt, motsvarande driftfall vid endera av sa kallad kick- down, körning i branta uppförsbackar eller vid aktiverad motor- bromsprogram automatiskt, i beroende av fordonsparametrar eller av föraren för dessa driftfall inställda reglage, omställer den momentana bränslemängdsupprikningen till átminstone en andra bränslemängd(H) vilken är högre än 40% av fullastmängden, där den första och den andra bränslemängden skiljer sig frän varandra med mer än 20% av fullastbränslemängden. l0 l5 20 25 30 35 502 550 .lg

3.Förfarande enligt patentkrav l eller 2 k ä n n e t e c k n a t av att som indikator pà branta uppförsbackar och behov av korta momentavbrott utnyttjas en av föraren i flera lägen inställbar körprogramväljare kombinerat med aktuellt gaspedalläge pa sa sätt att när föraren via körprogramväljaren valt ett backkörningsprogram och samtidigt paverkar gaspedalen motsvarande ett gaspådrag överstigande 60% av fullt gaspådrag, aktiveras automatiskt en momentan bränsle- mängdsupprikning till åtminstone en andra högre bränslemängd. eller 2 k ä n n e t e c k'n a t av att som indikator pà branta

4. Förfarande enligt patentkrav 1 uppförsbackar och behov av korta momentavbrott utnyttjas vilken följer efter den momentreduktion pá sä sätt fordonsretardationen, som företas innan föregaende växel skall läggas ur, att när fordonsretardationen är över ett förbestämt värde aktiveras automatiskt bränslemängdsupprikningen till ätminstone en andra högre bränslemängd, vilken fordonsretardation företrädesvis detekteras genom varvtalsförändringar pá kardan- axeln där det förbestämda värdet pà retardationen motsvarar en varvtalsförändring pà 80 rpm/sek.

5. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2 k ä n n e t e c k n a t av att som indikator pä branta uppförsbackar och behov av korta momentavbrott utnyttjas en lutningsgivare vilken kan särskilja uppförsbackar fràn nerförsbackar varigenom bränslemängdsupprikningen till atminstone en andra högre bränslemängd automatiskt aktiveras när en förbestämd lutning pà en uppförsbacke överskrides, vilken lutning företrädesvis ligger i ett intervall mellan 5- 8%'s lutning.

6.Förfarande enligt nagot av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a t a v att den andra högre bränslemängden är àtminstone en av flera och relativt den första bränslemängden högre bränslemängder, vilken andra bränslemängd utgör maximal momentan bränslemängdsupprikning i intervallet 50-100% av fullastbränslemängden. lO l5 20 25 30 35 19 502 550

7. Förfarande enligt nagot av föregáende patentkrav k ä n n e t e c k n a t a v att den första lägre och vid normala driftfall tillämpade momentana bränslemängds- upprikningen ligger i intervallet 15-30% av fullastbränsle- mängden, företrädesvis 20% av fullastbränslemängden.

8. Förfarande enligt patentkrav 7 k ä n n e t e c k n a t a v att àtminstone den första lägre och vid normala driftfall tillämpade momentana bränslemängdsupprikningen adaptivt anpassas till hur snabbt synkront varvtal uppnäs med den utstyrda bränslemängdsupprikningen pä sä sätt att växlingstiden strävas att upprätthällas inom ett för växling vid det normala driftfallet förbestämt tidsintervall.

9. Förfarande enligt patentkrav 8 k ä n n e t e c k n a t a v att átminstone den första lägre och vid normala driftfall tillämpade momentana bränslemängdsupprikningen ökas med en första stegmängd om växlingstiden överstiger det förbestämda tidsintervallet, samt reduceras med en andra stegmängd om växlingstiden understiger det förbestämda tidsintervallet.

10. Anordning för styrning av verkställandet av automatisk nerväxling i datorunderstödda växlingssystem för mekaniska stegväxelládor i motorfordon där växlarna urlägges och ilägges med hjälp av servoanordningar i växellàdan samtidigt med motorstyrning i enlighet med förlagrade program i en i växlingssystemet ingäeende styrenhet (12) i beroende av genom styrenheten (12) detekterade fordonsparametrar säsom via ätminstone en varvtalsgivare (47) anordnad att detektera hastigheten pä fordonet (46), genom reduktion av bränslemängden, reduceras innan en växel skall läggas ur följt av en momentan bränslemàngdsupprikning i syfte och där motormomentet, att höja motorns varvtal till ett med nästa växel synkront varvtal k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten (12) innefattar, (l2,8l,82,83) för att detektera typen av körfall, indikerade via inställning av körprogramväljare (26) i backkorningsprogramläge (hill), påverkan av gaspedalen (31) i -medel kick-down läge, eller via bromsprogramkontakt (27) aktiverat l0 k; U1 502 550 '20 motorbromsprogram resulterande i förhöjda uppväxlingspunkter och aktiverad avgasbroms, -medel (l2,57) för att lagra förbestämda tröskelvärden för fordonsretardationer, -medel (l2,8l,82) för bestämning av om fordonsretardationen under nerväxlingen överskridit ett förbestämt tröskel- värde, - medel(l2,8l,82,83,84) bränslemängd (58) under nerväxling för att snabbare höja motorvarvtalet till det synkrona motorvarvtälet för nästa lägre för aktivering av en högre växel när endera av följande villkor är uppfyllt; - om fordonsretardationen överskridit tröskelvärdet, (26) och gaspedälen - när körprogramväljaren är i backkörnings- (hill), nedtryckt mer än 60% av motsvarande fullastläge, programläge (31) är - när motorbromsprogrammet är aktiverat - om gaspedalen(3l) är nertryckt i Kick-down läge.