BRPI0615161A2

BRPI0615161A2 - método para determinar a carga auxiliar em um motor

Info

Publication number: BRPI0615161A2
Application number: BRPI0615161-2A
Authority: BR
Inventors: Duane Frederick Meyer; Daniel Avery Allen; Bradley Allen Merrill; Joel Lee Mason
Original assignee: Deere & Co
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2013-01-01
Also published as: EP1912842B1; EP1912842A2; WO2007019029A2; UA90731C2; JP2009502650A; US7252623B2; US20070032342A1; RU2008108022A; WO2007019029A3; EP1912842A4; RU2412838C2

Abstract

MéTODO PARA DETERMINAR A CARGA AUXILIAR EM UM MOTOR. Um método é fornecido onde um dispositivo auxiliar está sendo alimentado com energia pela linha acionador de PTO (48), a embreagem de PTO (5) é periodicamente reduzida lentamente em pressão até deslizamento ser detectado na embreagem (50). Deslizamento é determinado monitorando a velocidade da árvore na embreagem. Determinando a pressão comandada onde deslizamento ocorreu, a potência de motor equivalente que está indo para a função auxiliar é calculada. Com esta informação, a proporção do sinal de carga de motor que está indicado para a função auxiliar versus os volantes é determinada. Após deslize ser detectado na embreagem (5) a fim de menimizar a quantidade de deslizamento.

Description

"MÉTODO PARA DETERMINAR A CARGA AUXILIAR EM UM MOTOR"

CAMPO PA INVENÇÃO

A presente invenção se refere geralmente a transmissões de

veículos. Mais particularmente, a presente invenção se refere a transmissões para veículos de trabalho tendo uma tomada de potência (PTO). Especificamente, a presente invenção se refere a um método de usar uma embreagem de PTO para medida de cargas auxiliares. FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

Convencionalmente, quando mudar engrenagem, muitas transmissões de potência de mudança usam válvulas de solenóide controladas para controlar pressão em cada embreagem e passam um sinal que é representativo de cargas do motor para determinar a pressão das embreagens

entrantes.

Um problema que ocorre é que o sinal de carga do motor pode ser mal conduzido. Por exemplo, em aplicações de trator de agricultura, há condições onde muito da carga do motor pode ser usada para dar energia para funções auxiliares, tais como uma bomba hidráulica ou implementações de PTO. Isto pode causar problemas onde a qualidade de mudança é rude porque a pressão entrante da embreagem é comandada em alta pressão quando, em vez disso, deveria ser comandada baixa porque realmente somente há uma pequena quantidade de potência de motor indo para os volantes.

Um método para contornar esse problema é descrito na Patente US 6.022.292. Nesta referência o sinal de carga do motor é ajustado para assumir que parte da carga está indo para qualquer função auxiliar está compromissada. O sinal de carga é continuamente ajustado automaticamente com base nas características da mudança resultantes. Se o trator desacelera excessivamente durante uma mudança, isto é uma indicação que a suposição de carga do motor que está indo para as rodas é bastante baixa. Se o trator acelera durante uma mudança, é indicação que a suposição de carga do motor que está indo para as rodas é bastante alta. O problema com este método é que somente pode reagir a uma mudança ruim. Este não previne a mudança ruim de ocorrer em primeiro lugar.

Um outro problema é que seções de direção de veículos precisam ser designadas para tratar potência de motor máxima. Contudo, em alguns casos alguma da potência do motor está indicado para funções auxiliares tais como implementos de PTO ou bombas hidráulicas. Nestes casos, pode ser desejável aumentar a potência de motor porque o fator limitante (a seção de direção) não está sendo carregado para suas capacidades.

Um método de determinar a potência indicado para o implemento de PTO é descrito na Patente US 6.729.459. Neste método, a pressão da embreagem de PTO é reduzida e mantida em uma pressão que produz uma quantidade pequena constante de deslize na embreagem. Conhecendo a pressão comandada que causou o deslize, a quantidade de potência indo através da embreagem de PTO pode ser calculada. De outra maneira, fornecendo medida de torque, este método também fornece um método de proteção da linha acionador de PTO contra carga de impacto. Esta desvantagem primária deste sistema é a perda de potência que é inerente com a embreagem deslizando continuamente.

Conseqüentemente, há uma necessidade clara na arte, de um método para determinara a quantidade de carga do motor indo para uma função auxiliar que evita os problemas precedentes. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em vista do precedente, é um objeto da invenção fornecer um método para determinar a carga auxiliar em um motor.

Um objeto adicional da invenção é fornecer tal um método que seja compatível com sistemas de seção de direção e tecnologia de operação conhecidas. O precedente e outros objetos da invenção junto com as vantagens deles sobre a arte conhecida que se tornarão claras a partir da especificação detalhada que segue, são conseguidas através de um método de determinar a carga auxiliar em um motor de um veículo equipado com uma tomada de potência (PTO) para acionar uma função auxiliar, compreendendo as etapas de: monitorar uma velocidade de árvore em uma embreagem de PTO assim como uma velocidade de árvore a jusante da embreagem de PTO para determinar deslizamento da embreagem; periodicamente reduzir a embreagem de PTO em pressão até deslizamento ser detectado na embreagem; determinar uma pressão comandada no ponto onde o deslizamento ocorreu; calcular uma potência de motor equivalente que está indo para a função auxiliar a partir da pressão comandada em deslizamento para determinar a proporção do sinal de carga de motor que está indo para a função auxiliar versus os volantes. Em geral, quando um dispositivo auxiliar está sendo

alimentado com energia pela linha acionador de PTO, a embreagem de PTO é periodicamente reduzida em pressão até que deslizamento seja detectado na embreagem. Deslizamento é determinado monitorando a velocidade da árvore na embreagem assim como a velocidade da árvore a jusante da embreagem. Determinando a pressão comandada onde o deslizamento ocorreu, a potência de motor equivalente que está indo para a função auxiliar é calculada. Com esta informação, a proporção do sinal de carga do motor que está indicado para a função auxiliar versus os volantes é determinada. Após deslize ser detectado na embreagem de PTO (50), pressão é alterada em rampa até na embreagem a fim de minimizar a quantidade de deslizamento.

A diferença primária entre este método e aquele descrito na Patente US 6.729.459 e que a embreagem de PTO somente é reduzida em pressão periodicamente até ela deslizar versus sendo reduzida em pressão para o ponto onde deveria estar deslizando continuamente. Isto é vantajoso pelo fato de que reduz a perda de potência que é um resultado de continuamente deslizar uma embreagem.

Para familiarizar pessoas com habilidade na arte mais estritamente relacionadas com a presente invenção, uma modalidade preferida da invenção que ilustra o melhor modo agora contemplado para colocar a invenção na prática, é descrito aqui através de e com referência à, os desenhos anexos que forma uma parte da especificação. A modalidade exemplar é descrita em detalhes sem tentar mostra todas as várias formas e modificações nas quais a invenção poderia ser incorporada. Como tal, a modalidade mostrada e descrita aqui é ilustrativa, e como será aparente para aqueles com habilidade na arte, pode ser modificada em maneiras diferentes dentro do espírito e escopo da invenção. A invenção sendo medida através das reivindicações anexas e não através de detalhes da especificação. DESCRIÇÃO BREVE DOS DESENHOS

Para uma entendimento completo dos objetos, técnicas, e estrutura da invenção, referência deve ser feita a seguinte descrição detalhada e desenhos anexos, onde:

Fig. 1 é um diagrama de bloco de um sistema de controle de transmissão de acordo com a presente invenção;

Fig. 2 é um fluxograma lógico ilustrando um algoritmo executado através do controlador da transmissão da Fig. 1; e,

Fig. 3 é um fluxograma lógico ilustrando um algoritmo representado através da etapa 126 da Fig. 2. DESCRIÇÃO DA MODALIDADE PREFERIDA

Com referência agora aos desenhos, e mais particularmente, à Fig. 1, pode ser visto que um sistema de controle de transmissão baseado em microprocessador para o qual a presente invenção é aplicação é designado geralmente pelo numerai 10. Uma seção de potência do veículo inclui um motor 12 que é controlado através da unidade de controle de motor eletrônica 14, e que aciona uma transmissão de mudança de potência (PST) 16 através de um árvore de entrada 13. Transmissão 16 tem um árvore oposta interna (não mostrada), e uma saída de árvore 18 que é conectada aos volantes (não mostrada). O PST 16 inclui um conjunto de elementos de controle operados por pressão ou embreagens 20 que são controlados por um conjunto correspondente de válvulas de controle proporcional operadas por solenóide 22. A transmissão 16 pode ser uma transmissão tal como descrito na Patente US No. 5.011.465, emitida em 30 de abril de 1991 para Jeffries et al., e designada para o indicado desta aplicação. As válvulas 22 podem ser válvulas elétrica e hidráulicas de dois estágios, como descritas na Patente US No. 4.741.364, emitida em 3 de maio de 1998 para Stoss et ai. e designada para os indicados dos requerentes.

O PST 16 é controlado por um unidade de controle de transmissão 24, uma unidade de controle de descanso para braço 26 que recebe e interpreta comandos de alavanca de mudança provenientes da unidade de alavanca de comando de mudança 28. A unidade de alavanca de comando de mudança 28 é preferencialmente uma unidade de alavanca de comando de mudança convencional usada em tratores John Deere de produção, e inclui uma alavanca de mudança de engrenagem 29.Tal uma unidade de alavanca de comando de mudança é descrita na Patente US No. 5.406.860, emitida em 18 de abril de 1995 para Easton et ai. e designada aos designados desta aplicação. Uma unidade de exibição 30 pode exibir informação relacionando o sistema 10. A unidade de controle de transmissão 24 e a unidade de controle de descanso para braço 26 são preferencialmente unidades de controle eletrônicas baseada em microprocessador.

Controle manual é alcançado através de unidade de alavanca de comando de mudança de engrenagem controlado por operador 28. Unidade 28 fornece sinais representando a posição da alavanca 29 para a unidade de controle de descanso para braço 26. A unidade de controle de descanso para braço 26 envia informação de comando de marcha para a unidade de controle de transmissão 24 através de uma barra de comunicação do veículo 31.

Um sensor de engate da embreagem 32 e um chave de desengate de embreagem 34 fornecem sinais representando a posição de um pedal de embreagem 36. A unidade de controle de motor 14 recebe sinais provenientes de um sensor de velocidade de motor 38, assim computador de outros sensores (não mostrados) que possibilitam a unidade de controle de motor transmitir informação de carga de motor na barra de comunicação do veículo 31. A controladora de transmissão 24 recebe sinais provenientes de um sensor de velocidade de eixo 40, de um sensor de velocidade de árvore oposta 42 que sente a velocidade de uma árvore intermediária ou árvore oposta que é interna para a transmissão 16, e de um sensor de temperatura de óleo da transmissão 44. A controladora de transmissão unidade de controle de transmissão 24 envia velocidade da roda (calculada a partir da velocidade do eixo de roda com base no tamanho do pneu) e informação de temperatura de óleo para o mostrador 30. A informação de velocidade de árvore intermediária é usada somente para fins de controle e não é exibida sob condições de

operação normal.

A transmissão 16 ainda inclui um acionador de PTO 46 para acionar um dispositivo auxiliar ou implemento (não mostrado) através de uma árvore de saída de PTO 48. A acionador de PTO 46 está engatada através de uma embreagem de PTO 50. A velocidade da árvore de saída de PTO 48 é medida por um sensor de velocidade de PTO 52 que se comunica com a controladora de transmissão unidade de controle de transmissão 24. A unidade de controle de transmissão 24 inclui um

microprocessador disponível comercialmente que fornece sinais de controle para um conjunto de acionadores de válvulas (não mostrados) que fornecem sinais de controle de voltagem modulado por larguras de pulso de ciclo obrigatório variáveis para as válvulas 22. A unidade de controle de λβ

ν

transmissão 24 gera sinais de controle como uma função de várias entradas determinadas de operador e sentidas, de modo a alcançar uma pressão desejada nas embreagens e por meio disso controlar o deslizamento da transmissão 16 em uma maneira desejada. A unidade de controle de transmissão 24 executa um algoritmo

de laço principal de produção conhecido (não mostrado) que controla as pressões hidráulicas variando no tempo que são aplicadas aos vários elementos de embreagem de transmissão. De acordo com a presente invenção, o controlador também executa um algoritmo representado pelas Figs. 2 e 3. A conversão dos fluxogramas das Fig. 2 e 3 em uma linguagem padrão para implementar o algoritmo descrito pelo fluxograma, em um computador digital ou microprocessador, será evidente para alguém com habilidade simples na

arte.

Fig. 2 ilustra como o método é executado em um sistema de controle baseado em um microprocessador. A seqüência de Início ao Fim na Fig. 2 é executada através de um tipo de gerenciador de tarefas de um sistema operando em tempo real em algum intervalo periódico rodando na controladora de transmissão. O escopo da invenção não inclui a estratégia normal de engate do PTO. No começo deste algoritmo, é assumido que o PTO foi ligado e está totalmente engatado. Se o PTO não está ligado e totalmente engatado, os algoritmos da invenção não rodam. O resultado desta lógica no Fim é uma pressão comandada de PTO em kPa. Os processos a jusante que aplicam eletronicamente esta pressão comandada para a embreagem de PTO através da Válvula de PTO de EH e outros fatores que poderiam influenciar a pressão comandada final não estão dentro do escopo da invenção.

Na Fig. 2 em 100, pode ser visto que a primeira etapa no processo de Medição de Torque de PTO é determinar se a embreagem de transmissão está totalmente engatada e se a transmissão está em marcha. Se este critério não é encontrado, a Medição de Torque de PTO será desabilitado zerando o Contador de Tempo de Medição de Torque de PTO em 108 (referenciado simplesmente com " contador de tempo " na descrição que segue) e em 116 a pressão comandada ficar imutável. O contador de tempo então fornece um retardo de tempo inicial para a primeira medição de torque no evento em que a embreagem de transmissão se torna totalmente engatada e a transmissão desliza totalmente em uma engrenagem.

Em 102, o segundo critério para uma tentativa de Medição de Torque de PTO é verificado para ver se uma mudança da transmissão está em progresso. Se sim, então a Medição de Torque de PTO ou não começará, no qual caso em 112, o contador de tempo é simplesmente incrementado e a pressão comandada mantida em 100%, ou no evento em que uma Medição de Torque de PTO está em progresso na hora da mudança como em 104, a medição de torque corrente será abortada como mostrado em 106 e a pressão comandada ser alterada em rampa até a pressão total em 122,se a pressão comandada for menor do que 100% da pressão total com em 114 na hora da mudança ser iniciada.

Se a mudança da transmissão não está em progresso, então contador de tempo é incrementado e limitado para prevenir transbordo em 110 e verificado para ver se uma nova Medição de Torque de PTO deve ser feita em 118. Se não é hora para começar uma Medição de Torque de PTO, a pressão comandada não é mudada. Se é hora para começar uma nova Medição de Torque de PTO, deslize da embreagem é verificado em 124 antes da lógica de deslize de embreagem ser executada em 126. Se deslize foi detectado, então pressão é alterada em rampa até 100% e o contador de tempo zerado para o próximo ciclo de medição. Se deslize não foi detectado, então a lógica de deslize de embreagem é executada.

A saída da lógica de deslize de embreagem é uma pressão comandada para a embreagem de PTO enquanto o algoritmo está rodando. Quando slip é detectado, o torque de PTO é calculado como uma função do comando de pressão em qual o deslize for detectado. A pressão é então alterada em rampa até a pressão total em 130, 134 e o contador de tempo zerado para a próxima tentativa de medição.

Os detalhes da lógica de deslize de embreagem do bloco 126 da Fig. 2 agora serão discutidos com referência à Fig. 3. A primeira etapa 200 na lógica de deslize de embreagem e obter dados correntes sobre a velocidade do motor 200A, a carga do motor (i. e. torque de freio) 200B, a velocidade da árvore de PTO, e o PTO para proporção de velocidade do motor 200D. Se em 202, é a primeira etapa através da rotina de software para o elemento de embreagem, então uma pressão de deslize prognosticada é calculada com base na carga de motor em 294, assumindo que toda carga de motor está indo para o PTO. A equação que relata a quantidade de torque de motor indo através da transmissão para a pressão de deslize é a seguinte:

Torque de motor (Nm) = pressão de deslize (kPa) * m + b

O declive m e a interceptação b são encontrado de forma empírica. Uma pressão de deslize prognosticada pode ser calculada usando a equação acima, resolvendo para pressão de deslize. A equação é como a seguir

Pressão de deslize prognosticada (kPa) = (torque de motor - b)/m

Neste algoritmo, a interceptação b encontrada de forma empírica é feita relativa ao valor da pressão de enchimento calibrada adaptada para o elemento de embreagem de PTO subtraindo o produto da pressão de enchimento calibrada e o declive m. Assim, a equação desenvolvida a partir de um conjunto de dados experimentais pode ser aplicada a todos veículos para os quais a invenção se aplica.

Cada hora que o algoritmo é executado, um decisão é feita em 206 para determinar se o algoritmo está na fase de redução rápida, a embreagem de PTO tem um contador de voltas associado com eletromagnético por software, que indica o número de etapas através da função de deslizamento de embreagem desde que a medição de torque começou. A decisão de se o algoritmo deve executar ou não a fase de redução rápida ou proceder a fase de redução gradual é baseada somente no valor desse contador de voltas. Se contador de Voltas é menos do que algum valor, 6 por exemplo, o algoritmo executa uma redução rápida de pressão sobre a embreagem. A pressão de deslize prognosticada mencionada acima, configura a pressão alvo par ao software de redução rápida em 208. Um exemplo de equação que poderia ser usada para calcular a saída da pressão comandada durante a fase de redução rápida é:

Pressão comandada = Saída de Pressão Anterior - (Mudança Alvo * 2/3)

Na equação acima, a Mudança alvo é a diferença entre a Saída de Pressão Anterior e a pressão de deslize prognostica mencionada acima, onde a saída de pressão anterior é iniciada para pressão de sistema total. Uma outra abordagem seria basear a saída de pressão em uma tabela de procura. Um exemplo poderia ser:

Saída de Pressão Contador de volta Pressão de Deslize Prognosticado + compensação 1 Pressão de Deslize Prognosticado + compensação 2 Pressão de Deslize Prognosticado + compensação 3 Pressão do Sistema 4 Pressão do Sistema 5 Pressão de Deslize Prognosticado + compensação 6

A intenção da fase de redução rápida é diminui a pressão na embreagem de PTO rapidamente para uma pressão que está levemente acima, onde o sinal de carga do motor indica que o elemento apenas começara a deslizar, se a carga do motor inteira está indo para o PTO. Este método é usado simplesmente em um esforço para minimizar o tempo de execução total do algoritmo. O perfil do comando de pressão durante a fase de redução rápida é determinada empiricamente para minimizar picos de pressão.

Uma vez que essa pressão é atingida, o algoritmo se move para a fase de redução de pressão gradual em 210. Durante esta fase, o comando de pressão é reduzido gradualmente, através de uma quantidade fixa, a cada vez através da rotina, 2 kPa por exemplo, enquanto o software tenta detectar deslize na embreagem de PTO. Deslize é definido como movimento relativo entre as placas da embreagem de PTO. Proporção de deslize é calculada como a seguir:

Proporção de Deslize = (velocidade de árvore de PTO * proporção de marcha de PTO)/velocidade do motor

Neste algoritmo, a proporção de deslize é calculada com uma precisão de 0,1%.

A proporção de deslize é passada através de um algoritmo de rejeição de ruído em 212 que consiste de um filtro médio digital de N/(N + 1) e lógica adicional. Deslize real é calculado baseado nos valores filtrados da proporção de deslize. Se deslize negativo está sendo detectado, uma proporção de deslize de 0,980 corresponderia a um deslize real de 2,0%. Se deslize positivo está sendo detectado, uma proporção de deslize de 1,020 corresponderia a um deslize real de 2,0%. A lógica adicional consiste de verificar a direção do deslize (positiva ou negativa) e comparar a medida de deslize corrente com o valor da etapa anterior através do algoritmo. Detecção de deslizes válidos é feita em 214 se o deslize corrente é maior, em magnitude, do que o valor anterior do deslize, na mesma direção, e é maior do que algum limite. Ainda mais, um parâmetro de controle existe na memória para cada elemento de embreagem para configurar quantos desses eventos de deslize válidos precisam ser visto antes do deslize ser detectado. Na prática, foi constatado que os seguintes parâmetros são efetivos para a embreagem de PTO.

N = 3

Eventos de Deslize válidos Requeridos = 3 Limite de Detecção de Deslize = 2,0% Para Medição de Torque de PTO, deslize negativo é a opção de detecção desejada. Se deslize não é detectado em 214, então uma quantidade fixa de pressão é subtraída do comando de pressão anterior e esta se torna a nova pressão desejada em 218. Se deslize é detectado em 214, então em 216, o comando de pressão é processado de volta através da equação linear acima para produzir um Torque de PTO calculado, e a pressão comandada fica imutável em 220. Este Torque de PTO calculado é então feito disponível em software para outros processos que possam se beneficiar dele, por exemplo, algoritmos de deslize de transmissão. Um indicador em software também é disponível, que indica quando o deslize é detectado e o calculo de torque é feito. Este indicador é usado por processos mãe de modo a efetivamente pegar de volta o controle da pressão comandada (i. e. de modo a conhecer quando altera em rampa até embreagem de PTO), como seria o caso no caminho de " Sim " do bloco 124 na Fig. 2.

O processo a jusante que é sempre executado após a lógica de deslize de embreagem, é uma verificação de fronteira sobre a pressão comandada que é emitida da lógica de deslize de embreagem. Se a pressão comandada é reduzida a um valor mínimo sem o deslize de embreagem sendo detectada, então o processo mãe descrito na Fig. 2 irá configurar o indicador de deslize detectado e calcular o Torque de PTO a partir daquele valor de processo mínimo em 136. então, a pressão seria alterada em rampa até 100%, etc.

Aqueles tendo habilidade na arte agora reconhecerão que conhecendo quanto da potência do motor está indo para a seção de direção e quanto está indo para cargas auxiliares, é possível melhorar qualidade de deslize de transmissão de potência durante condições de carga auxiliar tal como implementos de PTO. Ainda, a pressão de embreagem de transmissão usada durante a mudança pode ser coincidida para tratar somente a carga de motor que está indo para os volantes. Adicionalmente, potência de motor pode ser aumentada sem comprometer a vida da seção de direção (quando particular da potência do motor está indo para a carga auxiliar).

Assim sendo, pode ser visto que os objetos da invenção tem sido satisfeito através da estrutura apresentada acima. Enquanto5 de acordo com o estado da patente, somente o melhor modo e modalidade preferida da invenção foi apresentada e descrita em detalhes, esta não é pretendida ser exaustiva ou limitar a invenção para a precisa forma divulgada. Modificações ou variações óbvias são possíveis à luz dos ensinamentos acima. A modalidade foi escolhida e descrita para fornecer a melhor ilustração dos princípios da invenção e sua aplicação prática para por meio disso possibilitar alguém de habilidade simples na arte, utilizar a invenção em várias modalidades de com várias modificações conforme forem adequadas para o uso particular contemplado. Todas tais modificações e variações estão dentro do escopo da invenção como determinado pelas reivindicações anexas quando interpretadas de acordo com a amplitude para a qual elas são justa e legalmente denominadas.

Claims

1. Método para determinar a carga auxiliar em um motor de um veículo equipado com uma tomada de potência (PTO) para acionar uma função auxiliar, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: - monitorar uma velocidade de árvore em uma embreagem de PTO assim como uma velocidade da árvore a jusante da embreagem de PTO para determinar deslizamento da embreagem; - periodicamente reduzir a embreagem de PTO em pressão até deslizamento ser detectado na embreagem; - determinar uma pressão comandada no ponto onde a deslizamento ocorreu; - calcular uma potência de motor equivalente que está indo para a função auxiliar a partir da pressão comandada em deslizamento para determinar a proporção do sinal de carga de motor que está indo para a função auxiliar versus os volantes.

2. Método para determinar a carga auxiliar em um motor como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de aumentar a backup da pressão da embreagem de PTO, após deslizamento ser detectado para minimizar deslizamento da embreagem.