SE507807C2 - Förfarande och styrsystem för begränsning av den bromseffekt som kan uttas från en hydrodynamisk hjälpbroms vid ett motorfordon - Google Patents

Description

507 so? 2 10 15 20 25 30 35 pumpen drivs. Detta varvtal är i sin tur beroende av fordonsmotorns varvtal.

När föraren vill bromsa fordonet och trycker ner bromspedalen är det naturligt att han släpper upp gaspedalen varvid motorvarvtalet sjunker i takt med att fordonshastigheten minskar till följd av bromsningen, och om föraren sedan kopplar ur så sjunker motorvarvtalet till tomgångsvarv- tal. Sådana låga motorvarvtal medför då ett i motsvarande grad lågt kylvätskepumpvarvtal, som alltså innebär låg pumpeffekt, och man får alltså det lägsta vätskeflödet och den minsta värmebortförselkapaciteten just i den situation när man har behov av största möjliga vätskeflöde för att få så hög kyleffekt som möjligt och kunna "kyla bort" den värme som utvecklas i retardern vid dess bromsning. Av detta skäl använder man vanligen en speciell körteknik vid bromsning med retarder, nämligen först en nedväxling för att öka motorvarvtalet och därigenom också öka vätskeflödet i kylsystemets kylvätskekrets.

För att därvid säkerställa att lokal kokning inte under några förhållanden uppkommer vid något ställe i kylvätskekretsen, blir man tvungen att begränsa den bromseffekt som retardern maximalt kan tillåtas utveckla.

Detta kokningsförhindrande begränsningsvillkor medför då att det bromseffektvärde som retardern maximalt får uppnå måste läggas på en förhållandevis låg nivå i jämförelse med det värde som representerar den maximala bromseffekt som retardern i och för sig skulle kunna ge.

Man kan alltså inte på långa vägar utnyttja retarderns fulla bromseffekt -i synnerhet inte vid högre motorvarvtal - utan får en onödigt dålig eller ineffektiv retarder-broms därför att man måste beakta effektbegränsningsvillkoret för att med säkerhet undvika varje risk för lokal kokning i kylsystemkretsen. Detta resultat står självfallet i direkt kontrast till en uttalad önskan att skona fordonets ordinarie färdbromsar genom att i största möjliga utsträckning utnyttja retardern till att åstadkomma önskad bromseffekt.

Uppfinningens ändamål Ändamålet med uppfinningen äratti möjligaste mån kunna undvika 10 15 20 25 30 35 3 507 ao? ovannämnda härda begränsning av den bromseffekt som maximalt får uttagas frän retardern, och detta skall kunna ske utan att någon risk för kokning av kylvätskan i kylsystemet samtidigt uppkommer. Man vill med andra ord uppnå en automatisk säkerhet mot kokning samtidigt som det blir möjligt att utnyttja en väsentligt högre maximigräns för den bromseffekt som kan uttas från retardern, än som tidigare varit möjligt.

Redogörelse för uppfinningen Ovannämnda ändamål uppnås enligt uppfinningen å ena sidan med ett förfarande av det inledningsvis angivna slaget som utmärks av vidtagande av de i patentkravets 1 kännetecknande del angivna åtgärderna, samt å andra sidan med ett styrsystem av det inledningsvis angivna slaget uppvisande de i patentkravets 5 kännetecknande del angivna särdragen. l de osjälvständiga kraven 2 och 3 anges vidareutvecklingar av förfarandet, och i kraven 5 och 6 anges lämpliga utföringsformer av styrsystemet.

Uppfinningens grundläggande idé kan sägas vara, att man styr den från retardern maximalt uttagbara bromseffekten med hjälp av åtminstone en primär driftparameter, nämligen motorvarvtalet, eventuellt också i kombination med någon eller några sekundära driftparametrar, såsom exempelvis kylvätskans temperatur.

Kort beskrivning av ritningen uppfinningen skall nu ytterligare belysas och förklaras med hänvisning till ett pä den bifogade ritningen visat utföringsexempel.

Den enda ritningsfiguren visar schematiskt i blockdiagramform ett styrsystem för motorvarvtalsstyrd begränsning av den maximala bromseffekt, som kan uttas från en retarder (hydrodynamisk hjälpbroms) vid ett motordrivet fordon. 507 807 4 10 15 20 25 30 35 Beskrivning av utförinqsform Det aktuella fordonet är endast schematiskt antytt med hjälp av det streckade blocket 10. Inom detta block visas de delar av fordonet, vilka är av primärt intresse i föreliggande sammanhang, nämligen fordonets drivmotor 12, en därtill ansluten växellåda 14, och en i detta fall i anslutning till växellådan monterad hydrodynamisk retarder 16. Denna retarder utgör en hjälpbroms hos fordonet och har till uppgift att hjälpa fordonets ordinarie bromsar, såsom hjulbromsarna, att bromsa fordonet.

Retardern visas här monterad vid växellådan och retarderns turbinhjul är drivkraftförbundet med växellådans utgående axel via en ej visad växel.

Retarderns turbinhjul är därmed fast drivkraftförbundet även med fordonets kardanaxel och dess rotationshastighet proportionell mot kardanaxelvarvtalet. Den med turbinhjulet samverkande statordelen är fast vid retarderns hus. Retardern skulle i och för sig också kunna tänkas vara placerad vid något annat ställe av drivlinan mellan motorn/växellådan och fordonets drivande hjul 18. En del av denna drivlina är i figuren betecknad med 20.

När fordonet bromsas med hjälp av retardern 16 så omsättes den utvecklade bromseffekten i en uppvärmning av retarderns hydrauliska arbetsmedium, vanligen någon lämplig typ av hydraulolja. Det är därför nödvändigt att åstadkomma kylning av hydrauloljan, och detta sker i det aktuella fallet med hjälp av kylvätska, vanligen vatten, som ingår och strömmar i motorns ordinarie kylsystem, vilket i figuren är antytt medelst en kylare 22 ansluten till motorn 12 respektive retardern 16. Den i figuren vänstra änden av retardern 16 utgör härvid retarderns oljekylare 24, där alltså värmeväxling sker från retarderns hydraulolja till kylsystemets kylvätska, som sedan på vanligt sätt kyls i kylaren 22. Kylvätskans strömning genom kylsystemet upprätthålles på konventionellt sätt med hjälp av en här ej visad kylvätskepump, som drivs av motorn 12 och vars varvtal, och därmed kyleffekt, således varierar med motorvarvtalet.

Vi övergår nu till att studera den elektriska styrkrets som ombesörjer styrningen och begränsningen av den från retarderns 16 maximalt uttagbara bromseffekten. Denna styrkrets omfattar en elektrisk styrenhet 26 som via signalledningen 28 ärförbunden med retardern 16. Till denna 10 15 20 25 30 35 f? so? so? styrenhet 26 är via signalledningar 30, 32 och 34 kopplade en motorvarvtalsgivare 36, en kardanaxelvarvtalsgivare 38 och en kylvattentemperaturgivare 40. Styrenheten 26 är dessutom försedd eller sammankopplad med en elektrisk programstyrning 42, som på basis av det av motorvarvtalsgivaren 36 avkända motorvarvtalet styr ut styrenhetens 26 utsignal till retardern 16 (via ledningen 28) så, att den maximala bromseffekt som kan uttas från retardern kommer att variera med motorvarvtalet i överensstämmelse med den i styrningsblocket 42 lagrade och i figuren visade grafen 44.

Regleringen av retarderns 16 bromseffekt sker i detta exempel indirekt genom reglering av dess bromsmoment. För att i styrenheten kunna beräkna vilket bromsmoment som motsvarar en aktuell bromseffekt fordras även information om retarderns aktuella varvtal. Som framgått ovan är retardern fast drivkraftförbunden med fordonets kardanaxel och retarderns varvtal är därigenom proportionellt mot kardanaxelvarvtalet, vilket således utnyttjas att representera retarderns varvtal. Styrenheten är via ledningen 32 förbunden med kardanaxelvarvtalsgivaren 38 för att i beroende av signaler från densamma möjliggöra beräkning i Styrenheten 26 av vilket bromsmoment retardern maximalt kan utstyras till, för att motsvara den maximala bromseffekt som tidigare framräknats för aktuellt motorvarvtal enligt grafen 44 i styrningsblocket 42. Reglering av retarderns bromsmoment sker i praktiken medelst ett ventilarrangemang i retardern som styr oljetrycket i retardern i proportion till den spänning styrenheten 26 avger på signalledningen 28.

Den grundläggande principen för uppfinningen är - såsom redan diskuterats ovan i beskrivningens allmänna del- att motorvarvtalet används som styrparameter för att bestämma hur mycket bromseffekt retardern 16 maximalt får utveckla. Härigenom kan man för varje värde på motorvarvtalet utnyttja optimal retardereffekt utan någon risk att kylvätskan i kylsystemet uppnår kokningstemperatur vid något ställe av kylmediekretsen. Genom uppfinningen säkerställer man alltså en automatisk säkerhet mot kokning.

Tack vare den motorvarvtalsberoende maxeffektbegränsningen enligt uppfinningen blir det möjligt att vid höga motorvarvtal och motsvarande 507 807 i 6 10 15 20 25 30 35 stort kylmedieflöde uttaga en betydligt högre retardereffekt än som är praktiskt möjligt med hittills känd teknik, där den maximalt uttagbara retarder-bromseffekten är tvångsmässigt begränsad till ett av motorvarvtalet oberoende, förutbestämt, förhållandevis mycket lågt maxvärde, som är valt för att utan hänsyn till aktuellt motorvarvtal med säkerhet förhindra kokning.

Hänvisning sker nu slutligen till programstyrningen 42, och då närmare bestämt till grafen 44 för den maximalt uttagbara retarder-bromseffekten p såsom funktion av motorvarvtalet n.

För studiet av grafen eller effektkurvan 44 följer vi densamma från dess i figuren högra ände till dess vänstra ände motsvarande tänkt nollvarvtal hos fordonsmotorn.

Som synes har styrsystemet den egenskapen att en konstant maximal bromseffekt pi alltid är tillgänglig när motorvarvtalet n överstiger ett förutbestämt, första brytpunktsvarvtal m. Denna bromseffekt pi motsvarar vad som retardern maximalt förmår åstadkomma under normala driftsbetingelser och när kylningen av dess hydraulolja sker fullgott. vid minskat motorvarvtal n reduceras i motsvarande grad kylmöjligheterna av kylvätskepumpens reducerade varvtal. Under brytpunktsvarvtalet n; styrs därför den tillgängliga maximala bromseffekten att linjärt minska med motorvarvtalet n ned till ett lägsta bromseffektvärde pmm vid ett förutbestämt andra brytpunktsvarvtal ng.

Detta varvtal n; kan i och för sig väljas till att vara noll, vilket motsvarar en helt stillastående motor. I detta exempel har dock det andra brytpunktsvarvtalet n; valts till ett mycket lågt varvtal, exempelvis till 250 varv per minut, vilket motsvarar ett varvtal understigande motorns tomgångsvarvtal.

Anledningen härtill är den följande. l det fall att varvtalsgivaren 36 eller dess ledning 30 skulle upphöra att fungera skulle detta medföra ett indikerat motorvarvtal lika med noll. Detta skulle i sin tur innebära att retarderns maximala bromseffekt skulle reduceras till ett obetydligt eller 10 15 20 25 30 35 7 507 sov lågt värde, även om motorn i verkligheten körs med ett väsentligt högre varvtal. För att under ett dylikt förhållande ändock säkerställa en viss bromseffekt, utstyres retardern till att kunna avge en viss teoretisk bromseffekt Pno i de fall motorvarvtalet indikeras att vara lika med noll (ng = 0) och vilket motsvarar en avbruten driftsparameterstyrning medelst motorvarvtalet.

För att göra bromseffektändringen mellan brytpunktsvavtalet n; och nollvarvtalet ng kontinuerlig, utstyres retarderns maximala bromseffekt p att öka linjärt med minskande varvtal n mellan dessa varvtal upp till bromseffektgränsvärdet pno. l avsikt att styra regleringen av retarderns bromseffekt noggrannare kan i modifierade utföringsformer av uppfinningen ytterligare driftsparametrar avkännas och utnyttjas för regleringen.

En dylik driftsparameter kan utgöras av motorns vattentemperatur, vilken avkännes medelst vattentemperaturgivaren 40 ansluten till styrenheten via ledningen 34. En indikerad hög vattentemperatur innebär en minskad marginal till kokningsrisk och kan utnyttjas för att flytta reglerkurvan 44, antingen hela kurvan eller delar därav, nedåt. På motsvarande sätt kan en låg vattentemperatur utnyttjas för att flytta kurvan 44 uppåt, för att få en högre maximal bromseffekt. l detta beskrivningsexempel har framför allt redogjorts för retarderns funktion vid utnyttjande av maximal bromseffekt. Givetvis kan retardern också utnyttjas för att bromsa fordonet med lägre effekter på i sig konventionellt sätt.

Claims (6)

507 807 8 10 15 20 25 30 35 Patentkrav

1. Förfarande för begränsning av den från en hydraulisk retarder (16) vid ett motordrivet fordon (10) maximalt uttagbara bromseffekten, där retardern (16) är en hydrodynamisk broms vars vid bromsning alstrade värme bortföres med hjälp av kylvätska hos fordonsmotorns ordinarie kylsystem, och där retardern (16) styrs under inverkan av en styrenhet (26) som även tilledes en retarderns varvtal representerande signal, varvid styrenheten (26) styr retarderns bromseffekt genom reglering av dess bromsande moment i förhållande till retarderns varvtal k ä n n e t e c k n a t av att styrenheten (26) tilledes en fordonsmotorns varvtal representerande signal och att styrenheten (26) styr och begränsar den frän retardern (16) maximalt uttagbara bromseffekten i beroende av fordonsmotorns varvtal _

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den från retardern (16) maximalt uttagbara bromseffekten styrs, förutom i beroende av fordonsmotorns varvtal, också i beroende av kylvätskans temperatur.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n et e c k n a t av att den från retardern (16) maximalt uttagbara bromseffekten (44) programstyrs så i beroende av motorvarvtalet (n), att en konstant maximal bromseffekt(p1) alltid är tillgänglig över ett förutbestämt, första brytpunktsvarvtal (m), att under detta brytpunktsvarvtal så avtar den tillgängliga maximala bromseffekten linjärt med minskande motorvarvtal ned till ett lägsta bromseffektvärde (pmm) vid ett förutbestämt, andra brytpunktsvarvtal (ng), och att under sistnämnda varvtal så ökar den tillgängliga maximala bromseffekten linjärt med minskande motorvarvtal upp till ett teoretiskt bromseffektg ränsvärde (png) vid teoretiskt nollvarvtal hos fordonsmotorn motsvarande avbruten driftparameterstyrning medelst motorvarvtalet. 10 15 20 25 30 35 507 807

4. Styrsystem för begränsning av den maximala bromseffekt som kan uttas frán en retarder (16), vilken utgör hydrodynamisk hjälpbroms vid ett motordrivet fordon (10) och är verksamt förbunden med fordonets kraftöverföring eller hjul, varvid kylningen av retarderns vid bromsning uppvärmda hyd raulvätska sker medelst kylvätska från fordonsmotorns ordinarie kylsystem, varvid en med retardern förbunden styrenhet (26) är anordnad för styrning av den från retardern (16) uttagbara bromseffekten och att styrenheten härför är förbunden med en givare avgivande en retarderns varvtal representerande signal, k ä n n e t e c k n a t av en till styrenheten (26) kopplad varvtalsgivare (36) inrättad att avkänna fordonsmotorns (12) varvtal och att styrenheten (26) är anordnad avge (via 30) en av motorvarvtalet beroende utsignal till styrenheten (26), som i sin tur via sin till retardern (16) överförda (via 28) utsignal är inrättad att styra det maximala hydraultrycket i retardern.

5. Styrsystem enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att i styrkretsen också ingär en till styrenheten (26) kopplad varvtalsgivare (38) inrättad att avkänna varvtalet hos fordonets kardanaxel, och/eller en temperaturgivare (40) inrättad att avkänna kylvätskans temperatur.

6. Styrsystem enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a t av att styrenheten (26) är försedd med ett styrprogram (42) som bestämmer den från retardern (16) maximalt uttagbara bromseffekten så i beroende av det medelst motorvarvtalsgivaren (36) avkända motorvarvtalet, att den maximala bromseffekten har ett konstant värde (p1) över ett första brytpunktsvarvtal(n1), att under detta varvtal (n1) så avtar den maximala bromseffekten linjärt med minskande varvtal ned till ett lägsta bromseffektvärde (pmm) vid ett andra brytpunktsvarvtal (ng), och att under sistnämnda varvtal (ng) och ned till nollvarvtal (no) hos fordonsmotorn så ökar den maximala bromseffekten linjärt med minskande motorvarvtal från nämnda lägsta bromseffektvärde (pmm) upp till ett teoretiskt bromseffektgränsvärde (png).