СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА
METHOD OF TORQUE CORRECTION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу проверки правильности определения (оценки) вращающего момента двигателя. Предлагаемый в настоящем изобретении способ предназначен для двигателей, имеющих вспомогательное тормозное устройство. Таким образом, способ хорошо подходит для тяжелых транспортных средств.
Уровень техники
В современных транспортных средствах, таких как грузовики, тягачи, автобусы и другие коммерческие транспортные средства, используются различные системы определения и управления рабочими параметрами двигателей и транспортных средств. Эти системы обычно осуществляют компенсацию рабочих параметров двигателей и тормозных систем. В зависимости от датчиков, имеющихся на транспортном средстве, некоторые параметры могут быть измерены непосредственно датчиками, а другие параметры могут быть определены на основе имеющихся измерений.
На некоторых транспортных средствах, например, на транспортных средствах на пневматической подвеске, имеется возможность определения веса груза непосредственно по измерениям датчиками давления в пневматической подвеске. Затем можно легко определить общий вес транспортного средства, поскольку вес незагруженного транспортного средства известен. Другие транспортные средства, например, транспортные средства с листовыми рессорами, обычно не имеют датчиков, которые могут осуществлять непосредственное измерение веса груза. В этом случае используются различные способы определения веса груженого транспортного средства.
В одном из таких способов вес груженого транспортного средства вычисляется по измеренному ускорению и величине (расчетной или измеренной) вращающего момента двигателя. Вращающий момент двигателя может быть измерен датчиком вращающего момента, установленным на входном валу коробки передач. Величину вращающего момента двигателя можно определить на основе количества топлива, впрыскиваемого в двигатель. Количество впрыскиваемого топлива является входной величиной таблицы впрыска топлива, выходной величиной которой является вращающий момент двигателя. Таким образом, может быть определен общий вес транспортного средства.
Для того чтобы можно было задать параметры транспортного средства, зависящие от веса, важно, чтобы определение веса транспортного средства было как можно более точным. Если полученный вес будет ниже фактического веса, транспортное средство может быть перегружено, когда на него будет загружен дополнительный груз. Также возможно, что тормоза будут действовать с очень низким давлением в тормозной системе, что может приводить к удлинению тормозного пути. Если полученный вес будет выше действительного веса, расход топлива может быть более высоким, чем это необходимо, и транспортное средство не будет работать в наиболее экономичном режиме. Поэтому для транспортного средства, на котором нет датчика вращающего момента, важно правильное определение вращающего момента двигателя.
В патенте US 6144928 описывается способ определения веса транспортного средства, в особенности коммерческого транспортного средства, состоящего из тягача и прицепа (полуприцепа). В соответствии с этим способом можно определять распределение веса между тягачом с прицепом и тягачом. Таким образом, обеспечивается возможность точного распределения тормозного момента между отдельными тормозами колес, а также между тягачом и прицепом.
В патенте US 6633006 описывается способ определения массы транспортного средства с использованием по меньшей мере двух измерений, сделанных в разные моменты времени в пределах интервала измерения, причем одно измерение выполняется без передачи силы тяги на колеса, а другое измерение выполняется при передаче тяги на колеса. В предпочтительных вариантах одно измерение (без передачи тяги на колеса) выполняется в процессе переключения передач, а другое измерение выполняется до переключения передач или после него.
В заявке US 2010/00049415 описывается способ компенсации величины тормозного усилия для транспортного средства в соответствии с его массой.
В этих и других способах вес транспортного средства определяют разными способами. Однако существует потребность в улучшении таких способов.
Раскрытие изобретения
Поэтому целью настоящего изобретения является способ проверки правильности определения вращающего момента двигателя. Другой целью настоящего изобретения является способ обнаружения изменений параметров управления двигателем. Еще одной целью настоящего изобретения является способ обнаружения несертифицированной модификации двигателя. Еще одной целью изобретения является способ, гарантирующий безопасную работу транспортного средства после обнаружения несертифицированной модификации.
Решение задачи в соответствии с изобретением изложено в отличительной части п. 1 формулы изобретения. Другие пункты формулы содержат развитие предложенного в изобретении способа.
В предложенном способе проверки правильности определения вращающего момента двигателя, включающем определение вращающего момента двигателя по количеству топлива, впрыскиваемого в двигатель, причем вращающий момент двигателя получают из таблицы впрыскивания топлива, и вычисление первой величины веса транспортного средства по его ускорению и полученному вращающему моменту двигателя, цель изобретения достигается за счет того, что определяют тормозной момент вспомогательного тормозного устройства с использованием таблицы вспомогательного тормозного устройства, вычисляют вторую величину веса транспортного средства по полученному тормозному моменту вспомогательного тормозного устройства и сравнивают первую величину со второй величиной веса транспортного средства.
В этом первом варианте способа проверки правильности определения вращающего момента двигателя по настоящему изобретению можно обнаружить отличие действительного вращающего момента двигателя транспортного средства от номинального вращающего момента двигателя этого транспортного средства. При этом нет необходимости в использовании отдельного датчика вращающего момента. Достоинство предложенного решения заключается в том, что может быть обнаружено изменение управляющих параметров в системе управления двигателем. Такие изменения могут приводить к повышенному износу двигателя, перегрузке двигателя или его компонентов и/или к повышенным температурам двигателя или его компонентов. Если полученный вращающий момент двигателя используется для вычисления веса транспортного средства, вычисленный вес может быть неверным, что может оказывать негативное влияние на характеристики транспортного средства, зависящие от веса.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения вспомогательное тормозное устройство представляет собой тормоз двигателя, и в качестве входной величины таблицы вспомогательного тормозного устройства используется число оборотов двигателя. В этом случае может быть легко получен вращающий момент двигателя и исключается необходимость в замедлителе или в другом подобном устройстве.
В одном из предпочтительных вариантов обеспечивается соответствующее сообщение, содержащее разницу между первой и второй величинами веса транспортного средства. В этом случае можно легко представить результат. Такое сообщение может быть представлено водителю транспортного средства или может быть передано на стационарную станцию управления. Сообщение также может быть записано в запоминающем устройстве для последующего использования.
В одном из предпочтительных вариантов первую и вторую величины веса транспортного средства записывают в таблицу через заданные временные интервалы. Таким образом, можно получить информацию по транспортному средству, записанную в течение продолжительного времени. В этом случае при проведении технического обслуживания обеспечивается возможность обнаружения эксплуатации транспортного средства с измененными параметрами двигателя в некоторых интервалах времени и с правильными параметрами двигателя. Также можно определить, что в некоторых интервалах времени использовалось другое топливо.
Краткое описание чертежей
Изобретение описывается ниже более подробно на примере его осуществления со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором показана блок-схема алгоритма осуществления способа по настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Нижеописанные варианты осуществления изобретения с различными дополнениями должны рассматриваться лишь как примеры, которые никоим образом не ограничивают объем охраны, определяемый формулой изобретения.
В описываемом способе в качестве примера транспортного средства используется грузовой автомобиль. Техническое решение, предлагаемое в настоящем изобретении, может быть также использовано и на других тяжелых транспортных средствах, таких как тягачи, с прицепом или без прицепа и автобусы. Настоящее изобретение может быть также использовано на небольших транспортных средствах, таких как малотоннажные грузовики и фургоны, при условии, что двигатель снабжен тормозом, или что транспортное средство снабжено вспомогательным тормозным устройством. Тормозом двигателя может быть, например, тормозное устройство в системе выпуска отработавших газов или компрессионный тормоз. Вспомогательным тормозным устройством может быть, например, гидравлический замедлитель или электромагнитный тормоз.
Целью способа, предлагаемого в настоящем изобретении, является проверка правильности определения вращающего момента с использованием традиционного способа. Поскольку определение веса транспортных средств, не имеющих датчиков нагрузки, зависит от определения вращающего момента двигателя, важно, чтобы определение вращающего момента было точным, так чтобы можно было задать параметры, зависящие от веса транспортного средства, как можно более точно. Существует несколько разных причин, по которым получаемая оценка вращающего момента двигателя будет отличаться от действительного вращающего момента. Одна очевидная причина заключается в том, что параметры электронных схем или аппаратных средств управления двигателем модифицируют неразрешенным способом. Такой модификацией может быть, например, замена инжекторного насоса, замена впускного компрессора или модификация параметров управления двигателя, так называемый чип-тюнинг (перепрограммирование схем управления). Модификация параметров управления может осуществляться в компьютере управления двигателем, или же это может быть блок, устанавливаемый после компьютера управления двигателем. Для модификации параметров управления также могут модифицироваться сигналы, передаваемые одним или несколькими датчиками в компьютер управления двигателем. Если такие модификации выполняются сторонними лицами, и если такие модификации не получили разрешения производителя транспортного средства, они скорее всего не будут обнаружены системой управления транспортным средством. Таким образом, двигатель может создавать повышенный вращающий момент по сравнению с номинальным вращающим моментом двигателя при заданной величине впрыска топлива. Другая причина неточности определения вращающего момента заключается в использовании неразрешенного топлива.
При традиционном определении вращающего момента двигателя считывается заданная эталонная величина для впрыска топлива или измеряется количество впрыскиваемого топлива при заданном числе оборотов двигателя. Эта эталонная или измеренная величина является входной величиной для таблицы впрыска топлива, выходной величиной которой является вращающий момент двигателя. Эта величина вращающего момента двигателя справедлива для определенного качества топлива. Поскольку в данном случае не осуществляется непосредственное измерение вращающего момента двигателя, важно, чтобы режим работы двигателя можно было прогнозировать, используя эталонную величину для впрыска топлива.
Вес транспортного средства вычисляется с использованием полученной величины вращающего момента двигателя и ускорения, измеренного в течение заданного интервала времени. В этом случае может использоваться упрощенное уравнение: сила равна массе, умноженной на ускорение. Конечно же, в это уравнение могут быть включены и другие параметры для повышения точности расчетов, в частности, эффективность трансмиссии, сопротивление качению, сопротивление при подъеме и/или ветровое сопротивление. Использование таких дополнительных параметров может зависеть от наличия датчиков для этих параметров. Сопротивление при подъеме может быть измерено датчиком наклона, или же профиль дороги может быть получен из карт системы GPS. Полученный вес транспортного средства может использоваться для задания различных параметров транспортного средства, зависящих от веса, таких как параметры системы торможения, а также может использоваться с учетом полного груза транспортного средства. Этот вес может использоваться при погрузке, чтобы соблюдать определенные весовые ограничения.
Если вращающий момент двигателя определяется неточно, вес транспортного средства также будет определяться неточно. Если двигатель модифицируют с целью повышения вращающего момента по сравнению с номинальной величиной, то оценка веса транспортного средства будет ниже его действительного веса. Таким образом, характеристики, зависящие от веса, такие как характеристики торможения, могут измениться, так что, например, тормозной путь может недопустимо увеличиться. Кроме того, водитель, введенный в заблуждение неточным весом, может перегрузить свое транспортное средство. Другой недостаток модификации параметров двигателя заключается в том, что двигатель будет работать в более тяжелых условиях, чем это необходимо для определенной ситуации. Это может приводить к перегрузке двигателя, к чрезмерно высокой температуре двигателя и к перегрузке трансмиссии. В результате может сокращаться срок службы транспортного средства, повышаются расходы на техническое обслуживание для владельца и/или увеличиваются расходы на гарантийный ремонт для производителя транспортного средства.
В способе, предложенном в настоящем изобретении, осуществляется дополнительная оценка веса транспортного средства на основе определения тормозного момента вспомогательного тормозного устройства. Тормозной момент вспомогательного тормозного устройства легко определить. Для вспомогательного тормозного устройства, установленного снаружи двигателя, тормозной момент может быть получен по скорости вращения в том месте, в котором установлено это тормозное устройство, например, по скорости вращения вала трансмиссии, если тормозное устройство установлено после коробки передач. Для тормоза двигателя тормозной момент в основном определяется скоростью работы двигателя, и поэтому его легко определить. Действительный тормозной момент вспомогательного тормозного устройства также зависит от задаваемого давления в тормозной системе. Вспомогательное тормозное устройство, например тормоз-замедлитель, может иметь несколько фиксированных уровней торможения. В этом случае для каждого уровня торможения составляется таблица тормозных моментов в зависимости от числа оборотов двигателя. Если требуемый тормозной момент является переменным, таблица будет содержать функцию, связывающую задаваемый тормозной момент с числом оборотов двигателя.
Таким образом, тормозной момент можно надежно определить, поскольку на него не будет влиять изменение впрыска топлива. Число оборотов двигателя или скорость вращения вспомогательного тормозного устройства вместе с требуемым уровнем торможения является входным параметром записанной таблицы этого тормозного устройства, выходной величиной которой является тормозной момент. Вес вычисляется по тормозному моменту аналогично тому, как он вычисляется по вращающему моменту двигателя (см. выше), с использованием замедления транспортного средства за определенный промежуток времени.
При измерении замедления транспортного средства важно, чтобы использовалось только вспомогательное тормозное устройство, то есть, никакие другие тормоза, действующие на колеса, не должны быть задействованы. В некоторых ситуациях, когда транспортное средство движется по инерции, эта операция может быть выполнена без воздействия на поведение транспортного средства и без участия водителя. На практике это выполняется таким образом, что в случае задания водителем небольшого тормозного момента, например, когда водитель нажимает слегка на педаль тормоза, и система определяет, что необходимый тормозной момент может быть обеспечен с использованием только вспомогательного тормозного устройства, в этом случае вместе с торможением осуществляется определение веса. Такое определение может быть также осуществлено, когда водитель использует функцию "круиз-контроль" для выдерживания заданной скорости движения.
Затем вес транспортного средства, полученный по величине тормозного момента, можно сравнить с весом транспортного средства, полученным по величине вращающего момента двигателя. Если полученные величины веса транспортного средства отличаются друг от друга по меньшей мере на заданную величину, можно сделать вывод, что двигатель работает в нештатном режиме. Это может быть результатом изменения параметров управления двигателем, замены компонентов двигателя или использования неразрешенного топлива. В частности, если вес транспортного средства, полученный по тормозному моменту, больше веса, полученного по вращающему моменту двигателя, на заданную величину, может быть сделан вывод об изменении параметров управления двигателем. Указанная заданная величина зависит от различных параметров транспортного средства и окружающей среды, однако она должна быть больше ошибок определения вращающего момента двигателя и тормозного момента. Эта величина расхождения может превышать 3%.
Поскольку вес транспортного средства может варьироваться в зависимости от условий окружающей среды, то величины веса транспортного средства, полученные по вращающему моменту двигателя, и величины веса транспортного средства, полученные по тормозному моменту, могут быть записаны в таблице. Эти величины могут использоваться для получения среднего веса транспортного средства и могут использоваться для получения долгосрочного тренда для вышеуказанных величин веса транспортного средства и расхождений между ними. Таким образом, можно будет видеть отклонения на некотором временном интервале, которые могут показывать, например, когда использовалось другое топливо или когда были изменены параметры двигателя.
Если имеется расхождение между величиной веса, полученной по вращающему моменту двигателя, и величиной веса транспортного средства, полученной по тормозному моменту, система управления транспортным средством может формировать соответствующее сообщение. Это сообщение может быть записано в запоминающем устройстве и считано при проведении технического обслуживания. Кроме того, соответствующее сообщение может быть представлено водителю, например, на экране дисплея, или же с использованием светового или иного индикатора. Такое сообщение также может быть передано на центральную стационарную станцию управления, находящуюся в центре технического обслуживания или у производителя, так что сообщение может быть задокументировано в файле для определенного транспортного средства.
Также система управления транспортным средством может уменьшать выходную мощность двигателя на некоторую величину, соответствующую весу транспортного средства, полученному по тормозному моменту. При этом, вышеупомянутая таблица впрыска топлива может быть использована для обратного определения величины вращающего момента двигателя по величине веса транспортного средства, полученной по тормозному моменту. Это обеспечит возможность безопасной эксплуатации транспортного средства без риска перегрузки двигателя. Также можно уменьшить выходную мощность двигателя на большую величину, чтобы гарантированно не происходила перегрузка двигателя или транспортного средства, пока не будет найдена и устранена причина проблемы. Такое решение может заключаться в перепрограммировании системы управления двигателем.
На чертеже представлена блок-схема алгоритма осуществления одного из вариантов предложенного способа.
На стадии 10 определяют вращающий момент двигателя, используя количество топлива, впрыскиваемого в двигатель, в качестве входной величины таблицы впрыска топлива, выходной величиной которой является вращающий момент двигателя.
На стадии 20 вычисляют первую величину веса транспортного средства, используя ускорение транспортного средства и величину вращающего момента двигателя, полученную на стадии 10.
На стадии 30 определяют тормозной момент тормоза двигателя с использованием числа оборотов двигателя в качестве входной величины таблицы тормозных моментов, выходной величиной которой является тормозной момент тормоза двигателя.
На стадии 40 вычисляют вторую величину веса транспортного средства, используя тормозной момент тормоза двигателя и замедление транспортного средства.
На стадии 50 вычисляют первую величину веса транспортного средства и сравнивают со второй величиной веса транспортного средства.
На стадии 60 обеспечивается соответствующее сообщение, если разница между первой величиной и второй величиной веса транспортного средства превышает заданную величину. Это сообщение может быть записано в запоминающем устройстве, или же оно может быть представлено водителю или может быть передано на стационарную станцию управления. В случае обеспечения сообщения система может продолжать работу с использованием новой полученной величины, предпочтительно через определенный временной интервал.
Если разница между первой и второй величинами веса транспортного средства меньше заданной величины, сообщение не формируется, и в способе может продолжать работу с использованием новой полученной величины, предпочтительно через определенный временной интервал.
Изобретение не должно считаться ограниченным вышеописанными вариантами его осуществления, более того, в пределах объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой, возможны также и другие варианты и их модификации.