DE102009008520A1

DE102009008520A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Validieren der Ausgabe eines Stellungssensors

Info

Publication number: DE102009008520A1
Application number: DE102009008520A
Authority: DE
Inventors: Themi Philemon Petridis; Ian Halleron; Andrew Anderson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2029-02-12
Also published as: DE102009008520B4; GB0805219D0; GB2458498A; CN101539412B; GB2458498B; CN101539412A

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Validieren des Betriebs eines Nehmerzylinderstellungssensors 63, der zum Messen der Stellung eines Nehmerzylinderkolbens 62 verwendet wird, offenbart, wobei die Ausgabe eines Hauptzylinderkolbenstellunebenzylinderkolbens 62 vorherzusagen, und die Ausgabe des Nehmerkolbensensors 62 mit der von dem Hauptzylinderkolbensensor 53 abgeleiteten vorhergesagten Nehmerkolbenstellung verglichen wird. Wenn die gemessene Nehmerkolbenstellung innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt, die auf die vorhergesagte Stellung angewandt werden, dann wird ermittelt, dass die Ausgabe des Nehmerzylinderkolbensensors 62 zuverlässig ist, andernfalls wird die Ausgabe als unzuverlässig behandelt. Vorzugsweise ist die Vorhersage der Nehmerkolbenstellung ein temperaturkompensierter Vorhersagewert.

Description

Diese Erfindung betrifft Kraftfahrzeuge und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Validieren der Ausgabe eines Stellungssensors.
Für Fahrzeuge mit Schaltgetriebe, die mit einer automatischen Stopp-Start-Steuerung des Motors ausgestattet sind, welche oft als Micro-Hybrid-Fahrzeuge bezeichnet werden, ist es wünschenswert, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu maximieren, indem, wann immer dies möglich ist, automatisches Abschalten und Neustarten des Motors verwendet wird. Derzeit werden auf dem Markt bei Neutral abschaltende Systeme (SIN, kurz vom engl. Stop-in-Neutral) verwendet, aber diese Systeme maximieren die Kraftstoffwirtschaftlichkeit nicht, da viele Fahrer in einem stehenden Fahrzeug mit eingelegtem Gang warten. Unter diesen Bedingungen wird kein SIN-Abschalten ausgelöst, und eine Strategie zum Abschalten bei eingelegtem Gang (SIG, kurz vom engl. Stop-in-Gear) ist erforderlich.
Zum Verwenden einer SIG-Stopp-Start-Strategie ist es aber erforderlich sicherzustellen, dass der Antriebsstrang ausgerückt ist, um zu verhindern, dass sich Unfälle ereignen oder dass es zu einer unerwünschten Fahrzeugbewegung kommt. SIG-Stopps und -Starts würden typischerweise ausgelöst werden, wenn sowohl die Kupplung als auch das Bremspedal getreten werden, möglicherweise bei eingelegtem Gang. Um jedoch sicherzustellen, dass eine solche Strategie sicher ist, darf die Stopp-Start-Logik bei Erhalt einer vom Fahrer veranlassten Neustart-Forderung, beispielsweise durch Loslassen des Bremspedals, nur dann in der Lage sein, den Motor anzulassen, wenn der Antriebsstrang vollständig ausgerückt ist, da dies verhindert, dass das Fahrzeug während des Anlassens ruckelt oder sich bewegt. Wenn die Bedingungen für ein Abschalten des Motors erfüllt wurden (z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit Null beträgt und die Kupplungs- und das Bremspedale getreten sind), sollten die SIG-Bedingungen ein Abschalten des Motors verhindern, wenn der Antriebsstrang nicht vollständig ausgerückt, um sicherzustellen, dass der Motor neu gestartet werden kann.
Wenn die Stopp-Start-Strategie ferner durch das System ausgelöste Neustarts zulässt, beispielsweise, wenn die Batterie geladen werden muss oder eine A/C-Forderung vorliegt, dann sollte das Anlassen nur zugelassen werden, wenn der Antriebsstrang ausgerückt ist. Dies ist erforderlich, um während eines durch das System ausgelösten Anlassvorgangs das Auftreten einer unerwünschten Fahrzeugbewegung, die sehr schwerwiegende Folgen haben könnte, zu verhindern. Deshalb gibt es bei SIG-Abschalten und -Neustarts eine sicherheitskritische Forderung, dass der Antriebsstrang ausgerückt sein muss.
Durch Verwenden eines Stellungssensors zum Messen der Stellung eines Nehmerzylinderkolbens, der zum Einrücken und Ausrücken einer Kupplung verwendet wird, ist es möglich zu ermitteln, ob die Kupplung ausgerückt ist, aber aufgrund der Komplexität der Kupplung und des Kupplungsbetätigungssystems ist das Sicherstellen, dass die Kupplung ausgerückt ist, nicht einfach und es ist zwingend erforderlich, dass die Ausgabe des Stellungssensors aufgrund der sicherheitskritischen Natur der Anwendung validiert wird.
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Validieren der Ausgabe eines Stellungssensors bereitzustellen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum Validieren der Ausgabe eines Stellungssensors vorgesehen, wobei das Verfahren umfasst: das Verwenden eines ersten Stellungssensors zum Bereitstellen einer Ausgabe der Stellung einer ersten Komponente, das Verwenden der gemessenen Stellung der ersten Komponente, um eine Vorhersage der Stellung einer zweiten, mit der ersten Komponente verbundenen Komponente zu erzeugen, das Messen der Stellung der zweiten Komponente unter Verwendung eines zweiten Stellungssensors und das Vergleichen der von der Ausgabe des zweiten Sensors abgeleiteten Stellung der zweiten Komponente mit der vorhergesagten Stellung der zweiten Komponente und das Verwenden des Ergebnisses des Vergleichs als Hinweis auf die Richtigkeit der Ausgabe des zweiten Stellungssensors.
Wenn die von der Ausgabe des zweiten Sensors abgeleitete Stellung der zweiten Komponente in vorbestimmten Toleranzbändern der vorhergesagten Stellung liegt, kann die Ausgabe des zweiten Stellungssensors als zuverlässig validiert werden.
Wenn die von der Ausgabe des zweiten Sensors abgeleitete Stellung der zweiten Komponente außerhalb vorbestimmter Toleranzbänder der vorhergesagten Stellung der zweiten Komponente liegt, kann die Ausgabe des zweiten Stellungssensors als unzuverlässig validiert werden.
Das Verfahren kann ferner das Messen von mindestens einer Temperatur und das Anpassen der Toleranzbänder auf der Grundlage der gemessenen Temperatur umfassen.
Das Verfahren kann ferner das Messen von mindestens einer Temperatur und das Anpassen der vorhergesagten Stellung der zweiten Komponente auf der Grundlage der gemessenen Temperatur umfassen.
Die erste Komponente kann ein Kolben eines Kupplungshauptzylinders sein, die zweite Komponente kann ein Kolben eines Kupplungsnehmerzylinders sein und die beiden Komponenten sind mittels einer hydraulischen Verbindung dazwischen verbunden.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Kupplungssystem vorgesehen, welches eine Kupplung, ein hydraulisches Kupplungsbetätigungssystem und ein elektronisches Steuergerät umfasst, wobei das hydraulische Kupplungsbetätigungssystem einen Hauptzylinder mit einem Hauptzylinderkolben, einen Nehmerzylinder mit einem Nehmerzylinderkolben, eine hydraulische Verbindung, die den Hauptzylinder mit dem Nehmerzylinder verbindet, einen ersten Stellungssensor zum Messen der Stellung des Hauptzylinderkolbens und zum Liefern eines die Messung anzeigenden Signals an das Steuergerät, einen zweiten Stellungssensor zum Messen der Stellung des Nehmerzylinderkolbens und zum Liefern eines die Messung anzeigenden Signals an das elektronische Steuergerät umfasst, wobei das elektronische Steuergerät so betrieben werden kann, dass es die gemessene Stellung des Hauptzylinderkolbens zum Erzeugen einer Vorhersage der Stellung des Nehmerzylinderkolbens verwendet, die von der Ausgabe des zweiten Sensors abgeleitete gemessene Stellung des Nehmerzylinders mit der vorhergesagten Stellung des Nehmerzylinderkolbens vergleicht und das Ergebnis dieses Vergleichs als Hinweis auf die Richtigkeit der Ausgabe des zweiten Stellungssensors verwendet.
Wenn die von der Ausgabe des zweiten Sensors abgeleitete Stellung des Nehmerzylinderkolbens innerhalb vorbestimmter Toleranzbänder der vorhergesagten Stellung liegt, kann das elektronische Steuergerät so betrieben werden, dass es die Ausgabe des zweiten Stellungssensors als zuverlässig validiert.
Wenn die von der Ausgabe des zweiten Sensors abgeleitete Stellung der zweiten Komponente außerhalb vorbestimmter Toleranzbänder der vorhergesagten Stellung der zweiten Komponente liegt, kann das elektronische Steuergerät so betrieben werden, dass es die Ausgabe des zweiten Stellungssensors als unzuverlässig validiert.
Das elektronische Steuergerät kann ferner so betrieben werden, dass es mindestens eine Temperatur ermittelt und die Toleranzbänder auf der Grundlage der gemessenen Temperatur anpasst.
Das elektronische Steuergerät kann ferner so betrieben werden, dass es mindestens eine Temperatur ermittelt und die vorhergesagte Stellung des Nehmerzylinders auf der Grundlage der gemessenen Temperatur anpasst.
Das Ermitteln von mindestens einer Temperatur kann das Messen von mindestens einer Temperatur umfassen oder kann das Vorhersagen von mindestens einer Temperatur durch Modellierung oder Berechnung umfassen.
Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Micro-Hybrid-Kraftfahrzeugs mit einem Stopp-Start-System;
2 ein schematisches Diagramm einer Kupplung und eines Kupplungsbetätigungssystems, welche in dem in 1 gezeigten Micro-Hybrid-Fahrzeug verwendet werden;
3 ein Übersichtsflussdiagramm, das die zum Steuern des Betriebs eines Verbrennungsmotors, der einen Teil des in 1 gezeigten Fahrzeugs bildet, verwendeten Maßnahmen zeigt;
4 ein Übersichtsflussdiagramm, das ein Verfahren zum Bereitstellen eines Hinweise auf den Einrückzustand der in 2 gezeigten Kupplung zeigt;
5 ein Flussdiagramm, das ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Validieren eines Ausgabesignals von einem Kupplungsnehmerzylinder, der einen Teil des in 2 gezeigten Kupplungsbetätigungssystems bildet, zeigt;
6 ein Flussdiagramm, das eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zum Ermitteln einer aktuellen Nullstellung eines Kolbens eines Kupplungsnehmerzylinders, der einen Teil des in 2 gezeigten Kupplungsbetätigungssystems bildet, zeigt;
7 ein Flussdiagramm, das eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zum Ermitteln der aktuellen Nullstellung des Kolbens des Kupplungsnehmerzylinders zeigt;
8 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Ermitteln einer Schwellenverschiebung zeigt, die erforderlich ist, um ein Ausrücken der in 2 gezeigten Kupplung zu erzielen;
9 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Ermitteln des Einrückrückzustands der in 2 gezeigten Kupplung zeigt;
10 eine schematische Darstellung der Bewegung eines Kolbens eines Kupplungsnehmerzylinders, der einen Teil des in 2 gezeigten Kupplungsbetätigungssystems bildet;
11 eine Tabelle, die während des in 7 gezeigten Betriebs eines Verfahrens erhaltene hypothetische Werte zeigt; und
12 eine Tabelle, die während des in 6 gezeigten Betriebs eines Verfahrens erhaltene hypothetische Werte zeigt.
Unter besonderem Bezug auf 1 und 2 ist ein Kraftfahrzeug 5 mit einem Motor 10 gezeigt, der ein Mehrgang-Schaltgetriebe 11 antreibt. Das Getriebe 11 ist mit dem Motor 10 durch ein Kupplungssystem 50, das von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 5 mit Hilfe eines Kupplungspedals 25 manuell eingerückt oder ausgerückt wird, antreibend verbunden.
Das Getriebe 11 weist einen (nicht gezeigten) Schalthebel auf, der zwischen mehreren Stellungen bewegbar ist, einschließlich mindestens einer Stellung, in der ein einen Teil des Mehrganggetriebes bildender Gang gewählt ist, und einer neutralen Stellung, in der keine Gänge des Mehrganggetriebes gewählt sind. Wenn der Schalthebel zur neutralen Stellung bewegt wird, befindet sich das Mehrganggetriebe 11, wie man sagt, in einem neutralen Zustand, in dem kein Antrieb durch das Mehrganggetriebe übertragen werden kann, und wenn der Schalthebel zu einer Stellung mit eingelegtem Gang bewegt wird, befindet sich das Mehrganggetriebe 11, wie man sagt, in einem Gangzustand, in dem Antrieb durch das Mehrganggetriebe übertragen werden kann.
Ein Motoranlasser in Form eines integrierten Starter-Generators 13 ist mit dem Motor 10 antreibend verbunden und ist in diesem Fall durch einen biegsamen Antrieb in Form eines Antriebsriemens oder einer Antriebskette 14 mit einer Kurbelwelle des Motors 10 verbunden. Der Starter-Generator 13 ist mit einer Quelle elektrischer Energie in Form einer Batterie 15 verbunden, die zum Starten des Motors 10 verwendet wird und durch den Starter-Generator wieder aufgeladen wird, wenn er als elektrischer Generator arbeitet. Es versteht sich, dass der Starter-Generator 13 durch einen Anlassermotor zum Starten des Motors 10 ersetzt werden könnte.
Während des Startens des Motors 10 treibt der Starter-Generator 13 die Kurbelwelle des Motors 10 an, und zu anderen Zeiten wird der Starter-Generator durch den Motor 10 angetrieben, um elektrische Leistung zu erzeugen.
Eine vom Fahrer betätigbare Ein-Aus-Vorrichtung in Form eines durch Schlüssel betätigbaren Zündschalters 17 wird zum Steuern des Gesamtbetriebs des Motors 10 verwendet. D. h. wenn der Motor 10 läuft, befindet sich der Zündschalter 17 in einer „Ein”-Stellung (Schlüssel-Ein), und wenn sich der Zündschalter 17 in einer „Aus”-Stellung (Schlüssel-Aus) befindet, kann der Motor 10 nicht laufen. Der Zündschalter 17 umfasst auch eine dritte momentane Stellung, die zum manuellen Starten des Motors 10 verwendet wird. Es versteht sich, dass andere Vorrichtungen verwendet werden können, um diese Funktionalität zu bieten, und dass die Erfindung nicht auf die Verwendung eines durch Schlüssel betätigbaren Zündschalters beschränkt ist.
Ein elektronisches Steuergerät 16 ist verbunden mit: dem Starter-Generator 13, dem Motor 10, einem Schalthebelsensor 12, der zum Überwachen dient, ob sich das Getriebe 11 in Neutral befindet oder eingerückt ist, einem Fahrgeschwindigkeitssensor 21, der zum Messen der Umdrehungsgeschwindigkeit eines Laufrads 20 dient, einem Bremspedalstellungssensor 24, der zum Überwachen der Stellung eines Bremspedals 23 dient, einem Kupplungshauptzylinderstellungssensor 53, der zum Überwachen der Stellung eines Hauptzylinderkolbens 53 und indirekt der Stellung des Kupplungspedals 25 dient, mit dem der Hauptzylinderkolben mechanisch verbunden ist, einem Kupplungsnehmerzylinderstellungssensor 53, der zum Überwachen der Stellung des Nehmerzylinderkolbens 62 dient, und einem Drosselklappen-Stellungssensor 19, der zum Überwachen der Stellung eines Gaspedals 18 dient.
Die Stellung der Haupt- und Nehmerzylinderkolben 52 und 62 kann von den Sensoren 53, 63 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von Stellungserfassungstechnologien, wie zum Beispiel und ohne Einschränkung PLCD und Hall-Effekt, gemessen werden.
Das Gaspedal 18 liefert eine Fahrereingabe der erforderlichen Leistungsabgabe des Motors 10. Wenn das Gaspedal 18 aus einer Ruhestellung herausbewegt wird, befindet es sich, wie man sagt, in einer getretenen Stellung oder in einem getretenen Zustand.
Es versteht sich, dass der Begriff Schalthebelsensor nicht auf einen Sensor beschränkt ist, der die Stellung des Schalthebels überwacht, sondern vielmehr jede Vorrichtung ist, die eine Rückmeldung liefern kann, ob das Getriebe 11 eingerückt ist oder sich in Neutral befindet, und dass ein Schalthebelsensor kein Muss für ein SIG-Stopp-Start-System ist.
Analog ist der Begriff Bremspedalsensor nicht auf einen Sensor beschränkt, der die Stellung des Bremspedals überwacht, sondern ist vielmehr jede Vorrichtung, die eine Rückmeldung liefert, ob ein Bediener des Kraftfahrzeugs 5 Druck auf das Bremspedal 23 ausgeübt hat, um die Bremsen des Kraftfahrzeugs 5 zu betätigen. Der Bremspedalsensor könnte zum Beispiel den Druck des Fluids in einer oder in mehreren Bremsleitungen überwachen. Wenn das Bremspedal 23 genügend getreten wurde, um die Bremsen zu betätigen, befindet es sich, wie man sagt, in einem getretenen Zustand oder in einer getretenen Stellung
Unter Bezug nun insbesondere auf 2 ist zu ersehen, dass das Kupplungssystem 50 eine Kupplung 2 und ein hydraulisches Betätigungssystem, das die Kupplung 2 mit dem Kupplungspedal 25 verbindet, umfasst. Das hydraulische Betätigungssystem umfasst eine mechanische Verbindung, die das Kupplungspedal 25 mit dem Hauptzylinderkolben 52 des Hauptzylinders 51 verbindet, eine hydraulische Verbindung oder Leitung 55, die eine Ausgabe von dem Hauptzylinder 51 mit einem Ende eines Nehmerzylinders 61 verbindet, in dem der Nehmerzylinderkolben 62 gleitend eingebaut ist, und eine mechanische Verbindung 65 von dem Nehmerzylinderkolben 62 zu einem Ausrücklager 6, das verwendet wird, um die Kupplung 2 selektiv ein- und auszurücken.
Es versteht sich, dass eine Verschiebung des Kupplungspedals in die Richtung des Pfeils ‚Kupplungspedalweg’ in 2 entsprechende Verschiebungen D_Master und D_Slave des Haupt- und des Nehmerkolben 52 und 62 in eine die Kupplung ausrückende Richtung erzeugt.
Die Kupplung 2 ist in diesem Fall eine kuppelnde/auskuppelnde Reibungskupplung und umfasst eine Abdeckung und Federanordnung 3, eine Druckplatte 4 und eine Kupplungsscheibe 7, die zwischen der Druckscheibe 4 und dem Schwungrad 8, das an einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle des Motors angebracht ist, gesetzt ist. Die Kupplung 2 ist von herkömmlicher Bauweise und wird nicht ausführlich beschrieben, es ist zu diesem Zeitpunkt lediglich erforderlich zu wissen, dass eine Bewegung des Ausrücklagers 6 in die Richtung des Pfeils D_Clutch durch den Nehmerzylinderkolben 62 eine Bewegung in eine die Kupplung ausrückende Richtung ist und die entgegengesetzte Bewegung eine Bewegung in eine die Kupplung einrückende Richtung ist. Irgendwann während des Bewegungsbereichs des Ausrücklagers 6 verändert sich der Zustand der Kupplung 2 von einem ausgerückten Zustand, in dem im Wesentlichen kein Drehmoment mittels der Kupplung von dem Motor 10 an das Getriebe 11 übertragen werden kann, zu einem eingerückten Zustand, in dem ein signifikantes Drehmoment übertragen werden kann. Diese Stellung der Kupplungseinrückung wird oft als Schleifpunkt bezeichnet. Der Wert des Drehmoments ist abhängig von vielen Faktoren, einschließlich dem mechanischen Verhältnis zwischen dem Motor 10 und den (nicht gezeigten) Antriebsrädern, der Reibung in dem Antriebsstrang, der Reibung zwischen den Laufrädern und der Straße, von Fahrzeug zu Fahrzeug unterschiedlich, aber allgemein gesagt ist es ein Drehmoment, das bei Anlegen einen Ruck erzeugt, der von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs bemerkt werden kann und typischerweise im Bereich von 3 bis 10 Nm liegt.
Das elektronische Steuergerät 16 empfängt mehrere Signale von dem Motor 10, darunter ein Signal, das die Drehzahl des Motors 10 von einem (nicht dargestellten) Drehzahlsensor anzeigt, und sendet Signale zu dem Motor, die zum Steuern des Abschaltens und Anlassens des Motors 10 verwendet werden. In diesem Fall ist der Motor 10 ein fremdgezündeter Motor 10 und die von dem elektronischen Steuergerät 16 gesendeten Signale werden zum Steuern eines (nicht dargestellten) Kraftstoffzufuhrsystems für den Motor 10 und einer (nicht dargestellten) Zündanlage für den Motor 10 verwendet. Wäre der Motor 10 ein Dieselmotor ist, dann würde nur die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor gesteuert werden. Das elektronische Steuergerät 16 kann verschiedene Komponenten umfassen, darunter einen Hauptrechner, Speichervorrichtungen, Zeitgeber und Signal verarbeitende Vorrichtungen, zum Umwandeln der Signale von den mit dem elektronischen Steuergerät 16 verbundenen Sensoren in Daten, die von dem elektronischen Steuergerät 16 zum Steuern des Betriebs und insbesondere des automatischen Abstellens und Startens des Motors 10 verwendet werden. Es versteht sich auch, dass das elektronische Steuergerät 16 aus mehreren einzelnen elektronischen Steuereinheiten gebildet sein kann, die miteinander kommunizieren, um die erforderliche Funktionalität zu erreichen.
Während des normalen Motorlaufs ist das elektronische Steuergerät 16 betreibbar, um den dem Motor 10 zugeführten Kraftstoff zu regeln und die Zündanlage so einzustellen, dass dem Motor 10 von den Zündkerzen zum richtigen Zeitpunkt Zündfunken geliefert werden, um das gewünschte Motordrehmoment zu erzeugen.
Die elektronische Steuergerät 16 steuert den Betrieb des Motors 10, der in zwei Betriebsarten betreibbar ist, einer ersten oder Stopp-Start-Lauf-Betriebsart und einer zweiten oder manuellen Betriebsart.
Der zur Ermittlung, ob der Motor 10 in der zweiten Betriebsart oder in der ersten Betriebsart betrieben wird, dienende primäre Faktor ist, ob sich das Kraftfahrzeug 5 bewegt. Wenn sich das Kraftfahrzeug 5 bewegt, wird der Motor in der zweiten Betriebsart betrieben und der Motor 10 wird ständig laufen gelassen, und wenn das Kraftfahrzeug 5 sich nicht bewegt, wird der Motor 10 in der ersten Betriebsart betrieben, in der ein automatischer Stopp-Start-Betrieb des Motors erfolgt, vorausgesetzt, dass andere nachfolgend beschriebene Faktoren anzeigen, dass der Stopp-Start-Betrieb möglich ist.
In der ersten bzw. der Stopp-Start-Betriebsart wird der Motor 10 von dem elektronischen Steuergerät 16 ohne Eingreifen des Fahrers gezielt abgestellt und gestartet, wenn eine oder mehrere vorbestimmte Abstell- und Start-Bedingungen des Motors vorliegen. Diese Abstell- und Start-Bedingungen beruhen auf den durch das elektronische Steuergerät 16 von dem Drosselsensor 19, dem Bremssensor 24, dem Kupplungssystem 50 und dem Schalthebelsensor 12 empfangenen Signalen. Die Stellung oder der Zustand der Kupplung 2, des Gaspedals 18, des Bremspedals 23 und des Getriebes 11 sind allesamt verschiedene Kraftfahrzeugvariablen, die zum Steuern des Betriebs des Motors 10 verwendet werden können. Es versteht sich, dass auch viele andere Variablen verwendet werden können, einschließlich aber nicht ausschließlich PAS-Pumpen-Betriebszustand, Bremsvakuumsensorausgabe, manueller Stopp-Start-Unterbindungsschalter.
Wenn der Motor 10 in der zweiten Betriebsart arbeitet, läuft er ständig, solange der Zündschalter 17 in der ‚Ein’-Stellung bleibt, und der Motor 10 wird durch manuellen Betrieb des Zündschalters 17 gestoppt und gestartet.
Zwar wird die Messung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit vorstehend unter Bezug auf die Verwendung eines Laufradsensors 21 beschrieben, da solche Sensoren als Teil eines Antiblockiersystems bereits häufig an einem Kraftfahrzeug vorhanden sind, doch versteht sich, dass andere geeignete Mittel verwendet werden können, um die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 5 zu ermitteln, beispielsweise ein Sensor, der die Drehgeschwindigkeit einer Ausgangswelle des Getriebes 11 misst.
Unter Bezug nun auf 3 ist ein Übersichts-Flussdiagramm der Methodik gezeigt, die zum Ermitteln, ob Stopp-Start bzw. die erste Betriebsart möglich ist, verwendet wird.
Das Verfahren setzt bei Schritt 30 ein, wo sich der Zündschlüssel 17 in der „Aus”-Stellung befindet, und bleibt in diesem Zustand, bis der Zündschlüssel 17 bei Schritt 31 in die „Ein”-Stellung bewegt wird, was den Motor 10 bei Schritt 32 startet.
Dann wird bei Schritt 33 ermittelt, ob die Bedingungen für Stopp-Start erfüllt sind. Eine dieser Bedingungen kann sein, ob das Fahrzeug 5 sich über einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt, und umfasst, soweit es diese Erfindung betrifft, auch den Einrückzustand der Kupplung 2.
Lässt man alle anderen Bedingungen, die ggf. erfüllt werden müssen, außer acht, wenn der Zustand der Kupplung 2 als „ausgerückt” ermittelt wird, dann sind die Bedingungen für SIG-Stopp-Start-Betrieb erfüllt und das Verfahren rückt zu Schritt 35 vor, wo die erste Betriebsart ausgewählt wird, wenn aber der Zustand der Kupplung 2 als „eingerückt” ermittelt wird, dann sind die Bedingungen für den Stopp-Start-Betrieb nicht erfüllt und das Verfahren rückt zu Schritt 34 vor, wo die zweite oder normale Betriebsart ausgewählt wird.
Nach den Schritten 34 und 35 rückt das Verfahren zu Schritt 36 vor, um zu ermitteln, ob sich der Zündschlüssel 17 immer noch in der „Ein”-Stellung befindet. Wenn der Schlüssel noch immer „Ein” ist, dann kehrt das Verfahren zu Schritt 33 zurück, wenn aber ermittelt wird, dass sich der Zündschlüssel in der „Aus”-Stellung befindet, endet das Verfahren bei Schritt 37.
Unter Bezug nun auf 4 ist ein Übersichts-Flussdiagramm eines Verfahrens gezeigt, das eine Reihe von verbundenen Routinen umfasst, die zum Ermitteln des Einrückzustands der Kupplung 2 erforderlich sind.
Das Verfahren setzt bei Schritt 31 ein, wenn der Zündschlüssel zu einer „Ein”-Stellung bewegt wird, dann wird bei Schritt 100 ermittelt, ob die Ausgabe des Nehmerzylinderstellungssensors 63 zuverlässig ist.
Wenn ermittelt wird, dass der Nehmerzylinderstellungssensor 63 nicht zuverlässig ist, dann rückt das Verfahren zu Schritt 150 vor, wo ein Flag auf Null gesetzt wird. Es versteht sich, dass in der Praxis das Flag bei „Schlüssel-Ein” auf Null gesetzt werden kann, um eine gleichmäßige Start-Bedingung vorzusehen. Das Verfahren rückt dann zu Schritt 500 vor, wo der Zustand des Flag an das Stopp-Start-Steuersystem übermittelt wird, als ein Hinweis darauf, ob die erste oder zweite Betriebsart ausgewählt werden muss. In dem gezeigten Beispiel führt ein Setzen des Flag auf Null immer dazu, dass das Stopp-Start-System die zweite Betriebsart auswählt. Das Verfahren rückt dann zu Schritt 600 vor, wo ermittelt wird, ob sich der Zündschlüssel 17 immer noch in der „Ein”-Stellung befindet, und wenn dies der Fall ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 100 zurück, andernfalls endet das Verfahren bei 1000.
Wenn jedoch bei Schritt 100 ermittelt wird, dass der Nehmerzylinderstellungssensor 63 zuverlässig ist, dann rückt das Verfahren von Schritt 100 zu Schritt 200 vor, wo eine aktuelle Nullstellung für den Nehmerkolben 62 ermittelt wird.
Das Verfahren rückt dann zu Schritt 300 vor, wo ein erforderlicher Verschiebungsschwellwert (X_THRES) von der Nullstellung des Nehmerkolbens zum Sicherstellen des Ausrückens ermittelt wird.
Dann wird bei Schritt 400 ermittelt, ob eine gemessene Verschiebung des Nehmerkolbens 62 den Verschiebungsschwellwert (X_THRES) überschreitet und, wenn dies der Fall ist, dann wird das Flag auf Eins gesetzt, andernfalls wird das Flag auf Null gesetzt.
Dann rückt das Verfahren zu Schritt 500 vor, wo der Zustand des Flag an das Stopp-Start-Steuersystem übermittelt wird, als Hinweis darauf, ob die erste oder zweite Betriebsart ausgewählt werden muss. In dem gezeigten Beispiel bewirkt das Setzen eines Flag auf Null immer, dass das Stopp-Start-System die zweite Betriebsart auswählt, und das Setzen eines Flag auf Eins bewirkt immer, dass das Stopp-Start-System die erste Betriebsart auswählt. Dann rückt das Verfahren zu Schritt 600 vor, wo ermittelt wird, ob der Zündschlüssel 17 sich immer noch in der „Ein”-Stellung befindet, und, wenn dies der Fall ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 100 zurück, andernfalls endet das Verfahren bei 1000.
Es versteht sich, dass die entgegengesetzte Flaglogik verwendet werden könnte oder eine andere Form von Indikator verwendet werden könnte, beispielsweise könnte das Verfahren zu Schritt 34 oder Schritt 35 des in 3 gezeigten Verfahrens gehen, abhängig davon, ob der Test bei 400 bestanden oder nicht bestanden wurde, und Schritt 150 könnte eine Ausgabe „GEHE ZU Schritt 34” sein.
Unter Bezug nun insbesondere auf 5 ist dort ein erfindungsgemäßes Verfahren, wie in Schritt 100 in 4 gezeigt, näher dargestellt.
Zusammenfassend gesagt werden die Stellungen der Kolben 52, 62 der Haupt- und Nehmerzylinder 51, 61 des hydraulischen Kupplungsausrücksystems mit Hilfe der Haupt- und Nehmerzylinderstellungssensoren 53 und 63 gemessen, wobei die Ausgabesignale von diesen Sensoren zu dem elektronischen Steuergerät 16 übermittelt werden. Das elektronische Steuergerät ist betreibbar, um die von dem Hauptzylinderstellungssensor 53 gemessene Hauptzylinderkolbenstellung mit der von dem Nehmerzylinderstellungssensor 63 gemessenen Nehmerzylinderkolbenstellung zu vergleichen, um die Verifizierung oder Bestätigung der Stellung des Nehmerzylinderkolbens 62 zu bieten.
Wenn bestätigt wird, dass der Nehmerzylinderkolben 62 sich dort befindet, wo es erwartet wird, dann wird angenommen, dass das Ausgabesignal von dem Nehmerzylinderstellungssensor 63 ein zuverlässiger Hinweis auf die Nehmerzylinderkolbenstellung ist.
Es versteht sich, dass nach dem ersten Stammdatensetzen des Fahrzeugs 5 die Ausgaben von den beiden Stellungssensoren 53, 63 für absolut Null kalibriert werden, indem die Haupt- und Nehmerkolben 52, 62 zu dem Ende ihrer jeweiligen Zylinder 51, 61 bewegt werden, von dem sie verschoben werden, wenn das Kupplungspedal 25 getreten wird oder eine Sensoreinstellanordnung verwendet wird, um diese Grundwerte zu erreichen.
Unter Rückbezug nun auf 5 wird bei Schritt 105 die Stellung des Hauptzylinderkolbens 52 mit Hilfe des Hauptzylinderstellungssensors 53 gemessen und dann wird bei Schritt 115 eine Systemtemperatur ermittelt. Die Systemtemperatur kann von einem oder mehreren Temperatursensoren erhalten werden, die sich an verschiedenen Stellen in dem Kupplungsbetätigungssystem befinden, kann von einem oder beiden von Haupt- und Nehmerzylinderstellungssensor 53 und 63 erhalten werden, wenn ein Temperatursignal von den Temperaturkompensationskreisen, die diesen Sensoren 53, 63 zugeordnet sind, erhalten werden kann, oder kann durch Modellieren oder Berechnung erhalten werden.
Dann wird bei Schritt 120 von dem elektronischen Steuergerät 16 eine vorhergesagte Nehmerzylinderstellung aus dem von dem Hauptzylinderstellungssensor 53 empfangenen Signal ermittelt.
Zwei Verfahren zum Durchführen dieser Vorhersage sind möglich.
Bei einer ersten Option wird die Hauptzylinderkolbenstellung als Eingabe zu einem Polynom oder einer Reihe von Polynomen, die einen Spline, einen einzelnen Filter oder eine einzelne Transferfunktion bilden, verwendet, und die Ausgabe von dem Polynom, dem Spline, dem Filter oder der Transferfunktion wird als Schätzung oder Vorhersage der Nehmerzylinderkolbenstellung verwendet.
Bei einer zweiten Option wird der Hauptzylinderkolbenstellungssensor als Eingabe für zwei Lookup-Tabellen verwendet. Die erste dieser Lookup-Tabellen erzeugt einen Wert für die entsprechende maximale erwartete Nehmerzylinderkolbenstellung, und die zweite dieser Lookup-Tabellen erzeugt einen Wert für die entsprechende erwartete Mindeststellung des Nehmerzylinderkolbens.
Dann wird bei Schritt 125 die Vorhersage der Nehmerzylinderstellung auf Temperatur korrigiert. Dies ist wünschenswert, da verschiedene Faktoren die Beziehung zwischen der Stellung des Hauptzylinderkolbens 52 und der Stellung des Nehmerzylinderkolbens 62 beeinflussen, der bei weitem wichtigste dieser Faktoren ist jedoch die Temperatur, die eine Expansion und Kontraktion des hydraulischen Fluids, das zum Übertragen von Bewegung und Kraft von dem Hauptzylinder 51 zu dem Nehmerzylinder 61 verwendet wird, und eine Expansion/Kontraktion der zum Verbinden des Haupt- und Nehmerzylinders 51 und 61 verwendeten Rohre bewirkt. Die Expansion dieser Rohre erfordert zusätzliches Fluid zum Füllen derselben, was als „Volumenverlusteffekt” bezeichnet wird, und ist der wesentlichste Grund für Unterschiede zwischen den Haupt- und Nehmerzylinderkolbenstellungen.
Da die Transferfunktion oder Beziehung, die verwendet wird, um eine Vorhersage der Stellung des Nehmerzylinderkolbens 62 erzeugen, die volle Bandbreite möglicher Geräuschfaktoren enthalten muss, und der Temperaturbereich, der während der Nutzung des Fahrzeugs 5 auftritt, wahrscheinlich breit ist, muss, um gegenüber dem ganzen Temperaturbereich stabil zu sein, ein breites Toleranzband verwendet werden, um zu verhindern, dass der Test nicht bestanden wird, wenn der Nehmerzylinderstellungssensor 63 tatsächlich normal arbeitet. Die Gefahr bei der Verwendung eines breiten Toleranzbands besteht darin, dass ein nicht mit der Temperatur zusammenhängendes Problem nicht detektiert wird, da es bezüglich des zum Berücksichtigen von Temperaturschwankungen erforderlichen Toleranzbands zu klein ist.
Deshalb kann durch Aufnehmen eines Temperatursensors oder Temperaturmodells zum Vorsehen von Steueralgorithmen mit Temperaturinformation der Temperaturfaktor wirksam eliminiert werden, was das Verwenden eines kleineren Toleranzbands zum Berücksichtigen anderer Geräuschfaktoren ermöglicht und dadurch das Ansprechvermögen des Systems auf wirkliche Fehler beim Betrieb des Nehmerzylinderstellungssensors 63 verstärkt.
Es versteht sich, dass in der Praxis die Schritte 120 und 125 kombiniert werden können, d. h. die Transferfunktion oder die Beziehung, die zum Vorhersagen der Stellung des Nehmerzylinderkolbens 62 verwendet werden, umfassen eine Temperaturkompensation, sind jedoch getrennt gezeigt, da es möglich, wenn auch nicht wünschenswert, wäre, auf die Schritte 115 und 125 zu verzichten und große Toleranzbänder zum Berücksichtigen der Temperaturschwankungen zu verwenden.
Unter Rückbezug nun auf 5 wird bei Schritt 130 die vorhergesagte Stellung (P_pred) des Nehmerzylinderkolbens 62 mit der gemessenen, von dem Nehmerzylinderstellungssensor 63 bei Schritt 100 abgeleiteten Stellung verglichen, und bei Schritt 135 wird ermittelt, ob die gemessene Stellung (P_meas) innerhalb vorbestimmter oberer und unterer Toleranzgrenzen liegt.
Wenn die vorhergesagte Stellung beispielsweise 15 mm beträgt und die Toleranzgrenzwerte bei + oder –0,05 mm liegen, dann hätte der Vergleich bei Schritt 130 folgende Form: – Ist Ppred lower limit < Pmeas < Ppred upper limit?oder unter Verwendung der vorstehenden Vorhersage und Grenzwerte: – Ist 14,95 < Pmeas < 15,05?
Wenn die Antwort auf den Test JA ist, dann rückt das Verfahren zu Schritt 140 vor und, wenn die Antwort NEIN ist, rückt das Verfahren zu Schritt 145 vor.
Es versteht sich, dass dieser Vergleich in der Praxis ein Vergleich digitaler Daten oder Spannungswerte und nicht tatsächlicher Maße ist.
Wenn das Verfahren zu Schritt 140 vorgerückt ist, dann weist dies darauf hin, dass der Nehmerzylinderstellungssensor 63 verifiziert wurde und verwendet werden kann, und somit geht das Verfahren bei Schritt 200 zum Hauptverfahren zurück. Wenn das Verfahren umgekehrt zu Schritt 145 vorgerückt ist, dann weist dies darauf hin, dass der Verifizierungsprozess nicht bestanden wurde, und, obwohl dies nicht gezeigt ist, könnte ein Fehlerflag gesetzt werden. Das Verfahren kehrt dann bei Schritt 150 zu dem Hauptverfahren zurück, was darauf hinweist, dass der Motor in dem zweiten bzw. normalen Betriebsmodus betrieben werden muss, da der Ausgabe des Nehmerzylinderstellungssensor 63 nicht vertraut werden kann.
Die bei Schritt 130 und 135 beschriebenen Vergleiche können auf einer kontinuierlichen oder sich wiederholenden Basis nach „Schlüssel-Ein” oder nur bei Erfüllen einer Reihe von Eingabebedingungen durchgeführt werden.
Ein Beispiel einer Eingabebedingung ist, wenn der Hauptzylinderkolben 52 sich innerhalb eines bestimmten Teils seines Bereichs befindet, wie zum Beispiel nahe dem eingerückten oder ausgerückten End-Stopp.
Weitere Beispiele der Eingabebedingungen sind, wenn die Geschwindigkeit des Hauptzylinderkolbens 52 unter einem bestimmten Schwellwert liegt oder wenn die Geschwindigkeit des Nehmerzylinderkolbens 62 unter einem bestimmten Schwellwert liegt.
Während die Kupplung 2 zwischen der voll eingerückten und voll ausgerückten Stellung bewegt wird, legt der Kolben 62 des Nehmerzylinders 61 eine kurze Strecke zurück, typischerweise im Bereich von 8 mm. Der Nehmerzylinder 61 hat jedoch einen sehr viel größeren Bereich einer möglichen Strecke, typischerweise im Bereich von 24 mm, und der kleinere Bewegungsbereich von 8 mm bewegt sich während der Lebensdauer der Kupplung, wenn die Kupplung 2 verschleißt oder ersetzt wird (siehe 10), innerhalb dieses größeren Bereichs.
Die Wirkung des Kupplungsverschleißes besteht aus dem Bewegen der Ruhe- oder Nullstellung des Nehmerzylinders 62, wenn die Kupplung 2 vollständig nach links eingerückt ist, wie in 10 gezeigt ist, und diese Bewegung der Null-Stellung muss kompensiert werden, wenn Messfehler vermieden werden sollen.
Es ist ein Verfahren erforderlich, um die Mindeststellung der Ruhestellung des Nehmerzylinderkolbens 62 zu ermitteln, wodurch die Wirkung dieser Bewegung des kleineren Bereichs innerhalb des größeren Bereichs aufgehoben wird, wenn die Ausgabe des Nehmerzylinderstellungssensors 63 verwendet werden soll, um tatsächlich einen Hinweis auf den Einrückzustand der Kupplung 2 zu geben. 6 zeigt eine erste Ausführungsform 200a eines Verfahrens 200 zum Bereitstellen einer solchen Mindestnullstellung, wodurch die Wirkungen des Kupplungsverschleißes beseitigt oder kompensiert werden.
Das Verfahren 200a beginnt bei Schritt 31, d. h. wenn der Zündschalter 17 in eine „Ein”-Stellung bewegt wird; die erste von dem Verfahren ergriffene Maßnahme ist das Festlegen eines aktuellen Offset-Werts Z gleich einem maximalen Null-Offset-Wert M.
Der maximale Null-Offset-Wert wird bei einem Wert größer oder gleich der absoluten Nehmerzylinderkolbenstellung gemessen an dem äußerst möglichen Punkt der Bewegung des Nehmerzylinderkolbens 62 in der ausgerückten Richtung (die wie in 10 gezeigt in diesem Fall 24 mm beträgt) festgelegt. Dies hat die Wirkung, dass bei „Schlüssel-Ein” vor Betätigen der Kupplung 2 angezeigt wird, dass die Kupplung eingerückt ist, unabhängig von ihrem tatsächlichen Zustand. Dies ist die bevorzugte Sicherheitsbedingung bei einem Stopp-Startsystem, da sie ein nicht sicheres Anlassen des Motors verhindert.
Die Stellung des Nehmerzylinderkolbens 62 wird ständig durch den Nehmerzylinderstellungssensor 63 überwacht, und der minimale Null-Offset-Wert Z des Nehmerzylinderkolbens 62 wird wie bei Schritt 210 angezeigt gespeichert.
Für den Fachmann versteht sich, dass, obwohl es bei Schritt 210 möglich wäre, die vollständig eingerückte Stellung zu ermitteln und dann die Stellung des Nehmerzylinderkolbens 62 zu messen, in der Praxis die Stellung des Kolbens 62 ständig gemessen wird und die Mindestverschiebungsstellung des Kolbens 62 als die eingerückte Stellung verwendet wird.
Dann wird bei Schritt 215 die neue Messung von Null Offset Z_NEW mit dem aktuell in dem elektronischen Steuergerät 16 gespeicherten Wert von Null Offset verglichen.
Wenn der neue Wert von Null Offset Z_NEW kleiner ist als der aktuell gespeicherte Wert von Null Offset Z, dann rückt das Verfahren zu Schritt 220 vor, andernfalls rückt das Verfahren zu Schritt 225 vor.
Bei Schritt 220 wird der Wert von Null Offset Z so festgelegt, dass er gleich dem neuen Wert von Null-Offset-Wert Z_NEW ist, und das Verfahren rückt zu Schritt 230 vor, wohingegen bei Schritt 225 der Wert von Null Offset unverändert bleibt und Z gleich dem bestehenden Wert von Z festgelegt wird, und das Verfahren rückt dann vor zu Schritt 230.
Bei Schritt 230 wird ermittelt, ob der Zündschalter 17 sich immer noch in der „Ein”-Stellung befindet, und, wenn dies der Fall ist, dann kehrt das Verfahren zu Schritt 210 zurück, aber wenn der Zündschalter 17 nun „Aus” ist, endet das Verfahren bei Schritt 240.
Dieses Verfahren stellt sicher, dass bei Verschleiß der Kupplung 2 der Null-Offset-Wert Z angepasst wird, um den tatsächlichen Null-Wert gleich der Stellung des Nehmerzylinderkolbens 62 beizubehalten, wenn die Kupplung 2 vollständig eingerückt ist und keine Verschiebung des Kupplungspedals 25 vorliegt. Wird dieses Verfahren nicht verwendet, dann würde die Ausgabe des Nehmerzylinderstellungssensors 63 bei Verschleiß der Kupplung 2 einen zunehmenden Fehler aufweisen und würde darauf hinweisen, dass sich der Nehmerzylinderkolben 62 nicht so weit bewegt hat, wie er es tatsächlich getan hat. Dies stellt ein Problem dar, wenn die Ausgabe des Nehmerzylinderstellungssensors 63 zum Steuern anderer Fahrzeugmerkmale, wie zum Beispiel Stopp-Start auf der Grundlage des Kupplungseinrückzustands, verwendet wird, da die Stellung des Nehmerzylinderkolbens 62 mit einem hohen Grad von Genauigkeit (weniger als 0,1 mm) ermittelt werden muss, damit der Einrückzustand der Kupplung 2 genau und zuverlässig ermittelt werden kann.
Es versteht sich, dass die Schlaufe 210, 215, 220, 230, 210 oder 210, 215, 225, 230, 210 so lange wiederholt durchlaufen wird, wie der Zündschalter 17 in der „Ein”-Stellung bleibt.
Unter Bezug nun auf 7 gibt es eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens 200 zum Ermitteln eines Null-Offset-Werts für den Nehmerzylinderkolben 62, das mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren bezüglich der Schritte 31 bis 230 übereinstimmt und deshalb bezüglich dieser Schritte nicht noch einmal ausführlich beschrieben wird.
Dieses Verfahren 200b der zweiten Ausführungsform wird verwendet, wenn das Ausrücklager 6 oder die Kupplung 2 ein automatisches Verschleißkompensationsmerkmal umfasst, um der Wirkung des Kupplungsverschleißes entgegenzuwirken. Ein solches Gerät arbeitet nach einer Reihe von Kupplungsvorgängen, entweder, wenn die Kupplung 2 sich im Prozess des Einrückens befindet, um die Wirkungen des Verschleißes der Kupplungsscheibe 7 zu kompensieren, und somit besteht die Wirkung wie in 10 gezeigt darin, die Null-Offset-Stellung Z um einen vorbestimmten Betrag, wie zum Beispiel 0,1 mm, weg von der voll eingerückten Stellung zu bewegen.
Unter Rückbezug nun auf 7 ab Schritt 230 endet das Verfahren bei Schritt 240, wenn der Zündschalter 17 aus ist, aber wenn der Zündschalter 17 immer noch ein ist, rückt das Verfahren zu Schritt 250 vor, wo ermittelt wird, ob die Kupplung 2 seit dem letzten Prozesszyklus betrieben wurde.
Wenn die Kupplung nicht betrieben wurde, d. h. wenn sie voll eingerückt oder voll ausgerückt geblieben ist, dann rückt das Verfahren zu Schritt 210 vor, wenn es jedoch einen Kupplungsbetrieb gab, d. h. wenn sie ausgerückt und anschließend eingerückt wurde, dann rückt das Verfahren zu Schritt 260 vor, wo ein kleiner Wert S zu dem aktuell gespeicherten Wert von Null Offset Z addiert wird. Das Verfahren rückt dann zu Schritt 210 vor.
Die Wirkung der Störung oder des Inkrements S ist am besten unter Bezug auf 11 und 12 ersichtlich.
Unter Bezug zunächst auf 11 können die tabellarisch dargestellten Ausgaben der verschiedenen Schritte des Verfahrens 200b unter Verwendung hypothetischer Werte von M = 25 mm, Z_NEW = 0,8 mm und S = 0,2 mm gesehen werden. Es versteht sich, dass keine tatsächlichen Maße verwendet werden sollen, um dieses Verfahren durchzuführen; dieses Verfahren kann unter Verwendung digitaler Daten oder eines Werts wie zum Beispiel elektrischer Spannung durchgeführt werden, aber zum Zweck der Erläuterung werden tatsächliche Messwerte verwendet.
In der oberen Hälfte der Tabelle ist ersichtlich, dass die Wirkung des Inkrements S auf den Wert von Null Offset Z durch den in den Schritten 215 bis 230 ausgedrückten abnehmenden Algorithmus aufgehoben wird. D. h. Z bleibt für diesen Bereich von Wiederholungen bei 8,0, was unzureichend dafür ist, dass Verschleiß stattgefunden hat, und wofür keine Selbstanpassung durch den dem Ausrücklager 6 oder der Kupplung 2 zugeordneten automatischen Verschleißkompensationsmechanismus erfolgt ist. Es versteht sich, dass bei Vorliegen von Kupplungsverschleiß der Wert Z_NEW sinkt und somit bei Schritt 215 das Ergebnis JA wäre und Z_NEW als der neue Z-Wert festgelegt würde; wenn z. B. die neue voll eingerückte Stellung des Nehmerkolbens 62 bei Schritt 210 als 7,95 mm gemessen wird und der aktuelle Wert von Z 0,8 mm ist, dann ist der Test bei 215 bestanden und Z wird auf 7,95 mm festgelegt.
Die untere Hälfte der Tabelle zeigt die Situation, wenn eine Selbstanpassung durch den dem Ausrücklager 6 oder der Kupplung 2 zugeordneten automatischen Verschleißkompensationsmechanismus erfolgt ist. In diesem Fall ist eine Anpassung von 0,1 mm erfolgt. Die Wirkung davon ist, dass der Test bei Schritt 215 bestanden wird, da 8,1 mm kleiner als 8,2 mm ist, und dann wird bei Schritt 220 der Null-Offset-Wert auf 8,1 mm aktualisiert. Deshalb wurde die Wirkung der automatischen Verschleißanpassung durch das in 7 gezeigte Verfahren 200b kompensiert.
Unter Bezug nun auf 12 ist die Situation gezeigt, wenn das in 6 gezeigte Verfahren 200a mit einer Kupplung 2 oder einem Ausrücklager 6 mit Verschleißkompensation verwendet wird.
Die obere Hälfte der Tabelle ist gleich der in 11 gezeigten, aber die unter Hälfte der Tabelle unterscheidet sich, da bei diesem Verfahren kein Schritt Inkrement S angewandt wird.
Deshalb tritt das Verfahren nach automatischer Anpassung durch die Kupplung 2 oder das Ausrücklager 6 von 0,1 mm wie vorher in Schritt 215 mit einem Z_NEW-Wert von 8,1 mm ein, und bleibt, da der Z-Wert nicht um den Wert S inkrementiert wurde, bei 0,8 mm, der Test bei 215 wird nicht bestanden und daher bleibt der Null Offset Z bei 0,8 mm, und unabhängig davon, wie viele automatische Anpassungen erfolgen, ist dies der Fall, da es keine Möglichkeit gibt, dass der Null Offset Z durch den Algorithmus angehoben wird, nur, dass er durch diesen vermindert wird oder gleich gehalten wird. Dies bewirkt, dass jedes Mal, wenn eine automatische Anpassung durch die Kupplung 2 oder das Ausrücklager 6 erfolgt, ein zunehmender Fehler erzeugt wird und der Nehmerzylinderstellungssensor 63 fälschlicherweise anzeigt, dass der Nehmerkolben 62 näher an der ausgerückten Stellung ist, als er dies tatsächlich ist, und somit besteht das Risiko, dass ermittelt wird, dass der Einrückzustand der Kupplung 2 ausgerückt ist, wenn sie tatsächlich eingerückt bleibt. Es versteht sich, dass dieser Fehler nur korrigiert wird, wenn der nächste „Schlüssel-Ein”-Zyklus begonnen wird.
Zusammengefasst arbeitet der Ratschen-Algorithmus wie folgt: wenn eine absolute Nehmerzylinderkolbenstellung detektiert wird, die weiter in die eingerückte Richtung ist als der aktuell aufrechterhaltene Offset-Wert, dann ersetzt der Ratschen-Algorithmus den aktuell aufrechterhaltenen Null-Offset-Wert durch den neu gemessenen Wert. Somit ist der aktuell aufrechterhaltene Wert immer die am meisten eingerückte Stellung, die in diesem Schlüssel-Zyklus detektiert wird.
Der von der Ratsche aufrechterhaltene Null-Offset-Wert kann als „Null Offset” verwendet werden, um die relative Stellung des Nehmerzylinderkolbens 62 zu berechnen, indem der Null Offset Z von der absoluten Nehmerzylinderkolbenstellung subtrahiert wird, wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist.
Unter manchen Umständen kann es bevorzugt sein, das Arbeiten des Ratschen-Algorithmus zu verhindern. Zum Beispiel kann bei hohen Motordrehzahlen eine Deformation von Kupplungskomponenten, wie zum Beispiel der Membranfeder, zu Nehmerzylinderkolbenstellungen führen, die einen falschen Hinweis auf die voll eingerückte Stellung des Nehmerkolbens 62 geben. Unter diesen oder anderen Umständen können durch „Einfrieren” des Ratschen-Algorithmus Fehler verhindert werden. Wenn er eingefroren ist, aktualisiert der Ratschen-Mechanismus seinen aktuell aufrechterhaltenen Wert nicht, und somit hat, beispielsweise bei Verwendung der vorstehend angegebenen Werte, das Messen eines falschen Werts von Z_NEW = 7,5 mm keine Wirkung, da der Null Offset Z bei 0,8 mm eingefroren wird.
Wie vorstehend erläutert, wird der Null Offset Z jedes Mal, wenn die Kupplung 2 ausgerückt oder eingerückt wird, gestört oder inkrementiert, um jede Bewegung des Nehmerzylinderkolbens, die durch den automatischen oder Selbstanpassungsmechanismus der Kupplung 2 bewirkt wird, auszugleichen. Die Störung wird durch Addieren eines kleinen Betrags S, typischerweise in dem Bereich von 0,1 mm und 0,2 mm, zu dem Null Offset Z angelegt, was die Wirkung hat, den Nullpunkt des relativen Bereichs des Nehmerzylinderkolbens 62 bezüglich des absoluten Bereichs in die ausgerückte Richtung zu bewegen. Die Störung wird jedes Mal ausgelöst, wenn die Kupplung 2 ausgerückt und dann anschließend eingerückt wird, aber der automatische Anpassungsmechanismus führt nicht jedes Mal eine Anpassung durch, wenn die Kupplung 2 ausgerückt und dann eingerückt wird, und typischerweise können zwischen Anpassungen vom Fahrzeug viele Kilometer zurückgelegt werden. Störungen, die bei Gelegenheiten auftreten, bei denen keine automatische Anpassung erfolgt, werden jedoch schnell von dem Ratschen-Algorithmus beseitigt. Die Größenordnung der Störungen oder Inkremente muss so gewählt werden, dass sie etwas größer ist als die Anpassungen, die durch den automatischen Anpassungsmechanismus erfolgen, so dass sich die Anpassungen in einer einzigen Störung befinden.
Um ein kostengünstiges und zuverlässiges Verfahren zum Ermitteln des Einrückzustands einer Kupplung 2 bereitzustellen, haben die Erfinder erkannt, dass die Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens 62 von seiner voll eingerückten Stellung verwendet werden kann, um einen Wert zu liefern, der darauf hinweist, ob die Kupplung 2 eingerückt oder ausgerückt ist. Der Begriff eingerückt oder ausgerückt bedeutet in diesem Kontext, ob eine vorbestimmte Größenordnung von Drehmoment durch die Kupplung 2 übertragen wird.
Die hier dargestellte Lösung ermittelt auf der Grundlage der Ausgabe von dem Nehmerzylinderstellungssensor 63, der die lineare Stellung des Nehmerzylinderkolbens 62 misst, ob die Kupplung 2 sich in einem ausgerückten Zustand befindet. Das hier vorgeschlagene Verfahren soll anzeigen, dass die Kupplung 2 ausgerückt ist, wenn die erfasste Stellung des Nehmerzylinderkolbens 62 auf seinem Weg über einen Schwellwert hinausgeht. Dieser Schwellwert muss so kalibriert werden, dass alle Toleranzen in dem Kupplungsbetätigungssystem 50 und der Kupplung 2 berücksichtigt werden, und diese Toleranzen umfassen:
Fertigungsschwankungen von Stück zu Stück, Anordnungsunterschiede, Verschleiß, Umweltbedingungen wie zum Beispiel Temperatur und Sensorgenauigkeit. Dies stellt sicher, dass ein einziger Schwellenwert für „Kupplung ausgerückt” pro Fahrzeuglinie kalibriert werden kann, so dass die Notwendigkeit des Lernens des Punkts des Ausrückens/Einrückens der Kupplung vermieden wird.
Von diesen Variablen ist die bedeutendste die Temperatur, da Temperaturschwankungen nicht nur die physikalische Größe von Komponenten beeinflussen, sondern auch die Reibungseigenschaften der Kupplung 2. Deshalb wird in 8 ein Verfahren gezeigt, das temperaturbedingte Fehler kompensiert, wodurch es die Genauigkeit verbessert, mit der der gewünschte Verschiebungsschwellwert berechnet werden kann.
Das Verfahren 300 beginnt bei Schritt 31, der ein „Schlüssel-Ein”-Ereignis darstellt; der nächste Schritt ist das Messen der Temperatur des Kupplungsbetätigungssystems 50 bei einer oder mehreren Schlüsselstellungen. Dies kann unter Verwendung einer Reihe von dedizierten Temperatursensoren erfolgen oder kann durch Verwenden einer Ausgabe von einem Temperaturkompensationskreis des Nehmerzylinderstellungssensors 63 erreicht werden. Unabhängig von der verwendeten Methode wird dieser Temperaturwert bei Schritt 320 verwendet, um einen temperaturkompensierten Wert des Verschiebungsschwellwerts X_THRES zu erhalten, der zum Ermitteln des Einrückzustands der Kupplung verwendet wird.
Die in Schritt 320 verwendeten Methoden sind vielfältig, können aber umfassen: das Verwenden eines Modells des Kupplungsbetätigungssystems zum Ermitteln der Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens 62, die erforderlich ist, um sicherzustellen, dass die Kupplung 2 ausgerückt ist; in einer oder mehreren Lookup-Tabellen gespeicherte experimentelle Daten, die verwendet werden können, um die Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens 62 zu ermitteln, die erforderlich ist, um sicherzustellen, dass die Kupplung 2 ausgerückt ist; und Schätzen der Temperatur der Kupplung 2 und/oder des Kupplungsbetätigungssystems auf der Grundlage der Umgebungstemperatur kombiniert mit anderen Sensorsignalen oder Informationen, die in dem elektronischen Steuergerät 16 enthalten sind, wie zum Beispiel Motordrehmoment, Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, etc.
Es versteht sich, dass Schritt 320 mindestens einen Algorithmus umfasst, um die Stellung des Nehmerzylinderkolbens 62 mit dem Einrückzustand der Kupplung 2 zu korrelieren, und dass dieser Algorithmus oder diese Algorithmen modifiziert wird/werden, um die Eingabe der gemessenen Temperatur von Schritt 310 zu berücksichtigen.
Dann wird bei Schritt 330 der Wert des temperaturkompensierten Verschiebungsschwellwerts X_THRES in dem elektronischen Steuergerät 16 zur weiteren Verwendung gespeichert. Dann endet das Verfahren 300 bei Schritt 340.
Unter Bezug nun auf 4 und 9 ist dort ein Verfahren 400 zum Ermitteln des Einrückzustands der Kupplung 2 offenbart.
Das Verfahren 400 beginnt bei Schritt 31, der ein „Schlüssel-Ein”-Ereignis darstellt; dann wird bei Schritt 410 mit Hilfe des Nehmerzylinderstellungssensors 63 die gemessene Verschiebung (X_MEAS) des Nehmerzylinderkolbens 62 von seiner absoluten Null-Stellung gemessen.
Dann wird bei Schritt 420 eine tatsächliche Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens 62 berechnet, indem der mit Hilfe eines der vorstehend unter Bezug auf 6 und 7 beschriebenen Verfahren 200a und 200b erzeugte Null Offset Z von dem gemessenen Wert der Verschiebung subtrahiert wird.
Das heißt XACT = XMEAS – ZWobei

X_ACT: = die tatsächliche Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens;
X_MEAS: = die von dem Nehmerzylinderstellungssensor gemessene Verschiebung; und
Z: = Null Offset.

Dann rückt das Verfahren zu Schritt 430 vor, wo die tatsächliche Verschiebung X_ACT des Nehmerzylinderkolbens 62 mit dem anhand des vorstehend beschriebenen und in 8 gezeigten Verfahrens 300 ermittelten Verschiebungsschwellwert verglichen wird.
D. h. der Test: –
Ist X_ACT > X_TRHES wird verwendet, um zu ermitteln, ob die Kupplung 2 eingerückt oder ausgerückt ist.
Es versteht sich, dass es zur Berücksichtigung von Hysteresewirkungen zwei Schwellenwerte geben kann, einen für jede Richtung des Sensorsignals. D. h. wenn das Signal zunimmt, würde ein Schwellwert verwendet werden, und wenn das Signal abnimmt, würde ein zweiter Schwellwert verwendet werden.
Wenn der Test bestanden wird, rückt das Verfahren zu Schritt 450 vor und das Flag wird auf Eins (1) gesetzt, was darauf hinweist, dass die Kupplung ausgerückt ist, aber wenn der Test bei Schritt 430 nicht bestanden wird, wird das Flag bei Schritt 460 auf Null (0) gesetzt, was darauf hinweist, dass ermittelt wurde, dass die Kupplung 2 eingerückt ist.
10 zeigt die Situation, wenn X_ACT größer ist als X_THRES, d. h. die tatsächliche Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens 62 größer ist als die Schwellwertverschiebung, und das Verfahren würde deshalb ermitteln, dass die Kupplung 2 ausgerückt ist.
Nach den Schritten 450 und 460 rückt das Verfahren zu Schritt 470 vor und die Steuerung kehrt bei dem in 4 gezeigten Schritt 500 zu der Hauptablaufroutine zurück.
Die vorstehend beschriebenen Verfahren sind veranschaulichende Beispiele, und die Schritte darin können bei Bedarf abhängig von der Anwendung nacheinander, synchron, gleichzeitig oder in anderer Reihenfolge durchgeführt werden.
Dem Fachmann wird klar sein, dass, obwohl die Erfindung beispielhaft unter Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, sie nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist und dass eine oder mehre Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen oder alternative Ausführungsformen konzipiert werden könnten, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, der in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Validieren der Ausgabe eines Stellungssensors, wobei das Verfahren das Verwenden eines ersten Stellungssensors zum Bereitstellen einer Ausgabe der Stellung einer ersten Komponente, das Verwenden der gemessenen Stellung der ersten Komponente zum Erzeugen einer Vorhersage der Stellung einer zweiten, mit der ersten Komponenten gekoppelten Komponente, das Messen der Stellung der zweiten Komponente unter Verwendung eines zweiten Stellungssensors, das Vergleichen der von der Ausgabe des zweiten Sensors abgeleiteten Stellung der zweiten Komponente mit der vorhergesagten Stellung der zweiten Komponente und das Verwenden des Ergebnisses des Vergleichs als Hinweis auf die Richtigkeit der Ausgabe von dem zweiten Stellungssensor umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Fallen der aus der Ausgabe des zweiten Sensors abgeleiteten Stellung der zweiten Komponente in vorbestimmte Toleranzbänder der vorhergesagten Stellung die Ausgabe von dem zweiten Stellungssensor als zuverlässig validiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Fallen der aus der Ausgabe des zweiten Sensors abgeleiteten Stellung der zweiten Komponente außerhalb vorbestimmter Toleranzbänder der vorhergesagten Stellung der zweiten Komponente die Ausgabe von dem zweiten Stellungssensor als unzuverlässig validiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin das Messen von mindestens einer Temperatur und das Anpassen der Toleranzbänder auf der Grundlage der gemessenen Temperatur umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin das Messen von mindestens einer Temperatur und das Anpassen der vorhergesagten Stellung der zweiten Komponente auf der Grundlage der gemessenen Temperatur umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente ein Kolben eines Kupplungshauptzylinders ist, die zweite Komponente ein Kolben eines Kupplungsnehmerzylinders ist und die beiden Komponenten durch eine hydraulische Verbindung dazwischen miteinander gekoppelt sind.
Kupplungssystem, welches eine Kupplung, ein hydraulisches Kupplungsbetätigungssystem und ein elektronisches Steuergerät umfasst, wobei das hydraulische Kupplungsbetätigungssystem einen Hauptzylinder mit einem Hauptzylinderkolben, einen Nehmerzylinder mit einem Nehmerzylinderkolben, eine hydraulische Verbindung, die den Hauptzylinder mit dem Nehmerzylinder verbindet, einen ersten Stellungssensor zum Messen der Stellung des Hauptzylinderkolbens und zum Liefern eines die Messung anzeigenden Signals an das elektronische Steuergerät, einen zweiten Stellungssensors zum Messen der Stellung des Nehmerzylinderkolbens und zum Liefern eines die Messung anzeigenden Signals an das elektronische Steuergerät umfasst, wobei das elektronische Steuergerät so betrieben werden kann, dass es die gemessene Stellung des Hauptzylinderkolbens verwendet, um eine Vorhersage der Stellung des Nehmerzylinderkolbens zu erzeugen, die gemessene Stellung des Nehmerzylinders, die von der Ausgabe des zweiten Sensors abgeleitet wird, mit der vorhergesagten Stellung des Nehmerzylinderkolbens vergleicht und das Ergebnis dieses Vergleichs als einen Hinweis auf die Richtigkeit der Ausgabe des zweiten Stellungssensors verwendet.
Kupplungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Fallen der aus der Ausgabe des zweiten Sensors abgeleiteten Stellung des Nehmerzylinderkolbens in vorbestimmte Toleranzbänder der vorhergesagten Stellung das elektronische Steuergerät so betrieben werden kann, dass es die Ausgabe von dem zweiten Stellungssensor als zuverlässig validiert.
Kupplungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Fallen der aus der Ausgabe des zweiten Sensors abgeleiteten Stellung der zweiten Komponente außerhalb vorbestimmter Toleranzbänder der vorhergesagten Stellung der zweiten Komponente das elektronische Steuergerät so betrieben werden kann, dass es die Ausgabe des zweiten Stellungssensors als unzuverlässig validiert.
Kupplungssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät weiterhin so betrieben werden kann, dass es mindestens eine Temperatur ermittelt und die Toleranzbänder auf der Grundlage der gemessenen Temperatur anpasst.
Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät weiterhin so betrieben werden kann, dass es mindestens eine Temperatur ermittelt und die vorhergesagte Stellung des Nehmerzylinders auf der Grundlage der gemessenen Temperatur anpasst.
Verfahren zum Validieren der Ausgabe eines Stellungssensors im Wesentlichen wie hierin beschrieben, unter Bezug auf die Begleitzeichnung.
Kupplungssystem im Wesentlichen wie hierin beschrieben, unter Bezug auf die Begleitzeichnung.