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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/043,209,
eingereicht am 8. April 2008. Der Offenbarungsgehalt der obigen
Anmeldung ist hier durch Bezugnahme mit aufgenommen.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fahrzeughöhenlagensensoren, d. h. Sensoren
für die
Höhe des
Fahrzeugs über
dem Meeresspiegel, und entsprechende Steuersysteme.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen
bezüglich
der vorliegenden Offenbarung und stellen nicht unbedingt den Stand
der Technik dar.
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Wenn
die Höhenlage
eines Fahrzeugs zunimmt, nimmt der vom Fahrzeug erfahrene Luftdruck ab,
was die Motorleistung des Fahrzeugs beeinträchtigt. Motorbetriebsparameter
wie etwa der Lufteinlass und die Kraftstoffzufuhr können auf
Grundlage der Höhenlage
modifiziert werden, um die Motorleistung zu verbessern.
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Um
die momentane Höhenlage
zu erfassen, kann ein Fahrzeug einen Höhenlagen- oder Barometerdrucksensor
umfassen. Mit der Zeit können
sich der Höhenlagensensor
und/oder die entsprechende Schaltungsanordnung verschlechtern und
eine ungenaue Angabe der Höhenlage
liefern. Dies kann den Motorbetrieb negativ beeinflussen und kann
auch den Betrieb eines Automatikgetriebes negativ beeinflussen.
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Ein
Automatikgetriebe des Fahrzeugs kann auf Grundlage von Informationen
arbeiten, die es vom Motor und/oder einem Motorsteuersystem empfängt. Beispielsweise
kann das Getriebe auf Grundlage eines Signals für geschätzte Leistungsabgabe vom Motorsteuersystem
eine geeignete Übersetzung und/oder
eine Rate des Wechselns zwischen Übersetzungen bestimmen. Wenn
ein ungenaues Höhenlagensignal
erzeugt wird, kann das Signal für
geschätzte
Leistungsabgabe ebenfalls ungenau sein, was zu einem unrichtigen
Getriebebetrieb führt.
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Die
Aufnahme eines Höhenlagensensors
in einem Fahrzeug vermehrt außerdem
die Fahrzeugausstattung, womit sich die Fahrzeugkosten erhöhen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird ein Steuersystem eines Fahrzeugs geschaffen, das einen Drucksensor
umfasst, der den Hydraulikfluiddruck erfasst und anhand eines Drucks
im Getriebe des Fahrzeugs ein Drucksignal erzeugt. Ein Steuermodul
bestimmt anhand des Drucksignals den atmosphärischen Druck. Das Steuermodul
steuert den Betrieb des Getriebes und/oder eines Motors des Fahrzeugs,
indem es anhand des atmosphärischen Drucks
ein Steuersignal erzeugt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
wird ein Steuersystem eines Fahrzeugs geschaffen, das ein Höhenschätzmodul
umfasst, das über
ei nen Drucksensor, der den Hydraulikfluiddruck erfasst, Signale
von einem Getriebe empfängt
und ein Signal für
geschätzte
Höhe erzeugt.
Ein Steuermodul erzeugt anhand des Signals für geschätzte Höhe und eines von einem Nicht-Getriebe-Höhensensor
empfangenen Sensorsignals ein Steuersignal.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems eines Fahrzeugs
das Erzeugen eines Drucksignals anhand eines Drucks in einem Getriebe
des Fahrzeugs über
einen Drucksensor, der den Hydraulikfluiddruck erfasst. Anhand des
Drucksignals wird der atmosphärische
Druck bestimmt. Von einem Nicht-Getriebe-Höhensensor
wird ein Sensorsignal empfangen. Die Höhe des Fahrzeugs wird anhand des
atmosphärischen
Drucks und des Sensorsignals bestimmt. Um den Betrieb des Getriebes
und/oder des Motors auf Grundlage der Höhe abzugleichen, wird ein Steuersignal
erzeugt.
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Weitere
Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehend
gegebenen genauen Beschreibung deutlich. Selbstverständlich sind
die genaue Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obwohl sie
die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung angeben, lediglich zur Veranschaulichung gedacht und
nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung zu begrenzen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird vollständiger verstanden anhand der
genauen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen. In den Zeichnungen ist:
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1 ein
funktionaler Blockschaltplan eines Fahrzeugsteuersystems, in das
Getriebedrucksensoren aufgenommen sind, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Offenbarung;
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2 ein
funktionaler Blockschaltplan und eine Schnittansicht eines Teils
eines Getriebes gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Offenbarung;
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3 ein
funktionaler Blockschaltplan eines Fahrzeugsteuersystems, der die
Verwendung von Getriebedrucksensoren für die Höhenschätzung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Offenbarung erläutert;
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4 ein
funktionaler Blockschaltplan eines Höhenschätzmoduls gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Offenbarung;
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5 ein
funktionaler Blockschaltplan eines Hauptsteuermoduls gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Offenbarung; und
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6 ein
logischer Ablaufplan, der ein Steuerverfahren eines Motorsteuersystems
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Offenbarung erläutert.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die
folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft,
wobei keineswegs beabsichtigt ist, die Offenbarung, ihre Anwendung
oder ihre Verwendungen zu beschränken.
Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen
zum Kennzeichnen ähnlicher
Elemente verwendet. Der Ausdruck ”wenigstens eines von A, B und
C” soll
als logisches ”A
oder B oder C” unter
Verwendung eines nicht-exklusiven logischen ODER interpretiert werden.
Wohlgemerkt können
Schritte in einem Verfahren in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden,
ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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Der
Begriff ”Modul”, wie er
hier verwendet wird, bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte
Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor
(gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) mit Speicher, der ein
oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine
kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten,
die die beschriebene Funktionalität schaffen.
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Obwohl
die folgenden Ausführungsformen
in erster Linie bezüglich
einer Brennkraftmaschine beschrieben werden, können die Ausführungsformen der
vorliegenden Offenbarung auf andere Brennkraftmaschinen angewandt
werden. Beispielsweise kann die vorliegenden Erfindung auf Motoren
mit Kompressionszündung,
Funkenzündung,
homogener Funkenzündung,
Homogenladungskompressionszündung,
Schichtung und Funkenzündung
und funkenunterstützter
Kompressionszündung
angewandt werden.
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Außerdem bezieht
sich in der folgenden Beschreibung der Begriff ”Nicht-Getriebe-Höhensensor” auf einen Sensor, der eine
Angabe der Fahrzeughöhe
liefert und außerhalb
eines Getriebes angeordnet ist. Die Angabe kann ein direkter oder
indirekter Messwert der Fahrzeughöhe sein. Beispielsweise kann
ein Nicht-Getriebe-Höhensensor
einen Höhenlagen-Drucksensor umfassen,
der eine direkte Angabe der Fahrzeughöhe liefern kann. Als weiteres
Beispiel kann ein Nicht-Getriebe-Höhensensor, als Paar von Beispielen,
einen Barometerdrucksensor oder einen Massenluftdurchfluss-(MAF-)Sensor,
der, basierend auf dem Luftdruck, die Höhe indirekt angibt, umfassen.
Der Barometerdrucksensor gibt den atmosphärischen Druck an, während der
MAF-Sensor den in den Einlass eines Motors eintretenden Luftdruck angibt.
Der Messwert des Luftdurchflusses in einen Motor kann dazu verwendet
werden, den atmosphärischen
Druck und somit die Fahrzeughöhe
indirekt zu messen. Ein Nicht-Getriebe-Höhensensor kann einen Absolutladedruck-(MAP-)Sensor,
einen Luftdurchflusssensor, einen Barometerdrucksensor usw. umfassen.
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In 1 ist
ein Fahrzeugsteuersystem 10 gezeigt. Das Fahrzeugsteuersystem 10 befindet
sich an einem Fahrzeug 12 und umfasst und steuert den Betrieb
eines Motors 14, eines Getriebes 16 und eines
Abgassystems 18. Der Motor 14 kann ein Kraftstoffeinspritzsystem 20,
ein Lufteinlasssystem (Lufteinblassystem) 22 und ein Zündsystem 24 umfassen. Das
Getriebe 16 umfasst einen oder mehrere Drucksensoren 26,
die dazu verwendet werden, den Betrieb des Motors 14 und
des Getriebes 16 zu steuern. Die Drucksensoren 26 sind
empfindlich für
den barometrischen Druck und die Höhenlage. Die Drucksensoren 26 werden
dazu verwendet, für
die Übersetzungswahl,
den Übersetzungswechsel
usw. Drücke innerhalb
des Getriebes 16 anzugeben. Die Drucksensoren 26 werden
außerdem
dazu verwendet, unter bestimmten Betriebsbedingungen die Höhe (elevation)
des Fahrzeugs 12, die die Höhenlage (altitude), also die
Höhe über dem
Meeresspiegel, umfassen kann, anzugeben.
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Der
Motor 14 umfasst einen Einlass- bzw. Ansaugkrümmer 30 und
verbrennt ein Luft- und Kraftstoffgemisch, um das Antriebsmoment
zu erzeugen. Der Motor 14 umfasst, wie gezeigt, vier Zylinder 32 in einer
Reihenkonfiguration. Obwohl 1 vier Zylinder
(N = 4) zeigt, kann der Motor 14 wohlgemerkt mehr oder
weniger Zylinder umfassen. Jeder der Zylinder 32 kann ein
oder mehrere entsprechende Einlassventile, Auslassventile und Kolben,
die an einer Kurbelwelle 34 laufen, besitzen.
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Ein
Ausgang des Motors 14 ist durch einen Drehmomentwandler 40,
das Getriebe 16, eine Antriebswelle 44 und ein
Differential 46 mit angetriebenen Rädern 48 gekoppelt.
Das Getriebe 16 kann beispielsweise ein stufenlos verstellbares
Getriebe (CVT) oder ein automatisches Stufenschaltgetriebe sein.
Das Getriebe 16 wird durch ein Hauptsteuermodul 50 gesteuert.
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Über einen
elektronischen Drosselcontroller (ETC) 60 oder eine seilzuggesteuerte
Drossel, die eine Drosselklappe 62, die sich in Nachbarschaft
eines Einlasses eines Ansaugkrümmers 30 befindet, einstellt,
wird Luft in den Ansaugkrümmer 30 angesaugt.
Die Einstellung kann auf einer Stellung eines Fahrpedals 64 und
einem Drosselsteueralgorithmus, der durch das Steuermodul 50 ausgeführt wird,
basieren. Die Drossel 62 stellt den Luftdurchfluss und den
Ansaugkrümmerdruck,
die das Ausgangsdrehmoment, das die Räder 48 antreibt, beeinflussen,
ein. Anhand einer Stellung des Fahrpedals 64 erzeugt ein Fahrpedalsensor 66 ein
Pedalstellungssignal, das an das Steuermodul 50 ausgegeben
wird. Eine Stellung eines Bremspedals 70 wird von einem
Bremspedalsensor oder Bremspedalschalter 72 erfasst, der
ein Bremspedalstellungssignal erzeugt, das an das Steuermodul 50 ausgegeben
wird.
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Vom
Ansaugkrümmer 30 wird
Luft in die Zylinder 32 angesaugt und darin komprimiert.
Durch eine Kraftstoffeinspritzschaltung bzw. einen Kraftstoffeinspritzkreis 80 wird
Kraftstoff in Zylinder 32 eingespritzt, wobei der durch
das Zündsystem 24 erzeugte Funken
die Luft/Kraftstoff-Gemische in den Zylindern 32 zündet. Abgase
werden von den Zylindern 32 in das Abgassystem 18 ausgestoßen. In
manchen Fällen
kann das Motorsystem 50 einen Turbolader umfassen, der
eine durch Abgas angetriebene Turbine verwendet, um einen Kompressor
anzutreiben, der die in den An saugkrümmer 30 eintretende
Luft komprimiert. Die komprimierte Luft kann vor dem Eintreten in
den Ansaugkrümmer 30 durch
einen Luftkühler gehen.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine Kraftstoffeinspritzschaltung 80,
die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen umfassen kann, die jeweils
den Zylindern 32 zugeordnet sind. Ein Verteilerrohr führt jeder
der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen Kraftstoff nach dem Empfang
von beispielsweise einer Kraftstoffpumpe oder einem Kraftstoffvorratsbehälter zu. Das
Steuermodul 50 steuert den Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
einschließlich
der Anzahl und des Zeitpunkts von Kraftstoffeinspritzungen in die
jeweiligen Zylinder 32 pro Verbrennungszyklus der Zylinder.
Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt kann auf die Kurbelwellenposition
bezogen sein.
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Das
Zündsystem 24 umfasst
eine Zündschaltung
bzw. einen Zündkreis 82,
der Zündkerzen oder
andere Zündvorrichtungen
zur Zündung
der Luft/Kraftstoff-Gemische in den jeweiligen Zylindern 32 umfassen
kann. Das Zündsystem 24 kann
auch das Steuermodul 50 umfassen. Das Steuermodul 50 kann
beispielsweise den Zündzeitpunkt
relativ zur Kurbelwellenposition steuern.
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Das
Abgassystem 18 kann Abgaskrümmer und/oder Abgasleitungen
wie etwa die Leitung 90 sowie ein Filtersystem 92 umfassen.
Die Abgaskrümmer
und -leitungen leiten das Abgas, das die Zylinder 32 verlässt, in
das Filtersystem 92. Optional führt ein AGR-Ventil einen Teil
des Abgases in den Ansaugkrümmer 32 zurück. Ein
Teil des Abgases kann in einen Turbolader geleitet werden, um eine
Turbine anzutreiben. Die Turbine unterstützt die Kompression der vom
Ansaugkrümmer 32 empfangenen
Frischluft. Vom Turbolader führt
ein kombinierter Abgasstrom durch das Filtersystem 92.
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Das
Filtersystem 92 kann einen katalytischen Konverter oder
einen Oxidationskatalysator (OC) 94 und ein Heizelement 96 sowie
ein Partikelfilter, ein Flüssigreduktionssystem
und/oder andere Abgasfiltrationssystemvorrichtungen umfassen. Das Heizelement 96 kann
dazu verwendet werden, den Oxidationskatalysator 94 während des
Startens des Motors 14 zu erwärmen, und durch das Steuermodul 50 gesteuert
werden. Das flüssige
Reduktionsmittel kann Harnstoff, Ammoniak oder ein anderes flüssiges Reduktionsmittel
umfassen. Das flüssige
Reduktionsmittel wird in den Abgasstrom eingeleitet, um mit NOx
zu reagieren und Wasserdampf (H2O) und N2 (Stickstoffgas) zu erzeugen.
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Das
Fahrzeugsteuersystem 10 kann Nicht-Getriebe-Höhensensoren 100 sowie
weitere Sensoren umfassen. Die Nicht-Getriebe-Höhensensoren 100 können beispielsweise
einen barometrischen Sensor 102, einen MAF-Sensor 104 und
einen MAP-Sensor 106 umfassen. Es können weitere Nicht-Getriebe-Höhensensoren
wie etwa Höhenlagensensoren
aufgenommen sein. In einer Ausführungsform
sind keine Höhensensoren,
die die Höhe direkt
messen, wie etwa Höhenlagensensoren
aufgenommen. Lediglich als Beispiel kann die Höhe anhand von Signalen von
den Drucksensoren 26 bestimmt und/oder geschätzt werden.
Die Höhe
kann auch anhand von Signalen von Nicht-Getriebe-Höhensensor
geschätzt
werden, die indirekte Angaben der Höhe liefern, geschätzt werden.
Lediglich als Beispiel kann die Höhe indirekt durch den MAF-Sensor 104 oder
den MAP-Sensor 106 bestimmt werden.
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Das
Fahrzeugsteuersystem 10 kann einen Motortemperatursensor 118 und
einen Abgastemperatursensor 120 umfassen. Der Motortemperatursensor 118 kann
die Öl-
oder Kühlmitteltemperatur
des Motors 54 oder irgendeine andere Motortemperatur erfassen.
Der Abgastemperatursensor 120 kann die Temperatur des Oxidationskatalysators 94 oder
einer anderen Komponente des Abgassystems 58 erfassen.
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Weitere
Sensoreingaben, die gemeinsam durch das Bezugszeichen 122 angegeben
sind und durch das Hauptsteuermodul 80 verwendet werden, umfassen
ein Motordrehzahlsignal 124, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 126,
ein Leistungszufuhrsignal 128, ein Öldrucksignal 130,
ein Motortemperatursignal 132 und ein Zylinderidentifikationssignal 134.
Die Sensoreingabesignale 124–134 werden durch
einen Motordrehzahlsensor 136, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 138,
einen Leistungszufuhrsensor 140, einen Öldrucksensor 142,
einen Motortemperatursensor 144 bzw. einen Zylinderidentifikationssensor 146 erzeugt.
Einige weitere Sensoreingaben können
ein Ansaugkrümmerdrucksignal, ein
Drosselstellungssignal, ein Getriebesignal und ein Krümmerlufttemperatursignal
umfassen.
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Das
Fahrzeugsteuersystem 10 kann außerdem ein oder mehrere Zeitpunktsensoren 148 umfassen.
Obwohl der Zeitpunktsensor 148 als Kurbelwellenstellungssensor
gezeigt ist, kann der Zeitpunktsensor 148 ein Nockenwellenstellungssensor,
ein Getriebesensor oder irgendein anderer Zeitpunktsensor sein.
Der Zeitpunktsensor 148 erzeugt ein Zeitpunktsignal, das
die Position bzw. Stellung eines oder mehrerer Kolben und/oder einer
Kurbelwelle und/oder einer Nockenwelle angibt.
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Das
Hauptsteuermodul 50 betreibt den Motor 14 und
das Getriebe 16 auf Grundlage von Höhenschätzwerten. Die Höhenschätzwerte
können
anhand von Signalen von jedem der Drucksensoren 26 und
der Nicht-Getriebe-Höhensensoren 100 erzeugt werden.
Das Getriebe 16 wird auf Grundlage der ermittelten Ausgangsleistung
des Motors 14 und der Höhen schätzwerte
gesteuert. Die ermittelte Ausgangsleistung kann auf den Höhenschätzwerten
basieren.
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In 2 ist
ein funktionaler Blockschaltplan und eine Schnittansicht eines Teils
eines Getriebes 150 gezeigt. Das Getriebe 150 umfasst
eine Kupplungsanordnung 152, die dazu dient, mit einem
Kupplungspaket 154, das in einem Kupplungsgehäuse 156 angeordnet
ist, ein Drehmoment zu übertragen. Das
Kupplungsgehäuse 156 ist
bei 158 verzahnt, um das Kupplungspaket 154 aufzunehmen,
obwohl anstelle des Kupplungspakets 154 ein separates Glied wie
etwa eine Kupplungstrommel oder ein anderes Kupplungsglied verwendet
werden kann. Das Kupplungspaket 154 besitzt Kupplungsscheiben 160 und Reibscheiben 162.
Es können
weitere Kupplungsanordnungen aufgenommen sein.
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Die
Kupplungsscheiben 160 sind zwischen die Reibscheiben 162,
die zu einer Kupplungsnabe 164 verzahnt sind, gesetzt.
Die Kupplungsscheiben 160 und die Reibscheiben 162 können durch
einen Einrückkolben 166 wahlweise
in Eingriff gebracht werden. Die Kupplungsanordnung 152 umfasst
ferner eine Rückstellfeder 168,
die zwischen dem Einrückkolben 166 und
einem Ausgleichskolben 170 angeordnet ist. Die Rückstellfeder 168 übt in der
Pfeilrichtung R eine Rückstellkraft
auf den Einrückkolben 166 aus.
In einer Haltenut 174, die durch das Kupplungsgehäuse 176 definiert
ist, ist ein äußerer Haltering 172 angeordnet,
der auch für
das Halten des Ausgleichskolbens 170 beschaffen sein kann.
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Die
Kupplungsanordnung 152 steht mit dem Steuermodul 180,
das so ausgestaltet ist, dass es einen Getriebesteueralgorithmus
umfasst, in Verbindung und wird durch dieses gesteuert. Das Steuermodul 180 umfasst
einen Drucksteueralgorithmus. Der Drucksteueralgorithmus kann als
Teil des Getriebe steueralgorithmus gestaltet sein. Der Getriebesteueralgorith mus
steuert Schaltzustände
und -phasen, gesteuerte Druckprofile, Sensoren und die zugeordnete
Signalaufbereitung usw. Der Verlauf durch den Drucksteueralgorithmus
kann auf Grundlage des Getriebesteueralgorithmus und von Getriebeeingaben
wie etwa Turbinendrehzahl, Drucksensoreingaben usw. modifiziert,
verändert
und/oder abgebrochen werden.
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Der
Drucksteueralgorithmus kann dazu verwendet werden, druckbezogene
Ereignisse zu steuern. Durch Drucksensoreingaben von Drucksensoren
können
wie etwa einem Drucksensor 192 können Umgebungsbedingungen geprüft und nachgewiesen werden.
Der Drucksensor kann Drücke
zwischen etwa –5000
und 5000 psi ±1
messen. Beispiele weiterer Eingaben in den Drucksteueralgorithmus
umfassen die Turbinendrehzahl und die Ausgangsdrehzahl, die überwacht
werden, um den Zustand des Getriebes richtig zu diagnostizieren.
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Das
Steuermodul 180 steht mit einem Drucksteuersolenoid 190 und
einem oder mehreren Drucksensoren (wovon ein einziger Drucksensor 192 gezeigt
ist) in direkter oder indirekter/drahtloser Verbindung. Der Sensor 192 kann
stromabwärts
vom Drucksteuersolenoid 190 angeordnet sein. Der Sensor 192 kann
in der Kupplungsanordnung 152 oder in einer Ventilgehäuseanordnung
(wobei das Ventilgehäuse
in 2 nicht einzeln aufgeführt ist) angeordnet sein.
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Das
Drucksteuersolenoid 190 ist ausgestaltet, um einen Fluss
von Druckfluid F von einer Pumpe wahlweise zuzulassen oder zu verhindern.
Das Drucksteuersolenoid 190 kann so gestaltet sein, dass
es wahlweise den Fluidausstoß und
daher den atmosphärischen
Druck in die Kupplungssteueranordnung 152 und/oder zum
Drucksensor 192 lässt.
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Jedes
Schalten von einer Übersetzung
zu einer anderen umfasst das Beaufschlagen eines Verbindungsgangs 194 mit
Druck, um in Vorbereitung einer Drehmomentübertragung eine kommende Kupplung
mit Druckfluid zu befüllen.
Das Druckfluid drückt die
innere Rückstellfeder 168 zusammen
und fährt dadurch
den Einrückkolben 166 aus.
Sobald hinreichend befüllt
ist, übt
der Einrückkolben 166 eine Kupplungseinrückkraft
auf die Kupplungsscheiben 160 und Reibscheiben 162 in
der Pfeilrichtung A aus. Dies entwickelt eine Drehmomentkapazität, die die Rückstellkraft
(Pfeil R) der Rückstellfeder 168 übersteigt.
Danach kann die Kupplungsanordnung 152 ein Drehmoment im
Verhältnis
zu einem Kupplungseinrückdruck übertragen.
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Während der
Beaufschlagung des Verbindungsgangs 194 mit Druck wird
der atmosphärische Druck
nicht durch den Drucksensor 192 gemessen. Durch eine Auslassöffnung oder
einen mit CE bezeichneten Auslasssteueranschluss kann Hydraulikfluid
bei einem niedrigen Durchfluss abgelassen werden. Dies ermöglicht das
Entweichen eingeschlossener Luft und dadurch das Umstellen auf atmosphärischen
Druck während
Momenten des Kupplungszurückfahrens.
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Während Ereignissen,
bei denen nicht mit Druck beaufschlagt wird, wird das Fluid im Verbindungsdurchgang 194 mittels
eines selbsttätigen
Ablassmechanismus zur Getriebewanne 193 abgelassen. Der
Ablassmechanismus kann passiv und/oder aktiv sein und ein Solenoid,
ein Ventil mit einer Sperrkugel (wobei dann, wenn sie nicht aufsitzt,
der Druck verringert wird) usw. umfassen. In dem in 2 gezeigten
Beispiel ist der Ablassmechanismus passiv und umfasst eine Auslassöffnung 196,
die ein Fluidablassen aus dem Verbindungsgang 194 ermöglicht. Das Öffnen der
Auslassöffnung
kann durch ein Ventil gesteuert werden. Die Auslassöffnung kann
mit einem Fluidüberlaufanschluss 195 fluidisch
gekoppelt sein. Das Fluid, das über
den Ablassmechanismuss abgelassen wird, kann dem Fluidüberlaufanschluss 195 zugeführt werden.
Infolge eines Fluidüberlaufanschlusses 195 ist
der Druck im Inneren des Getriebes gleich dem Druck der Umgebung.
Daher ist der Druck im Verbindungsgang 194 gleich dem atmosphärischen
Druck.
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Das
Ablassen von Fluid ermöglicht
das Absenken des auf die Kupplung ausgeübten Drucks, der durch den
Getriebebetrieb bedingt ist, auf einen drucklosen Zustand. Dieser
kann als erschöpfter
Zustand bezeichnet werden. Atmosphärische Drücke können erfasst werden, wenn ein
Drucksensor angibt, dass ein erschöpfter Zustand vorliegt und
atmosphärischer
Druck vorliegt. An diesem Punkt ist die Kupplung vollständig ausgerückt. Die
hier offenbarten Drucksensoren können
so kalibriert sein, dass sie einen Druck von null erzeugen, wenn
der auf die Kupplung ausgeübte
Hydraulikfluiddruck null (erschöpft)
ist und die Höhe
des betreffenden Fahrzeugs Meeresniveau entspricht.
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Das
Drucksteuersolenoid 190 kann ein Zweiwege-Steuerventil
sein und in Kombination mit dem Ablassmechanismus und/oder der Auslassöffnung 196 oder
als Ersatz für
diese verwendet werden. Das Drucksteuersolenoid 190 kann
neben dem Steuern des Fluiddurchflusses in den Verbindungsgang 194 das
Ablassen von Fluid vom Verbindungsgang 194 in die Wanne 193 ermöglichen.
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Ein
Gegendruck-Auslassanschluss 197 kann ebenfalls aufgenommen
sein. Der Auslassanschluss 197 lässt das Strömen von Fluid zur Wanne 193 zu und
neutralisiert so Drücke
in der Nähe
des Kolbens 170. Der Auslassanschluss kann in den Überlaufanschluss 195 münden oder
mit diesem fluidisch gekoppelt sein.
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In 3 ist
ein beispielhaftes Fahrzeugsteuersystem 200 gezeigt. Ein
Motor 202 ist durch einen Drehmomentwandler 206 mit
einem Getriebe 204 gekoppelt. Ein Hauptsteuermodul 208 kommuniziert
mit dem Motor 202, dem Getriebe 204 und dem Drehmomentwandler 206.
Das Hauptsteuermodul 208 empfängt von einem Höhenschätzmodul 210 ein
Signal für
geschätzte
Höhe. Das
Hauptsteuermodul 208 kann das Höhenschätzmodul umfassen. Das Hauptsteuermodul 208 empfängt außerdem Signale
von den Nicht-Getriebe-Höhensensoren 212.
Die Nicht-Getriebe-Höhensensoren 212 liefern
Signale, die die Fahrzeughöhe
angeben.
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Das
Höhenschätzmodul 210 empfängt Getriebedrucksignale
von Getriebedrucksensoren 214. Die Getriebedrucksignale
können
auf hydraulischen und/oder atmosphärischen Drücken im Getriebe 204 basieren.
Das Getriebe 204 ist durch ein oder mehrere Löcher oder
nicht abgedichtete Elemente wie etwa den Einlass 216 des
Getriebes 204 für
atmosphärischen
Druck offen.
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Das
Höhenschätzmodul 210 erzeugt
das Signal für
geschätzte
Höhe anhand
der Drucksignale. Das Höhenschätzmodul 210 kann
das Signal für
geschätzte
Höhe erzeugen,
wenn die Drucksignale und/oder ein Mittelwert der Drucksignale unter
einem oder mehreren vorgegebenen Schwellenpegeln liegen. Während des
Betriebs können
hydraulische Drücke
im Getriebe höher
als der atmosphärische Druck
sein und die Schätzung
der Höhe
beeinflussen. Das Höhenschätzmodul 210 schätzt die
Höhe unter
bestimmten Betriebsbedingungen oder dann, wenn der Druck an einem
oder mehreren der Drucksensoren 214 kleiner als ein vorgegebener
Schwellenwert ist.
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Während des
Betriebs können
eine oder mehrere hydraulische Kupplungen des Getriebes 204 in
einem AUS-Zustand sein. Im AUS-Zustand ist der hydraulische Druck,
der jener Kupplung zugeordnet ist, niedrig. Wenn der hydraulische
Druck niedrig ist, ist der entsprechende Drucksensor in der Lage, atmosphärischen
Druck oder eine Näherung
von diesem zu erfassen. Jeder der Drucksensoren 214 kann einer
oder mehreren hydraulischen Kupplungen des Getriebes 204 entsprechen.
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Jeder
der Drucksensoren 214 arbeitet folglich in zwei Betriebsarten.
In einer ersten Betriebsart können
die Drucksensoren 214 dazu verwendet werden, den auf eine
hydraulische Kupplung ausgeübten hydraulischen
Druck zu erfassen. In einer zweiten Betriebsart können die
Drucksensoren 214 dazu verwendet werden, den atmosphärischen
Druck zu messen. Die Drucksensoren 214 können während derselben
Zeitperiode alle in derselben Betriebsart arbeiten oder können während derselben
Zeitperiode in verschiedenen Betriebsarten arbeiten.
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Drucksensorsignale
können
gemessen werden, wenn das betreffende Fahrzeug nicht beschleunigt
oder langsamer wird. Unter dieser Betriebsbedingung kann ein vorgegebener
Druck erwartet werden. Wenn der durch einen Drucksensor erfasste wirkliche
Druck höher
als der erwartete Druck ist oder außerhalb eines vorgegebenen
Bereichs liegt, kann sich das Fahrzeug auf einem tiefen Höhenniveau
befinden. Wenn der durch ein Drucksignal erfasste wirkliche Druck
niedriger als der erwartete Druck ist oder außerhalb eines vorgegebenen
Bereichs liegt, kann sich das Fahrzeug auf einem hohen Höhenniveau befinden.
Dies kann bei einer bestimmten Motordrehzahl, die vorgegeben ist,
vollzogen werden. Der erfasste wirkliche Druck kann auf ein Modell
angewandt werden, um den atmosphärischen
Druck zu extrapolieren.
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Die
Drucksignale können
für eine
Gegenprobe, eine diagnostische Prüfung, eine Leistungsprüfung usw.
verwendet werden. Während
einer Ge genprobe kann das Drucksignal von einem Drucksensor mit
einem Drucksignal von anderen Drucksensoren verglichen werden. In
einer anderen Ausführungsform
wird während
einer Gegenprobe ein anhand eines Signals von einem Drucksensor
erzeugter Höhenschätzwert mit
Höhenschätzwerten
von anderen Drucksensoren und/oder Nicht-Getriebe-Höhensensoren
verglichen.
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Die
Drucksensoren 214 und die Nicht-Getriebe-Höhensensoren 212 verschaffen
im Fall eines Sensorausfalls Redundanz. Die Drucksensoren 214 können sich
untereinander und/oder die Nicht-Getriebe-Höhensensoren 212 unterstützen. Die
Nicht-Getriebe-Höhensensoren 212 können sich
untereinander und/oder die Drucksensoren 214 unterstützen.
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In 4 ist
ein funktionaler Blockschaltplan des Höhenschätzmoduls 210 gezeigt.
Das Höhenschätzmodul 210 kann
ein Fehlererfassungsmodul 220, ein Mittelwertbildungsmodul 222,
ein Schätzungssteuerungsmodul 224 und
Nachschlagetabellen 226 umfassen. Das Fehlererfassungsmodul 220 kann
erfassen, wann einer der mehreren Getriebedrucksensoren unrichtig
arbeitet. Wenn beispielsweise ein Getriebedrucksensor einen anderen
atmosphärischen
Druck als die anderen Getriebedrucksensoren liefert, kann ein Fehler
erfasst werden. Dieser Fehler kann einem Fahrzeug-Hauptsteuermodul oder
einem Fahrzeugbediener angegeben und/oder in einem Speicher gespeichert
werden.
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Das
Mittelwertbildungsmodul 222 empfängt von einem oder mehreren
der Drucksensoren 214 Hydraulikdrucksignale. Das Mittelwertbildungsmodul 222 kann
aus den von den Drucksensoren 214 empfangenen Signalen
den Mittelwert bilden. Das Schätzungssteuerungsmodul 224 kann
anhand des Mittelwertes der Signale von den Drucksensoren 214 und anhand
der Nachschlagetabellen 226 die Fahrzeughöhe schätzen.
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Das
Schätzungssteuerungsmodul 224 kann Höhenschätzwerte
erzeugen, die den einzelnen Drucksignalen von den jeweiligen Getriebedrucksensoren
entsprechen. Die Nachschlagetabellen 226 können vorgegebene
Werte umfassen, die Drucksensor-Ausgangssignale mit dem barometrischen Druck,
der Höhe,
der Höhenlage
usw. in einen Zusammenhang bringen. Das Mittelwertbildungsmodul 222 kann
anhand eines Mittelwertes der Höhenschätzwerte
vom Schätzungssteuerungsmodul 224 ein
Mittelwerts-Höhenschätzsignal
erzeugen.
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In 5 ist
ein funktionaler Blockschaltplan eines Hauptsteuermoduls 230 wie
etwa der Steuermodule 50 und 180 gezeigt. Das
Hauptsteuermodul 230 umfasst ein Modul für umgebungsbedingten
Betrieb 232. Das Modul für umgebungsbedingten Betrieb 232 kann
ein Signal für
geschätzte
Höhe wie etwa
vom Höhenschätzmodul 210 empfangen.
Das Modul für
umgebungsbedingten Betrieb 232 empfängt außerdem Nicht-Getriebe-Höhensignale
von Nicht-Getriebe-Höhensensoren
wie etwa den Sensoren 212. Das Modul für umgebungsbedingten Betrieb 232 erzeugt
anhand eines oder mehrerer Signale, die aus dem Signal für geschätzte Höhe und den Nicht-Getriebe-Höhensignalen
bestehen, Steuersignale.
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In
einer Ausführungsform
kann das Modul für umgebungsbedingten
Betrieb 232 die Steuersignale anhand eines Mittelwertes
von Höhenschätzwerten, die
anhand von getriebebasierten oder nicht-getriebebasierten Höhensignalen
bestimmt werden, erzeugen. Beispiele von getriebebasierten oder
nicht-getriebebasierten Höhensignalen
sind die hier beschriebenen Signale für geschätzte Höhe und Nicht-Getriebe-Höhensignale.
Selektierte Höhensignale
können
etwa dann, wenn ein Sensor ein ungenaues Signal liefert, verworfen
werden.
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Um
zu bestimmen, wann ein Höhensensor (getriebebasiert
oder nicht-getriebebasiert) unrichtig arbeitet, können Höhenschätzwerte,
die auf Getriebe- und/oder Nicht-Getriebe-Höhensensoren basierend erzeugt
wurden, verglichen werden. Das Modul für umgebungsbedingten Betrieb 232 kann
die Steuersignale auf Grundlage eines Mittelwertes von Höhenschätzwerten,
die von Sensoren stammen, die richtig arbeiten, erzeugen. Wenn ermittelt
wird, dass sämtliche
Höhenschätzwerte
ungenau sind, kann das 232 die Steuersignale auf Grundlage
anderer Fahrzeugparameter und Sensorausgaben erzeugen.
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Die
Steuersignale können
den Betrieb eines Kraftstoffeinspritzsystems, eines Lufteinblassystems, eines
Zündsystems
usw. steuern. Die Steuersignale können Kraftstoffsteuersignale
Luftdurchflusssteuersignale Zündzeitpunktsignale
usw. umfassen. Beispielsweise können
die Steuersignale Drosselsteuersignale sein, die den Luftdurchfluss
in den Motor, auf der Höhe
basierend, steigern oder vermindern. Die Steuersignale können auch
Kraftstoffeinspritzvorrichtungssteuersignale sein, die eine Kraftstoffzufuhr zum
Motor, auf der Höhe
basierend, steigern oder vermindern. Die Steuersignale modifizieren
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
(L/F) des Motors, auf Grundlage der Höhe. Beispielsweise ist bei
einer größeren Höhe mehr
Luft erforderlich, weil der Luftdruck niedriger ist.
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In 6 ist
ein Ablaufplan, der den Betrieb eines Fahrzeugsteuersystems erläutert, gezeigt.
Die Steuerung kann mit dem Schritt 352 beginnen. Im Schritt 354 ermittelt
das Steuersystem, ob der Motor gestartet worden ist. Falls dies
zutrifft, geht die Steuerung zum Schritt 356 weiter; andernfalls
kehrt die Steuerung zum Schritt 354 zurück.
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Im
Schritt 356 ermittelt das Steuersystem, ob der Hydraulikdruck
im Getriebe unter einem Schwellenwert liegt. Falls dies zutrifft,
erzeugt das Steuersystem Steuersignale anhand der Höhensignale
von den Höhensensoren
(Normalbetriebsart), worauf die Steuerung zum Schritt 354 zurückkehrt.
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Im
Schritt 360 erzeugt das Steuersystem Höhenschätzwerte, die jeweils einem
Getriebedrucksignal von Getriebedrucksensoren entsprechen, wobei es
auch Höhenschätzwerte,
die jeweils auf einen Nicht-Getriebe-Höhensensor gestützt sind,
erzeugen kann. Die Höhenschätzwerte
können
auf Nachschlagetabellen wie etwa die Nachschlagetabellen gestützt sein.
Das Fahrzeugsteuersystem erzeugt dann ein Mittelwerts-Höhenschätzsignal,
indem es die Höhenschätzwerte
mittelt. Die Steuerung geht dann zum Schritt 362 weiter.
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Im
Schritt 362 führt
das Steuersystem wenigstens eine von zwei Operationen durch. Das
Steuersystem kann jeden Höhenschätzwert mit
anderen Höhenschätzwerten
und/oder mit dem Mittelwerts-Höhenschätzsignal
gegenprüfen,
um zu ermitteln, ob bei irgendeinem der Sensoren ein Fehler (d. h.
eine falsche Ablesung) vorliegt. Wenn die Differenz zwischen einem
Höhenschätzwert und
anderen Höhenschätzwerten
oder zwischen einem Höhenschätzwert und
einem mittleren Höhenschätzwert einen
Schwellenwert übersteigt,
ist ein Fehler erfasst.
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Das
Steuersystem kann auch die Höhenschätzwerte
mitteln, um einen Höhenwert
zur Verwendung beim Erzeugen der Steuersignale zu erzeugen. Das
Steuersystem kann auch Höhensignale,
die als falsche Ablesungen ermittelt worden sind, verwerfen und
die verbleibenden Höhenschätzwerte mitteln,
um den Höhenwert
zu erzeugen.
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Im
Schritt 364 erzeugt das Steuersystem Steuersignale wie
etwa die Steuersignale auf Grundlage des Höhenwertes. Die Steuersignale
können
die umgebungsbedingten Betriebseigenschaften des Fahrzeugs verbessern.
Beispielsweise ist bei größerer Höhe mehr
Ansaugluft erforderlich, weil der Luftdruck niedriger ist. Demgemäß können die
Steuersignale durch weiteres Öffnen
der Drossel den Luftdurchfluss erhöhen. Die Steuerung kehrt dann
zum Schritt 354 zurück.
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Die
oben beschriebenen Schritte sind als erläuternde Beispiele gemeint;
die Schritte können
je nach Anwendung nacheinander, synchron, gleichzeitig, ständig. während sich überlappender
Zeitperioden oder in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden.
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Offenbarung ermöglichen
das Prüfen
auf einen Fehler oder Ausfall der Sensoren verschiedener Systeme. Diese
Fehler oder Ausfälle
können
durch Schmutz an einem Sensor oder durch Abnutzung und Verschleiß, Alterung
oder Schaden an einem Sensor oder der entsprechenden Schaltungsanordnung
bedingt sein. Die Abweichung von erwarteten Sensorablesungen oder
erwarteten Höhenschätzwerten
kann verwendet werden, um einen Fehler oder Ausfall anzugeben. Ausgaben
von Getriebedrucksensoren und/oder Höhensensoren können zugunsten
einer höheren
Genauigkeit gemittelt und zu Redundanzzwecken als Funktionsprüfung verwendet
werden. Ausgaben von Getriebedrucksensoren können als Messungsprüfung eines
unabhängigen
barometrischen Sensors oder Höhenlagensensors
verwendet werden.
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Die
oben beschriebenen Ausführungsformen umfassen
die Schätzung
der Fahrzeughöhe
unter Verwendung von Getriebedrucksensoren. Dieser Höhenschätzwert kann
mit oder ohne Verwendung von Nicht-Getriebe-Höhensensoren wie etwa eines
außerhalb
eines Getriebes angeordneten Barometerdrucksensors bestimmt werden.
Drucksignale von den Drucksensoren können dazu verwendet werden, die
Höhe zu
schätzen,
wenn Nicht- Getriebe-Höhensensoren
eine ungenaue Höhenangabe
liefern. Die Drucksignale können
außerdem
dazu verwendet werden, die Genauigkeit der Nicht-Getriebe-Höhensensoren
zu überprüfen.
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Fachleute
können
der vorangegangenen Beschreibung entnehmen, dass die weit reichenden Lehren
der vorliegenden Offenbarung in verschiedenen Formen umgesetzt sein
können.
Daher soll, obwohl diese Erfindung in Verbindung mit bestimmten Beispielen
von ihr beschrieben worden ist, der wahre Umfang der Offenbarung
nicht darauf beschränkt sein,
da dem erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen,
der Patentbeschreibung und der folgenden Ansprüche weitere Abänderungen
offenbar werden.