-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fahrzeughöhenlagensensoren, d. h. Sensoren für die Höhe des Fahrzeugs über dem Meeresspiegel, und entsprechende Steuersysteme.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
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.
-
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.
-
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.
-
Die Aufnahme eines Höhenlagensensors in einem Fahrzeug vermehrt außerdem die Fahrzeugausstattung, womit sich die Fahrzeugkosten erhöhen.
-
Aus der
US 5,069,083 A ist beispielsweise ein Steuersystem für ein Fahrzeug bekannt geworden, das einen Drucksensor, der den Hydraulikfluiddruck erfasst und der anhand eines Drucks in einem Getriebe des Fahrzeugs ein Drucksignal erzeugt, und ein Steuermodul umfasst, das anhand des Drucksignals den atmosphärischen Druck bestimmt und das den Betrieb des Getriebes oder des Motors des Fahrzeuges steuert, indem es anhand des atmosphärischen Drucks ein Steuersignal erzeugt.
-
Ferner ist es aus der
US 6,246,951 B1 bekannt, auf unterschiedliche Weise geschätzte Höhensignale, darunter auch ein Signal eines Nicht-Getriebe-Höhensensors, für die Erzeugung eines Steuersignals zu verwenden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Motor-/Getriebesteuersystem sowie ein davon ausführbares Verfahren zu schaffen, welches in der Lage ist, ein Motor-/Getriebesteuersignal möglichst genau zu bestimmen.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Steuersystem eines Fahrzeugs geschaffen, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems eines Fahrzeugs vorgeschlagen, das die Merkmale des Anspruchs 10 aufweist.
-
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehend gegebenen genauen Beschreibung deutlich.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger verstanden anhand der genauen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen. In den Zeichnungen ist:
-
1 ein funktionaler Blockschaltplan eines Fahrzeugsteuersystems, in das Getriebedrucksensoren aufgenommen sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
-
2 ein funktionaler Blockschaltplan und eine Schnittansicht eines Teils eines Getriebes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
-
3 ein funktionaler Blockschaltplan eines Fahrzeugsteuersystems, der die Verwendung von Getriebedrucksensoren für die Höhenschätzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erläutert;
-
4 ein funktionaler Blockschaltplan eines Höhenschätzmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
-
5 ein funktionaler Blockschaltplan eines Hauptsteuermoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
-
6 ein logischer Ablaufplan, der ein Steuerverfahren eines Motorsteuersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erläutert.
-
GENAUE BESCHREIBUNG
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 Ansaugkrümmer 30 eintretende Luft komprimiert. Die komprimierte Luft kann vor dem Eintreten in den Ansaugkrümmer 30 durch einen Luftkühler gehen.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Weitere Sensoreingaben, die gemeinsam durch das Bezugszeichen 122 angegeben sind und durch das Hauptsteuermodul 50 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.
-
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.
-
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 Höhenschätzwerte gesteuert. Die ermittelte Ausgangsleistung kann auf den Höhenschätzwerten basieren.
-
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.
-
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.
-
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 Getriebesteueralgorithmus gestaltet sein. Der Getriebesteueralgorithmus 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.
-
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 –344737,9 und 344737,9 MPa ±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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 atmosphäischen Druck während Momenten des Kupplungszurückfahrens.
-
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 verrin gert 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Die Drucksignale können für eine Gegenprobe, eine diagnostische Prüfung, eine Leistungsprüfung usw. verwendet werden. Während einer Gegenprobe 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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-Hohenschätzsignal erzeugen.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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-Hohenschätzsignal 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
