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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Steuern einer Fahrzeugmaschine und insbesondere das Steuern einer Fahrzeugmaschine bei gewissen Schaltvorgängen, die mit einem Schaltgetriebe verbunden sind.
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HINTERGRUND
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Bei Fahrzeugen mit einem Schaltgetriebe umfasst das Schalten von Gängen allgemein, dass der Fahrer ein Kupplungspedal drückt, ein Gaspedal loslässt und einen Gangwahlhebel manipuliert, um zwischen Gängen umzuschalten. Nachdem der Fahrer mit dem Gangwahlhebel einen gewünschten Gang gewählt hat, wird das Kupplungspedal zum gleichen Zeitpunkt losgelassen, an dem das Gaspedal wieder sanft gedrückt wird; dies führt typischerweise zu einem glatten Übergang von einem Gang zu einem anderen.
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Bei einem Fahren auf Leistung kann der Fahrer jedoch wollen, dass das Gaspedal deutlich gedrückt bleibt, während er das Schaltgetriebe hoch schaltet; eine Technik die manchmal als ein „No-Lift-Upshift“ bzw. ein Hochschalten, ohne den Fuß vom Gaspedal zu nehmen, bezeichnet wird. Obwohl diese Art von Leistungsfahrtechnik die Schaltzeit verringern und damit die Gesamtbeschleunigung des Fahrzeugs erhöhen kann, kann sie der Maschine, dem Getriebe und anderen Teilen des Fahrzeugantriebsstrangs auch Belastungen auferlegen.
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Die Druckschrift US 2004/ 0 106 498 A1 offenbart ein Verfahren zum Managen eines Kraftmaschinendrehmoments bei Gangschaltvorgängen in automatischen Schaltgetrieben, bei denen eine Getriebesteuerungseinheit das Ausrücken der Kupplung, den Schaltvorgang und das anschließende Einrücken der Kupplung automatisch steuert. Dabei wird die Kraftmaschine so gesteuert, dass sie nach dem Einrücken der Kupplung das von einem Fahrer angeforderte Drehmoment bereitstellt.
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In der Druckschrift
DE 10 2007 057 526 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines mit einem manuellen Schaltgetriebe gekoppelten Motors offenbart, bei dem eine Soll-Motordrehzahl am Ende eines vorhergesagten Schaltvorgangs ermittelt wird und der Motor während des Schaltvorgangs auf diese Soll-Motordrehzahl hin gesteuert wird, wobei die Soll-Motordrehzahl auf einer vorhergesagten Getriebeantriebsdrehzahl und auf einer Ausgleichsdrehzahl beruht, die von der Art des Schaltvorgangs und einer aktuellen Fahrzeugbeschleunigung abhängt.
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Die Druckschrift
DE 2005 055 011 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit Handschaltgetriebe und Abgasturbolader, das bei einem detektierten Schaltvorgang des Handschaltgetriebes eine Drosselklappe während des Schaltvorgangs so ansteuert, dass sie zumindest teilweise geöffnet ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei Fahrzeugen mit Schaltgetriebe mögliche Hochschaltvorgänge, bei denen der Fahrer den Fuß nicht vom Gaspedal nimmt, so zu steuern, dass eine übermäßige Belastung des Antriebsstrangs vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Verfahren nach Anspruch 1 und 7 gelöst.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugmaschine bereitgestellt, die mit einem Schaltgetriebe gekoppelt ist. Das Verfahren kann die Schritte umfassen, dass: (a) mindestens eine Fahrerbetriebsbedingung bewertet wird, die für eine Fahrerabsicht repräsentativ ist; (b) die mindestens eine Fahrerbetriebsbedingung verwendet wird, um die Wahrscheinlichkeit eines Leistungsschaltmanövers mit dem Schaltgetriebe zu ermitteln; und (c) dann, wenn ein Leistungsschaltmanöver mit dem Schaltgetriebe wahrscheinlich ist, die Ausgabe der Fahrzeugmaschine während eines gewissen Abschnitts des Leistungsschaltmanövers gesteuert wird.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugmaschine, die mit einem Schaltgetriebe gekoppelt ist, bereitgestellt. Dieses Verfahren kann die Schritte umfassen, dass: (a) ein Kupplungssignal bewertet wird; (b) das Kupplungssignal verwendet wird, um ein No-Lift-Upshift-Manöver mit dem Schaltgetriebe vorherzusehen; und (c) dann, wenn ein No-Lift-Upshift-Manöver mit dem Schaltgetriebe vorhergesehen wird, das Fahrzeugdrehmoment während eines gewissen Abschnitts des No-Lift-Upshift-Manövers begrenzt wird.
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Figurenliste
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Bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden hier nachstehend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
- 1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Maschinensteuerungssystems ist; und
- 2 ein Flussablaufplan ist, der ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugmaschine während eines Leistungsschaltmanövers, etwa eines No-Lift-Upshifts, veranschaulicht und das mit dem Maschinensteuerungssystem von 1 verwendet werden kann.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Mit Bezug auf 1 sind Abschnitte eines beispielhaften Maschinensteuerungssystems 10 gezeigt, die zum Steuern einer Fahrzeugmaschine während gewisser Schaltmanöver verwendet werden können, welche ein Schaltgetriebe verwenden, wie etwa No-Lift-Upshifts und andere Leistungsschaltmanöver. Es ist festzustellen, dass 1 nur eine schematische Darstellung einiger Abschnitte eines Maschinensteuerungssystems ist, und dass das hier beschriebene Verfahren mit einer beliebigen Anzahl anderer Systeme verwendet werden kann und nicht auf das beispielhafte hier gezeigte begrenzt ist. Gemäß dieser speziellen Ausführungsform umfasst das Maschinensteuerungssystem 10 allgemein einen Gaspedalsensor 12, einen Kupplungspedalsensor 14, einen Gangwahlhebelsensor 16, ein elektronisches Fahrzeugmodul 18, ein Maschinensteuerungsmodul 20, eine Maschine 22, ein Zündsystem 24 und ein Luft/Kraftstoff-System 26.
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Eine beliebige Anzahl verschiedener Sensoren, Komponenten, Einrichtungen, Module usw. kann das Maschinensteuerungssystem 10 mit Informationen oder anderen Eingaben versorgen, die mit dem hier beschriebenen Maschinensteuerungsverfahren verwendet werden können. Diese umfassen beispielsweise die in 1 gezeigten beispielhaften Sensoren sowie andere, die in der Technik bekannt sind, aber hier nicht gezeigt sind. Es ist festzustellen, dass der Gaspedalsensor 12, der Kupplungspedalsensor 14, der Gangwahlhebelsensor 16 sowie jeder andere Sensor, der in dem Maschinensteuerungssystem 10 angeordnet und/oder von diesem verwendet wird, in Hardware, Software oder einer Kombination aus beidem ausgeführt sein kann. Diese Sensoren können die Bedingungen, für welche sie bereitgestellt sind, direkt erfassen, oder sie können Bedingungen auf der Grundlage von Lesewerten, die von anderen Sensoren, Komponenten, Einrichtungen, Modulen, Teilen des Systems usw. aufgenommen werden, indirekt ermitteln oder berechnen. Außerdem können diese Sensoren mit dem elektronischen Fahrzeugmodul 18 direkt gekoppelt sein, über andere elektronische Komponenten, etwa das Maschinensteuerungsmodul 20, indirekt gekoppelt sein, über einen Fahrzeugkommunikationsbus, ein Netzwerk usw. gekoppelt sein oder gemäß einer anderen in der Technik bekannten Anordnung gekoppelt sein. Dies sind nur einige der Möglichkeiten, da auch jeder Sensortyp oder jede Sensoranordnung, der bzw. die in der Technik bekannt ist, verwendet werden kann.
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Der Gaspedalsensor 12 stellt dem Maschinensteuerungssystem 10 ein Beschleunigungssignal bereit, das allgemein die Position, die Bewegung und/oder den Status eines Gaspedals darstellt. Fachleute werden feststellen, dass eine Anzahl verschiedener Typen von Gaspedalsensoren verwendet werden kann; diese umfassen kontaktlose Sensoren (z.B. optische Sensoren, elektromagnetische Sensoren usw.) sowie Kontaktsensoren (z.B. Potentiometer, Kontaktschalter usw.). Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Gaspedalsensor 12 einen kontaktlosen Sensor mit einem Hall-Effekt-Element und ist mit dem Gaspedal funktional so gekoppelt, dass er die aktuelle Position, Drehgeschwindigkeit und/oder Drehbeschleunigung des Gaspedals ermitteln kann.
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Der Kupplungspedalsensor 14 stellt dem Maschinensteuerungssystem 10 ein Kupplungssignal bereit, das allgemein die Position, die Bewegung und/oder den Status eines Kupplungspedals darstellt. Wie beim Gaspedalsensor gibt es eine Anzahl verschiedener Sensortypen, die verwendet werden können, welche die vorstehend erwähnten kontaktlosen Sensoren und Kontaktsensoren umfassen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Kupplungspedalsensor 14 einen kontaktlosen Sensor mit einem Hall-Effekt-Element, der mit dem Kupplungspedal funktional so gekoppelt ist, dass er dessen aktuelle Position, Drehgeschwindigkeit und/oder Drehbeschleunigung ermitteln kann. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst der Kupplungspedalsensor 14 einen Kontaktsensor mit einem elektronischen Schalter, der den Status oder Zustand des Kupplungspedals anzeigt; das heißt, ob das Kupplungspedal „gedrückt“ oder „nicht gedrückt“ ist oder nicht. Andere Messwerte oder Lesewerte können zur Ermittlung oder Berechnung der Position oder des Status des Kupplungspedals verwendet werden, statt dass sie bzw. er direkt erfasst wird. Zum Beispiel kann der Kupplungspedalsensor 14 die Verschiebung eines Haupt- und/oder Nebenzylinders, den Status eines Kupplungsfreigabelagers, die Drehzahlen von Antriebs- und/oder Abtriebswellen oder ein anderes in der Technik bekanntes Verfahren zum Sammeln von Informationen hinsichtlich des Kupplungspedals verwenden.
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Der Gangwahlhebelsensor 16 stellt dem Maschinensteuerungssystem 10 ein Gangsignal bereit, das allgemein die gegenwärtige Gangwahl des Schaltgetriebes darstellt. Der Gangwahlhebelsensor 16 kann beispielsweise eine tatsächliche Erfassungseinrichtung umfassen, die in der Nähe des Gangwahlhebels angeordnet ist, oder er kann im Fahrzeugantriebsstrang an anderer Stelle angeordnet sein, um einige Möglichkeiten zu erwähnen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform stellt der Gangwahlhebelsensor 16 eine aktuelle Gangwahlinformation an das elektronische Fahrzeugmodul 18 oder eine andere Einrichtung bereit, sodass das Modul nicht nur den aktuellen Gang des Schaltgetriebes ermitteln kann, sondern auch eine Aufzeichnung des Schalt- oder Gangwechselverlaufs mitführen kann (z.B. ermitteln, dass das Schaltgetriebe einem Hochschalten vom 1. in den 2. Gang, einem Herunterschalten vom 3. in den 2. Gang usw. unterzogen wurde). Wie vorstehend erwähnt wurde, ist es möglich, dass der Gangwahlhebelsensor 16 das Gangsignal an das elektronische Fahrzeugmodul 18 über das Maschinensteuerungsmodul 20 oder eine andere geeignete Fahrzeugkomponente bereitstellt.
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Das elektronische Fahrzeugmodul 18 ist eine elektronische Einrichtung, die im Fahrzeug angeordnet ist und verwendet werden kann, um eine Maschinenleistung während eines Leistungsschaltmanövers, wie etwa eines No-Lift-Upshifts, zu steuern oder zumindest zu beeinflussen. In Abhängigkeit von der speziellen Ausführungsform kann das elektronische Fahrzeugmodul 18 eine alleinstehende Komponente sein (wie in 1 schematisch veranschaulicht ist), es kann in einem anderen elektronischen Fahrzeugmodul enthalten oder umfasst sein (wie etwa einem Maschinensteuerungsmodul), oder es kann Teil eines größeren Netzwerks oder Systems sein (wie etwa eines Antriebs- oder Stabilitätssteuerungssystems usw.), um ein paar Möglichkeiten zu benennen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist das elektronische Fahrzeugmodul 18 ein Antriebssteuerungsmodul und empfängt Eingaben von Sensoren 12 - 16 sowie von den Objekten 22 - 26 über das Maschinensteuerungsmodul 20. Das Antriebssteuerungsmodul kann eine Anzahl von Funktionen ausführen; diese können beispielsweise das Steuern einiger Maschinenoperationen während spezifischer Betriebsbedingungen (z.B. das Manipulieren des Maschinendrehmoments und/oder der Maschinendrehzahl während eines No-Lift-Upshifts), das Steuern der Leistungsverteilung bei Bedingungen mit rutschiger Straße, das Aufrechterhalten eines Stabilitätsregelungssystems für das Fahrzeug, das Aufzeichnen von Informationen und Daten, das Kommunizieren mit anderen Einrichtungen innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs sowie alle anderen bekannten Funktionen umfassen.
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Das elektronische Fahrzeugmodul 18 kann eine beliebige Vielzahl von elektronischen Verarbeitungseinrichtungen, Speichereinrichtungen, Eingabe/Ausgabe-Einrichtungen (E/A-Einrichtungen) und anderen bekannten Komponenten umfassen. Das elektronische Fahrzeugmodul kann mit anderen Fahrzeugeinrichtungen und Modulen über ein geeignetes Fahrzeugkommunikationsnetzwerk elektronisch verbunden sein und kann mit diesen bei Bedarf interagieren. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das elektronische Fahrzeugmodul 18 eine elektronische Verarbeitungseinrichtung, die elektronische Anweisungen ausführt, welche Teil einer Software, Firmware, von Programmen, Algorithmen, Scripten usw. sind und in Speichereinrichtungen des Moduls 18 gespeichert sein können. Diese elektronischen Anweisungen können die hier beschriebenen Maschinensteuerungsprozesse und Verfahren lenken. Das elektronische Fahrzeugmodul 18 kann beispielsweise auch verschiedene Sensorlesewerte (z.B. Sensorlesewerte, die das Gaspedal, das Kupplungspedal, den Gangwahlhebel, die Maschine, das Zündsystem, das Luft/KraftstoffSystem usw. betreffen) und vorbestimmte Werte und Nachschlagetabellen, die von einem oder mehreren Algorithmen verwendet werden, speichern. Dies sind selbstverständlich nur einige der möglichen Funktionen und Fähigkeiten des elektronischen Fahrzeugmoduls 18, da auch andere Ausführungsformen verwendet werden können.
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Das Maschinensteuerungsmodul 20 kann zahlreiche Aufgaben mit Bezug auf die Maschinenleistung ausführen und wirkt bei der hier gezeigten beispielhaften Ausführungsform als ein Vermittler zwischen dem elektronischen Fahrzeugmodul 18 und den Objekten 22 - 26. Wie nachstehend erläutert wird, kann das elektronische Fahrzeugmodul 18 den Maschinenbetrieb während eines No-Lift-Upshifts steuern, indem es das Drehmoment und/oder die Drehzahl der Maschine begrenzt, wenn die Kupplung betätigt ist, sodass die Maschinendrehzahl nicht ungewünscht hohe Niveaus erreicht. Ein Weg, dies zu erreichen, besteht darin, dass Steuerungssignale vom elektronischen Fahrzeugmodul 18 über das Maschinensteuerungsmodul 20 an die Objekte 22 - 26 gesandt werden. Ein anderer Weg besteht darin, dass das elektronische Fahrzeugmodul 18 mit den Objekten 22 - 26 direkt verbunden ist oder durch eine andere Komponente als das Maschinensteuerungsmodul 20 verbunden ist. Da Maschinensteuerungsmodule in der Technik weitgehend bekannt und verstanden sind, wurde eine genaue Beschreibung davon hier weggelassen.
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Die Maschine 22 kann ein beliebiger Typ einer bekannten Fahrzeugmaschine sein, der herkömmliche Brennkraftmaschinen, wie etwa Benzin- und Dieselmaschinen, sowie andere Maschinentypen, wie etwa Hybridmaschinen, umfasst. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Maschine 22 eine herkömmliche Benzin- oder Dieselmaschine und ist Teil eines Antriebsstrangs, der ein Schaltgetriebe umfasst. Die Maschine 22 kann eine Anzahl von Sensoren und Erfassungseinrichtungen umfassen, welche den in 1 gezeigten beispielhaften Drehzahlsensor 40 und Drehmomentsensor 42 umfassen. Der Drehzahlsensor 40 stellt dem Maschinensteuerungssystem 10 ein Maschinendrehzahlsignal bereit, das allgemein die Position, die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung der Maschine 22 darstellt. Verschiedene Typen von Maschinendrehzahlsensoren sind bekannt und können hier verwendet werden. Bei einer Ausführungsform umfasst der Drehzahlsensor 40 eine elektromagnetische Einrichtung (z.B. ein Hall-Effekt-Element), das in der Nähe eines rotierenden Magneten montiert ist, der an der Kurbelwelle angebracht ist, sodass er ein Maschinendrehzahlsignal erzeugen kann, das Maschinenumdrehungen pro Zeiteinheit darstellt (z.B. Umdrehungen pro Minute (RPM)). Der Drehmomentsensor 42 stellt dem Maschinensteuerungssystem 10 ein Maschinendrehmomentsignal bereit, das allgemein das Drehmoment darstellt, das von der Maschine erzeugt wird. Wieder sind zahlreiche Typen von Maschinendrehmomentsensoren und Erfassungsanordnungen in der Technik bekannt und können verwendet werden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Drehmomentsensor 42 mit einem oder mehreren Punkten entlang einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle oder von beiden im Antriebsstrang des Fahrzeugs funktional gekoppelt. Unabhängig davon, ob der Drehmomentsensor 42 ein tatsächliches Hardwareteil ist, das ein Maschinendrehmoment direkt misst, oder in Software ausgeführt ist und das Maschinendrehmoment aus einer anderen Information berechnet, stellt der Drehmomentsensor dem elektronischen Fahrzeugmodul 18 Maschinendrehmomentsignale bereit, die allgemein das Drehmoment an einer oder mehreren Stellen im Fahrzeugantriebsstrang anzeigen (d.h. von der Maschine an die Antriebsachse(n)).
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Das Zündsystem 24 versorgt eine Zündkerze in der Maschine 22 mit einem Hochspannungsimpuls, der zum Einleiten des Verbrennungsprozesses verwendet werden kann, wie in der Technik bekannt ist. In Abhängigkeit von der speziellen Ausführungsform kann das Zündsystem 24 eine Kombination von Hardware- und/oder Softwarekomponenten umfassen, die zur Ermittlung des Zündtimings der Maschine und einer entsprechenden Lieferung eines Zündfunkens an die Zündkerze in der Lage sind. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Zündsystem 24 eine oder mehrere Zündkerzen, Zündspulen, Zündmodule und andere zugehörige Hardware- und/oder Softwarekomponenten. Es ist möglich, dass das Zündsystem 24 über sein eigenes dediziertes elektronisches Zündmodul verfügt, das gewisse Aspekte des Zündprozesses steuert, etwa das Zündtiming usw. Aber es ist auch möglich, dass das Zündsystem 24 Steuersignale vom Maschinensteuerungsmodul 20 oder einer anderen Quelle empfängt, sodass diese Komponenten die Arbeitsweise des Zündsystems steuern. Es ist festzustellen, dass das Zündsystem 24 rein beispielhaft ist und dass andere in der Technik bekannte Systeme ebenfalls verwendet werden können.
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Das Luft/Kraftstoff-System 26 versorgt einen Brennraum in der Maschine 22 mit einer Luft/Kraftstoff-Ladung, die im Verbrennungsprozess verwendet werden kann, wie in der Technik bekannt ist. Das Luft/KraftstoffSystem 26 kann einen einer Anzahl verschiedener bekannter Systemtypen umfassen. Diese umfassen beispielsweise Zentraleinspritzsysteme (CPI-Systeme) oder Zentralkraftstoffeinspritzsysteme (CPFI-Systeme), Mehrpunkt-Kraftstoffeinspritzsysteme (MPFI-Systeme), Direkteinspritzsysteme (DI-Systeme), sequentiell und gruppenweise ausgelöste Kraftstoffeinspritzsysteme, andere Typen elektronischer Kraftstoffeinspritzsysteme (EFI-Systeme) sowie beliebige andere Kraftstoffeinspritzungs-, Vergaser- oder andere Luft/Kraftstoff-Zufuhrsysteme. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist das Luft/Kraftstoff-System 26 ein EFI-System, das einen Drosselklappenventilsensor 50, eine (nicht gezeigte) Kraftstoffpumpe zum Druckbeaufschlagen des Kraftstoffs, und eine (nicht gezeigte) Düsen/Ventilanordnung umfasst, die ein elektronisch gesteuertes Solenoid verwendet, um den druckbeaufschlagten Kraftstoff derart freizusetzen, dass er zerstäubt wird, bevor er dem Brennraum bereitgestellt wird. Wie das Zündsystem 24 kann das Luft/Kraftstoff-System 26 sein eigenes dediziertes elektronisches Zündmodul aufweisen, das einige Aspekte des Luft/Kraftstoff-Zufuhrprozesses steuert, wie etwa das Einstellen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, oder es kann Steuersignale vom Maschinensteuerungsmodul 20 oder einer anderen Quelle empfangen. Wiederum können andere Typen von Luft/Kraftstoff-Systemen, welche diejenigen umfassen, die Vergaser verwenden, stattdessen verwendet werden.
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Der Drosselklappenventilsensor 50 stellt dem Maschinensteuerungssystem 10 ein Drosselklappensignal bereit, das allgemein die gegenwärtige Position und/oder den gegenwärtigen Status des Drosselklappenventils darstellt, welches wiederum mit dem Gaspedal verbunden ist und die Luftmenge steuert, die in die Maschine 22 eintritt. Der Drosselklappenventilsensor 50 kann eine tatsächliche Erfassungseinrichtung umfassen, die nahe bei dem Drosselklappenventil angeordnet ist, oder er kann an einer anderen Stelle angeordnet sein und die Drosselklappenventilposition auf der Grundlage anderer Informationen berechnen oder schätzen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Drosselklappenventilsensor 50 in der Nähe einer Schmetterlingsventilspindel angeordnet und erfasst den Status oder die Position des Drosselklappenventils direkt, wobei diese Information dann über das Maschinensteuerungsmodul 20 als Drosselklappensignal an das elektronische Fahrzeugmodul 18 gesandt wird. Es können jedoch andere Anordnungen und Verbindungen verwendet werden. Bei einer anderen Ausführungsform führt das Maschinensteuerungsmodul 20 Nachschlagetabellen oder andere Datenstrukturen mit, die auf empirischen Daten beruhen, welche die aktuelle Position und/oder den Status des Drosselklappenventils anzeigen, und stellt diese Information dem elektronischen Fahrzeugmodul 18 auf Anforderung bereit.
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In 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform 100 eines Verfahrens zum Steuern einer Fahrzeugmaschine während eines Leistungsschaltereignisses, wie etwa eines No-Lift-Upshift-Manövers gezeigt. Wie vorstehend erwähnt wurde, ist ein No-Lift-Upshift ein Leistungsfahrmanöver, bei dem das Kupplungspedal betätigt wird, während noch Druck auf das Gaspedal beibehalten wird. Anders ausgedrückt nimmt der Fahrer den Fuß nicht vom Gaspedal, während er in einen höheren Gang des Schaltgetriebes hochschaltet; daher das „No-Lift-Upshift“. Durch das Halten des Gaspedals in einer deutlich gedrückten Position während des Hochschaltens ist der Fahrer zur Verringerung der Schaltzeit des Schaltgetriebes und damit zum Erhöhen der Beschleunigung des Fahrzeugs in der Lage. Obwohl ein No-Lift-Upshift die Beschleunigung oder Leistung des Fahrzeugs verbessern kann, kann es auch zu übermäßigen Maschinendrehzahlen führen und Belastungen auf einige Komponenten des Fahrzeugantriebsstrangs aufbringen. Folglich kann das Maschinensteuerungsverfahren 100 verwendet werden, um die Fahrzeugmaschine während eines No-Lift-Upshift-Manövers vorübergehend so zu steuern, dass die Maschine gut arbeitet ohne übermäßige Maschinendrehzahlen zu erreichen, die zu einer Beschädigung des Fahrzeugs führen können. Obwohl die folgende beispielhafte Beschreibung im Kontext eines No-Lift-Upshifts erfolgt, ist festzustellen, dass das Maschinensteuerungsverfahren nicht auf eine derartige Verwendung begrenzt ist. Das hier beschriebene Maschinensteuerungsverfahren kann mit anderen Leistungsfahrmanövern und -techniken ebenfalls verwendet werden, etwa Leistungsschaltmanövern usw.
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Mit Schritt 110 beginnend bewertet das Verfahren mindestens eine Fahrerbetriebsbedingung. Eine „Fahrerbetriebsbedingung“ umfasst im weitesten Sinn einen beliebigen Messwert, Lesewert, eine Bedingung, einen Status oder einen Zustand, der bzw. die vom Fahrzeug aufgenommen wird und eine Absicht des Fahrers darstellt. Verschiedene Typen von Fahrerbetriebsbedingungen sowie Techniken zu deren Bewertung können verwendet werden. Einige Beispiele geeigneter Fahrerbetriebsbedingungen umfassen einen Gaspedalstatus, einen Kupplungspedalstatus, einen Gangwahlhebelstatus für ein Schaltgetriebe und einen Lenkradwinkel, um einige zu erwähnen. Bei dem Bespiel des Gaspedalstatus stellt die Position des Gaspedals die Absicht des Fahrers hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Beschleunigung dar; somit ermöglicht es das Erfassen oder das anderweitige Ermitteln der Position des Gaspedals dem Verfahren 100, diese Fahrerbetriebsbedingung zu bewerten. Bei einer beispielhaften Ausführungsform des Schritts 110 empfängt das elektronische Fahrzeugmodul 18 ein Beschleunigungssignal vom Gaspedalsensor 12, ein Kupplungssignal vom Kupplungspedalsensor 14 und ein Gangsignal vom Gangwahlhebelsensor 16, die alle Fahrerbetriebsbedingungen anzeigen. Es ist auch möglich, dass das elektronische Fahrzeugmodul 18 Fahrerbetriebsbedingungen sowie andere Informationen und Daten vom Maschinensteuerungsmodul 20 oder einer anderen Quelle empfängt.
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Bei Schritten 112 und 114 ermittelt das Verfahren, ob das Kupplungspedal bzw. das Gaspedal ausreichend gedrückt sind oder nicht. Diese Ermittlung kann auf eine Anzahl unterschiedlicher Wege erfolgen. Zum Beispiel können die Schritte 112 und/oder 114 die Fahrerbetriebsbedingungen verwenden, die zuvor gesammelt wurden, um die Position der Kupplungs- und Gaspedale zu ermitteln; wenn die Pedale über eine gewisse Drehposition hinaus niedergedrückt sind, können sie als gedrückt betrachtet werden. Es ist festzustellen, dass sich die Kupplungs- und Gaspedale nicht unbedingt am Ende ihres Pedalwegs befinden müssen (d.h. gegen das Bodenblech gedrückt), damit die Schritte 112 und 114 sie als ausreichend gedrückt betrachten. Eine beliebige Anzahl unterschiedlicher Techniken, welche diejenigen umfassen, die statische und dynamische Eingriffspunkte verwenden, können verwendet werden, um das ausreichende Drücken eines Pedals zu ermitteln. Wenn die Schritte 112 oder 114 ermitteln, dass die Kupplungs- oder Gaspedale nicht ausreichend gedrückt sind, dann kehrt die Steuerung zu Schritt 110 zur fortgesetzten Überwachung von Fahrerbetriebsbedingungen zurück. Wenn sowohl das Kupplungs- als auch das Gaspedal gedrückt sind - das heißt, dass der Fahrer das Kupplungspedal niedergedrückt hat, ohne das Gaspedal wesentlich loszulassen - dann geht die Steuerung zu Schritt 116 weiter. Die in den Schritten 112 und 114 durchgeführten Bewertungen können vom Antriebssteuerungsmodul 18 oder einer anderen Einrichtung durchgeführt werden.
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Als Nächstes ermittelt Schritt 116, ob es wahrscheinlich ist, dass ein Hochschalten auftreten wird. Ein Hochschalten umfasst typischerweise ein Schalten in einen höheren Gang; d.h. ein Schalten vom 1. in den 2. Gang, vom 2. in den 3. Gang; vom 2. in den 4. Gang usw. Der Schritt 116 kann diese Ermittlung auf eine von vielen Weisen durchführen. Gemäß einer Ausführungsform sammelt der Schritt 116 Informationen von einer beliebigen Kombination von Sensoren, welche die Sensoren 12 - 16, die Fahrerbetriebsbedingungen bereitstellen, und die Sensoren 40 - 42 und 50 umfassen, welche Fahrzeugbetriebsbedingungen bereitstellen, und verwendet diese Informationen zum Ermitteln der Wahrscheinlichkeit, dass der Fahrer das Schaltgetriebe hochschalten wird. Anders ausgedrückt kann der Schritt 116 eine Vielzahl von Eingängen und Techniken verwenden, um ein Hochschalten vorherzusehen und diese Situation von einem wahrscheinlichen Hinunterschalten zu unterscheiden, bei dem der Fahrer möglicherweise die Drosselklappe kurz öffnen will, um die Maschinendrehzahl an den heruntergeschalteten Gang anzupassen (z.B. eine Spitze-Hacke-Hinunterschalttechnik). Der Schritt 116 kann eine beliebige bekannte Technik zur Ermittlung der Wahrscheinlichkeit oder zum Vorhersehen eines Hochschaltens mit dem Schaltgetriebe verwenden. Obwohl das Verfahren 100 angepasst werden kann, um auf einen No-Lift-Downshift, d.h. ein Hinunterschalten, ohne den Fuß vom Gaspedal zu nehmen, zu reagieren, ist die in 2 gezeigte spezielle Ausführungsform besonders gut für No-Lift-Upshift-Manöver geeignet. Wenn ein Hochschaltmanöver oder -ereignis unwahrscheinlich ist oder anderweitig nicht vorhergesehen wird, dann springt das Verfahren zu Schritt 110 zurück, um mit dem Überwachen von Fahrerbetriebsbedingungen fortzufahren. Wenn die Schritte 112 - 116 ermitteln, dass ein No-Lift-Upshift wahrscheinlich auftreten wird, dann geht das Verfahren weiter, sodass ein oder mehrere Aspekte des Maschinenbetriebs temporär gesteuert werden können. Es ist festzustellen, dass die Schritte 112 - 116 in einer beliebigen Reihenfolge angeordnet sein können und nicht auf die in 2 gezeigte beispielhafte Reihenfolge begrenzt sind.
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Wenn das Verfahren ein No-Lift-Upshift oder ein anderes Leistungsschaltmanöver vorhersieht, dann kann Schritt 130 die Ausgabe der Maschine 22 während eines Abschnitts des Leistungsschaltereignisses steuern. Obwohl es möglich ist, ist es nicht notwendig, die Maschinenausgabe während des gesamten Leistungsschaltereignisses zu steuern, da der Schritt 130 beispielsweise das Maschinendrehmoment nur für einen Abschnitt oder einen Bruchteil des No-Lift-Upshift-Manövers zu steuern braucht. Bei der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsform versucht Schritt 130, das Maschinendrehmoment zu steuern oder zu verwalten, während Schritt 140 versucht, die Maschinendrehzahl zu steuern oder zu verwalten. Fachleute werden jedoch feststellen, dass die Manipulation des Maschinendrehmoments auch eine Auswirkung auf die Maschinendrehzahl haben kann und umgekehrt. Folglich ist das hier beschriebene Maschinensteuerungsverfahren nicht auf diese spezielle Anordnung begrenzt, da die Schritte 130 und 140 versuchen können, das Maschinendrehmoment, die Maschinendrehzahl, einen anderen Aspekt der Maschinenausgabe oder eine Kombination daraus zu steuern.
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Eine Anzahl verschiedener Techniken kann verwendet werden, um das Maschinendrehmoment und/oder die Maschinendrehzahl zu begrenzen, welche diejenigen umfassen, die das Zündsystem 24, das Luft/KraftstoffSystem 26 oder eine Kombination daraus verwenden. Bei einer Ausführungsform manipuliert der Schritt 130 das Zündtiming des Zündsystems 24 - z.B. Zündtiming-Frühverstellungen, Zündtiming-Spätverstellungen, Zündfunken überspringen usw. - um das Maschinendrehmoment zu begrenzen. Zum Beispiel kann Schritt 130 eine Zündtiming-Spätverstellung ausführen, bei welcher der Zündfunke absichtlich um eine spezifische Gradzahl mit Bezug auf den oberen Totpunkt (OT) absichtlich verzögert wird, sodass eine vorhersagbare Abnahme des Maschinendrehmoments auftritt. Bei einer anderen Ausführungsform kann Schritt 130 den Inhalt (z.B. das Luft/Kraftstoff-Verhältnis), die Masse, das Volumen oder das Vorhandensein (z.B. vollständiges Absperren des Kraftstoffs) der Luft/Kraftstoff-Ladung manipulieren, die von dem Luft/Kraftstoff-System 26 an den Brennraum geliefert wird. Wie die Manipulation des Zündsystems kann auch die Manipulation des Luft/Kraftstoff-Systems eine vorhersagbare Auswirkung auf das Maschinendrehmoment aufweisen. Unabhängig davon, welches Verfahren verwendet wird, um die Ausgabe der Fahrzeugmaschine zu manipulieren, können Steuerungstechniken mit offenem und geschlossenem Regelkreis verwendet werden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform stellt der Drehmomentsensor 42 dem elektronischen Fahrzeugmodul 18 ein Maschinendrehmomentsignal bereit. Mit dieser Information ist das elektronische Fahrzeugmodul 18 in der Lage, die Drehzahl, das Drehmoment und/oder eine andere Maschinenausgabe in der Art eines Regelkreises zu überwachen und einzustellen.
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Bei Schritt 130 kann das Verfahren das Maschinendrehmoment unabhängig von der Absicht des Fahrers steuern oder manipulieren. Anders ausgedrückt kann das elektronische Fahrzeugmodul 18, wenn es ermittelt, dass ein No-Lift-Upshift-Manöver bevorsteht, gewisse Maschinensteuerungsoperationen vorübergehend übernehmen und automatisch Steuerungssignale an das Zündsystem 24 und/oder das Luft/Kraftstoff-System 26 bereitstellen. Diese automatisch erzeugten Steuerungssignale, die im Gegensatz zu Signalen stehen, die von dem Gaspedal herrühren, können gewisse Aspekte des Maschinenbetriebs vorübergehend steuern. Bei einer beispielhaften Ausführungsform verringert der Schritt 130 das Maschinendrehmoment auf ein reduziertes Drehmomentniveau während der Fahrer das Schaltgetriebe schaltet, und kann damit bis zum Drehmomentmischprozess von Schritt 150 fortfahren. Es ist vorzuziehen, dass Schritt 130 von einer Verringerung des Maschinendrehmoments absieht, während noch Leistung an die Antriebsräder geliefert wird, da eine derartige Leistungsunterbrechung für den Fahrer wahrnehmbar sein kann (diese Bedingung sollte solange erfüllt sein, wie die Kupplung gedrückt bleibt, was bei Schritt 112 überprüft wurde). In den meisten Fällen wird das Gangschalten schnell genug ausgeführt, sodass die Maschinendrehzahl nicht wesentlich abnimmt. Wenn dies der Fall ist, dann kann das Verfahren 100 die Maschinendrehzahlmanipulation bei Schritt 140 umgehen. Wenn die Maschinendrehzahl während des Schaltprozesses jedoch unter ein reduziertes Drehzahlniveau fällt, dann kann Schritt 140 die Maschinendrehzahl vorübergehend halten oder aufrecht erhalten, um diese Verlangsamung auszugleichen. Schritt 134 kann verwendet werden, um die aktuelle Maschinendrehzahl gegenüber dem reduzierten Drehzahlniveau zu bewerten, welches bei dem elektronischen Fahrzeugmodul 18 oder an anderer Stelle gespeichert sein kann.
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Wenn die aktuelle Maschinendrehzahl unter ein reduziertes Drehzahlniveau fällt, was während ungewöhnlich langer Schaltvorgänge manchmal auftritt, kann Schritt 140 verwendet werden, um die Maschinendrehzahl zu halten oder aufrecht zu erhalten, sodass der nächste Gang sanft eingelegt werden kann. Wie bei Schritt 130 kann eine Anzahl verschiedener Techniken verwendet werden, um die Maschinendrehzahl während des Schritts 140 zu manipulieren oder zu steuern. Gemäß einer Ausführungsform verwendet das elektronische Fahrzeugmodul 18 ein Maschinendrehzahlsignal vom Drehzahlsensor 40, ein Drosselklappensignal vom Drosselklappenventilsensor 50 und eine Regelung zum Einstellen des Drosselklappenventils derart, dass eine gewünschte Maschinendrehzahl erreicht wird. Eine Manipulation des Drosselklappenventils kann verwendet werden, um die Maschinendrehzahl zu steuern, während eine Manipulation des Zündsystems und des Luft/Kraftstoff-Systems verwendet werden kann, um das Maschinendrehmoment zu steuern. Obwohl die Maschinendrehzahl vorübergehend auf einem erhöhten Niveau gehalten wird, bleibt sie dennoch unter der erhöhten Maschinendrehzahl, die andernfalls auftreten würde, wenn es zugelassen würde, dass die Maschine sich frei drehen kann, während die Kupplung gedrückt ist. Durch Halten oder Aufrechterhalten der Maschinendrehzahl auf eine gesteuerte und gemessene Weise kann Schritt 140 verhindern, dass die Maschine ihre Drehzahlgrenze erreicht und somit verhindern, dass das Maschinensteuerungsmodul 20 strenge Korrekturmaßnahmen ergreift, um eine Beschädigung der Maschine zu vermeiden (diese Maßnahmen können zum Vermeiden einer Beschädigung der Maschine wirksam sein, können aber für einen Fahrer, der mit einem Leistungsfahren beschäftigt ist, wahrnehmbar und unerwünscht sein). Zudem kann Schritt 140 die Maschinendrehzahl auf einem Haltewert beibehalten, der die Fahrzeugmaschine mit dem Schaltgetriebe für das angenommene Hochschalten „drehzahlmäßig angleicht“. Andere Techniken zum Steuern der Maschinendrehzahl können auch verwendet werden.
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Schritt 144 ermittelt, ob das Kupplungspedal ausreichend losgelassen oder außer Eingriff gestellt ist. Wenn das Kupplungspedal noch gedrückt ist, dann geht die Steuerung zu Schritt 134 zurück, um sicherzustellen, dass die Maschinendrehzahl nicht auf ein nicht akzeptables niedriges Niveau abgefallen ist. Wenn die Kupplung genügend losgelassen ist, dann kann Schritt 150 eine Drehmomentmischtechnik ausführen, um einen glatten Übergang in den nächsten Gang sicherzustellen. Die Drehmomentmischtechnik kann auf viele verschiedene Weisen ausgeführt werden. Gemäß einer Ausführungsform stellt der Kupplungspedalsensor 14 dem elektronischen Fahrzeugmodul 18 ein Kupplungssignal bereit, das die Position und damit die Rate einer Positionsänderung des Kupplungspedals anzeigt. Nachdem das Kupplungspedal über eine gewissen Pedalposition hinaus losgelassen ist, beendet Schritt 150 das Begrenzen des Maschinendrehmoments (wie vorstehend erwähnt wurde, kann das Verfahren mit dem Begrenzen des Maschinendrehmoments zwischen den Schritten 130 und 150 fortfahren) und beginnt mit einem Mischprozess, um das tatsächliche Maschinendrehmoment mit denjenigen in Übereinstimmung zu bringen, das vom Fahrer über das Gaspedal angefordert wird. Ein beliebiger geeigneter Maschinendrehmomentmischprozesstyp, der in der Technik bekannt sind, kann verwendet werden. Gemäß einer derartigen Möglichkeit vergleicht der Schritt 150 das aktuelle Maschinendrehmoment (das vom Drehmomentsensor 42 bereitgestellt wird) mit dem angeforderten Maschinendrehmoment (das vom Gaspedalsensor 12 bereitgestellt wird) und leitet ein Steuerungsschema zum sanften Angleichen der zwei Drehmomentwerte ab. Ein derartiges Steuerungsschema kann eine Proportional-Integral-Derivativ-Regelung (PID-Regelung) oder eine andere bekannte Technik einsetzen, um das Zündsystem 24 und/oder das Luft/KraftstoffSystem 26 zu manipulieren. Wieder können auch andere Modifikations- und Mischtechniken für das Maschinendrehmoment verwendet werden.
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Da die Kupplungsloslasszeit (d.h. die Zeitspanne, die das Pedal benötigt, um von einer gedrückten in eine nicht gedrückte Position zu wandern) recht kurz sein kann, kann Schritt 150 eine optionale „Vorauszeit“ verwenden, welche die Pedalweggeschwindigkeit kompensiert. Anders ausgedrückt kann es sein, dass Schritt 150 mit dem Drehmomentmischprozess früher beginnen muss, wenn der Fahrer das Kupplungspedal schnell loslässt (z.B. wenn der Fahrer neben die Kupplung tritt), da sich die Kupplung so schnell zurückdreht; dieser Fall erfordert eine größere Vorauszeit, um dem Drehmomentmischprozess mehr Zeit zur Ausführung zu geben. Wenn der Fahrer die Kupplung sanft loslässt, dann kann es sein, dass nur sehr wenig oder keine Vorauszeit benötigt wird, da der Kupplungsloslasspunkt dem Schritt 150 genügend Zeit zum korrekten Mischen des Maschinendrehmoments gibt. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Fahrer in der Lage sein, die Vorauszeitkomponente zu kalibrieren oder anderweitig einzustellen, indem das Maschinensteuerungssystem 10 mit einer „Schiebereinstellung“ oder dergleichen ausgestattet wird.
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Fachleuten werden verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen an der bzw. den offenbarten Ausführungsform(en) offenbar werden. Beispielsweise kann eine beliebige Kombination von Schritten im Verfahren 100 verwendet werden, welche Kombinationen einschließt, die mehr Schritte, weniger Schritte, oder andere Kombinationen von Schritten umfassen als diejenigen, die gezeigt und beschrieben sind. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen anderen Ausführungsformen, Änderungen und Modifikationen im Umfang der beigefügten Ansprüche liegen.
