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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verbrennungsmotordrehzahl-Signalverarbeitungsverfahren in einem Fahrzeug und insbesondere ein Verbrennungsmotordrehzahl-Signalverarbeitungsverfahren für Steuerungen, einschließlich einer Kupplungssteuerung, welche in einem Doppelkupplungsgetriebe an einem Fahrzeug verwendet wird.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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Heutzutage wird ein Doppelkupplungsgetriebe aktiv entwickelt, um dem Fahrer sowohl den Komfort eines Automatikgetriebes als auch die Kraftstoffeffizienz und Leistungseffizienz eines Schaltgetriebes bereitzustellen. Das Doppelkupplungsgetriebe, ein automatisiertes Schaltgetriebe, hat zwei drehmomentübertragende Wellen und steuert die Kupplung ohne einen Drehmomentwandler automatisch. Solch ein Doppelkupplungsgetriebe ist kraftstoffeffizient.
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Allerdings bringt ein Doppelkupplungsgetriebe-System, das eine Trockenkupplung aufweist, die Kupplung ohne einen Drehmomentwandler direkt im Eingriff, und somit hat die Kupplungssteuerungsleistung einen Effekt auf die Startleistung und Getriebeleistung des Fahrzeugs.
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Das Doppelkupplungsgetriebe überwacht das Verbrennungsmotordrehmoment, die Verbrennungsmotordrehzahl usw. und führt eine Rückkopplungsregelung durch, um die Kupplung ohne den Drehmomentwandler für eine direkte Verbindung zu steuern. Insbesondere verwendet eine Schwingsteuerung, um das Starten des mit einer Trockenkupplung ausgestatteten Fahrzeugs zu verarbeiten, direkt das Verbrennungsmotordrehzahlsignal, um die Kupplung mit der Veränderung in der Verbrennungsmotordrehzahl zu steuern.
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Da das Verbrennungsmotordrehzahlsignal ein Signal eines Sensors an der Verbrennungsmotor-Kurbelwelle verwendet, hat es allerdings eine niedrige Auflösung in einem Niedrigdrehzahlbereich. Aufgrund der niedrigen Genauigkeit der Verbrennungsmotordrehzahl in diesem Bereich gibt es somit Schwierigkeiten beim Entwerfen von dazugehörigen Steuervorrichtungen für die Kupplungssteuerung, die Kupplungdrehmomentschätzung und dergleichen. Entsprechend ist in diesem Bereich die Signalverarbeitung wichtig, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
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Die Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, gehören.
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Erläuterung der Erfindung
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Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein Verbrennungsmotordrehzahl-Signalverarbeitungsverfahren in einem Fahrzeug bereitzustellen, um die Informationen über die Verbrennungsmotordrehzahl selbst in einem Niedrigdrehzahlbereich effektiv zu verwenden. Mit anderen Worten verarbeitet das Verfahren die Signale von einem Sensor, der vorgesehen ist, die Verbrennungsmotordrehzahl im Niedrigdrehzahlbereich des Verbrennungsmotors zu messen, in geeigneter Weise und erhöht somit die Zuverlässigkeit der Informationen über die Verbrennungsmotordrehzahl.
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Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann ein Verbrennungsmotordrehzahl-Signalverarbeitungsverfahren in einem Fahrzeug aufweisen: einen Niedrigdrehzahl-Ermittlungsschritt zum Ermitteln, ob ein Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignal einer Nachbearbeitung unterzogen werden muss, wenn das Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignal kleiner ist als eine vorbestimmte erste Bezugsdrehzahl, und einen Filterschritt zum Verarbeiten des Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignals mit einem Kalman-Filter, um eine gefilterte Verbrennungsmotordrehzahl auszugeben, wenn im Niedrigdrehzahl-Ermittlungsschritt ermittelt wird, dass die Nachbearbeitung des Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignals erforderlich ist.
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Es kann im Niedrigdrehzahl-Ermittlungsschritt ermittelt werden, dass die Nachbearbeitung des Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignals nicht erforderlich ist, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl für eine vorbestimmte Bezugsdauer oder länger größer ist als eine vorbestimmte zweite Bezugsdrehzahl, wobei die vorbestimmte zweite Bezugsdrehzahl größer ist als die erste Bezugsdrehzahl.
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Das Verbrennungsmotordrehzahl-Signalverarbeitungsverfahren im Fahrzeug kann ferner aufweisen: einen Veränderungs-Beschränkungsschritt zum Beschränken von Veränderungen in der dem Filterschritt zugeführten Verbrennungsmotordrehzahl auf einen mittels eines vorbestimmten Bezugsinkrements und eines vorbestimmten Bezugsdekrements definierten Bereich durch Verarbeiten des dem Filterschritt zugeführten Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignal, wenn im Niedrigdrehzahl-Ermittlungsschritt ermittelt wird, dass die Nachbearbeitung des Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignals erforderlich ist.
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Der Veränderungs-Beschränkungsschritt kann durchgeführt werden, indem von einer in einem vorherigen Zyklus berechneten Verbrennungsmotordrehzahl minus dem Bezugsdekrement und von einem Signal vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor ein größerer Wert oder von der in dem vorherigen Zyklus berechneten Verbrennungsmotordrehzahl plus dem Bezugsinkrement und von einem Signal vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor ein kleinerer Wert als ein Verbrennungsmotordrehzahlsignal zum Filterschritt zugeführt wird.
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Das Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignal kann im Filterschritt mit einem Kalman-Filter verarbeitet werden gemäß den folgenden Gleichungen:
Prädiktionsschätzung der Zustandsvariablen:
Prädiktionsschätzung der Kovarianz
P [k] = GP[k-1]GT + Q, Kalman-Matrix:
K[k] = P [k]CT(CP [k]CT + R)–1, Zustandsschätzung:
Schätzungskovarianz:
P[k] = (1 – K[k]C)P [k], wobei die Zustandsvariablen eine Verbrennungsmotor-Winkelgeschwindigkeit ω
e und eine Verbrennungsmotor-Winkelbeschleunigung
ω .e sind, die dem Folgenden genügen:
und
C = [1 0], wobei z ein Signal vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor ist, T
s eine Abtast-Zeit des Verbrennungsmotordrehzahlsignals ist, Q
1 und gemäß Q
2 der Zuverlässigkeit der Verbrennungsmotor-Winkelgeschwindigkeit und der Verbrennungsmotor-Winkelbeschleunigung relativ gesetzte Werte sind, und das in der Kalman-Matrix-Gleichung verwendete R ein Wert zum Dämpfen des Rauschens des Verbrennungsmotordrehzahlsensors und ein 1 × 1 Skalar-Konstantwert ist, der nach dem Ermitteln von Q
1 und Q
2 ermittelt wird.
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Das Q1 kann kleiner gesetzt werden als Q2, wenn die Verbrennungsmotor-Winkelgeschwindigkeit in der Zuverlässigkeit höher ist als die Verbrennungsmotor-Winkelbeschleunigung, und das Q2 kann niedriger gesetzt werden als Q1, wenn die Verbrennungsmotor-Winkelbeschleunigung in der Zuverlässigkeit höher ist als die Verbrennungsmotor-Winkelgeschwindigkeit.
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Diese Erfindung ermöglicht es, die Informationen über die Verbrennungsmotordrehzahl in einem Niedrigdrehzahlbereich des Verbrennungsmotors effektiv zu verwenden, indem ein Signal von einem Sensor, der vorgesehen ist, die Verbrennungsmotordrehzahl im Niedrigdrehzahlbereich zu messen, in geeigneter Weise verarbeitet wird und die Zuverlässigkeit der Informationen über die Verbrennungsmotordrehzahl erhöht wird.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, ersichtlich sind oder darin ausführlicher dargelegt werden.
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Erläuterung der Zeichnungen
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1 ist ein Flussdiagramm, um ein beispielhaftes Verbrennungsmotordrehzahl-Signalverarbeitungsverfahren in einem Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen.
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2 ist ein Graph, um einen Effekt des beispielhaften Verbrennungsmotordrehzahl-Signalverarbeitungsverfahrens im Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen.
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Es sollte verstanden werden, dass die beigefügten Zeichnungen nicht zwangsläufig im Maßstab sind und eine einigermaßen vereinfachte Darstellung von verschiedenen Merkmalen präsentieren, welche veranschaulichend für die Grundprinzipien der Erfindung sind. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich, zum Beispiel, spezifischer Dimensionen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, werden zum Teil durch die besondere beabsichtigte Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt werden.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug genommen auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en), von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und unten beschrieben sind. Während die Erfindung(en) im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschrieben wird/werden, versteht sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die Erfindung(en) auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil ist beabsichtigt, dass die Erfindung(en) nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen deckt/decken, die in den Sinn und Schutzbereich der Erfindung(en) fallen, wie in den angehängten Patentansprüchen definiert.
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Bezugnehmend auf 1 weist ein Verbrennungsmotordrehzahl-Signalverarbeitungsverfahren in einem Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf: einen Niedrigdrehzahl-Ermittlungsschritt (S10) zum Ermitteln, ob ein Verbrennungsmotordrehzahlsignal einer Nachbearbeitung unterzogen werden muss, wenn das Verbrennungsmotordrehzahlsignal kleiner ist als eine vorbestimmte erste Bezugsdrehzahl, und einen Filterschritt (S30) zum Verarbeiten des Verbrennungsmotordrehzahlsignals mit einem Kalman-Filter, um eine gefilterte Verbrennungsmotordrehzahl auszugeben, wenn im Niedrigdrehzahl-Ermittlungsschritt ermittelt wird, dass die Nachbearbeitung des Verbrennungsmotordrehzahlsignals erforderlich ist.
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Mit anderen Worten führt dieses Verfahren die Nachbearbeitung des Ausgangssignals vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor mit einem Kalman-Filter in einem Bereich durch, in dem das Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignal eine niedrige Auflösung hat, und verwendet dann das Signal als Verbrennungsmotordrehzahlsignal für verschiedene Steuerungen einschließlich der Kupplungssteuerung.
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Entsprechend ist es wünschenswert, die erste Bezugsdrehzahl auf ein Niveau zu setzen, auf dem es möglich ist, die Zuverlässigkeit des Signals in Abhängigkeit davon, ob die Nachbearbeitung des Verbrennungsmotordrehzahlsignals durchgeführt wird oder nicht, zu differenzieren. Somit wird sie hauptsächlich nahe der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors gesetzt.
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Im Niedrigdrehzahl-Ermittlungsschritt wird ermittelt, dass die Nachbearbeitung des Verbrennungsmotordrehzahlsignals erforderlich ist, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl für eine vorbestimmte Bezugsdauer oder länger größer ist als eine vorbestimmte zweite Bezugsdrehzahl, wobei die vorbestimmte zweite Bezugsdrehzahl höher ist als die erste Bezugsdrehzahl.
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Das Obige ist dazu beabsichtigt, die Wiederholung des Eintrittes in den Filterschritt und die Wiederholung des Verlassens des Filterschrittes zu verhindern, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl nahe der ersten Bezugsdrehzahl schwankt, und die stabile Funktionsfähigkeit zu sichern. Somit wird die zweite Bezugsdrehzahl mittels vieler Experimente in geeigneter Weise höher gesetzt als die erste Bezugsdrehzahl, um mit dem obigen Ziel übereinzustimmen, und die Bezugsdauer wird auch in geeigneter Weise in einem Bereich von mehreren Dutzend Millisekunden gesetzt, um mit dem obigen Ziel übereinzustimmen.
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Zahlreiche Ausführungsformen weisen ferner einen Veränderungs-Beschränkungsschritt (S20) zum Beschränken der Veränderungen in der Verbrennungsmotordrehzahl auf einen mittels eines vorbestimmten Bezugsinkrements und eines vorbestimmten Bezugsdekrements definierten Bereich auf, indem das Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignal verarbeitet wird, das dem Filterschritt zugeführt wird, wenn im Niedrigdrehzahl-Ermittlungsschritt ermittelt wird, dass die Nachbearbeitung des Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignals erforderlich ist.
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Der Veränderungs-Beschränkungsschritt (S20) wird ausgeführt, indem von einer in einem vorherigen Zyklus berechneten Verbrennungsmotordrehzahl minus dem Bezugsdekrement und von einem Signal vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor ein größerer Wert oder von einer in einem vorherigen Zyklus berechneten Verbrennungsmotordrehzahl plus dem Bezugsinkrement und von einem Signal vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor ein kleinerer Wert als ein Verbrennungsmotordrehzahlsignal dem Filterschritt bereitgestellt wird.
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Mit anderen Worten, falls es eine plötzliche Veränderung in dem Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignal gibt, wird im Veränderungs-Beschränkungsschritt (S20) das Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignal nicht direkt für den Filterschritt verwendet. Stattdessen wird es, wenn das Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignal in einem mittels des Bezugsinkrements und des Bezugsdekrements definierten Bereich ist, für den Filterschritt verwendet, aber wenn das Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignal kleiner ist als der Wert, der durch Subtrahieren des Bezugsdekrements von der im vorherigen Zyklus berechneten Verbrennungsmotordrehzahl erhalten wird, wird der Wert als Verbrennungsmotordrehzahlsignal verwendet, das dem Filterschritt zugeführt wird. Wenn ferner das Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignal größer ist als der Wert, der durch Addieren des Bezugsinkrements zur im vorherigen Zyklus berechneten Verbrennungsmotordrehzahl erhalten wird, wird der Wert als Verbrennungsmotordrehzahlsignal verwendet, das dem Filterschritt zugeführt wird.
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Entsprechend wird das Drehzahl-Sensorsignal, das eine plötzliche Veränderung aufweist, bereits vor dem Filterschritt mittels des Veränderungs-Beschränkungsschritt (S20) gefiltert.
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Mit anderen Worten, wenn im Niedrigdrehzahl-Ermittlungsschritt ermittelt wird, dass die Nachbearbeitung des Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignals erforderlich ist, wird wie in den vorher erläuterten Ausführungsformen der Filterschritt nach dem Veränderungs-Beschränkungsschritt durchgeführt. Anders als in den vorher erläuterten Ausführungsformen ist es, obwohl im Niedrigdrehzahl-Ermittlungsschritt ermittelt wird, dass die Nachbearbeitung des Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignals nicht erforderlich ist, möglich, den Veränderungs-Beschränkungsschritt durchzuführen und eine glatte Verbrennungsmotordrehzahl-Veränderung zu erhalten.
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Das Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignal wird im Filterschritt (S30) mit einem Kalman-Filter gemäß den folgenden Gleichungen verarbeitet:
Prädiktionsschätzung der Zustandsvariablen:
Prädiktionsschätzung der Kovarianz:
P [k] = GP[k-1]GT + Q, Kalman-Matrix:
K[k] = P [k]CT(CP [k]CT + R) – 1, Zustandsschätzung:
Schätzungskovarianz:
P[k] = (1 – K[k]C)P [k], wobei die Zustandsvariablen eine Verbrennungsmotor-Winkelgeschwindigkeit ω
e und eine Verbrennungsmotor-Winkelbeschleunigung
ω .e sind, die dem Folgenden genügen:
wobei z ein Signal vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor ist, T
s eine Abtast-Zeit des Verbrennungsmotordrehzahlsignals ist, Q
1 und gemäß der Zuverlässigkeit Q
2 der Verbrennungsmotor-Winkelgeschwindigkeit und der Verbrennungsmotor-Winkelbeschleunigung relativ gesetzte Werte sind, und C ein 1 × 2 Vektor ist, da nur die Verbrennungsmotor-Winkelgeschwindigkeit praktisch gemessen werden kann.
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Ferner ist das in der Kalman-Matrix-Gleichung verwendete R der Wert zum Dämpfen des Rauschens des Verbrennungsmotordrehzahlsensors, der 1 × 1 Skalar-Konstantwert, der nach dem Ermitteln von Q1 und ermittelt Q2 wird, und kann durch Erhöhen von R eingestellt werden, um mit dem Ergebnis zu korrespondieren.
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Wenn die Verbrennungsmotor-Winkelgeschwindigkeit in der Zuverlässigkeit höher ist als die Verbrennungsmotor-Winkelbeschleunigung wird Q1 kleiner gesetzt als Q2. Wenn andererseits die Verbrennungsmotor-Winkelbeschleunigung in der Zuverlässigkeit höher ist als die Verbrennungsmotor-Winkelgeschwindigkeit, wird Q2 kleiner gesetzt als Q1.
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Das durch den Filterschritt passierende Signal der Verbrennungsmotordrehzahl hat – wie in 2 gezeigt – eine glatte Kurvenform ohne eine stark variable Schwingung und gleicht dem gemessenen Signal. Somit kann es für verschiedene Steuerungen einschließlich einer Kupplungssteuerung des Fahrzeugs und zur Erhöhung der Stabilität und Zuverlässigkeit der Steuerung verwendet werden.
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Außerdem veranschaulicht 2 das Verbrennungsmotordrehzahl-Sensorsignal A im Vergleich zum mittels der vorliegenden Erfindung verarbeiteten Signal B, wobei das Abdrosseln des Verbrennungsmotors vorausbestimmt wird, während ein Fahrzeug in einer Kriechfahrt bewegt wird.
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Die vorhergehenden Beschreibungen der spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sollen nicht als erschöpfend oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form einschränkend verstanden werden, und es sind offensichtlich viele Modifikationen und Variationen möglich angesichts der obigen Lehre. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern und dadurch dem Fachmann die Herstellung und den Gebrauch der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie von deren zahlreichen Alternativen und Modifikationen zu ermöglichen. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die angeführten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
C = [1 0], wobei z ein Signal vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor ist, Ts eine Abtast-Zeit des Verbrennungsmotordrehzahlsignals ist, Q1 und gemäß Q2 der Zuverlässigkeit der Verbrennungsmotor-Winkelgeschwindigkeit und der Verbrennungsmotor-Winkelbeschleunigung relativ gesetzte Werte sind, und das in der Kalman-Matrix-Gleichung verwendete R ein Wert zum Dämpfen des Rauschens des Verbrennungsmotordrehzahlsensors und ein 1 × 1 Skalar-Konstantwert ist, der nach dem Ermitteln von Q1 und Q2 ermittelt wird.
wobei z ein Signal vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor ist, Ts eine Abtast-Zeit des Verbrennungsmotordrehzahlsignals ist, Q1 und gemäß der Zuverlässigkeit Q2 der Verbrennungsmotor-Winkelgeschwindigkeit und der Verbrennungsmotor-Winkelbeschleunigung relativ gesetzte Werte sind, und C ein 1 × 2 Vektor ist, da nur die Verbrennungsmotor-Winkelgeschwindigkeit praktisch gemessen werden kann.
wobei z ein Signal vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor ist, Ts eine Abtast-Zeit des Verbrennungsmotordrehzahlsignals ist, Q1 und Q2 gemäß der Zuverlässigkeit der Verbrennungsmotor-Winkelgeschwindigkeit und der Verbrennungsmotor-Winkelbeschleunigung relativ gesetzte Werte sind, und das in der Kalman-Matrix-Gleichung verwendete R ein Wert zum Dämpfen des Rauschens des Verbrennungsmotordrehzahlsensors und ein 1×1 Skalar-Konstantwert ist, der nach dem Ermitteln von Q1 und Q2 ermittelt wird.