DE102014118942B4 - Verfahren zum Einstellen einer Motordrehzahl und/oder einer Motorlast ohne Anregung von durch einen Fahzeuginsassen wahrnehmbaren Fahrzeugschwingungen - Google Patents

Verfahren zum Einstellen einer Motordrehzahl und/oder einer Motorlast ohne Anregung von durch einen Fahzeuginsassen wahrnehmbaren Fahrzeugschwingungen Download PDF

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Abstract

Verfahren, das umfasst, dass:ein erstes Schwingungsniveau in einem Fahrzeug (100) geschätzt wird, das durch den Kontakt zwischen Reifen (174) des Fahrzeugs (100) und einer Straßenoberfläche bedingt ist, wenn das Fahrzeug (100) über die Straßenoberfläche fährt;undein zweites Schwingungsniveau in dem Fahrzeug (100) geschätzt wird, das durch einen Motor (102) in dem Fahrzeug (100) bedingt ist, dadurch gekennzeichnet,dass eine Drehzahl des Motors (102) und/oder eine Last an dem Motor (102) selektiv eingestellt werden, wenn das zweite Schwingungsniveau niedriger als das erste Schwingungsniveau ist.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Verfahren zum Einstellen einer Motordrehzahl und/oder einer Motorlast, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern, ohne dass Fahrzeugschwingungen angeregt werden, die durch einen Fahrzeuginsassen wahrnehmbar sind.
  • HINTERGRUND
  • Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft- und Kraftstoffgemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben, was ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Eine Luftströmung in den Motor wird mittels einer Drossel geregelt. Spezieller stellt die Drossel eine Drosselfläche ein, was die Luftströmung in den Motor vergrößert oder verkleinert. Wenn die Drosselfläche zunimmt, nimmt die Luftströmung in den Motor zu. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Gemisch an die Zylinder zu liefern und/oder eine gewünschte Drehmomentausgabe zu erreichen. Eine Erhöhung der Menge an Luft und Kraftstoff, die an die Zylinder geliefert werden, vergrößert die Drehmomentausgabe des Motors.
  • Bei Motoren mit Funkenzündung löst ein Zündfunken die Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemischs aus, das an die Zylinder geliefert wird. Bei Motoren mit Kompressionszündung verbrennt die Kompression in den Zylindern das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das an die Zylinder geliefert wird. Der Zündfunkenzeitpunkt und die Luftströmung können die primären Mechanismen zum Einstellen der Drehmomentausgabe der Motoren mit Funkenzündung sein, während die Kraftstoffströmung der primäre Mechanismus zum Einstellen der Drehmomentausgabe der Motoren mit Kompressionszündung sein kann.
  • Aus der DE 10 2004 039 756 A1 ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
  • In der DE 11 2009 002 475 T5 ist ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung in einem Fahrzeug beschrieben, bei dem die Amplitude von Hebe- oder Nickschwingungen ermittelt wird, um diese Schwingungen durch eine Steuerung des Fahrzeugmotors zu dämpfen.
  • Ferner beschreibt die DE 10 2009 000 088 B4 ein Verfahren zur Verminderung von Schwingungen, die durch einen Motor eines Fahrzeugs bedingt sind.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Steuern der Drehzahl eines Verbrennungsmotors und/oder der Last an diesem zu schaffen, mit dem die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Motors ohne Anregung von Schwingungen, die durch einen Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden können, verbessert wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Das Verfahren umfasst, dass ein erstes Schwingungsniveau in einem Fahrzeug geschätzt wird, das durch den Kontakt zwischen Reifen des Fahrzeugs und einer Straßenoberfläche bedingt ist, wenn das Fahrzeug über die Straßenoberfläche fährt. Ferner wird ein zweites Schwingungsniveau in dem Fahrzeug geschätzt, das durch einen Motor in dem Fahrzeug bedingt ist. Eine Drehzahl des Motors und/oder eine Last an dem Motor werden selektiv eingestellt, wenn das zweite Schwingungsniveau niedriger als das erste Schwingungsniveau ist.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
    • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
    • 3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Steuerverfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • In den Zeichnungen können Bezugszeichen erneut verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu maximieren, maximieren Steuersysteme und Steuerverfahren typischerweise die Motorlast für einen gegebenen Fahrzeugbetriebszustand, und sie minimieren die Motordrehzahl. Die Amplitude von Motorschwingungen nimmt im Allgemeinen zu, wenn die Motorlast erhöht wird, und sie nimmt ab, wenn die Motordrehzahl erhöht wird. Daher erhöht das Einstellen der Motorlast und der Motordrehzahl auf Werte, welche die Kraftstoffwirtschaftlichkeit maximieren, im Allgemeinen die Motorschwingungen. Diese erhöhten Motorschwingungen können durch Fahrzeuginsassen als störend wahrgenommen werden.
  • Ob die Insassen die Motorschwingungen wahrnehmen können, hängt von dem Niveau von Hintergrund- oder Maskierungsschwingungen ab, die an Insassenschnittstellen vorhanden sind (z.B. an Pedalen, am Sitz und am Lenkrad). Eine Maskierungsschwingung ist eine Schwingung, die durch andere Quellen als den Motor bedingt ist, beispielsweise durch eine Schwingung, die durch den Kontakt zwischen Reifen eines Fahrzeugs und einer Straßenoberfläche bedingt ist. Wenn das Niveau der Maskierungsschwingungen zunimmt, nimmt das Niveau der Motorschwingungen zu, das durch einen Fahrzeuginsassen toleriert werden kann, ohne als störend wahrgenommen zu werden.
  • Um die Anregung von Motorschwingungen zu vermeiden, die für Fahrzeuginsassen störend sind, begrenzen Steuersysteme und Steuerverfahren typischerweise die Motorlast und die Motordrehzahl auf Last/Drehzahlkombinationen, die ein akzeptierbares Niveau der Motorschwingungen ergeben. Die Grenzen, die der Motorlast und der Motordrehzahl auferlegt werden, können auf Bedingungen des schlimmsten Falls für die Wahrnehmbarkeit von Motorschwingungen basieren, beispielsweise beim Fahren auf einer glatten Straßenoberfläche. Da die meisten Straßenoberflächen nicht glatt sind, führt das Begrenzen der Motordrehzahl und der Motorlast auf diese Weise typischerweise zu einer höheren Motordrehzahl und einer geringeren Motorlast, als für die Kraftstoffwirtschaftlichkeit optimal ist.
  • Ein System und ein Verfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung schätzen das Niveau von Maskierungsschwingungen und stellen die Motordrehzahl und/oder die Motorlast zum Maximieren der Kraftstoffwirtschaftlichkeit ein, ohne dass störende Fahrzeugschwingungen erzeugt werden. Wenn das Niveau der Fahrzeugschwingungen, die durch den Motor bedingt sind, niedriger als das Niveau der Maskierungsschwingungen ist, verringern das System und das Verfahren die Motordrehzahl, und/oder sie erhöhen die Motorlast, wenn dadurch die Kraftstoffeffizienz des Motors verbessert wird. Auf diese Weise verwenden das System und das Verfahren die Maskierungsschwingungen zum Maximieren der Kraftstoffeffizienz des Motors.
  • Das System und das Verfahren können das Niveau der Maskierungsschwingungen basierend auf einer Eingabe eines Raddrehzahlsensors, eines Getriebe-Ausgangsdrehzahlsensors, eines Beschleunigungsmessers, der an einem Chassis angebracht ist (z.B. an einer Karosserie und/oder an einem Rahmen) und/oder eines Aufhängungsbewegungssensors schätzen. Das System und das Verfahren können das Niveau der Maskierungsschwingungen bei einer Frequenz schätzen, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Frequenz von Fahrzeugschwingungen liegt, die durch den Motor bedingt sind. Das System und das Verfahren können die Frequenz von Fahrzeugschwingungen, die durch den Motor bedingt sind, basierend auf der Zündungsfrequenz des Motors ermitteln.
  • Nun auf 1 Bezug nehmend, umfasst ein Fahrzeugsystem 100 einen Motor 102, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Der Betrag des Drehmoments, das durch den Motor 102 erzeugt wird, basiert auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf einem Tempomat basieren, der ein adaptives Tempomatsystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Nachfolgedistanz aufrecht zu erhalten.
  • Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 102 eingelassen. Lediglich beispielhaft kann das Einlasssystem 108 einen Einlasskrümmer 110 und ein Drosselventil 112 umfassen. Lediglich beispielhaft kann das Drosselventil 112 eine Drosselklappe mit einem drehbaren Blatt umfassen. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drossel-Aktuatormodul 116, welches das Öffnen des Drosselventils 112 regelt, um die Luftmenge zu steuern, die in den Einlasskrümmer 110 eingelassen wird.
  • Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 eingelassen. Obgleich der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Darstellungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Lediglich beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 114 kann einige der Zylinder deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
  • Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertakt-Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachstehend beschrieben sind, werden als der Einlasstakt, der Kompressionstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle 120 treten zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 auf. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen für den Zylinder 118 notwendig, um alle vier Takte zu durchlaufen.
  • Während des Einlasstakts wird Luft aus dem Einlasskrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingelassen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie z.B. in der Nähe des Einlassventils 122 jedes der Zylinder, in den Einlasskrümmer 110 eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
  • Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/KraftstoffGemisch in dem Zylinder 118. Während des Kompressionstakts komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Der Motor 102 kann ein Motor mit Kompressionszündung sein, in welchem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung sein, in welchem Fall ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 zum Erzeugen eines Zündfunkens in dem Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 aktiviert, welche das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit spezifiziert werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
  • Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann durch ein Zündfunken-Zeitpunktsignal gesteuert werden, das spezifiziert, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition mit der Kurbelwellendrehung in direkter Beziehung steht, kann der Betrieb des Zündfunken-Aktuatormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder stoppen.
  • Das Erzeugen des Zündfunkens kann als ein Zündungsereignis bezeichnet werden. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann die Fähigkeit aufweisen, den Zeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündungsereignis zu variieren. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann sogar dann in der Lage sein, den Zündfunkenzeitpunkt für ein nächstes Zündungsereignis variieren, wenn das Signal für den Zündfunkenzeitpunkt zwischen einem letzten Zündungsereignis und dem nächsten Zündungsereignis verändert wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen, und das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann den Zündfunkenzeitpunkt relativ zu dem TDC für alle Zylinder in dem Motor 102 um denselben Betrag variieren.
  • Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle 120 angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit zwischen dem Erreichen des TDC durch den Kolben und der Zeit definiert werden, zu welcher der Kolben zu einem unteren Totpunkt (BDC) zurückkehrt. Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich wieder von dem BDC aufwärts zu bewegen, und er treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 heraus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
  • Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 und/oder die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 und/oder die Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) für mehrere Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern.
  • Die Zeit, zu der das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann durch einen Einlass-Nockenphasensteller 148 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Die Zeit, zu der das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann durch einen Auslass-Nockenphasensteller 150 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Ein Ventil-Aktuatormodul 158 kann den Einlass- und den Auslass-Nockenphasensteller 148, 150 basierend auf Signalen von dem ECM 114 steuern. Wenn er implementiert ist, kann ein variabler Ventilhub ebenso durch das Ventil-Aktuatormodul 158 gesteuert werden.
  • Das Ventil-Aktuatormodul 158 kann den Zylinder 118 deaktivieren, indem das Öffnen des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 abgeschaltet wird. Das Ventil-Aktuatormodul 158 kann das Öffnen des Einlassventils 122 abschalten, indem das Einlassventil 122 von dem Einlass-Nockenphasensteller 148 entkoppelt wird. Auf ähnliche Weise kann das Ventil-Aktuatormodul 158 das Öffnen des Auslassventils 130 abschalten, indem das Auslassventil 130 von dem Auslass-Nockenphasensteller 150 abgekoppelt wird. Gemäß verschiedenen Implementierungen kann das Ventil-Aktuatormodul 158 das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 unter Verwendung von anderen Einrichtungen als Nockenwellen steuern, wie beispielsweise unter der Verwendung von elektromagnetischen oder elektrohydraulischen Aktuatoren.
  • Das Drehmoment, das an der Kurbelwelle 120 ausgegeben wird, wird über ein Antriebsstrangsystem 160 auf Räder 162 übertragen. Das Antriebsstrangsystem 160 umfasst einen Drehmomentwandler 164, ein Getriebe 166, eine Antriebswelle 168, ein Differential 170 und Achswellen 172. Der Drehmomentwandler 164, das Getriebe 166 und das Differential 170 verstärken das Motordrehmoment mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen, um ein Achsendrehmoment an den Achswellen 172 zu liefern. Das Achsendrehmoment dreht die Räder 162 und die Reifen 174, die an den Rädern 162 angebracht sind. Wenn die Reifen 174 den Boden berühren, bewegt die Drehung der Reifen 174 das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts.
  • Das Motorsystem 100 kann die Position der Kurbelwelle 120 unter Verwendung eines Kurbelwellen-Positionssensors (CKP-Sensors) 176 messen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 178 gemessen werden. Der ECT-Sensor 178 kann in dem Motor 102 oder an anderen Orten angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie beispielsweise in einem Kühler (nicht gezeigt).
  • Der Druck in dem Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 180 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorvakuum gemessen werden, das die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 110 ist. Die Luftmassenströmungsrate in den Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Luftmassenströmungssensors (MAF-Sensors) 182 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 182 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 112 umfasst.
  • Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann die Position des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 184 überwachen. Die Umgebungstemperatur der Luft, die in den Motor 102 angesaugt wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 186 gemessen werden. Die Ausgangsdrehzahl des Getriebes 166 kann unter Verwendung eines Getriebe-Ausgangsdrehzahlsensors (TOS-Sensors) 188 gemessen werden. Die Drehzahl der Räder 162 kann unter Verwendung eines Raddrehzahlsensors (WSS) 190 gemessen werden.
  • Die Beschleunigung eines Chassis (nicht gezeigt), an dem der Motor 102 angebracht ist, kann unter Verwendung eines Chassis-Beschleunigungssensors (CAS) 192 gemessen werden. Das Chassis kann eine Karosserie und/oder einen Rahmen umfassen. Die Position einer Aufhängungskomponente (z.B. eines Querlenkers) relativ zum Chassis kann unter Verwendung eines Aufhängungspositionssensors (SPS) 194 gemessen werden. Gemäß einem Beispiel ist der SPS-Sensor 194 ein Fahrhöhensensor, der zwischen der Aufhängungskomponente und dem Chassis angebracht ist. Das ECM 114 kann Signale der Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
  • Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul (TCM) 196 in Verbindung stehen, um Gangwechsel in dem Getriebe 166 abzustimmen. Beispielsweise kann das ECM 114 das Motordrehmoment während eines Gangwechsels verringern. Obgleich einige der Sensorsignale derart gezeigt sind, dass sie an das TCM 196 geliefert werden, kann das TCM 196 diese Sensorsignale an das ECM 114 übertragen. Alternativ können diese Sensorsignale direkt an das ECM 114 geliefert werden. Bei verschiedenen Implementierungen können verschiedene Funktionen des ECM 114 und des TCM 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
  • Nun auf 2 Bezug nehmend, umfasst eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 ein Fahrer-Drehmomentanforderungsmodul 202. Das Fahrer-Drehmomentanforderungsmodul 202 ermittelt eine Fahrer-Drehmomentanforderung basierend auf der Fahrereingabe von dem Fahrereingabemodul 104. Das Fahrer-Drehmomentanforderungsmodul 202 kann eine oder mehrere Abbildungen der Gaspedalposition auf ein gewünschtes Drehmoment speichern, und es kann die Fahrer-Drehmomentanforderung basierend auf einer Ausgewählten der Abbildungen ermitteln. Das Fahrer-Drehmomentanforderungsmodul 202 gibt die Fahrer-Drehmomentanforderung aus.
  • Ein Motordrehzahl-Ermittlungsmodul 204 ermittelt eine Motordrehzahl. Das Motordrehzahl-Ermittlungsmodul 204 kann die Motordrehzahl basierend auf der Kurbelwellenposition von dem CKP-Sensor 176 ermitteln. Beispielsweise kann das Motordrehzahl-Ermittlungsmodul 204 die Motordrehzahl basierend auf einer Zeitdauer einer Kurbelwellendrehung ermitteln, die einer Anzahl von Zahndetektierungen entspricht. Das Motordrehzahl-Ermittlungsmodul 204 gibt die Motordrehzahl aus.
  • Ein Schwingungsniveaumodul 206 schätzt die Amplitude oder das Niveau von Schwingungen in dem Fahrzeug, die durch verschiedene Quellen bedingt sind. Das Schwingungsniveaumodul 206 schätzt ein erstes Schwingungsniveau in dem Fahrzeug, das durch den Kontakt zwischen den Reifen 174 des Fahrzeugs und einer Straßenoberfläche (nicht gezeigt) bedingt ist, wenn das Fahrzeug über die Straßenoberfläche fährt. Das erste Schwingungsniveau kann als ein Maskierungsschwingungsniveau bezeichnet werden. Das Schwingungsniveaumodul 206 kann das erste Schwingungsniveau basierend auf der Getriebeausgangsdrehzahl von dem TOS-Sensor 188, der Raddrehzahl von dem WSS 190, der Chassisbeschleunigung von dem CAS 192 und/oder der Aufhängungsposition von dem SPS 194 schätzen. Das Schwingungsniveaumodul 206 kann das erste Schwingungsniveau basierend auf einer zeitlichen Ableitung (beispielsweise basierend auf einer Ableitung erster und/oder zweiter Ordnung) oder basierend auf einem Integral der Getriebeausgangsdrehzahl, der Raddrehzahl, der Chassisbeschleunigung und/oder der Aufhängungsposition schätzen.
  • Das Schwingungsniveaumodul 206 schätzt ein zweites Schwingungsniveau in dem Fahrzeug, das durch den Motor 102 bedingt ist. Das Schwingungsniveaumodul 206 kann das zweite Schwingungsniveau, das auf einem angewiesenen Motordrehmoment basiert, basierend auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen dem angewiesenen Motordrehmoment und dem zweiten Schwingungsniveau schätzen. Die vorbestimmte Beziehung kann in einer Nachschlagetabelle und/oder in einer Gleichung verkörpert werden. Das Schwingungsniveaumodul 206 gibt das erste und das zweite Schwingungsniveau aus.
  • Ein Schwingungsfrequenzmodul 208 ermittelt die Frequenz von Schwingungen in dem Fahrzeug, die durch verschiedene Quellen bedingt sind. Das Schwingungsfrequenzmodul 208 kann eine erste Frequenz von Fahrzeugschwingungen, die durch den Motor 102 bedingt sind, basierend auf einer Zündungsfrequenz des Motors 102 ermitteln. Beispielsweise kann das Schwingungsfrequenzmodul 208 die erste Frequenz gleich der Zündungsfrequenz des Motors 102 setzen. Das Schwingungsfrequenzmodul 208 gibt die erste Frequenz aus.
  • Das Schwingungsniveaumodul 206 kann das erste Schwingungsniveau bei einer zweiten Frequenz schätzen, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der ersten Frequenz liegt. Gemäß einem Beispiel verwendet das Schwingungsniveaumodul 206 eine Fourier-Transformation, um eine Frequenzverteilung eines Rohsignals zu erhalten, das die Getriebeausgangsdrehzahl, die Raddrehzahl, die Chassisbeschleunigung oder die Aufhängungsposition angibt. Gemäß einem weiteren Beispiel verwendet das Schwingungsniveaumodul 206 eine Fourier-Transformation, um eine Frequenzverteilung einer zeitlichen Ableitung des Rohrsignals zu erhalten. Bei beiden Beispielen schätzt das Schwingungsniveaumodul 206 das erste Schwingungsniveau basierend auf einem Maximum in der Frequenzverteilung, das innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der ersten Frequenz liegt.
  • Ein Motorlaststeuermodul 210 steuert den Betrag der Last an dem Motor 102. Das Motorlaststeuermodul 210 kann die Motorlast einstellen, indem das TCM 196 angewiesen wird, das Getriebe 166 umzuschalten. Das Motorlaststeuermodul 210 kann die Motorlast verringern, indem ein Herunterschalten angewiesen wird, und die Motorlast erhöhen, indem ein Hochschalten angewiesen wird.
  • Das Motorlaststeuermodul 210 kann die Motorlast erhöhen, wenn das erste Schwingungsniveau höher als das zweite Schwingungsniveau ist und das Erhöhen der Motorlast die Kraftstoffeffizienz des Motors 102 erhöhen wird. Das Motorlaststeuermodul 210 kann basierend auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Motorlast und der Kraftstoffeffizienz des Motors 102 ermitteln, ob das Erhöhen der Motorlast die Kraftstoffeffizienz des Motors 102 erhöhen wird. Die vorbestimmte Beziehung kann in einer Nachschlagetabelle und/oder in einer Gleichung verkörpert werden, und sie kann in Abhängigkeit von der Motordrehzahl variieren.
  • Ein Motordrehmomentsteuermodul 212 steuert den Betrag des Drehmoments, das durch den Motor 102 erzeugt wird, indem ein gewünschtes Motordrehmoment ausgegeben wird, das als ein angewiesenes Motordrehmoment bezeichnet werden kann. Das Motordrehmomentsteuermodul 212 kann das gewünschte Motordrehmoment basierend auf der Fahrer-Drehmomentanforderung und/oder basierend auf anderen Drehmomentanforderungen ermitteln. Die anderen Drehmomentanforderungen können beispielsweise Drehmomentverringerungen zum Schutz vor einer überhöhten Motordrehzahl, Drehmomenterhöhungen zum Verhindern eines Abwürgens und Drehmomentverringerungen umfassen, die durch das TCM 196 angefordert werden, um Gangwechsel aufzunehmen. Das Motordrehmomentsteuermodul 212 gibt das angewiesene Motordrehmoment aus.
  • Ein Motordrehzahlsteuermodul 214 steuert die Motordrehzahl, indem eine gewünschte Motordrehzahl ausgegeben wird. Das Motordrehzahlsteuermodul 214 kann die Motordrehzahl verringern, wenn das erste Schwingungsniveau höher als das zweite Schwingungsniveau ist und das Verringern der Motordrehzahl die Kraftstoffeffizienz des Motors 102 erhöhen wird. Das Motordrehzahlsteuermodul 214 kann basierend auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Motordrehzahl und der Kraftstoffeffizienz des Motors 102 ermitteln, ob das Erhöhen der Motordrehzahl die Kraftstoffeffizienz des Motors 102 erhöhen wird. Die vorbestimmte Beziehung kann in einer Nachschlagetabelle und/oder in einer Gleichung verkörpert werden, und sie kann in Abhängigkeit von der Motorlast variieren.
  • Bei verschiedenen Implementierungen können das Motorlaststeuermodul 210 und das Motordrehzahlsteuermodul 214 Grenzen festlegen, die auf die Motorlast und die Motordrehzahl angewendet werden, anstatt dass die Motorlast und die Motordrehzahl eingestellt werden. Beispielsweise kann das Motorläststeuermodul 210 eine obere Grenze erhöhen, die auf die Motorlast angewendet wird, wenn das erste Schwingungsniveau höher als das zweite Schwingungsniveau ist und das Erhöhen der Motorlast die Kraftstoffeffizienz des Motors 102 erhöhen wird. Gemäß einem anderen Beispiel kann das Motordrehzahlsteuermodul 214 eine untere Grenze verringern, die auf die Motordrehzahl angewendet wird, wenn das erste Schwingungsniveau höher als das zweite Schwingungsniveau ist und das Verringern der Motordrehzahl die Kraftstoffeffizienz des Motors 102 erhöhen wird. Die Module 210, 214 können die Grenzen für die Motorlast bzw. Motordrehzahl in einer Nachschlagetabelle speichern.
  • Ein Zylinderaktivierungsmodul 216 kann Zylinder in dem Motor 102 basierend auf der Fahrer-Drehmomentanforderung deaktivieren. Das Zylinderaktivierungsmodul 216 kann einen oder mehrere (beispielsweise alle) Zylinder in dem Motor 102 deaktivieren, wenn der Motor 102 die Fahrer-Drehmomentanforderung erfüllen kann, während der bzw. die Zylinder deaktiviert sind. Das Zylinderaktivierungsmodul 216 kann die Zylinder reaktivieren, wenn der Motor 102 die Fahrer-Drehmomentanforderung nicht erfüllen kann, während der bzw. die Zylinder deaktiviert sind. Das Zylinderaktivierungsmodul 216 gibt die Anzahl der aktivierten Zylinder aus.
  • Die Anzahl der aktiven Zylinder in dem Motor 102 beeinflusst die Zündungsfrequenz des Motors 102. Bei einer gegebenen Motordrehzahl kann beispielsweise das Verringern der Anzahl der aktiven Zylinder von 8 auf 4 die Zündungsfrequenz des Motors 102 von 60 Hertz (Hz) auf 30 Hz verringern. Bei diesem Beispiel kann das Niveau der Maskierungsschwingungen bei 30 Hz höher als bei 60 Hz sein. Daher kann das Zylinderaktivierungsmodul 216 Zylinder deaktivieren, um die Frequenz von Schwingungen, die durch den Motor 102 bedingt sind, auf die Frequenz einer Maskierungsschwingung anpassen, die eine größere Amplitude bezogen auf das gegenwärtige Maskierungsschwingungsniveau aufweist.
  • Ein Drosselsteuermodul 218 gibt eine gewünschte Drosselposition aus, und das Drossel-Aktuatormodul 216 stellt die Position des Drosselventils 112 ein, um die gewünschte Drosselposition zu erreichen. Das Drosselsteuersignal kann eine gewünschte Drosselposition angeben. Ein Kraftstoffsteuermodul 220 erzeugt ein Kraftstoffsteuersignal, und das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 steuert die Kraftstoffeinspritzung in dem Motor 102 basierend auf dem Kraftstoffsteuersignal. Das Kraftstoffsteuersignal kann eine gewünschte Kraftstoffzufuhrrate angeben. Ein Zündfunkensteuermodul 222 erzeugt ein Zündfunkensteuersignal, und das Zündfunken-Aktuatormodul 126 steuert die Zündkerze 128 basierend auf den Zündfunkensteuersignal. Das Zündfunkensteuersignal kann einen gewünschten Zündfunkenzeitpunkt angeben.
  • Das Drosselsteuermodul 218, das Kraftstoffsteuermodul 220 und das Zündfunkensteuermodul 222 können die Drosselposition, die Kraftstoffzufuhrrate bzw. den Zündfunkenzeitpunkt einstellen, um das gewünschte Motordrehmoment und/oder die gewünschte Motordrehzahl zu erreichen. Bei einem Beispiel stellen das Drosselsteuermodul 218 und das Zündfunkensteuermodul 222 die Drosselposition und den Zündfunken basierend auf dem gewünschten Motordrehmoment ein, und das Kraftstoffsteuermodul 220 stellt die Kraftstoffzufuhrrate basierend auf dem gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis ein. Bei diesem Beispiel kann das Motorlaststeuermodul 210 sicherstellen, dass das zweite Schwingungsniveau niedriger als das erste Schwingungsniveau ist, indem die Motorlast eingestellt wird.
  • Nun auf 3 Bezug nehmend, beginnt bei 302 ein Verfahren zum Einstellen der Motordrehzahl und/oder der Motorlast, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern, ohne Fahrzeugschwingungen anzuregen, die durch einen Fahrzeuginsassen wahrnehmbar sind. Bei 304 schätzt das Verfahren ein erstes Niveau der Fahrzeugschwingungen, die durch den Kontakt zwischen Reifen eines Fahrzeugs und einer Straßenoberfläche bedingt sind. Das Verfahren kann das erste Schwingungsniveau basierend auf einer Getriebeausgangsdrehzahl, einer Raddrehzahl, einer Chassisbeschleunigung, einer Aufhängungsposition und/oder einer Zeitableitung von diesen schätzen.
  • Bei 306 schätzt das Verfahren ein zweites Niveau der Fahrzeugschwingungen, die durch einen Motor des Fahrzeugs bedingt sind. Das Verfahren kann das zweite Schwingungsniveau, das auf einem angewiesenen Motordrehmoment basiert, basierend auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen dem angewiesenen Motordrehmoment und dem zweiten Schwingungsniveau schätzen. Die vorbestimmte Beziehung kann in einer Nachschlagetabelle und/oder einer Gleichung verkörpert werden.
  • Bei 308 ermittelt das Verfahren eine erste Frequenz der Fahrzeugschwingungen, die durch den Motor bedingt sind, basierend auf einer Zündungsfrequenz des Motors. Das Verfahren kann beispielsweise die erste Frequenz gleich der Zündungsfrequenz des Motors setzen. Das Verfahren kann das erste Schwingungsniveau bei einer zweiten Frequenz schätzen, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der ersten Frequenz liegt. Beispielsweise kann das Verfahren bei 304 eine Fourier-Transformation verwenden, um eine Frequenzverteilung eines Signals zu erhalten, das die Getriebeausgangsdrehzahl, die Raddrehzahl, die Chassisbeschleunigung, die Aufhängungsposition oder eine Ableitung oder ein Integral von diesen angibt. Anschließend kann das Verfahren bei 308 das erste Schwingungsniveau basierend auf einem Maximum in der Frequenzverteilung schätzen, das innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der ersten Frequenz liegt.
  • Bei 310 ermittelt das Verfahren, ob das zweite Schwingungsniveau niedriger als das erste Schwingungsniveau ist. Wenn das zweite Schwingungsniveau niedriger als das erste Schwingungsniveau ist, fährt das Verfahren bei 312 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 304 fort.
  • Bei 312 ermittelt das Verfahren, ob ein Erhöhen der Motorlast die Kraftstoffeffizienz des Motors erhöhen wird. Wenn das Erhöhen der Motorlast die Kraftstoffeffizienz des Motors erhöhen wird, fährt das Verfahren bei 314 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 316 fort. Bei 314 erhöht das Verfahren die Motorlast. Alternativ kann das Verfahren eine obere Grenze erhöhen, die auf die Motorlast angewendet wird.
  • Bei 316 ermittelt das Verfahren, ob ein Verringern der Motordrehzahl die Kraftstoffeffizienz des Motors erhöhen wird. Wenn das Verringern der Motordrehzahl die Kraftstoffeffizienz des Motors erhöhen wird, fährt das Verfahren bei 314 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 316 fort. Bei 314 verringert das Verfahren die Motordrehzahl. Alternativ kann das Verfahren eine untere Grenze verringern, die auf die Motordrehzahl angewendet wird.
  • Die vorstehende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
  • In dieser Anmeldung einschließlich der nachstehenden Definitionen kann der Ausdruck Modul durch den Ausdruck Schaltung ersetzt werden. Der Ausdruck Modul kann sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale integrierte Schaltung; eine Schaltung der kombinatorischen Logik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; einen Speicher (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird; andere geeignete Hardwarekomponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller von den vorstehenden Gegenständen, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, beziehen, ein Teil von diesen sein oder diese umfassen.
  • Der Ausdruck Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann eine Software, eine Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen, und er kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzter Prozessor umfasst einen einzelnen Prozessor, der einen Teil des Codes oder den gesamten Code mehrerer Module ausführt. Der Ausdruck Gruppenprozessor umfasst einen Prozessor, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessoren einen Teil des Codes oder den gesamten Code eines oder mehrerer Module ausführt. Der Ausdruck gemeinsam genutzter Speicher umfasst einen einzelnen Speicher, der einen Teil des Codes oder den gesamten Code mehrerer Module speichert. Der Ausdruck Gruppenspeicher umfasst einen Speicher, der in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen Teil oder den gesamten Code eines oder mehrerer Module speichert. Der Ausdruck Speicher kann eine Teilmenge des Ausdrucks computerlesbares Medium bezeichnen. Der Ausdruck computerlesbares Medium umfasst keine vorübergehenden elektrischen und elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten, und dieses kann daher als zugreifbar und nicht flüchtig angesehen werden. Nicht einschränkende Beispiele des nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind ein nicht flüchtiger Speicher, ein magnetischer Speicher und ein optischer Speicher.
  • Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen und/oder auf diese angewiesen sein.

Claims (10)

  1. Verfahren, das umfasst, dass: ein erstes Schwingungsniveau in einem Fahrzeug (100) geschätzt wird, das durch den Kontakt zwischen Reifen (174) des Fahrzeugs (100) und einer Straßenoberfläche bedingt ist, wenn das Fahrzeug (100) über die Straßenoberfläche fährt;und ein zweites Schwingungsniveau in dem Fahrzeug (100) geschätzt wird, das durch einen Motor (102) in dem Fahrzeug (100) bedingt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahl des Motors (102) und/oder eine Last an dem Motor (102) selektiv eingestellt werden, wenn das zweite Schwingungsniveau niedriger als das erste Schwingungsniveau ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die Motordrehzahl selektiv verringert wird, wenn das zweite Schwingungsniveau niedriger als das erste Schwingungsniveau ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass die Motordrehzahl verringert wird, wenn das zweite Schwingungsniveau niedriger als das erste Schwingungsniveau ist und das Verringern der Motordrehzahl eine Kraftstoffeffizienz des Motors (102) erhöht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die Motorlast selektiv erhöht wird, wenn das zweite Schwingungsniveau niedriger als das erste Schwingungsniveau ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst, dass die Motorlast erhöht wird, wenn das zweite Schwingungsniveau niedriger als das erste Schwingungsniveau ist und das Erhöhen der Motorlast eine Kraftstoffeffizienz des Motors (102) erhöht.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: eine erste Frequenz der Fahrzeugschwingungen, die durch den Motor (102) bedingt sind, ermittelt wird; und das erste Schwingungsniveau bei einer zweiten Frequenz, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der ersten Frequenz liegt, geschätzt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass: eine erste Frequenzverteilung der Fahrzeugschwingungen, die durch den Kontakt zwischen den Reifen (174) des Fahrzeugs (100) und der Straßenoberfläche bedingt sind, erhalten wird; und das erste Schwingungsniveau basierend auf einem Maximum in der Frequenzverteilung, das innerhalb des vorbestimmten Bereichs der ersten Frequenz liegt, geschätzt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass das erste Schwingungsniveau basierend auf einer Raddrehzahl, einer Getriebeausgangsdrehzahl, einer Chassisbeschleunigung und/oder einer Aufhängungsbewegung geschätzt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst, dass das erste Schwingungsniveau basierend auf einer zeitlichen Ableitung und/oder einem Integral der Raddrehzahl, der Getriebeausgangsdrehzahl, der Chassisbeschleunigung und/oder der Aufhängungsbewegung geschätzt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass das zweite Schwingungsniveau basierend auf einem angewiesenen Motordrehmoment geschätzt wird.
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