DE102016119961A1

DE102016119961A1 - Verfahren zum Erfassen einer Rückwärtsrotation eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug unter Verwendung eines Zahnperiodenverhältnisses einer Kurbelwelle

Info

Publication number: DE102016119961A1
Application number: DE102016119961.3A
Authority: DE
Inventors: Tae-Kwang EOM; Jung-Suk Han; Chang-Hyun Lim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2017-06-22
Also published as: US20170176288A1; CN106948957B; KR20170072049A; US10139312B2; CN106948957A; KR101795187B1

Abstract

Ein Verfahren zum Erfassen einer Rückwärtsrotation eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug weist auf: Detektieren (S110) von Zahnperioden (tn) unter Verwendung eines Kurbelwellenwinkeldetektionssensors und Speichern der detektierten Zahnperioden (tn) in einem Puffer der ECU, Berechnen (S120) eines Zahnperiodenverhältnisses (Rn) zwischen einer gemessenen Zahnperiode (tn) und einer Zahnperiode (tn + 1), welche unmittelbar davor gemessen wurde, Ermitteln (S130), ob das Zahnperiodenverhältnis (Rn) größer als ein erster Referenzwert ist, Aktualisieren (S140) des Zahnperiodenwerts, welcher in dem Puffer gespeichert ist, durch Messen einer der jüngsten Zahnperiode (tn), wenn Zahnperiodenverhältnis (Rn) größer als der erste Referenzwert ist, Berechnen (S150) des Zahnperiodenverhältnisses (Rn) unter Verwendung des aktualisierten Zahnperiodenwerts (tn), und Ermitteln (S160, S170) eines Rückwärtsrotation-Zustands des Verbrennungsmotors durch Prüfen, ob die Veränderung ein vorbestimmtes Muster zeigt, nachdem eine Veränderung des Werts des Zahnperiodenverhältnisses beobachtet wurde.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der Priorität der am 16. Dezember 2015 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2015-0180403 , die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer Rückwärtsrotation eines Verbrennungsmotors und insbesondere ein Verfahren zum Erfassen einer Rückwärtsrotation eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug, welches mit einer Leerlauf-Stopp-und-Start-(ISG-)Vorrichtung (wobei ISG kurz für „Leerlauf-Stopp-und-Start“ steht) ausgestattet ist, welche dazu eingerichtet ist, den Verbrennungsmotor automatisch bei einem Leerlauf oder einer Verzögerung des Fahrzeugs abzuschalten (bzw. zu stoppen) und automatisch den abgeschalteten Verbrennungsmotor einzuschalten (bzw. zu starten).
Hintergrund
In jüngsten Jahren ist gegenwärtig die Verwendung des Fahrzeugs, welches mit einer Leerlauf-Stopp-und-Start-(ISG-)Vorrichtung ausgerüstet ist, im Zunehmen, um eine Kraftstoffeffizienzverbesserung-Anforderung zu erfüllen. In der bezogenen Technik kann ein Fahrzeug, welches eine ISG-Vorrichtung aufweist, abgeschaltet bzw. gestoppt werden durch Erhalten einer Information, beispielsweise über eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors, einer Kühlwassertemperatur, eines Drückens/Loslassens eines Gaspedals und eines Ein/Aus-Zustands eines Bremspedals, etc. Der Verbrennungsmotor kann abgeschaltet werden, falls der Verbrennungsmotor einen Leerlauf-Zustand für eine vorbestimmte Zeitdauer beibehält, wodurch die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessert wird.
Im Fall solch eines Fahrzeugs, welches mit der ISG-Vorrichtung ausgestattet ist, wird der Verbrennungsmotor eingeschaltet, wenn eine Einschaltabsicht eines Fahrers, z.B. die Betätigung eines Gaspedals, etc., nach der Aktivierung der ISG-Vorrichtung, bestätigt wird. Um zur Zeit eines Verbrennungsmotorstarts eine Startstabilität zu erhalten, ist es erforderlich, eine Synchronisationssteuerung des Verbrennungsmotors durch präzises Ermittelns eines Winkels einer Kurbelwelle beim Starten des Verbrennungsmotors durchzuführen.
3 ist eine Ansicht, welche eine Kurbelwellenwinkeldetektionsvorrichtung zum Messen eines Rotationswinkels der Kurbelwelle darstellt. Ein Sensorrad (z.B. ein Geberzahnrad) 20, welches koaxial mit einer Kurbelwelle 30 installiert ist, weist eine Mehrzahl von Zähnen 21 an einem Außenumfang davon auf. Ein Zahn oder zwei Zähne von den Zähnen 21 fehlen, um einen oberen Totpunkt des Kolbens anzugeben. Ein Kurbelwellenwinkelsensor 10 ist nahe dem Sensorrad 20 installiert, um die Anwesenheit der Zähne 21 zu detektieren. Der Kurbelwellenwinkelsensor 10 ist in der Lage, ein vorbestimmtes Wellenformsignal (bzw. ein Signal einer vorbestimmten Wellenform), wie in 2 gezeigt, durch Detektieren der Zähne, welche vor dem Sensor bei der Rotation des Sensorrads 20 vorbei laufen, zu übertragen. In der Wellenform wird die Zeitdauer von einer fallenden Flanke aus zur nächsten fallenden Flanke eine Zahnperiode (T) genannt. Der Rotationswinkel der Kurbelwelle 30 kann durch Analysieren des oben genannten Signals gemessen werden.
Im Fall der Leerlaufabschaltung des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs, in dem eine ISG-Vorrichtung eingebaut ist, kann ein Verbrennungsmotorrückwärtsrotation-Phänomen auftreten, da die Kurbelwelle, z.B. aufgrund einer Reibung, etc., zwischen Fahrzeugrädern und dem Untergrund, fluktuiert (bzw. sich leicht dreht) bevor der Verbrennungsmotor vollständig abschaltet (ein Stillstand). Aus diesem Grund ist es im Fall des Fahrzeugs, in dem eine ISG-Vorrichtung eingebaut ist, für einen stabilen Neustart des Verbrennungsmotors essentiell, jegliche Rückwärtsrotation und jegliches Rückwärtsrotationsniveau (z.B. einen Wert – beispielsweise eine Dauer – der Rückwärtsrotation) des Verbrennungsmotors zur Zeit der Leerlaufabschaltungsphase des Verbrennungsmotors zu detektieren.
Um jegliche Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors zu ermitteln, wird gemäß der bezogenen Technik eine Information über eine Nockenform, welche mittels einer durch den Kurbelwellenwinkelsensor gemessenen Zahnperiode gemessen werden kann, oder der Information über eine Nockenform, welche unter Verwendung eines Nockensensors gemessen werden kann, verwendet.
Erläuterung
Für einen stabilen Verbrennungsmotorneustart eines Fahrzeugs, in dem eine ISG-Vorrichtung eingebaut ist, ist es erforderlich, jegliche Rückwärtsrotation und jegliches Rückwärtsrotationsniveau des Verbrennungsmotors zur Zeit einer Leerlaufabschaltungsphase des Verbrennungsmotors präzise zu detektieren. Für diese Detektion wird eine Zahnperiode, welche unter Verwendung eines Kurbelwellenwinkelsensors gemessen wird, verwendet.
Im Fall eines konventionellen Rückwärtsrotation-Detektionsalgorithmus wird die Verbrennungsmotorrückwärtsrotation detektiert mit Hilfe der Form eines Zielrads (z.B. des Sensorrads) oder einer Interaktionsformel (bzw. einer Formel über ein Zusammenwirken der Komponenten), welche Variablen verwendet, welche basierend auf der Art von Kurbelwellenwinkeldetektionssensor unterschiedlich sind. Da beispielsweise ein Kurbelwellenwinkeldetektionssensor, welcher an dem Fahrzeug, in dem eine ISG-Vorrichtung eingebaut ist, installiert ist, und der Kurbelwellendetektionssensor, welcher an dem Fahrzeug, in welchem die ISG-Vorrichtung nicht eingebaut ist, voneinander verschieden sein können, sind die Variablen der Interaktionsformeln, welche verwendet werden, um die Verbrennungsmotorrückwärtsrotation zu detektieren, in beiden Fahrzeugen unterschiedlich.
Um die oben genannten Probleme zu verbessern, sollte der Steuerungsalgorithmus für jede Art von Fahrzeugen und jede Art der Sensoren, welche in den Fahrzeugen genutzt werden, unterschiedlich entwickelt werden, was folglich in der Erhöhung der Arbeitsbelastung beim Entwickeln des Fahrzeugsteuerungssystems resultiert.
In dem Rückwärtsrotation-Detektionsalgorithmus des konventionellen Fahrzeugs, in welchem die ISG-Vorrichtung nicht eingebaut ist, ist die oben genannte Messung lediglich im Fall des Lange-Zeit-Rücklaufs, bei dem die Rückwärtsrotation relativ lang ist, erhältlich.
Der Bereich der Rückwärtsrotation kann aus einem Lange-Zeit-Rücklauf, einem Kurze-Zeit-Rücklauf oder einem Mittlere-Zeit-Rücklauf gebildet sein. Da es schwierig ist, eine gewünschte Verbrennungsmotorstartstabilität sogar beim Auftreten der Rückwärtsrotation zu erzielen, ist es erforderlich, einen neuen Algorithmus zu entwickeln, welcher in der Lage ist, alle Bereiche, in denen die Rückwärtsrotationen auftreten können, abzudecken.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung/Offenbarung ist es, ein Verfahren zum Erfassen einer Rückwärtsrotation eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug zu schaffen, welches verglichen mit einem konventionellen Rückwärtsrotation-Detektionsverfahren gemeinsam bzw. gleichermaßen in dem Fall, in dem die Fahrzeugarten und Messsensoren verschieden sind, (z.B. gemeinsam / gleichermaßen für unterschiedliche Fahrzeugarten und unterschiedliche Messsensoren) genutzt werden kann, und wobei jegliche Rückwärtsrotation unter Abdecken aller Bereiche, in denen die Rückwärtsrotationen auftreten können, erfasst werden kann.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben das Rückwärtsrotation-Phänomen untersucht und die Trägheitskraft bei der Rückwärtsrotation analysiert. Die Erfinder haben eine neue Charakteristik (bzw. eine neue charakteristische Eigenschaft) in einem Zahnperiodenverhältnis festgestellt, welche Charakteristik auf zahlreiche Fahrzeuge und Detektionssensoren gemeinsam bzw. gleichermaßen angewendet werden kann und erhalten werden kann, wenn die Zahnperioden, welche aufgrund der Form des Verbrennungsmotor-Zielrads (z.B. des Sensorrads) oder der Art von Kurbelwellenwinkelsensor verschieden sind, in ein Zahnperiodenverhältnis, welches einem Verhältnis zwischen der momentanen Zahnperiode und der nächsten Zahnperiode entspricht, umgewandelt werden.
Konkreter haben die Erfinder eine neue Charakteristik dahingehend festgestellt, dass, falls die gemessene Zahnperiode in ein Zahnperiodenverhältnis umgewandelt wird, das Zahnperiodenverhältnis in einem Bereich (etwa 0,8~1,2) eines konstanten Werts bei Verdichtungs- und Verbrennungstakten, wenn der Verbrennungsmotor dreh (bzw. in Rotation ist), wäre, wobei jedoch, falls die Trägheitskraft entfernt wird, der Bereich des Zahnperiodenverhältnis aus dem oben genannten Bereich heraus abweichen kann. Die Erfinder haben ferner festgestellt, dass es möglich ist, ungeachtet der Arten der Kurbelwellenwinkelsensoren und der Zielräderarten (z.B. der Arten von Geberrädern / Sensorrädern) einen vorbestimmten Veränderungsaspekt (z.B. ein vorbestimmtes Veränderungsaussehen, ein vorbestimmtes Veränderungsmuster) aus dem Zahnperiodenverhältnis basierend auf einem Rückwärtsrotationsbereich zu erhalten.
Die Erfinder haben ein Zahnperiodenverhältnis basierend auf der mittels des Kurbelwellenwinkelsensors gemessenen Zahnperiode mit Hilfe des oben beschriebenen Ergebnisses berechnet und haben ein Verbrennungsmotorrückwärtsrotation-Detektionsverfahren erfunden, welches in der Lage ist, die Rückwärtsrotationen in zahlreichen Bereichen auf solch eine Weise zu detektieren, dass sie die vereinfachte Interaktionsformel auf dem Zahnperiodenverhältnis verwendet.
Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung/Offenbarung können durch die nachfolgende Beschreibung verstanden werden und werden unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ersichtlich. Es ist ferner für die Fachmänner in der Technik, zu welcher die vorliegende Erfindung gehört, klar, dass Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung durch die beanspruchten Mittel und Kombinationen daraus realisiert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erfassen einer Rückwärtsrotation (bzw. einer zu einer normalen (Vorwärts-)Rotationsrichtung gegensinnigen Rotation) eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug (z.B. einem Kraftfahrzeug) bereitgestellt, wobei ein Pulssignal (bzw. Impulssignal) von einem Kurbelwellenwinkeldetektionssensor, welcher bereitgestellt ist, um einen Kurbelwellenwinkel des Verbrennungsmotors zu detektieren, erhalten wird und ein Rückwärtsrotation-Zustand des Verbrennungsmotors in dem Fahrzeug basierend auf einem Zahnperiodenverhältnis zwischen einer fallenden Flanke und der nächsten fallenden Flanke des Pulssignals ermittelt wird, welches aufweisen kann, jedoch nicht darauf beschränkt ist: Detektieren einer Zahnperiode (z.B. von (jeweiligen) Zahnperioden) (t_n) (n = 0, 1, 2) unter Verwendung des Kurbelwellenwinkeldetektionssensors und Speichern der detektierten Zahnperioden in einem Puffer (z.B. einem Pufferspeicher) einer ECU (elektronischen Steuereinheit), Berechnen eines (z.B. ersten) Zahnperiodenverhältnisses (R_n), das ein Verhältnis zwischen einer (z.B. ersten) gemessenen Zahnperiode (t_n) und einer (z.B. vorherigen) Zahnperiode (t_n + 1), welche unmittelbar vor der gemessenen Zahnperiode (t_n) gemessen wurde, ist, Ermitteln, ob das Zahnperiodenverhältnis (R_n) über einem ersten Vorgabewert (z.B. einem ersten Referenzwert) liegt, Aktualisieren des Zahnperiodenwerts, welcher bereits in dem Puffer gespeichert wurde, durch Messen der jüngsten (bzw. neuesten) Zahnperiode (z.B. einer zweiten Zahnperiode), falls das Zahnperiodenverhältnis (R_n) über dem ersten Vorgabewert liegt, Berechnen des Zahnperiodenverhältnisses (z.B. eines zweiten Zahnperiodenverhältnisses) (R_n) unter Verwendung des aktualisierten Zahnperiodenwerts (z.B. eines Werts der zweiten Zahnperiode), und Ermitteln eines Rückwärtsrotation-Zustands des Verbrennungsmotors durch Prüfen, ob die Veränderung (z.B. die Veränderung zwischen dem ersten Zahnperiodenverhältnis und dem zweiten Zahnperiodenverhältnis) einen vorbestimmten Musteraspekt (z.B. ein vorbestimmtes Musteraussehen, eine vorbestimmte Musterform) zeigt, beispielsweise nachdem irgendeine Veränderung des Werts des Zahnperiodenverhältnisses (R_n) basierend auf der Zeit beobachtet wurde.
Der Schritt des Ermittelns (bzw. zum Ermitteln) des Rückwärtsrotation-Zustands des Verbrennungsmotors kann aufweisen: Ermitteln, ob oder ob nicht ein Abschnitt (z.B. ein Zeitabschnitt) existiert, in welchem der Wert des Zahnperiodenverhältnisses über der Zeit (bzw. mit der Zeit) steigt und dann sinkt (z.B. Werte des aktuellen (z.B. ersten) und des vorherigen (z.B. zweiten) Zahnperiodenverhältnisses über der Zeit steigen und dann sinken, beispielsweise der Wert des Zahnperiodenverhältnisses erst ansteigt und dann sinkt), und Speichern des Werts (R_F) des gesunkenen Zahnperiodenverhältnisses, Aktualisieren des bereits in dem Puffer gespeicherten Zahnperiodenwerts durch erneutes Messen der jüngsten Zahnperiode (z.B. einer dritten Zahnperiode) und Berechnen eines neuen Zahnperiodenverhältnisses (z.B. eines dritten Zahnperiodenverhältnisses) (R₀) unter Verwendung des aktualisierten Zahnperiodenwerts, und Ermitteln, dass, falls der Wert (R₀) des neuen Zahnperiodenverhältnisses größer als der Wert (R_F) des vorherigen Zahnperiodenverhältnisses ist, der Verbrennungsmotor eine Kurze-Zeitdauer-Rückwärtsrotation (Kurze-Zeit-Rücklauf bzw. (relativ) kurzfristiger Rücklauf) aufweist (bzw. hatte), wobei die Richtungsänderung zu einem Zeitpunkt auftritt, welcher kleiner als (z.B. vor) 1/3 der Zeit (z.B. Zeitdauer) zwischen einer fallenden Flanke des Pulssignals und der nächsten fallenden Flanke davon ist (z.B. wobei die Richtungsänderung im ersten Drittel der Zeit zwischen einer fallenden Flanke des Pulssignals und der nächsten fallenden Flanke davon auftritt).
Der Schritt des Ermittelns des Rückwärtsrotation-Zustands des Verbrennungsmotors kann ferner aufweisen: Ermitteln, ob oder ob nicht ein Abschnitt (z.B. ein Zeitabschnitt) existiert, in welchem der Wert des Zahnperiodenverhältnisses über der Zeit (bzw. mit der Zeit) steigt und dann sinkt (z.B. Werte des aktuellen (z.B. ersten) und des vorherigen (z.B. zweiten) Zahnperiodenverhältnisses über der Zeit steigen und dann sinken, beispielsweise der Wert des Zahnperiodenverhältnisses erst ansteigt und dann sinkt), und Speichern des Werts (R_F) des gesunkenen Zahnperiodenverhältnisses, Aktualisieren des bereits in dem Puffer gespeicherten Zahnperiodenwerts durch erneutes Messen der jüngsten Zahnperiode (z.B. einer vierten Zahnperiode) und Berechnen eines neuen Zahnperiodenverhältnisses (z.B. eines vierten Zahnperiodenverhältnisses) (R₀) unter Verwendung des aktualisierten Zahnperiodenwerts, und Ermitteln, dass, falls der Wert (R₀) des neuen Zahnperiodenverhältnisses kleiner als der Wert (R_F) des vorherigen Zahnperiodenverhältnisses ist, der Verbrennungsmotor eine Mittlere-Zeitdauer-Rückwärtsrotation (Mittlere-Zeit-Rücklauf bzw. (relativ) mittelfristiger Rücklauf) aufweist (bzw. hatte), wobei die Richtungsänderung zu einem Zeitpunkt auftritt, welcher größer als oder gleich 1/3, jedoch kleiner als 2/3 der Zeit (z.B. Zeitdauer) zwischen einer fallenden Flanke des Pulssignals und der nächsten fallenden Flanke davon ist (z.B. wobei die Richtungsänderung im zweiten Drittel der Zeit zwischen einer fallenden Flanke des Pulssignals und der nächsten fallenden Flanke davon auftritt), oder der Verbrennungsmotor eine Lange-Zeitdauer-Rückwärtsrotation (Lange-Zeit-Rücklauf bzw. (relativ) langfristiger Rücklauf) aufweist (bzw. hatte), wobei die Richtungsänderung zu einem Zeitpunkt auftritt, welcher größer als oder gleich 2/3, jedoch kleiner als 3/3 der Zeit (z.B. Zeitdauer) zwischen einer fallenden Flanke des Pulssignals und der nächsten fallenden Flanke davon ist (z.B. wobei die Richtungsänderung im dritten Drittel der Zeit zwischen einer fallenden Flanke des Pulssignals und der nächsten fallenden Flanke davon auftritt).
Ferner sind in dem Verfahren bereitgestellt: Ermitteln, ob oder ob nicht das aktualisierte jüngste Zahnperiodenverhältnis (z.B. das zweite Zahnperiodenverhältnis) (R₀) und das (z.B. erste) Zahnperiodenverhältnis (R₁) unmittelbar vor dem aktualisierten jüngsten Zahnperiodenverhältnis (R₀) über einem vorbestimmten zweiten Wert (z.B. einem zweiten Referenzwert) liegen, Aktualisieren der bereits in dem Puffer gespeicherten Zahnperiodenwerte durch erneutes Messen der jüngsten Zahnperiode(n) (z.B. einer dritten Zahnperiode), falls das aktualisierte jüngste Zahnperiodenverhältnis (R₀) und das Zahnperiodenverhältnis (R₁) unmittelbar vor dem aktualisierten jüngsten Zahnperiodenverhältnis (R₀) größer sind als der vorbestimmte zweite Wert, und Berechnen eines neuen (z.B. dritten) Zahnperiodenverhältnisses (R₀‘) unter Verwendung des aktualisierten Zahnperiodenwerts, und Ermitteln, dass, falls das neu (bzw. frisch) aktualisierte jüngste Zahnperiodenverhältnis (R₀‘) kleiner ist als ein vorbestimmter dritter Wert (z.B. ein dritter Referenzwert) oder gleich oder größer als ein vorbestimmter vierter Wert (z.B. ein vierter Referenzwert) ist, die Mittlere-Zeitdauer- oder die Lange-Zeitdauer-Rückwärtsrotation auftritt (bzw. aufgetreten ist).
Falls ermittelt wird, dass der Verbrennungsmotor eine Rückwärtsrotation hatte (z.B. dass eine Rückwärtsrotation aufgetreten ist), kann das Verfahren ferner aufweisen: Zählen der Zahl (bzw. Anzahl) von Rückwärtsrotation-Urteilen (z.B. der Zahl von Rückwärtsrotationen), und Ermitteln, ob oder ob nicht die Zahl der Rückwärtsrotation-Urteile über 2 liegt, und Ermitteln, ob oder ob nicht der Verbrennungsmotor eine Rückwärtsrotation hatte, durch Initialisieren der Werte der in dem Puffer gespeicherten Zahnperiodenverhältnisse, falls die Zahl von Rückwärtsrotation-Urteilen über 2 liegt.
Das Verfahren kann ferner aufweisen: Ermitteln, ob oder ob nicht eine Rückwärtsrotationsdetektion des Verbrennungsmotors aktiviert wird (bzw. ist / wurde), basierend auf der Drehzahl des Verbrennungsmotors, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Verbrennungsmotorstart-Zustand (z.B. einem Zustand, der angibt, ob der Verbrennungsmotor gestartet ist).
Das Verfahren kann ferner aufweisen: Abschließen (bzw. Beenden) der Rückwärtsrotationsdetektion des Verbrennungsmotors basierend auf der Drehzahl des Verbrennungsmotors, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Verbrennungsmotorstart-Zustand.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Erfassen einer Rückwärtsrotation eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug bereit, welches auf zahlreiche Fahrzeuge ohne zusätzliches Durchführen einer vorbestimmten Korrekturarbeit für jede Art eines Zielrads (z.B. des Sensorrads) und eines Kurbelwellenwinkelsensors gemeinsam bzw. gleichermaßen angewendet werden kann und welches im Vergleich zu einem konventionellen Rückwärtsrotation-Detektionsalgorithmus eine gute Rückwärtsrotation-Detektionsleistung hat.
Es ist ferner möglich, eine Rückwärtsrotation eines Verbrennungsmotors für eine relativ kurze Zeitdauer zu detektieren, was in dem konventionellen Rückwärtsrotation-Detektionsverfahren nicht möglich war.
Da es möglich ist, schnell und präzise eine Kurbelposition für eine Verbrennungsmotorsynchronisation zu ermitteln, kann eine Verbrennungsmotorstartstabilität bei einem Vorgang, bei welchem ein Fahrzeug, in dem eine ISG-Vorrichtung eingebaut ist, neu startet (z.B. der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs wieder angelassen wird) nach der Leerlaufabschaltung, verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A bis 1D zeigen ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Erfassen einer Rückwärtsrotation eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine Ansicht, welche eine Signal-Wellenform, welche von einem Kurbelwellenwinkelsensor ausgegeben wird, darstellt.
3 ist eine Ansicht, welche schematisch eine Messvorrichtung zum Messen eines Rotationswinkels einer Kurbelwelle darstellt.
4 ist ein Diagramm, welches einen Veränderungsaspekt eines Zahnperiodenverhältnisses basierend auf einer Rückwärtsrotationcharakteristik zeigt.
5 ist ein Diagramm, welches einen Veränderungsaspekt einer anderen Zahnperiodenverhältnisses basierend auf einer Rückwärtsrotationcharakteristik zeigt.
6 ist ein Diagramm, welches einen Veränderungsaspekt noch einer anderen Zahnperiodenverhältnisses basierend auf einer Rückwärtsrotationcharakteristik zeigt.
7 ist ein Diagramm, welches ein Ergebnis einer Detektion zeigt, nachdem ein Verfahren zum Erfassen einer Rückwärtsrotation eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde.
8 ist ein Diagramm, welches ein Ergebnis einer anderen Detektion zeigt, nachdem ein Verfahren zum Erfassen einer Rückwärtsrotation eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde.
Detaillierte Beschreibung von spezifischen Ausführungsformen Die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten Bezeichnungen und Begriffe sollten nicht als die allgemeingültige oder lexikalische Bedeutung interpretiert werden. Basierend auf dem Grundsatz, dass der Erfinder / die Erfinderin die geeignete Bedeutung eines Begriffs definieren kann, um seine / ihre eigene Erfindung auf bestmögliche Art und Weise zu erklären, sollten sie in ihrer Bedeutung und Begrifflichkeit interpretiert werden, welche den technischen Ideen der vorliegenden Erfindung entsprechen. Folglich sind die in den der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen und in den Zeichnungen gezeigten Konstruktionen nichts anderes als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung/Offenbarung, und sie decken nicht alle technischen Ideen dieser Erfindung ab. Es ist folglich zu verstehen, dass zahlreiche Veränderungen und Modifikationen zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Anmeldung getätigt werden können. Außerdem können detaillierte Beschreibungen von Funktionen und Konstruktionen, welche in der Technik wohlbekannt sind, weggelassen sein, um ein unnötiges Undeutlichmachen der Kernaussage der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden. Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung/Offenbarung werden nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung/Offenbarung werden im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren, wobei ein Pulssignal (bzw. Impulssignal) von einem Kurbelwellenwinkeldetektionssensor, welcher bereitgestellt ist, um einen Kurbelwellenwinkel des Verbrennungsmotors zu detektieren, erhalten wird, und ein Rückwärtsrotation-Zustand des Verbrennungsmotors in dem Fahrzeug wird basierend auf einer Verhältnisveränderung gemäß einer Zahnperiodenzeit zwischen einer fallenden Flanke des Pulssignals und der nächsten fallenden Flanke ermittelt.
3 stellt eine Kurbelwellenwinkel-Messvorrichtung dar, die in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird. Eine Mehrzahl von Zähnen 21 ist (z.B. mehrere Zähne 21 sind) unter Bezugnahme auf 3 an einem Außenumfang des Sensorrads 20, welches koaxial mit der Kurbelwelle 30 bereitgestellt ist, ausgebildet.
Der Kurbelwellenwinkelsensor 10 ist nahe dem Sensorrad 20 angeordnet. Der Kurbelwellenwinkelsensor 10 des Fahrzeugs, in dem eine ISG-Vorrichtung eingebaut ist, kann einen Hall-Sensor (z.B. einen Hall-Geber), einen Hall-Spannung-Sensor, einen Permanentmagneten (z.B. einen Permanentmagnet-Sensor), eine Messschaltung, etc. aufweisen. Wenn das Sensorrad 20 vor dem Kurbelwellenwinkelsensor 10 vorbei läuft (z.B. der Außenumfang des Sensorrads 20 sich vor dem Kurbelwellenwinkelsensor 10 vorbei dreht), verändert sich das Magnetfeld in Reaktion auf die Position (die Positionen der Zähne) des Sensorrads 20, woraufhin das Magnetfeld, welches einen Einfluss auf den Kurbelwellenwinkelsensor 10 hat, sich verändern wird und sich die Hall-Spannung dadurch verändern wird. Der Kurbelwellenwinkelsensor 10 ist in der Lage, die Veränderung dieser Hall-Spannung an eine elektronische Steuereinheit (ECU) in Form einer Wellenform, wie in 2, zu übertragen.
Die Zähne 21 sind nicht über den gesamten Außenumfang des Sensorrads 20 ausgebildet, sondern sie sind teilweise fehlend ausgebildet (z.B. fehlt ein Zahn oder fehlen mehrere Zähne, so dass wenigstens eine größere, unregelmäßige Lücke zwischen benachbarten Zähnen am Außenumfang des Sensorrads 20 vorliegt). Der Kurbelwellenwinkelsensor 10 kann die oben genannten fehlenden Abschnitte als fehlende Zähne erkennen. Der Winkel der Kurbelwelle kann zur momentanen Zeit ermittelt werden, da der Kurbelwellenwinkelsensor 10 die Zahl von detektierten Zähnen, welche an einem Synchronisationsrotationskörper ausgebildet sind, und die Detektionszeit der fehlenden Zähne detektiert.
2 ist eine Ansicht, welche eine Signal-Wellenform, welche von dem Kurbelwellenwinkelsensor 10 ausgegeben wird, darstellt. Die Spannungswellenform wird gebildet in einer Art, bei welcher die fallende Flanke und die steigende Flanke sich periodisch wiederholen. Wie in 2 dargestellt, bedeutet die Zahnperiode (t_n) eine Zeit (bzw. ein Zeitraum) von einer fallenden Flanke zur nächsten fallenden Flanke. Falls der Indexwert kleiner ist, bedeutet dass, dass der Wert jünger bzw. neuer erhalten wurde (bzw. dass es sich um einen jüngeren Wert handelt, z.B. t₁ wurde vor t₀ erhalten bzw. t₀ ist jünger als t₁). Ferner bedeutet t₀ eine Zahnperiode, welche jüngstens gemessen wurde bzw. welche am neuesten / jüngsten ist, und t₁ bedeutet eine Zahnperiode unmittelbar vor t₀, und t₂ bedeutet eine Zahnperiode, welche (z.B. unmittelbar) vor t₁ gemessen wurde.
1A bis 1D zeigen ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Erfassen einer Rückwärtsrotation eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in 1 dargestellt, wird ermittelt, ob der Rückwärtsrotation-Detektionsalgorithmus des Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung aktiviert wird (S100). Wie zuvor beschrieben, kann, wenn der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs, in dem eine ISG-Vorrichtung eingebaut ist, im Leerlauf abgeschaltet ist, die Kurbelwelle fluktuieren (z.B. sich ein Stück drehen) und kann der Verbrennungsmotor ein Rückwärtsrotation-Phänomen erfahren. Falls das oben genannte Phänomen nicht präzise detektiert wird, kann die Verbrennungsmotorsynchronisation fehlschlagen, wenn der Verbrennungsmotor nach der Leerlaufabschaltung erneut gestartet wird, oder kann die Verbrennungsmotorsynchronisation unvollständig abgeschlossen werden.
Im Fall der Leerlaufabschaltung-Bedingung bei dem Fahrzeug, in dem eine ISG-Vorrichtung eingebaut ist, ist es erforderlich, den Rückwärtsrotation-Detektionsalgorithmus unter der Bedingung, dass die Kurbelwelle viele externe Einflüsse (z.B. Bewegungen) erhält, zu aktivieren, z.B. wenn der Verbrennungsmotor mit einer niedrigen Drehzahl von unter 500 1/min dreht und der Verbrennungsmotor in dem Abgeschaltet-Zustand ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 20 km/h liegt.
Falls der Rückwärtsrotation-Detektionsalgorithmus aktiviert wird, wird der Kurbelwellenwinkelsensor 10 die Zähne 21, welche an dem Sensorrad 20 ausgebildet sind, detektieren und wird er die Zahnperiode (t_n) messen. Ein Ergebnis der Messung wird an die Steuereinheit in der Form einer spezifischen Pulswellenform (bzw. Impulswellenform) ausgegeben, aus welcher die jüngste (bzw. allerjüngste) Zahnperiode (t₀), die Zahnperiode (t₁) (z.B. unmittelbar) vor der Zahnperiode (t₀), die Zahnperiode (t₂) (z.B. unmittelbar) vor der Zahnperiode (t₁), etc. erhalten werden (S110). Hierbei sollten alle Zahnperioden in einem Puffer (z.B. einem Pufferspeicher der Steuereinheit) ohne ein Fehlen irgendeiner davon in einer Sequenz / Abfolge gespeichert werden, um ein Zahnperiodenverhältnis präzise zu detektieren.
Als Nächstes wird das Zahnperiodenverhältnis (R_n), welches ein Verhältnis aus der Zahnperiode (t_n) an einem Zeitpunkt zur Zahnperiode (t_n + 1) am Zeitpunkt vor dem vorgenannten Zeitpunkt bedeutet, berechnet (S120).
Gemäß den Studien der Erfinder der vorliegenden Erfindung kann im Fall, in welchem die Rotation durch die Verdichtungstakte und die Verbrennungstakte des Verbrennungsmotors normal durchgeführt wird, das Zahnperiodenverhältnis (R_n) ungeachtet der Arten von Zielrädern (z.B. Sensorrädern) und der Arten von Kurbelwellenwinkelsensoren in einem vorbestimmten Wertebereich liegen. Das Zahnperiodenverhältnis (R_n) kann annähernd in dem folgenden numerischen Bereich liegen. 0,8 ≤ R_n ≤ 1,2 (1)
Wenn das Fahrzeug, in dem eine ISG-Vorrichtung eingebaut ist, im Leerlauf abgeschaltet wird, wird die Trägheitskraft auf die Kurbelwelle in der typischen (bzw. normalen) Rotationsrichtung aufgebracht. Um die Kraft, welche die Trägheitskraft aufrechterhält, so dass sie in eine Richtung wirkt, dazu zu bringen, in eine andere Richtung zu drehen (bzw. eine Drehung in die andere Richtung zu verursachen), sollte die obige Kraft die typische Trägheitskraft übersteigen (z.B. kann eine Kraft, welche größer als die Trägheitskraft ist, eine Rotation in eine andere Richtung (z.B. entgegen einer normalen Rotationsrichtung) verursachen). Aus diesem Grund verlängert sich die Zahnperiode, wie in 2 dargestellt, und das Zahnperiodenverhältnis wird ebenfalls steigen.
Fall das Zahnperiodenverhältnis (R_n) über einem vorbestimmten Wertebereich, wie in der obigen Formel (1), liegt, ist es möglich, zu ermitteln (z.B. zu berechnen), dass der Verbrennungsmotor die Trägheitskraft verloren hat und eine Rückwärtsrotation (bzw. zur normalen Rotationsrichtung gegensinnige Rotation) aufgetreten ist. Bei der vorliegenden Erfindung würde (bzw. wird) ermittelt, ob das berechnete Zahnperiodenverhältnis über einem ersten Vorgabewert (z.B. 1,2 in der vorliegenden Offenbarung) liegt (S130), und falls das berechnete Zahnperiodenverhältnis über dem ersten Vorgabewert liegt, wird ermittelt, in welchem Bereich (z.B. Zeitbereich) die Rückwärtsrotation aufgetreten ist. Falls ermittelt wird, dass das berechnete Zahnperiodenverhältnis kleiner als der erste Vorgabewert ist, würde (bzw. wird) dies ferner ermittelt als ein Betrieb, in welchem der Verbrennungsmotor normal dreht (S340 / S250).
Falls ermittelt wird, dass das Zahnperiodenverhältnis (R_n) über dem ersten Vorgabewert liegt, werden die jüngsten Zahnperioden (t_n) kontinuierlich gemessen und werden die gemessenen Zahnperioden in dem Puffer der ECU gespeichert (z.B. wird die jüngste Zahnperiode gemessen und in dem Puffer gespeichert) (S140). Ferner wird das Zahnperiodenverhältnis (R_n) erneut aus den aktualisierten Zahnperioden (t_n) (z.B. aus der jüngsten Zahnperiode und der unmittelbar vorhergehenden Zahnperiode) berechnet (S150).
Gemäß den Studien und Tests durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung weist die Veränderung des Werts des Zahnperiodenverhältnisses (R_n) ein spezifischen Aspekt (z.B. ein spezifisches Aussehen, ein spezifisches Muster) ungeachtet der Arten von Zielrädern (z.B. Sensorrädern) und der Arten von Kurbelwellenwinkelsensoren auf, wenn der Verbrennungsmotor eine Rückwärtsrotation aufweist.
4 bis 6 stellen die Veränderungen des Zahnperiodenverhältnisses (R_n) basierend auf der Zeit bei der Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors dar.
4 stellt eine Veränderung eines Zahnperiodenverhältnisses (R_n) dar, wenn der Verbrennungsmotor für eine kurze Zeitdauer rückwärts (bzw. gegensinnig) gedreht hat. Wie in 2 zu sehen ist, liegt eine Rückwärtsrotation vor, wobei die Richtungsänderung zu einem Zeitpunkt auftritt, welcher kleiner als 1/3 der Zeit zwischen der fallenden Flanke des Pulses und der nächsten fallenden Flanke ist (z.B. im ersten Drittel der Zeit zwischen der fallenden Flanke des Pulses und der nächsten fallenden Flanke auftritt).
Gemäß den Studien und Tests durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung, kann, wie in 4 dargestellt, wenn der Verbrennungsmotor für die kurze Zeitdauer rückwärts dreht, eine U-förmige Veränderung (U-Typ-F) auf solch eine Weise gebildet sein, dass das Zahnperiodenverhältnis steigt (R_n + 2) und dann sinkt (R_n + 1) und das Zahnperiodenverhältnis erneut steigt (R_n). Dies liegt an dem Periodenanstieg bei der Rückwärtsrotation und einer Pulscharakteristik, welche von dem Kurbelwellendetektionssensor verursacht sein kann.
Wie in 5 dargestellt, kann, falls der Verbrennungsmotor für die mittlere und die lange Zeitdauer rückwärts dreht, eine Veränderung vom Typ (Konti-F bzw. Conti-F) vorliegen, bei welchem das Zahnperiodenverhältnis steigt (R_n + 2) und dann sinkt (R_n + 1) und das Zahnperiodenverhältnis kontinuierlich sinkt (R_n). Wie in 5 dargestellt, kann die Rückwärtsrotation für die mittlere Zeitdauer eine Rückwärtsrotation bedeuten, wobei die die Richtungsänderung zu einem Zeitpunkt auftritt, welcher größer als oder gleich 1/3, jedoch kleiner als 2/3 der Zeit (z.B. Zeitdauer) zwischen der fallenden Flanke des Pulses und der nächsten fallenden Flanke ist (z.B. wobei die Richtungsänderung im zweiten Drittel der Zeit zwischen einer fallenden Flanke des Pulses und der nächsten fallenden Flanke auftritt). Wie in 2 gezeigt, kann die die Rückwärtsrotation für die lange Zeitdauer (bzw. Lange-Zeitdauer-Rückwärtsrotation) eine Rückwärtsrotation bedeuten, wobei der Verbrennungsmotor zu einem Zeitpunkt rückwärts dreht (bzw. die Richtungsänderung zu einem Zeitpunkt auftritt), welcher größer als oder gleich 2/3, jedoch kleiner als 3/3 der (bzw. einmal die) Zeit (z.B. Zeitdauer) zwischen einer fallenden Flanke des Pulses und der nächsten fallenden Flanke ist (z.B. wobei die Richtungsänderung im dritten Drittel der Zeit zwischen einer fallenden Flanke des Pulses und der nächsten fallenden Flanke auftritt).
Wie in 6 dargestellt, kann, falls der vorherige Wert R_n wiederholt (z.B. mehrmals) über einem vorbestimmten Wertebereich liegt, dies als ein Ereignis ermittelt werden, bei dem es eine hohe Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten der mittleren oder der langen Zeitdauer gibt. Falls der jüngste Wert R₀, welcher danach aktualisiert wurde, einen vorbestimmten Wertebereich erfüllt, wird die Rotation unmittelbar als eine Rückwärtsrotation (Direkt-F) ermittelt.
Bei der vorliegenden Erfindung werden die Größe des ersten aktualisierten jüngsten Zahnperiodenverhältnis (R₀) und des vorherigen Zahnperiodenverhältnis (R₁) miteinander verglichen (S160). Wie zuvor beschrieben, steigt die Zahnperiode bei der Rückwärtsrotation an. Da das Rückwärtsrotation-Auftreten und eine Charakteristik (bzw. charakteristische Eigenschaft) davon sich basierend auf den Größen der vorherigen Zahnperiode (z.B. des vorherigen Zahnperiodenverhältnisses) (R₁) und des jüngsten Zahnperiodenverhältnisses (R₀) verändern (bzw. verändern würden), müssen sie klassifiziert werden, um eine entsprechende Steuerung durchzuführen.
Falls das jüngst aktualisierte Zahnperiodenverhältnis (R₀) kleiner als das vorherige Zahnperiodenverhältnis (R₁) ist, wird ermittelt, ob das dem vorherigen (Zahnperiodenverhältnis (R₁)) vorausgehende (bzw. vorvorige) Zahnperiodenverhältnis (R₂), das jüngste Zahnperiodenverhältnis (R₀) und das vorherige Zahnperiodenverhältnis (R₁) ein vorbestimmtes Größenverhältnis (z.B. eine vorbestimmte Größenrelation zueinander) aufweisen (S170). Falls das vorherige Zahnperiodenverhältnis (R₁) größer als das dem vorherigen vorausgehende Zahnperiodenverhältnis (R₂) und das jüngste Zahnperiodenverhältnis (R₀) ist und falls das dem vorherigen vorausgehende Zahnperiodenverhältnis größer als 1,0 ist, ist fraglich (z.B. wird angenommen / bezweifelt, ist nicht auszuschließen), dass eine Rückwärtsrotation für die kurze Zeitdauer und eine Rückwärtsrotation für die lange Zeitdauer vorliegen (bzw. vorliegen würden). In diesem Fall wird das aktualisierte jüngste Zahnperiodenverhältnis (R₀) in dem Puffer als ein Wert R_F gespeichert (S180). Dieser Wert wird (bzw. würde) verwendet, um den Rückwärtsrotation-Zustand und das Muster davon basierend auf dem Größenverhältnis im Vergleich mit dem neu aktualisierten Zahnperiodenverhältnis zu ermitteln.
Als Nächstes werden die jüngsten Zahnperioden (t_n) kontinuierlich gemessen und in dem Puffer der ECU gespeichert (z.B. wird die jüngste Zahnperiode gemessen und in dem Puffer gespeichert) (S190). Das Zahnperiodenverhältnis (R_n) wird aus den aktualisierten Zahnperioden (t_n) (z.B. aus der jüngsten Zahnperiode und der unmittelbar vorhergehenden Zahnperiode) berechnet (S200).
Es wird ermittelt, ob der Wert (R_F) in dem Puffer der ECU gespeichert wurde. Falls in dem vorherigen Schritt das dem vorherigen vorausgehende Zahnperiodenverhältnis (R₂), das jüngste Zahnperiodenverhältnis (R₀) und das vorherige Zahnperiodenverhältnis (R₁) das vorbestimmte Größenverhältnis, welches im Schritt (S170) festgelegt ist, erfüllen, wird, da das vorherige (z.B. das zuvor jüngste) Zahnperiodenverhältnis (R₀) in dem Puffer als der Wert (R_F) gespeichert wurde, ermittelt, ob der in dem Puffer gespeicherte Wert (R_F) über einem vorbestimmten Wert (z.B. 1,0) liegt (S220).
Falls der Wert (R_F) über 1,0 liegt oder der Wert (R_F) größer als der aktualisierte Wert (R₀) ist, kann ein Typ (Konti-F), wie in 5 dargestellt, existieren, wobei die Zahnperioden kontinuierlich kleiner werden (S230). In diesem Fall wird dies als ein Ereignis ermittelt, bei welchem die Rückwärtsrotation(en) für die mittlere Zeitdauer oder die lange Zeitdauer bereits aufgetreten sind.
Falls der Wert (R_F) kleiner als 1,0 ist oder der aktualisierte Wert (R₀) größer als der Wert (R_F) ist und die Werte (R_F) und (R₀) in einem spezifischen Bereich (R_F > 0,5; R₀ ≤ 1) sind (S300), kann die Veränderung der Größe des Zahnperiodenverhältnisses wie die U-Form (U-Typ-F) aussehen, wie in 4 dargestellt, wobei dies als ein Ereignis ermittelt werden kann, bei welchem der Verbrennungsmotor für die kurze Zeitdauer rückwärts gedreht hat (S330).
Falls ermittelt wird, dass das jüngste Zahnperiodenverhältnis (R₀) größer als oder gleich dem vorherigen Zahnperiodenverhältnis (R₁) ist, dann wird ermittelt, ob das jüngste Zahnperiodenverhältnis (R₀) und das vorherige Zahnperiodenverhältnis (R₁) über einem vorbestimmten Wert (z.B. 1,5) liegen (S280). Falls angenommen wird, dass, die Kurbelwelle mit gleicher (z.B. im Wesentlichen gleichbleibender) Drehzahl dreht, kann in dem Fall, in welchem die Rückwärtsrotation(en) für die mittlere Zeitdauer oder die lange Zeitdauer bereits aufgetreten sind, sich die jüngste Zahnperiode 1,5mal länger erstrecken als die vorherige Zahnperiode (z.B. kann die jüngste Zahnperiode 1,5mal die vorherige Zahnperiode sein), bevor die Rückwärtsrotation aufgetreten ist. Falls das jüngste Zahnperiodenverhältnis (R₀) und das vorherige Zahnperiodenverhältnis (R₁) über 1,5 liegen, kann deshalb fraglich sein (z.B. angenommen / bezweifelt werden, nicht ausgeschlossen werden), dass die Rückwärtsrotation(en) für die mittlere Zeitdauer oder die lange Zeitdauer bereits aufgetreten sind.
In diesem Fall kann der Schritt zum Speichern des jüngsten Zahnperiodenverhältnisses (R₀) als der Wert (R_F) ausgelassen werden und wird dann die jüngste Zahnperiode (t_n) gemessen und gespeichert (S190), und das Zahnperiodenverhältnis (R_n) wird (bzw. würde) dann aus den aktualisierten Zahnperioden (t_n) berechnet (S200).
In diesem Fall kann, da der gespeicherte Wert (R_F) nicht existiert, direkt ermittelt werden, dass die Rückwärtsrotation(en) für die mittlere Zeitdauer oder die lange Zeitdauer aufgetreten sind (S320), falls die Größe des aktualisierten jüngsten Werts (R₀) eine vorbestimmte Bedingung erfüllt (S290). Da die Veränderung der Zahnperiode den Typ (Direkt-F), wie in 6, zeigt, wird (bzw. würde) nämlich ermittelt, dass die Rückwärtsrotation(en) für die mittlere Zeitdauer und die lange Zeitdauer aufgetreten sind. Die Größe des jüngsten Werts (R₀) wurde für den Zweck der erhöhten Genauigkeit in dem Schritt (S290) als kleiner als 0,9 oder als größer als 1 gesetzt (z.B. wurden die Werte, die der jüngste Wert (R₀) zu erfüllen hat, auf kleiner 0,9 und größer 1 festgelegt) derart, dass der Fehler beim Verarbeiten der Signale minimiert wird.
Falls ermittelt wird, dass die Rückwärtsrotation(en) für die kurze Zeitdauer und die mittlere Zeitdauer aufgetreten sind, wird die Zahl von Rückwärtsrotation-Urteilen (z.B. von Rückwärtsrotation-Ermittlungen) gezählt (S250). Beispielsweise kann die Zahl von Rückwärtsrotation-Urteilen (z.B. von Rückwärtsrotation-Ermittlungen) auch gezählt werden (S250), falls die Rückwärtsrotation für die lange Zeitdauer oder falls eine normale Rotation aufgetreten ist. Falls die Rückwärtsrotation einmal auftritt, wäre die gezählte Zahl 1. Falls die Rückwärtsrotation-Urteilszahl 2 beträgt, nämlich falls die Rückwärtsrotation zweimal auftritt, bedeutet dass, dass die Rotationsrichtung des Verbrennungsmotors sich in der Abfolge „Normale Rotation -> Rückwärtsrotation -> Normale Rotation“ verändert hat. Dies bedeutet konkreter, dass die Rotation des Verbrennungsmotors zur normalen Rotation zurückgekehrt ist. In diesem Fall werden alle Zahnperioden (t_n) und die Zahnperiodenverhältnisse (R_n), welche in dem Puffer gespeichert sind, initialisiert (z.B. wieder zurückgesetzt), und dann wird der (Verbrennungsmotor-)Rückwärtsrotation-Beurteilungsalgorithmus fortfahren (S260).
Falls der Verbrennungsmotorrückwärtsrotation-Beurteilungsalgorithmus nicht aktiviert werden muss, nämlich falls die Rotation des Verbrennungsmotors vollständig gestoppt ist (Stillstand) oder nachdem der Verbrennungsmotor neugestartet ist, muss der Verbrennungsmotorrückwärtsrotation-Beurteilungsalgorithmus nicht fortfahren, woraufhin die Messung abgeschlossen (bzw. beendet) wird (S270).
Die ECU ist in der Lage, den Rotationswinkel der Kurbelwelle basierend auf der Information, welche sich auf die Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors bezieht, zu ermitteln, wenn das Fahrzeug, in dem eine ISG-Vorrichtung eingebaut ist, im Leerlauf gestoppt / abgeschaltet ist. Die ECU wird ferner die Synchronisationssteuerung des Verbrennungsmotors effektiv durchführen derart, dass die Kraftstoffzufuhrvorrichtung, z.B. eine Kraftstoffpumpe, eine Kraftstoffeinspritzdüse, etc. und die Verbrennungsvorrichtung, z.B. eine Zündkerze, etc., unter Verwendung der obigen Information gesteuert werden, wodurch die Verbrennung zur optimalen Zeit (bzw. eine Verbrennung mit optimalen Timing) bereitgestellt wird.
Ein Ergebnis der Vergleichsbeurteilung zwischen dem konventionellen Rückwärtsrotation-Beurteilungsverfahren (ein Vergleichsbeispiel), bei welchem der Rückwärtsrotation-Zustand des Verbrennungsmotors unter Verwendung der Zahnperioden ermittelt wird, und dem Rückwärtsrotation-Beurteilungsverfahren (das Beispiel der vorliegenden Offenbarung) gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.

Zuerst wird, falls die Normale-Richtung-Rotation durchgeführt wird, wird ein Normale-Richtung-Detektion-Situation zwischen dem konventionellen Rückwärtsrotation-Beurteilungsalgorithmus und dem Rückwärtsrotation-Beurteilungsalgorithmus gemäß der vorliegenden Erfindung verglichen, und ein Ergebnis davon ist in Tabelle 1 gezeigt. Für die Simulation wurden der konventionelle Rückwärtsrotation-Beurteilungsalgorithmus und der Rückwärtsrotation-Beurteilungsalgorithmus gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der ECU ausgeführt. Die Tests wurden derart durchgeführt, dass die gleichen Sinuswellenformen an den Sensor mehr als 55 Mal angelegt wurden. Für die Fahrzeuggeschwindigkeit wurden die Signale in einem Zustand angelegt, in dem die Drehzahl des Verbrennungsmotors im Fall des 3-Zylinder-Verbrennungsmotors 20~495 1/min (bzw. 20 bis 495 1/min) war und im Fall des 4-Zylinder-Verbrennungsmotors 10~495 1/min (bzw. 10 bis 495 1/min) war. [Tabelle 1]

Zylinderzahl	Beispiel der vorliegenden Erfindung	Vergleichsbeispiel	Anmerkungen
3 Zylinder	Normale Richtung wurde immer erkannt	Rückwärtsrotation wurde bei ungefähr 28,5 / 37 1/min detektiert	Gleiche
4 Zylinder	Normale Richtung wurde immer erkannt	Rückwärtsrotation wurde bei ungefähr 25,5 1/min detektiert	Testbedingungen

Wie in Tabelle 1 zu sehen ist, wurde bestätigt, dass gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung der Verbrennungsmotor in der normalen Richtung drehte. Obwohl der Verbrennungsmotor in der normalen Richtung drehte, zeigte im Vergleich dazu gemäß dem Vergleichsbeispiel der konventionelle Algorithmus was die (bestimmten) Verbrennungsmotordrehzahlen betrifft an, dass der Verbrennungsmotor in der Rückwärtsrichtung drehte.

Als Nächstes wurden der konventionelle Rückwärtsrotation-Beurteilungsalgorithmus und der Rückwärtsrotation-Beurteilungsalgorithmus gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Fall, in welchem der Verbrennungsmotor in der Abfolge „Normale Rotation -> Rückwärtsrotation -> Normale Rotation“ drehte, bezüglich der Rückwärtsrotation-Detektionseffizienz getestet. Für die Simulation wurden der konventionelle Rückwärtsrotation-Beurteilungsalgorithmus und der Rückwärtsrotation-Beurteilungsalgorithmus gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der ECU ausgeführt. Die Tests wurden derart durchgeführt, dass die gleichen Sinuswellenformen, welche zeigen, dass der Verbrennungsmotor in der Abfolge „Normale Rotation -> Rückwärtsrotation -> Normale Rotation“ drehte, an den Sensor mehrere Male angelegt wurden. Ein Ergebnis der Tests wird in Tabelle 2 gezeigt. [Tabelle 2]

Zylinderzahl	Beispiel der vorliegenden Erfindung	Vergleichsbeispiel	Anmerkungen
3 Zylinder	52 Detektionen / insgesamt 55 Mal	49 Detektionen / insgesamt 55 Mal	Gleiche
4 Zylinder	83 Detektionen / insgesamt 92 Mal	11 Detektionen / insgesamt 92 Mal	Testbedingungen

Wie in Tabelle 2 zu sehen ist, zeigte die vorliegende Erfindung im Vergleich zum Vergleichsbeispiel eine gute Rückwärtsrotation-Detektionsleistung. Insbesondere wurden in dem Fall, in dem der Verbrennungsmotor der 4-Zylinder-Verbrennungsmotor war, die Rückwärtsrotationen 83mal aus insgesamt 92mal der Tests detektiert, was zeigte, dass die vorliegende Erfindung eine gute Rückwärtsrotation-Detektionsleistung zeigte verglichen mit dem Vergleichsbeispiel, das lediglich 11mal Detektionen der Rückwärtsrotationen zeigte.
7 und 8 stellen ein Ergebnis der Rückwärtsrotation-Detektionen dar, die unter Verwendung des Rückwärtsrotation-Detektionsalgorithmus der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden.
Wie in 7 zu sehen ist, zeigt diese einen Typ (Konti-F), wobei das Zahnperiodenverhältnis kontinuierlich sinkt, wenn die Rotationsrichtung sich von der normalen Richtung in die Rückwärtsrotation verändert, und einen Typ (U-Typ-F), wobei die Änderung des Zahnperiodenverhältnisses sinkt und dann steigt (bzw. das Zahnperiodenverhältnis sinkt und dann steigt), wenn die Rotationsrichtung sich von der Rückwärtsrotation in die normale Rotation verändert.
Wie in 8 zu sehen ist, zeigt diese den Typ (Direkt-F) des in 7 zu sehenden Zahnperiodenverhältnisses (z.B. anstelle des Typs (Konti-F), wenn die Rotationsrichtung sich von der normalen Richtung in die Rückwärtsrotation verändert, und den Typ (U-Typ-F), wobei die Änderung des Zahnperiodenverhältnisses sinkt und dann steigt (bzw. das Zahnperiodenverhältnis sinkt und dann steigt), wenn die Rotationsrichtung sich von der Rückwärtsrotation in die normale Rotation verändert.
Wie in 7 und 8 gezeigt, wird bestätigt, dass die Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors auf solch eine Weise präzise detektiert werden kann, dass jeglicher Veränderungsaspekt (z.B. jegliches Veränderungsaussehen, jegliche Musteränderung) des Zahnperiodenverhältnisses beobachtet wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung/Offenbarung bezüglich den bestimmten Ausführungsformen beschrieben wurde, wird es für die Fachmänner in der Technik ersichtlich, dass zahlreiche Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dabei vom Umfang der Erfindung, wie in den nachstehenden Ansprüchen definiert, abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2015-0180403 [0001]

Claims

Verfahren zum Erfassen einer Rückwärtsrotation eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug, wobei ein Pulssignal von einem Kurbelwellenwinkeldetektionssensor (10), welcher bereitgestellt ist, um einen Kurbelwellenwinkel des Verbrennungsmotors zu detektieren, erhalten wird und ein Rückwärtsrotation-Zustand des Verbrennungsmotors in dem Fahrzeug basierend auf einem Zahnperiodenverhältnis (R_n) zwischen einer fallenden Flanke und der nächsten fallenden Flanke des Pulssignals ermittelt wird, das Verfahren aufweisend: Detektieren (S110), mittels einer elektronischen Steuereinheit (ECU), von Zahnperioden (t_n) unter Verwendung des Kurbelwellenwinkeldetektionssensors und Speichern der detektierten Zahnperioden (t_n) in einem Puffer der ECU, Berechnen (S120), mittels der ECU, eines ersten Zahnperiodenverhältnisses, das ein Verhältnis zwischen einer ersten gemessenen Zahnperiode (t_n) und einer vorherigen Zahnperiode (t_n + 1), welche unmittelbar vor der ersten gemessenen Zahnperiode gemessen wurde, ist, Ermitteln (S130), mittels der ECU, ob ein Wert des ersten Zahnperiodenverhältnisses größer als ein erster Referenzwert ist, Aktualisieren (S140), mittels der ECU, eines Zahnperiodenwerts, welcher zuvor in dem Puffer gespeichert wurde, durch Messen einer zweiten Zahnperiode, wenn das erste Zahnperiodenverhältnis größer als der erste Referenzwert ist, Berechnen (S150), mittels der ECU, eines zweiten Zahnperiodenverhältnisses unter Verwendung eines Werts der zweiten Zahnperiode, und Ermitteln, mittels der ECU, eines Rückwärtsrotation-Zustands des Verbrennungsmotors durch Prüfen, ob eine Veränderung zwischen dem ersten Zahnperiodenverhältnis und dem zweiten Zahnperiodenverhältnis ein vorbestimmtes Muster zeigt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Ermittelns des Rückwärtsrotation-Zustands des Verbrennungsmotors aufweist: Ermitteln (S160, S170), ob oder ob nicht ein Abschnitt existiert, in welchem Werte des ersten und des zweiten Zahnperiodenverhältnisses über der Zeit steigen und dann sinken, und Speichern (S180) des Werts (R_F) eines gesunkenen Zahnperiodenverhältnisses, Aktualisieren (S190) des zuvor in dem Puffer gespeicherten Zahnperiodenwerts durch erneutes Messen einer dritten Zahnperiode und Berechnen (S200) eines dritten Zahnperiodenverhältnisses unter Verwendung des dritten Zahnperiodenwerts, und Ermitteln (S330), dass, wenn ein Wert des dritten Zahnperiodenverhältnisses größer als der Wert (R_F) des zweiten Zahnperiodenverhältnisses ist (S220, S300), der Verbrennungsmotor eine Kurze-Zeitdauer-Rückwärtsrotation aufweist, wobei eine Richtungsänderung zu einem Zeitpunkt auftritt, welcher kleiner als ein Drittel der Zeit zwischen der fallenden Flanke des Pulssignals und der nächsten fallenden Flanke davon ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Ermittelns des Rückwärtsrotation-Zustands des Verbrennungsmotors aufweist: Ermitteln (S160, S170), ob oder ob nicht ein Abschnitt existiert, in welchem Werte des ersten und des zweiten Zahnperiodenverhältnisses über der Zeit steigen und dann sinken, und Speichern (S180) eines gesunkenen Zahnperiodenverhältnisses, Aktualisieren (S190) des zuvor in dem Puffer gespeicherten Zahnperiodenwerts durch erneutes Messen einer vierten Zahnperiode und Berechnen (S200) eines vierten Zahnperiodenverhältnisses unter Verwendung des aktualisierten Zahnperiodenwerts, und Ermitteln, dass, wenn ein Wert des vierten Zahnperiodenverhältnisses kleiner als ein Wert (R_F) des dritten Zahnperiodenverhältnisses ist (S230), der Verbrennungsmotor eine Mittlere-Zeitdauer-Rückwärtsrotation aufweist (S320), wobei eine Richtungsänderung zu einem Zeitpunkt auftritt, welcher größer als oder gleich einem Drittel, welcher jedoch kleiner als zwei Drittel der Zeit zwischen der fallenden Flanke des Pulssignals und der nächsten fallenden Flanke davon ist, oder der Verbrennungsmotor eine Lange-Zeitdauer-Rückwärtsrotation aufweist (S320), wobei eine Richtungsänderung zu einem Zeitpunkt auftritt, welcher größer als oder gleich zwei Drittel, welcher jedoch kleiner als ein Zeitpunkt zwischen der fallenden Flanke des Pulssignals und der nächsten fallenden Flanke davon ist.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: Ermitteln (280), ob oder ob nicht das aktualisierte zweite Zahnperiodenverhältnis und das erste Zahnperiodenverhältnis größer als ein vorbestimmter zweiter Referenzwert sind, Aktualisieren (S190) der zuvor in dem Puffer gespeicherten Zahnperiodenwerte durch erneutes Messen einer dritten Zahnperiode, falls das zweite Zahnperiodenverhältnis und das erste Zahnperiodenverhältnis größer sind als der zweite Referenzwert, und Berechnen (S200) eines dritten Zahnperiodenverhältnisses unter Verwendung des aktualisierten Zahnperiodenwerts, und Ermitteln, dass, wenn das neu aktualisierte jüngste Zahnperiodenverhältnis kleiner ist als ein dritter Referenzwert oder gleich oder größer als ein vierter Referenzwert ist (S290), eine Mittlere-Zeitdauer- oder eine Lange-Zeitdauer-Rückwärtsrotation auftritt (S320).
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, ferner aufweisend, wenn ermittelt wird, dass der Verbrennungsmotor die Rückwärtsrotation hatte: Zählen einer Zahl von Rückwärtsrotationen (S250), und Ermitteln (S260), ob oder ob nicht die Zahl der Rückwärtsrotationen größer als 2 ist, und Ermitteln (S270), ob oder ob nicht der Verbrennungsmotor die Rückwärtsrotation hatte, durch Initialisieren der Werte des ersten, des zweiten und des dritten Zahnperiodenverhältnisses, die in dem Puffer gespeichert sind, wenn die Zahl der Rückwärtsrotationen größer als 2 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 3, ferner aufweisend, wenn ermittelt wird, dass der Verbrennungsmotor die Rückwärtsrotation hatte: Zählen einer Zahl von Rückwärtsrotationen (S250), und Ermitteln (S260), ob oder ob nicht die Zahl der Rückwärtsrotationen größer als 2 ist, und Ermitteln (S270), ob oder ob nicht der Verbrennungsmotor die Rückwärtsrotation hatte, durch Initialisieren der Werte des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Zahnperiodenverhältnisses, die in dem Puffer gespeichert sind, wenn die Zahl der Rückwärtsrotationen größer als 2 ist.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend: Ermitteln (S100), ob oder ob nicht eine Rückwärtsrotationsdetektion des Verbrennungsmotors aktiviert wird, basierend auf einer Drehzahl des Verbrennungsmotors, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Verbrennungsmotorstart-Zustand.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend: Abschließen (S270) einer Rückwärtsrotationsdetektion des Verbrennungsmotors basierend auf einer Drehzahl des Verbrennungsmotors, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Verbrennungsmotorstart-Zustand.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der Schritt des Ermittelns, dass die Mittlere-Zeitdauer- oder die Lange-Zeitdauer-Rückwärtsrotation auftritt, ferner aufweist: Ermitteln, dass, wenn das neu aktualisierte jüngste Zahnperiodenverhältnis größer als ein vierter Referenzwert ist, die Mittlere-Zeitdauer- oder die Lange-Zeitdauer-Rückwärtsrotation auftritt.