DE102009012573A1

DE102009012573A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Kupplungszustandes einer Kupplung

Info

Publication number: DE102009012573A1
Application number: DE102009012573A
Authority: DE
Inventors: Themi Philemon Petridis; Ian Halleron; Andrew Anderson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2009-09-24
Also published as: CN101539179A; GB0805223D0; GB2458502B; GB2458502A; CN101539179B

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Kupplungszustandes einer Kupplung 2 beschrieben, in dem/der die Position eines Nehmerzylinderkolbens 62 mittels eines Sensors 63 gemessen und mit einem berechneten Verschiebungsgrenzwert XTHRES verglichen wird. Wenn die gemessene Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens 62 geringer ist als sein Verschiebungsgrenzwert, wird dies als Indikator dafür genutzt, dass die Kupplung 2 eingekuppelt ist und wenn die Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens 62 größer ist als ein Verschiebungsgrenzwert XTHRES, wird dies als Indikator dafür genutzt, dass die Kupplung 2 ausgekuppelt ist. Die Bestimmung des Kupplungszustandes kann vorteilhafterweise in einem Stopp-Start-System genutzt werden, um den Start des Motors 10 zu ermöglichen, während im Getriebe 11 ein Gang eingelegt ist, und es kann ebenso verwendet werden, um das Abschalten des Motors zu verhindern, wenn die Kupplung 2 nicht völlig ausgekuppelt ist.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Kraftfahrzeuge und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Kupplungszustandes einer Kupplung, die selektiv Antriebsleistung an ein manuelles Getriebe überträgt.
Bei Fahrzeugen mit manuellem Getriebe, die mit einer automatischen Stop/Start Steuerung des Motors ausgeführt sind und die häufig als Micro-Hybrid-Fahrzeuge bezeichnet werden, ist es anstrebenswert, die Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit wann immer möglich durch Nutzung von automatischen Abschalten und Neustarts des Motors zu maximieren. „Stop-im-Leerlauf” (SIN) Stop-Start-Systeme werden derzeit in den Markt eingeführt, jedoch führen diese Systeme nicht zu einer Maximierung der Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit, da viele Fahrer im Stand des Fahrzeuges mit eingelegtem Gang warten. Stop-im-Leerlauf Stops werden bei diesen Bedingungen nicht hervorgerufen und eine „Stop bei eingelegtem Gang”-Strategie (SIG) wird benötigt.
Um jedoch eine „Stop bei eingelegtem Gang” Stop-Start-Strategie (SIG) einzusetzen, ist es erforderlich, sicherzustellen, dass der Antriebsstrang außer Eingriff steht, um Unfälle oder das ungewollte Bewegen des Fahrzeuges zu verhindern. „Stop bei eingelegtem Gang”-Stops und -Starts würden üblicherweise hervorgerufen, wenn sowohl das Kupplungs- und das Bremspedal gedrückt sind, möglicherweise mit eingelegtem Gang. Um jedoch sicherzustellen, dass eine solche Strategie sicher ist, wenn ein durch den Fahrer hervorgerufener Neustartbefehl durch beispielsweise Lösen des Bremspedals hervorgerufen wird, darf die Stop-Start-Logik den Motor nur dann anlassen, wenn der Antriebsstrang vollständig außer Eingriff steht, da dies das Fahrzeug am Rucken oder an der Bewegung während des Anlassens hindert. Wenn die Bedingungen für ein Abschalten des Motors gegeben sind, (wenn z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist und das Kupplungs- und das Bremspedal gedrückt sind) sollten die „Stop bei eingelegtem Gang”-Bedingungen verhindern, dass der Motor abgeschaltet wird, wenn der Antriebsstrang nicht vollständig außer Eingriff steht, um sicherzustellen, dass der Motor neugestartet werden kann.
Des Weiteren sollte, wenn die Stop-Start-Strategie einen systembedingten Neustart erlaubt, wie beispielsweise wenn die Batterie eine Aufladung benötigt oder ein A/C-Request vorliegt, das Anlassen nur erlaubt werden, wenn der Antriebsstrang außer Eingriff steht. Dies ist erforderlich, um das unbeabsichtigte Bewegen des Fahrzeuges während eines systeminduzierten Anlassereignisses zu verhindern, was in sehr ernsten Konsequenzen resultieren könnte. Es gibt daher ein sicherheitskritisches Erfordernis für das Abschalten und den Neustart bei eingelegtem Gang, das darin besteht, dass der Antriebsstrang außer Eingriff stehen muß.
Aufgrund der Komplexität der Kupplung und des Kupplungs-Betätigungssystems, ist die Sicherstellung, dass die Kupplung ausgekuppelt ist, nicht unkompliziert und es bestehen derzeit keine robusten und kosteneffizienten Systeme, um dieses Ziel zu erreichen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, um den Kupplungszustand der Kupplung zu bestimmen, und zwar auf eine ko steneffiziente Weise, wodurch die Verwendung einer „Stop bei eingelegtem Gang”-Strategie vereinfacht wird.
Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung des Kupplungszustandes der Kupplung bereitgestellt, die durch einen hydraulischen Aktuator betätigt wird, der einen bewegbaren Kolben aufweist, wobei das Verfahren das Messen der Kolbenposition, das Vergleichen der gemessenen Position mit einem Grenzwert und die Verwendung des Ergebnisses des Vergleiches als einen Indikator für den Kupplungszustand umfaßt.
Wenn die gemessene Position größer ist als ein Grenzwert kann dies als Indikator dafür herangezogen werden, dass sich die Kupplung im ausgekuppelten Zustand befindet.
Wenn die gemessene Position eine ist, die dem Grenzwert entspricht oder darunter liegt, kann dies als Indikator dafür herangezogen werden, dass sich die Kupplung im eingekuppelten Zustand befindet.
Der Grenzwert kann ein Verschiebungsgrenzwert sein und das Verfahren kann des Weiteren die Bestimmung einer vollständigen eingeschobenen Kolbenposition und die Messung einer Verschiebung des Kolbens von der vollständig eingeschobenen Position sowie den Vergleich der gemessenen Kolbenverschiebung mit einem Verschiebungsgrenzwert umfassen.
Das Verfahren kann des Weiteren die Messung der Temperatur und die Veränderung des Grenzwertes basierend auf der gemessenen Temperatur umfassen.
Der Grenzwert kann durch Berechnung bestimmt werden.
Der Grenzwert kann durch Verwendung einer oder mehrerer experimentell ermittelter Nachschlagetabellen gewonnen werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Bestimmung des Kupplungszustandes der Kupplung bereitgestellt, die durch einen hydraulischen Aktuator betätigt wird, der einen bewegbaren Kolben aufweist, wobei die Vorrichtung einen Sensor zum Messen der Kolbenposition und zur Ausgabe eines Signals umfasst, das für die gemessene Kolbenposition charakteristisch ist, sowie einen elektronischen Controller, der ausgeführt ist, um das Signal von dem Sensor zu erhalten, um die gemessene Position mit einem Grenzwert zu vergleichen und um das Ergebnis des Vergleiches als einen Indikator für den Kupplungszustand zu nutzen.
Der elektronische Controller kann derart ausgeführt sein, dass wenn die gemessene Position größer ist als ein Grenzwert, er dies als Indikator dafür heranzieht, dass die Kupplung ausgekuppelt ist.
Der elektronische Controller kann derart ausgeführt sein, dass wenn die gemessene Position einem Grenzwert entspricht oder kleiner ist als ein Grenzwert, er dies als Indikator dafür heranzieht, dass die Kupplung eingekuppelt ist.
Der Grenzwert kann ein Verschiebungsgrenzwert sein und der elektronische Controller kann des Weiteren derart ausgeführt sein, dass er eine vollständig eingeschobene Kolbenposition ermittelt sowie eine Verschiebung des Kolbens von der vollständig eingeschobenen Position und dass er die gemessene Kolbenverschiebung mit einem Verschiebungsgrenzwert vergleicht.
Die Vorrichtung kann des Weiteren einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur umfassen und der elektronische Controller kann derart ausgeführt sein, dass er den Grenzwert basierend auf der gemessenen Temperatur verändert.
Der Grenzwert kann durch Berechnung bestimmt werden.
Der Grenzwert kann durch Verwendung einer oder mehrerer experimentell ermittelter Nachschlage-Tabellen gewonnen werden, die in dem elektronischen Controller gespeichert sind.
Der elektronische Controller kann des Weiteren derart ausgeführt sein, dass er die Bestimmung des Kupplungszustandes verwendet, um den Betrieb eines oder mehrer Systeme zu kontrollieren.
Der hydraulische Aktuator kann ein Nehmer-Zylinder sein, der einen Teil eines hydraulischen Kupplungs-Aktuator-Systems sein kann.
Die Erfindung wird nun exemplarisch mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die Folgendes zeigen:
1 ist eine schematische Darstellung eines Micro-Hybrid-Kraftfahrzeuges mit einem Stop-Start-System;
2 ist ein schematisches Diagramm einer Kupplung und eines Kupplungs-Aktuator-Systems, das in dem Micro-Hybrid-Fahrzeug gemäß 1 genutzt wird;
3 ist ein high-level Flußdiagramm, das die Aktionen darstellt, die für die Kontrolle des Betriebes eines Verbrennungsmotors genutzt werden, der einen Teil des Fahrzeuges gemäß 1 darstellt;
4 ist ein high-level Flußdiagramm, das ein Verfahren darstellt, mittels dessen ein Indikator des Kupplungszustandes der Kupplung gemäß 2 bereitgestellt wird;
5 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren darstellt, mittels dessen ein Output-Signal des Kupplungsnehmerzylinders validiert wird, der einen Teil des Kupplungs-Aktuator-Systems gemäß 2 darstellt;
6 ist ein Flußdiagramm, das eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Bestimmung der gegenwärtigen Nullstellung des Kolbens eines Kupplungsnehmerzylinders zeigt, der einen Teil des Kupplungs-Aktuator-Systems gemäß 2 darstellt;
7 ist ein Flußdiagramm, das eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zur Bestimmung der gegenwärtigen Nullstellung des Kolbens eines Kupplungsnehmerzylinders darstellt;
8 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung des Verschiebungsgrenzwertes zeigt, der zum Erhalt des Auskuppelns der Kupplung gemäß 2 benötigt wird;
9 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung des Kupplungszustandes der Kupplung gemäß 2 zeigt;
10 ist eine diagrammartige Darstellung der Bewegung des Kolbens eines Kupplungsnehmerzylinders, der einen Teil des Kupplungs-Aktuator-Systems gemäß 2 darstellt;
11 ist eine Tabelle, die hypothetische Werte zeigt, die während der Durchführung des Verfahrens gemäß 7 erhalten wurden; und
12 ist eine Tabelle, die hypothetische Werte zeigt, die während der Durchführung des Verfahrens gemäß 6 erhalten wurden.
Insbesondere unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist ein Kraftfahrzeug 5 dargestellt, das einen Motor 10 aufweist, der ein manuelles Mehrgang-Getriebe antreibt. Das Getriebe 11 ist antriebsmäßig mit dem Motor 10 durch ein Kupplungssystem 50 verbunden, das durch den Fahrer des Fahrzeuges 5 durch Verwendung des Kupplungspedals 25 manuell ein- oder ausgekuppelt wird.
Das Getriebe 11 hat einen nicht dargestellten Gangwähler, der zwischen verschiedenen Positionen einschließlich wenigstens einer Position verstellbar ist, in der ein Gang, der einen Teil des Mehrgang-Getriebes darstellt, ausgewählt ist, sowie einer neutralen Stellung, in der keine Gänge des Mehrgang-Getriebes ausgewählt sind. Wenn der Gangwähler in die neutrale Stellung bewegt wird, wird davon ausgegangen, dass sich das Mehrgang-Getriebe 11 in einem Leerlaufzustand befindet, in der durch das Mehrgang-Getriebe keine Antriebsleistung übertragen werden kann, und wenn der Gangwähler in eine „Gang eingelegt Stellung” bewegt wird, wird davon ausgegangen, dass sich das Mehrgang-Getriebe 11 in einem Zustand eines einegelegten Gangs befindet, in dem durch das Mehrgang-Getriebe eine Antriebsleistung übertragen werden kann.
Ein Motorstarter in Form eines integrierten Startergenerators 13 ist antriebsmäßig mit dem Motor 10 verbunden und ist in diesem Fall durch einen flexiblen Antrieb in Form eines Antriebsriemens oder Kettenantriebes 14 mit der Kurbelwelle des Motors 10 verbunden. Der Startergenerator 13 ist mit einer Quelle elektrischer Energie in Form einer Batterie 15 verbunden und wird verwendet, im den Motor 10 zu starten, wobei die Batterie durch den Startergenerator aufgeladen wird, wenn dieser als elektrischer Generator arbeitet. Es versteht sich, dass der Startergenerator 13 durch einen Startermotor zum Starten des Motors 10 ersetzt werden kann.
Während des Starts des Motors 10 treibt der Startergenerator 13 die Kurbelwelle des Motors 10 an und zu anderen Zeiten wird der Startergenerator durch den Motor 10 angetrieben, um elektrische Leistung zu erzeugen.
Eine durch den Fahrer zu betätigende Aus-Ein-Vorrichtung in Form eines durch einen Schlüssel zu betätigenden Zündschalters 17 wird verwendet, um die Gesamtbetriebsweise des Motors 10 zu kontrollieren. In anderen Worten, wenn der Motor 10 läuft, befindet sich der Zündschalter 17 in der „Ein”-Stellung (Schlüssel-Ein) und wenn der Zündschalter 17 sich in der Aus-Stellung (Schlüssel-Aus) befindet, kann der Motor 10 nicht laufen. Der Zündschalter 17 weist des Weiteren eine dritte vorübergehende Position auf, um den Motor 10 manuell zu starten. Es ver steht sich, dass andere Vorrichtungen eingesetzt werden können, um diese Funktionalität bereitzustellen und dass die Erfindung nicht auf die Nutzung eines durch einen Schlüssel zu betätigenden Zündschalters beschränkt ist.
Ein elektronischer Controller 16 ist mit dem Startergenerator 13, mit dem Motor 10, mit einem Gangwahlsensor 12, der genutzt wird, um zu überwachen, ob sich das Getriebe im Leerlauf befindet oder ein Gang eingelegt ist, mit einem Straßengeschwindigkeitssensor 21, der genutzt wird, um die Drehgeschwindigkeit eines Straßenrades 20 zu messen, mit einem Bremspedal-Positions-Sensor 24, der genutzt wird, um die Position des Bremspedals zu erfassen, mit einem Kupplungsgeberzylinder-Positionssensor 53, der genutzt wird, um die Position des Geberzylinderkolbens 53 und indirekt die Position des Kupplungspedals 25 zu erfassen, mit dem der Geberzylinderkolben mechanisch verbunden ist, mit einem Kupplungsnehmerzylinder-Positionssensor 53, der genutzt wird, um die Position des Nehmerzylinderkolbens 62 zu erfassen und mit einem Gaspositionssensor 19, der genutzt wird, um die Position des Gaspedals 18 zu erfassen.
Die Positionen der Geber- und Nehmerzylinderkolben 52 und 62 können durch die Sensoren 53, 63 gemessen werden, wobei irgendeine einer Anzahl von Positionsmesstechniken genutzt werden können, wie z. B. als nicht beschränkendes Beispiele PLCD und der Hall-Effekt.
Das Gaspedal 18 gibt einen Fahrerinput des benötigten Leistungsoutputs des Motors 10. Wenn das Gaspedal 18 aus einer Ruheposition bewegt wird, wird davon ausgegangen, dass es sich in einer heruntergedrückten Position oder in einem heruntergedrückten Zustand befindet.
Es versteht sich, dass der Begriff Gangwählsensor nicht auf einen Sensor beschränkt ist, der die Position des Gangwählers erfasst, sondern vielmehr irgendeine Vorrichtung umfasst, die ein Feedback abgeben kann, ob sich das Getriebe 11 im Zustand Gang-eingelegt oder im Leerlauf befindet, und dass ein Gangsensor kein Erfordernis für ein SIG Stop-Start-System bildet.
In ähnlicher Weise ist der Ausdruck Bremspedalsensor nicht auf einen Sensor beschränkt, der die Position des Bremspedals erfasst, sondern umfasst vielmehr irgendeine Vorrichtung, die ein Feedback abgeben kann, ob der Nutzer des Kraftfahrzeuges 5 Druck auf das Bremspedal 23 ausgeübt hat, um die Bremsen des Kraftfahrzeuges 5 zu betätigen. So könnte der Bremspedalsensor beispielsweise den Druck des Fluids in einer oder mehreren Bremsleitungen ermitteln. Wenn dass Bremspedal 23 ausreichend heruntergedrückt wurde, um die Bremsen zu betätigen, wird davon ausgegangen, dass es sich in einer heruntergedrückten Position oder in einem heruntergedrückten Zustand befindet.
Unter Bezugnahme insbesondere auf 2 kann erkannt werden, dass das Kupplungssystem 50 eine Kupplung 2 und ein hydraulischen Aktuations-System umfaßt, das die Kupplung 2 mit dem Kupplungspedal 25 verbindet. Das hydraulische Aktuations-System umfaßt eine mechanische Verbindung, die das Kupplungspedal 25 mit dem Geberzylinderkolben 52 des Geberzylinders 51 verbindet, eine hydraulische Verbindung oder Leitung 55, die einen Auslass des Geberzylinders 51 mit einem Ende des Nehmerzylinders 61 verbindet, in dem verschieblich der Nehmerzylinderkolben 62 aufgenommen ist, und eine mechanische Verbindung 65 von dem Nehmerzylinderkolben 62 zu einem Kupplungsausrücklager 6, das genutzt wird, um die Kupplung 2 selektiv ein- oder auszukuppeln.
Es versteht sich, dass die Verschiebung des Kupplungspedals in der Richtung „Clutch Pedal travel” in 2 entsprechende Verschiebungen D_master und D_slave des Geber- und des Nehmerkolbens 52 und 62 in einer Kupplungslauskuppelrichtung erzeugt.
Die Kupplung 2 ist in diesem Fall ein Schub-Freigabe-Typ einer Reibungskupplung und umfaßt eine Abdeckung und eine Federanordnung 3, eine Druckplatte 4 und eine angetriebene Platte 7, die zwischen der Druckplatte 4 und einem Schwungrad 8 angeordnet ist, das an einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Motors 10 angebracht ist. Die Kupplung weist einen herkömmlichen Aufbau auf und wird nicht im Detail beschrieben, wobei an dieser Stelle nur die Kenntnis erforderlich ist, dass die Bewegung des Kupplungsausrücklagers 6 in der Richtung des Pfeils D_clutch durch den Nehmerzylinderkolben 62 eine Bewegung in eine Kupplungsauskuppelrichtung darstellt und dass die gegenteilige Bewegung eine Bewegung in eine Kupplungseinkuppelrichtung darstellt. An einem Punkt im Bewegungsbereich des Kupplungsausrücklagers 6 ändert sich der Zustand der Kupplung 2 von einem ausgekuppelten Zustand, in dem im Wesentlichen kein Drehmoment durch die Kupplung 2 von dem Motor 10 zu dem Getriebe 11 übertragen wird, zu einem eingekuppelten Zustand, in dem ein signifikantes Drehmoment übertragen werden kann. Diese Position des Kupplungseingriffs wird häufig als Griffpunkt („bitepoint”) bezeichnet. Der Wert des Drehmomentes variiert von Fahrzeug zu Fahrzeug in Abhängigkeit von vielen Faktoren, einschließlich des mechanischen Verhältnisses zwischen dem Motor 10 und den angetriebenen Rädern (nicht darstellt), der Reibung im Antriebsstrang, der Reibung zwischen den Straßenrädern und der Straße, jedoch handelt es sich im allgemeinen um ein Drehmoment, dass bei Anwendung ein Rucken hervorruft, das durch den Nutzer des Kraftfahrzeuges wahrnehmbar ist und das sich üblicherweise in einem Bereich von 3 bis 10 Nm bewegt.
Der elektronische Controller 16 empfängt verschiedene Signale von dem Motor 10, einschließlich einem Signal von einem Geschwindigkeitssensor (nicht darstellt), wobei das Signal für die Drehgeschwindigkeit des Motors 10 repräsentativ ist, und sendet Signale zum Motor, die genutzt werden, um den Motor 10 abzuschalten und zu starten. In diesem Falle handelt es sich um einen mit Funken gezündeten Motor 10 und die Signale, die von der elektronischen Kontrolleinheit 16 gesendet werden, werden verwendet, um ein Kraftstoffzuführungssystem (nicht dargestellt) für den Motor 10 zu kontrollieren sowie ein Zündsystem (nicht dargestellt) für den Motor 10. Wenn es sich bei dem Motor 10 um einen Dieselmotor handelt, wird nur die Kraftstoffzuführung zum Motor 10 kontrolliert. Der elektronische Controller 16 kann verschiedene Komponenten, einschließlich einer zentralen Prozessoreinheit, Speichereinheiten, Timern und Signalverarbeitungseinrichtungen umfassen, um die Signale von den Sensoren, die mit dem elektronischen Controller 16 verbunden sind, in Daten zu konvertieren, die durch den elektronischen Controller 16 genutzt wer den, um den Betrieb und insbesondere das automatische Stoppen und Starten des Motors 10 zu kontrollieren. Es versteht sich ferner, dass der elektronische Controller 16 auch durch verschiedene einzelne elektronische Kontrolleinheiten gebildet werden kann, die miteinander kommunizieren, um die erforderliche Funktionalität zu erzielen.
Während des normalen Motorbetriebes ist der elektronische Controller 16 dazu eingerichtet, den Kraftstoff, der dem Motor 10 zugeführt wird, zu kontrollieren und um das Zündsystem einzustellen, so dass Funken im Motor 10 durch Zündkerzen im richtigen Timing bereitgestellt werden, um das benötigte Motordrehmoment zu erzeugen.
Der elektronische Controller 16 kontrolliert den Betrieb des Motors 10, der in zwei Betriebsweisen betreibbar ist, in einem ersten oder Stop-Start-Betriebsmodus und in einem zweiten oder manuellen Betriebsmodus.
Der primäre Faktor, der genutzt wird, um zu bestimmen, ob der Motor 10 in dem zweiten oder in dem ersten Betriebsmodus läuft, ist ob sich das Kraftfahrzeug 5 bewegt. Wenn sich das Kraftfahrzeug 5 bewegt, läuft der Motor in dem zweiten Betriebsmodus und der Motor 10 wird kontinuierlich betrieben, und wenn sich das Kraftfahrzeug 5 nicht bewegt, wird der Motor 10 in dem ersten Modus betrieben, in dem ein automatischer Stop-Start-Betrieb des Motors stattfindet, wobei andere Faktoren bereitgestellt werden, wie dies unten beschrieben wird, die anzeigen, ob die Stop-Start-Betriebsweise möglich ist.
In dem ersten oder Stop-Start-Modus wird der Motor 10 ohne Fahrerinteraktion durch den elektronischen Controller 16 selektiv gestoppt und gestartet, sofern eine oder mehrere vorbestimmte Motor Stop- und Start-Bedingungen erfüllt sind. Diese Stop- und Start-Bedingungen basieren auf Signalen, die durch den elektronischen Controller 16 von dem Gassensor 19, dem Bremssensor 24, dem Kupplungssystem 50 und dem Gangwählsensor 12 empfangen werden. Die Position oder der Zustand der Kupplung 2, des Gaspedals 18, des Bremspedals 23 und des Getriebes 11 sind alle verschiedene Kraftfahrzeugvariablen, die genutzt werden können, um den Betrieb des Motors 10 zu kontrollieren. Es versteht sich, dass viele andere Variablen ebenfalls genutzt werden können, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf PAS Pumpenbetriebszustand, Bremsvakuumsensoroutput, manueller Stop-Start Verhinderungsschalter.
Wenn der Motor 10 in dem zweiten Modus läuft, läuft er kontinuierlich so lange, wie der Zündschalter 17 in seiner Ein-Stellung verbleibt und der Motor 10 wird durch manuelle Betätigung des Zündschalters 17 gestoppt und gestartet.
Obwohl die Messung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges oben unter Bezugnahme auf die Verwendung eines Straßenradsensors 21 beschrieben wird, da solche Sensoren häufig bereits in einem Kraftfahrzeug als Teil eines Antiblockiersystems vorhanden sind, versteht es sich, dass andere geeignete Mittel verwendet werden können, um die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 5 zu bestimmen, so wie beispielsweise ein Sensor, der die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle des Getriebes 11 mißt.
Unter Bezugnahme auf 3 wird ein highlevel Flußdiagramm der Verfahrensweise gezeigt, die genutzt wird, um zu bestimmen, ob die Betriebsweise im Stop-Start-Modus oder im ersten Betriebsmodus möglich ist.
Das Verfahren startet bei Schritt 30 mit dem Zündschlüssel 17 in der Aus-Stellung und verbleibt in diesem Zustand bis bei Schritt 31 der Zündschlüssel 17 in die Ein-Stellung bewegt wird, wodurch der Motor 10 bei Schritt 32 gestartet wird.
Dann wird bei Schritt 33 bestimmt, ob die Bedingungen für Stop-Start erfüllt sind. Eine dieser Bedingungen kann sein, ob sich das Fahrzeug 5 oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt und soweit diese Erfindung betroffen ist, ist ebenfalls der Einkuppelzustand der Kupplung 2 umfasst.
Unter Außerachtlassen aller anderen Bedingungen, die möglicherweise erfüllt sein müssen, wenn festgestellt wird, dass der Zustand der Kupplung 2 „ausgekuppelt” ist, sind die Bedingungen für die SIG Stop-Start-Betriebsweise erfüllt und das Verfahren schreitet fort zu Schritt 35, in dem der erste Betriebszustand gewählt wird, jedoch wenn der Zustand der Kupplung 2 als „eingekuppelt” ermittelt wird, sind die Bedingungen für den Stop-Start-Betrieb nicht erfüllt, und das Verfahren schreitet fort zu Schritt 34, in dem der zweite oder normale Betriebsmodus gewählt wird.
Nach den Schritten 34 und 35 schreitet das Verfahren fort zu Schritt 36, um zu bestimmen, ob der Zündschlüssel 17 noch in der Ein-Stellung ist. Wenn der Schlüssel noch in der Ein-Position ist, geht das Verfahren zurück zu Schritt 33, wenn jedoch festgestellt wird, dass sich der Zündschlüssel in der Aus-Stellung befindet, endet das Verfahren bei Schritt 37.
In 4 wird ein highlevel Flußdiagramm eines Verfahrens dargestellt, das eine Anzahl von verknüpften Routinen aufweist, die benötigt werden, um den Kupplungszustand der Kupplung 2 zu ermitteln.
Das Verfahren beginnt bei Schritt 31, wenn de Zündschlüssel 17 in die Ein-Stellung bewegt wird, sodann wird in Schritt 100 bestimmt, ob der Output des Nehmerzylinder-Positionssensors 63 zuverlässig ist.
Wenn festgestellt wird, dass der Output des Nehmerzylinder-Positionssensors 63 nicht zuverlässig ist, schreitet das Verfahren fort zu Schritt 150, in dem eine Flag auf Null gesetzt wird. Es versteht sich, dass die Flag in der Praxis beim Schlüssel-Ein-Zustand auf Null gesetzt wird, um eine konsistente Startbedingung zu schaffen. Das Verfahren schreitet dann fort zu Schritt 500, in dem der Zustand der Flag an das Stop-Start-Kontroll-System kommuniziert wird und zwar als Indikator dafür, ob die ersten oder zweiten Betriebsmodi zu wählen sind. In dem dargestellten Beispiel resultiert das Setzen der Flag auf Null immer darin, dass das Stop-Start-System den zweiten Betriebszustand wählt. Das Verfahren schreitet dann fort zu Schritt 600, in dem bestimmt wird, ob der Zündschlüssel 17 noch in der Ein-Stellung ist, und sofern dies der Fall ist, kehrt das Verfahren zurück zu Schritt 100, andernfalls endet das Verfahren bei Schritt 1000.
Wenn jedoch bei Schritt 100 festgestellt wird, dass der Nehmerzylinder-Positionssensor 63 zuverlässig ist, schreitet das Verfahren von Schritt 100 zu Schritt 200, in dem eine gegenwärtige Null-Position für den Nehmerkolben 62 festgestellt wird.
Das Verfahren schreitet dann fort zu Schritt 300, in dem ein Verschiebungsgrenzwert (X_THRES) von der Nullstellung des Nehmerkolbens, der benötigt wird, um das Auskuppeln sicherzustellen, bestimmt wird.
Sodann wird in Schritt 400 bestimmt, ob eine gemessene Verschiebung des Nehmerkolbens 62 den Verschiebungsgrenzwert (X_THRES) überschreitet, und wenn dies der Fall ist, wird die Flag auf Eins gesetzt, andernfalls auf Null.
Das Verfahren schreitet dann fort zu Schritt 500, in dem der Stand der Flag an das Stop-Start-Control-System als Indikator dafür übermittelt wird, ob die ersten oder zweiten Betriebsmodi zu wählen sind. In dem dargestellten Beispiel resultiert das Setzen der Flag auf Null immer darin, dass das Stop-Start-System den zweiten Betriebszustand wählt, und das Setzen der Flag auf Eins immer darin, dass das Stop-Start-System den ersten Betriebsmodus wählt. Das Verfahren schreitet dann fort zu Schritt 600, in dem bestimmt wird, ob der Zündschlüssel 17 noch in der Ein-Stellung ist, und sofern dies der Fall ist, kehrt das Verfahren zurück zu Schritt 100, andernfalls endet das Verfahren bei Schritt 1000.
Es versteht sich, dass die entgegengesetzte Flag-Logik genützt werden könnte oder dass irgendeine andere Form des Indikators genutzt werden könnte, beispielsweise könnte das Verfahren zu Schritt 34 oder 35 des Verfahrens gemäß 3 in Abhängigkeit davon fortschreiten, ob der Test bei 400 bestanden oder nicht bestanden wurde und Schritt 150 könnte ein „Gehe zu Schritt 34” Output sein.
Unter besonderer Bezugnahme auf 5 wird in größerem Detail das Verfahren gemäß Schritt 100 von 4 gezeigt.
Zusammenfassend werden die Positionen der Kolben 52, 62 der Geber- und Nehmerzylinder 51, 61 des hydraulischen Kupplungslösesystems unter Verwendung der Geber- und Nehmerzylinder-Positionssensoren 53 und 63 gemessen, wobei die Output-Signale dieser Sensoren an den elektronischen Controller 16 kommuniziert werden. Der elektronische Controller 16 ist ausgeführt, um die Position des Geberzylinderkolbens, die durch den Geberzylinder-Positionssensor 53 gemessen wurde, mit der Position des Nehmerzylinderkolbens, die durch den Nehmerzylinder-Positionssensor 63 gemessen wurde, zu vergleichen, um die Verifikation oder Bestätigung der Position des Nehmerzylinderkolbens 62 bereitzustellen.
Wenn bestätigt wird, dass sich der Nehmerzylinderkolben 62 an der erwarteten Stelle befindet, wird davon ausgegangen, dass das Output-Signal des Nehmerzylinder-Positionssensors 63 ein zuverlässiger Indikator der Position des Nehmerzylinderkolbens ist.
Es versteht sich, dass beim anfänglichen Setup des Fahrzeuges 5 die Outputs der beiden Positionssensoren 53, 63 auf den Wert von absolut Null kalibriert werden, indem der Geber- und der Nehmerkolben 52, 62 bis zum Ende ihrer jeweiligen Zylinder 51, 61 bewegt werden, von dem sie beabstandet sind, wenn das Kupplungspedal 25 gedrückt wird, oder es wird eine Sensor-Setting-Vorrichtung verwendet wird, um diese Basislinien-Werte zu erhalten.
Zurück zu 5, wird in Schritt 105 die Position des Geberzylinderkolbens 52 mittels des Geberzylinder-Positionssensor 53 gemessen und sodann wird in Schritt 115 die Temperatur des Systems bestimmt. Die Systemtemperatur kann von einem oder mehreren Temperatursensoren erhalten werden, die an verschiedenen Positionen in dem Kupplungs-Aktuations-System angeordnet sind, oder von einem oder beiden der Geber- und Nehmerzylinder-Positionssensoren 53 und 63, wenn ein Temperatursignal von den Temperatur-Kompensations-Kreisen, die diesen Sensoren 53, 63 zugeordnet sind, erhalten werden kann.
Dann wird bei Schritt 120 durch den elektronischen Controller 16 aus dem Signal, das von dem Geberzylinder-Positionssensor 53 erhalten wurde, eine vorhergesagte Position des Nehmerkolbens bestimmt.
Es sind zwei Verfahren zur Durchführung dieser Vorhersage sind möglich.
In einer ersten Option, wird die Position des Geberzylinderkolbens als Input eines Polynoms oder eines Satzes von Polynomen, die einen Spline erzeugen, eines diskreten Filters oder einer diskreten Transferfunktion verwendet und der Output des Polynoms, Splines, Filters oder der Transferfunktion wird als Schätzung oder Vorhersage der Position des Nehmerzylinderkolbens verwendet.
In einer zweiten Option wird die Position des Geberzylinderkolbens als Input für zwei Nachschlage-Tabellen verwendet. Die erste dieser Nachschlage-Tabellen erzeugt einen Wert für die entsprechende maximale erwartete Position des Nehmerzylinderkolbens und die zweite dieser Nachschlage-Tabellen erzeugt einen Wert für die entsprechende minimale erwartete Position des Nehmerzylinderkolbens.
Dann erfolgt in Schritt 125 eine Temperatur-Korrektur der Vorhersage der Position des Nehmerzylinderkolbens. Dies ist anzustreben, da verschiedene Faktoren das Verhältnis zwischen der Position des Geberzylinderkolbens 52 und der Position des Nehmerzylinderkolbens 62 beeinflussen, jedoch ist der bei weitem signifikanteste dieser Faktoren die Temperatur, die eine Expansion und Kontraktion des Hydraulikfluids hervorruft, das genutzt wird, um Bewegung und Kraft des Geberzylinders 51 auf den Nehmerzylinder 61 zu übertragen, sowie eine Expansion/Kontraktion der Leitungen, die genutzt werden, um die Geber- und Nehmerzylinder 51 und 61 zu verbinden. Die Expansion dieser Leitungen benötigt zusätzliches Fluid zu deren Füllung, was unter dem Begriff „Volumenverlust-Effekt” bezeichnet wird, wobei es sich um den signifikantesten Grund von Differenzen zwischen den Positionen von Geber- und Nehmerzylinderkolben handelt.
Da die Transferfunktion oder das Verhältnis zur Bereitstellung einer Vorhersage der Position des Nehmerzylinderkolbens 62 den vollen Bereich möglicher Störfaktoren umfassen muß und der Temperaturbereich, der während der Nutzung des Fahrzeuges 5 auftritt, wahrscheinlich sehr weit ist, wird, um in dem vollen Temperaturbereich robust zu arbeiten, ein breites anzuwendendes Toleranzband benötigt, um ein Versagen des Tests zu verhindern, wenn der Nehmerzylinder-Positionssensor 63 normal arbeitet. Die mit der Anwendung eines breiten Toleranzbereiches verbundene Gefahr besteht darin, dass ein nicht mit der Temperatur in Beziehung stehendes Problem nicht erkannt wird, da es relativ zu dem Toleranzband, das benötigt wird, um Temperaturvariationen zu berücksichtigen, zu klein ist.
Daher kann durch Einführung eines Temperatursensors oder Temperaturmodels zur Bereitstellung von Kontroll-Algorithmen mit Temperaturinformation der Temperaturfaktor effektiv eliminiert werden, wodurch der Einsatz eines kleineren Toleranzbandes zur Verwendung der Berücksichtigung anderer Störfaktoren ermöglicht wird und wodurch die Sensitivität des Systems gegenüber echten Fehlern beim Betrieb des Nehmerzylinder-Positionssensors 63 vergrößert wird.
Es versteht sich, dass in der Praxis die Schritte 120 und 125 kombiniert werden können, was in anderen Worten bedeutet, dass die Transferfunktion oder das Verhältnis, das genutzt wird, um die Position des Nehmerzylinderkolbens 62 vorherzusagen, eine Temperaturkompensation umfassen, jedoch separat dargestellt werden, da es möglich, jedoch nicht anzustreben ist, die Schritte 115 und 125 zu eliminieren und große Toleranzbänder zu nutzen, um Temperaturvariationen zu berücksichtigen.
Zurück zu 5 wird bei Schritt 130 die vorhergesagte Position (P_pred) des Nehmerzylinderkolbens 62 mit der gemessenen Position, die von dem Nehmerzylinder-Positionssensor 63 in Schritt 110 erhalten wurde, verglichen und bei Schritt 135 wird bestimmt, ob die gemessene Position (P_meas) innerhalb vorbestimmter unterer und oberer Toleranzgrenzen ist.
Wenn zum Beispiel die vorhergesagte Position 15 mm ist und die Toleranzgrenzen bei + oder –0,05 mm liegen, wäre der Vergleich bei Schritt 130 in Form von: – Ist Ppred lower limit < Pmeas < Ppred upper limit?Oder unter Anwendung der Vorhersage und der oben angegebenen Limits: – Ist 14,95 < Pmeas < 15,05?
Wenn die Antwort in dem Test JA ist, schreitet das Verfahren fort zu Schritt 140 und, wenn die Antwort NEIN ist, schreitet das Verfahren fort zu Schritt 145.
Es versteht sich, dass dieser Vergleich in der Praxis ein Vergleich digitaler Daten oder Spannungslevels sein kann und nicht tatsächlicher Dimensionen.
Wenn das Verfahren zu Schritt 140 fortgeschritten ist, zeigt dies, dass der Nehmerzylinder-Positionssensor 63 verifiziert wurde und verwendet werden kann, somit kehrt das Verfahren zurück zu dem Hauptverfahren bei Schritt 200. Ist das Verfahren andererseits zu Schritt 145 fortgefahren, zeigt dies an, dass der Verfikationsprozess fehlgeschlagen hat und dass obwohl nicht dargestellt eine Fehler-Flag gesetzt werden kann. Das Verfahren kehrt dann zurück zum Hauptverfahren bei Schritt 150, wodurch angezeigt wird, dass der Motor in dem zweiten oder normalen Betriebsmodus betrieben werden muß, da der Output vom Nehmerzylinder-Positionssensor 63 nicht vertrauenswürdig ist.
Die Vergleiche, die bei den Schritten 130 und 135 beschrieben wurden, können auf kontinuierlicher oder sich wiederholender Basis im Zustand „Schlüssel-Ein” durchgeführt werden oder nur, wenn ein Satz von Eingangsbedingungen erfüllt ist.
Ein Beispiel für eine Eingangsbedingung ist die, dass der Geberzylinderkolben 52 in einem bestimmten Teil seines Bewegungsbereiches ist, wie beispielsweise in der Nähe der eingeschobenen oder ausgeschobenen Endhalte.
Andere Beispiele von Eingangsbedingungen bestehen darin, dass die Geschwindigkeit des Masterzylinderkolbens 52 unter einem bestimmten Grenzwert liegt oder dass die Geschwindigkeit des Nehmerzylinderkolbens 62 unter einem bestimmten Grenzwert liegt.
Wenn die Kupplung 2 zwischen dem voll eingekuppelten Zustand und dem voll ausgekuppelten Zustand bewegt wird, bewegt sich der Kolben 62 des Nehmerzylinders 61 über eine kleine Strecke, typischerweise im Bereich von 8 mm. Typischerweise hat jedoch der Nehmerzylinder 61 einen wesentlichen größeren möglichen Bewegungsbereich, typischerweise im Bereich von 24 mm, und der kleinere 8 mm Bewegungsbereich bewegt sich innerhalb dieses größeren Bereiches während der Lebensdauer der Kupplung, wenn die Kupplung 2 der Abnutzung unterliegt oder ausgetauscht wird (vgl. 10).
Der Effekt der Abnutzung der Kupplung besteht darin, dass die Ruhe- oder Nullposition des Nehmerkolbens 62 bei voll eingekuppelter Kupplung 2 gemäß 10 nach links bewegt wird und diese Bewegung der Nullstellung muß kompensiert werden, wenn Messfehler vermieden werden sollen.
Es wird ein Verfahren benötigt, um die minimale Position der Ruheposition des Nehmerzylinderkolbens 62 zu bestimmen, wodurch der Effekt der Bewegung des kleineren Bereichs innerhalb des größeren Bereiches eliminiert werden kann, wenn der Output des Nehmerzylinder-Positionssensors 63 genutzt wird, um effektiv einen Indikator des Kupplungszustandes der Kupplung 2 bereitzustellen. 6 zeigt eine erste Ausführungsform 200a eines Verfahrens 200, um eine solche minimale Nullposition bereitzustellen, wodurch Effekte der Abnutzung der Kupplung ausgenommen oder kompensiert werden.
Das Verfahren 200a startet bei Schritt 31, was der Fall ist, wenn der Zündschalter 17 in seine Ein-Position bewegt wird und die erste Aktion des Verfahrens besteht darin, dass ein gegenwärtiger Null-Offset Wert Z einem maximalen Null-Offeset Wert M gleichgesetzt wird.
Der maximale Null-Offset-Wert wird auf einen Wert gleich oder größer als die absolute Nehmerzylinderkolben-Positionen gesetzt, gemessen an dem weitest möglichen Punkt der Bewegung des Nehmerzylinderkolbens 62 in der Auskuppelrichtung (die, wie in 10 angedeutet, in diesem Falle 24 mm beträgt). Dies hat den Effekt, dass in der Schlüssel-Ein-Position vor Betätigung der Kupplung 2 angezeigt wird, dass die Kupplung 2 eingekuppelt ist und zwar unabhängig von ihrem tatsächlichen Zustand. Dies ist hinsichtlich der Sicherheit die bevorzugte Bedingung für ein Stop-Start-System, da es einen unsicheren Motorstart verhindert.
Die Position des Nehmerzylinderkolbens 62 wird mittels des Nehmerzylinder-Positionssensors 63 kontinuierlich erfasst und der minimale Null-Offset Wert Z des Nehmerzylinderkolbens 62 wird gespeichert, wie dies bei Schritt 210 gezeigt ist.
Es versteht sich für den Fachmann, dass in der Praxis die Position des Kolbens 62 kontinuierlich gemessen wird und die minimale Verschiebungsposition des Kolbens 62 als Einkuppelposition verwendet wird, obwohl es in Schritt 210 möglich wäre, die volle Einkuppelposition zu ermitteln und dann die Position des Nehmerzylinderkolbens 62 zu messen.
Dann wird bei Schritt 215 die neue Messung des Null-Offsets Z_NEW mit dem Wert des Null-Offsets verglichen, der gegenwärtig in dem elektronischen Controller 16 gespeichert ist.
Wenn der neue Wert des Null-Offsets Z_NEW geringer ist als der gegenwärtig gespeicherte Wert des Null-Offsets Z schreitet das Verfahren fort zu Schritt 220, andernfalls zu Schritt 225.
In Schritt 220 wird der Wert des Null-Offsets Z gleich dem neuen Wert des Null-Offsets Z_NEW gesetzt und das Verfahren schreitet fort zu Schritt 230, wohingegen in Schritt 225 der Wert des Null-Offsets Z unverändert bleibt und so Z gleich dem existierenden Wert von Z gesetzt wird und das Verfahren zu Schritt 230 fortschreitet.
Bei Schritt 230 wird geprüft, ob der Zündschalter 17 noch in seiner Ein-Position ist, und wenn dies der Fall ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 210 zurück, wenn jedoch der Zündschalter 17 nun in der Aus-Position ist, endet das Verfahren bei Schritt 240.
Dieses Verfahren stellt sicher, dass im Falle der Abnutzung der Kupplung 2 der Null-Offset-Wert Z angepaßt wird, um den tatsächlichen Null-Wert gleich der Position des Nehmerzylinderkolbens 62 zu halten, wenn die Kupplung voll eingekuppelt ist und keine Verschiebung des Kupplungspedals 25 erfolgt. Wird dieses Verfahren nicht angewandt, hätte der Output des Nehmerzylinder-Positionssensors 63 einen zunehmenden Fehler, wenn sich die Kupplung 2 abnutzt, und würde anzeigen, dass der Nehmerzylinderkolben 62 sich nicht so weit bewegt hat, wie dies tatsächlich der Fall ist. Dies ist ein Problem, wenn der Output des Nehmerzylinder-Positionssensors 63 genutzt wird, um andere Fahrzeug-Merkmale zu kontrollieren, wie zum Beispiel Stop-Start basierend auf dem Kupplungszustand der Kupplung, da die Position des Nehmerzylinderkolbens 62 mit einem hohen Maß an Genauigkeit (weniger als 0,1 mm) bestimmt werden muß, damit der Kupplungszustand der Kupplung 2 korrekt und zuverlässig bestimmt werden kann.
Es versteht sich, dass die Schleife 210, 215, 220, 230, 210 oder 210, 215, 225, 230, 210 solange wiederholt durchlaufen wird, wie der Zündschalter in der Ein-Position verbleibt.
Bezugnehmend auf 7 ist eine zweite Ausführungsform des Verfahrens 200 zur Bestimmung des Null-Offset-Wertes des Nehmerzylinderkolbens 62 dargestellt, das mit dem zuvor beschriebenen identisch ist, sofern die Schritte 31 bis 230 betroffen sind, so dass das Verfahren hinsichtlich dieser Schritte nicht nochmals im Detail erläutert wird.
Das Verfahren 200b gemäß der zweiten Ausführungsform wird verwendet, wenn das Kupplungsausrücklager 6 oder die Kupplung 2 eine Auto-Abnutzungskompensations-Einrichtung aufweist, die der Abnutzung der Kupplung 2 entgegenwirkt. So eine Vorrichtung arbeitet nach einer Anzahl von Kupplungsbetätigungen wenn die Kupplung beim Einkuppeln ist, um Effekte der Abnutzung der kupplungsbetätigten Platte 7 zu kompensieren, und somit besteht der Effekt, wie in 10 gezeigt, darin, dass die Null-Offset-Position Z von der Position des vollen Eingriffs für einen vorbestimmten Betrag, wie 0,1 mm wegbewegt wird.
Zurück zu 7, ausgehend von Schritt 230, wenn der Zündschalter 17 Aus ist, endet das Verfahren bei Schritt 240, aber wenn der Zündschalter 17 noch Ein ist, schreitet das Verfahren zu Schritt 250 fort, in dem bestimmt wird, ob die Kupplung 2 seit dem letzten Prozesszyklus betätigt wurde.
Wenn die Kupplung nicht betätigt wurde, was bedeutet, dass sie eingekuppelt oder voll ausgekuppelt geblieben ist, schreitet das Verfahren zu Schritt 210 fort, gab es jedoch eine Betätigung der Kupplung, was bedeutet, dass sie ausgekuppelt war und anschließend eingekuppelt wurde, schreitet das Verfahren zu Schritt 260 fort, in dem ein geringer Wert S zu dem gegenwärtig gespeicherten Wert des Null-Offset Z addiert wird. Das Verfahren schreitet dann weiter zu Schritt 210.
Der Effekt der Störung oder des Inkrementes S kann am besten anhand von 11 und 12 erkannt werden.
Unter Bezugnahme zunächst auf 11 können die tabellierten Outputs der verschiedenen Schritte des Verfahrens 200b unter Verwendung der hypothetischen Werte von M = 25 mm, Z_NEW = 8,0 mm und S = 0,2 mm gesehen werden. Es versteht sich, dass nicht unbedingt tatsächliche Dimensionen zur Durchführung des Verfahrens genutzt werden müssen, es kann unter Verwendung von digitalen Da ten oder Werten, wie der Spannung durchgeführt werden, jedoch werden zum Zwecke der Erklärung tatsächliche Meßwerte verwendet.
Hinsichtlich der oberen Hälfte der Tabelle kann erkannt werden, dass der Effekt des Inkrementes S auf den Wert des Null-Offsets Z durch den Ratchet-Down-Algorithmus, der in den Schritten 215 bis 230 zum Ausdruck kommt, zunichte gemacht wird. Dies bedeutet, Z bleibt bei dem Wert 8,0 für diesen Bereich der Iterationen, was für jegliche Abnutzung, die stattgefunden hat, ungenügend ist, wobei keine Selbstjustierung durch den Auto-Abnutzungskompensations-Mechanismus stattgefunden hat, der mit dem Kupplungsausrücklager 6 oder der Kupplung 2 assoziiert ist. Es versteht sich, dass sich im Falle der Abnutzung der Kupplung 2 der Wert Z_NEW verringert, so dass das Ergebnis bei Schritt 215 JA lautet and Z_NEW als neuer Wert für Z gesetzt wird, z. B. wenn die neue volle Eingriffsposition des Slavekolbens 62 bei Schritt 210 zu 7,95 mm gemessen wird und der aktuelle Wert von Z 8,0 mm beträgt, wird der Test bei 215 bestanden und Z wird auf 7,95 mm gesetzt.
Die untere Hälfte der Tabelle zeigt die Situation, wenn eine Selbstjustierung durch den Auto-Abnutzungskompensations-Mechanismus stattgefunden hat, der mit dem Kupplungsausrücklager 6 oder der Kupplung 2 assoziiert ist. In diesem Fall hat eine Justierung von 0,1 mm stattgefunden. Der Effekt davon besteht darin, dass der Test bei 215 bestanden wird, da 8,1 mm weniger ist als 8,2 mm und sodann erfolgt in Schritt 220 ein Update des Null-Offset-Wertes auf 8,1 mm. Der Effekt des Auto-Abnutzungskompensations-Mechanismus wurde somit bei dem Verfahren 200b gemäß 7 kompensiert.
12 zeigt die Situation, wenn das Verfahren 200a gemäß 6 mit einer Kupplung 2 oder einem Kupplungsausrücklager 6 mit einer Abnutzungskompensation genutzt wird.
Die obere Hälfte der Tabelle ist identisch zu der in 11, aber die untere Hälfte der Tabelle ist unterschiedlich, da kein stufenweises Inkrement S bei diesem Verfahren angewandt wurde.
Somit beginnt das Verfahren nach der Autojustierung durch die Kupplung 2 oder das Kupplungsausrücklager 6 von 0,1 mm wie oben den Schritt 215 mit einem neuen Wert Z_NEW von 8,1 mm und, da der Wert Z nicht inkrementell durch den Wert S verändert wurde, verbleibt dieser bei dem Wert 8,0 mm, der Test bei 215 wird nicht bestanden und somit bleibt der Null-Offset Z bei 8,0 mm und unabhängig davon, wie viele Autojustierungen stattfinden, wird dies der Fall sein, da es keinen Weg zur Erhöhung des Null-Offset-Wertes Z gibt, sondern nur zu dessen Erniedrigung oder Beibehaltung durch den Algorithmus. Der Effekt davon ist, dass jedesmal, wenn eine Autojustierung durch die Kupplung 2 oder das Kupplungsausrücklager 6 durchgeführt wird, ein zunehmender Fehler erzeugt wird, und der Nehmerzylinder-Positionssensor 63 wird fälschlicherweise anzeigen, dass der Nehmerkolben 62 näher an der Auskuppelposition ist, als dies tatsächlich der Fall ist, und somit besteht das Risiko, dass der Kupplungszustand der Kupplung als ausgekuppelt ermittelt wird, obwohl die Kupplung in Wirklichkeit eingekuppelt bleibt. Es versteht sich, dass dieser Fehler nur korrigiert wird, wenn der nächste Schlüssel-Ein-Kreislauf begonnen wird.
Zusammengefaßt wirkt der Ratched-Algorithmus wie folgt, wenn eine absolute Nehmerzylinderkolbenposition erfasst wird, die weiter in der Einkuppelrichtung steht als der gegenwärtig beibehaltene Offset-Wert, ersetzt der Ratched-Algorithmus den gegenwärtig beibehaltenen Null-Offset-Wert durch den neuen gemessenen Wert. Somit ist der gegenwärtig beibehaltene Wert stets der der weitesten Einkuppelposition, die in diesem Schlüssel-Zyklus detektiert wurde.
Der Null-Offset-Wert, der durch die Ratched beibehalten wurde, kann als „Null-Offset” verwendet werden, um die relative Position des Nehmerzylinderkolbens 62 durch Subtraktion des Null-Offsets Z von der absoluten Nehmerzylinderkolben-Position zu berechnen, wie dies unten detaillierter beschrieben wird.
Unter einigen Umständen kann es bevorzugt sein, den Ratched-Algorithmus nicht zu betreiben. Beispielsweise kann bei hohen Motorgeschwindigkeiten die Distorsion von Kupplungskomponenten, wie z. B. der Diaphragmafeder, zu Nehmerzylinderkolben-Positionen führen, die zu einer fehlerhaften Anzeige der voll eingeschobenen bzw. eingekuppelten Position des Nehmerkolbens 62 führt. Unter diesen oder anderen Umständen können Fehler durch „Einfrieren” des Ratched-Algorithmus verhindert werden. Wenn der Ratched-Mechanismus eingefroren ist, führt er kein Update seines gegenwärtig beibehaltenen Wertes durch und so hat unter Nutzung der oben genannten Werte die Messung eines fehlerhaften Wertes von Z_NEW = 7,5 mm keinen Effekt, da der Null-Offset Z bei 8,0 mm eingefroren ist.
Wie oben ausgeführt, jedesmal wenn die Kupplung 2 ausgekuppelt wird und dann eingekuppelt wird, wird der Null-Offset Z gestört oder inkrementiert, um jegliche Bewegung des Nehmerzylinderkolbens anzupassen, die durch den Auto- oder Selbstjustierungsmechanismus der Kupplung 2 hervorgerufen wurde. Die Störung wird aufgebracht durch Hinzufügen eines geringen Betrages S, typischer Weise im Bereich von 0,1 mm und 0,2 mm zu dem Null-Offset Z, was den Effekt hat, dass der Nullpunkt des relativen Bereiches des Nehmerzylinderkolbens 62 in der Auskuppelrichtung bezüglich des absoluten Bereiches bewegt wird. Die Störung wird jedesmal getriggert, wenn die Kupplung 2 ausgekuppelt wird und dann anschließend in eingekuppelt wird, jedoch führt der Autojustierungsmechanismus nicht jedesmal eine Justierung durch, wenn die Kupplung 2 ausgekuppelt und dann eingekuppelt wird, und üblicherweise können viele Kilometer der Fahrzeugbewegung zwischen den Justierungen verstreichen. Jedoch wären Störungen bei Gelegenheiten, zu denen keine Autojustierung erfolgt, durch den Ratched-Algorithmus schnell entfernt. Die Größe der Störungen oder des Inkrements muss so gewählt werden, so dass sie geringfügig größer ist als die Justierungen, die durch den Autojustierungsmechanismus durchgeführt werden, so dass die Justierungen innerhalb einer einzigen Störung erfasst werden.
Um ein kosteneffizientes und zuverlässiges Verfahren zur Bestimmung des Eingriffszustandes der Kupplung 2 bereitzustellen, haben die Erfinder herausgefunden, dass die Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens 62 von seiner vollen Eingriffsposition genutzt werden kann, um einen Wert zu erzeugen, der einen Indikator da für darstellt, ob die Kupplung ein- oder ausgekuppelt ist. Der Begriff „eingekuppelt” oder „ausgekuppelt” bedeutet in diesem Kontext, ob oder ob nicht eine vorbestimmte Größe des Drehmoments durch die Kupplung 2 übertragen wird.
Die hier präsentierte Lösung bestimmt, ob sich die Kupplung in einem ausgekuppelten Zustand befindet, und zwar basierend auf dem Output des Nehmerzylinder-Positionssensors 63, der die lineare Position des Nehmerzylinderkolbens 62 mißt. Die hier vorgeschlagene Verfahrensweise dient dazu, anzuzeigen, dass die Kupplung 2 ausgekuppelt ist, wenn die gemessene Position des Nehmerzylinderkolbens 62 entlang seines Weges an einem Grenzwert vorüberbewegt wird. Dieser Grenzwert muss derart kalibriert werden, dass sämtliche Tolleranzen in dem Kupplungs-Aktuations-System 50 und in der Kupplung 2 Berücksichtigung finden und diese Tolleranzen umfassen von Teil zu Teil bestehende Herstellvariationen, Zusammenbauvarianten, Abnutzung, Umweltbedingungen, wie beispielsweise die Temperatur sowie die Sensorgenauigkeit. Dies stellt sicher, dass ein einziger Auskuppel-Grenzwert der Kupplung pro Fahrzeuglinie kalibriert werden muss, wodurch das Erfordernis des Erlernens des Punktes des Auskuppelns/Einkuppelns der Kupplung verhindert werden kann.
Von diesen Variablen ist die signifikanteste die Temperatur, da Temperaturvariationen nicht nur die physikalische Größe der Komponenten beeinflussen, sondern auch die Reibungseigenschaften der Kupplung 2. In 8 wird daher ein Verfahren gezeigt, bei dem temperaturbedingte Fehler kompensiert werden, wodurch die Genauigkeit, mit der der angestrebte Verschiebungsgrenzwert berechnet werden kann, verbessert wird.
Das Verfahren 300 beginnt bei Schritt 31, bei dem es sich um ein Schlüssel-Ein-Ereignis handelt, der nächste Schritt ist die Messung der Temperatur des Kupplungs-Aktuations-Systems 50 an einer oder mehreren Schlüsselpositionen. Dies kann unter Verwendung einer Anzahl dezidierter Temperatursensoren erreicht werden oder unter Nutzung des Outputs eines Temperaturkompensationskreislaufes des Nehmerzylinder-Positionssensors 63. Unabhängig von der angewandten Tech nik wird dieser Temperaturwert in Schritt 320 genutzt, um einen temperaturkompensierten Wert des Verschiebungsgrenzwertes X_THRES zu bestimmen, der genutzt wird, um den Kupplungszustand der Kupplung 2 zu bestimmen.
Die Techniken, die in Schritt 320 angewandt werden, sind vielfältig und können die Verwendung eines Modells des Kupplungs-Aktuations-Systems umfassen, um die Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens 62 zu bestimmen, was erforderlich ist, um sicherzustellen, dass die Kupplung 2 ausgekuppelt ist; experimentelle Daten, die in einer oder mehreren Nachschlagetabellen gespeichert sind und die genutzt werden können, um die Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens 62 zu bestimmen, was erforderlich ist, um sicherzustellen, dass die Kupplung 2 ausgekuppelt ist; sowie Schätzung der Temperatur der Kupplung 2 oder des Kupplungs-Aktuations-Systems auf der Grundlage der Umgebungstemperatur kombiniert mit anderen Sensorsignalen oder Informationen, die in dem elektronischen Controller 16 enthalten sind, sowie beispielsweise das Motordrehmoment, die Motorgeschwindigkeit, die Fahrzeuggeschwindigkeit, etc.
Es versteht sich, dass Schritt 320 wenigstens einen Algorithmus umfasst, um die Position des Nehmerzylinderkolbens 62 mit dem Kupplungszustand der Kupplung 2 zu korrelieren und dass dieser Algorithmus oder Algorithmen modifiziert wird/werden, um den gemessenen Temperaturinput aus Schritt 310 zu berücksichtigen.
Dann wird in Schritt 330 der Wert des temperaturkompensierten Verschiebungsgrenzwertes X_THRES in dem elektronischen Kontroller 16 für die zukünftige Verwendung gespeichert. Das Verfahren 300 endet dann bei Schritt 340.
Bezugnehmend auf 4 und 9 wird ein Verfahren zur Bestimmung des Kupplungszustandes der Kupplung 2 gezeigt.
Das Verfahren 400 beginnt bei Schritt 31, bei dem es sich um ein Schlüssel-Ein-Ereignis handelt, dann wird in Schritt 410 die gemessene Verschiebung (X_MEAS) des Nehmerzylinderkolbens 62 von seiner absoluten Nullposition gemessen, und zwar unter Verwendung des Nehmerzylinder-Positionssensors 63.
Dann wird in Schritt 420 die tatsächliche Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens 62 berechnet, und zwar durch Subtraktion des Null-Offsets Z, der unter Verwendung einer der Verfahren 200a und 200b, die Bezug nehmend auf die 6 und 7 oben beschrieben wurden, erzeugt wurde, von dem gemessenen Wert der Verschiebung.
Dies bedeutet in anderen Worten X_ACT = X_MEAS – Z wobei: –

X_ACT: = die tatsächliche Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens;
X_MEAS: = die Verschiebung, die durch den Nehmerzylinder-Positionssensor gemessen wurde und
Z: = Null-Offset.

Das Verfahren schreitet dann fort zu Schritt 430, in dem die tatsächliche Verschiebung X_ACT des Nehmerzylinderkolbens 62 mit dem Verschiebungsgrenzwert verglichen wird, der durch das Verfahren 300 erhalten wird, das oben beschrieben und in 8 gezeigt ist.
Dies bedeutet, dass getestet wird: –
Die Tatsache X_ACT > X_THRES wird verwendet, um zu bestimmen, ob die Kupplung 2 ein- oder ausgekuppelt ist.
Es versteht sich, dass um Hystereseeffekte zu berücksichtigen zwei Grenzwerte existieren können, wobei jeweils einer für jede Richtung des Sensorsignals dient.
Dies bedeutet in andere Worten, wenn das Signal zunimmt, wird ein Grenzwert genutzt und wenn das Sensorsignal abnimmt, wird ein zweiter Grenzwert genutzt.
Wenn der Test bestanden wird, schreitet das Verfahren fort zu Schritt 450 und die Flag wird auf Eins (1) gesetzt, wodurch angezeigt wird, dass die Kupplung 2 ausgekuppelt ist, wenn jedoch der Test bei Schritt 430 nicht bestanden wird, wird die Flag bei Schritt 460 auf den Wert Null (0), wodurch angezeigt wird, dass festgestellt wurde, dass die Kupplung 2 eingekuppelt ist.
10 zeigt die Situation für den Fall, dass X_ACT größer ist als X_THRES, was in anderen Worten bedeutet, dass die tatsächliche Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens 62 größer ist als der Verschiebungsgrenzwert und das Verfahren würde daher feststellen, dass die Kupplung 2 ausgekuppelt ist.
Nach den Schritten 450 und 460 schreitet das Verfahren fort zu Schritt 470 und die Kontrolle kehrt zurück zu der Hauptbetriebsroutine bei Schritt 500 gemäß 4.
Die oben beschriebenen Verfahren sind illustrative Beispiele und die darin vorhandenen Schritte können, wenn erforderlich, sequentiell, synchron, gleichzeitig oder in einer anderen Abfolge je nach Anwendung durchgeführt werden.
Es versteht sich für den Fachmann dass, obwohl die Erfindung exemplarisch unter Bezugnahme auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, sie nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist und dass eine oder mehrere Modifikationen der offenbarten Ausführungsformen oder alternative Ausführungsformen ebenfalls bereitgestellt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Kupplungszustandes einer Kupplung, die durch einen hydraulischen Aktuator betätigt wird, der einen bewegbaren Kolben aufweist, wobei das Verfahren die Messung der Position des Kolbens, den Vergleich der gemessenen Position mit einem Grenzwert und die Nutzung des Ergebnisses des Vergleichs als Indikator für den Kupplungszustand umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Tatsache, dass die gemessene Position größer ist als der Grenzwert, als Indikator dafür genutzt wird, dass die Kupplung ausgekuppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Tatsache, dass die gemessene Position dem Grenzwert entspricht oder unterhalb des Grenzwertes liegt, als Indikator genutzt wird, dass die Kupplung eingekuppelt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Grenzwert ein Verschiebungsgrenzwert ist und wobei das Verfahren des weiteren die Bestimmung einer voll im Eingriff befindlichen bzw. voll eingekuppelten bzw. voll eingeschobenen Position des Kolbens und die Messung der Verschiebung des Kolbens von der voll im Eingriff befindlichen bzw. voll eingekuppelten bzw. voll eingeschobenen Position umfaßt sowie den Vergleich der gemessenen Kolbenverschiebung mit einem Verschiebungsgrenzwert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren des weiteren die Messung der Temperatur umfasst sowie die Veränderung des Grenzwertes basierend auf der gemessenen Temperatur.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Grenzwert durch Berechnung erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Grenzwert durch Verwendung einer oder mehrerer experimentell erhaltener Nachschlagetabellen erhalten wird.
Vorrichtung zur Bestimmung des Kupplungszustandes einer Kupplung, die durch einen hydraulischen Aktuator betätigt wird, der einen bewegbaren Kolben aufweist, wobei die Vorrichtung einen Sensor zur Messung der Position des Kolbens und zur Bereitstellung eines Signals aufweist, das für die gemessene Position repräsentativ ist, sowie einen elektronischen Controller, der derart ausgeführt ist, dass er das Signal von dem Sensor erhält, die gemessene Position mit einem Grenzwert vergleicht und das Ergebnis des Vergleiches als Indikator für den Kupplungszustand der Kupplung nutzt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der elektronische Kontroller derart ausgeführt ist, dass er für den Fall, dass die gemessene Position größer ist als der Grenzwert, er dies als Indikator dafür nutzt, dass die Kupplung ausgekuppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der elektronische Kontroller derart ausgeführt ist, dass er für den Fall, dass die gemessene Position dem Grenzwert entspricht oder geringer ist als der Grenzwert, er dies als Indikator dafür nutzt, dass die Kupplung eingekuppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Grenzwert ein Verschiebungsgrenzwert ist und der elektronische Controller des weiteren derart ausgeführt ist, dass er eine im vollen Eingriff bzw. voll eingeschobene bzw. voll eingekuppelte Position des Kolbens bestimmt und die Messung der Verschiebung des Kolbens von der im vollen Eingriff bzw. voll eingeschobenen bzw. voll eingekuppelten Position mißt und die gemessene Kolbenverschiebung mit einem Verschiebungsgrenzwert vergleicht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Vorrichtung des weiteren wenigstens einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur umfasst und wobei der elektronische Controller derart ausgeführt ist, den Grenzwert basierend auf der gemessenen Temperatur zu verändern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Grenzwert durch Berechnung erhalten wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Grenzwert durch Verwendung einer oder mehrerer experimentell erhaltener Nachschlagetabellen erhalten wird, die in dem elektronischen Controller gespeichert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei der elektronische Controller des weiteren ausgeführt ist, um die Bestimmung des Kupplungszustandes zur Kontrolle der Betriebsweise einer oder mehrerer Systeme zu nutzen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei der hydraulische Aktuator ein Nehmerzylinder ist, der einen Teil eines hydraulischen Kupplungs-Betätigungs-Systems ist.
Verfahren zur Bestimmung des Kupplungszustandes einer Kupplung, die durch einen hydraulischen Aktuator betätigt wird, der einen bewegbaren Kolben aufweist, im wesentlichen wie unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Vorrichtung zur Bestimmung des Kupplungszustandes einer Kupplung, die durch einen hydraulischen Aktuator betätigt wird, der einen bewegbaren Kolben aufweist, im wesentlichen wie hierin mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.