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In
der Vergangenheit konnten Fahrzeug-Triebstränge nicht einfach
auf aktuelle Fahrzeugladungsinformation zugreifen. Bei verbesserter Kommunikation
zwischen verschiedenen Bestandteilen in einem Fahrzeug-Triebstrang
können verschiedene Triebstrang-Steuerungen Zugriff auf
Information in Bezug auf die tatsächliche Ladung eines
Fahrzeugs haben, und ihren Betriebsablauf in Reaktion auf die tatsächliche
Fahrzeugladung abändern.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Steuern des Betriebsablaufs
eines Fahrzeug-Triebstrangs auf Grundlage der tatsächlichen Fahrzeugladung.
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Weiterhin
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern des
Betriebs eines Fahrzeug-Triebstrangs unter Verwendung der Fahrzeugladung
als einen Parameter zur Einschränkung des Betriebs einer
Brennkraftmaschine.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein System zur Bestimmung
der tatsächlichen Fahrzeugladung (des Fahrzeuggewichts)
eines Fahrzeug-Triebstrangs und zum Abändern des Betriebsablaufs
des Fahrzeug-Triebstrangs auf Grundlage der tatsächlichen
Fahrzeugladung.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Steuern
des Betriebs eines Hochleistungs-Dieselbrennkraftmaschinen-Fahrzeug-Triebstrangs
auf Grundlage der Erfassung der tatsächlichen Ladung des
Fahrzeugs und zum Abändern der eingestellten Fahrtreglergeschwindigkeit, der
Brennkraftmaschinenmotorbremse, elektronischer Sendesysteme, Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzen,
Fahrzeugbremsen, Drehmomentgrenzen, der Brennkraftmaschinendrehzahl
und von Kraftstoffversorgungsstrategien. Verschiedene Fahrzeugbestandteile übertragen
Information an eine digitale Kommunikationsverbindung, wodurch die
Information von anderen elektronischen Steuereinheiten (ECU) eingesetzt
werden kann. So kann beispielsweise eine ECU, welche die Fahrzeugladung
misst, die Information zu einer digitalen Kommunikationsverbindung
senden, beispielsweise zu einem CAN-Netzwerk und zu Fahrzeugbestandteilen,
etwa zum Getriebe, die Nachrichten empfangen, und Festlegungen durchführen,
ob Schaltpunkte auf Grundlage der Fahrzeugladung geändert
werden sollen.
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Hagenbuch
beschreibt im
US-Patent Nr. 5,631,832 eine
Einrichtung zur Verarbeitung von Daten, die aus dem Gewicht einer
Ladung abgeleitet sind, das von einem Schleppfahrzeug transportiert wird.
Die Einrichtung weist eine Sensorverarbeitungseinheit zum Empfang
von Daten von Druckwandlern auf, und um hierauf zu reagieren, oder
zur Erfassung einer Änderung des Gewichts der Ladung und
zum Formulieren von Daten, welche Schleppbedingungen des Fahrzeugs
anzeigen. Die Druckdaten und Anzeigen von Änderungen der
Daten werden von der Sensorverarbeitungseinheit dazu eingesetzt, eine
historische Datenbank einzurichten, von welcher aus verschiedene
Schleppparameter modifiziert werden können, entweder durch
die Sensorverarbeitungseinheit selbst oder durch eine entfernt angeordnete
zentrale Station, die mit der Verarbeitungseinheit an Bord verbunden
ist. Vorzugsweise werden zusätzliche Sensoren bei dem Fahrzeug
vorgesehen, um zusätzliche Daten zur Verfügung
zu stellen, welche zusammen mit den Gewichtsdaten eine historische
Datenbank zur Verfügung stellen, welche vollständiger
die Fahrzeugbetriebszustände wiedergibt. Die gesammelten
Daten der historischen Datenbank werden dazu verwendet, Verwaltungsentscheidungen
zu formulieren, welche den zukünftigen Betrieb des Fahrzeugs
betreffen, wobei mit diesem Vorgang ein vorbestimmtes Verwaltungsziel
erreicht werden soll. Die Verwaltungsentscheidungen betreffen abgefahrene
Strecken und transportierte Ladungen, so dass die Verwaltung in
Bezug auf den Wirkungsgrad des Betriebs der LKWs bei schweren Ladungen
verbessert wird.
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Goode
et al beschreiben im
US-Patent
Nr. 6,085,725 ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine,
die eine Drosselsteuerung aufweist. Die Drosselsteuerung reagiert
auf einen Benutzer des Fahrzeugs, um ein Drosseleinstellsignal zur
Festlegung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu erzeugen. Eine von einem
Benutzer gesteuerte Eingabevorrichtung ist darüber hinaus
vorgesehen, um ein ausgewähltes Signal entsprechend einer
unter mehreren, vorbestimmten Brennkraftmaschinensteuerbeziehungen auszuwählen.
Eine Steuerung reagiert auf das Auswahlsignal zum Festlegen des
Brennkraftmaschinenbetriebs entsprechend der ausgewählten
Beziehung und dem Drosseleinstellsignal. Die Drosselsteuerung weist
eine unterschiedliche Leistungscharakteristik für jede
der Beziehungen auf, und kann von dem Benutzer eingestellt werden,
um die Drehzahl für jede der Beziehungen zu erhöhen
oder zu verringern. Die Beziehungen können jeweils einer
unterschiedlichen Art einer Brennkraftmaschinensteuertechnik entsprechen,
und können unterschiedliche Gruppeneigenschaften enthalten.
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Zhu
et al beschreiben im
US-Patent
Nr. 6,167,357 ein Verfahren und eine Einrichtung zum rekursiven
Bestimmen der Fahrzeugmasse und/oder des aerodynamischen Wirkungsgrades
eines fahrenden Fahrzeugs. Die Fahrzeuggeschwindigkeit und Vorschubkraftdaten
werden gesammelt, und ein Teil qualifizierter Daten wird aus den
gesammelten Daten ausgewählt. Das zweite Newton'sche Gesetz
wird integriert, um die Fahrzeugmasse und/oder den aerodynamischen
Koeffizienten in Abhängigkeit von der Fahrzeugvorschubkraft
und der Fahrzeuggeschwindigkeit anzugeben. Der Ausdruck wird dann
bei einer rekursiven Analyse des qualifizierten Datensegments eingesetzt,
um eine berechnete Fahrzeugmasse und/oder einen berechneten aerodynamischen
Koeffizienten zu bestimmen.
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Zhu
et al beschreiben im
US-Patent
Nr. 6,438,510 ein Verfahren und eine Einrichtung zur rekursiven
Bestimmung der Fahrzeugmasse und des aerodynamischen Koeffizienten
eines fahrenden Fahrzeugs. Die Fahrzeuggeschwindigkeit und Vorschubdaten
werden in dem Segment qualifizierter Daten gesammelt, welches dann
für die gesammelten Daten ausgewählt wird. Das
zweite Newton'sche Gesetz wird integriert zur Angabe der Fahrzeugmasse
und/oder des aerodynamischen Koeffizienten in Abhängigkeit
von der Fahrzeugvorschubkraft und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Der
Ausdruck wird dann bei einer rekursiven Analyse des qualifizierten
Datensegments verwendet, um eine berechnete Fahrzeugmasse und/oder
einen aerodynamischen Koeffizienten zu bestimmen.
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Sorrells
et al beschreiben im
US-Patent
Nr. 6,721,680 ein Verfahren zum Fördern der Verträglichkeit
durch einen Benutzer eines Fahrzeugs mit einem Nutzlaststandard
für ein Fahrzeug. Es wird das tatsächliche Nutzlastgewicht
des Fahrzeugs bestimmt. Das tatsächliche Nutzlastgewicht
wird mit einem Nutzlaststandard in einem Speicher verglichen, um
festzustellen, ob das momentane Nutzlastgewicht verträglich
in Bezug auf den Nutzlaststandard ist. Der Betrieb des Fahrzeugs
wird eingeschränkt, wenn das tatsächliche Nutzlastgewicht
nicht mit dem Nutzlaststandard verträglich ist.
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Carlstrom
et al beschreiben im
US-Patent
Nr. 6,803,530 eine Messung an Bord eines Fahrzeuges der
Achsenbelastung und des Brutto-Fahrzeuggesamtgewichtes für
ein Fahrzeug, das mit einer Luftbalgaufhängung versehen
ist, um eine Hysterese der Aufhängung zu ermöglichen.
Die Hysterese der Aufhängung führt dazu, dass
zumindest zwei getrennte Innendrucke in einem Luftbalg für
eine einzelne Belastung möglich sind. Das System verringert
den schädlichen Effekt der Beschleunigung und Verzögerung
des Fahrzeugs in Bezug auf die Bestimmung der Ladung. Die Handhabung
des Fahrzeugantriebszuges wird unter Verwendung der Ladungsinformation
verbessert, um eine Getriebegangauswahl zu bewirken.
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Graf
et al beschreiben im
US-Patent
Nr. 6,920,383 ein Verfahren zum Steuern eines Antriebszuges
eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren arbeitet so, dass es einen Zustand
des langsamen Fahrens erfasst, bei welchem eine Kriechfunktion aktiviert wird.
Eine Einstellregel für das Drehmoment wird aus einer Raddrehmomentermittlung
abgeleitet, so dass zuerst eine Sollgeschwindigkeit erzielt wird,
und dann das Fahrzeug innerhalb eines Geschwindigkeitsbereiches
um die Sollgeschwindigkeit herum gehalten wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Erfassung der tatsächlichen
Fahrzeugladung und zur Übertragung dieser Information an
die Brennkraftmaschinensteuerung, die dann für eine verbesserte
Triebstrangsteuerung auf Grundlage der Fahrzeugladung sorgt. Das
System kann zumindest eines der folgenden Triebstrangsysteme steuern:
adaptive Fahrtreglersysteme (Fahrtreglersysteme, welche die Erfassung
mittels Radar zum Zweck der Vermeidung von Zusammenstößen
einsetzen), Fahrtsteuerung mit Motorbremse, Bremskraft und Zeitpunkt
des Bremsens, Fahrzeuggeschwindigkeitsbegrenzung, Motorbremse, Brennkraftmaschinendrehmomentgrenzen,
Drehmomentbegrenzung infolge eines Schutzes der Brennkraftmaschine,
der Brennkraftmaschinendrehzahl, und der Brennkraftmaschinendrehzahl über
die Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze hinaus. Getriebeschaltpunkte
können ebenfalls über eine digitale Kommunikationsverbindung
(beispielsweise ein Steuerbereichsnetzwerk (CAN)) beeinflusst werden,
wobei die Brennkraftmaschinen-ECU Nachrichten überträgt,
welche Brennkraftmaschinenbetriebsparameter betreffen, die von verschiedenen Bestandteilen
in dem Fahrzeug-Triebstrang empfangen werden. Die Getriebekomponentenprozessoreinheit
(CPU) kann Schaltpunkte ändern, die Synchronisierung der
Brennkraftmaschine, oder Strategien in Bezug auf das Einrücken
und Ausrücken der Kupplung bzw. der Gänge, auf
Grundlage derartiger Nachrichten, um für einen glatten
Betrieb des Fahrzeug-Triebstrangs zu sorgen, und sicherzustellen, dass
sich das Getriebe in dem optimalen Gang für das Gelände
und die Ladung befindet.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Verwendung
des tatsächlichen Fahrzeuggewichtes oder der tatsächlichen
Fahrzeugladung, wie von der Messvorrichtung an die Datenverbindung übertragen,
zur Abänderung von Triebstrang-Betriebsparametern, wodurch
der Betrieb anderer Triebstrang-Bestandteile beeinflusst wird, auf
Grundlage der tatsächlichen Fahrzeugladung.
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Spezieller
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Einsatz des
tatsächlichen Fahrzeuggewichts oder der tatsächlichen
Fahrzeugladung, zur Übertragung der Ladungsinformation
an verschiedene Fahrzeugbestandteile einschließlich der
Brennkraftmaschine, und zur Verwendung der Nachrichten zum Unterstützen
einer Abänderung einer adaptiven Fahrtsteuerung, einer Brennkraftmaschinenausgangsleistungssteuerung, einer
Fahrzeugbremssteuerung, und einer Getriebesteuerung.
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Die
verschiedenen Systeme, welche die Nachricht in Bezug auf die Fahrzeugladung
empfangen, können auf verschiedene Arten und Weisen geändert
werden. Wenn beispielsweise die adaptive Fahrtsteuerung abgeändert
wird, verwendet das adaptive Fahrtsteuerungssystem die Ladungsinformation
dazu, die von der Fahrtsteuerung eingestellte Geschwindigkeit einzustellen,
und/oder die Entfernung des Fahrzeugs zum nächsten Fahrzeug.
Wenn die Brennkraftmaschinensteuerung eine Nachricht in Bezug auf
die Fahrzeugladung empfängt, ändert die Brennkraftmaschinensteuerung
die Leistung verschiedener Systeme, oder stellt diese ein, auf Grundlage
der Fahrzeugladung. Beispielsweise kann die Brennkraftmaschinensteuerung
auf Grundlage der Fahrzeugladung und des Geländes abgeändert
werden, in welchem gefahren wird, zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauches
oder der Leistung; oder kann die Steuerung das Verhältnis
von Horsepower zum Drehmoment einstellen, oder die Fahrtsteuerung
mit Motorbremse, auf Grundlage der Drehzahldifferenzen, bei welchen
verschiedene Belastungspegel der Motorbremsung freigeschaltet werden,
um die eingestellte Fahrtreglergeschwindigkeit beizubehalten. Die
Steuerung kann die maximale Fahrzeuggeschwindigkeitsbegrenzung abändern,
die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit zur "Leistungserhöhung"
zum Erzielen von Antriebskraft, um es dem Fahrzeug zu ermöglichen,
kostengünstiger die Spitze des nächsten Hügels
in einem derartigen Gelände zu erreichen, wobei auch die
Steuerungen für die Motorbremse und Getriebe-Retarder in
Abhängigkeit von der Fahrzeugladung geändert werden
können. Schließlich kann die Steuerung die Grenzen
für das maximale Brennkraftmaschinendrehmoment in Abhängigkeit
von der Fahrzeugladung ändern. Wenn das Fahrzeugbremssteuersystem
eine Fahrzeugladungsnachricht empfängt, führt
das Fahrzeugbremssteuersystem eine Änderung oder Einstellung
des Ausmaßes des Bremsens und des Zeitpunktes zum Ausüben
der Bremsung durch. Radgeschwindigkeits- und Fahrzeuggeschwindigkeits-Bremsschwellen
werden ebenfalls auf Grundlage der Fahrzeugladungsinformation geändert.
Schließlich führt dann, wenn die Getriebesteuerung
eine Nachricht über das CAN in Bezug auf die Fahrzeugladung
empfängt, das Getriebesteuersystem eine Abänderung
oder Einstellung der Getriebeschaltpunkte und der Anforderungen
in Bezug auf die Synchronisierung durch, auf Grundlage der Fahrzeugladungsinformation.
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Diese
und andere Vorteile und Aspekte der Erfindung werden aufgrund der
nachstehenden Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
noch deutlicher werden. Es zeigt:
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1 ein
schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugbrennkraftmaschinensystem
gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung eines Software-Flussdiagramms, das ein
Verfahren zum Abändern des Betriebs eines Triebstrangs
auf Grundlage empfangener Belastungen zeigt; und
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3 eine
schematische Darstellung eines Software-Flussdiagramms, welches
die Steuerung verschiedener Fahrzeug-Triebstrangsysteme auf Grundlage
der Fahrzeugladung zeigt.
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In 1 ist
ein Blockdiagramm eines Systems dargestellt, welches ein System
zum Steuern eines Fahrzeug-Triebstrangs enthält, das auf
der tatsächlichen Fahrzeugladung beruht, gemäß der
vorliegenden Erfindung. Das System ist besonders gut geeignet zum
Einsatz bei einem Fahrzeug, das insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet
ist, das typischerweise eine Brennkraftmaschine 12 aufweist,
die mit einem Getriebe 14 über eine Hauptreibungskupplung 16 verbunden
ist. Bei einer Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine 12 eine
Druckentflammungs-Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Dieselbrennkraftmaschine
mit vier, sechs, acht oder mehr Zylindern. Das Getriebe 14 ist
typischerweise ein Getriebe mit mehreren Untersetzungen, das von
Hand oder halbautomatisch betätigt wird, um eines der verfügbaren
Untersetzungsverhältnisse auszuwählen. Die Hauptreibungskupplung 16 kann von
Hand oder automatisch durch ein Kupplungsstellglied (nicht speziell
dargestellt) betätigt werden, wie auf diesem Gebiet bekannt,
und die Brennkraftmaschine, das Getriebe, und die Kupplung stellen den
Fahrzeug-Triebstrang 15 dar. Der Fahrzeug-Triebstrang ist
gemäß einem nicht-einschränkenden Aspekt
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Fahrzeug-Triebstrang
kann Energie zum Antrieb jeder Art eines Fahrzeugs zur Verfügung
stellen, einschließlich Fernverkehr-LKWs, Baumaschinen,
Schiffen, ortsfesten Generatoren, Automobilen, LKWs, Sattel-KFZs, Booten,
Wohnmobilen, Fahrzeugen für geringe oder hohe Belastung,
und dergleichen.
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Das
Fahrzeug 10 kann weiterhin verschiedene Sensoren 18 aufweisen,
um Signale zu erzeugen, die entsprechende Betriebsbedingungen oder
Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 12, des Getriebes 14,
der Kupplung 16 und dergleichen anzeigen. Die Sensoren 18 stehen
in elektrischer Verbindung mit einer Steuerung 20 über
Eingabeports 22. Die Steuerung 20 weist vorzugsweise
einen Mikroprozessor 24 in Kommunikation mit verschiedenen Computer-lesbaren
Speichermedien 26 über einen Daten- und Steuerbus 28 auf.
Die Computer-lesbaren Speichermedien 26 können
jede Anzahl bekannter Vorrichtungen umfassen, die als ein Nur-Lese-Speicher
(ROM) 30, ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 32,
ein Erhaltungsspeicher (KAM) 34, und dergleichen dienen.
Die Computer-lesbaren Speichermedien können durch jede
von mehreren bekannten, Vorrichtungen verwirklicht werden, welche
Daten speichern können, die Befehle repräsentieren,
die von einem Computer ausgeführt werden können,
beispielsweise durch die Steuerung 20. Bekannte Vorrichtungen
können umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt,
PROMs, EPROMs, EEPROMs, Flash-Speicher, und dergleichen, zusätzlich zu
magnetischen, optischen und kombinierten Medien, die dazu fähig
sind, eine zeitweilige oder andauernde Datenspeicherung durchzuführen.
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Die
Computer-lesbaren Speichermedien 26 können Daten
enthalten, die verschiedene Programmbefehle, Software und Steuerlogik
repräsentieren, um die Steuerung verschiedener Systeme
und Untersysteme des Fahrzeugs 10 zu bewirken, beispielsweise
der Brennkraftmaschine 12, des Getriebes 14, und
dergleichen. Die Steuerung 20 empfängt Signale
von Sensoren 18 über Eingabeports 22,
und erzeugt Ausgangssignale, die verschiedenen Stellgliedern und/oder Bauteilen über
Ausgabeports zugeführt werden können. Es können
auch Signale für eine Anzeigevorrichtung 40 vorgesehen
sein, die verschiedene Anzeigen wie beispielsweise Leuchten 38 aufweist,
um Information in Bezug auf den Betrieb des Systems dem Benutzer
des Fahrzeugs zu kommunizieren.
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Die
Sensoren 18 umfassen vorzugsweise einen Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 42.
Die Brennkraftmaschinendrehzahl kann unter Verwendung eines von
mehreren bekannten Sensoren erfasst werden, welche Signale zur Verfügung
stellen, welche die Drehzahl eines Schwungrades 44 anzeigen,
oder von verschiedenen inneren Brennkraftmaschinenbestandteilen,
beispielsweise der Kurbelwelle, der Nockenwelle, oder dergleichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Brennkraftmaschinendrehzahl
unter Verwendung eines Synchronisierungsbezugssignals bestimmt,
das von einem Rad mit mehreren Zähnen erzeugt wird, das
mit der Nockenwelle gekuppelt ist. Ein Kupplungssensor 46 kann
vorgesehen sein, um den Schlupf der Kupplung oder die Eingriffsposition
der Haupt-Reibungskupplung 16 zu bestimmen. Ein Eingangswellendrehzahlsensor 48 kann
vorgesehen sein, um die Eingangsdrehzahl des Getriebes 14 zu
bestimmen. Ein Ausgangswellensensor 50 kann vorgesehen
sein, um die Drehzahl der Ausgangswelle 52 zu erfassen. Radgeschwindigkeitssensoren,
beispielsweise Sensor 45, können dazu verwendet
werden, eine Anzeige der momentanen Radgeschwindigkeit eines oder mehrerer
Fahrzeugräder zur Verfügung zu stellen. Derartige
Sensoren werden üblicherweise bei Traktionssteuersystemen
(TCS) und Antiblockierbremssystemen (ABS) eingesetzt. Selbstverständlich
können ein Sensor oder mehrere Sensoren Signale für verschiedene
andere Steuerungen zur Verfügung stellen, die schließlich
an die Steuerung 20 übertragen werden, anstatt
direkt über die Eingabeports 22 angeschlossen
zu sein, wie dies in 1 gezeigt ist.
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Die
Steuerung 20 kann eine Mikroprozessoreinheit (MPU) 21 in
Verbindung mit verschiedenen Computer-lesbaren Speichermedien über
einen Daten- und Steuerbus 28 aufweisen. Die Computer-lesbaren
Speichermedien können jede bekannte Vorrichtung umfassen,
die als Nur-Lese-Speicher 30 arbeitet, als Speicher 32 mit
wahlfreiem Zugriff, oder als nicht-flüchtiger Speicher 34 mit
wahlfreiem Zugriff.
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Das
System 13 kann einen Einspritzmechanismus 58 zum
Steuern der Einspritzung von Kraftstoff und/oder Luft für
die Zylinder 11 aufweisen. Der Einspritzmechanismus 58 kann
durch die Steuerung 20 oder eine andere Steuerung gesteuert
werden, und kann jede Anzahl an Merkmalen aufweisen, einschließlich
von Merkmalen zum Einspritzen von Kraftstoff und/oder Luft in einen
Common-Rail-Zylindereinlass und eine Einheit, welche Kraftstoff und/oder
Luft einzeln in jeden Zylinder einspritzt. Beispielsweise kann der
Einspritzmechanismus 58 getrennt und unabhängig
den Kraftstoff und/oder die Luft steuern, die in jeden Zylinder
eingespritzt werden, so dass jeder Zylinder getrennt und unabhängig gesteuert
werden kann, so dass er verschiedene Mengen an Kraftstoff und/oder
Luft empfängt, oder überhaupt keinen Kraftstoff
und/oder Luft. Selbstverständlich umfasst die vorliegende
Erfindung, dass der Einspritzmechanismus 58 mehr oder weniger dieser
Merkmale aufweist, und soll sie nicht auf die voranstehend geschilderten
Merkmale begrenzt sein.
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Im
Betrieb empfängt die Steuerung Signale von verschiedenen
Brennkraftmaschinen/Fahrzeugsensoren, und führt eine Steuerlogik
aus, die als Hardware und/oder Software ausgebildet ist, um das System
zu steuern. Die Computer- lesbaren Speichermedien können
beispielsweise in ihnen gespeicherte Befehle enthalten, die von
der Steuerung ausführbar sind, um Verfahren zum Steuern
sämtlicher Merkmale und Untersysteme des Systems 10 durchzuführen.
Die Programmbefehle können in der Steuerung in der MPU 21 ausgeführt
werden, um die verschiedenen Systeme und Untersysteme der Brennkraftmaschine
zu steuern, und/oder das Fahrzeug durch die Eingabe/Ausgabeports.
Allgemein zeigen die gestrichelten Linien in 1 die wahlweisen
Abtast- und Steuerkommunikationsvorgänge zwischen der Steuerung
und den verschiedenen Bestandteilen in dem Triebstrangsystem an.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass jede Anzahl an Sensoren
und Merkmalen jedem Merkmal in dem System zugeordnet sein kann,
um es zu überwachen, und dessen Betriebsablauf zu steuern.
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Bei
einem nicht-einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung
kann die Steuerung die DDEC-Steuerung sein, die von der Detroit
Diesel Corporation, Detroit, Mich., erhältlich ist. Zahlreiche andere
Merkmale dieser Steuerung sind im Einzelnen in einer Anzahl von
US-Patenten beschrieben, die der Detroit Diesel Corporation übertragen
wurden. Weiterhin kann die Steuerung jede Anzahl an Programmier-
und Verarbeitungsverfahren oder -Strategien aufweisen, um jedes
Merkmal in dem System zu steuern. Weiterhin umfasst die vorliegende
Erfindung, dass das System mehr als eine Steuerung aufweist, beispielsweise
getrennte Steuerungen zum Steuern des Systems oder von Untersystemen, einschließlich
einer Abgassystemsteuerung zum Steuern der Abgastemperatur, der
Massenflussraten und anderer Merkmale, die dazu gehören.
Weiterhin können diese Steuerungen andere Steuerungen über
die voranstehend geschilderte DDEC-Steuerung hinaus aufweisen.
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Das
Fahrzeug 10 ist mit Gewichtssensoren 56 ausgerüstet,
die nahe an den Lasttragachsen eines Fahrzeugs angeordnet sind.
Die Gewichtssensoren können Sensoren oder elektronische
Waagen sein, die in elektronischer Verbindung mit der Brennkraftmaschinensteuerung über
das CAN stehen, um tatsächliche Fahrzeugladungsdaten von
den die Belastung aufnehmenden Achsen auf die Brennkraftmaschinensteuerung
zu übertragen, um die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine
abzuändern. Weiterhin übertragen die verschiedenen Triebstrang-Steuerungen
Nachrichten über die Triebstrang-Datenverbindung (beispielsweise
CAN) in dem Fahrzeug, die von den verschiedenen Triebstrang-Elektroniksteuereinheiten
(ECUs) empfangen werden. Ein derartiges Bauteil ist das Getriebe.
Nach Empfang einer Nachricht von der ECU, welche die Fahrzeugladungsinformation
enthält, stellt die Getriebe-ECU fest, ob ihr Betrieb in
Reaktion auf die Nachrichten in Bezug auf die Fahrzeugladung geändert
werden soll. Beispielsweise zur Feststellung, ob oder in welchem
Ausmaß vorgegangen werden soll, kann sie ihren Betriebsablauf ändern,
beispielsweise in Bezug auf die Schaltpunkte oder Brennkraftmaschinen-Synchronisierungsstrategien.
Entsprechend können andere Triebstrang-ECUs ihren Betriebsablauf ändern,
abhängig von der Fahrzeugladungsinformation, die über
die Triebstrang-Datenverbindung übertragen wird. Beispielsweise
kann bei adaptiven Fahrtreglersystemen die Fahrtregelungseinstellgeschwindigkeit
und die Entfernung zum nächsten Fahrzeug geändert
werden, abhängig von der Fahrzeugladung. Wenn eine Fahrtsteuerung
mit Motorbremsung abgeändert wird, fordert das Merkmal
an, den Pegel der Brennkraftmaschinenmotorbremse zu erhöhen,
auf Grundlage erhöhter Raten der Änderung oberhalb
der eingestellten Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle. Wenn das Gewicht
oder die Ladung des Fahrzeugs bekannt ist, können auch die
Fahrzeuggeschwindigkeiten abgeändert werden, bei welchen verschiedene
Ausmaße der Motorbremse erforderlich sind. Auf Grundlage
der Ladung des Fahrzeugs werden ABS-Systeme abgeändert,
da die Bremsanlegekraft und der Zeitpunkt der Bremsung in Abhängigkeit
von der Fahrzeugladung geändert werden können.
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Die
Fahrzeugladung kann auch die Fahrzeuggeschwindigkeitsbegrenzungen ändern. Für
ein unbeladenes Fahrzeug, das eine Straße herunterfährt,
kann eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeitsbegrenzung (VSL)
zugelassen werden, zum Erhöhen der Energie beim Abwärtsfahren,
um Antriebskraft für die nächste Steigung zu erzielen.
Es kann beispielsweise wünschenswert sein, dass der Fahrer einen
Ort in der Nähe des untersten Punktes des Gefälles
feststellt (beispielsweise durch doppelte Betätigung des
Gaspedals), der eine vergrößerte Brennkraftmaschinendrehzahlzuordnung über
VSL hinaus ermöglicht, mit entsprechender Abnahme der Leistung,
so dass keine erhöhten Brennkraftmaschinendrehzahlen über
VSL hinaus auf ebenem Gelände ermöglicht werden.
Es lässt sich überlegen, dass dieses Merkmal durch
eine Bedienungsperson programmierbar sein kann (beispielsweise BPmgh),
in Bezug auf Erhöhungen der Fahrzeuggeschwindigkeit, die größer
sind als VSL. Die erweiterte Verringerungsfunktion würde
so angepasst, dass sie zu einer erhöhten Brennkraftmaschinendrehzahl
führt, also Summe von VSL + BPmph bei 50% der Nennleistung an
dem Punkt VSL, und 0% der Nennleistung bei BPmph jenseits von VSL überschreitet.
Es lässt sich überlegen, dass dieses Merkmal einstellbar
sein könnte, in Abhängigkeit von der Fahrzeugladung.
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Die
Brennkraftmaschinenbremssteuerung kann in Abhängigkeit
von der Fahrzeugladung geändert werden. Beispielsweise
kann die Abbremsung der Brennkraftmaschine begrenzt oder vollständig abgeschaltet
werden, wenn das Fahrzeug nur leicht beladen ist.
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Brennkraftmaschinendrehmomentgrenzen können
in Abhängigkeit von der Fahrzeugladung eingestellt werden.
Ein beladenes Fahrzeug kann zusätzliches Drehmoment benötigen,
wenn es fährt, und ein unbeladenes Fahrzeug kann erheblich
weniger Drehmoment benötigen. Ein vollständig
beladenes Fahrzeug kann daher eine Brennkraftmaschinendrehmomentgrenze
aufweisen, die für es verfügbar ist, wenn es beladen
ist, und es kann eine andere Drehmomentgrenze verfügbar
sein, wenn das Fahrzeug nicht mehr beladen ist. Daraus wird deutlich, dass
das System und das Verfahren für ein unterschiedliches
Drehmoment sorgen, abhängig von dem Ladezustand des Fahrzeugs,
wodurch der Wirkungsgrad des Fahrzeugzustands und der Kraftstoffverbrauch
verbessert werden. Zusätzlich kann das Ausmaß der
Brennkraftmaschinendrehmomentbegrenzung infolge von Brennkraftmaschinenschutzmerkmalen
modifiziert werden, abhängig von der Fahrzeugladung. Daher
können in Abhängigkeit von der tatsächlichen
Fahrzeugladung die Brennkraftmaschinendrehmomentgrenzen modifiziert
werden.
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Andere
Triebstrang-Bestandteile können ihren Betrieb ändern,
auf Grundlage von Nachrichten, die von der Brennkraftmaschinensteuerung über
das Fahrzeug-CAN ausgesendet werden. Beispielsweise können
Getriebeschaltpunkte und Synchronisierungserfordernisse auf Grundlage
der Fahrzeugladung abgeändert werden. In dieser Hinsicht
kann, falls VSL- oder Drehmomentbegrenzungsnachrichten von der Getriebe-CPU über
das CAN empfangen werden, die Getriebe-CPU ihren Betriebsablauf ändern
oder modifizieren, zur Anpassung an die Brennkraftmaschinenbetriebszustände,
die über Nachrichten über das CAN übertragen
werden. Derartige gesendete Nachrichten werden normalerweise über eine
Diagnoseverbindung des Typs J1939 übertragen.
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2 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 64 der Steuerung zeigt,
um Übertragungsvorgänge auf Grundlage empfangener
Ladungen zu modifizieren. Der Schritt 66 betrifft die Bestimmung
eines Brutto-Fahrzeuggewichtes. Die Steuerung stellt im Schritt 68 das
Verhältnis von Horsepowers zu Drehmoment (hp/tq) ein. Hp/tq
wird zur Erzeugung von Nachrichten über das CAN eingesetzt,
in Bezug auf den Betrieb der Brennkraftmaschine in Reaktion auf die
tatsächliche Fahrzeugladung. Im Schritt 70 werden
die Nachrichten in Bezug auf hp/tq an eine Getriebe-CPU gesendet,
um ein Schaltschema für das Getriebe einzustellen, das
mit dem Wert von hp/tq der Brennkraftmaschine verträglich
ist. Das Getriebe stellt ein Schaltschema auf Grundlage von hp/tq
ein, und übersendet diese Nachricht an die Brennkraftmaschinensteuerung über
das CAN. Im Schritt 72 verwendet die Steuerung 20 das
Getriebeschaltschema dazu, die effizienteste Brennkraftmaschinendrehzahl
(U/min) pro tatsächlicher Belastung auf dem Gelände
zu bestimmen, auf welchem gefahren wird. Die günstigste
Drehzahl wird dann im Schritt 74 an die Getriebe-CPU kommuniziert,
um das Getriebeschaltschema auf eine Schleife einzustellen, so dass
das Getriebe ständig die am meisten effiziente Drehzahlnachricht
von der Brennkraftmaschine empfängt, um es dem Getriebe
zu ermöglichen, das Schaltschema umzuschalten, auf Grundlage
der am meisten effizienten Drehzahl pro Ladung auf jedem Betriebsgelände.
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In 3 ist
das Verfahren 76 schematisch dargestellt. Im Einzelnen
wird im Schritt 78 Fahrzeuggewichts/Ladungsinformation
an eine digitale Kommunikationsverbindung übertragen, beispielsweise eine Datenverbindung
des Typs SAE J1939/J1587, über das Fahrzeug-CAN. Im Schritt 80 empfängt
das adaptive Fahrtregelsystem die gesendete Fahrzeugladungsnachricht.
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Entsprechend
empfängt im Schritt 82 die Brennkraftmaschinensteuerung
die Fahrzeugladungsinformation, und empfängt im Schritt 84 das Fahrzeugbremsensteuersystem
die Fahrzeugladungsnachricht über das CAN. Die Fahrzeugbremssteuersysteme
umfassen das Brennkraftmaschinenbremssystem (EBS), das Antiblockiersystem
(ABS), und ATC. Im Schritt 86 empfängt die Getriebesteuerung
die Fahrzeugladungsnachricht über das CAN. Normalerweise
wird bei den Schritten 80 bis 86 gleichzeitig
parallel gearbeitet, jedoch können diese Schritte auch
die Nachrichten aufeinanderfolgend empfangen.
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Wenn
das adaptive Fahrtreglersteuersystem eine Nachricht in Bezug auf
die Fahrzeugladung empfängt, führt der Schritt 88 eine
Abänderung oder Einstellung der Fahrtreglereinstellgeschwindigkeit oder
einer Entfernung für das auffahrende Fahrzeug durch, abhängig
von der Fahrzeugladung.
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Wenn
das Brennkraftmaschinensteuersystem eine gesendete Nachricht empfängt,
welche die Fahrzeugladung betrifft, weist der Schritt 90 das Brennkraftmaschinensteuersystem
an, die Brennkraftmaschinenleistung abzuändern oder einzustellen,
durch zumindest einen Brennkraftmaschinensteuerparameter auf Grundlage
der Fahrzeugladungsinformation. Beispielsweise kann die Kraftstoffversorgung
auf Grundlage der Fahrzeugladung und des Geländes abgeändert
werden, für einen besseren Kraftstoffverbrauch. Ein anderer
Parameter, der modifiziert werden kann, besteht darin, die Änderung der
Drehzahl (Drehzahl-Delta) zu ändern, bei welcher verschiedene
Ausmaße der Motorbremse auftreten, um die eingestellte
Fahrtreglergeschwindigkeit beizubehalten. Ein anderer Parameter,
der gesteuert werden kann, betrifft eine Brennkraftmaschinendrehzahlgrenze
(VSL), eine maximale Fahrzeuggeschwindigkeit in hügeligem
Gelände zur Bereitstellung einer maximalen Antriebskraft
für die nächsten Hügel, eine Motorbremsensteuerung,
einschließlich Motorbremse, Abgasbremse und Getriebe-Retardern,
und Grenzen für das maximale Drehmoment der Brennkraftmaschine.
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Im
Schritt 92 führt das Fahrzeugbremssteuersystem
eine Abänderung oder Einstellung der Bremsdrucksensoren
durch, um Bremsen anzulegen, der Bremspegel und des Betätigungszeitpunkts zum
Anlegen der Bremse. Weiterhin können in Bezug auf die Raddrehzahl
und die Fahrzeuggeschwindigkeit Schwellenwerte für das
Bremsen auf Grundlage der Fahrzeugladungsinformation in Abhängigkeit von
der Fahrzeugladung modifiziert werden.
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Im
Schritt 94 führt die Getriebesteuerung in Reaktion
von Nachrichten über das CAN eine Abänderung oder
Einstellung von Getriebeschaltpunkten und Synchronisierungserfordernissen
durch, auf Grundlage der Fahrzeugladungsinformation.
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Zwar
wurden verschiedene Ausführungsformen beschrieben, jedoch
wird deutlich, dass die in der Beschreibung verwendeten Begriffe
beschreibende und nicht einschränkende Begriffe sind. Zahlreiche
Abänderungen und Modifikationen werden Fachleuten auf diesem
Gebiet nach Kenntnis der vorliegenden Beschreibung auffallen, ohne
vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen, die sich aus der
Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5631832 [0006]
- - US 6085725 [0007]
- - US 6167357 [0008]
- - US 6438510 [0009]
- - US 6721680 [0010]
- - US 6803530 [0011]
- - US 6920383 [0012]