CN101255824B - 用于在汽车中进行消耗优化的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种消耗最优地运行汽车内燃机的方法，其中依赖于加速踏板的位置按照调节值来调节内燃机的发动机功率，其中所述加速踏板(1)可以在机械上指定的、处于初始位置和特定的加速踏板位置之间的第一调节范围内进行调节，其中通过将所述加速踏板(1)调节到特定的加速踏板位置上用关于当前发动机转速消耗最优的发动机功率来触发所述内燃机，其中所述消耗最优的发动机功率在当前发动机转速(n)下引起最小的燃料消耗。

Description

用于在汽车中进行消耗优化的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于对汽车用内燃机进行消耗优化的一种方法和一种装置。
背景技术
在汽车中，驾驶员通过加速踏板的操纵、也就是说通过加速踏板位置来预先设定汽车的驾驶员期望-扭矩或者说驾驶员期望-发动机功率，在此要利用所述扭矩来驱动汽车。在装有内燃机的汽车上，所述加速踏板位置在此基本上相当于机械节流阀的位置，该节流阀控制输送给发动机的空气供给。不仅可以以机械方式而且可以以电气方式来构造在所述加速踏板和节流阀之间的连接。在后一种情况中，通过分配特性曲线将所述节流阀的提供的调节值的形式的位置分配给所述加速踏板位置。将加速踏板值分配给所述加速踏板位置，其中最大的加速踏板值要么相当于绝对最大可能的扭矩，要么相当于当前最大可能的扭矩。也就是说，驾驶员对小于最大可能的发动机功率的发动机功率“根据感觉”操纵加速踏板并且为调用最大可能的发动机功率而使加速踏板产生最大偏移。
但是对驾驶员来说，不可能如此操纵所述加速踏板，从而使汽车在消耗优化的情况下运行，因为消耗优化的最大发动机功率通常小于最大可能的发动机功率一个无法由驾驶员来确定的差值，并且因此相应的与加速踏板位置的分配关系无法立即由汽车的驾驶员来确定。
发明内容
因此，本发明的任务是提供用于汽车的一种方法和一种装置，驾驶员利用该方法可以消耗最优地运行汽车。
该任务通过按本发明的方法以及通过按本发明的装置得到解决。
按照第一方面，设置一种方法用于消耗最优地运行汽车的内燃机。依赖于加速踏板的位置按照调节值来调节内燃机的发动机功率，其中所述加速踏板可以在机械上指定的、处于初始位置和特定的加速踏板位置之间的第一调节范围内进行调节。通过将所述加速踏板调节到特定的加速踏板位置上，用关于当前发动机转速消耗最优的发动机功率来触发所述内燃机，其中，消耗最优的发动机功率在当前发动机转速下引起最小的燃料消耗。
此外，按照分配函数相应地将在所述第一调节范围内的加速踏板位置分配给调节值，其中所述相应的调节值用相应的、在当前发动机转速下处于最小可能的发动机功率和消耗最优的发动机功率之间的发动机功率来触发所述内燃机。
在所述第一调节范围内按照一种连续的分配函数将所述加速踏板位置分配给调节值。
优选借助于所述调节值来调节喷射的燃料量或节流阀的开度。
按照一种实施方式，所述特定的加速踏板位置相当于所述加速踏板在最大偏转位置中的止挡。
在所述第一调节范围的特定的加速踏板位置后面设置加速踏板的第二调节范围，其中在所述加速踏板从所述第一调节范围偏转到第二调节范围中时需要一个相对于在所述第一调节范围内的偏转所必需的偏转力提高的偏转力。按照另一种分配函数，相应地将在所述第二调节范围内的加速踏板位置分配给其它用于调节发动机功率的调节值。所述相应的其它的调节值按照另一种分配函数用相应的、在当前发动机转速下处于消耗最优的发动机功率和最大可能的发动机功率之间的发动机功率来触发所述内燃机。
按照一种实施方式，在一种与所述消耗最优的运行方式不同的正常运行方式中在特定的加速踏板位置上用一种关于当前发动机转速最大可能的发动机功率来触发所述内燃机。
依赖于手动输入，可以选择正常运行方式或降低消耗的运行方式。
按照另一方面，设置一种用于用一种可通过调节值来说明的发动机功率来触发汽车内燃机的装置。所述装置包括加速踏板，用于按照所述调节值依赖于该加速踏板的位置来调节所述内燃机的发动机功率，其中所述加速踏板可以在一个机械上指定的、处于一个初始位置和一个特定的加速踏板位置之间的第一调节范围内进行调节，并且所述装置包括一个控制单元，用于通过将加速踏板调节到所述第一调节范围的特定的加速踏板位置上这种方式用一种关于当前发动机转速消耗最优的发动机功率来触发所述内燃机，其中所述消耗最优的发动机功率在当前发动机转速下引起最小的燃料消耗。
此外，所述加速踏板设有一个机械上指定的第二调节范围，该第二调节范围紧接在所述第一调节范围后面，其中在所述加速踏板从所述第一调节范围偏转到所述第二调节范围中时需要一个相对于在所述第一调节范围中的偏转所需要的偏转力提高的偏转力。在此所述控制单元设置用于按照另一种分配函数将在所述第二调节范围内的加速踏板位置相应地分配给其它用于调节发动机功率的调节值，其中所述相应的其它的调节值用相应的、在当前发动机转速下处于消耗最优的发动机功率和最大可能的发动机功率之间的发动机功率来触发所述内燃机。
附图说明
下面借助于附图对本发明优选的实施方式进行详细解释。其中：
图1是按照本发明的一种实施方式的根据加速踏板位置来触发内燃机的装置的示意图；并且
图2是根据转速和功率对内燃机的消耗最优地运行进行说明的曲线图表。
具体实施方式
图1示意示出了用于汽油发动机的加速踏板控制装置。该加速踏板控制装置包括与控制单元2相连接的加速踏板1，所述控制单元2在内燃机的进气区段4中按照调节值来控制节流阀3的位置。所述进气区段4将空气导送给内燃机的进气管(未示出)，空气-燃料混合物通过该进气管导送到燃烧室中。所述加速踏板1不仅可以比如通过连杆与所述控制单元2机械连接，而且也可以与所述控制单元2电连接。在此所说明的实施方式涉及后一种情况。在这种情况下，所述加速踏板1设有一个位置传感器，比如电位计，用于根据加速踏板位置来提供一个电阻，该电阻被所述控制单元2所截获并且由此求出加速踏板位置。作为替代方案，也可以借助于其它电参数比如作为电容、电感、电信号的频率及类似参数向所述控制单元2提供加速踏板位置。在此比如根据所述加速踏板1在初始位置(加速踏板的未操纵的位置)直到最大偏转的位置(第一加速踏板位置)之间的成比例的偏转将所述加速踏板位置分配给相应的加速踏板值。这比如通过将所述加速踏板值直接分配给按百分比的偏转来进行，比如所述加速踏板值可以具有一个处于0到100％之间的数值。
所述控制单元2现在从所提供的加速踏板值求出一个调节值，利用该调节值确定所述节流阀3的位置。迄今为止普遍地基本上按照一种线性的或者至少连续的函数根据所述调节值也就是说节流阀位置来描绘所述加速踏板值，从而在所述加速踏板1的最大偏转的位置上所述节流阀将所述进气区段4完全打开，用于调用最大可能的发动机功率。完全打开所述节流阀，是为了达到最大的发动机功率，也就是最大的扭矩，但是节流阀的完全打开并不相当于内燃机消耗最佳地运行，在内燃机消耗最佳地运行时在一个特定的发动机转速n上存在最小的燃料消耗率。
在图2中绘出一张图表，该图表借助于粗体绘出的上面的特性曲线来表明在特定的发动机转速n时最大的发动机功率。此外，可以从该图表中得知在特定的发动机转速n时在发动机功率低于最大发动机功率时燃料消耗的数值。在该图表中作为等高线将燃料消耗的数值表示为每千瓦小时排出的二氧化碳CO2的重量。可以看出，在从大约1000到3000转/分钟的转速范围内，通过虚线来表示的最佳值大约比最大发动机功率低20％。也就是说，在特定的转速时消耗最优的运行存在于相应减小的发动机功率上。驾驶员不可能通过相应的加速踏板位置来达到消耗最优的运行，因为他没有得到关于何时达到对消耗最优的区域来说最佳的加速踏板位置这方面的说明。
按照本发明的第一实施方式，在所述控制单元2中实现了一个用于求出所述调节值的求取单元，在该求取单元中比如实现发动机综合特性曲线(通用分配函数)，该发动机综合特性曲线可以在查找表格中或者利用相应的换算公式及类似方法来实现，由此从代表着加速踏板1的加速踏板位置的加速踏板值中依赖于提供的关于当前发动机转速n的说明来求出一个代表着所述节流阀的位置的调节值，所述节流阀的最大打开的位置相当于由虚线表明的消耗降低的最佳值。换句话说，驾驶员在完全操纵加速踏板1时，也就是说将加速踏板置于最大偏转位置中时没有得到最大可能的发动机扭矩，而是得到与其相比降低了的扭矩，该扭矩相当于特定的发动机功率，在该发动机功率上产生最小的燃料消耗率。
发动机的一种这样的降低消耗的运行方式可以比如自动地通过(未示出的)发动机控制装置通过运行方式信号S来显示。可以比如在表明油箱填注程度低于油箱填注阈值时自动地产生所述运行方式信号S。
作为替代方案或者附加方案，可以手动地通过驾驶员比如通过开关操纵来预先设定所述运行方式信号S。依赖于该运行方式信号S，要么以消耗最优的运行方式按照在所述控制单元2中存在的发动机综合特性曲线为进行消耗优化将相应于加速踏板位置的加速踏板值转换为相应的用于节流阀位置的调节值。要么将所述加速踏板值象通常一样以正常运行方式基本上按照一种线性的或者至少连续的函数转换为用于用相应的发动机功率对内燃机进行触发的调节值或者说直接用于节流阀位置，使得所述加速踏板的最大偏转相当于用于最大可能的发动机功率的节流阀位置。所述运行方式信号S也可以通过可手动操纵的开关的开关位置来预先设定，利用该开关，汽车驾驶员可以选择消耗最优的运行或者说具有最大发动机功率的运行。该开关可以布置在仪表板上。
作为替代方案，所述开关可以处于加速踏板的终端位置上(最大偏转)，使得驾驶员在加速踏板完全偏转时可以在消耗最优的运行方式和正常运行方式之间切换。
借助于所述调节值来调节节流阀位置，在此按照在图2中以图形示出的曲线图表借助于发动机综合特性曲线来为每种输送给所述控制单元2的发动机转速确定所述调节值。在2200转/分钟的发动机转速上，在所述发动机综合特性曲线中，将所述加速踏板值的整个范围分配给发动机功率的在消耗最优的运行中可能的、处于0到14kW(直至所述虚线)之间的范围，使得所述最大可能的加速踏板偏转相当于14kW的发动机功率并且将相应的用于节流阀位置的调节值分配给这个数值。而后在非消耗最优的运行中，将所述加速踏板值的整个范围分配给所述发动机功率的在正常运行中可能的、处于0和18kW(直至粗体绘出的线条)之间的范围。
按照本发明的第二实施方式，所述加速踏板1在初始位置和最大可能的偏转位置之间设有机械阻力，该机械阻力在所述加速踏板1的第一调节范围内允许由驾驶员正常操纵加速踏板直至一个特定的、代表着加速踏板-阈值比如80％的加速踏板位置，并且在所述加速踏板-阈值上需要一个提高的力，用于将加速踏板超过所述加速踏板-阈值完全朝最大偏转的位置的方向移到第二调节范围内。这可以通过以下方法来实施，即在所述加速踏板-阈值上仅仅必须克服一个具有提高的机械阻力的阈值，其中在克服所述阈值之后，加速踏板1可以以和在所述特定的加速踏板位置之前的区域中相同的阻力移动。
作为替代方案，所述机械阻力可以自相当于加速踏板-阈值的加速踏板位置起一直提高到所述加速踏板1的最大偏转位置，以便驾驶员在使加速踏板1继续偏转时由于提高的反压力注意到，他现在处于汽车的一种非消耗最优的运行方式中。用于确定加速踏板的反压力的机械阻力也可以在自相当于加速踏板-阈值的加速踏板位置起直至加速踏板1的最大偏转位置的范围内变化。尤其为此所述机械阻力可以随加速踏板偏转的增加而增加。
在这种实施方式中，所述控制单元2设置用于按照所述发动机综合特性曲线为节流阀的消耗最优的调节在初始位置和加速踏板-阈值之间分配加速踏板值，从而在特定的相当于加速踏板-阈值的加速踏板位置上得到一个用于触发内燃机(节流阀)的调节值，该调节值相当于在特定的发动机转速n上最小的燃料消耗率。通过在所述加速踏板-阈值上的阻力，驾驶员在操纵加速踏板1时感觉到，何时达到最大的、在消耗最优的运行中可以调用的发动机功率。
如果驾驶员想离开消耗最优的运行并且调用更高的发动机功率，那么他可以通过增强的作用于加速踏板上的压力来克服在特定的加速踏板位置上的阻力并且调用更高的发动机功率。但是，通过所述加速踏板1的更高的阻力驾驶员知道，他现在已离开消耗最优的运行。通过加速踏板1的回调，驾驶员可以毫无困难地再度返回到消耗最优的运行中。
在第二实施方式中，将初始位置和特定的加速踏板位置的加速踏板值分配给在消耗最优的运行方式中从0到最大的发动机功率的发动机功率，也就是说分配给具有最小的燃料消耗率的发动机功率。在所述特定的加速踏板位置和最大偏转的加速踏板位置之间的加速踏板位置相应地分配给处于在最小的燃料消耗率上的发动机功率直至在预先给定的发动机转速n上的最大可能的发动机功率之间的范围。
该方法也可以用在柴油发动机上，其中代替节流阀3的调节可以在柴油发动机上借助于调节值来调节喷射的燃料量。

Claims (8)

1.用于消耗最优地运行汽车内燃机的方法，
其中依赖于加速踏板的位置按照调节值来调节内燃机的发动机功率，
其中所述加速踏板(1)可在机械上指定的、处于初始位置和特定的加速踏板位置之间的第一调节范围内调节，
其中通过将所述加速踏板(1)调节到特定的加速踏板位置上用关于当前发动机转速消耗最优的发动机功率来触发所述内燃机，其中所述消耗最优的发动机功率在当前发动机转速(n)下引起最小的燃料消耗，
其中根据所述第一调节范围的特定的加速踏板位置来设置所述加速踏板(1)的第二调节范围，其中在所述加速踏板(1)从所述第一调节范围偏转到所述第二调节范围中时需要相对于在所述第一调节范围中的偏转必需的偏转力提高的偏转力，其中按照另一种分配函数相应地将在所述第二调节范围内的加速踏板位置分配给其它用于调节发动机功率的调节值，
其中所述相应的其它调节值按照另一种分配函数用相应的、在当前发动机转速下处于消耗最优的发动机功率和最大可能的发动机功率之间的发动机功率来触发内燃机。
2.按权利要求1所述的方法，其中按照分配函数将在所述第一调节范围内的加速踏板位置分配给相应的调节值，其中所述相应的调节值用相应的、在当前发动机转速下处于最小可能的发动机功率和所述消耗最优的发动机功率之间的发动机功率来触发所述内燃机。
3.按权利要求2所述的方法，其中按照连续的分配函数将在所述第一调节范围内的加速踏板位置分配给调节值。
4.按权利要求1到3中的任一项所述的方法，其中借助于所述调节值来调节喷射的燃料量或者节流阀(3)的开度。
5.按权利要求1所述的方法，其中所述特定的加速踏板位置对应于该加速踏板在最大偏转位置中的止挡。
6.按权利要求1所述的方法，其中在与所述消耗最优的运行方式不同的正常运行方式中在特定的加速踏板位置上用关于当前发动机转速最大可能的发动机功率来触发所述内燃机。
7.按权利要求1所述的方法，其中依赖于手动输入尤其通过所述加速踏板(1)的最大偏转来选择正常运行方式或者降低消耗的运行方式。
8.用于用可通过调节值预先设定的发动机功率来触发汽车内燃机的装置，
具有加速踏板(1)，用于按照所述调节值依赖于该加速踏板的位置来调节所述内燃机的发动机功率，其中所述加速踏板可以在机械上指定的、处于初始位置和特定的加速踏板位置之间的第一调节范围内进行调节，并且
具有控制单元(3)，用于通过将加速踏板调节到所述第一调节范围的特定的加速踏板位置上用关于当前发动机转速消耗最优的发动机功率来触发所述内燃机，其中所述消耗最优的发动机功率在当前发动机转速下引起最小的燃料消耗，
其中所述加速踏板(1)设有机械上指定的第二调节范围，该第二调节范围紧接在所述第一调节范围后面，其中在所述加速踏板(1)从所述第一调节范围偏转到所述第二调节范围中时需要相对于在所述第一调节范围中的偏转所需要的偏转力提高的偏转力，
其中所述控制单元(2)设置用于按照另一种分配函数将在所述第二调节范围内的加速踏板位置相应地分配给其它用于调节发动机功率的调节值，
其中所述相应的其它调节值用相应的、在当前发动机转速下处于消耗最优的发动机功率和最大可能的发动机功率之间的发动机功率来触发内燃机。
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