DE102004011928A1

DE102004011928A1 - Warnvorrichtung sowie Warnverfahren zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004011928A1
Application number: DE102004011928A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dr.-Ing. Hagel; Mehmet Dipl.-Phys. Tuna
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2005-09-29

Abstract

Eine Warnvorrichtung zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug umfasst einen Zustandssensor (14) zur Erfassung der momentanen Reaktionsfähigkeit des Fahrers und eine Signaleinrichtung (12), die in einem Warnmodus ein Warnsignal abgibt, sobald ein Zustand verringerter Reaktionsfähigkeit des Fahrers erfasst wird. Die Signaleinrichtung (12) ist mit der Einspritzanlage (5 bis 8) eines Kraftfahrzeugmotors derart verbindbar ausgeführt, dass im Warnmodus Einspritzzeiten und/oder Einspritzmengen vorgegeben werden, die von den Einspritzzeiten und/oder Einspritzmengen der Einspritzanlage (5 bis 8) in einem Normal-Betriebszustand abweichen. Hierdurch ergeben sich Motorvibrationen, die für den Fahrer spürbar vom Normal-Betriebszustand abweichen. Es resultieren eine Warnvorrichtung sowie ein entsprechendes Warnverfahren mit verbesserter Warnfunktion, insbesondere bei einem Sekundenschlaf des Fahrers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Warnvorrichtung sowie ein Warnverfahren zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9.
Eine derartige Warnvorrichtung sowie ein derartiges Warnverfahren sind aus der DE 100 39 551 A1 bekannt. Hinsichtlich ihrer Funktionalität besteht sowohl bei der Warnvorrichtung als auch beim Warnverfahren noch Verbesserungsbedarf.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Warnvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ihre Warnfunktion, insbesondere bei einem Sekundenschlaf des Fahrers, verbessert ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Warnvorrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruches 1.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Motorvibrationen, die durch einen Eingriff in die Einspritzzeiten und/oder Einspritzmengen der Einspritzanlage erzeugt werden, vom Fahrer sofort und direkt aufgenommen wird. Ein Erschrecken des Fahrers, wie nach einem akustischen Signal, kann hierbei vermieden werden. Das Warnsignal kann auch nicht übersehen werden, wie dies bei einem optischen Warnsignal der Fall sein könnte. Das Warnsignal wirkt zudem über das Lenkrad sowie den weiteren körperlichen Kontakt des Fahrers mit dem Fahrzeug direkt auf den Fahrer ein, der dann; wenn er zum Beispiel in einen Sekundenschlaf eingetreten ist, wieder geweckt wird.
Ausgestaltungsvarianten der Signaleinrichtung zur Erzeugung von Simulationen nach den Ansprüchen 2 und 3 vermeiden in besonderem Maße ein Erschrecken des Fahrers, da Betriebssituationen simuliert werden, die an sich nicht unüblich sind.
Ausgestaltungen der Signaleinrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6 sind besonders geeignet zur Generierung von Motorvibrationen, die insbesondere auch zur Erzeugung der genannten Simulationen herangezogen werden können. Hierbei können bevorzugt Überlagerungen der Änderungen der Einspritzzeiträume nach den Ansprüchen 4 bis 6 zum Einsatz kommen.
Eine Ausgestaltung der Signaleinrichtung nach Anspruch 7 führt zu einer besonders deutlich erfassbaren Abweichung des Motorbetriebs vom Normalzustand.
Eine Signaleinrichtung nach Anspruch 8 kann eine fehlende Reaktion des Fahrers auf das abgegebene Warnsignal berücksichtigen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein gegenüber dem genannten Stand der Technik verbessertes gattungsgemäßes Warnverfahren zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug anzugeben, welches insbesondere bei einem Sekundenschlaf des Fahrers wirksam ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Warnverfahren mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 9.
Die Vorteile des Warnverfahrens nach den Ansprüchen 10 bis 17 entsprechen denjenigen, die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Warnvorrichtung angegeben wurden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Fig. zeigt eine mit einem Kraftfahrzeugmotor zusammenarbeitende erfindungsgemäße Warnvorrichtung.
Der Kraftfahrzeugmotor weist vier Zylinder 1, 2, 3, 4 mit jeweils einer Einspritzeinheit 5, 6, 7, 8 auf. Über schematisch angedeutete Pleuel 9 wirken die Kolbenstangen der Zylinder 1 bis 4 auf eine Kurbelwelle 10. Die Einspritzeinheiten 5 bis 8 stehen über einen Steuerleitungsverbund 11 mit einer Steuereinrichtung 12 in Verbindung. Letztere ist über eine Signalleitung 13 mit einem Zustandssensor 14 verbunden. Die Steuereinrichtung 12 und der Zustandssensor 14 bilden gemeinsam eine Warnvorrichtung zur Erfassung eines Zustandes verringerter Reaktionsfähigkeit eines Fahrers des Kraftfahrzeugs und zur Abgabe eines von diesem erfassbaren Vibrationswarnsignals. Die Steuereinrichtung 12 stellt gleichzeitig eine Signaleinrichtung der Warnvorrichtung dar.
In einem Normal-Betriebszustand des Motors, d. h. in einem Betriebszustand, in dem der Zustandssensor 14 keine verringerte Reaktionsfähigkeit des Fahrers erfasst, verändert die Steuereinrichtung 12 die den Zylindern 1 bis 4 zugeordneten Einspritzzeiträume, die von den Einspritzeinheiten 5 bis 8 vorgegeben werden, nicht, so dass der Kraftfahrzeugmotor normal und mit möglichst geringen Motorvibrationen arbeitet.
Der Zustandssensor 14 erfasst beim Betrieb des Kraftfahrzeugs die momentane Reaktionsfähigkeit des Fahrers. Hierzu kann der Zustandssensor 14 zum Beispiel die Augenlidfrequenz des Fahrers messen. Alternativ oder zusätzlich kann der Zustandssensor 14 Fahrzeug-Betriebsdaten erfassen, die einen Rückschluss auf die momentane Betriebsfähigkeit des Fahrers zulassen. Derartige Fahrzeug-Betriebsdaten sind beispielsweise Daten zum zeitlichen Verlauf des Lenkwinkels. Varianten des Zustandssensors 14 sind aus dem Stand der Technik bekannt, zum Beispiel aus der US 6,243,015 B1 und der DE 100 39 551 A1 . Sobald mit dem Zustandssensor 14 ein Zustand verringerter Reaktionsfähigkeit des Fahrers erfasst wird, gibt der Zustandssensor 14 über die Signalleitung 13 ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 12 weiter. Die Warnvorrichtung wechselt dann vom Normal-Betriebszustand in den Warn-Betriebszustand. Im Warn-Betriebszustand verändert die Steuereinrichtung 12 die den Zylindern 1 bis 4 zugeordneten Einspritzzeiträume so, dass Motor- beziehungsweise Fahrzeugvibrationen entstehen, die vom Normalbetrieb abweichen und zum Beispiel eine unebene Fahrbahn oder einen unrunden Motorlauf simulieren.
Bei einer ersten Variante der Steuereinrichtung 12 verändert diese die den Zylindern 1 bis 4 zugeordneten Einspritzzeiträume so, dass während eines Arbeitszyklus des Motors mehrere längere und in ihrer Dauer vergleichbare Einspritzzeiträume mehreren kürzeren und in ihrer Dauer ebenfalls vergleichbaren Einspritzzeiträumen nachfolgen. Beim dargestellten Vierzylindermotor kann beispielsweise durch gegenphasige Verstellung der Einspritzmengen der hinsichtlich des Arbeitens während des Arbeitszyklus komplementären Zylinder ein Ablauf der Einspritzzeiträume während eines Arbeitszyklus derart erfolgen, dass zwei längeren und in ihrer Dauer vergleichbaren Einspritzzeiträumen zwei kürzere und in ihrer Dauer ebenfalls vergleichbare Einspritzzeiträume nachfolgen. Die Zylinder, in die länger eingespritzt wurde, zum Beispiel die Zylinder 1 und 3, üben auf die Kurbelwelle 10 ein anderes Moment aus als die Zylinder, in die im Vergleich hierzu kürzer eingespritzt wurde, zum Beispiel die Zylinder 2 und 4. Es resultiert eine niederfrequente Schwingung der Kurbelwelle 10, die auch als Schwingung 0,5ter Ordnung bezeichnet wird.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 12 so betrieben werden, dass während eines Arbeitszyklus des Motors ein längerer und ein kürzerer Einspritzzeitraum jeweils im Wechsel aufeinander folgen. Es resultiert dann aufgrund der entsprechend im Wechsel auf die Kurbelwelle 10 wirkenden Momente eine Schwingung der Kurbelwelle 10 mit hoher Amplitude, die auch als Schwingung erster Ordnung bezeichnet wird. Der Wechsel zwischen längeren und kürzeren Einspritzzeiträumen kann durch gleichphasige Verstellung der Einspritzmengen der komplementären Zylinder erfolgen.
Durch Überlagerung einer gegenphasigen mit einer gleichphasigen Verstellung der Einspritzmengen der komplementären Zylinder können beliebige Kombinationen von Schwingungen 0,5ter und erster Ordnung generiert werden. Diese Kombinationen können so abgestimmt werden, das zum Beispiel eine unebene Fahrbahn oder ein unrunder Motorlauf simuliert werden können. Alternativ oder zusätzlich zu einer gegen- oder gleichphasigen Verstellung können die Einspritzzeiträume bzw. Einspritzmengen beliebiger einzelner Zylinder eines mehrzylindrigen Motors verstellt werden. Hierdurch kann ein Gemisch verschiedener Schwingungsordnungen generiert werden. Neben den Schwingungen 0,5ter und erster Ordnung können dann auch weitere Oberschwingungen erzeugt werden, um zum Beispiel zur Simulation eine bestimmte Schwingungsform zu generieren.
Im Extremfall kann die Steuereinrichtung 12 bestimmte Einspritzzeiträume, die den Zylindern 1 bis 4 des Motors zugeordnet sind, auf Null redu zieren. Hierdurch ergeben sich besonders starke Motorvibrationen. Die Motorvibrationen stellen eine unmittelbare Warnmeldung an den Fahrer dar, die von diesem verzögerungsfrei erfasst werden kann. Zusätzlich zur ausgelösten Motorvibration können unterstützend von der Steuereinrichtung 12 auch andere Warnsignale, zum Beispiel ein akustisches beziehungsweise optisches Warnsignal, ausgelöst werden. Sollte der vom Zustandssensor 14 erfasste Zustand verringerter Reaktionsfähigkeit des Fahrers länger anhalten, kann die Steuereinrichtung 12 eine kontinuierliche oder auch stufenweise Vergrößerung des Intensität der Motorvibrationen im Warnmodus einleiten. Diese Intensitätsvergrößerung erfolgt durch eine entsprechende stufenweise oder kontinuierliche Veränderung der Einspritzzeiträume und die damit verbundene Vergrößerung der Abweichung der Einspritzzeiten beziehungsweise der Einspritzmengen vom normalen Einspritzbetrieb.

Claims

Warnvorrichtung zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, umfassend – einen Zustandssensor (14), welcher ein Signal erfasst, das einen Rückschluss auf die momentane Reaktionsfähigkeit des Fahrers bietet, – eine mit dem Zustandssensor (14) verbundene Signaleinrichtung (12), welche in einem Warnmodus, in dem vom Zustandssensor (14) ein Zustand verringerter Reaktionsfähigkeit des Fahrers erfasst wurde, ein vom Fahrer erfassbares Warnsignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleinrichtung (12) mit der Einspritzanlage (5 bis 8) eines Kraftfahrzeugmotors verbindbar derart ausgeführt ist, dass die Signaleinrichtung (12) im Warnmodus Einspritzzeiten und/oder Einspritzmengen der Einspritzanlage (5 bis 8) zur Erzeugung eines Warn-Betriebszustandes des Motors vorgibt, die von den Einspritzzeiten und/oder Einspritzmengen der Einspritzanlage (5 bis 8) in einem Normal-Betriebszustand abweichen, wodurch im Warn-Betriebszustand Vibrationen des Motors in für den Fahrer spürbarer Weise vom Normal-Betriebszustand des Motors abweichen.
Warnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleinrichtung (12) derart ausgebildet ist, dass sie im Warn-Betriebszustand über die vorgegebene Beeinflussung des Motors durch die Einspritzanlage (5 bis 8) eine unebene Fahrbahn simuliert.
Warnvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleinrichtung (12) derart ausgeführt ist, dass sie im Warn-Betriebszustand die vorgegebene Beeinflussung des Motors durch die Einspritzanlage (5 bis 8) einen unrunden Motorlauf simuliert.
Warnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleinrichtung (12) derart ausgeführt ist, dass sie die Zylindern (1 bis 4) des Motors zugeordneten Einspritzzeiträume so verändert, dass während eines Arbeitszyklus des Motors mehrere längere und in ihrer Dauer vergleichbare Einspritzzeiträume mehreren kürzeren und in ihrer Dauer vergleichbaren Einspritzzeiträumen nachfolgen.
Warnvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleinrichtung (12) zum Zusammenwirken mit einem Vierzylindermotor derart ausgeführt ist, dass sie die den Zylindern (1 bis 4) zugeordneten Einspritzzeiträume so verändert, dass während eines Arbeitszyklus zwei längere und in ihrer Dauer vergleichbare Einspritzzeiträume zwei kürzeren und in ihrer Dauer vergleichbaren Einspritzzeiträumen nachfolgen.
Warnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleinrichtung (12) derart ausgeführt ist, dass sie die Zylindern (1 bis 4) zugeordneten Einspritzzeiträume so verändert, dass während eines Arbeitszyklus des Motors ein längerer und ein kürzerer Einspritzzeitraum jeweils im Wechsel aufeinanderfolgen.
Warnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleinrichtung (12) derart ausgeführt ist, dass sie zumindest einzelne Einspritzzeiträume auf Null reduziert.
Warnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleinrichtung (12) derart ausgeführt ist, dass im Warnmodus die Abweichung der Einspritzzeiten und/oder Einspritzmengen zwischen Warn-Betriebszustand und Normal-Betriebszustand mit der Zeit größer wird.
Warnverfahren zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug mit folgenden Schritten: – Erfassen der momentanen Reaktionsfähigkeit des Fahrers, – Abgeben eines Warnsignals, sobald ein Zustand verringerter Reaktionsfähigkeit des Fahrers erfasst und damit ein Warnmodus erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Warnmodus zur Erzeugung eines Warn-Betriebszustandes des Motors einer Einspritzanlage (5 bis 8) Einspritzzeiten und/oder Einspritzmengen vorgegeben werden, die von den Einspritzzeiten und/oder Einspritzmengen der Einspritzanlage (5 bis 8) in einem Normal-Betriebszustand abweichen, wodurch im Warn-Betriebszustand Vibrationen des Motors in für den Fahrer spürbarer Weise vom Normal-Betriebszustand des Motors abweichen.
Warnverfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Simulation einer unebenen Fahrbahn als Folge der vorgegebenen Beeinflussung des Motors durch die Einspritzanlage (5 bis 8).
Warnverfahren nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Simulation eines unruhigen Motorlaufs als Folge der vorgegebenen Beeinflussung des Motors durch die Einspritzanlage (5 bis 8).
Warnverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch das Erzeugen von Kurbelwellenschwingungen niedriger Ord nung als Folge der Beeinflussung des Motors durch die Einspritzanlage (5 bis 8).
Warnverfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch das Verändern der Zylindern (1 bis 4) des Motors zugeordneten Einspritzzeiträume so, dass während eines Arbeitszyklus des Motors mehrere längere und in ihrer Dauer vergleichbare Einspritzzeiträume mehreren kürzeren und in ihrer Dauer vergleichbaren Einspritzzeiträumen nachfolgen.
Warnverfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch das Verändern der den Zylindern (1 bis 4) eines Vierzylindermotors zugeordneten Einspritzzeiträume so, dass während eines Arbeitszyklus des Motors zwei längere und in ihrer Dauer vergleichbare Einspritzzeiträume zwei kürzeren und in ihrer Dauer vergleichbaren Einspritzzeiträumen nachfolgen.
Warnverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch das Verändern der Zylindern (1 bis 4) des Motors zugeordneten Einspritzzeiträume so, dass während eines Arbeitszyklus des Motors ein längerer und ein kürzerer Einspritzzeitraum jeweils im Wechsel aufeinanderfolgen.
Warnverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, gekennzeichnet durch das Reduzieren mindestens eines Einspritzzeitraums auf Null.
Warnverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung der Einspritzzeiten und/oder Einspritz längen zwischen den Warn-Betriebszustand und dem Normal-Betriebszustand im Warnmodus mit der Zeit vergrößert wird.