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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines
Heizelements eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Glühstiftkerze
einer selbstzündenden
Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs, bei dem das Heizelement in
Abhängigkeit
von mehreren Sensorsignalen angesteuert wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein System zum Betreiben eines
Heizelements eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
8.
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Derartige
Verfahren und Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt
und dienen beispielsweise bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen
dazu, vor einem Start der Brennkraftmaschine einen Brennraum möglichst
schnell auf eine geeignete Betriebstemperatur aufzuheizen. So wird
beispielsweise ein Sensorsignal, das das Öffnen einer Fahrertür des Kraftfahrzeugs
angibt, ausgewertet, um einen Beginn einer Ansteuerung des Heizelements
festzulegen, so dass eine Aufheizung des Brennraums bereits mit
dem Öffnen
der Tür
angestoßen
werden kann.
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Es
ist ferner bekannt, nach dem Öffnen
der Fahrertür
auch deren Schließen
auszuwerten oder auch das Signal eines Sensors, der erkennt, dass eine
Person auf dem Fahrersitz Platz genommen hat. Durch eine fest vorgegebene
Kombination dieser Sensorsignale wird eine zuverlässigere
Erkennung eines bevorstehenden Starts der Brennkraftmaschine und
damit die Notwendigkeit eines Aufheizens des Brennraums durch das
Heizelement realisiert.
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Trotz
der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Auswertungsmethoden
kommt es bei bestehenden Systemen häufig zu Fehlentscheidungen
hinsichtlich eines bevorstehenden Starts der Brennkraftmaschine,
wodurch Heizelemente unnötig oft
angesteuert werden, ohne dass tatsächlich ein Startvorgang der
Brennkraftmaschine erfolgt, was zu einer Reduktion der Lebensdauer
der Heizelemente führt.
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Demgemäß ist es
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System
der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine
flexiblere und gleichzeitig zuverlässigere Erkennung eines bevorstehenden
Starts der Brennkraftmaschine und eine entsprechende Ansteuerung des
Heizelements möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
in Abhängigkeit
von den Sensorsignalen ein Konfidenzwert ermittelt wird, der eine
Wahrscheinlichkeit dafür
angibt, dass die Brennkraftmaschine innerhalb eines vorgebbaren
Zeitintervalls gestartet wird, und dass die Ansteuerung des Heizelements
in Abhängigkeit
des Konfidenzwerts erfolgt.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Ermittlung
des Konfidenzwerts ermöglicht
eine flexible Berücksichtigung verschiedener
Sensorsignale beispielsweise durch applizierbare und/oder dynamisch
anpassbare Regeln zur Bildung des Konfidenzwerts in Abhängigkeit der
Sensorsignale, so dass im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren, bei denen
fest vordefinierte Zustände
einzelner Sensorsignale bzw. fest vordefinierte Verknüpfungen
solcher Sensorsignale ausgewertet werden, um das Heizelement anzusteuern, eine
verbesserte, insbesondere präzisere
Abschätzung
möglich
ist, ob ein Start der Brennkraftmaschine bevorsteht. Auf diese Weise
können
unnötige
Aufheizvorgänge
des Heizelements vermieden und dessen Lebensdauer dadurch gesteigert
werden.
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Als
eine weitere Lösung
der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist bei dem eingangs genannten System
vorgeschlagen, dass in Abhängigkeit
von den Sensorsignalen ein Konfidenzwert ermittelbar ist, der eine
Wahrscheinlichkeit dafür
angibt, dass die Brennkraftmaschine innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls
gestartet wird, und dass das Heizelement in Abhängigkeit des Konfidenzwerts
ansteuerbar ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene
Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt sind. Dabei können die in den Ansprüchen und
in der Beschreibung erwähnten
Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Zeichnung
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Systems,
und
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2 ein
Flussdiagramm einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
schematisch eine selbstzündende
Brennkraftmaschine 100, die ein als Glühstiftkerze ausgebildetes Heizelement 10 zum
Aufheizen eines nicht in 1 abgebildeten Brennraums der Brennkraftmaschine 100 aufweist.
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Das
Heizelement 10 wird erfindungsgemäß durch ein in dem die Brennkraftmaschine 100 steuernden
Steuergerät 30 realisiertes
System gesteuert. Das System ist beispielsweise in Form eines Computerprogramms
ausgebildet, das auf einer nicht in 1 abgebildeten
Recheneinheit des Steuergeräts 30 ablauffähig ist.
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Alternativ
hierzu kann das erfindungsgemäße System
in Form eines separaten Steuergeräts (nicht gezeigt) ausgebildet
sein, das gegebenenfalls in Datenverbindung mit dem Steuergerät 30 der Brennkraftmaschine 100 steht.
Eine solche Datenverbindung kann beispielsweise in Form eines CAN-Bus 150 realisiert
sein, über
den das Steuergerät 30 auch
mit anderen, nicht abgebildeten Steuergeräten der Brennkraftmaschine 100 bzw.
des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
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Zusätzlich kann
das erfindungsgemäße System
eine ebenfalls in dem Steuergerät 30 oder
auch separat vorgesehene Schaltungsanordnung (nicht gezeigt) zum
Beaufschlagen des Heizelements 10 mit einem Heizstrom aufweisen,
was in 1 durch die Verbindung 50 angedeutet
ist.
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Bei
der in 1 abgebildeten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems
werden dem Steuergerät 30 verschiedene
Sensorsignale 20a, 20b, .. zugeführt, die
erfindungsgemäß in der
nachstehend beschriebenen Art und weise ausgewertet werden, um eine
Aussage darüber
zu treffen, ob ein Start der Brennkraftmaschine 100 bevorsteht,
und um in Abhängigkeit
dieser Aussage ggf. das Heizelement 10 anzusteuern.
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Hierzu
wird gemäß dem Flussdiagramm
aus 2 in einem ersten Schritt 200 in Abhängigkeit
der Sensorsignale 20a, 20b, .. ein Konfidenzwert
ermittelt, der eine Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass die Brennkraftmaschine 100 innerhalb
eines vorgebbaren Zeitintervalls gestartet wird.
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Der
Konfidenzwert kann erfindungsgemäß beispielsweise
durch Summation von vorzugsweise applizierbaren Zahlenwerten erfolgen,
wobei die Zahlenwerte jeweils einem der Sensorsignale 20a, 20b,
.. zugeordnet sind, um eine Bedeutung des jeweiligen Sensorsignals
(20a, 20b, ..) für die Möglichkeit eines bevorstehenden
Starts der Brennkraftmaschine 100 auszudrücken. Das
heißt,
der Konfidenzwert stellt im mathematischen Sinne eine mit den jeweiligen
Zahlenwerten gewichtete Summe der entsprechenden Sensorsignale 20a, 20b,
.., bei denen es sich üblicherweise
ausschließlich
um binäre
Signale handelt, dar.
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Durch
eine entsprechende Wahl der jeweiligen Zahlenwerte, die beispielsweise
applizierbar ausgelegt sein können,
ist eine flexible Berücksichtigung
des tatsächlichen
Einflusses der verschiedenen Sensorsignale 20a, 20b,
.. auf die Möglichkeit
eines bevorstehenden Starts der Brennkraftmaschine 100 möglich.
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Insbesondere
können
unterschiedlich starke Indizwirkungen der Zustände der einzelnen Sensorsignale 20a, 20b,
.. für
einen bevorstehenden Start der Brennkraftmaschine 100 durch
geeignete Wahl des entsprechenden Zahlenwerts berücksichtigt
werden, was bei einer starren logischen Verknüpfung mehrerer Sensorsignale,
wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, nicht möglich ist.
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Beispielsweise
kann einem Sensorsignal, das das Öffnen einer Fahrertür angibt,
ein höherer Zahlenwert
zugewiesen werden als einem Sensorsignal, das das Öffnen eines
Kofferraums angibt, usw.
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Besonders
vorteilhaft kann der jeweilige Zahlenwert bzw. Gewichtungsfaktor,
der einem bestimmten Sensorsignal 20a, 20b, ..
zugewiesen ist, in Abhängigkeit
der Zeit berechnet werden, die zwischen dem jeweiligen Sensorsignaleintrag
und einem vorhergehenden Sensorsignaleintrag verstrichen ist. Das
heißt,
der Verfahrensschritt 200 aus 2 wird in
eine definierte aber applizierbare Reihenfolge von Sensorsignalen
aufgeteilt. Es ist beispielsweise auch denkbar, den betreffenden
Zahlenwert in Abhängigkeit
einer Zeitdauer zu gewichten, die zwischen einem erstmaligen Auftreten
eines Sensorsignaleintrags wie beispielsweise einem Entriegeln der
Fahrzeugtür
und dem Auftreten eines dem Zahlenwert entsprechenden nachfolgenden
Sensorsignaleintrags liegt.
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Die
vorliegende Erfindung erlaubt unter Verwendung des Konfidenzwerts
eine präzisere
Aussage über
die Möglichkeit
eines bevorstehenden Starts der Brennkraftmaschine 100.
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Nach
der Bildung des Konfidenzwerts im Schritt 200 wird der
Konfidenzwert gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit einem vorgebbaren Schwellwert verglichen. Dieser Vergleich
erfolgt in Schritt 210.
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Falls
der Konfidenzwert größer ist
als der Schwellwert, wird erfindungsgemäß auf einen bevorstehenden
Start der Brennkraftmaschine 100 geschlossen, so dass die
Notwendigkeit besteht, das Heizelement 10 (1)
anzusteuern, um den Brennraum der Brennkraftmaschine 100 entsprechend
vorzuheizen. Der auch als Vorglühen
bezeichnete Vorgang des Aufheizens des Brennraums ist in dem Flussdiagramm
nach 2 durch den Schritt 220 repräsentiert.
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Bei
einer geeigneten Auswahl der Sensorsignale 20a, 20b,
.. sowie der jeweiligen Zahlenwerte, die eine Bedeutung der Sensorsignale 20a, 20b,
.. für die
Möglichkeit
eines bevorstehenden Starts der Brennkraftmaschine 100 repräsentieren,
kann durch die erfindungsgemäße Ermittlung 200 des
Konfidenzwerts bereits frühzeitig,
insbesondere vor einem Betätigen
eines Zündschlosses
des Kraftfahrzeugs, auf einen bevorstehenden Start der Brennkraftmaschine 100 geschlossen
werden, so dass beim Starten der Brennkraftmaschine 100 keine
Wartezeit durch ein unnötig
spät erfolgendes
Aufheizen des Brennraums entsteht.
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Falls
die Abfrage aus Schritt 210 (2) jedoch
ergibt, dass der Konfidenzwert kleiner ist als der Schwellwert,
so wird keine Ansteuerung des Heizelements 10 (1)
vorgenommen .
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nach der Abfrage 210 beziehungsweise
nach dem Ansteuern 220 des Heizelements 10 eine
Speicherung 230 der momentanen Sensorsignale 20a, 20b,
.. bzw. der jeweiligen Zustände
der Sensorsignale 20a, 20b, .. sowie des hieraus
ermittelten Konfidenzwerts und der Information vorgenommen, ob die
Brennkraftmaschine 100 tatsächlich gestartet worden ist
oder nicht. Durch eine derartige Speicherung dieser Informationen
ist eine anschließende
Auswertung der Indizwirkung der verwendeten Sensorsignale 20a, 20b, ..
hinsichtlich eines tatsächlichen
Starts der Brennkraftmaschine 100 möglich, und besonders vorteilhaft
können
beispielsweise die Regeln zur Bildung des Konfidenzwerts oder auch
der Schwellwert, mit dem der Konfidenzwert in Schritt 210 verglichen
wird, in Abhängigkeit
einer derartigen Auswertung angepasst werden.
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Hierdurch
ist ein selbstlernendes Verfahren realisiert, das sich auch an individuelle
Gewohnheiten eines Fahrers des Kraftfahrzeugs anpassen kann und
eine Ansteuerung des Heizelements 10 mit großer Sicherheit
nur dann vornimmt, wenn auch tatsächlich ein Start der Brennkraftmaschine 100 erfolgt.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden für
die Sensorsignale 20a, 20b, .. eine oder mehrere
Verknüpfungen,
insbesondere logische Verknüpfungen
im Falle binärer
Sensorsignale, vorgegeben, und der Konfidenzwert wird in Abhängigkeit
eines Ergebnisses der Verknüpfung
beziehungsweise der Verknüpfungen
gebildet bzw. geändert.
Hierdurch ist es im Vergleich zu der rein additiven Bildung des
Konfidenzwerts aus den Zahlenwerten der jeweiligen Sensorsignale 20a, 20b,
.. besonders vorteilhaft möglich,
notwendige Bedingungen beziehungsweise Zustände einzelner Sensorsignale 20a, 20b,
.. bei der Bildung des Konfidenzwerts mit einem besonders großen Gewicht
zu berücksichtigen.
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Beispielsweise
ist es möglich,
ein erstes Sensorsignal, das ein Öffnen der Fahrertür des Kraftfahrzeugs
signalisiert, mit einem zweiten Sensorsignal, das ein Schließen der
Fahrertür
signalisiert durch eine logische UND-Verknüpfung zu verknüpfen, um bei
der Ermittlung des Konfidenzwerts solche Kombinationen von Sensorsignalen
auszuschließen,
die nur mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit dem Starten der Brennkraftmaschine 100 unmittelbar
vorausgehen. D.h., falls bei dem vorgegebenen Beispiel nicht sowohl
das Öffnen
und das darauffolgende Schließen
der Fahrertür
erkannt worden sind, wird z.B. keiner der beiden Zahlenwerte dieser
Sensorsignale bei der Bildung des Konfidenzwerts berücksichtigt,
obwohl möglicherweise
eine der beiden Bedingungen gegeben ist. Um dennoch einen hinreichend
hohen Konfidenzwert zu erhalten, der den Schwellwert übersteigt,
müsste
in einem derartigen Fall der Beitrag weiterer Sensorsignale zu dem
Konfidenzwert besonders hoch sein, was der vorliegend geringen Wahrscheinlichkeit
eines Starts der Brennkraftmaschine 100 Rechnung trägt.
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Insbesondere
ist es durch eine derartige Einbeziehung von Verknüpfungen
beziehungsweise logischen Verknüpfungen
auch möglich,
einen durch Summation einzelner Zahlenwerte ermittelten Konfidenzwert
auch durch entsprechende negative Zahlenwerte zu verringern. Beispielsweise
kann dem Ergebnis einer bestimmten logischen Verknüpfung verschiedener
Sensorsignale ein negativer Zahlenwert zugewiesen werden, wenn eine
der Verknüpfung
entsprechende Kombination der Sensorsignale die Wahrscheinlichkeit
eines zukünftigen
Starts der Brennkraftmaschine 100 verringert. Beispielsweise kann
ein das Öffnen
der Fahrertür
angebendes Sensorsignal mit einem das Öffnen des Kofferraums angebenden
Sensorsignal UND-verknüpft
werden, und bei einem wahren Ergebnis dieser UND-Verknüpfung wird
der Konfidenzwert um einen vorgebbaren Zahlenwert verringert.
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Neben
den bereits erwähnten
Sensorsignalen, die ein Öffnen
beziehungsweise Schließen
einer Tür
und/oder des Kofferraums des Kraftfahrzeugs angeben, können beispielsweise
auch Sensorsignale 20a, 20b, .. verwendet werden,
die eine Entriegelung einer Tür
des Kraftfahrzeugs und/oder das Beaufschlagen eines Sitzes des Kraftfahrzeugs,
insbesondere eines Fahrersitzes, mit einer Gewichtskraft und/oder
das Ergreifen eines Lenkrads des Kraftfahrzeugs durch eine Person
und/oder die Anwesenheit einer Person in einem Innenraum und/oder
das Betätigen
eines Zündschlosses
des Kraftfahrzeugs und/oder das Betätigen eines Bremspedals des Kraftfahrzeugs
und/oder das Betätigen
eines Starters oder einer Startautomatik des Kraftfahrzeugs angeben.
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Das
vorstehend erwähnte
Beaufschlagen eines Sitzes des Kraftfahrzeugs mit einer Gewichtskraft
kann beispielsweise über
ein Airbag-Steuergerät
ermittelt werden, das mit dem Steuergerät 30 zum Beispiel über den
CAN-Bus 150 in Datenverbindung steht.
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Das
Ergreifen des Lenkrads durch eine Person ist beispielsweise über einen
kapazitiven Abgriff einer Lenkradheizung detektierbar, wobei ein
Datenaustausch mit einem entsprechenden Steuergerät der Lenkradheizung
ebenfalls über
den CAN-Bus 150 erfolgen kann.
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Die
Detektion von Personen in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs kann
beispielsweise über sogenannte
Keyless-Entry-Systeme
oder auch eine Wegfahrsperre erfolgen.
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Die
Betätigung
eines Bremspedals des Kraftfahrzeugs ist in herkömmlicher Weise ebenfalls über den
CAN-Bus 150 ermittelbar.
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Eine
besonders zweckmäßige Verknüpfung von
Sensorsignalen 20a, 20b, .. gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist nachstehend angegeben:
Hierbei
wird die Bildung des Konfidenzwerts in Abhängigkeit einer Entriegelung
einer Fahrertür
des Kraftfahrzeugs und eines Öffnens
der Fahrertür
vorgenommen. Falls der Fahrer sich schließlich auf den Fahrersitz setzt,
was wie vorstehend beschrieben beispielsweise über ein Airbag-Steuergerät erkennbar
ist, wird der Konfidenzwert weiter um einen entsprechenden Zahlenwert
erhöht.
Eine vergleichbare Erhöhung
des Konfidenzwerts kann erfindungsgemäß auch durch die Detektion
einer Person im Fahrzeuginnenraum mittels eines Keyless-Entry-Systems oder
einer Wegfahrsperre erfolgen.
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Noch
eine weitere Steigerung des Konfidenzwerts kann schließlich durch
die Erkennung einer Betätigung
des Zündschlosses,
das Ergreifen des Lenkrads durch eine Person und/oder das Betätigen des
Bremspedals erfolgen. Die vorstehend genannte Abfrage, ob ein Bremspedal
betätigt
wird, ist vorzugsweise nur bei Kraftfahrzeugen mit Automatikgetriebe
anwendbar.
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In
Abhängigkeit
der einzelnen, vorstehend genannten Sensorsignale wird der Konfidenzwert entsprechend
den Sensorsignalen jeweilig zugeordneten Zahlenwerten stufenweise
erhöht,
so dass eine entsprechend ansteigende Sicherheit der Beurteilung
der Möglichkeit
eines bevorstehenden Starts der Brennkraftmaschine 100 ermöglicht ist.
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Die
erfindungsgemäße Ermittlung
bzw. Verwendung des Konfidenzwerts zur Beurteilung der Wahrscheinlichkeit
eines bevorstehenden Starts der Brennkraftmaschine 100 erlaubt eine
an die Verfügbarkeit
von unterschiedlichen Sensorsignalen 20a, 20b,
.. anpassbare Auswertung sowie eine Änderung der Regeln zur Bildung
des Konfidenzwerts, z.B. eine Änderung
der Gewichtung einzelner Sensorsignale 20a, 20b,
.. sowie ggf. definierter logischer Verknüpfungen, wodurch auch dynamisch
bzw. zur Betriebszeit des Systems eine Anpassung an ein individuelles Verhalten
eines Fahrers möglich
und damit eine weitere Steigerung der Präzision erzielbar ist. Demgemäß erfolgen
bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens weniger unnötige Aufheizvorgänge, wodurch
das Heizelement 10 geschont wird.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die präzise frühzeitige
Erkennung eines bevorstehenden Starts der Brennkraftmaschine 100 kostengünstige,
zum Betrieb mit einer Versorgungsspannung von 11 Volt ausgelegte
Glühstiftkerzen
verwendet werden können,
die keine Schnellstartmöglichkeit
aufweisen.
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Bei
dem Einsatz von aufwendigeren Glühstiftkerzen
mit einer solchen Schnellstartmöglichkeit besteht
ein Vorteil der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass
diese Glühstiftkerzen nicht
in einem sog. Push-Betrieb zur Realisierung eines Schnellstarts
bzw. eines schnellen Aufheizens betrieben werden müssen, was
sich wiederum positiv auf die Lebensdauer der Glühstiftkerzen auswirkt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist nicht auf die Anwendung im Zusammenhang mit Glühstiftkerzen
beschränkt;
ebenso ist es denkbar, andere Heizelemente eines Kraftfahrzeugs
in Abhängigkeit eines
erfindungsgemäß ermittelten
Konfidenzwerts zu betreiben, beispielsweise Heizelemente für Kraftstoffsysteme
oder Katalysatoren oder dergleichen.
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Generell
kann mit dem vorliegenden Verfahren auch die Ansteuerung anderer
Systeme als Heizsysteme eines Kraftfahrzeugs gesteuert werden, bei denen
eine Aktivierung oder auch Deaktivierung vor einem Start der Brennkraftmaschine
von Bedeutung ist.