DE102005058864A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs vorgeschlagen, die es ermöglichen, kurzfristig vor einem bevorstehenden Anfahrvorgang eine genügend große Reserve für eine Ausgangsgröße des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, um eine Anfahrschwäche zu vermeiden. Dabei wird zur Detektion eines bevorstehenden Anfahrvorgangs geprüft, ob eine Kupplungsbetätigung erfolgt. Der bevorstehende Anfahrvorgang wird dann detektiert, wenn bei eingelegtem Gang oder bei eingelegter Fahrstufe eine Kupplungsbetätigung in Richtung eines Schließens der Fahrzeugkupplung detektiert wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
  • Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zum Betrieben eines Fahrzeugs bekannt, bei denen zur Detektion eines bevorstehenden Anfahrvorgangs geprüft wird, ob eine Kupplungsbetätigung erfolgt.
  • Der Anfahrvorgang bei einem Fahrzeug ist ein hochdynamischer Prozess. Durch das Einkuppeln wird vom Motor eine Leistung verlangt, die höher ist, als die zur Verfügung stehende Leistung im Leerlauf. Ist die zur Verfügung stehende Leistung zu klein, so führt dies im schlimmsten Fall zum Abwürgen des Motors. Dem kann der Fahrer durch Betätigen des Fahrpedals entgegenwirken. Die dadurch freigesetzte Leistung stellt den Anfahrvorgang sicher. Eine zweite Möglichkeit zur Sicherstellung der angeforderten Leistung für den Anfahrvorgang ist die Bereitstellung einer Momentenreserve im Leerlauf. Hierbei wird bei Ottomotoren im Leerlauf die Füllung erhöht und der Zündwinkel nach spät verschoben. Dadurch bleibt die Drehzahl und auch das vom Motor abgegebene Drehmoment konstant. Eine erhöhte Leistung kann schnell durch Frühverstellung des Zündwinkels bereitgestellt werden. Der Leistungsvorhalt entspricht hierbei der Füllungserhöhung. Die erhöhte Füllung mit spätem Zündwinkel führt zwangsläufig zu einem erhöhten Verbrauch im Leerlauf. Diesem erhöhten Leerlaufverbrauch kann begrenzt entgegengewirkt werden, indem die Momentenreserve nur gebildet wird, wenn die Kupplung getreten wird. Damit verbunden ist die Erwartung, dass der Fahrer bald anfahren wird. Zu diesem Zweck wird ein Kupplungsschalter verwendet, der erkennt, ob die Kupplung getreten ist. Damit verbunden ist immer ein erhöhter Verbrauch bei getretener Kupplung, was sich generell im Stadtverkehr mit häufig getretener Kupplung im Stillstand des Fahrzeugs negativ auswirkt.
  • Das Problem der Anfahrschwäche wird umso größer, wenn bei großem Fahrzeuggewicht Motoren mit kleinem Hubraum eingesetzt werden. Dazu zählen insbesondere Motoren mit kleinem Hubraum und Aufladung.
  • Das Vorhalten einer großen Momentenreserve im Leerlauf erhöht deutlich den Verbrauch. Daher wird derzeit auch bei getretener Kupplung die Momentenreserve begrenzt. Dies führt speziell bei den oben beschriebenen Fahrzeug mit kleinvolumigen Motoren und Aufladung zu Anfahrschwächen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass der bevorstehende Anfahrvorgang dann detektiert wird, wenn bei eingelegtem Gang oder bei eingelegter Fahrstufe eine Kupplungsbetätigung in Richtung eines Schließens der Fahrzeugkupplung detektiert wird. Auf diese Weise lässt sich ein bevorstehender Anfahrvorgang zuverlässiger und kurzfristiger detektieren. Eine für den Anfahrvorgang bereitzustellende Reserve für eine Ausgangsgröße des Fahrzeugs muss dann nicht zu lange und auch nicht unnötig gebildet werden, sodass dadurch der reservebedingte Mehrverbrauch an Kraftstoff möglichst gering gehalten werden kann. Eine Begrenzung der Reserve für die Ausgangsgröße des Fahrzeugs ist dann nicht erforderlich, sodass Anfahrschwächen auch bei kleinvolumigen Motoren mit Aufladung vermieden werden können.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung mittels eines Kupplungsschalters detektiert wird, der vor dem Schließen der Fahrzeugkupplung einen für die Schließrichtung der Fahrzeugskupplung charakteristischen Schaltvorgang durchführt, wobei bei Erkennen dieses charakteristischen Schaltvorgangs die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung erkannt wird. Auf diese Weise kann für die Detektion des bevorstehenden Anfahrvorgangs ein herkömmlicher Kupplungsschalter mit einer verbesserten Auswertung verwendet werden, sodass zusätzlicher Aufwand weitestgehend vermieden wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung mittels eines Kupplungspositionssensors detektiert wird. Diese etwas aufwändigere Lösung ermöglicht eine differenziertere Auswertung der Kupplungsbetätigung und damit eine bessere Abstimmung der zur Beseitigung eine Anfahrschwäche des Fahrzeugs erforderlichen Maßnahmen. Weiterhin lässt sich durch Verwendung des Kupplungspositionssensors der bevorstehende Anfahrvorgang noch kurzfristiger detektieren, sodass die Reserve für die Ausgangsgröße des Fahrzeugs noch später gebildet und der Verbrauch somit noch weiter gesenkt werden kann. Somit lässt sich der bevorstehende Anfahrvorgang noch zuverlässiger detektieren.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn ein zeitlicher Verlauf der Kupplungsbetätigung ausgewertet wird und wenn die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung in Abhängigkeit der Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Kupplungsbetätigung detektiert wird. Auf diese Weise lässt sich die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung besonders einfach und zuverlässig erkennen.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn bei Detektion der Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung eine Reserve für eine Ausgangsgröße des Fahrzeugs gebildet wird, die mit dem Schließen der Fahrzeugkupplung zumindest teilweise abgerufen wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Reserve möglichst kurzfristig vor dem Schließen der Fahrzeugkupplung gebildet werden kann, sodass der mit der Bildung der Reserve verknüpfte erhöhte Verbrauch so gering wie möglich gehalten werden kann, andererseits eine Begrenzung der Reserve nicht erforderlich ist.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Reserve an einer vorgegebenen Position der Fahrzeugkupplung vor dem Schließen der Fahrzeugkupplung gebildet wird. Auf diese Weise lässt sich die Reserve bei geeigneter Vorgabe der Position der Fahrzeugkupplung vor dem Schließen der Fahrzeugkupplung mit minimalem Zeitversatz vor dem Schließen der Fahrzeugkupplung bilden und der Verbrauch somit weiter reduzieren.
  • Vorteilhaft ist auch, wenn eine Geschwindigkeit für die Bildung der Reserve abhängig von einem zeitlichen Verlauf der Kupplungsbetätigung eingestellt wird. Auf diese Weise kann die Bildung der Reserve optimal auf den zeitlichen Verlauf der Kupplungsbetätigung abgestimmt werden. Auf diese Weise lässt sich der Kraftstoffverbrauch weiterhin optimieren. So kann beispielsweise ein schneller Aufbau der Reserve davon abhängig gemacht werden, ob eine schnelle Kupplungsbetätigung detektiert wurde, sodass davon ausgegangen werden kann, dass ein Anfahrvorgang rasch erfolgen soll und dementsprechend rasch die Reserve gebildet werden muss.
  • Somit kann also die Reserve bei steigender Geschwindigkeit der Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung schneller gebildet werden.
  • Besonders einfach lässt sich die Reserve durch Erhöhung einer Luftzufuhr zu einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs und Zündwinkelspätverstellung bilden.
  • Vorteilhaft ist auch, wenn bei Detektion der Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung eine Motordrehzahl des Fahrzeugs angehoben wird. Auf diese Weise kann ein für den Anfahrkomfort des Fahrzeugs günstigerer Betriebspunkt angefahren werden.
    •
  • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 2a) einen Signallaufplan für ein Kupplungssignal gemäß der ersten Ausführungsform,
  • 2b) einen Signallaufplan für einen eingelegten Gang gemäß der ersten Ausführungsform,
  • 2c) einen Signallaufplan für die Bildung einer Reserve für eine Ausgangsgröße des Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform,
  • 3 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betrieben eines Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 4a) einen Signallaufplan für ein Kupplungssignal gemäß der zweiten Ausführungsform,
  • 4b) einen Signallaufplan für einen eingelegten Gang gemäß der zweiten Ausführungsform,
  • 4c) einen Signallaufplan für die Bildung einer Reserve für eine Ausgangsgröße des Fahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform und
  • 5 einen Ablaufplan zur Beschreibung eines beispielhaften Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 kennzeichnet 10 ein Funktionsdiagramm, das beispielsweise software- und/oder hardwaremäßig in einem Motorsteuergerät eines Kraftfahrzeugs implementiert sein kann. Das Kraftfahrzeug kann dabei beispielsweise von einer in 1 nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetrieben werden, bei der es sich beispielsweise um einen Ottomotor oder einen Dieselmotor handelt. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass es sich bei dieser Brennkraftmaschine um einen Ottomotor handelt. Das Funktionsdiagramm 10 stellt dabei eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dar. Dabei umfasst das Funktionsdiagramm 10 einen Kupplungsschalter 1, dem der Betätigungsgrad eines Kupplungspedals 30 des Fahrzeugs zugeführt ist. Wird dabei das Kupplungspedal 30 aus einer losgelassenen Position in Richtung eines Anschlags zur Öffnung der Kupplung betätigt, so wird mit Erreichen eines vorgegebenen, beispielsweise auf einem Prüfstand applizierten Betätigungsgrades der Kupplungsschalter 1 geschlossen und ein entsprechendes Kupplungssignal K gesetzt. Wird das Kupplungspedal 30 wieder losgelassen, so öffnet sich der Kupplungsschalter 1 beim Passieren der vorgegebenen Position wieder und das Kupplungssignal K wird zurückgesetzt. Das durch Schließen bzw. Öffnen des Kupplungsschalters 1 erzeugte Kupplungssignal K wird einer ersten Prufeinheit 20 zugeführt. Ferner wird der ersten Prüfeinheit 20 ein Gangsignal G von einer Getriebesteuerung 35 zugeführt. Das Gangsignal G gibt dabei an, ob gerade ein Getriebegang oder eine Fahrstufe eingelegt ist, in diesem Fall ist das Gangsignal G gesetzt, oder ob gerade kein Getriebegang bzw. keine Fahrstufe eingelegt ist, in diesem Fall ist das Gangsignal G zurückgesetzt. Das Funktionsdiagramm 10 umfasst im Beispiel nach 1 den Kupplungsschalter 1 und die Prüfeinheit 20, wohingegen das Kupplungspedal 30 und die Getriebesteuerung 35 außerhalb des Funktionsdiagramms 10 angeordnet sind. Dabei kann natürlich die Getriebesteuerung 35 und/oder das Kupplungspedal 30 auch in das Funktionsdiagramm 10 miteinbezogen sein. Mindestens umfasst das Funktionsdiagramm 10 die Prüfeinheit 20. Die Prüfeinheit 20 prüft anhand des empfangenen Kupplungssignals K und des empfangenen Gangsignals G, ob ein Anfahrvorgang des Fahrzeugs bevorsteht. Dabei wird der bevorstehende Anfahrvorgang in Abhängigkeit des Kupplungssignals K und das Gangsignals G dann detektiert, wenn bei eingelegtem Gang oder bei eingelegter Fahrstufe eine Kupplungsbetätigung in Richtung eines Schließens der Fahrzeugkupplung detektiert wird. Vor dem Schließen der Fahrzeugkupplung bei Loslassen des Kupplungspedals 30 führt der Kupplungsschalter 1 einen für die Schließrichtung der Fahrzeugkupplung charakteristischen Schaltvorgang durch. Dieser charakteristische Schaltvorgang besteht wie beschrieben darin, dass der Kupplungsschalter 1 mit Erreichen der vorgegebenen Kupplungsposition beim Loslassen des Kupplungspedals 30 wieder öffnet und das Kupplungssignal K somit vom gesetzten in den zurückgesetzten Zustand sich ändert. Somit detektiert die erste Prüfeinheit 20 die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung mittels des Kupplungsschalters 1 bzw. des Kupplungssignals K dann, wenn dieser charakteristische Schaltvorgang des Kupplungsschalters 1 bzw. der zugehörige charakteristische Verlauf des Kupplungssignals K von der ersten Prüfeinheit 20 erkannt wird. Dabei wird wie beschrieben die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung bei Erkennen dieses charakteristischen Schaltvorgangs natürlich nur dann von der ersten Prüfeinheit 20 erkannt, wenn gleichzeitig durch das Gangsignal G ein eingelegter Gang bzw. eine eingelegte Fahrstufe erkannt wird. Mit Hilfe der 2a) und 2b) wird dieser Sachverhalt anhand von Signallaufplänen nochmals verdeutlicht. Dabei zeigt 2a) einen beispielhaften zeitlichen Verlauf des Kupplungssignals K und 2b) einen beispielhaften zeitlichen Verlauf des Gangsignals G. Zunächst ist bis zu einem ersten Zeitpunkt t1 das Kupplungssignal K zurückgesetzt, das Kupplungspedal 30 weist also bis zum ersten Zeitpunkt t1 einen Betätigungsgrad auf, der kleiner als die vorgegebene Position für das Schalten des Kupplungsschalters 1 ist. Zum ersten Zeitpunkt t1 erreicht jedoch der Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30 die vorgegebene Position und der Kupplungsschalter 1 schließt, sodass das Kupplungssignal K zum ersten Zeitpunkt t1 gesetzt wird. Dabei ist das Gangsignal G bis zu einem dem ersten Zeitpunkt t1 nachfolgenden zweiten Zeitpunkt t2 gesetzt, sodass bis zum zweiten Zeitpunkt t2 ein Gang eingelegt ist. Zum zweiten Zeitpunkt t2 wird der eingelegte Gang bzw. die eingelegte Fahrstufe verlassen und der Leerlaufzustand eingestellt, sodass das Gangsignal G zum zweiten Zeitpunkt t2 zurückgesetzt wird. Anschließend wird das Kupplungspedal 30 wieder losgelassen, um bei einem dem zweiten Zeitpunkt t2 nachfolgenden dritten Zeitpunkt t3 wieder die vorgegebene Position für den Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30 in Richtung zum vollständigen Loslassen des Kupplungspedals 30 zu passieren. Zum dritten Zeitpunkt t3 wird somit das Kupplungssignal K zurückgesetzt und der Kupplungsschalter 1 wieder geöffnet. Zu einem dem dritten Zeitpunkt t3 nachfolgenden vierten Zeitpunkt t4 ist das Kupplungspedal 30 wieder bis zur vorgegebenen Position betätigt worden, sodass der Kupplungsschalter 1 schließt und das Kupplungssignal K gesetzt wird. Zu einem dem vierten Zeitpunkt t4 nachfolgenden fünften Zeitpunkt t5 wird dann wieder ein Gang bzw. eine Fahrstufe eingelegt, sodass zum fünften Zeitpunkt t5 das Gangsignal G wieder gesetzt wird. Zu einem dem fünften Zeitpunkt t5 nachfolgenden sechsten Zeitpunkt t6 erreicht der Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30 beim Loslassen wieder die vorgegebene Position, sodass der Kupplungsschalter 1 öffnet und das Kupplungssignal K zurückgesetzt wird. Zum sechsten Zeitpunkt t6 ist das Gangsignal G gesetzt, d. h. es ist ein Gang bzw. eine Fahrstufe eingelegt. Gleichzeitig findet zum sechsten Zeitpunkt t6 der für die Schließrichtung der Fahrzeugkupplung charakteristische Schaltvorgang des Kupplungsschalters 1 bzw. der Übergang des Kupplungssignals K vom gesetzten in den zurückgesetzten Zustand statt, sodass zum sechsten Zeitpunkt t6 der bevorstehende Anfahrvorgang von der ersten Prüfeinheit 20 detektiert wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei der Detektion der Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung bzw. bei der Detektion des bevorstehenden Anfahrvorgangs eine Reserve für eine Ausgangsgröße des Fahrzeugs gebildet wird, die mit dem Schließen der Fahrzeugskupplung zumindest teilweise abgerufen wird. Bei der Ausgangsgröße des Fahrzeugs kann es sich beispielsweise um ein Drehmoment oder um eine Leistung am Ausgang des Motors, des Getriebes oder eines oder mehrerer Räder des Fahrzeugs handeln. Es kann sich bei der Ausgangsgröße des Fahrzeugs auch um eine von dem genannten Drehmoment und/oder der genannten Leistung abgeleitete Größe handeln.
  • Die Reserve kann beispielsweise durch Erhöhung einer Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine des Fahrzeugs und eine Zündwinkelspätverstellung im Falle des Ottomotors gebildet werden. Die Beeinflussung der Luftzufuhr und des Zündwinkels ist dabei in 1 ausgangsseitig der ersten Prüfeinheit 20 angedeutet, die auf diese Weise die erforderliche Reserve zur Verfügung stellt.
  • Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass es sich bei der Ausgangsgröße des Fahrzeugs um ein Drehmoment handelt, insbesondere das Motorausgangsmoment oder das Motormoment. Die Reserve ist dann eine Motormomentenreserve oder kurz eine Momentenreserve.
  • Gemäß 2c) ist der zeitliche Verlauf der Reserve R dargestellt. Zum sechsten Zeitpunkt t6 wird die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließen der Fahrzeugkupplung und damit der bevorstehende Anfahrvorgang von der ersten Prüfeinheit 20 detektiert, sodass zu diesem Zeitpunkt auch die Reserve R gebildet wird. Dabei ist in 2c) Idealerweise eine sprunghafte Bildung der Reserve R zum sechsten Zeitpunkt t6 dargestellt. In Realität kann die Reserve natürlich nur mit einer gewissen Zeitverzögerung abhängig von der Saugrohrdynamik der Brennkraftmaschine bei der Erhöhung der Luftzufuhr bzw. Füllung der Brennkraftmaschine gebildet werden.
  • Die vorgegebene Position für den Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30 ist in vorteilhafter Weise möglichst nahe bei der vorgegebenen Position für den Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30 angeordnet, zumindest kennzeichnet die vorgegebene Position aber einen Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30, bei dem die Fahrzeugkupplung bereits vollständig geöffnet ist. Somit ist sichergestellt, dass die vorgegebene Position für den Betätigungsgrad des Kipplungspedals 30 beim Loslassen des Kupplungspedals 30 noch vor dem Schließen der Fahrzeugkupplung durchlaufen wird. Somit wird der charakteristische Schaltvorgang des Kupplungsschalters 1 bzw. der Verlauf des Kupplungssignals K vom gesetzten in den zurückgesetzten Zustand auch sicher vor dem Schließen der Fahrzeugkupplung und damit vor dem bevorstehenden Anfahrvorgang erreicht. Andererseits sollte die vorgegebene Position genügend weit vom Betätigungsgrad des Kupplungspe dals 30 beabstandet sein, bei dem die Fahrzeugkupplung schließt, um sicherzustellen, dass die erforderliche Momentenreserve vollständig aufgebaut werden kann. Die vorgegebene Position für den Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30 kann beispielsweise auf einem Prüfstand zur Erfüllung der genannten Rahmenbedingungen geeignet appliziert werden.
  • In 3 ist ein Funktionsdiagramm 15 für eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dabei stellt das Funktionsdiagramm 15 eine zweite Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs gemäß der Erfindung dar. Das Funktionsdiagramm 15 kann ebenfalls software- und/oder hardwaremäßig in die Motorsteuerung des Fahrzeugs implementiert sein. Dabei kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in 1. Das Funktionsdiagramm 15 nach 3 umfasst nun einen Kupplungspositionssensor 5, beispielsweise in Form eine Potentiometers, der die Position bzw. den Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30 in dem Fachmann bekannter Weise erfasst. Abhängig vom so erfassten Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30 bildet der Kupplungspositionssensor 5 ein Kupplungssignal K' und leitet es an eine zweite Prüfeinheit 25 weiter, der von der Getriebesteuerung 35 wiederum das Gangsignal G zugeführt wird. Dabei umfasst das Funktionsdiagramm 15 nach 3 den Kupplungspositionssensor 5 und die zweite Prüfeinheit 25. Zusätzlich kann das Funktionsdiagramm 15 auch das Kupplungspedal 30 und/oder die Getriebesteuerung 35 umfassen. Zumindest jedoch umfasst das Funktionsdiagramm 15 die zweite Prüfeinheit 25.
  • Das Kupplungssignal K' spiegelt nun den Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30 wieder. Ist das Kupplungspedal 30 nicht betätigt, so ist das Kupplungssignal K' = 0, ist das Kupplungspedal 30 vollständig durchgetreten, weist also seinen maximalen Betätigungsgrad auf, so hat das Kupplungssignal K' den Wert K1, wie dem zeitlichen Verlauf des Kupplungssignals K' in 4a) zu entnehmen ist. Dabei ist das Kupplungspedal 30 zunächst bis zu einem ersten Zeitpunkt t1 nicht betätigt. Vom ersten Zeitpunkt t1 bis zu einem nachfolgenden zweiten Zeitpunkt t2 wird dann das Kupplungspedal 30 gemäß dem Beispiel nach 4a) linear vom Betätigungsgrad 0 bis zum maximalen Betätigungsgrad K1 durchgetreten, sodass die Fahrzeugkupplung geöffnet wird. Bis zu einem dem zweiten Zeitpunkt t2 nachfolgenden dritten Zeitpunkt t3 ist dabei ein Gang bzw. eine Fahrstufe eingelegt, wie 4b) zu entnehmen ist, in dem der zeitliche Verlauf des Gangsignals G dargestellt ist. Zum dritten Zeitpunkt t3 wird dann in den Leerlauf geschal tet, sodass das Gangsignal G zurückgesetzt wird. Zu einem dem dritten Zeitpunkt t3 nachfolgenden vierten Zeitpunkt t4 wird das Kupplungspedal 30 aus seiner vollständig durchgetretenen Position mit maximalem Betätigungsgrad K1 wieder losgelassen, um im Beispiel nach 4a) linear bis zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t5 wieder den vollständig losgelassenen Zustand des Kupplungspedals 30 mit K' = 0 zu erreichen. Zu einem dem fünften Zeitpunkt t5 nachfolgenden sechsten Zeitpunkt t6 wird dann das Kupplungspedal 30 wieder betätigt, wobei der Betätigungsgrad von K' = 0 beim sechsten Zeitpunkt t6 linear bis zu einem nachfolgenden siebten Zeitpunkt t7 auf den Wert K' = K1 ansteigt, wobei der zeitliche Abstand zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 kleiner ist als der zeitliche Abstand zwischen den Zeitpunkten t1 und t2, sodass die Betätigung des Kupplungspedals 30 vom sechsten Zeitpunkt t6 bis zum siebten Zeitpunkt t7 schneller erfolgt als vom ersten Zeitpunkt t1 bis zum zweiten Zeitpunkt t2. Zu einem dem siebten Zeitpunkt t7 nachfolgenden achten Zeitpunkt t8 wird dann wieder ein Gang oder eine Fahrstufe eingelegt und das Gangsignal G gesetzt. Zu einem dem achten Zeitpunkt t8 nachfolgenden neunten Zeitpunkt wird dann das Kupplungspedal 30 wieder vom maximalen Betätigungsgrad K' = K1 linear bis zum völligen Loslassen zu einem nachfolgenden elften Zeitpunkt t11 mit K' = 0 betätigt. Der zeitliche Abstand zwischen dem neunten Zeitpunkt t9 und dem elften Zeitpunkt t11 entspricht dabei im Beispiel nach 4a) dem zeitlichen Abstand zwischen dem sechsten Zeitpunkt t6 und dem siebten Zeitpunkt t7 und ist wiederum kleiner als der zeitliche Abstand zwischen dem vierten Zeitpunkt t4 und dem fünften Zeitpunkt t5, der im Beispiel nach 4a) dem zeitlichen Abstand zwischen dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zweiten Zeitpunkt t2 entspricht. Zu einem zwischen dem neunten Zeitpunkt t9 und dem elften Zeitpunkt t11 liegenden zehnten Zeitpunkt t10 erreicht der Verlauf des Betätigungsgrades des Kupplungspedals 30 einen vorgegebenen Schwellwert Ks und unterschreitet diesen anschließend.
  • Dabei kann der vorgegebene Schwellwert Ks für den Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30 beispielsweise in gleicher Weise vorgegeben werden, wie die vorgegebene Position des Betätigungsgrades gemäß der ersten Ausführungsform nach 1. Somit kann die zweite Prüfeinheit 25 bei eingelegtem Gang bzw. bei eingelegter Fahrstufe, d. h. bei gesetztem Gangssignal G, und dem von größeren zu kleineren Werten hin erfolgenden Passieren des vorgegebenen Schwellwertes Ks für den Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30 zum zehnten Zeitpunkt t10 die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung und damit den bevorstehenden Anfahrvorgang des Fahrzeugs de tektieren. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Prüfeinheit 25 den zeitlichen Gradienten des Kupplungssignals K' bilden. Sobald die zweite Prüfeinheit 25 bei eingelegtem Gang bzw. bei eingelegter Fahrstufe, d. h. bei gesetztem Gangsignal G einen negativen zeitlichen Gradienten des Kupplungssignals K' unmittelbar nach dem neunten Zeitpunkt t9 detektiert, erkennt die zweite Prüfeinheit 25 die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung und damit einen bevorstehenden Anfahrvorgang des Fahrzeugs. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die zweite Prüfeinheit 25 die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung und damit den bevorstehenden Anfahrvorgang nur dann detektiert, wenn bei eingelegtem Gang bzw. bei eingelegter Fahrstufe, d. h. bei gesetztem Gangsignal G sowohl ein negativer zeitlicher Gradient für das Kupplungssignal K' als auch ein Passieren des vorgegebenen Schwellwertes Ks detektiert wird.
  • Sobald also beim zehnten Zeitpunkt t10 der bevorstehende Anfahrvorgang von der zweiten Prüfeinheit 25 detektiert wird, veranlasst die zweite Prüfeinheit 25 die Bildung der Reserve R gemäß dem zeitlichen Verlauf nach 4c). Dabei ist in 4c) dargestellt, dass die Reserve R nach einem linearen Anstieg somit mit einer gewissen Zeitverzögerung zu einem dem elften Zeitpunkt t11 nachfolgenden zwölften Zeitpunkt t12 einen vorgegebenen Endwert R1 erreicht. Diese Verzögerung ist wie beschrieben beispielsweise durch die Saugrohrdynamik der Brennkraftmaschine bedingt, die einen sprungartigen Füllungsanstieg und damit einen sprungartigen Aufbau der Reserve R zum zehnten Zeitpunkt t10 verhindert. Der Reserveaufbau erfolgt dabei wie in der zu 1 beschriebenen ersten Ausführungsform der Erfindung, sodass die zweite Prüfeinheit 25 wie auch die erste Prufeinheit 20 die Reserve im Falle des Ottomotors durch geeignete Ansteuerung der Luftzufuhr beispielsweise mittels einer Drosselklappe und der Zündung in dem Fachmann bekannter Weise zur Verfügung stellt. Dies ist in 3 analog zur 1 angedeutet.
  • Es kann nun vorgesehen sein, dass eine Geschwindigkeit für die Bildung der Reserve R abhängig vom zeitlichen Verlauf der Kupplungsbetätigung eingestellt wird. Wie bereits zu 4a) beschrieben kann die Kupplungsbetätigung unterschiedlich schnell erfolgen. Dabei ist die Betätigung der Kupplung zwischen dem sechsten Zeitpunkt t6 und dem siebten Zeitpunkt t7 bzw. zwischen dem neunten Zeitpunkt t9 und dem elften Zeitpunkt t11 schneller als die Kupplungsbetätigung zwischen dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zweiten Zeitpunkt t2 bzw. zwischen dem vierten Zeitpunkt t4 und dem fünften Zeitpunkt t5. Die zweite Prüfeinheit 25 kann bei Auswertung des zeitlichen Gradienten des Kupplungssignals K' unterschiedliche Geschwindigkeiten für die Kupplungsbetätigung unterscheiden. Je größer der Betrag des zeitlichen Gradienten des Kupplungssignals K' ist, umso schneller wurde das Kupplungspedal 30 betätigt. Somit kann aus dem zeitlichen Gradienten des Kupplungssignals K' darauf geschlossen werden, ob der Fahrer des Fahrzeugs schneller oder weniger schnell anfahren möchte. Je größer der Betrag des zeitlichen Gradienten des Kupplungssignals K' im Zeitraum zwischen dem neunten Zeitpunkt t9 und dem elften Zeitpunkt t11 ist, in dem der zeitliche Gradient des Kupplungssignals K' negativ ist, der vorgegebene Schwellwert Ks passiert wird und ein Gang bzw. eine Fahrstufe eingelegt ist, umso schneller wird der Fahrer des Fahrzeugs das Fahrzeug anfahren wollen. Somit kann die zweite Prüfeinheit 25 mit zunehmenden Betrag des zeitlichen Gradienten des Kupplungssignals K' in diesem Zeitraum zwischen dem neunten Zeitpunkt t9 und dem elften Zeitpunkt t11, in dem der bevorstehende Anfahrvorgang erkannt wird, die Reserve R schneller zur Verfügung stellen, in dem beispielsweise die Drosselklappe schneller geöffnet und der Zündwinkel schneller nach spät verschoben wird. Wäre beispielsweise im Zeitraum zwischen dem neunten Zeitpunkt t9 und dem elften Zeitpunkt t11 der Betrag des zeitlichen Gradienten des Kupplungssignals K' gleich groß wie zwischen dem vierten Zeitpunkt t4 und dem fünften Zeitpunkt t5, so könnte die Reserve R langsamer zur Verfügung gestellt werden, was in 4c) durch den gestrichelten Verlauf der Reserve R dargestellt ist, die in diesem Fall erst zu einem dem zwölften Zeitpunkt t12 nachfolgenden dreizehnten Zeitpunkt t13 den Endwert R1 erreicht.
  • Der Zusammenhang zwischen dem Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30 und der wahren Position der Fahrzeugkupplung kann über geeignete Adaptionsstrategien beispielsweise auf einem Prüfstand oder im normalen Fahrbetrieb festgelegt werden. Hierzu wird in vorteilhafter Weise die Korrelation zwischen der Motordrehzahl und dem Motordrehmoment benutzt. Durch die Adaption des Zusammenhangs zwischen dem Betätigungsgrad des Kupplungspedals 30 und der wahren Position der Fahrzeugkupplung lässt sich der vorgegebene Kupplungsschwellwert Ks über die Lebensdauer der Fahrzeugkupplung anpassen, sodass der möglichst geringe Abstand zwischen dem vorgegebenen Kupplungsschwellwert Ks und dem Betätigungsgrad der Fahrzeugkupplung 30, bei dem die Fahrzeugkupplung 30 schließt bzw. in Eingriff kommt, über die Lebensdauer der Fahrzeugkupplung möglichst konstant gehalten werden kann, sodass zum einen die Reserve möglichst spät vor dem Eingriff der Fahrzeugkupplung bzw. vor dem bevorstehenden Anfahrvorgang und zum anderen möglichst vollständig eingestellt werden kann.
  • Die folgenden Ausführungen gelten für beide beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung. Für die Bildung der Reserve R veranlasst die erste Prüfeinheit 20 bzw. die zweite Prüfeinheit 25 ein insbesondere rasches Öffnen der Drosselklappe. Damit dies nicht zu einem proportionalen Motordrehzahlanstieg führt, wird der Zündwinkel gleichzeitig in dem Fachmann bekannter Weise gegen spät verschoben. Damit steht bei hoher Füllung der Brennkraftmaschine mit dem vergleichsweise schnellen Zündwinkelpfad eine sehr schnelle Eingriffsmöglichkeit zur sofortigen Bereitstellung eines erhöhten Motordrehmomentes bei der nächsten erfolgenden Zündung zur Verfügung. Die Höhe dieser Momentenreserve, also gemäß den 2c) und 4c) der Wert R1, kann applikativ beispielsweise auf einem Prüfstand vorgegeben werden, um eine Anfahrschwäche des Fahrzeugs sicher zu vermeiden. Die Obergrenze für die vorgebbare Momentenreserve wird durch das Brennverfahren vorgegeben. Für beide beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung kann alternativ auch die Motordrehzahl bei Detektion des bevorstehenden Anfahrvorgangs bzw. bei Detektion der Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung bei eingelegtem Gang oder bei eingelegter Fahrstufe angehoben werden, indem nicht die gesamte Momentenreserve drehzahlneutral über den Zündwinkel kompensiert wird. Dadurch wird ein für den Anfahrkomfort günstigerer Betriebspunkt der Brennkraftmaschine angefahren. Zusätzlich kann bei aufgeladenen Motoren, insbesondere mittels eines Turboladers, bei Detektion eines bevorstehenden Anfahrvorgangs bzw. bei Detektion der Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung bei eingelegtem Gang oder bei eingelegter Fahrstufe ein Betriebspunkt der Brennkraftmaschine angefahren werden, bei dem eine schnellere Aufladung, insbesondere ein schnellerer Einsatz des Abgasturboladers begünstigt wird, was den weiteren Anfahrvorgang bzw. die Beschleunigung des Fahrzeugs unterstützt.
  • Eine besonders hohe Momentenreserve kann bei einer Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung realisiert werden. Dies besonders in einer Betriebsart mit homogener Luft-Kraftstoff-Mischung und zusätzlichem Split-Modus, in dem zusätzlicher Kraftstoff während des Abgashubs eingespritzt wird.
  • In 5 ist nun ein Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform dargestellt. Nach dem Start des Programms prüft die zweite Prüfeinheit 25 bei einem Programmpunkt 100, ob ein Gang oder eine Fahrstufe eingelegt ist, d. h. ob das Gangsignal G gesetzt ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt, andernfalls wird zu Programmpunkt 100 zurückverzweigt.
  • Beim Programmpunkt 105 prüft die zweite Prüfeinheit 25, ob der zeitliche Gradient des Kupplungssignals K' negativ ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt, andernfalls wird zu Programmpunkt 100 zurückverzweigt.
  • Bei Programmpunkt 110 ermittelt die zweite Prüfeinheit 25 den Betrag des zeitlichen Gradienten des Kupplungssignals K' und damit die Geschwindigkeit, mit der das Kupplungspedal 30 losgelassen wird. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 115 prüft die zweite Prüfeinheit 25, ob der vorgegebene Kupplungsschwellwert Ks passiert wird, d. h. von größeren zu kleineren Werten hin unterschritten wird. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 120 verzweigt, andernfalls wird zu Programmpunkt 100 zurückverzweigt.
  • Bei Programmpunkt 120 veranlasst die zweite Prüfeinheit 25 in der beschriebenen Weise den Aufbau der Reserve R abhängig von der bei Programmpunkt 110 ermittelten Geschwindigkeit des Loslassens des Kupplungspedals 30, d. h. desto schneller, je größer der Betrag des zeitlichen Gradienten des Kupplungssignals K' bei Programmpunkt 110 ermittelt wurde. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 125 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 125 wird ein Anstieg der Motordrehzahl auf einen für den Anfahrkomfort des Fahrzeugs günstigen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine erlaubt, der auf der Füllungserhöhung durch Öffnung der Drosselklappe beruht und nicht durch Zündwinkelspätverschiebung kompensiert wird, somit von der aufzubauenden Momentenreserve abgeht. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 130 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 130 wird außerdem im Falle eines aufladbaren Motors ein Betriebspunkt der Brennkraftmaschine angefahren, insbesondere hinsichtlich Motordrehzahl und Motorlast, bei dem ein schnellerer Einsatz des Turboladers begünstigt wird, wodurch der weitere Anfahrvorgang bzw. die Beschleunigung des Fahrzeugs unterstützt wird. Die Motorlast kann dabei beispielsweise in Form eines von dem Motor abzugebenden Drehmomentes, einer einzustellenden Füllung oder einer einzustellenden Kraftstoffeinspritzdauer geeignet vorgegeben werden. Dabei kann die für den günstigen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine für den schnelleren Einsatz des Abgasturboladers beim Anfahrvorgang erforderliche Drehzahl und Motorlast beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert werden. Die benötigte Drehzahl und Motorlast kann dabei wiederum durch entsprechende Öffnung der Drosselklappe seitens der zweiten Prüfeinheit 25 zur Verfügung gestellt werden, ohne dass die dadurch bedingte Füllungserhöhung durch Zündwinkelspätverstellung kompensiert wird. Somit geht auch die Einstellung des für den schnelleren Einsatz des Turboladers günstigen Betriebspunktes der Brennkraftmaschine von der Bildung der Momentenreserve ab. Anschließend wird das Programm verlassen.
  • Der Ablaufplan nach 5 kann auch für die erste Ausführungsform der Erfindung Verwendung finden, indem die Programmpunkte 105 und 110 weggelassen und der Reserveaufbau der Programmpunkte 120 unabhängig von der Geschwindigkeit des Loslassens des Kupplungspedals 30 durchgeführt wird. Bei Programmpunkt 115 wird dann geprüft, ob der Kupplungsschalter vom geschlossenen in den geöffneten Schaltzustand übergeht bzw. das Kupplungssignal K in den zurückgesetzten Zustand springt. Ist dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 120 verzweigt, andernfalls wird zu Programmpunkt 100 verzweigt. Ansonsten läuft das Programm nach 5 wie zuvor beschrieben ab, wobei die Ja-Verzweigung von Programmpunkt 100 direkt auf Programmpunkt 115 führt.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird für einen bevorstehenden Anfahrvorgang schnell eine Reserve für die Ausgangsgröße des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, um damit den Anfahrkomfort zu erhöhen bzw. im Extremfall ein Abwürgen des Motors zu vermeiden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung wird durch die nur situationsbedingte kurzfristige Anhebung der Füllung unmittelbar vor dem bevorstehenden Anfahrvorgang der zusätzliche Kraftstoffverbrauch minimiert und gleichzeitig eine maximale Reserve für die Ausgangsgröße des Fahrzeugs zum Anfahren bereitgestellt. Somit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung kurzfristig eine deutlich erhöhte Füllung und damit verbundene Reserve für die Ausgangsgröße des Fahrzeugs bereitgestellt und damit die Anfahrschwäche behoben.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, bei dem zur Detektion eines bevorstehenden Anfahrvorgangs geprüft wird, ob eine Kupplungsbetätigung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der bevorstehende Anfahrvorgang dann detektiert wird, wenn bei eingelegtem Gang oder bei eingelegter Fahrstufe eine Kupplungsbetätigung in Richtung eines Schließens der Fahrzeugkupplung detektiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung mittels eines Kupplungsschalters (1) detektiert wird, der vor dem Schließen der Fahrzeugkupplung einen für die Schließrichtung der Fahrzeugkupplung charakteristischen Schaltvorgang durchführt, wobei bei Erkennen dieses charakteristischen Schaltvorgangs die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung erkannt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung mittels eines Kupplungspositionssensors (5) detektiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Verlauf der Kupplungsbetätigung ausgewertet wird und dass die Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung in Abhängigkeit der Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Kupplungsbetätigung detektiert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Detektion der Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung eine Reserve für eine Ausgangsgröße des Fahrzeugs gebildet wird, die mit dem Schließen der Fahrzeugkupplung zumindest teilweise abgerufen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reserve an einer vorgegebenen Position der Fahrzeugkupplung vor dem Schließen der Fahrzeugkupplung gebildet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geschwindigkeit für die Bildung der Reserve abhängig von einem zeitlichen Verlauf der Kupplungsbetätigung eingestellt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reserve bei steigender Geschwindigkeit der Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung schneller gebildet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reserve durch Erhöhung einer Luftzufuhr zu einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs und Zündwinkelspätverstellung gebildet wird.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Detektion der Kupplungsbetätigung in Richtung des Schließens der Fahrzeugkupplung eine Motordrehzahl des Fahrzeugs angehoben wird.
  11. Vorrichtung (10, 15) zum Betreiben eines Fahrzeugs, mit einer Prüfeinheit (20, 25), die zur Detektion eines bevorstehenden Anfahrvorgangs prüft, ob eine Kupplungsbetätigung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinheit (20, 25) den bevorstehenden Anfahrvorgang dann detektiert, wenn sie bei eingelegtem Gang oder bei eingelegter Fahrstufe eine Kupplungsbetätigung in Richtung eines Schließens der Fahrzeugkupplung erkennt.
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