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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung
eines kraftstoffbetriebenen Motors mit einer Sensoreinrichtung zur
Erfassung eines Kraftstoffverbrauchs oder einer Emission des Motors
und einer Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung einer Leistung und/oder
Kraftstoffzufuhr des Motors in Abhängigkeit von dem Signal
der Sensoreinrichtung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende
Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung oder Regelung
eines kraftstoffbetriebenen Motors.
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Kraftfahrzeuge,
die mit einem Kraftstoff betrieben werden, verbrauchen je nach geforderter Leistung
unterschiedliche Kraftstoffmengen. Grundsätzlich ist es
wünschenswert, den Kraftstoffverbrauch möglichst
gering zu halten und dabei jedoch dennoch die gewünschte
Leistung aufbringen zu können. Der Grund hierfür
sind nicht nur die Treibstoffkosten, sondern auch die Emissionen,
die bei der Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt und an die Umgebung
abgegeben werden.
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Aus
der Druckschrift
DE
100 24 231 A1 ist eine Vorrichtung zur Reduzierung des
Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugmotors bekannt. Die Vorrichtung
besitzt eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen des aktuellen Kraftstoffverbrauchs
des Fahrzeugs und eine Einrichtung zur Regelung der Kraftstoffzufuhr
im Motor. Darüber hinaus verfügt sie über eine
Einstelleinrichtung zum Einstellen eines Kraftstoff-Maximalverbrauchs
mit einer zugeordneten Steuereinheit, die einen vorgebbaren Wert
oder Wertebereich für den Verbrauch als Richtwert speichert und überwacht.
Die Steuereinrichtung verhindert ein Überschreiten des
gespeicherten Richtwerts.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Kraftfahrzeug
umweltfreundlicher betreiben zu können.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch
1 und ein Verfahren nach Anspruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird
demnach bereitgestellt eine Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung eines
kraftstoffbetriebenen Motors mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung
eines Kraftstoffverbrauchs oder einer Emission des Motors und einer
Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung einer Leistung und/oder Kraftstoffzufuhr
des Motors in Abhängigkeit von einem Signal der Sensoreinrichtung,
wobei mit der Begrenzungseinrichtung die Leistung und/oder Kraftstoffzufuhr
des Motors so begrenzbar ist, dass die Kosten für den Kraftstoffverbrauch
und/oder die Emission einen jeweils vorgebbaren Grenzwert nicht überschreiten.
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Darüber
hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein
Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines kraftstoffbetriebenen
Motors durch Erfassen eines Kraftstoffverbrauchs oder einer Emission des
Motors und Begrenzen einer Leistung und/oder Kraftstoffzufuhr des
Motors, wobei die Leistung und/oder Kraftstoffzufuhr des Motors
so begrenzt wird, dass die Emission und/oder die Kosten für
den Kraftstoffverbrauch einen jeweils vorgebbaren Grenzwert nicht überschreiten.
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In
vorteilhafter Weise kann so eine andere Art und Weise bereitgestellt
werden, die Leistung und/oder Kraftstoffzufuhr des Motors und damit
die Umweltbelastung zu begrenzen. Speziell kann der Verbrauch dadurch
begrenzt werden, dass als Parameter die Kosten für eine
bestimmte Fahrstrecke oder die Kosten pro gefahrenem Kilometer begrenzt werden.
Darüber hinaus kann als begrenzender Parameter auch die
Emission, die letztendlich die tatsächliche Umweltbelastung
beziffert, herangezogen werden.
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Vorzugsweise
betrifft die Emission den CO2-Ausstoß. Gegebenenfalls ist
es günstig, wenn die Begrenzungseinrichtung durch ein Signal
von außen, z. B. von einer anderen Fahrzeugkomponente, deaktivierbar
ist.
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Besonders
vorteilhaft wird die obige Steuer- bzw. Regelungsvorrichtung in
einem Kraftfahrzeug eingesetzt, wobei die Begrenzungseinrichtung
bei einem Kick Down und/oder bei einer Fahrgeschwindigkeit unter
einem vorgegebenen Wert deaktiviert wird. Zur Fahrerinformation
kann ein Geschwindigkeitsmesser in Abhängigkeit von der Emission
oder dem Kraftstoffverbrauch einerseits und dem Grenzwert andererseits
seine Farbe ändern.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert.
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In
denen zeigen:
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1 einen
Stellhebel zur Eingabe eines Grenzwerts hinsichtlich des Verbrauchs
eines kraftstoffbetriebenen Motors;
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2 einen
Geschwindigkeitsmesser mit Emissionsanzeige und
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3 den
Geschwindigkeitsmesser von 2 mit zusätzlicher
Grenzwertanzeige.
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Die
nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele
stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
dar.
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Konzeptionell
kann der Fahrer heutzutage vielfältig seine Mobilitätswünsche
durch verschiedene Assistenzsysteme verwirklichen lassen. So lässt sich
beispielsweise die Höchstgeschwindigkeit eines Fahrzeugs
mit einem so genannten „Speed-Limiter” begrenzen.
Eine Dauergeschwindigkeit lässt sich mit einem „Tempomat” festlegen.
Die Einhaltung eines Mindestabstands zum Vordermann lässt
sich mithilfe einer so genannten „Distronic” automatisch
einhalten. Erfindungsgemäß kommt nun zu diesen
genannten Assistenzsystemen ein so genannter „CO2-Limiter”,
der symbolisch für einen allgemeinen Emissionsbegrenzer
steht. Mit diesem CO2-Limiter lässt sich der Höchstverbrauch
indirekt über die Höchstemission begrenzen. Darüber
hinaus wird im Folgenden als weiteres Assistenzsystem ein Kosten-Limiter vorgestellt,
mit dem sich ebenfalls der Verbrauch indirekt über die
Kosten begrenzen lässt.
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Der
CO2-Limiter ermöglicht es, proaktiv den Verbrauch (äquivalente
Emissionen) zu limitieren. Die Längsdynamik des Fahrzeugs
wird dementsprechend beeinflusst. In Abhängigkeit von Gelände,
Beladung, Wetter etc. garantiert das Fahrzeug schnellstmögliches
Ankommen unter den festgesetzten Kriterien von Emissionen, Verbrauch
und/oder Kosten, während bislang vorhandene Eco-Systeme allenfalls
die Leistungsaufnahme einzelner Verbraucher bedarfsgerecht regulieren.
Mit der Erfindung kann insbesondere die Möglichkeit geschaffen
werden, maximale Kosten oder eine Maximalemission zu wählen
und dies mit einem situativen Eingriff in die Längsdynamik
des Fahrzeugs zu verknüpfen.
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Die
Steuerung eines kraftstoffbetriebenen Motors mit einem CO2-Limiter
lässt sich analog wie bei einer Steuerung beispielsweise
mit einem Speed-Limiter umsetzen. Der Grenzwert eines CO2-Limiters
lässt sich beispielsweise mit einem Hebel gemäß 1 einstellen.
Ein derartiger Hebel ist beispielsweise an der Lenksäule ähnlich
einem Blinkerhebel befestigt.
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Im
Ruhezustand des Fahrzeugs ist das Assistenzsystem, d. h. die erfindungsgemäße
Steuerungs- bzw. Regelungsvorrichtung, ausgeschaltet. Das Assistenzsystem
verfügt hier sowohl über einen CO2-Limiter als
auch über einen Speed-Limiter. Im Ruhezustand des Fahrzeugs
sind beide Begrenzer ausgeschaltet. Im Betrieb des Fahrzeugs lässt
sich der Speed-Limiter durch einmaliges Drücken 2 des Hebels 1 aktiveren.
Damit ist die Maximalgeschwindigkeit für den nachfolgenden
Betrieb des Fahrzeugs begrenzt. Der CO2-Limiter des Fahrzeugs bleibt durch
das einmalige Drücken 2 ausgeschaltet.
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Bei
zweimaligem Drücken 3 beziehungsweise einem zweiten
Drücken wird der CO2-Limiter aktiviert und der Speed-Limiter
wieder ausgeschaltet. Damit ist die CO2-Emission für den
nachfolgenden Betrieb des Fahrzeugs begrenzt. Bei dreimaligem Drücken 4 beziehungsweise
einem dritten Drücken werden das Assistenzsystem CO2-Limiter
und das Assistenzsystem Speed-Limiter ausgeschaltet beziehungsweise
in den Ruhezustand versetzt.
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Durch
Auf- und Abbewegen des Hebels 1 senkrecht zu der axialen
Richtung des Hebels 1 lässt sich die CO2-Grenze
individuell einstellen. Insbesondere kann durch Hoch-Tippen entsprechend
dem Pfeil 5 in 1 die CO2-Grenze um +1 Gramm
erhöht werden. Wird der Hebel 1 etwas länger
nach oben gehalten, z. B. mehr als 0,5 s, so wird die CO2-Grenze
um +10 Gramm erhöht. Umgekehrt lässt sich die
CO2-Grenze durch Herunter-Tippen in Richtung des Pfeils 6 um –1
Gramm verringern. Durch Herunter-Halten des Hebels 1 für
beispielsweise mehr als 0,5 s lässt sich die CO2-Grenze
hier um –10 Gramm senken. Die oben genannten Masse- und
Zeitwerte sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Die Geschwindigkeitsgrenze
des Speed-Limiters kann ähnlich im Speed-Limiter-Modus
durch Auf- und Abbewegen des Hebels 1 angepasst werden.
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Der
Startwert bei der Aktivierung kann benutzergesteuert durch verschiedene
Optionen festgelegt werden. Gemäß einer ersten
Option kann ein aktueller Durchschnittsverbrauch beziehungsweise eine
aktuelle Durchschnittsemission beziehungsweise aktuelle Durchschnittskosten
seit dem Start als Startwert für das jeweilige Begrenzungssystem
verwendet werden. Gemäß einer zweiten Option kann der
Startwert fahrzeugspezifisch festgelegt werden, beispielsweise 120%
des NEFZ-Werts (neuer europäischer Fahrzyklus). Entsprechend
einer dritten Option kann auch der letzte eingestellte Wert als
Startwert verwendet werden.
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Der
Einstellbereich, in dem der Emissionsgrenzwert beziehungsweise der
Geschwindigkeitsgrenzwert einstellbar ist, kann vorgegeben sein.
Ein Beispiel eines Bereichs wäre 50% bis 200% des NEFZ-Werts.
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Das
Assistenzsystem kann durch äußere Einflüsse
ausgeschaltet beziehungsweise überstimmt werden. Hierzu
sind gegebenenfalls entsprechende Eingänge an dem Assistenzsystem
vorzusehen. Beispielsweise kann der CO2-Limiter beziehungsweise
der Speed-Limiter durch einen Kick Down überstimmt werden.
Eine andere Möglichkeit der Überstimmung wäre
eine automatische Deaktivierung bei Langsamfahrt bis z. B. 50 km/h
gegebenenfalls mit Fehlermeldung. Diese Überstimmmöglichkeiten
können beispielsweise softwaregesteuert als Optionen bereitgestellt
werden.
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Darüber
hinaus kann auch ein Arbeitsbereich definiert werden, in dem die
Assistenzsysteme überhaupt aktiv sein können.
Der Arbeitsbereich lässt sich beispielsweise durch die
Geschwindigkeit definieren. Standardmäßig könnte
der Arbeitsbereich den gesamten Geschwindigkeitsbereich abdecken. Eventuell
kann aber auch, wie oben angedeutet wurde, eine Einschränkung
bei Langsamfahrt, z. B. unter 50 km/h, erfolgen.
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Das
obige Beispiel bezieht sich auf einen CO2-Limiten beziehungsweise
Speed-Limiter. Eine ähnliche Logik beziehungsweise ein ähnlicher
Aufbau lässt sich auch für einen Kosten-Limiter
realisieren, mit dem sich die Kraftstoffkosten für eine
bestimmte Wegstrecke oder auf eine bestimmte Kostenhöhe
pro Fahrstrecke reduzieren lassen. Der Zusatzaufwand besteht dann
lediglich darin, den Kraftstoffpreis in das System einzugeben beziehungsweise
aktuell zu halten.
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In 2 ist
ein Ausschnitt eines Kombiinstruments dargestellt, auf dem speziell
ein Geschwindigkeitsmesser zu erkennen ist. Zusätzlich
zu der Geschwindigkeit wird in dem dargestellten Kombiinstrument
sowohl der CO2-Grenzwert als auch der zugehörige Verbrauch
angezeigt. Die virtuelle Nadel 7 des Geschwindigkeitsmessers
kann unterschiedliche Farben annehmen. Ist die Nadel grün
gefärbt, so bedeutet dies, dass der aktuelle Durchschnittsverbrauch
beziehungsweise die aktuelle Durchschnittsemission kleiner als der
entsprechende Verbrauchsgrenzwert beziehungsweise Emissionsgrenzwert
ist. Wechselt die Nadel 7 ihre Farbe zu Weiß,
entspricht der aktuelle Durchschnittsverbrauch beziehungsweise die
aktuelle Durchschnittsemission dem entsprechenden Grenzwert.
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In
dem Beispiel von 3 ist das Kombiinstrument dahingehend
erweitert, dass auch eine Momentanverbrauchsanzeige erfolgt. Ein
beispielsweise roter Strich 8 symbolisiert die Limiter-Einstellung. Ein
grüner Strich 9 symbolisiert den aktuellen Durchschnittsverbrauch.
Diese Momentananzeige kann nicht nur für den Verbrauch,
sondern auch für die momentane Emission beziehungsweise
die momentanen Kosten alternativ oder zusätzlich genutzt
werden.
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In
vorteilhafter Weise lässt sich durch die in den obigen
Beispielen geschilderten Ausführungsbeispiele eine Emissionsbegrenzung
beziehungsweise eine Verbrauchsbegrenzung für den Fahrer
komfortabel erreichen.
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- 1
- Hebel
- 2
- Drücken
- 3
- Drücken
- 4
- Drücken
- 5
- Pfeil
- 6
- Pfeil
- 7
- Nadel
- 8
- Strich
- 9
- Strich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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