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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Motors, ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt sowie ein Kraftfahrzeug. Zur Motorsteuerung ist eine von einem Nutzer oder Fahrer bedienbare Steuerungsvorrichtung vorgesehen, die zur Einstellung wenigstens eines Betriebsparameters des Motors ausgebildet ist.
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Derartige Steuerungsvorrichtungen sind bekannt, beispielsweise in Form eines Gaspedals. Zwischen der Stellung des Gaspedals und der Leistung des Motors besteht ein Zusammenhang, den man als Gaspedalkennlinie bezeichnet.
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Bei älteren Kraftfahrzeugen besteht eine direkte, kraftübertragende Verbindung zwischen dem Gaspedal und zum Beispiel einer Drosselklappe oder einem Schieber mittels eines Seilzuges oder eines Gestänges. Mit der Drosselklappe oder dem Schieber lässt sich der Luftdurchsatz zu den Zylindern regeln und damit die Leistung des Motors. Auch bei Fahrzeugen mit Einspritzanlage oder bei Fahrzeugen mit Dieselmotoren waren derartige mechanische Verbindungen üblich, hier wird jedoch die der Verbrennung zugeführte Treibstoffmenge reguliert.
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In der jüngeren Vergangenheit wurde bei einigen Fahrzeugen die direkte mechanische Verbindung des Gaspedals mit einem leistungsregulierenden Element des Motors durch eine elektronische Steuerung ersetzt, bei der die Stellung des Gaspedals sensorisch erfasst und an eine Motorsteuerung weitergegeben wird. Die Motorsteuerung setzt diese Informationen in Stellwerte für z. B. Drosselelemente bzw. Einspritzsysteme des Motors um. Die Motorsteuerung verwendet hierzu eine Kennlinie, die jeder Gaspedalstellung eine bestimmte Motorkenngröße, zum Beispiel Motorleistung, zuordnet und regelt anhand der Kennlinie die Drosselelemente oder Einspritzsysteme entsprechend.
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Üblich sind einerseits lineare Kennlinien, die bei 100% Gaspedalstellung 100% der Motorleistung bereitstellen. Andererseits gibt es auch Gaspedalkennlinien, die zur Energieersparnis bei voller Gaspedalstellung keine 100% Motorleistung bereitstellen, sondern beispielsweise nur 60 Prozent der maximalen Motorleistung. Nachteilig hieran ist, dass das Fahrzeug hiermit relativ träge und unsportlich wirkt. Nur bei Aktivierung einer vollständig durchgetretenen Stellung, die die 100%-Gaspedalstellung überschreitet, meist ”Kick-down” genannt, werden 100% Motorleistung angeboten. Des Weiteren ergibt sich hiermit der Nachteil, dass die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs nur bei durchgetretenem Kick-down erreicht werden kann, nicht jedoch in der normalen 100-Prozent-Stellung.
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Darüber hinaus ist bekannt, die Kennlinie derart auszugestalten, dass das Fahrverhalten sportlicher wirkt. Dabei wird von einer linearen Kennlinie abgewichen und eine meist gekrümmte Kennlinie verwendet, die bis zu 100%-Gaspedalstellung stets oberhalb einer linearen Gaspedalstellung liegt, also bereits bei verhältnismäßig kleinen Gaspedalstellungen verhältnismäßig viel Leistung bereitstellt. Nachteilig hieran ist, dass eine derartige sportliche Kennlinie zum zügigen Fahren animiert und damit einen unerwünschten Mehrverbrauch hervorruft.
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Insgesamt zeigen sich die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zur Anpassung der Kennlinie eines Kraftfahrzeuges als wenig praxistauglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Steuerung eines Motors, ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt sowie ein Kraftfahrzeug anzugeben, welche die Nachteile aus dem Stand der Technik zumindest teilweise überwinden und die es insbesondere erlauben, eine bedarfsgerechte Motorleistung in Abhängigkeit von Fahrsituation und Gaspedalstellung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Computerprogramm gemäß dem nebengeordneten Anspruch 9, ein Computerprogrammprodukt gemäß dem nebengeordneten Anspruch 10 sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 11. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung eines Motors eines Kraftfahrzeuges sieht vor, dass wenigstens ein Wert eines Betriebsparameters des Motors durch einen Nutzer mittels einer Steuerungsvorrichtung vorgegeben wird. Die Steuerungsvorrichtung ist dabei dazu geeignet, mehrere Stellungen einzunehmen oder mehrere Stellungen aufzuweisen, um einen Wert aus wenigstens einer Mehrzahl von Werten des wenigstens einen Betriebsparameters vorzugeben. Der Wert des Betriebsparameters wird gemäß einer Kennlinie aus der Stellung der Steuerungsvorrichtung abgeleitet.
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Ein derartiger Betriebsparameter des Motors kann beispielsweise eine Leistungsabgabe, ein Motordrehmoment, eine Leistungsaufnahme oder dergleichen sein. Der Wert kann zwischen 0 und 100% liegen, also jeweils der Maximalwert des jeweiligen Betriebsparameters, also zum Beispiel Maximalleistung, Maximaldrehmoment oder maximale Leistungsaufnahme.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Wert des Betriebsparameters in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebszustand des Kraftfahrzeuges ausgewählt wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass nicht nur eine einzige starre Kennlinie vorliegt, die eine wahrgenommene Motorcharakteristik bedingt, sondern dass Werte derart situations- und bedarfsgerecht ausgewählt werden können. Somit lässt sich z. B. das Empfinden eines sehr trägen Motors oder eines besonders agilen oder sportlichen Motors vermeiden, was insgesamt ein angenehmes, ökonomisches Fahren ermöglicht.
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Gemäß einer ersten möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Betriebszustand des Kraftfahrzeuges die Geschwindigkeit desselben ist. Auf diese Weise kann bei höheren Geschwindigkeiten eine höherer Wert bei gleicher Stellung ausgewählt werden, was das Erreichen der Maximalgeschwindigkeit bei normaler 100%-Gaspedalstellung ermöglicht. Das Aktivieren des Kick-downs ist dann nicht mehr nötig.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Betriebszustand der eingelegte Gang ist. Es hat sich gezeigt, dass die unteren Gänge hauptsächlich zum Beschleunigen verwendet werden, nicht aber zum Fahren mit konstanter Geschwindigkeit. In diesen niedrigen Gängen ist eine Auswahl eines niedrigeren Wertes des Betriebsparameters nicht besonders wirtschaftlich, insbesondere, da sich gezeigt hat, dass ein zügiges Beschleunigen bis zur gewünschten Geschwindigkeit am ökonomischsten ist.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Betriebszustand die Umgebung des Kraftfahrzeuges ist. Diese kann mittels verschiedener Sensoren erfasst werden, z. B. GPS, Radar, Lidar, Kamera oder dergleichen. Auf diese Weise kann Geschwindigkeitsbegrenzungen oder Gefahrensituationen Rechnung getragen werden, indem z. B. eine agressive Kennlinie bereitgestellt wird, um dem Fahrer für ein Ausweichmanöver die volle Motorleistung zur Verfügung stellen zu können. Wenn z. B. eine Kamera den Straßenverlauf beobachtet, kann bereits vor anstehenden Steigungen eine geeignete Kennlinie gewählt werden.
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Eine weitere mögliche Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass der Betriebszustand eine Motortemperatur ist. Motortemperatur kann beispielsweise eine Wassertemperatur des Kühlwassers des Motors, eine Öltemperatur oder dergleichen sein. Auf diese Weise lässt sich das Abrufen hoher Motorleistungen bei kaltem Motor möglichst vermeiden, was zur Erhöhung der Motorlebensdauer beiträgt.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Betriebszustand die Neigung des jeweiligen Kraftfahrzeuges ist. Insbesondere kann es bei Bergauffahren sinnvoll sein, einen höheren Wert des Betriebsparameters vorzusehen, um eine konstante Geschwindigkeit bei konstanter Gaspedalstellung zu ermöglichen. Umgekehrt reicht bei Bergabfahrten eine niedrigere Gaspedalstellung aus, um die gleiche Geschwindigkeit zu halten.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Betriebszustand eine Zuglast des Kraftfahrzeuges ist, welche aus der Beladung des Fahrzeuges und/oder aus einer Anhängelast resultieren kann, wenn beispielsweise das Fahrzeug mit einem Anhänger bewegt wird.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung ein Gaspedal ist, und/oder dass der Betriebszustand eine Leistungsvorgabe und/oder eine Drehmomentvorgabe ist. Das erfindungsgemäße System lässt sich bei einem Gaspedal besonders nutzbringend einsetzen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungsvorrichtung auch eine Geschwindigkeitssteuerungs- oder -regelungsvorrichtung wie ein Tempomat oder ein Fahrassistenzsystem sein. Auch mittels eines Tempomaten oder eines Fahrassistenzsystems wie ACC kann die Geschwindigkeit erhöht werden, sodass der Einsatz der Erfindung auch hier nutzbringend ist.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass unterhalb einer vorgegebenen Geschwindigkeit eine Kennlinie gewählt wird, bei der eine 100%-Stellung der Steuerungsvorrichtung einen bestimmten Wert unterhalb des Maximalwertes des wenigstens einen Betriebsparameters bedingt. Auf diese Weise lassen sich bei höheren Geschwindigkeiten höhere Motorleistungen abrufen.
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Gemäß einer möglichen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass bei einer Maximalstellung der Steuerungsvorrichtung der Maximalwert des Betriebsparameters eingestellt wird. Auf diese Weise kann das Abrufen der vollen Motorleistung bei Bedarf ermöglicht werden, beispielsweise bei Überholvorgängen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Wert des Betriebsparameters gemäß einer Kennlinie ausgewählt wird, welche mit einem Vorfaktor multipliziert wird. Auf diese Weise wird es ermöglicht, eine zum Fahrzeug passende Basiskennlinie herauszuarbeiten, die zum jeweiligen Fahrzeug und seiner Charakteristik passt. Durch Multiplikation dieser Basiskennlinie mit einem Vorfaktor bleibt die Kennliniencharakteristik an sich unverändert, sodass der Fahrer eine Änderung des Wertes des Betriebsparameters in Abhängigkeit vom Betriebszustand gar nicht bewusst wahrnimmt.
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Ein erster unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft ein Computerprogramm, welches in einen Prozessor geladen zur Ausführung des Verfahrens gemäß der zuvor beschriebenen Erfindung ausgelegt ist. Das Computerprogramm implementiert das Verfahren steuerungstechnisch.
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Ein weiterer unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, auf dem ein entsprechendes Computerprogramm gespeichert ist. Ein solches Computerprogrammprodukt kann ein beliebiger Datenspeicher, insbesondere ein RAM-Baustein einer Motorsteuerung sein, jedoch auch ein anderes Speichermedium, wie eine CD-ROM oder dergleichen.
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Ein letzter unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Motor und einer durch den Benutzer bedienbaren Steuerungseinrichtung zur Steuerung wenigstens eines Werts eines Betriebsparameters des Motors, wobei die Steuerungsvorrichtung mehrere Stellungen einnehmen kann und zur Einstellung eines Wertes aus einer Mehrzahl von möglichen Werten des wenigstens einen Betriebsparameters ausgebildet ist und wobei der Wert des Betriebsparameters mittels einer Kennlinie aus der Stellung der Steuerungsvorrichtung ableitbar ist.
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Erfindungsgemäß ist eine Motorsteuerung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, einen Wert eines Betriebsparameters abhängig von wenigstens einem Betriebszustand des Kraftfahrzeuges auszuwählen. Auf diese Weise lässt sich eine bedarfsgerechte Auswahl des Wertes des Betriebsparameters in Abhängigkeit vom Betriebszustand erreichen.
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Gemäß einer ersten möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung ein Gaspedal des Kraftfahrzeuges ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungsvorrichtung auch eine Geschwindigkeitssteuerungs- oder -regelungsvorrichtung wie ein Tempomat oder ein Fahrassistenzsystem sein. Auch mittels eines Tempomaten oder eines Fahrassistenzsystems wie ACC kann die Geschwindigkeit erhöht werden, sodass der Einsatz der Erfindung auch hier nutzbringend ist.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung weist das Gaspedal eine 100%-Stellung und eine Maximalstellung auf. Die Maximalstellung wird ggf. nach Überschreiten eines an die 100%-Stellung angrenzenden Widerstandes aktiviert.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung ist die Motorsteuerung mit einer Geschwindigkeitsmessvorrichtung des Kraftfahrzeuges, einer Gangwahlerkennungsvorrichtung und/oder einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und/oder einer Motortemperaturerfassungsvorrichtung signalleitend verbunden. Diese Vorrichtungen können teilweise ohnehin im Kraftfahrzeug verbaut sein, die Signale müssen der Motorsteuerungsvorrichtung in diesem Fall zur Auswahl einer passenden Kennlinie zur Verfügung stehen können.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung ist die Motorsteuerung mit einem oder mehreren Sensoren signalleitend verbunden, die die Umgebung des Kraftfahrzeuges erfassen. Derartige Sensoren können z. B. GPS, Radar, Lidar, Kamera oder dergleichen. Auf diese Weise kann Geschwindigkeitsbegrenzungen oder Gefahrensituationen Rechnung getragen werden, indem z. B. eine höhere Werte des Betriebsparameters bereitgestellt werden, um dem Fahrer für ein Ausweichmanöver die volle Motorleistung zur Verfügung stellen zu können. Wenn z. B. eine Kamera den Straßenverlauf beobachtet, kann bereits vor anstehenden Steigungen eine geeignete Kennlinie gewählt werden.
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Die Erfindung ist gleichermaßen bei handgeschalteten Kraftfahrzeugen wie auch bei mit automatischen Getrieben versehenen Kraftfahrzeugen, ebenso bei benzingetriebenen, dieselgetriebenen oder gasgetriebenen, elektrogetriebenen oder hybridgetriebenen Fahrzeugen anwendbar.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen schematisch:
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1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges;
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2 Tabellen und Graphen von aus dem Stand der Technik bekannten Kennlinien;
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3 eine Tabelle sowie Kennlinien, wie sie in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gewählt werden;
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4 eine Tabelle und Kennlinien, wie sie in Abhängigkeit vom eingelegten Gang gewählt werden;
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5 eine Tabelle und Kennlinien, wie sie in Abhängigkeit von der Neigung gewählt werden sowie
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6 eine Tabelle und Kennlinien, wie sie in Abhängigkeit von der Zuglast gewählt werden.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 2 mit einem Motor 4, welcher mittels einer Motorsteuerung 6 steuerbar ist. Die Motorsteuerung 6 ist mittels eines Gaspedals 8 steuerbar, welches hierzu signalleitend mit der Motorsteuerung 6 verbunden ist.
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Die Motorsteuerung 6 weist einen Speicher 10, vorliegend ein RAM-Baustein, auf, in welchem ein Computerprogramm gespeichert ist, welches das erfindungsgemäße Verfahren zur Auswahl eines Wertes eines Betriebsparameters verwirklicht, wenn es in einen Prozessor der Motorsteuerung 6 geladen ist.
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Die Motorsteuerung 6 ist mit einer Reihe von Sensoren signalleitend verbunden, so zum Beispiel einer Geschwindigkeitsmessvorrichtung 12, einer Drehmomentmessvorrichtung 14, einem Neigungssensor 16 sowie einem Gangwahlsensor 18. Abhängig von den mittels der Sensoren 12 bis 18 erkannten Betriebsparameter des Kraftfahrzeuges 2, wählt die Motorsteuerung 6 eine passenden passenden Wert des Betriebsparameters entsprechend einer Kennlinie aus dem Speicher 10 aus, die einen Zusammenhang zwischen der Stellung des Gaspedals 8 und der Motorleistung herstellt.
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2 zeigt eine Tabelle sowie mehrere Graphen zur Wiedergabe von Kennlinien aus dem Stand der Technik. Dabei sind drei unterschiedliche Kennlinien gezeigt. Im Koordinatensystem ist auf der Abszisse die relative Gaspedalstellung und auf der Ordinate die Motorleistung wiedergegeben. Dabei zeigt der Graph 20 einen linearen Eins-zu-eins-Zusammenhang zwischen Gaspedalstellung und Motorleistung, wie er traditionell eingesetzt wird.
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Graph 22 zeigt eine flacher verlaufende Kennlinie, die ein ökologisches Fahren ermöglichen soll. Bei 100 Gaspedalstellung werden gemäß diesem Beispiel nur 60 Prozent der maximalen Leistung zur Verfügung gestellt.
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Graph 24 gibt eine besonders sportliche und fahraktive Kennlinie wieder, welche bei gleicher Gaspedalstellung eine höhere Leistung zur Verfügung stellt als die lineare Kennlinie 20. Auf diese Weise wird das Ansprechverhalten verbessert.
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3 zeigt die Auswahl eines Wertes eines Betriebsparameters in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Auf der Abszisse des Koordinatensystems ist die Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergegeben, auf der Ordinate ein Vorfaktor einer fahrzeugspezifischen Kennlinie, wiedergegeben in Prozent.
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100% entsprechen somit einem Vorfaktor von 1, 60 Prozent einem Vorfaktor von 0,6.
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Der Graph 26 entspricht in dieser Darstellung dem Graphen 20 aus 2. Der Graph 28 entspricht dem Graphen 22 aus 2, der einen ökologischen Fahrmodus angibt.
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Graph 30 zeigt die Auswahl eines Wertes eines Betriebsparameters in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 2. Bis zu einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit, hier 130 km/h, entspricht die Wahl des Wertes der ökologischen Kennlinie 28. Bei Überschreiten der 130 km/h wird der Wert entsprechend einer steileren Kennlinie gewählt, bis der Wert schließlich bei 210 km/h entsprechend der Kennlinie 26 gewählt wird. So wird den höheren Fahrwiderständen bei höheren Geschwindigkeiten Rechnung getragen und mehr Leistung bereitgestellt.
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4 zeigt die Abhängigkeit des gewählten Wertes des Betriebsparameters vom eingelegten Gang und der Geschwindigkeit. In den unteren Gängen, dargestellt durch den Graphen 32, wird keine Absenkung des Wertes vorgenommen, bei 100% Gaspedalstellung werden 100% Leistung bereitgestellt.
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Graph 34 zeigt den Kennlinien-Vorfaktor bei mittleren Gängen und Graph 36 den Kennlinien-Vorfaktor bei hohen Gängen. Bei mittleren Gängen wird der Wert des Betriebsparameters bei steigender Geschwindigkeit angehoben von einem Ausgangswert zum Maximalwert, bei höheren Gängen geschieht dies gemäß Graph 36 bei entsprechend höheren Geschwindigkeiten, die dann auch höheren Motordrehzahlen entsprechen.
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5 zeigt die Wahl des Wertes des Betriebsparameters durch Wahl eines Vorfaktors der Kennlinie von Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrbeinsteigung, wobei Graph 38 den Einfluss geringer Fahrbahnsteigungen kleiner 5%, Graph 40 den Einfluss hoher Fahrbahnsteigungen größer als 10% und Graph 42 den Einfluss von mittleren Fahrbahnsteigungen zeigt.
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Bei niedrigen Fahrbahnsteigungen muss keine Anhebung des Wertes des Betriebsparameters vorgenommen werden, bei hohen Steigungen ist dies jedoch im Rahmen der Erfindung ratsam.
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Bei mittleren Steigungen findet eine Anhebung des Kennlinien-Vorfaktors bei höheren Geschwindigkeiten statt.
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6 zeigt zuletzt die Abhängigkeit des Wertes des Betriebsparameters von der Zuglast, wobei Graph 44 den Zustand bei normaler Zuladung zeigt, Graph 46 den Zustand bei hoher Zuladung und Graph 48 den Zustand bei zusätzlicher Anhängelast.
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Bei hoher Zuladung ist es ratsam, den Kennlinien-Vorfaktor bei höheren Geschwindigkeiten anzuheben, um mehr Leistung bereitzustellen.
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Bei Verwendung eines Anhängers spielen höhere Geschwindigkeiten keine besondere Rolle, jedoch werden zum zügigen Beschleunigen hohe Drehmomente erfordert, weswegen hier keine Absenkung des Wertes des Betriebsparameters vorgesehen ist. Oberhalb von innerörtlichen Geschwindigkeiten spielt das Beschleunigungsvermögen eines Gespanns keine besondere Rolle mehr und eine Absenkung des Wertes des Betriebsparameters kann vorgenommen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Motor
- 6
- Motorsteuerung
- 8
- Gaspedal
- 10
- Speicher
- 12
- Geschwindigkeitsmessvorrichtung
- 14
- Drehmomentmeßvorrichtung
- 16
- Neigungssensor
- 18
- Gangwahlsensor
- 20 bis 48
- Kennliniengraphen
