DE102010033516A1

DE102010033516A1 - Verfahren und Steuervorrichtung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010033516A1
Application number: DE102010033516A
Authority: DE
Inventors: Torsten Mueller
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2012-02-09
Also published as: US20120035822A1; CN102374048A; US8589047B2; CN102374048B

Abstract

Ein Gegenstand der Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (1) eines Kraftfahrzeugs (2) während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors (1), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist. Es erfolgt ein Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Fahrpedals (3) des Kraftfahrzeugs (2). Zudem erfolgt ein Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Bremspedals (4) des Kraftfahrzeugs (2). Weiterhin erfolgt ein Verstellen einer in einem Ansaugtrakt (5) des Verbrennungsmotors (1) angeordneten Drosselklappe (6) in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals (3) und in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4). Die Drosselklappe (6) wird in eine zumindest teilweise geöffnete Position verstellt, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) einen ersten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, und die Drosselklappe (6) wird in eine geschlossene Position verstellt, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

Description

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors, eine Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Betreiben eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs zumindest während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors, ein Kraftfahrzeug mit einer Steuervorrichtung, ein Computerprogramm und ein computerlesbare Medium.
Aus der DE 199 08 408 A1 sind ein Verfahren und ein Steuergerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem Brennraum, in den direkt Kraftstoff eingespritzt und in einem Homogen- oder Schichtladungsbetrieb verbrannt wird, und mit einem mit einem Saugrohr verbundenen Unterdruckspeicher, der für die Servoeinrichtungen des Kraftfahrzeugs erforderliche Hilfsenergie bereitstellt, bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass während des Schichtladungsbetriebs der Brennkraftmaschine eine am Saugrohr vorgesehene Drossel derart verstellt wird, dass sich der Druck im Saugrohr verringert, falls eine sich ausblendende Einspritzung insbesondere aufgrund eines Schubabschaltens oder eine Druckbeaufschlagung des Unterdruckspeichers durch wenigstens eine Servoeinrichtung vorliegt.
Aufgabe der Anmeldung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors, eine Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Betreiben eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs zumindest während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors, ein Kraftfahrzeug mit einer Steuervorrichtung, ein Computerprogramm und ein computerlesbare Medium anzugeben, welche für einen Einsatz in Verbindung mit Energiesparkonzepten des Verbrennungsmotors geeignet sind und dabei zudem einen ausreichenden Unterdruck für einen Bremskraftverstärker des Kraftfahrzeugs bereitstellen.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors weist gemäß einem Aspekt der Anmeldung folgende Schritte auf. Es erfolgt ein Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs, wobei der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals kennzeichnet, wie weit das Fahrpedal gedrückt ist. Zudem erfolgt ein Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Bremspedals des Kraftfahrzeugs, wobei der Niederdrückungsgrad des Bremspedals kennzeichnet, wie weit das Bremspedal gedrückt ist. Darüber hinaus erfolgt ein Verstellen einer in einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors angeordneten Drosselklappe insbesondere in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals und in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Bremspedals. Dabei wird die Drosselklappe in eine zumindest teilweise geöffnete Position verstellt, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals einen ersten vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder unterschreitet, und wobei die Drosselklappe in eine geschlossene Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Das Verfahren zum Betreiben des Verbrennungsmotors während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors gemäß der Anmeldung ermöglicht dadurch, dass die Drosselklappe in eine zumindest teilweise geöffnete Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals einen ersten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, und die Drosselklappe in eine geschlossene Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, einen Einsatz in Verbindung mit Energiesparkonzepten des Verbrennungsmotors, wobei zudem ein ausreichend großes Motorbremsmoment und/oder ein ausreichender Unterdruck für einen Bremskraftverstärker des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden.
Das Verfahren gemäß der Anmeldung geht dabei von der Überlegung aus, dass Steuerungskonzepte für Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren zunehmend Energie- bzw. CO₂-Sparkonzepte vorsehen, bei denen im Schubbetrieb des Verbrennungsmotors möglichst viel der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs in andere Energieformen umgewandelt wird. Bei diesen Konzepten ist es nicht erforderlich oder sogar unerwünscht, dass der Verbrennungsmotor im Schubbetrieb eine hohe Bremskraft aufbringt, da die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs möglichst anderweitig genutzt werden soll.
Jedoch ist es für einen zuverlässigen Betrieb des Kraftfahrzeugs erforderlich, dass für einen Bremskraftverstärker des Kraftfahrzeugs ein hinreichender Unterdruck bereitgestellt wird, um einen befriedigenden Betrieb des Bremskraftverstärkers zu ermöglichen. Dies wird in dem Verfahren gemäß der Anmeldung dadurch erreicht, dass die Drosselklappe in eine geschlossene Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals den zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Dadurch kann in Bremssituationen des Kraftfahrzeugs in vorteilhafter Weise der erforderliche Unterdruck für den Bremskraftverstärker und ein maximales Bremsmoment des Verbrennungsmotors und damit insgesamt ein maximaler Bremseffekt erreicht werden, wohingegen die Drosselklappe in eine zumindest teilweise geöffnete Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals den ersten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Dies ermöglicht es in beiden Fällen, möglichst viel der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs anderweitig zu nutzen, was in vorteilhafter Weise zu einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und damit einer Verringerung an Abgasen, insbesondere CO₂, des Verbrennungsmotors führt.
Bevorzugt ist der erste vorbestimmte Schwellenwert identisch mit dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache Durchführung des Verfahrens zum Betreiben des Verbrennungsmotors.
Weiterhin erfolgt zudem bevorzugt ein Abschalten einer Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors während des Schubbetriebs des Verbrennungsmotors. Dies führt zu einem weiter verringerten Kraftstoffverbrauch und damit einer weiteren Reduktion an Abgasen des Verbrennungsmotors.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Ermitteln des Niederdrückungsgrades des Fahrpedals ein Ermitteln einer Betätigung des Fahrpedals und/oder das Ermitteln des Niederdrückungsgrades des Bremspedals ein Ermitteln einer Betätigung des Bremspedals. In der letztgenannten Ausführungsform wird die Drosselklappe in die zumindest teilweise geöffnete Position verstellt, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals eine nicht vorhandene Betätigung des Bremspedals kennzeichnet, d. h. falls der Niederdrückungsgrad 0% des maximal möglichen Niederdrückungsgrades bzw. 0°, ausgehend von der Ruhestellung des Bremspedals, ist und in die geschlossene Position verstellt, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals eine Betätigung des Bremspedals kennzeichnet. Dies ermöglicht wiederum in vorteilhafter Weise eine einfache Durchführung des Verfahrens zum Betreiben des Verbrennungsmotors.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Drosselklappe derart in die zumindest teilweise geöffnete Position verstellt, dass die Drosselklappe einen sie durchströmenden Gasstrom bei dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals weniger drosselt als bei nicht durchgeführtem Schubbetrieb. Die Drosselklappe wird somit weiter geöffnet als sie außerhalb des Schubbetriebs bei der jeweiligen Fahrpedalstellung geöffnet wäre. Dadurch wird die Verzögerungswirkung des Verbrennungsmotors in diesem Betriebszustand weiter vermindert, wodurch die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in erhöhtem Maße für andere Zwecke einsetzbar ist.
Besonders bevorzugt wird die Drosselklappe in eine weitgehend oder vollständig geöffnete Position, insbesondere in eine nicht drosselnde Position, verstellt, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals den ersten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Dadurch drosselt die Drosselklappe den sie durchströmenden Gasstrom geringstmöglich, wodurch die Verzögerungswirkung des Verbrennungsmotors in diesem Betriebszustand minimiert wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt zudem ein Umwandeln von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie mittels zumindest eines Generators des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Lichtmaschine des Kraftfahrzeugs, und ein Speichern der elektrischen Energie in zumindest einer Energiespeichervorrichtung des Kraftfahrzeugs während des Schubbetriebs des Verbrennungsmotors.
Besonders bevorzugt ist der zumindest eine Generator dabei als Generator mit geregelter Ausgangsspannung, welcher auch als RVC-Generator (”Regulated Voltage Control Generator”) bezeichnet wird, ausgebildet. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, die zur Verfügung stehende kinetische Energie des Kraftfahrzeugs während des Schubbetriebs des Verbrennungsmotors in einem möglichst hohen Maß in elektrischer Energie umzuwandeln, indem die Ausgangsspannung des Generators während des Schubbetriebs erhöht und damit der Ladevorgang der Energiespeichervorrichtung beschleunigt wird. Außerhalb des Schubbetriebs des Verbrennungsmotors kann die Ausgangsspannung des Generators zudem erniedrigt werden oder der Generator vollständig abgeschaltet werden, wodurch der Verbrennungsmotor in diesen Betriebszuständen entlastet wird.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals mittels zumindest eines ersten Potentiometers oder mittels zumindest eines Schalters und/oder der Niederdrückungsgrad des Bremspedals mittels zumindest eines zweiten Potentiometers oder mittels zumindest eines Schalters ermittelt. Dadurch kann der Niederdrückungsgrad des entsprechenden Pedals in einfacher und zuverlässiger Weise möglichst genau ermittelt werden. Bevorzugt wird der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals mittels zwei Potentiometern und/oder der Niederdrückungsgrad des Bremspedals mittels zwei Potentiometern ermittelt.
Die Anmeldung betrifft zudem eine Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Betreiben eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs zumindest während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors. Die Steuervorrichtung weist zumindest eine erste Ermittlungsvorrichtung auf, die zum Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, wobei der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals kennzeichnet, wie weit das Fahrpedal gedrückt ist. Zudem weist die Steuervorrichtung zumindest eine zweite Ermittlungsvorrichtung auf, die zum Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Bremspedals des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, wobei der Niederdrückungsgrad des Bremspedals kennzeichnet, wie weit das Bremspedal gedrückt ist. Darüber hinaus weist die Steuervorrichtung eine Verstellvorrichtung auf, die zum Verstellen einer in einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors angeordneten Drosselklappe ausgebildet ist. Die Steuervorrichtung ist ausgebildet, mittels der Verstellvorrichtung die Drosselklappe in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals und in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Bremspedals derart zu verstellen, dass die Drosselklappe in eine zumindest teilweise geöffnete Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals einen ersten vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder unterschreitet, und dass die Drosselklappe in eine geschlossene Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Die Steuervorrichtung gemäß der Anmeldung weist die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäß der Anmeldung genannten Vorteile auf, welche an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals aufgeführt werden.
Bevorzugt ist der erste vorbestimmte Schwellenwert identisch mit dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert.
In einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung zudem zum Abschalten einer Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors während des Schubbetriebs des Verbrennungsmotors ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuervorrichtung ausgebildet, mittels der Verstellvorrichtung die Drosselklappe derart in die zumindest teilweise geöffnete Position zu verstellen, dass die Drosselklappe einen sie durchströmenden Gasstrom bei dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals weniger drosselt als bei nicht durchgeführtem Schubbetrieb.
Die Steuervorrichtung ist bevorzugt zumindest teilweise Bestanteil einer Motorsteuervorrichtung des Kraftfahrzeugs. Dadurch kann die Steuervorrichtung in vorteilhafter Weise zumindest teilweise in bereits in dem Kraftfahrzeug vorhandenen Komponenten integriert werden.
Die Anmeldung betrifft darüber hinaus ein Kraftfahrzeug mit einer Steuervorrichtung gemäß einer der genannten Ausführungsformen und einem Generator mit geregelter Ausgangsspannung, wobei der Generator zum Umwandeln von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie derart ausgebildet ist, dass während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors die Ausgangsspannung des Generators erhöht wird.
Ferner betrifft die Anmeldung ein Computerprogramm, das, wenn es auf einer Recheneinheit eines Kraftfahrzeugs ausgeführt wird, die Recheneinheit anleitet, folgende Schritte auszuführen. Die Recheneinheit wird angeleitet, ein Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs mittels zumindest einer ersten Ermittlungsvorrichtung auszuführen, wobei der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals kennzeichnet, wie weit das Fahrpedal gedrückt ist. Zudem wird die Recheneinheit angeleitet, ein Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Bremspedals des Kraftfahrzeugs mittels zumindest einer zweiten Ermittlungsvorrichtung auszuführen, wobei der Niederdrückungsgrad des Bremspedals kennzeichnet, wie weit das Bremspedal gedrückt ist. Darüber hinaus wird die Recheneinheit angeleitet, ein Verstellen einer in einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors angeordneten Drosselklappe mittels einer Verstellvorrichtung in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals und in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Bremspedals auszuführen. Die Drosselklappe wird dabei während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors in eine zumindest teilweise geöffnete Position verstellt, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals einen ersten vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder unterschreitet, und in eine geschlossene Position verstellt, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Der erste vorbestimmte Schwellenwert ist bevorzugt identisch mit dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert.
Weiterhin betrifft die Anmeldung ein computerlesbares Medium, auf dem ein Computerprogramm gemäß der genannten Ausführungsform gespeichert ist.
Das Kraftfahrzeug, das Computerprogramm, das auch als elektrische Motorsteuerung (EMS) bezeichnet wird, und das computerlesbare Medium gemäß der Anmeldung weisen die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäß der Anmeldung genannten Vorteile auf, welche an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals aufgeführt werden.
Das Kraftfahrzeug ist in den oben genannten Ausführungsformen bevorzugt ein Personenkraftwagen.
Der Gegenstand der Anmeldung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung;
2A zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung;
2B zeigt die Steuervorrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß 2A.
1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung.
In einem Schritt 30 erfolgt ein Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs, wobei der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals kennzeichnet, wie weit das Fahrpedal gedrückt ist. In der gezeigten Ausführungsform wird der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals dabei mittels zumindest eines ersten Potentiometers ermittelt.
Zudem erfolgt in einem Schritt 40 ein Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Bremspedals des Kraftfahrzeugs, wobei der Niederdrückungsgrad des Bremspedals kennzeichnet, wie weit das Bremspedal gedrückt ist. In der gezeigten Ausführungsform beinhaltet das Ermitteln des Niederdrückungsgrades des Bremspedals dabei ein Ermitteln einer Betätigung des Bremspedals, d. h. es wird ermittelt, ob das Bremspedal betätigt ist oder nicht.
Die Schritte 30 und 40 können auch in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, d. h. der Schritt 40 kann vor dem Schritt 30 durchgeführt werden.
In einem Schritt 50 wird ermittelt, ob der ermittelte Niederdrückungsgrad des Fahrpedals 0% des maximal möglichen Niederdrückungsgrades bzw. 0° bezogen auf die Ruhestellung des Fahrpedals beträgt.
Ist diese Bedingung nicht erfüllt, erfolgt in einem Schritt 60 ein Verstellen einer in einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors angeordneten Drosselklappe in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals. Die einzustellende Position der Drosselklappe kann dabei beispielsweise mittels in einem Kennfeld abgelegter Daten ermittelt werden.
Ist die oben genannte Bedingung erfüllt, erfolgt in einem Schritt 70 bevorzugt ein Aktivieren einer Schubabschaltung des Verbrennungsmotors, d. h. die Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors wird während des Schubbetriebs abgeschaltet.
Weiterhin wird in der gezeigten Ausführungsform kinetische Energie des Kraftfahrzeugs mittels zumindest eines Generators des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt und die elektrische Energie in zumindest einer Energiespeichervorrichtung des Kraftfahrzeugs gespeichert. Der zumindest eine Generator ist dabei in der gezeigten Ausführungsform als Generator mit geregelter Ausgangsspannung ausgebildet, wobei die Ausgangsspannung bei aktivierter Schubabschaltung erhöht und damit eine Ladedauer der Energiespeichervorrichtung verringert wird.
In einem Schritt 80 wird ermittelt, ob das Bremspedal nicht betätig ist. Dazu wird überprüft, ob der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals 0% des maximal möglichen Niederdrückungsgrades bzw. 0° bezogen auf die Ruhestellung des Bremspedals beträgt.
Ist das Bremspedal nicht betätigt, d. h. ist der Niederdrückungsgrad des Bremspedals bei 0% bzw. 0°, erfolgt in der gezeigten Ausführungsform in einem Schritt 90 eine Verstellung der Drosselklappe in eine vollständig geöffnete Position oder eine weitgehend nicht drosselnde Position.
Ist das Bremspedal betätigt, d. h. ist der Niederdrückungsgrad von 0% bzw. 0 Grad verschieden, wird die Drosselklappe in einem Schritt 100 in eine weitgehend oder im Wesentlichen vollständig geschlossene Position verstellt.
Im Anschluss an den Schritt 90 bzw. den Schritt 100 erfolgt wiederum ein Ermitteln des Niederdrückungsgrades des Fahrpedals sowie ein Ermitteln des Niederdrückungsgrades des Bremspedals analog zu den Schritten 30 und 40 und ein entsprechendes Verstellen der Drosselklappe. Wird dabei ermittelt, dass das Fahrpedal nun betätigt ist, wird eine eventuelle Schubabschaltung des Verbrennungsmotors beendet und die Ausgangsspannung des Generators wird bevorzugt reduziert.
Das Verfahren gemäß der gezeigten Ausführungsform ermöglicht somit eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs des Kraftfahrzeugs, wobei zudem ein maximaler Bremseffekt bei einer Betätigung des Bremspedals bereitgestellt wird.
2A zeigt ein Kraftfahrzeug 2 mit einer Steuervorrichtung 14 gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung.
Das Kraftfahrzeug 2 ist in der gezeigten Ausführungsform ein Personenkraftwagen und weist neben der Steuervorrichtung 14 einen Verbrennungsmotor 1 und einen Generator 7 in Form einer Lichtmaschine auf. Weitere Einzelheiten werden im Zusammenhang mit der folgenden Figur näher erläutert.
Dazu zeigt 2B den Verbrennungsmotor 1 und die Steuervorrichtung 14 des Kraftfahrzeugs gemäß 2A. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in 2A werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Der Verbrennungsmotor 1 weist einen Zylinderkopf 28 auf, in dem sich, ebenso wie in einem darunter befindlichen und in 2B nicht gezeigten Motorblock, Verbrennungsräume befinden.
Die zur Verbrennung erforderliche Luft wird über einen Ansaugtrakt 5 angesaugt. In dem Ansaugtrakt 5 ist ein Luftfilter 27 und eine Drosselklappe 6 angeordnet. Die Drosselklappe 6 ist dabei mittels einer Verstellvorrichtung 13 in Form eines Stellmotors verstellbar. Stromabwärts der Drosselklappe 6, d. h. in Strömungsrichtung der angesaugten Umgebungsluft hinter der Drosselklappe 6, gelangt der Luftstrom in ein Saugrohr 25, das die Luft in vier Zweige für vier Brennräume des Verbrennungsmotors 1 verzweigt. Die gezeigte Ausführungsform stellt damit einen Vier-Zylinder-Verbrennungsmotor dar, wobei der Verbrennungsmotor in anderen Ausführungsformen andere Zylinderzahlen, beispielsweise drei, sechs oder acht Zylinder aufweisen kann.
An den Enden der Verzweigungen des Saugrohrs 25 und kurz vor den Brennräumen bzw. deren in 2B nicht dargestellten Einlassventilen befindet sich in jeder Verzweigung je ein Einspritzventil 26, mittels dessen Kraftstoff eingespritzt werden kann, so dass eine Verbrennung in den Brennräumen stattfinden kann. In weiteren Ausführungsformen sind die Einspritzventile in den jeweiligen Brennräumen angeordnet und spritzen den Kraftstoff direkt in die Brennräume ein.
Das verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch wird mittels eines Abgaskrümmers 24 aus dem Verbrennungsmotor 1 herausgeführt.
Der Verbrennungsmotor 1 wird mittels einer Motorsteuervorrichtung 15 gesteuert. Dazu ist der Verbrennungsmotor 1 über eine Steuer- und Verbindungsleitung 18 mit der Motorsteuervorrichtung 15 verbunden. Insbesondere steuert die Motorsteuervorrichtung 15 die Einspritzventile 26.
Die Steuervorrichtung 14 weist in der gezeigten Ausführungsform eine erste Ermittlungsvorrichtung 11 auf, die zum Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Fahrpedals 3 des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, wobei der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals 3 kennzeichnet, wie weit das Fahrpedal 3 gedrückt ist. Dazu ist die erste Ermittlungsvorrichtung 11 über eine Signalleitung 22 mit zumindest einem ersten Potentiometer 9 verbunden, mittels dessen der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals 3 erfasst wird.
Weiterhin weist die Steuervorrichtung 14 eine zweite Ermittlungsvorrichtung 12 auf, die zum Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Bremspedals 4 des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, wobei der Niederdrückungsgrad des Bremspedals 4 kennzeichnet, wie weit das Bremspedal 4 gedrückt ist. Dazu ist die zweite Ermittlungsvorrichtung 12 über eine Signalleitung 23 mit zumindest einem zweiten Potentiometer 10 verbunden, mittels dessen der Niederdrückungsgrad des Bremspedals 4 erfasst wird.
Die erste Ermittlungsvorrichtung 11 und die zweite Ermittlungsvorrichtung 12 sind in der Motorsteuervorrichtung 15 integriert. Damit ist die Steuervorrichtung 14 in der gezeigten Ausführungsform teilweise Bestandteil der Motorsteuervorrichtung 15.
Die Steuervorrichtung 14 ist ausgebildet, mittels der Verstellvorrichtung 13 die Drosselklappe 6 in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals 3 und in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Bremspedals 4 zu verstellen. Die Verstellvorrichtung 13 ist dazu über eine Steuerleitung 21 mit der Steuervorrichtung 14 bzw. der Motorsteuervorrichtung 15 verbunden. Im Fahrbetrieb steuert die Steuervorrichtung 14 die Drosselklappe 6 mittels der Verstellvorrichtung 13 derart, dass abhängig von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals 3 dem Verbrennungsmotor 1 ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird, das zu einem Antriebsdrehmoment gewünschter Größe führt.
Es treten dabei Fahrsituationen auf, in denen die Fahrpedalstellung deutlich reduziert oder das Fahrpedal 3 nicht betätigt wird, sich also in einer Ruheposition befindet. In der gezeigten Ausführungsform aktiviert die Motorsteuervorrichtung 15 bei Vorliegen dieser und weiterer Bedingungen, beispielsweise einer Drehzahl über Leerlaufdrehzahl, einem eingelegten Gang und einer Betriebstemperatur eines Katalysators in einem gewünschten Bereich, eine Schubabschaltung, d. h. eine Abschaltung der Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors 1 in einem Schubbetrieb des Verbrennungsmotors 1. Dazu werden die Einspritzventile 26 derart angesteuert, dass sie keinen Kraftstoff mehr einspritzen.
Bei in derartiger Weise aktivierter Schubabschaltung des Verbrennungsmotors 1 und wenn darüber hinaus die Fahrpedalstellung nicht verändert oder sogar zurückgenommen wird, steuert die Steuervorrichtung 14 die Drosselklappe 6 mittels der Verstellvorrichtung 13 derart, dass die Drosselklappe 6 in eine zumindest teilweise geöffnete Position verstellt wird, wobei in der gezeigten Ausführungsform die Drosselklappe 6 derart verstellt wird, dass sie den sie durchströmenden Gasstrom bei dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals 3 weniger drosselt als bei nicht durchgeführtem Schubbetrieb. Die Drosselklappe 6 wird somit weiter geöffnet als sie außerhalb des Schubbetriebs bei der jeweiligen Fahrpedalstellung geöffnet wäre. Vorzugsweise wird die Drosselklappe 6 in diesem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 in eine vollständig geöffnete Position oder eine weitgehend nicht drosselnde Position verstellt.
Dadurch wird die Verzögerungswirkung des Verbrennungsmotors 1 in diesem Betriebszustand vermindert, so dass die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs für andere Zwecke einsetzbar ist. In der gezeigten Ausführungsform erfolgt dabei ein Umwandeln von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie mittels des Generators 7 und ein Speichern der erzeugten elektrischen Energie in einer Energiespeichervorrichtung 8 des Kraftfahrzeugs. Der Generator 7 ist dazu in nicht näher dargestellter Weise mit dem Verbrennungsmotor 1, beispielsweise über einen Riementrieb, und mit der Energiespeichervorrichtung 8 über eine Verbindungsleitung 20 verbunden. Zudem ist der Generator 7 über eine Verbindungsleitung 19 mit der Motorsteuervorrichtung 15 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform ist der Generator 7 dabei als Generator mit geregelter Ausgansspannung ausgebildet. Bei aktivierter Schubabschaltung des Verbrennungsmotors 1 wird die Ausgangsspannung des Generators 7 erhöht, wodurch die Ladedauer der Energiespeichervorrichtung 8 verringert werden kann. Bei nicht aktivierter Schubabschaltung des Verbrennungsmotors 1 kann die Ausgangsspannung des Generators 7 vermindert oder der Generator 7 gegebenenfalls vollständig abgeschaltet werden, wodurch der Verbrennungsmotor 1 in diesen Betriebszuständen entlastet wird.
Falls hingegen der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals 4 eine Betätigung des Bremspedals 4 kennzeichnet, wird die Drosselklappe 6 in eine geschlossene Position verstellt. Dadurch kann ein erforderlicher Unterdruck für einen nicht dargestellten Bremskraftverstärker und zudem ein größtmögliches Bremsmoment des Verbrennungsmotors 1 bei einer Betätigung des Bremspedals 4 und somit ein größtmöglicher Bremseffekt bereitgestellt werden. Dabei wird auch in dieser Fahrsituation weiterhin die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs mittels des Generators 7 in elektrische Energie umgewandelt und die elektrische Energie in der Energiespeichervorrichtung 8 gespeichert.
In der gezeigten Ausführungsform weist die Motorsteuervorrichtung 15 zudem eine Recheneinheit 16 und ein computerlesbares Medium 17 auf, wobei auf dem computerlesbaren Medium 17 ein Computerprogramm gespeichert ist, das, wenn es auf der Recheneinheit 16 ausgeführt wird, die Recheneinheit 16 anleitet, die genannten Schritte des Verfahrens gemäß der Anmeldung, insbesondere der in 1 gezeigten Ausführungsform, mittels den genannten Elementen der Steuervorrichtung 14 auszuführen. Dazu ist die Recheneinheit 16 in einer nicht näher dargestellten Weise direkt oder indirekt mit den genannten Komponenten verbunden.
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungsmotor
2: Kraftfahrzeug
3: Fahrpedal
4: Bremspedal
5: Ansaugtrakt
6: Drosselklappe
7: Generator
8: Energiespeichervorrichtung
9: Potentiometer
10: Potentiometer
11: Ermittlungsvorrichtung
12: Ermittlungsvorrichtung
13: Verstellvorrichtung
14: Steuervorrichtung
15: Motorsteuervorrichtung
16: Recheneinheit
17: Medium
18: Steuer- und Verbindungsleitung
19: Verbindungsleitung
20: Verbindungsleitung
21: Steuerleitung
22: Signalleitung
23: Signalleitung
24: Abgaskrümmer
25: Saugrohr
26: Einspritzventil
27: Luftfilter
28: Zylinderkopf
30: Schritt
40: Schritt
50: Schritt
60: Schritt
70: Schritt
80: Schritt
90: Schritt
100: Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19908408 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (1) eines Kraftfahrzeugs (2) während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors (1), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Fahrpedals (3) des Kraftfahrzeugs (2), wobei der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals (3) kennzeichnet, wie weit das Fahrpedal (3) gedrückt ist, – Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Bremspedals (4) des Kraftfahrzeugs (2), wobei der Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) kennzeichnet, wie weit das Bremspedal (4) gedrückt ist, – Verstellen einer in einem Ansaugtrakt (5) des Verbrennungsmotors (1) angeordneten Drosselklappe (6) in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals (3) und in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4), wobei die Drosselklappe (6) in eine zumindest teilweise geöffnete Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) einen ersten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, und wobei die Drosselklappe (6) in eine geschlossene Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zudem ein Abschalten einer Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors (1) während des Schubbetriebs des Verbrennungsmotors (1) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Ermitteln des Niederdrückungsgrades des Fahrpedals (3) ein Ermitteln einer Betätigung des Fahrpedals (3) beinhaltet und/oder wobei das Ermitteln des Niederdrückungsgrades des Bremspedals (4) ein Ermitteln einer Betätigung des Bremspedals (4) beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drosselklappe (6) derart in die zumindest teilweise geöffnete Position verstellt wird, dass die Drosselklappe (6) einen sie durchströmenden Gasstrom bei dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals (3) weniger drosselt als bei nicht durchgeführtem Schubbetrieb.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drosselklappe (6) in eine vollständig geöffnete Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) den ersten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zudem ein Umwandeln von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs (2) in elektrische Energie mittels zumindest eines Generators (7) des Kraftfahrzeugs (2) und ein Speichern der elektrischen Energie in zumindest einer Energiespeichervorrichtung (8) des Kraftfahrzeugs (2) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zumindest eine Generator (7) als Generator mit geregelter Ausgangsspannung ausgebildet ist und wobei die Ausgangsspannung während des Schubbetriebs des Verbrennungsmotors (1) erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals (3) mittels zumindest eines ersten Potentiometers (9) ermittelt wird und/oder wobei der Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) mittels zumindest eines zweiten Potentiometers (10) ermittelt wird.
Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug (2) zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (1) des Kraftfahrzeugs (2) zumindest während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors (1), aufweisend – zumindest eine erste Ermittlungsvorrichtung (11) ausgebildet zum Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Fahrpedals (3) des Kraftfahrzeugs (2), wobei der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals (3) kennzeichnet, wie weit das Fahrpedal (3) gedrückt ist, – zumindest eine zweite Ermittlungsvorrichtung (12) ausgebildet zum Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Bremspedals (4) des Kraftfahrzeugs (2), wobei der Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) kennzeichnet, wie weit das Bremspedal (4) gedrückt ist, – eine Verstellvorrichtung (13) ausgebildet zum Verstellen einer in einem Ansaugtrakt (5) des Verbrennungsmotors (1) angeordneten Drosselklappe (6), wobei die Steuervorrichtung (14) ausgebildet ist, mittels der Verstellvorrichtung (13) die Drosselklappe (6) in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals (3) und in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) derart zu verstellen, dass die Drosselklappe (6) in eine zumindest teilweise geöffnete Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) einen ersten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet und dass die Drosselklappe (6) in eine geschlossene Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Steuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Steuervorrichtung (14) zudem zum Abschalten einer Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors (1) während des Schubbetriebs des Verbrennungsmotors (1) ausgebildet ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei die Steuervorrichtung (14) ausgebildet ist, mittels der Verstellvorrichtung (13) die Drosselklappe (6) derart in die zumindest teilweise geöffnete Position zu verstellen, dass die Drosselklappe (6) einen sie durchströmenden Gasstrom bei dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals (3) weniger drosselt als bei nicht durchgeführtem Schubbetrieb.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Steuervorrichtung (14) zumindest teilweise Bestanteil einer Motorsteuervorrichtung (15) des Kraftfahrzeugs (2) ist.
Kraftfahrzeug mit einer Steuervorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 und einem Generator (7) mit geregelter Ausgangsspannung, wobei der Generator (7) zum Umwandeln von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs (2) in elektrische Energie ausgebildet ist.
Computerprogramm, das, wenn es auf einer Recheneinheit (16) eines Kraftfahrzeugs (2) ausgeführt wird, die Recheneinheit (16) anleitet, folgende Schritte auszuführen: – Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Fahrpedals (3) des Kraftfahrzeugs (2) mittels zumindest einer ersten Ermittlungsvorrichtung (11), wobei der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals (3) kennzeichnet, wie weit das Fahrpedal (3) gedrückt ist, – Ermitteln eines Niederdrückungsgrades eines Bremspedals (4) des Kraftfahrzeugs (2) mittels zumindest einer zweiten Ermittlungsvorrichtung (12), wobei der Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) kennzeichnet, wie weit das Bremspedal (4) gedrückt ist, – Verstellen einer in einem Ansaugtrakt (5) des Verbrennungsmotors (1) angeordneten Drosselklappe (6) mittels einer Verstellvorrichtung (13) in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals (3) und in Abhängigkeit von dem ermittelten Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4), wobei die Drosselklappe (6) während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors (1) in eine zumindest teilweise geöffnete Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) einen ersten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, und wobei die Drosselklappe (6) in eine geschlossene Position verstellt wird, falls der ermittelte Niederdrückungsgrad des Bremspedals (4) einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Computerlesbares Medium, auf dem ein Computerprogramm gemäß Anspruch 14 gespeichert ist.