DE102011005502B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs

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Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs, das von einem durch mindestens einen Kompressor aufgeladenen Verbrennungsmotor angetrieben wird, wobei ein Beginn des Anfahrvorgangs detektiert wird, mindestens ein Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs und/oder mindestens ein Umweltparameter erfaßt wird und der mindestens eine Kompressor aktiviert wird, falls der mindestens eine Betriebsparameter und/oder Umweltparameter außerhalb eines Sollbereichs liegt, dadurch gekennzeichnet, dass für den Anfahrvorgang Zusatzlasten des Verbrennungsmotors deaktiviert werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs, das von einem aufgeladenen Verbrennungsmotor angetrieben wird.
  • Verbrennungsmotoren, insbesondere Diesel- und Ottomotoren, werden in zunehmendem Maße mit Verdichtern für die dem Motor zugeführte Luft versehen. Durch die Verdichtung der dem Motor zugeführten Ladeluft kann eine erhebliche Leistungssteigerung erreicht werden. Umgekehrt kann eine vorgegebene Leistung durch einen aufgeladenen Motor mit geringerem Hubraum erzielt werden, wodurch eine kleinere und leichtere Ausführung und ein im Kraftstoffverbrauch sparsamerer Antrieb erreicht werden können.
  • Derartige Verdichter können beispielsweise als Abgasturbolader oder auch als motorbetriebener Kompressor ausgebildet sein. Abgasturbolader werden vom Abgasstrom des Verbrennungsmotors angetrieben. Hierfür weist der Turbolader eine Turbine auf, die im Abgasstrom angeordnet ist, und die einen Kompressor antreibt, der die Ladeluft des Motors verdichtet. Ein derartiger Kompressor kann aber auch vom Verbrennungsmotor über einen Riemenantrieb oder direkt durch die Kurbelwelle angetrieben werden.
  • Da ein Abgasturbolader von einer im Abgasstrom angeordneten Turbine angetrieben wird, ist die Kompressionswirkung und damit die Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors vom Abgasstrom abhängig; eine spürbare Erhöhung des Drehmoments setzt deshalb erst bei höheren Drehzahlen des Verbrennungsmotors ein. Ein vom Verbrennungsmotor angetriebener Kompressor kann auch bei niedrigerer Drehzahl bereits einen erhöhten Ladedruck bereitstellen; ein derartiger Kompressor benötigt jedoch einen erheblichen Anteil der vom Verbrennungsmotor erzeugten Leistung.
  • Aus diesen Gründen werden auch Kombinationen eines Abgasturboladers mit einem vom Verbrennungsmotor angetriebenen Kompressor (oft auch als ”supercharger” bezeichnet) verwendet, wobei beide Kompressoren parallel zueinander oder in Serie arbeiten. Um den Leistungsverbrauch durch den Kompressor in dem Fall, dass dieser nicht benötigt wird, zu vermeiden, kann beispielsweise eine Kupplung vorgesehen sein, die den Kompressor im Leerlauf vom Verbrennungsmotor entkoppelt.
  • Beim Anfahren eines Kraftfahrzeugs tritt regelmäßig die Situation auf, dass der Fahrer durch Betätigen des Gaspedals ein hohes Drehmoment für die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs anfordert, jedoch der Kompressor bzw. die Kompressoren zur Aufladung des Motors sich aufgrund des Leerlaufzustands des Motors nicht in einem Betriebszustand befinden, in dem der Motor mit einem wirksamen Ladedruck versorgt werden kann. Hierfür muß beispielsweise eine ausreichende Drehzahl für den Abgasturbolader erreicht werden bzw. die Kupplung des Kompressors geschlossen werden; erst wenn dann der jeweilige Kompressor selbst eine ausreichende Drehzahl erreicht hat, kann dem Verbrennungsmotor ein Ladedruck zur Verfügung gestellt werden, der zur gewünschten Steigerung des Drehmoments bzw. der Leistung führt. Bei einem Motor, der aus Gründen der Wirtschaftlichkeit relativ klein ausgeführt ist und zur Erzielung der gewünschten Leistung mit einem oder mehreren Ladeluftkompressoren versehen ist, steht deshalb zu Beginn eines Anfahrvorgangs nur eine relativ geringe Leistung zur Verfügung.
  • Dies gilt insbesondere dann, wenn ungünstige Umgebungsbedingungen herrschen, bei denen der Verbrennungsmotor aufgrund der thermodynamischen Verhältnisse nur ein verringertes Drehmoment bzw. eine verringerte Leistung abgibt, also beispielsweise bei dem in großer Höhe verringertem Luftdruck oder bei hohen Außentemperaturen. Dies ist dann besonders problematisch, wenn zum Anfahren bereits ein erhöhtes Drehmoment erforderlich ist, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug an einer Schräge bergauf steht und eine erhöhte Masse aufweist, etwa aufgrund eines Anhängers. In solchen Fällen ist das zum Anfahren zur Verfügung stehende Drehmoment häufig nicht ausreichend.
  • In DE 10 2008 000 326 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Druckluftversorgung einer Brennkraftmaschine bei einem Anfahrvorgang offenbart, wobei nur dann zusätzliche Druckluft in einen Luftansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingeblasen wird, wenn dies in Abhängigkeit von der aktuellen Betriebssituation des Fahrzeugs zu einem vorteilhaften Betriebsverhalten des Fahrzeugs führt. Dabei wird eine koordinierte Betätigung einer Anfahr- und Schaltkupplung und einer Einrichtung zum Einblasen der zusätzlichen Druckluft in Abhängigkeit von der Fahrzeugmasse, dem Fahrwiderstand, der Fahrbahnneigung, dem bevorstehenden Streckenverlauf, der Umgebungstemperatur, dem Anfahrzeitraum, dem Leistungswunsch des Fahrers und/oder dem dynamischen Verhalten der Eirichtung zum Einblasen der Druckluft und des Kupplungsaktuators gesteuert. Eine Entlastung der Brennkraftmaschine beim Anfahrvorgang ist nicht vorgesehen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrens eines von einem aufgeladenen Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeugs zu schaffen, bei dem bzw. bei der die o. g. Nachteile nicht auftreten.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren sowie durch eine Vorrichtung wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Bei einem Kraftfahrzeug, das von einem durch mindestens einen Kompressor aufgeladenen Verbrennungsmotor angetrieben wird, wird der Beginn eines Anfahrvorgangs detektiert. Dies kann bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt geschehen, insbesondere bevor der Fahrer, beispielsweise durch ein entsprechend weitgehendes Durchtreten des Gaspedals, ein erhöhtes Drehmoment anfordert.
  • Erfindungsgemäß wird mindestens ein Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs und/oder mindestens ein Umweltparameter erfaßt. Hierfür können entsprechende Sensoren vorgesehen sein, deren Signale erfaßt und ausgewertet werden. Der mindestens eine Kompressor wird vorausschauend aktiviert, wenn der mindestens eine Betriebsparameter und/oder Umweltparameter außerhalb eines Sollbereichs liegt. Zur Aktivierung des Kompressors kann beispielsweise eine Kupplung, über die der Kompressor vom Motor angetrieben wird, geschlossen oder auch ein elektrischer Antrieb des Kompressors in Betrieb gesetzt werden, so dass der Kompressor angetrieben wird und den Ladedruck aufbaut. Bei Kraftfahrzeugen, die über einen Abgasturbolader und einen weiteren Ladeluftkompressor verfügen, gilt dies insbesondere für den weiteren Ladeluftkompressor. Der Sollbereich gibt an, bei welchen Umgebungs- bzw. Betriebsparametern voraussichtlich ein für den Anfahrvorgang ausreichendes Drehmoment auch ohne Zuschaltung des Kompressors erzeugt werden kann; bei Parameterwerten außerhalb des Sollbereichs ist daher möglicherweise der Kompressor notwendig, um durch eine Ladedruckerhöhung ein ausreichendes Drehmoment zu erzeugen. Der Sollbereich kann insbesondere für das Kraftfahrzeug bzw. für den Verbrennungsmotor vorbestimmt sein oder auch in Abhängigkeit von weiteren Parametern für den jeweiligen Anfahrvorgang berechnet werden.
  • Der Kompressor wird somit in Abhängigkeit von dem mindestens einen Betriebsparameter und/oder Umweltparameter vorausschauend aktiviert.
  • Dadurch, dass der mindestens eine Kompressor bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt, insbesondere bereits vor einer erhöhten Drehmomentanforderung, aktiviert wird, steht zu dem Zeitpunkt, zu dem ein erhöhtes Drehmoment tatsächlich angefordert wird, der zur Erzeugung des erhöhten Drehmoments erforderliche Ladedruck zur Verfügung. Die Zeitspanne zwischen der Detektion des Beginns des Anfahrvorgangs und der Anforderung des zum Anfahren erforderlichen Drehmoments durch ein entsprechendes Durchtreten des Gaspedals wird somit zur Aktivierung des Kompressors und zum Aufbau eines Ladedrucks zur Erzeugung des Drehmoments genutzt. Es kommt deshalb zu keiner spürbaren Verzögerung mehr zwischen dem Durchtreten des Gaspedals und dem vollen Ansprechen des Motors. Dadurch, dass vor der Aktivierung des mindestens einen Kompressors festgestellt wird, ob dieser für die Durchführung des Anfahrvorgangs benötigt wird, kann erreicht werden, dass dieser nur dann aktiviert wird, wenn er voraussichtlich benötigt wird; bei Anfahrvorgängen, für die der mindestens eine Kompressor nicht benötigt wird, wird dieser nicht aktiviert. Hierdurch kann ein unnötiger Kraftstoffverbrauch, der durch die Schleppleistung eines mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten Kompressors entsteht, vermieden werden. Ferner kann in dem Fall, dass die Leistung des Kompressors steuerbar ist, etwa über ein Getriebe oder durch einen elektrischen Antrieb des Kompressors, erreicht werden, dass der Kompressor in der Art aktiviert wird, dass genau der voraussichtlich benötigte Ladedruck, ggf. zuzüglich einer Reserve, bei Anforderung zur Verfügung steht.
  • Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren bei einem halbautomatischen bzw. einem Doppelkupplungsgetriebe, wobei die Schlupfzeiten der Kupplungen verringert und dadurch die Lebensdauer erhöht werden kann.
  • Bei einem Kraftfahrzeug mit einer manuell betätigbaren Kupplung kann der Beginn des Anfahrvorgangs aufgrund einer Betätigung der Kupplung detektiert werden; diese Betätigung erfolgt in der Regel, wenn der Fahrer zum Anfahren einen Gang einlegen will und ist daher zum Erkennen der Anfahrabsicht des Fahrers geeignet. Sofern ein Gang bereits eingelegt ist und das Kupplungspedal durchgetreten ist, kann die Anfahrabsicht des Fahrers aber auch durch den Beginn des ”Kommenlassens” des Kupplungspedals detektiert werden. Zur Erfassung der Betätigung des Kupplungspedals kann ein entsprechender Sensor am Kupplungspedal vorgesehen sein. Der Beginn des Anfahrvorgangs kann aber auch durch das Einlegen eines Ganges detektiert werden, das in der Regel unmittelbar vor dem Anfahren erfolgt, nachdem das Kraftfahrzeug im Leerlauf betrieben bzw. der Motor gestartet worden ist.
  • Bei einem Kraftfahrzeug mit einem automatischen Getriebe kann der Beginn des Anfahrvorgangs beispielsweise durch ein Betätigen des Gaspedals detektiert werden. Da ein Automatikfahrzeug oft im Stillstand durch Betätigen des Bremspedals gehalten wird und erst unmittelbar vor dem Anfahren das Gaspedal betätigt wird, ist hierdurch eine sichere Erkennung des Beginns des Anfahrvorgangs möglich. Zur Erkennung der Gaspedalstellung kann der bei einer digitalen Motorsteuerung in der Regel sowieso vorhandene Sensor bzw. erfaßte Meßwert genutzt werden. Es kann aber auch das Loslassen des Bremspedals zur Detektion des Beginns des Anfahrvorgangs genutzt werden, ebenso wie beispielsweise das Einlegen der Fahrstellung des automatischen Getriebes (in der Regel mit ”D” bezeichnet) aus der Neutral- oder der Parkstellung (”N” bzw. ”P”). Hierfür können entsprechende Sensoren vorgesehen sein. Auch bei Fahrzeugen mit Schaltgetriebe kann es vorteilhaft sein, zusätzlich zur Erfassung der Betätigung der Kupplung oder der Gangschaltung die Stellung des Gaspedals zur Erkennung des Beginns des Anfahrvorgangs auszunutzen.
  • Da nicht in jedem Fall nach Durchtreten des Kupplungspedals und/oder nach Einlegen eines Ganges das Kraftfahrzeug sofort in Bewegung gesetzt wird, kann eine Zeitspanne vorgesehen sein, nach deren Ablauf der Kompressor wieder deaktiviert wird, wenn keine weitere Betätigung des Kupplungspedals zum Einkuppeln bzw. keine Betätigung des Gaspedals erfolgt ist. Hierdurch kann der durch den Betrieb des Kompressors verursachte Energieverbrauch reduziert werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird aufgrund der frühzeitigen Detektion der Absicht des Fahrers, das Kraftfahrzeug aus dem Stillstand zu beschleunigen, ein erstes Soll-Drehmoment ermittelt, das ohne Aktivierung des mindestens einen Kompressors erzeugbar ist. Das erste Soll-Drehmoment kann insbesondere vorausschauend ermittelt werden, d. h. zu einem Zeitpunkt, zu dem dieses noch nicht durch eine entsprechende Gaspedalstellung angefordert wird und zu dem dieses auch noch nicht erzeugt wird. Weiterhin wird ein zweites Soll-Drehmoment ermittelt, das zur Durchführung des Anfahrvorgangs benötigt wird. Auch das zweite Soll-Drehmoment wird insbesondere zu einem Zeitpunkt ermittelt, zu dem dieses noch nicht angefordert und auch nicht bereits vom Verbrennungsmotor bereitgestellt wird. Der mindestens eine Kompressor wird vorausschauend aktiviert, falls das erste Soll-Drehmoment kleiner als das zweite Soll-Drehmoment ist, d. h. in dem Fall, dass das zweite Soll-Drehmoment nicht ohne Zuschaltung des Kompressors erzeugt werden kann.
  • Als Grundlage für die Aktivierung des Kompressors bzw. zur Ermittlung des ersten und des zweiten Soll-Drehmoments können verschiedenartige Daten ausgewertet werden, die insbesondere fest vorgegebene, durch die Bauart des Verbrennungsmotors, des Kompressors und ggf. weiterer Zusatzaggregate des Motors bestimmte Parameter sowie durch Sensoren erfaßte weitere Parameter umfassen können.
  • Umweltparameter, die in vorteilhafter Weise erfaßt und insbesondere bei der Ermittlung des ersten Soll-Drehmoments berücksichtigt werden können, sind insbesondere der Druck und/oder die Temperatur der Umgebungsluft. Da die Leistung eines Verbrennungsmotors auf einer Verbrennung des Kraftstoffs mit Hilfe des in der dem Motor zugeführten Luft enthaltenen Sauerstoffs beruht, ist das von dem Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment bzw. die erzeugte Leistung abhängig von Druck und Temperatur der dem Motor zugeführten Luft. Dies gilt insbesondere auch für aufgeladene Verbrennungsmotoren. Unter Berücksichtigung des Luftdrucks und der Umgebungstemperatur kann daher in jeder Umgebungssituation ermittelt werden, welches Drehmoment der Verbrennungsmotor ohne Aktivierung des Kompressors erzeugen kann und daher eine der jeweiligen Umgebungssituation angepaßte Aktivierung des Kompressors erfolgen. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn das Kraftfahrzeug sich in einer großen Höhe mit deutlich verringertem Luftdruck befindet. Zur Erfassung von Luftdruck und Lufttemperatur können entsprechende Sensoren vorgesehen sein.
  • Ein Betriebsparameter, der in vorteilhafter Weise erfaßt und insbesondere zur Ermittlung des zweiten Soll-Drehmoments verwendet werden kann, ist beispielsweise ein Steigungswert, der die Steigung einer Schrägung angibt, an der das Fahrzeug anfahren soll. Zum Erfassen der Steigung kann ein Neigungssensor vorgesehen sein, dessen Meßwert ggf. durch eine Erfassung der Lastverteilung auf Vorder- und Hinterachse korrigiert werden kann. Da das zum Anfahren benötigte Drehmoment von der Steigung abhängt, ermöglicht eine steigungsabhängige Aktivierung des Kompressors auch an Steigungen ein komfortables und zügiges Anfahren. Beim Anfahren an einer Gefallstrecke oder auch in der Ebene kann unter Umständen auf die Aktivierung des Kompressors ganz verzichtet werden.
  • Ein weiterer solcher Betriebsparameter, der insbesondere zur Ermittlung des zweiten Soll-Drehmoments verwendet werden kann, ist die Masse des Kraftfahrzeugs bzw. eine durch eine Zuladung erhöhte Masse des Kraftfahrzeugs. Diese kann beispielsweise durch im Rahmen elektronischer Regelsysteme, etwa einer Fahrdynamikregelung, häufig bereits vorhandene Sensoren erfaßt werden. Da das beim Anfahren für eine gegebene Beschleunigung notwendige Drehmoment von der Masse des Kraftfahrzeugs abhängt, ermöglicht eine massenabhängige Aktivierung des Kompressors stets ein komfortables und zügiges Anfahren.
  • In besonders vorteilhafter Weise kann die Masse eines Anhängers erfaßt und bei der Ermittlung des zweiten Soll-Drehmoments verwendet werden, da sich hierdurch das zum Anfahren erforderliche Drehmoment erheblich verändern kann. Dabei kann es häufig bereits ausreichen, das Vorhandensein eines Anhängers zu detektieren, um eine situationsgerechte Aktivierung des Kompressors zu veranlassen.
  • In besonders vorteilhafter Weise werden sowohl der Steigungswert als auch die Masse des Kraftfahrzeugs erfaßt, insbesondere das Vorhandensein und die Beladung eines Anhängers. Hierdurch kann in den besonders problematischen Fällen, in denen mit einem beladenen Anhänger am Berg angefahren werden soll, die notwendige Aktivierung des Kompressors gesteuert und ein sicheres und zügiges Angangs die Leerlaufdrehzahl erhöht wird, indem beispielsweise eine Drosselklappe weiter geöffnet bzw. eine eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht wird. Hierdurch kann bereits eine gewisse Drehmoment- bzw. Leistungsreserve bereitgestellt werden. Die Feed-Forward-Regelung kann in vorteilhafter Weise vor der Aktivierung des Kompressors aktiviert werden. Es ist jedoch auch möglich, die Feed-Forward-Regelung nach der Aktivierung oder zu einem anderen Zeitpunkt einzusetzen. Die Anfahrsteuerung kann ferner beispielsweise eine Anti-Schlupf-Regelung umfassen. Insbesondere in Kombination mit einer derartigen Anfahrsteuerung verbessert das erfindungsgemäße Verfahren das Anfahrverhalten des Kraftfahrzeugs aus dem Stand erheblich.
  • Da die zum Anfahren zur Verfügung stehende Leistung des Verbrennungsmotors bzw. das zur Verfügung stehende Drehmoment durch Zusatzlasten, wie etwa einen Kompressor einer Klimaanlage, verringert werden, kann es in weiter vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Aktivierung des mindestens einen der Aufladung des Verbrennungsmotors dienenden Kompressors in Abhängigkeit von Zusatzlasten des Verbrennungsmotors erfolgt. Insbesondere können eine oder mehrere derartige Zusatzlasten bei der Ermittlung des zweiten Soll-Drehmoments berücksichtigt werden. Hierdurch kann in weiter verbesserter Weise sichergestellt werden, dass das zum Anfahren notwendige Drehmoment zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, für die Dauer des Anfahrvorgangs eine oder mehrere Zusatzlasten des Verbrennungsmotors zu deaktivieren. Hierdurch wird der Verbrennungsmotor beim Anfahrvorgang entlastet, so dass ein höheres Drehmoment zum Anfahren zur Verfügung steht.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Anfahrvorgangs eines von einem durch mindestens einen Kompressor aufgeladenen Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeugs umfaßt Sensormittel zur Detektion des Beginns des Anfahrvorgangs insbesondere bereits vor einer erhöhten Drehmomentanforderung durch den Fahrer sowie Steuerungsmittel zur Aktivierung des mindestens einen Kompressors. Erfindungsgemäß umfaßt die Vorrichtung weitere Sensormittel zur Erfassung mindestens eines Betriebsparameters des Kraftfahrzeugs und/oder mindestens eines Umweltparameters; die Steuerungsmittel sind derart ausgebildet, dass der mindestens eine Kompressor in dem Fall, dass der mindestens eine Betriebsparameter und/oder Umweltparameter außerhalb eines Sollbereichs liegt, aktiviert wird.
  • Die Sensormittel zur Detektion des Anfahrvorgangs können beispielsweise die Stellung des Gas- und/oder Kupplungspedals und/oder des Gangschaltungshebels bzw. des Wahlhebels bei einem automatischen Getriebe umfassen. Die Sensormittel können Sensoren sein, die auch anderen Steuer- und Regelungssystemen des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind.
  • Die weiteren Sensormittel sind insbesondere zur Erfassung mindestens eines Betriebsparameters des Kraftfahrzeugs ausgebildet, wie beispielsweise der Masse des Kraftfahrzeugs, der aktuellen Steigung, an der das Kraftfahrzeug steht und angefahren werden soll, und/oder des Vorhandenseins und der Beladung eines Anhängers. Zusätzlich oder alternativ können die weiteren Sensormittel zur Erfassung mindestens eines Umweltparameters, beispielsweise Druck und/oder Temperatur der Außenluft, ausgebildet sein.
  • Die Steuerungsmittel können insbesondere einen Mikroprozessor umfassen, der zur Auswertung der von den Sensormitteln gelieferten Meßwerte und zur Ansteuerung des Kompressors ausgelegt ist. Die Steuerungsmittel können insbesondere Teil einer digitalen Motorsteuerung sein.
  • Die Steuerungsmittel können beispielsweise derart eingerichtet sein, dass unter Berücksichtigung der von den weiteren Sensormitteln gelieferten Daten ein ohne Aktivierung des mindestens einen Kompressors erzeugbares erstes Soll-Drehmoment und ein für den Anfahrvorgang benötigtes zweites Soll-Drehmoment ermittelt werden, und dass der mindestens eine Kompressor vorausschauend aktiviert wird, falls das erste Soll-Drehmoment kleiner als das zweite Soll-Drehmoment ist. Der Kompressor wird von den Steuerungsmitteln nur dann aktiviert, wenn er zur Erzeugung des für den Anfahrvorgang benötigten Drehmoments notwendig ist. Wird der Kompressor voraussichtlich nicht benötigt, so wird er nicht aktiviert. Ggf. kann der Kompressor in der Weise angesteuert werden, dass dieser nur den voraussichtlich erforderlichen Ladedruck erzeugt, wobei eine Reserve vorgesehen sein kann.
  • Hierdurch kann einerseits der Energieverbrauch durch den Kompressor minimiert werden und andererseits sichergestellt werden, dass zu einem Zeitpunkt, zu dem zum Anfahren ein erhöhtes Drehmoment angefordert wird, dieses vom Verbrennungsmotor auch erzeugt werden kann.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung als Flußdiagramm:
  • 1 den Ablauf des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bei einem Kraftfahrzeug mit einem Schaltgetriebe, und
  • 2 den Ablauf des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bei einem Kraftfahrzeug mit einem automatischen Getriebe.
  • Wie in 1 beispielhaft dargestellt, wird der Anfahrvorgang eines Kraftfahrzeugs mit einem manuellen Schaltgetriebe vom Fahrer beispielsweise durch die Betätigung des Kupplungspedals oder durch das Einlegen eines Ganges eingeleitet. Am Kupplungspedal bzw. am Schalthebel ist hierfür ein Sensor vorgesehen, durch dessen Signal der Beginn des Anfahrvorgangs detektiert wird. Im nächsten Schritt wird festgestellt, ob sich der Motor des Kraftfahrzeugs bereits im Leerlauf befindet oder nicht. Läuft der Motor noch nicht, so wird der Motor automatisch gestartet.
  • Durch entsprechende Sensoren werden laufend, beispielsweise alle 100 ms, die Werte des Drucks und der Temperatur der Umgebungsluft sowie die aktuelle Steigung und ggf. die Masse bzw. das Gewicht des Kraftfahrzeugs ermittelt. Diese Meßwerte werden an eine Steuerungseinrichtung übergeben. Die Steuerungseinrichtung ermittelt, ob die betreffenden Meßwerte innerhalb oder außerhalb eines jeweiligen, in der Steuerungseinrichtung gespeicherten, Sollbereichs liegen. Der Sollbereich ist ein vorbestimmter Bereich der jeweiligen Meßgröße, für den aufgrund von vorhergehenden Messungen oder aufgrund eines Modells des Motors des Kraftfahrzeugs anzunehmen ist, dass für den Anfahrvorgang bereits ohne Zuschaltung des Kompressors genügend Drehmoment erzeugt werden kann. Der Sollbereich kann insbesondere durch Sollwerte bestimmt sein, die Bedingungen kennzeichnen, unter denen auch ohne Zuschaltung des Kompressors, aber ggf. unter Einsatz einer Anfahrsteuerung, etwa einer Feed-Forward-Regelung, ein ausreichendes Drehmoment erzeugt werden kann.
  • Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der gemessene Luftdruck p näherungsweise dem Normluftdruck auf Meereshöhe entspricht, das Fahrzeug in der Ebene steht (d. h. α = 0°), die Temperatur T eine vorgegebene Temperatur nicht überschreitet und auch die Fahrzeugmasse m eine vorgegebene Masse nicht über schreitet. In diesem Fall ist es nicht notwendig, für den Anfahrvorgang den Kompressor zu aktivieren. Es wird dann lediglich die Feed-Forward-Regelung aktiviert, die durch weiteres Öffnen der Drosselklappe bzw. Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmenge die Leerlaufdrehzahl erhöht und dadurch eine Drehmoment-Reserve bereitstellt. Hierdurch kann das zum Anfahren notwendige Drehmoment erzeugt werden. Ggf. wird eine Anti-Schlupf-Regelung zum weiteren Verbessern des Anfahrvorgangs aktiviert.
  • Liegt jedoch zumindest einer der genannten Meßwerte außerhalb des betreffenden Sollbereichs, also wenn beispielsweise der Luftdruck p deutlich geringer ist als der Luftdruck auf Meereshöhe oder wenn das Fahrzeug an einer spürbaren Steigung steht (α > 0°), so ist dies ein Anzeichen dafür, dass das ohne Zuschaltung des Kompressors erzeugbare Drehmoment für den Anfahrvorgang nicht ausreichen könnte. Es wird dann ebenfalls die Feed-Forward-Regelung aktiviert und dadurch eine Drehmoment-Reserve bereitgestellt. Außerdem wird das ohne Aktivierung des Kompressors unter Berücksichtigung des aktuellen Luftdrucks und der aktuellen Temperatur maximal erzeugbare Drehmoment ermittelt sowie das zum Anfahren unter Berücksichtigung der Steigung und der Fahrzeugmasse notwendige Drehmoment. Ist das auf diese Weise erzeugbare Drehmoment groß genug, so muß der Kompressor nicht aktiviert werden. Kann jedoch auch unter Zuhilfenahme der Feed-Forward-Regelung das notwendige Drehmoment nicht ohne Aktivierung des Kompressors erzeugt werden, d. h. falls eine Ladedruckerhöhung notwendig ist, so wird der Kompressor aktiviert. Hierfür kann beispielsweise eine Kupplung, über die der Kompressor vom Motor angetrieben wird, geschlossen werden. Hierdurch kann auch unter ungünstigen Bedingungen das zum Anfahren notwendige Drehmoment erzeugt werden.
  • Das Anfahren wird im weiteren Verlauf über eine Motorsteuerung entsprechend der Gaspedalstellung, ggf. unter Einbeziehung einer Anti-Schlupf-Regelung, gesteuert. Dabei kann je nach Drehmomentanforderung zu einem späteren Zeitpunkt der Kompressor auch in dem Fall aktiviert werden, dass die Zuschaltung des Kompressors nicht zu dem beschriebenen frühen Zeitpunkt aufgrund der Umgebungs- bzw. Betriebsparameter erfolgt ist. Hierdurch steht in jedem Fall ein ausreichendes Drehmoment zur Verfügung.
  • Gemäß 2 wird der Beginn eines Anfahrvorgangs bei einem Kraftfahrzeug mit einem automatischen Getriebe durch die Betätigung des Gaspedals detektiert. Überschreitet die Gaspedalauslenkung x einen vorgegebenen Grenzwert x0 nicht, so wird das Anfahren ohne Aktivierung des Kompressors durchgeführt. Ebenso kann das Anfahren ohne Aktivierung des Kompressors erfolgen, wenn die Geschwindigkeit, mit der das Gaspedal durchgetreten wird, unterhalb eines Schwellwerts u0 liegt, und wenn kein Kickdown aktiviert ist. Ist eine der Bedingungen nicht erfüllt, d. h. wird das Gaspedal weit oder schnell durchgetreten oder erfolgt ein Kickdown, so wird ermittelt, ob die durch entsprechende Sensoren laufend erfaßten Fahrzeug und Umgebungsparameter außerhalb jeweiliger Sollbereiche liegen (s. o.), also beispielsweise ob der Luftdruck p um mehr als um einen Schwellwert Δp0 geringer als der Normluftdruck auf Meereshöhe ist, ob die Steigung α größer als ein Schwellwert α0 ist und/oder ob die Temperatur T eine vorgegebene Maximaltemperatur T0 überschreitet. Ist dies der Fall, d. h. wenn mindestens eine Meßgröße außerhalb des Sollbereichs liegt, so wird der Kompressor aktiviert. Andernfalls wird der Kompressor nicht aktiviert. Zusätzlich kann eine Feed-Forward-Regelung eingesetzt werden.
  • Das Anfahren wird entsprechend der Gaspedalstellung, ggf. unter Einbeziehung weiterer Regelungen, gesteuert. In jedem Fall kann dabei je nach Drehmomentanforderung zu einem späteren Zeitpunkt der Kompressor zugeschaltet werden. Hierbei steht stets ein ausreichendes Drehmoment zur Verfügung.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Steuerung eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs, das von einem durch mindestens einen Kompressor aufgeladenen Verbrennungsmotor angetrieben wird, wobei ein Beginn des Anfahrvorgangs detektiert wird, mindestens ein Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs und/oder mindestens ein Umweltparameter erfaßt wird und der mindestens eine Kompressor aktiviert wird, falls der mindestens eine Betriebsparameter und/oder Umweltparameter außerhalb eines Sollbereichs liegt, dadurch gekennzeichnet, dass für den Anfahrvorgang Zusatzlasten des Verbrennungsmotors deaktiviert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem mindestens einen Betriebsparameter und/oder Umweltparameter ein ohne Aktivierung des mindestens einen Kompressors erzeugbares erstes Soll-Drehmoment und ein für den Anfahrvorgang benötigtes zweites Soll-Drehmoment ermittelt werden, und dass der mindestens eine Kompressor vorausschauend aktiviert wird, falls das erste Soll-Drehmoment kleiner als das zweite Soll-Drehmoment ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Umweltparameter der Luftdruck und/oder die Außentemperatur ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Betriebsparameter eine Steigung und/oder eine Beladung des Kraftfahrzeugs ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anfahrsteuerung aktiviert wird und das erste Soll-Drehmoment unter Berücksichtigung der Anfahrsteuerung ermittelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfahrsteuerung nach Aktivierung des Kompressors aktiviert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kompressor in Abhängigkeit von Zusatzlasten des Verbrennungsmotors aktiviert wird.
  8. Vorrichtung zur Steuerung eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs, das von einem durch mindestens einen Kompressor aufgeladenen Verbrennungsmotor angetrieben wird, wobei die Vorrichtung Sensormittel zur Detektion des Beginns des Anfahrvorgangs sowie Steuerungsmittel zur Aktivierung des mindestens einen Kompressors umfaßt, wobei die Vorrichtung weitere Sensormittel zur Erfassung mindestens eines Betriebsparameters des Kraftfahrzeugs und/oder mindestens eines Umweltparameters umfaßt und wobei die Steuerungsmittel zur Aktivierung des mindestens einen Kompressors in dem Fall, dass der mindestens eine Betriebsparameter und/oder Umweltparameter außerhalb eines Sollbereichs liegt, ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Deaktivierung von Zusatzlasten des Verbrennungsmotors für den Anfahrvorgang ausgebildet ist.
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