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HINTERGRUND
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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verbessern des Startverhaltens eines Fahrzeugs.
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2. Stand der Technik
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Es ist bekannt, dass ein Fahrzeug mit einem kleineren Hubraum größere Kraftstoffeffizienz aufweist als das gleiche Fahrzeug mit einem größeren Hubraum. Die Fähigkeit des Fahrzeugs zu beschleunigen ist jedoch durch den kleineren Hubraum beeinträchtigt, der weniger Luft in den Motor einspeist, um dabei Leistung zu erzeugen. Es ist ebenfalls bekannt, dass eine Leistung des kleineren Hubraums durch Aufladung des Motors bei vielen Betriebszuständen ähnlich der des größeren Hubraums sein kann. Häufiger wird Aufladung durch einen Turbolader bereitgestellt, bei dem Abgasenthalpie, die ansonsten abgegeben würde, als Arbeit in einer Abgasturbine rückgewonnen wird. Die Abgasturbine weist eine gemeinsame Welle mit einem Kompressor beim Einlass auf. Die in der Abgasturbine entnommene Arbeit wird verwendet, um die Einlassgase zu komprimieren, um eine Literleistung des Motors zu verbessern. Ein Turboloch ist ein bekannter Nachteil eines turbogeladenen Motors. Das heißt, dass bei geringer Motordrehzahl, wie z. B. bei Fahrzeugstart, wenig Masse durch den Motor fließt, sodass sich die Abgasturbine mit einer geringen Geschwindigkeit dreht. Das Motor-/Turbosystem dreht sich schneller, wenn dies durch den Fahrzeugführer verlangt wird, indem das Gaspedal getreten wird, jedoch mit einer unerwünschten Verzögerung. Wenn ein Turboloch angegangen werden könnte, könnte eine Kraftstoffeffizienz von Fahrzeugen durch Downsizing und Turboladung ohne den Leistungsnachteil bei bestimmten Betriebszuständen mit geringer Geschwindigkeit deutlich verbessert werden. Jede Verbesserung des Startverhaltens kann ebenfalls auf Saugmotoren angewandt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Um ein Startverhalten zu veranschaulichen, ist ein Fahrzeug offenbart, das ein Bremssystem aufweist, einschließlich: mit Fahrzeugrädern gekoppelte Bremsen, mit den Bremsen gekoppelte Hydraulikleitungen, eine Betätigungskraft an den Bremsen ist mit Druck in den Hydraulikleitungen verbunden, und ein mit den Hydraulikleitungen gekoppelter Bremsdrucksensor. Das Fahrzeug beinhaltet ebenfalls einen Verbrennungsmotor, einen mit dem Motor gekoppelten Turbolader, eine in einem Einlass des Motors angeordnete Drosselklappe, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und eine mit dem Motor elektronisch gekoppelte elektronische Steuereinheit (electronic control unit, ECU), die Drosselklappe, den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und den Drucksensor. Ein beginnender Fahrzeugstart wird bestimmt, wenn ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor anzeigt, dass das Fahrzeug gestoppt wird, und eine Signalsignatur von dem Drucksensor anzeigt, dass ein Loslassen des Bremspedals bevorsteht. In Antwort darauf ordnet die ECU die Drosselklappe in eine offenere Position an. Bei einer Ausführungsform wird Loslassen des Bremspedals angezeigt, wenn der Drucksensor anzeigt, dass Druck in den Hydraulikleitungen unterhalb eines Grenzdrucks sinkt. Alternativ wird Loslassen des Bremspedals basierend auf der Druckabfallgeschwindigkeit in den Hydraulikleitungen angezeigt.
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Das Fahrzeug kann einen Seitenkanal, der vorgelagert und nachgelagert zu einer Abgasturbine des Turboladers gekoppelt ist, und ein Wastegate-Ventil, das in dem Seitenkanal angeordnet ist, beinhalten. Bei Bestimmung eines beginnenden Fahrzeugstarts ordnet die ECU weiterhin das Wastegate in eine im Wesentlichen vollständig geschlossene Position an.
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Bei Benzinmotoranwendungen werden Zündkerzen in Motorzylindern angeordnet und elektronisch mit der ECU gekoppelt. Die ECU ordnet weiter einen verzögerten Zündzeitpunkt an die Zündkerzen an, basierend auf der Bestimmung eines beginnenden Fahrzeugstarts.
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Bei einigen Alternativen unterbricht die ECU das Anordnen der Drosselklappe in eine offenere Position nach Ablauf eines vorbestimmten Intervalls. Das heißt, die Startvorausberechnung wird abgebrochen, wenn beispielsweise der Führer des Fahrzeugs keinen Start innerhalb eines bestimmten Zeitraums anordnet, z. B. wenn der Führer langsam auf einen Parkplatz fährt oder anderem Manöver mit langsamer Geschwindigkeit.
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Bei einigen Ausführungsformen ordnet die ECU weiter das Anlegen hydraulischen Drucks an wenigstens eine mit einem Fahrzeugrad gekoppelte Bremse bei Bestimmung eines beginnenden Fahrzeugstarts an, um ein unbeabsichtigtes Startgefühl zu vermeiden.
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Ebenfalls wird ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs offenbart, bei dem ein beginnender Start entdeckt wird, wobei der bevorstehende Start sich so ausdrückt, dass das Fahrzeug gestoppt wird und eine Anzeige entdeckt wird, dass ein mit dem Fahrzeug gekoppeltes Bremspedal losgelassen wird. In Antwort darauf wird ein Anstieg der Motordrehzahl angeordnet.
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Die Anzeige, dass das Bremspedal losgelassen wird, basiert auf einem Signal von einem Sensor, wobei der Sensor einer der Folgenden ist: ein AN/AUS-Bremsschalter, der mit dem Bremspedal gekoppelt ist, ein Bremspedalpositionssensor, der mit dem Bremspedal gekoppelt ist, und ein Drucksensor, der mit Hydraulikleitungen des Bremssystems des Fahrzeugs gekoppelt ist.
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Bei einer Ausführungsform wird der Zündzeitpunkt im Wesentlichen gleichzeitig mit der Drosselklappenanordnung in die offenere Position verzögert.
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Ein Verfahren wird offenbart, bei dem ein beginnender Start bestimmt wird, basierend auf dem Stoppen des Fahrzeugs und einer Anzeige, dass ein Loslassen eines mit dem Fahrzeug gekoppelten Bremspedals bevorsteht. In Antwort darauf wird ein Anstieg der Abgasenthalpie, die einer Abgasturbine des Turboladers bereitgestellt wird, angeordnet. Der Anstieg der Enthalpie kann bereitgestellt werden durch: Öffnen einer mit einem Einlass des Motors gekoppelten Drosselklappe, Verzögern des Zündzeitpunktes, der an Zündkerzen angeordnet wird, die mit Zylindern des Motors gekoppelt sind, Anpassen des Zeitpunkts eines Systems zur variablen Nockenwellensteuerung (variable cam timing, VCT), das mit dem Motor gekoppelt ist, und vollständiges Schließen eines Wastegate-Ventils, das in einem Seitenkanal bereitgestellt ist, der mit der Abgasturbine gekoppelt ist.
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Bei einigen Ausführungsformen werden Bremsen, die mit Fahrzeugrädern gekoppelt sind, im Wesentlichen gleichzeitig mit der Anordnung eines Anstiegs der Abgasenthalpie betätigt. Die Bremsen können so betätigt werden, dass sie veranlassen, dass das Fahrzeug gestoppt verbleibt. Oder die Bremsen werden so betätigt, dass sie es dem Fahrzeug ermöglichen, zu schleichen.
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Wenn das Bremspedal wieder angelegt wird, werden Vorgänge zum Anstieg der Abgasenthalpie unterbrochen. Wenn das Gaspedal getreten wird, wird die normale Motorbetriebsstrategie eingesetzt.
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Bei einer Ausführungsform werden die Vorgänge nur für Vorwärtsstarts angewendet. Der Motor ist mit einem Getriebe gekoppelt, das eine Vielzahl von Vorwärtsgängen und einen Rückwärtsgang aufweist, wobei das Anordnen eines Anstiegs der Abgasenthalpie weiter darauf basiert, dass das Getriebe in einem Vorwärtsgang ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Schema eines Fahrzeugs;
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2 ist ein Ablaufdiagramm eines Algorithmus zum Starten von Fahrzeugen gemäß Ausführungsformen der Offenbarung;
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3 ist ein Graph des Drucks in den Hydraulikleitungen als eine Funktion der Zeit während eines Loslassens einer Bremse;
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4 ist ein Graph einer Bremspedalposition als eine Funktion der Zeit während eines Loslassens einer Bremse;
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5 ist eine adaptive Routine gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung; und
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6 und 7 sind Aufzeichnungen von beispielhaften Anwendungen der Vorausberechnung eines Fahrzeugstarts gemäß mehrerer Ausführungsformen der Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Der Fachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale der veranschaulichten und beschriebenen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf irgendeine der Figuren mit in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulichten Merkmalen kombiniert werden können, um alternative Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben werden. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Jedoch können verschiedene Kombinationen und Modifikationen der mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung konsistenten Merkmale für spezielle Anwendungen oder Implementierungen gewünscht sein. Der Fachmann kann ähnliche Anwendungen oder Implementierungen erkennen, die mit der vorliegenden Offenbarung konsistent sind, wie z. B. diejenigen, in denen Komponenten in einer geringfügig unterschiedlichen Reihenfolge angeordnet sind, als es in den Ausführungsformen in den Figuren gezeigt wird. Der Fachmann wird erkennen, dass die Lehren der vorliegenden Offenbarung auf andere Anwendungen oder Implementierungen angewandt werden können.
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In 1 ist ein Fahrzeug 10 veranschaulicht, das verwendet wird, um verschiedene Arten von Fahrzeugkonfigurationen zu beschreiben. Nicht alle in 1 gezeigten Komponenten sind in jeder Variante beinhaltet. Wie beispielsweise nachstehend beschrieben, kann das Getriebe ein automatisches Getriebe oder ein herkömmliches Schaltgetriebe sein, wobei Ersteres normalerweise kein Kupplungspedal beinhaltet, das Letztere beinhaltet jedoch ein Kupplungspedal. Bei noch anderen Konfigurationen ist das Getriebe ein Schaltgetriebe mit Fähigkeit zur automatischen Schaltung.
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Fahrzeug 10 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 12 mit einem Turbolader 14. Turbolader 14 weist eine Abgasturbine 20 auf, die in einem Abgaskanal 22 von Motor 10 angeordnet ist; einen Kompressor 16, der in einem Einlasskanal 18 von Motor 10 angeordnet ist; und einer Welle 24, der Turbine 20 und Kompressor 16 koppelt. Ein Einlasskanal 18 ist eine Drosselklappe 24, die unter Anordnung einer elektronischen Steuereinheit (electronic control unit, ECU) 30 betätigt wird, um Luftstrom in Motor 10 zu steuern. Ein Seitenkanal 26 zu Turbine 20 weist ein darin angeordnetes Ventil 28 auf, das unter Steuerung von ECU 30 betätigt wird. Seitenkanal 26 und Ventil 28 werden herkömmlicherweise Wastegate genannt.
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Bei der vorliegenden Offenbarung ist eine einzelne ECU 30 in 1 gezeigt. Diese Konfiguration ist jedoch der Annehmlichkeit halber gezeigt. Es ist selbstverständlich, dass die mit Bezug auf ECU 30 beschriebenen Funktionen über mehrere ECUS ausgeführt werden können.
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Fahrzeug 10 beinhaltet Führersteuerungen, wie z. B. ein Gaspedal 32 und ein Bremspedal 34, die der Führer des Fahrzeugs verwendet, um einen Wunsch zur Vorwärtsbeschleunigung anzuzeigen. Gaspedal 32 ist mit einem Sensor 36 gekoppelt, der eine Position von Gaspedal 32 an ECU 30 kommuniziert. Bei herkömmlichen Bremssystemen ist Bremspedal 34 mit einem Bremskraftverstärker 35 gekoppelt, der mit Hydraulikleitungen verbindet und Zangen betätigt, um unten auf Scheiben an den Rädern 38 festzuklemmen. Der Führer betätigt Bremspedal 34 und solch eine Betätigung wird durch Bremskraftverstärker 35 unterstützt, um dabei Bremsen 40, die mit Rädern 38 gekoppelt sind, zu betätigen. Bei herkömmlichen Bremssystemen können Bremsen 40 unabhängig von einer Führeraktivität betätigt werden, wie z. B. zur Wankneigungskontrolle oder elektronischen Stabilitätskontrolle. ECU 30 kann eine Betätigung einer oder mehr Bremsen 40 anordnen, um Fahrzeugstabilität in Antwort auf destabilisierende Manöver zu verbessern oder um ein Kippen des Fahrzeugs zu verhindern. Die ECU 30 kann einer Bremse anordnen, auf eines der Fahrzeugräder zu reagieren, unabhängig davon, ob der Führer ein Bremspedal tritt. Einige Fahrzeuge sind mit elektrischen Bremsen ausgestattet, bei denen Bremspedal 34 einen Bremssensor 46 aufweist, um eine Führereingabe an Bremspedal 34 zu erkennen. Die Ausgabe von Bremssensor 46 wird ECU 30 bereitgestellt; und ECU 30 ordnet einen Druck an, der, basierend auf einem Signal von Sensor 46, an Zangen von Bremsen 40 angewandt werden soll. Ein Drucksensor 48 in Bremskraftverstärker 35 zeigt den Druck an, der auf Bremsen 40 wirkt. Drucksensor 48 ist mit ECU 30 gekoppelt. Bei solch einer Brake-by-Wire-Konfiguration kann ECU 30 ebenfalls den Bremsen anordnen, an einem oder mehreren Rädern angewandt zu werden, unabhängig von einem Führer, der ein Bremsen durch Treten des Bremspedals anordnet.
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Motor 10 ist mit einem Getriebe 52 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform ist Getriebe 52 ein automatisches Getriebe mit einem Drehmomentwandler. Der Drehmomentwandler veranlasst das Fahrzeug zu schleichen, wenn Getriebe 52 in einen Gang eingerastet ist und weder Gaspedal 32 noch das Bremspedal getreten sind. Bei einer weiteren Ausführungsform ist Getriebe 52 ein herkömmliches Schaltgetriebe mit einer Kupplung (nicht einzeln in 1 gezeigt), zwischen Motor 12 und Getriebe 52 gekoppelt. Die Kupplung wird durch den Führer von Fahrzeug 10 durch Kupplungspedal 54 gesteuert. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Kupplungspedalsensor 56 mit Kupplungspedal 54 gekoppelt sein. Ein Signal von Kupplungspedalsensor 56 ist mit ECU 30 gekoppelt. Bei einer weiteren Alternative ist Getriebe 52 ein Doppelkupplungsgetriebe (dual clutch transmission, DCT), das im Wesentlichen zwei Schaltgetriebe in einer Einheit umfasst. Ungerade Gänge sind mit einer Kupplung gekoppelt und gerade Gänge sind mit einer zweiten Kupplung gekoppelt. Das Getriebe kann vollautomatisch mit ECU 30 sein oder Gangwahl wird durch den Fahrzeugführer gesteuert. Die Kupplungen bleiben unter Steuerung von ECU 30. Bei noch einer weiteren Alternative ist Getriebe 52 ein ASM (automatic shifting manual), das sehr einem herkömmlichen Schaltgetriebe ähnelt, mit Ausnahme, dass die Kupplung Robotersteuerung unterliegt. Die Gänge können durch ECU 30 oder durch den Fahrzeugführer gesteuert werden. Getriebe 52 ist mit Rädern 38 über einen Antriebsstrang einschließlich einer Welle 53 gekoppelt, der mit Fahrzeugrädern 38 gekoppelt ist. Die Ausführungsform in 1 zeigt eine Zweiradantriebskonfiguration. Die vorliegende Erfindung gilt jedoch für jegliche geeignete Konfiguration, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Fahrzeuge mit Vierradantrieb.
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Motor 10 weist Einspritzdüsen 60 auf, die mit Motorzylindern gekoppelt sind, wie dies z. B. bei Benzin- oder Diesel-Direkteinspritzermotoren der Fall ist. Bei portinjizierten Benzinmotoren befinden sich Einspritzdüsen in Einlasskrümmer 18. Pulsweite und Zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzens wird über ECU 30 gesteuert. Einspritzdüsen 60 wird komprimierter Kraftstoff aus einem Kraftstofftank über zumindest eine Pumpe bereitgestellt, wobei das Kraftstoffsystem nicht in 1 gezeigt ist. Bei einem Benzinmotor sind Motorzylinder ebenfalls mit Zündkerzen 62 bereitgestellt, deren Zündzeitpunkt durch ECU 30 gesteuert wird. Motor 12 wird ein Gerät zur variablen Nockenwellensteuerung (variable cam timing, VCT) 64 bereitgestellt, um den Zeitpunkt der Einlassventile mit Bezug auf die Kolbenposition einzustellen. Nockenwellensteuerung wird über ECU 30 gesteuert. Bei anderen Ausführungsformen ist ebenfalls eine Abgas-VCT bereitgestellt.
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Ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform der Offenbarung veranschaulicht, ist in 2 gezeigt. Der Algorithmus beginnt in 70 mit Eingangsbedingungen, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit null ist, d. h., das Fahrzeug ist gestoppt, dass der Fahrzeugführer Bremspedal 34 tritt, und Getriebe 52 sich nicht in einem Rückwärtsgang befindet. Das heißt, eine Verbesserung des Startverhaltens wird nicht verwendet, um das Fahrzeug zu unterstützen. Die Steuerung geht zu Entscheidungsblock 72 weiter, in dem bestimmt wird, ob ein Loslassen eines Bremspedals bevorsteht. Solch eine Bestimmung wird nachstehend ausführlicher erörtert. Wenn ein Loslassen eines Bremspedals nicht bevorsteht, verbleibt die Steuerung in Entscheidungsblock 72, bis das Bremspedal losgelassen wird oder ein Loslassen bevorsteht, wobei in diesem Fall die Steuerung zu 74 weitergeht, bei der ein Zähler i (oder alternativ ein Zeitgeber) zurückgesetzt wird. Die Steuerung geht nun zu Block 76 weiter, in dem Vorgänge vorgenommen werden, um dafür zu sorgen, dass eine größere Abgasenthalpie geliefert wird, um die Abgasturbine zu veranlassen, sich schneller zu drehen. Solche Vorgänge können ein oder mehr der Folgenden beinhalten: Drosselklappe 24 öffnen, Zündzeitpunkt verzögern, das Wastegate-Ventil 28 für den Fall, dass es noch nicht geschlossen ist, vollständig schließen, das System zur variablen Nockenwellensteuerung (variable cam timing, VCT), das mit dem Motor gekoppelt ist, einstellen. Wenn der Zündzeitpunkt verzögert ist, sinkt die Menge an Drehmoment, die durch den Motor erzeugt wird, und die Abgastemperatur steigt. Um dem Abfall der Motordrehzahl entgegenzuwirken, der den Drehmomentabfall begleiten würde, wird Drosselklappe 24 weiter geöffnet. Bei einer Ausführungsform wird die Motordrehzahl bei normaler Leerlaufdrehzahl gehalten. Bei einer Alternative wird es der Motordrehzahl ermöglicht, langsam anzusteigen, obwohl nicht in dem Maße, dass ein Führer des Fahrzeugs alarmiert wird. Bei der Ausführungsform, bei der es der Motordrehzahl ermöglicht wird, anzusteigen, würde ein Fahrzeug mit einem automatischen Getriebe schneller vorwärtsschleichen, als dies anders der Fall wäre. Um eine unerwartete Vorwärtsbewegung zu vermeiden, ist in Block 74 eine Bremse unter Steuerung von ECU 30 angelegt. Bei einer Ausführungsform ist eine Bremse zumindest an ein Rad angelegt, um dafür zu sorgen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit konstant bleibt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Bremse angelegt, um dafür zu sorgen, dass das Fahrzeug durch eine herkömmliche Strategie schleicht, im Vergleich zu einem Fahrzeug mit einem Drehmomentwandler. Bei Ausführungsformen mit ASM- oder DCT-Getrieben wird eine Bremse unter Steuerung von ECU 30 zumindest in Situationen angelegt, in denen Fahrzeug 10 sich auf einer Neigung befindet, um dadurch ein Rückwärts- oder Vorwärtsrollen zu verhindern, wenn der Führer das Bremspedal loslässt. Typischerweise steuert bei Ausführungsformen mit einem herkömmlichen Schaltgetriebe der Fahrzeugführer die Bremsen durch Betätigen des Bremspedals. In einigen Situationen mit einem herkömmlichen Schaltgetriebe wird die Bremse nicht durch ECU 30 angelegt. In Block 78 wird i erhöht. Die Steuerung geht zu Entscheidungsblock 80 weiter, in dem bestimmt wird, ob der Führer das Bremspedal, das Gaspedal oder keines von beiden getreten hat. Wenn der Führer das Gaspedal getreten hat, wird die Bremse losgelassen und normaler Betrieb folgt in Block 82. Wenn der Führer das Bremspedal getreten hat, geht die Steuerung zu Block 84 weiter, in dem ein Anlegen der Bremsen durch ECU 30 losgelassen wird und durch Anlegen der Bremsen aufgrund eines Tretens eines Bremspedals durch den Fahrzeugführer ersetzt wird. Des Weiteren werden Vorgänge in Block 74 abgebrochen und eine normale Strategie übernimmt. Wenn keines von beiden getreten ist, geht die Steuerung zu Block 86 weiter, in dem Zähler i mit einem Grenzwert verglichen wird. Die in Block 76 vorgenommenen Vorgänge sollen temporär sein, z. B. für die 0,5 bis 1 Sek. zwischen denen der Führer seinen Fuß von dem Bremspedal zu dem Gaspedal bewegt, um das Fahrzeug zu starten, d. h. um die Absicht des Führers zum Starten vorauszuberechnen. Aus vielerlei Gründen kann der Führer jedoch wählen, nicht zu starten, z. B. blockiert oder stockt ein Auto vor ihm an einer Ampel oder bei Manövern auf einem Parkplatz. Somit wird ein Zähler oder alternativ ein Zeitgeber verwendet, um die vorbestimmte Zeit zu beschränken, die die Vorgänge in 76 laufen dürfen. Die vorbestimmte Zeit kann zwischen 0,25 bis 3 Sekunden liegen, obwohl solch ein Beispiel nicht einschränkend ist. Somit wird in Entscheidungsblock 86, wenn festgestellt wird, dass der Zähler den Grenzwert überschritten hat, die Steuerung an Block 88 weitergegeben, in dem die normale Leerlaufstrategie eingesetzt wird, angeordnet wird, d. h. eine Strategie außerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung. Wenn in Entscheidungsblock 86 festgestellt wird, dass der Zähler den Grenzwert nicht überschritten hat, dürfen Vorgänge in Block 76 weitergehen.
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In Entscheidungsblock 72 wird bestimmt, ob das Bremspedal losgelassen wird. Bei einer Ausführungsform ist das Bremspedal mit einem An-Aus-Schalter gekoppelt und mit Bremslichtern außen am Fahrzeug gekoppelt. Wenn die Bremsen als Aus bestimmt werden, werden die Maßnahme(n) zum schnelleren Drehen des Turboladers aufgerufen. Bei Fahrzeugausführungsformen, die einen Drucksensor in den Hydraulikleitungen der Bremse beinhalten, kann das tatsächliche Loslassen der Bremsen vorausberechnet werden, indem die Signatur der Druckkurve abgeschätzt wird, wenn der Führer die Bremsen loslässt. Ein Beispiel einer solchen Druckkurve als eine Funktion der Zeit ist als Kurve 100 in 3 gezeigt. Bei einer Ausführungsform basiert ein bevorstehendes Loslassen der Bremse auf dem Druckabfall unter einen Grenzdruck, bei dem Fall 102 die Zeit anzeigt, bei der ein bevorstehendes Loslassen der Bremse bestimmt ist und die Maßnahme(n) zum schnelleren Drehen des Turboladers werden aufgerufen. Bei einer weiteren Ausführungsform basieren die Maßnahme(n) auf der Abfallgeschwindigkeit dP/dt, die unter einem Grenzwert dP/dt liegt. (Als Erinnerung: Der dP/dt-Grenzwert in 2 ist negativ. Somit wird die Abfallgeschwindigkeit überschritten, wenn die Abfallgeschwindigkeit unter, oder negativer, ist als die Grenzwertgeschwindigkeit.) Ein bevorstehendes Loslassen einer Bremse ist 104 für die beispielhafte Bestimmung einer Abfallgeschwindigkeit in 2. Um eine ausreichend stabile Ableitung von Druck zu erhalten, können geeignete Techniken zur Mittelung, Filterung oder andere Techniken eingesetzt werden, um eine falsche Erkennung eines bevorstehenden Loslassens einer Bremse zu vermeiden.
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Bei noch einer weiteren Ausführungsform wird ein Bremspedalpositionssensor auf dem Bremspedal bereitgestellt. Eine Beispielkurve 110 ist in 4 gezeigt, bei der die Bremse auf der linken Seite des Graphen getreten ist. Einige Zeit später hebt der Führer seinen Fuß von dem Bremspedal und das Signal des Positionssensors zeigt an, dass sich das Pedal hebt. Bei einer Grenzposition wird ein bevorstehendes Loslassen der Bremse erkannt und wird als zu Zeitpunkt 112 in 4 auftretend gezeigt.
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Gemäß einiger Ausführungsformen der Offenbarung werden eine oder mehr Maßnahmen unternommen, damit sich der Turbolader schneller dreht, die in der Zeit eingesetzt werden, zwischen der der Führer anzeigt, dass die Bremse losgelassen wird und dem Zeitpunkt, an dem sich der Fuß auf dem Gaspedal befindet. Solch ein Zeitintervall hängt stark vom Fahrstil des Führers des Fahrzeugs ab. Einige Fahrer sind sehr sanft, sie lassen die Bremse los und bewegen ihren Fuß langsam hinüber zum Gaspedal, um eine Beschleunigung zu beginnen. Andere Fahrer sind offensiv und führen die Bewegung schnell durch. Die Offensivität, mit der die Maßnahmen eingesetzt werden, um eine Turboladerverzögerung zu überwinden, können auf dem Fahrstil des Führers basieren. Wenn beispielsweise der Fahrer offensiv fährt, ist die Zeit zum schnelleren Drehen des Turboladers beschränkter als für einen sanften Fahrer. Bei einer Ausführungsform werden die Maßnahmen, damit sich der Turbolader schneller dreht, offensiver angewandt. Bei einigen Ausführungsformen basiert die Zeit zum Anwenden der Maßnahmen, d. h. vor einem Abbrechen der Maßnahmen, auf der erwarteten Zeit, bis der Fahrer durch Treten des Gaspedals einen Start verlangt. Wenn beispielsweise der Fahrer zwei Sekunden zwischen dem Bereitstellen einer Anzeige, das Bremspedal loszulassen und das Gaspedal tatsächlich zu treten, benötigt, kann es möglich sein, die Drosselklappe lediglich ein wenig zu öffnen, vielleicht mit Verzögerung des Zündzeitpunktes, um die gewünschte Zunahme der Turboladergeschwindigkeit zu erhalten. Ebenfalls kann der Zeitgrenzwert erhöht werden, während dem die Maßnahmen weiterlaufen können, ohne die Maßnahmen zum schnelleren Drehen des Turboladers abzubrechen. Das heißt, dass die Vorgänge, den Turbolader auf eine höhere Geschwindigkeit zu bringen, für einen langsamer handelnden Führer länger angewandt werden, während darauf gewartet wird, dass der Führer das Gaspedal tritt. Folglich wird bei einer Ausführungsform der Fahrstil des Fahrers hinsichtlich der Zeit, die benötigt wird, sich vom Bremspedal zum Gaspedal zu bewegen, bestimmt, und die Grenzwerte und die Maßnahmen, die einem schnelleren Drehen des Turboladers zugeordnet sind, werden entsprechend geändert.
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Bei Fahrzeugen ohne einen Turbolader ist es ebenfalls hilfreich, sich auf einen Start vorzubereiten. Beispielsweise füllt eine der Verzögerungen bei einem Saug-Kraftfahrzeugmotor beim Bereitstellen eines schnellen Starts einen Krümmer. Das heißt, dass im Leerlauf der Druck in dem Krümmer im Bereich eines negativen Drittels des atmosphärischen Drucks liegen kann. Um den Druck näher an atmosphärischen Druck zu bringen, um an den Rädern schnell Drehmoment zu erhalten, kann es ungefähr 0,25 Sekunden dauern. Startantwort kann zumindest insoweit verbessert werden, indem eine Absicht des Führers zu Starten vorausberechnet wird. Das heißt, dass der Fahrzeugstart schneller geht, wenn die Drosselklappe in dem Einlass leicht geöffnet wird, bevor der Führer das Gaspedal tritt. Ein Verzögern des Zündzeitpunktes ist bei einem Saugmotor nicht so wichtig, um ein Startverhalten zu verbessern. Es kann jedoch eingesetzt werden, um Abgasnachbehandlungseinheiten, wie z. B. einen Dreiwegekatalysator, in Vorausberechnung einer erhöhten NOx-Motorrohemission beim Start auf eine Temperatur zu bringen. Natürlich ist beim tatsächlichen Start, wenn der Führer das Gaspedal tritt, ein Zündzeitpunkt fortgeschritten, um das gewünschte Drehmoment bereitzustellen.
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Bei der in 5 gezeigten adaptiven Beispielroutine ähneln viele der Blöcke denjenigen in 2. Die Identifikationsziffern von 2 werden hier der Effizienz halber eingesetzt. In Block 80, in dem eine Betätigung eines Bremspedals, Gaspedals oder keines von beiden angefragt wird. Wird das Bremspedal betätigt, wird die Routine von 5 in Block 120 abgebrochen. Wenn das Gaspedal getreten ist, geht die Steuerung zu Block 122 weiter, in dem der Wert des Zählers gespeichert wird. Der Wert des Zählers zeigt die Zeit an, die dieser Fahrzeugführer benötigt, um seinen Fuß von der Bremse zum Gaspedal zu bewegen. Wenn keines der beiden Pedale getreten ist, geht die Steuerung zu Block 86 weiter, in dem bestimmt wird, ob der Zähler den Grenzwert überschritten hat. Wenn nicht, gehen die Vorgänge in 78 weiter. Wenn der Grenzwert durch den Zähler in Entscheidungsblock 86 überschritten wird, geht die Steuerung zu Block 124 weiter, um den Wert des Zählers zu speichern. Wenn auf Block 124 zugegriffen wird, hat der Fahrzeugführer ein Pedal nicht in der Zeit getreten, die einer Vorbereitung für einen Start zugewiesen wurde. Dies könnte daran liegen, dass der Führer ein sanfterer Fahrer ist und mehr Zeit benötigt, einen Start zu verlangen. Die Steuerung geht von 124 zu Block 128 weiter, in dem der Wert des Grenzwertes angepasst (erhöht) und die Offensivität der in Block 76 vorgenommenen Vorgänge verringert werden kann. Von Block 122 geht die Steuerung zu Block 126 weiter, in dem der Wert des Grenzwertes angepasst (verringert) und die Offensivität der in Block 76 vorgenommenen Vorgänge erhöht werden kann.
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In 5 zeigt der Algorithmus eine gestrichelte Verbindung zwischen Blöcken 122 und 126 und zwischen Blöcken 124 und 128. Gemäß einer Ausführungsform werden die Anpassungen in Blöcken 126 und 128 nicht für jeden Zeitpunkt durchgeführt, an dem ein Zählerwert gespeichert wird. Stattdessen werden mehrere Werte des Zählers bestimmt, bevor die Routine angepasst wird. Beispielsweise kann ein offensiverer Fahrer sich auf einem Parkplatz befinden und führt keinen Start durch. Somit zeigt der den Grenzwert überschreitende Zähler keine Änderung des allgemeinen Stils des Fahrers an, sondern ein unterschiedliches Fahrszenario. Somit werden Anpassungen in Block 126 und 128 durchgeführt, nachdem Daten von mehreren Starts gesammelt wurden. Des Weiteren kann die Anpassung langsam aufgerufen werden. Wenn z. B. die letzten 10 Starts mit Zähler i um einiges unterhalb des Grenzwertes auftraten, kann der Grenzwert in Block 122 verringert werden. Vielmehr würde jedoch die Verringerung beschränkt werden und lediglich nach mehreren Anpassungen würde der Wert des Grenzwertes dem Wert näherkommen, der für den derzeitigen Fahrer geeignet ist. Ein Fahrzeug kann natürlich mehrere Fahrer mit verschiedenen Fahrstilen haben. In solch einem Falle würden sich die Anpassungen langsam für den derzeitigen Fahrer einstellen. Oder, wenn der Fahrer schnell wechselt, findet kaum oder keine Anpassung statt, da die Werte des Zählers so stark variieren, sodass keine neue Richtung klar angezeigt ist.
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Unterschiedliche Führer des Fahrzeugs haben sehr wahrscheinlich variierende Fahrstile. Das Startintervall, d. h. die Zeit vom Loslassen eines Bremspedals bis zum Treten eines Gaspedals, kann von Fahrer zu Fahrer stark variieren. Somit wird bei einigen Ausführungsformen ein Startintervall für jeden Führer bestimmt, d. h., ein Startintervall ist jedem Führer zugeordnet. Der Führer kann durch den verwendeten Schlüsselanhänger 150 (wie in 2 gezeigt) erkannt werden. Bei einer Ausführungsform wird ein Einstellen des Fahrersitzes 152, wie durch einen Sensor 154 bestimmt, verwendet, um zwischen Führern des Fahrzeugs zu unterscheiden. Oder bei einer weiteren Ausführungsform ist Sensor 154 ein Gewichtssensor, der verwendet werden kann, um zwischen Führern des Fahrzeugs zu unterscheiden. Alternativ ist Positionssensor 158 mit einem Spiegel 156 gekoppelt, der verwendet wird, um einen bestimmten Führer zu erkennen. Bei noch einer weiteren Ausführungsform werden Fahrstil, wie z. B. Geschwindigkeit des Tretens des Gaspedals, Offensivität von Bremsmanövern usw. verwendet, um den Fahrer des Fahrzeugs zu erkennen.
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Wenn das Startintervall relativ kurz ist, werden der Vorgang oder die Vorgänge, die vorgenommen werden, um sich für den Start vorzubereiten, offensiver unternommen. Bei einer Ausführungsform wird die Motordrehzahl während des Startintervalls erhöht. Ein Vorgang, um Motordrehzahl zu erhöhen, ist die Drosselklappe auf einen größeren Winkel zu öffnen, wenn das Startintervall kürzer ist. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Geschwindigkeit beim Öffnen der Drosselklappe größer sein, wenn das Startintervall kürzer ist.
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Bei Ausführungsformen mit einem Turbolader, der mit dem Motor gekoppelt ist, kann es nützlich sein, den Zündzeitpunkt oder Einspritzzeitpunkt zu verzögern, um Abgasenthalpie an den Turbolader zu erhöhen. Die Geschwindigkeit, bei der diese Vorgänge vorgenommen werden, oder das Ausmaß des Vorgangs wird erhöht, wenn das Startintervall verringert wird.
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Der Begriff Zeitgeberzähler wird mit Bezug auf 2 verwendet. Bei einer Ausführungsform wird der Algorithmus auf getakteter Basis durchgeführt, z. B. alle 100 ms. In solch einem Falle ist der Zähler proportional zur Zeit und kann direkt verwendet werden. Alternativ sollte der Zähler mit Echtzeit verbunden sein, sodass der Algorithmus nicht durch die Zeit verzerrt wird, die benötigt wird, um Teile des Algorithmus auszuführen. Bei einer weiteren Alternative wird ein auf einer Uhr basierender Zeitgeber anstelle des Zählers verwendet.
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Bezugnehmend auf 6 und 7, sind zwei beispielhafte Startintervalle gezeigt, langsam bzw. schnell. Vor einem beginnenden Start ist der Drosselwinkel bei einem ersten Drosselwinkel, d. h. für normalen Motorleerlauf. Wenn ein beginnender Start erkannt wird, wird bei einer Ausführungsform der Drosselklappe angeordnet, zu einem zweiten Drosselwinkel offener zu sein, wie durch eine gepunktete Linie gezeigt. Der zweite Drosselwinkel wird bis zum Ende des Startintervalls aufrechterhalten oder bis der Führer des Fahrzeugs durch Treten des Gaspedals einschreitet. Alternativ wird die Drosselklappe stufenweise über einen Zeitraum geöffnet, gezeigt als dθ/dt schnell und dθ/dt langsam in 6 bzw. 7. Wenn bekannt ist, dass der Führer einen schnelleren Fahrstil hat, wird die Drosselklappe schneller geöffnet, um sich für den Start ausreichend vorzubereiten, für 6. Im Gegenzug wird die Drosselklappe in 7 langsamer geöffnet. Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, die Drosselklappe langsamer zu öffnen, um für den Führer des Fahrzeugs weniger ablenkend zu sein. Bei anderen Anwendungen kann es wünschenswert sein, die Drosselklappe direkt auf die gewünschte Position zu öffnen, um ein offensives Startgefühl sicherzustellen. Oder bei anderen Anwendungen kann eine Kombination eingesetzt werden.
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Während die beste Art im Detail beschrieben worden ist, werden diejenigen, die mit der Technik vertraut sind, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen im Rahmen der folgenden Ansprüche erkennen. Während eine oder mehrere Ausführungsformen als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen und/oder dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehreren gewünschten Eigenschaften beschrieben worden sind, wird der Fachmann erkennen, dass Kompromisse unter verschiedenen Merkmalen geschlossen werden können, um gewünschte Systemattribute zu erreichen, die von der speziellen Anwendung oder Implementierung abhängen können. Diese Attribute umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Instandsetzungskosten während der Nutzungsdauer, Absetzbarkeit, Erscheinungsform, Aufmachung, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. Die Ausführungsformen, die als weniger wünschenswert mit Bezug zu anderen Ausführungsformen in Bezug auf ein oder mehr Eigenschaften beschrieben sind, liegen nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung wie beansprucht.
