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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft allgemein Fahrzeuge, insbesondere Fahrzeuge mit einem Antrieb. Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuges im Schiebebetrieb.
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Stand der Technik
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Unter einem Schiebebetrieb versteht man einen Fahrzustand, bei dem der Antrieb das Fahrzeug nicht aktiv antreibt, weil der Fahrer beispielsweise seinen Fuß vom Gaspedal genommen hat. Das Fahrzeug befindet sich vielmehr in einem passiven Zustand und wird nur noch durch seine eigene Masse vorwärts getrieben, bis die diversen Fahrwiderstände es allmählich bis zum Stillstand verzögern. Im Falle eines Verbrennungsmotors können im Schiebebetrieb eine Kraftstoffzufuhr und die Zündung abgestellt werden. Da der Verbrennungsmotor jedoch weiterhin Luft durch die fast geschlossene Drosselklappe und die Ventile ansaugt, tritt durch den dabei entstehenden Luftwiderstand ein Bremseffekt ein, der Motorbremse genannt wird.
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Aus der
DE 199 40 264 A1 ist es bekannt, die Motorbremse im Schiebebetrieb über ein in der Abgasrückführung eines Verbrennungsmotors angeordnetes Abgasrückführventil zu dosieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuges im Schiebebetrieb gemäß Anspruch 1 sowie eine das Verfahren durchführende Vorrichtung und ein Computerprogramm gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
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Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuges im Schiebebetrieb, die Schritte
- – Schätzen eines notwendigen Sollschleppmoments, um das Fahrzeug im Schiebebetrieb in einem bestimmten Betriebszustand zu halten, und
- – Einstellen einer Abgabeleistung eines Antriebs des Fahrzeugs basierend auf dem geschätzten Sollschleppmoment.
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Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass dem herkömmlichen, eingangs genannten Verfahren die Motorbremse variabel basierend auf einem Wunschbremsmoment eingestellt wird, dass vom Fahrer beispielsweise über das Bremspedal vorgegeben wird. Er müsste also den Fuß vom Gaspedal nehmen und aktiv auf ein entsprechendes, die Motorbremse betätigendes Bremspedal treten, um das Wunschmoment mit der Motorbremse einzustellen. Alternativ kann das Wunschmoment auch vom Tempomaten, auch Fahrgeschwindigkeitsregler genannt kommen, der durch das angegebene Verfahren sogar profitiert, da einer genaueres Wunschmotordrehmoment vorgeben kann und dieses im unteren Drehzahlbereich besser umgesetzt bekommt.
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Demgegenüber ist es Idee des angegebenen Verfahrens, dass die Motorbremse nicht basierend auf einem Wunschbremsmoment sondern basierend auf einer dem Fahrerwunsch entsprechenden Beschleunigung einzustellen, mit der das Fahrzeug fortbewegt wird. Der Fahrerwunsch kann direkt aus einer Stellung des Gaspedals oder anderen Vorgaben hergeleitet werden, die den Betrieb des Fahrzeuges beeinflussen. Beispiele für diese Vorgaben sind in den Unteransprüchen angegeben. Auf diese Weise braucht zum Einstellen der Motorbremse der Fahrer keinen aktiven Bremseingriff mehr zu tätigen, da alle zum Einstellen der Motorbremse notwendigen Informationen aus dem Sollschleppmoment abgeleitet werden.
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In einer Weiterbildung des angegebenen Verfahrens werden zum Schätzen des notwendigen Sollschleppmomentes
- – ein notwendiges Verzögerungsdrehmoment für das Fahrzeug geschätzt, um das Fahrzeug im Schiebebetrieb in dem bestimmten Betriebszustand zu halten und
- – aus der notwendigen Beschleunigung das Sollschleppmoment geformt.
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Der Weiterbildung des angegebenen Verfahrens liegt die Überlegung zugrunde, dass sich das Verzögerungsmoment aus einem aktuellen Betriebsverhalten des Fahrzeuges beziehungsweise das Fahrverhalten des Fahrers mit einer ausreichenden Sicherheit zum Einstellen der Motorbremse voraussagen lässt, so zum Beispiel ob er mit dem Fahrzeug segeln oder verzögern möchte. Hat der Fahrer beispielsweise einen hohen Gang eingelegt oder betätigt leicht das Gaspedal an einem herunterfahrenden Berg, so kann davon ausgegangen werden, dass er nicht beabsichtigt zu bremsen, so dass ein geringes Verzögerungsmoment geschätzt werden kann. Aus einer Betätigung des Bremspedals selbst oder dem Betriebspunkt des Fahrzeuges kann beispielsweise ein hohes Verzögerungsmoment geschätzt werden.
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In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird das Sollschleppmoment aus dem Verzögerungsdrehmoment derart geformt, dass das Sollschleppmoment zeitlich differenzierbar ist. Auf diese Weise ist gesichert, dass das Fahrzeug während der Fahrt keine ruckartigen Bewegungen erfährt, die für den Fahrer beispielsweise überraschend und/oder unbeherrschbar und somit verkehrsgefährdend sein können.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird zum Formen des Sollschleppmoments das notwendige Verzögerungsdrehmoment um ein Reibmoment zwischen dem Fahrzeug im Schiebebetrieb und einer Straße, auf der das Fahrzeug im Schiebebetrieb rollt, korrigiert, so dass das Fahrzeug durch dieses Reibmoment nicht unbeabsichtigter Weise abgebremst wird.
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In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens hängt der Betriebszustand des Fahrzeuges von vorgebbaren Betriebsbedingungen für das Fahrzeug ab. Diese Betriebsbedingungen können besonders bevorzugt die Durchführung einer Diagnose, die Unterdrückung eines Antriebsgeräusches oder ein notwendiges Verzögerungsdrehmoment für das Fahrzeug umfassen. Das heißt, dass wenn beispielsweise eine Diagnose zur Untersuchung des Abgasausstoßes des Verbrennungsmotors durchgeführt werden soll, dies bei der Schätzung und Einstellung der Abgabeleistung des Antriebs des Fahrzeugs berücksichtigt wird.
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In einer zusätzlichen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens hängt das Verzögerungsdrehmoment des Fahrzeuges
- – von einer Betätigung eines Gaspedals und/oder
- – von einer Betätigung einer Bremse und/oder
- – von einem eingelegten Gang eines Getriebes des Fahrzeuges und/oder
- – von einem gewählten Fahrprogramm ab, das zum Beispiel ein Sport-Modus oder ein Eco-Modus sein kann.
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In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens ist der Antrieb ein Verbrennungsmotor, wobei zum Einstellen der Abgabeleistung des Verbrennungsmotors wenigstens zwei Aktoren angesteuert werden, die die Abgabeleistung des Verbrennungsmotors beeinflussen. Auf diese Weise kann das auf das Fahrzeug wirkende Schleppmoment im Schiebebetrieb nicht nur sehr fein dosiert werden, es ist auch möglich, höhere Schleppmomente zu erzeugen, im Vergleich zur Verwendung eines einzigen Aktors. Als Aktoren können dabei ein Nockenwellenversteller oder die Drosselklappe verwendet werden, wobei mit dem Nockenwellenversteller die Verdichtungsarbeit über eine Veränderung der Einlassphase oder die Ausstoßarbeit über eine Veränderung der Auslassphase und mit der Drosselklappe Drosselverluste zur Einstellung des Schleppmomentes verändert werden können.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung, insbesondere Recheneinheit, zum Steuern eines Fahrzeuges im Schiebebetrieb angegeben, die eingerichtet ist,
- – ein notwendiges Sollschleppmoment, um das Fahrzeug im Schiebebetrieb in einem bestimmten Betriebszustand zu halten, zu schätzen und
- – eine Abgabeleistung eines Antriebs des Fahrzeugs basierend auf dem geschätzten Sollschleppmoment einzustellen.
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Die angegebene Vorrichtung ist beliebig derart weiterbar, dass es eines der angegebenen Verfahren gemäß den Unteransprüchen ausführen kann.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung eines der angegebenen Verfahren vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine angegebene Vorrichtung.
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Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.
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Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode enthält, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors mit einer angeschlossenen Abgasausstoßanlage und einer Frischluftansauganlage; und
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2 einen schematischen Ausschnitt einer in 1 gezeigten Steuervorrichtung.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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In den Figuren werden Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
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1 zeigt einen Verbrennungsmotor 2 mit einer Abgasausstoßanlage 4 und einer Frischluftansauganlage 6 zur Zuführung von Frischluft in den Verbrennungsmotor 2. Die Frischluftansauganlage 6 umfasst in der Zeichnung von links nach rechts gesehen einen Lufteinlass 8, einen Luftfilter 10, einen Heißfilmluftmassenmesser 12, eine Verzweigung 14, ein Verdichter 16, einen Kühler 18, ein Ventil 20 und eine Verzweigung 22. Dabei bedeutet ein Luftweg vom Lufteinlass 8 bis zum Verdichter 16 einen ersten Abschnitt 24, in dem die Frischluft ein vergleichsweise niedrigen Druck aufweist und ein Luftweg vom Verdichter 16 bis zum Verbrennungsmotor 2 einen zweiten Abschnitt 26, in dem die Frischluft einen vergleichsweise hohen Druck aufweist.
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Die Abgasausstoßanlage 4 im oberen Bereich der 1 enthält in der Zeichnung von rechts nach links eine Verzweigung 28, eine Abgasturbine 30, einen Oxidationskatalysator 32, einen Partikelfilter 34, eine Verzweigung 36, eine Abgasklappe 38 und einen Schalldämpfer 40. Dabei bedeutet ein Abgasweg vom Verbrennungsmotor 2 bis zu der Abgasturbine 30 einen Abschnitt 42, in dem ein Abgas einen vergleichsweise hohen Druck aufweist und ein Abgasweg von der Abgasturbine 30 bis zu dem Schalldämpfer 40 einen Abschnitt 44, in dem ein Abgas einen vergleichsweise niedrigen Druck aufweist. Es versteht sich, dass der Druck des Abgases längs des Abschnitts 44 auch schrittweise über die Abgasturbine 30, den Oxidationskatalysator 32 und den Partikelfilter 34 abgebaut werden kann, entsprechend den in diesen Elementen auftretenden Strömungswiderständen.
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Im linken Bereich der 1 befindet sich zwischen der Verzweigung 36 der Abgasausstoßanlage 4 und der Verzweigung 14 der Frischluftansauganlage 6 eine Niederdruck-Abgasrückführung 46. Die Niederdruck-Abgasrückführung 46 umfasst eine Einrichtung 48 sowie ein Niederdruck-Abgasrückführventil 50.
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Im rechten Bereich der 1 befindet sich zwischen der Verzweigung 28 der Abgasausstoßanlage 4 und der Verzweigung 22 der Frischluftansauganlage 6 eine Hochdruck-Abgasrückführung 52. Die Hochdruck-Abgasrückführung 52 umfasst eine Einrichtung 54 und ein Hochdruck-Abgasrückführventil 56. Die Einrichtungen 48 bzw. 52 umfassen vorliegend je einen nicht näher erläuterten Abgasrückführungskühler mit einem Bypass und einem Ventil.
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Im Betrieb des Verbrennungsmotors 2 durchströmt den Luftfilter 10 und den Heißfilmluftmassenmesser 12 eine Niederdruckfrischluft 58, die an der Verzweigung 14 mit einem über die Niederdruck-Abgasrückführung 46 zurückgeführten Niederdruckabgas 60 angereichert wird. Die angereicherte Niederdruckfrisch-luft 62 wird im Verdichter 16 verdichtet. Die verdichtete angereicherte Niederdruckfrischluft 64 wird im Abschnitt 22 mit einem zurückgeführten Hochdruckabgas 66 angereichert und als Hochdruckfrischluft 68 dem Verbrennungsmotor 2 zur Verbrennung eines Kraftstoffes zugeführt.
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Der Verbrennungsmotor 2 stößt als Resultat der Verbrennung ein Hochdruckabgas 70 aus, von dem im Abschnitt 28 das zurückgeführte Abgas 66 abgegriffen wird. Die Menge des zurückgeführten Abgases 66 wird dabei über das Hochdruck-Abgasrückführventil 56 eingestellt. Der Rest 72 des Hochdruckabgases 70 wird in der Abgasturbine 30 zu einem Niederdruckabgas 74 entspannt. Im Abschnitt 36 wird vom Niederdruckabgas 74 das zurückgeführte Niederdruckabgas 60 abgegriffen, während der Rest 76 des Niederdruckabgases 74 über einen Auspuff 78 ausgestoßen wird.
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In der vorliegenden Ausführung ist an den Verbrennungsmotor 2 mit der Abgasausstoßanlage 4 und der Frischluftansauganlage 6 eine Steuervorrichtung 80 angeschlossen. Die Steuervorrichtung 80 kann Teil einer dem Fachmann bekannten Motorsteuerung sein, die die Verbrennung im Verbrennungsmotor 2 steuert. Die Steuervorrichtung 80 kann aber auch eine extra Diagnoseeinrichtung sein, die an den Komponenten des Verbrennungsmotors 2 mit der Abgasausstoßanlage 4 und der Frischluftansauganlage 6 Funktionstüchtigkeitsdiagnosen durchführt.
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Die Steuervorrichtung 80 kann beispielsweise zum Einstellen des Verbrennungsmotors 2 vorgesehen sein. Dazu steuert die Steuervorrichtung 80 Aktoren des Verbrennungsmotors 2, der Abgasausstoßanlage 4 und der Frischluftansauganlage 6 an, über die die Verbrennung im Verbrennungsmotor 2 und damit ein über ein Getriebe 84 an ein Rad 86 eines nicht weiter dargestellten Fahrzeuges abgegebenes Antriebsdrehmoment beeinflusst werden kann. Zu diesen Aktoren können die Drosselklappe 38, die Abgasrückführventile 50, 56 oder ein im Verbrennungsmotor 2 schematisch dargestellter Nockenwellenversteller 88 gehören. In 1 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich die Ansteuerung der Drosselklappe 38 über ein Drosselklappenansteuersignal 90 und die Ansteuerung des Nockenwellenverstellers 88 über ein Einlassverstellsignal 92 und ein Auslassverstellsignal 94 angedeutet, mit denen in einer dem Fachmann bekannten Weise die Ansteuerung eines Einlassventils und eines Auslassventils im Verbrennungsmotor 2 über den Nockenwellenversteller 88 verzögert werden kann.
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Die Ansteuerung der oben genannten Aktoren des Verbrennungsmotors 2 erfolgt basierend auf dem an das Rad 86 abzugebenden Antriebsdrehmoment, das die Steuervorrichtung aus Eingangsgrößen ableiten kann, die den Betriebszustand des Fahrzeuges beschreiben. Dazu gehört beispielsweise der Fahrerwunsch 96, der beispielsweise über eine Fahrpedal 98 oder eine nicht weiter dargestellte Fahrdynamikregelung vorgegebenen werden kann, ein Betriebspunkt 100 des Verbrennungsmotors 2, der durch das vom Verbrennungsmotor 2 abgegebene Antriebsdrehmoment und seiner Drehzahl charakterisiert ist, oder ein eingelegter Gang 102 im Getriebe 84. Zusätzlich kann für das an das Rad 86 abzugebende Antriebsdrehmoment auch interessant sein, ob ein Bremspedal 104 am Fahrzeug betätigt ist, was anhand eines geeigneten Bremssignals 106 an die Steuervorrichtung 80 weitergeleitet werden kann, denn bei Betätigung des Bremspedals 104 ist jede Abgabe eines Drehmomentes durch den Verbrennungsmotor 2 obsolet.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Ausführung sollen, diese oder nur ein Teil der Eingangsgrößen nicht nur zur Bestimmung des Antriebsdrehmoments sondern auch zur Bestimmung des Schleppmomentes des Verbrennungsmotors 2 herangezogen werden, wenn der Verbrennungsmotor 2 wie eingangs erwähnt im Schiebebetrieb des Fahrzeugs betrieben wird.
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Dazu wird auf 2 Bezug genommen, die einen schematischen Ausschnitt einer in 1 gezeigten Steuervorrichtung 80 zeigt.
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In 2 empfängt die Steuervorrichtung 80 an einem ersten Koordinator 108 beispielhalft als Eingangsgrößen den Fahrerwunsch 96, den Betriebspunkt 100 des Verbrennungsmotors 2, den eingelegten Gang 102 am Getriebe 84 und das Bremssignal 106. Der Koordinator 108 schätzt aus diesen und/oder anderen nicht weiter dargestellten Eingangsgrößen ein Fahrzeugverhalten 110 für das Fahrzeug ab, das der Fahrer des Fahrzeuges oder ein anderes technisches Element des Fahrzeuges, wie beispielsweise die Fahrdynamiksteuerung wahrscheinlich wünschen. Das Fahrzeugverhalten 110 kann jede beliebige zeitveränderliche Größe sein, anhand derer sich eine vom Fahrer gewünschte Bewegung des Fahrzeuges auf der Straße erkennen lässt. So kann das Fahrzeugverhalten 110 beispielsweise eine vom Fahrer gewünschte Verzögerung für das Fahrzeug, eine vom Fahrer gewünschte Geschwindigkeit und/oder beispielsweise auch das Fahrerwunschmoment 96 selbst sein.
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In einer Schleppmomentformung 112 wird aus dem Fahrzeugverhalten 110 ein Sollschleppmoment 114 berechnet, das notwendig ist, um das Fahrzeugverhalten 110 aufrechtzuerhalten. Sollte das Fahrzeug beispielsweise einen Berg hinunter fahren, so kann in der Schleppmomentformung 112 ein Sollschleppmoment 114 berechnet werden, anhand dessen eine im Fahrzeugverhalten 110 enthaltende Geschwindigkeit nicht gesteigert wird, so dass das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit den Berg herunterrollt. Zudem kann das Sollschleppmoment 112 derart geformt werden, dass das Fahrzeug nicht ruckelt und somit für den Fahrer keine unangenehmen Fahrzustände eintreten. Dazu kann das Sollschleppmoment 112 derart geformt werden, dass es zeitlich differenzierbar ist.
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Von dem berechneten Sollschleppmoment 114 kann schließlich ein Reibmoment 116 abgezogen werden, mit dem das Fahrzeug ohnehin über die Räder 86 und den Kontakt zur Straße abgebremst wird. Dieses Reibmoment 116 kann in einer dem Fachmann bekannten Weise beispielsweise aus einem Reibmomentmodell 118 heraus berechnet werden. Das zu bestimmende und vom Verbrennungsmotor 2 im Segelbetrieb des Fahrzeugs darzustellende Schleppmoment 120 ergibt sich daher aus der Differenz zwischen dem Sollschleppmoment 114 und dem Reibmoment 116 und wird über einen zweiten Koordinator 122 durch Ansteuern diverser Aktoren im Verbrennungsmotor 2 umgesetzt.
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Dazu kann der zweite Koordinator 122 das darzustellende Schleppmoment 120 beispielsweise über Drosselklappe 38 mittels der Drosselverluste, oder über das Einlassverstellsignal 92 und/oder ein Auslassverstellsignal 94 mittels der die Verdichtungsarbeit beziehungsweise der Ausstoßarbeit im Verbrennungsmotor 2 einstellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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