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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit manuellem Getriebe. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, sowie einen Datenträger, der dieses Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein Steuergerät, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
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Stand der Technik
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Um einen Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen zu verringern werden zurzeit auf Basis herkömmlicher Antriebsstränge neue Betriebsarten entwickelt, in denen ein Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs so oft wie möglich abgeschaltet wird. Eine Zielsetzung dieser Kraftfahrzeuge bei einem Segeln ist es, eine Reibleistung des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs im Leerlauf oder in Schubphasen einzusparen. Damit der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs bei fahrendem Kraftfahrzeug abgeschaltet werden kann, muss er in den Schub- und den Leerlaufphasen von einem Antriebsstrang getrennt werden.
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Da eine Technologie des Segelns geeignete von einem Fahrprofil vorgegebene Fahrsituationen, zum Beispiel Fahrzeugschub, voraussetzt, unterliegt ihr Nutzen deutlichen Einflüssen zum einen durch ein Fahr- und/oder Höhenprofil selbst und zum anderen durch eine dem Fahr- und/oder Höhenprofil überlagerte von einem Fahrer aufgeprägte Fahrdynamik. Ein weiterer wesentlicher Einfluss des Fahrers besteht in Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetrieben im notwendigen aktiven Eingriff des Fahrers um den Antriebsstrang aufzutrennen.
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Das Abschalten des Kraftfahrzeugs beim Motorstoppsegeln erfordert einen Wiederstart des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs auch bei sich bewegendem Kraftfahrzeug. Um dies zu realisieren, werden bekannte Startverfahren wie ein starterbasierter Wiederstart, derart wie bei herkömmlichen Start-Stopp-Kraftfahrzeugen eingesetzt. Alternativ wird auch ein kupplungsbasierter Wiederstart eingesetzt. Beim kupplungsbasierten Wiederstart wird der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs durch ein Schließen des Antriebsstrangs mit Hilfe der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs wieder gestartet.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit manuellem Getriebe. Hierbei wird Motorstoppsegeln eingeleitet, wenn sich das Getriebe in Neutralposition befindet und ein Kupplungshebel des Kraftfahrzeugs sich im unbetätigten Zustand befindet oder wenn eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine erste Geschwindigkeitsschwelle überschreitet und der Kupplungshebel für einen Zeitraum betätigt ist, der einen ersten Zeitschwellenwert überschreitet. Hierdurch wird eine Betriebsstrategie des Kraftfahrzeugs mit manuellem Getriebe bei einem Motorstoppsegelvorgang optimiert und der Eintritt des Motorstoppsegelns ist genau bestimmt.
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Bevorzugt wird das Motorstoppsegeln beendet, wenn ein Fahrpedal des Kraftfahrzeugs betätigt wird, eine Bremse des Kraftfahrzeugs betätigt wird, der Kupplungshebel bei einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs betätigt wird, welche maximal der ersten Geschwindigkeitsschwelle entspricht, oder das Getriebe sich nicht in Neutralposition befindet und der Kupplungshebel sich im unbetätigten Zustand befindet. Wobei hier das Fahrpedal insbesondere über eine vorgegebene Schwelle hinaus betätigt werden muss oder ein Wiederstart insbesondere wegen nachlassenden Bremsdrucks unterhalb einer vorgegebenen Druckschwelle erfolgt. Das hat den Vorteil das Motorstoppsegeln beendet wird, wenn der Fahrer eine Änderung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wünscht.
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Besonders bevorzugt wird das Motorstoppsegeln auch unter folgenden Bedingungen verhindert oder beendet: bei einer Unterschreitung eines Batterieladezustandes unterhalb einer Ladungsschwelle, bei einer Verringerung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs um einen vorgegebenen Anteil der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs oder bei der Anforderung eines Klimaprozesses. Dies hat den Vorteil, dass der Verbrennungsmotor zur Verfügung steht, wenn er zur Bereitstellung von elektrischer Energie oder zum Erhalt der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs benötigt wird.
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Bevorzugt wird ein Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs beim Beenden des Motorstoppsegelns durch einen Starter gestartet, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs unterhalb einer zweiten Geschwindigkeitsschwelle liegt. Zwischen der ersten und zweiten Geschwindigkeitsschwelle wird der Verbrennungsmotor durch einen starterunterstützten Kupplungsstart gestartet, bei dem gleichzeitig ein Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs über die Kupplung geschlossen wird und ein Starter in Eingriff steht, um den Verbrennungsmotor zu starten. Oberhalb der ersten Geschwindigkeitsschwelle wird der Verbrennungsmotor durch einen Kupplungsstart gestartet. Dies hat den wichtigen Vorteil, dass auch in dem Bereich zwischen der ersten und zweiten Geschwindigkeitsschwelle die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs zu einem Wiederstart des Verbrennungsmotors genutzt werden kann und kein Wiederstart allein durch den Starter erfolgen muss. Hierdurch ergeben sich mehr Freiheiten in der Gestaltung einer Betriebsstrategie bei dem Motorstoppsegelvorgang.
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Besonders bevorzugt erfolgt die Aktivierung des Starters innerhalb einer vorgegebenen ersten Zeitspanne, wenn eine erste Schließbewegung eines Kupplungsaktuators des Kupplungshebels detektiert wird. Hiermit wird sichergestellt, dass der Starter bereits vor dem Hochlauf des Verbrennungsmotors in den Zahnkranz eingespurt ist. Zudem wird so ein nachfolgender Einkuppelvorgang komfortabler, da der Verbrennungsmotor bei einem Schließen des Antriebsstrangs bereits eine gewisse Drehzahl aufweist.
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Besonders bevorzugt wird eine Drehzahl des Verbrennungsmotors innerhalb einer zweiten Zeitspanne auf eine Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors angehoben und der Starter bei einer Drehzahlschwelle ausgespurt, wenn der Antriebsstrang geschlossen wird. Dies hat den Vorteil, dass der Starter ausgespurt ist, bevor der Antriebsstrang geschlossen wird. Dies wiederum verhindert das Antreiben des Kraftfahrzeugs durch den Starter, was zu einer Schädigung des Starters führen kann.
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Ganz besonders bevorzugt wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors innerhalb eines Zeitraums bestimmt, der den zweiten Zeitschwellenwert unterschreitet. Dies hat den Vorteil, dass der Starter schnell ausgespurt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Computerprogramm ermöglicht es, das erfindungsgemäße Verfahren in einem vorhandenen Steuergerät zu implementieren, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu führt es jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens aus, insbesondere wenn es auf einem elektronischen Rechengerät oder elektronischen Steuergerät abläuft. Der erfindungsgemäße Datenträger speichert das erfindungsgemäße Computerprogramm. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein Steuergerät wird das erfindungsgemäße Steuergerät erhalten, das dazu ausgebildet ist ein Kraftfahrzeug mit manuellem Getriebe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zu betreiben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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1 zeigt eine optimierte Betriebsstrategie für ein Kraftfahrzeug mit manuellem Getriebe bei einem Segelvorgang in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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2 zeigt ein Drehzahl-, Kupplungsbetätigungs-, Starterstrom-Zeit-Diagramm für einen starterunterstützten Kupplungsstart mit einer Kupplungsbetätigung unterhalb einer dritten Geschwindigkeitsschwelle in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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3 zeigt ein Drehzahl-, Kupplungsbetätigungs-, Starterstrom-Zeit-Diagramm für einen starterunterstützten Kupplungsstart mit einer Kupplungsbetätigung oberhalb einer dritten Geschwindigkeitsschwelle in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft in einem ersten Ausführungsbeispiel eine optimierte Betriebsstrategie für Kraftfahrzeuge mit manuellem Getriebe bei einem Segeln.
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In 1 ist auf der Ordinate die Geschwindigkeit v eines Kraftfahrzeugs abgetragen. Hierbei sind zwei Geschwindigkeitsschwellen wichtig. Die erste Geschwindigkeitsschwelle befindet sich bei 30 km/h, die zweite bei 12 km/h. Ein Motorstoppsegeln wird im gesamten dargestellten Geschwindigkeitsbereich eingeleitet, wenn sich das Getriebe in Neutralposition befindet und ein Kupplungshebel des Kraftfahrzeugs sich im unbetätigten Zustand befindet 10. Das Motorstoppsegeln wird in einem Bereich oberhalb der ersten Geschwindigkeitsschwelle ebenfalls eingeleitet, wenn der Kupplungshebel für einen Zeitraum betätigt ist, der eine erste Zeitschwelle überschreitet 11.
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Das Motorstoppsegeln wird beendet, wenn ein Fahrpedal des Kraftfahrzeugs betätigt wird 13, eine Bremse des Kraftfahrzeugs betätigt wird 14, der Kupplungshebel bei einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs betätigt wird, welche maximal der ersten Geschwindigkeitsschwelle entspricht 15 oder sich das Getriebe in Neutralposition befindet und der Kupplungshebel sich in unbetätigtem Zustand befindet 16. Hierbei erfolgt ein Wiederstart des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs beim Beenden des Motorstoppsegelns geschwindigkeitsabhängig. Oberhalb der ersten Geschwindigkeitsschwelle wird der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs durch einen Kupplungsstart gestartet 17. Unterhalb der ersten Geschwindigkeitsschwelle kann sich der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs nur mit ausgelegtem Gang und gelöstem Kupplungspedal in einem Motorstoppzustand befinden. In diesem Fall wird bei der Betätigung des Kupplungshebels ein starterbasierter Wiederstart des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs durch den Starter ausgelöst 18. Dieser starterbasierte Wiederstart kann auch oberhalb der ersten Geschwindigkeitsschwelle und/oder der zweiten Geschwindigkeitsschwelle erfolgen. Zwischen der ersten und der zweiten Geschwindigkeitsschwelle wird erfindungsgemäß der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs durch einen starterunterstützten Kupplungsstart gestartet 19, bei dem gleichzeitig ein Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs über die Kupplung geschlossen wird und ein Starter im Eingriff steht, um den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs zu starten. Die Startmodi 20 stellen die unterschiedlichen Möglichkeiten des Kraftfahrzeugs zu starten dar.
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Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden der starterunterstützte Kupplungsstart detailliert beschrieben. Die Aktivierung des Starters erfolgt innerhalb einer vorgegebenen ersten Zeitspanne, wenn eine erste Schließbewegung eines Kupplungsaktuators des Kupplungshebels detektiert wird. So wird sichergestellt, dass der Starter bereits vor einem Hochlauf des Verbrennungsmotors in einen Zahnkranz eingespurt ist. Zudem wird so der nachfolgende Kuppelvorgang komfortabler, da der Verbrennungsmotor bei einem Schließen eines Antriebsstrangs bereits eine gewisse Drehzahl des Verbrennungsmotors aufweist. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors wird innerhalb einer zweiten Zeitspanne auf seine Leerlaufdrehzahl angehoben und der Starter bei einer Drehzahlschwelle ausgespurt, wenn der Antriebsstrang geschlossen wird. Bei einem Schließen des Antriebsstrangs außerhalb dieser zweiten Zeitspanne ist der Verbrennungsmotor bereits auf mindestens Leerlaufdrehzahl angekommen und der Starter ausgespurt, bevor der Antriebsstrang vollständig geschlossen ist. Dies verhindert ein Antreiben des Kraftfahrzeugs durch den Starter, was zu einer Schädigung des Starters führen kann. Bei jedweder Geschwindigkeit der Kupplungsbetätigung kann dieses Phänomen ausgeschlossen werden. Bei einer Kupplungsbetätigung K oberhalb einer dritten Geschwindigkeitsschwelle (siehe 2) aber auch unterhalb dieser dritten Geschwindigkeitsschwelle (siehe 3) ist kein unzulässiger Anstieg des Starterstroms I30 zu erkennen. Ein solcher Anstieg des Starterstroms I30 würde darauf hinweisen, dass der Starter geschädigt werden könnte. In den 2 und 3 ist auch der Strom I50, der durch ein Relais des Starters fließt, dargestellt. Die Kupplungsbetätigung K des Kupplungshebels in Prozent der Kupplungsbetätigung und die Drehzahl D des Verbrennungsmotors sind für beide Fälle in beiden Figuren ebenfalls dargestellt. Ein verbleibendes Risiko für die Schädigung des Starters ist der innerhalb der zweiten Zeitspanne hochlaufende Verbrennungsmotor bei dem Schließen des Antriebsstrangs (siehe 2), bei dem der Starter auch bei einer eine Leerlaufdrehzahl übersteigenden Drehzahl des Verbrennungsmotors noch eingespurt ist. Dies ist am Relaisstrom I50 zu sehen. Diesem Umstand wird jedoch durch eine Ausspurfunktion für den Starter begegnet, die darauf basiert, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors innerhalb eines Zeitraums bestimmt wird, der den zweiten Zeitschwellenwert unterschreitet und/oder bestimmte Ausspuralgorithmen benutzt werden.
