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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um ein Kraftfahrzeug mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu betreiben.
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Stand der Technik
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Kraftfahrzeuge und Verbrennungsmotoren werden unter Verwendung von Bauteilen produziert, die gewisse Toleranzen aufweisen. Toleranzen für Verbrennungsmotoren beruhen beispielsweise auf Unterschieden in den Kompressionswerten zwischen den Zylindern eines Motors und Unterschieden im Kompressionsmittelwert zwischen zwei Motoren derselben Baureihe. Kraftstoffinjektoren und alle abgasrelevanten Bauteile des Verbrennungsmotors, wie der Turbolader, der Luftmassenmesser, das AGR-Ventil, die Drosselklappe oder Nockenwellensteller weisen ebenfalls Produktionstoleranzen auf. Deshalb bezeichnet man diese auch als min- und max-Komponenten.
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Idealerweise wird bei der Entwicklung in der Applikationsphase mit einem "goldenen System" gearbeitet. Dies gilt insbesondere für die Applikation der Abgasoptimierung. Das "goldene System" oder der "goldene Motor" verfügt nur über nominale Bauteile. Um die Abweichungen innerhalb der Produktionstoleranz auszugleichen, sind sogenannte Lern- und Korrekturfunktionen entwickelt worden. In der Benzinmotorsteuerung existieren Lernfunktionen für das Einlernen der Position der Nockenwelle, der Drosselklappe und weiterer Bauteile. Diese Funktionen korrigieren die Motorsteuerungsparameter, so dass der Motor sich dann wie ein "goldener Motor" verhält. Dies bedeutet, dass ein Motor mit Komponenten aus der Produktion die min- oder max-Bauteile sind, dank den Lern- und Korrekturfunktionen die gleiche Leistung und die gleichen Abgasergebnisse wie ein Motor mit nominalen Bauteilen haben soll. Diese Lernfunktionen korrigieren auch die Abweichungen oder Drifts, die während der Lebensdauer eines Verbrennungsmotors bzw. eines Kraftfahrzeugs auftreten können. Wenn eine Drift der Zeit innerhalb eines gewissen Rahmens entsteht, wird diese Drift möglicherweise von bestimmten Lernfunktionen korrigiert.
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Weiterhin existieren sogenannte Putzfunktionen, die beispielsweise manche Steller sporadisch bewegen, um Verschmutzungen zu entfernen. So wird manchmal die Klappe für die Abgasrückführung bewegt, um die Funktion der Klappe zu testen und um eventuelle Ablagerungen zu entfernen.
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Diagnosefunktionen der On-Bord-Diagnose (OBD) dienen dazu die Komponenten und Sensoren des Kraftfahrzeugs bzw. seines Verbrennungsmotors zu überwachen, um einen Fehler zu erkennen und durch Eintrag in einen Fehlerspeicher oder durch Ansteuerung einer Motorkontrollleuchte zu melden.
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Alle diese Lern-, Korrektur-, Putz- und Diagnose-Funktionen müssen über die gesamte Lebensdauer des Kraftfahrzeugs ständig neu justiert werden und können nur in bestimmten Phasen des Fahrzeugbetriebs eingesetzt werden, damit sie das Fahrempfinden des Fahrers nicht beeinträchtigen.
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Die
DE 10 2009 001 842 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Ablaufs derartiger Funktionen in einem Kraftfahrzeug bei einem durch einen Verkehrsablauf verursachten Stillstand des Fahrzeugs. Die Funktionen werden dann bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor durchgeführt, wodurch eine Start/Stopp-Funktionalität des Kraftfahrzeugs ausgenutzt werden kann. Zunächst wird der voraussichtliche Zeitraum für den verkehrsbedingten Stillstand ermittelt. Aufgrund dessen wird entschieden, welche Funktion während des Abschaltens des Verbrennungsmotors zeitlich durchgeführt werden können. Wenn der Fahrer vor dem prognostizierten Ende der Haltedauer seine Fahrt fortsetzen möchte, wird die Durchführung der Funktionen umgehend abgebrochen, damit gewährleistet ist, dass die Funktionen keine Auswirkungen auf die Betriebsstrategie des Fahrzeugs haben.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs umfasst die folgenden Schritte:
- – Einleiten einer Motorstoppphase eines Verbrennungsmotors des -Kraftfahrzeugs,
- – Durchführen mindestens einer Funktion des Kraftfahrzeugs,
- – Erkennen einer Wiederstartanforderung an den Verbrennungsmotor, und
- – Entscheiden, ob die Wiederstartanforderung sofort oder verzögert umgesetzt werden soll, wenn die mindestens eine Funktion noch nicht beendet ist.
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Die Verzögerung des Wiederstarts ermöglicht es eine initiierte fahrzeuginterne Funktion, die für die Sicherheit und Sauberkeit des Startvorgangs erforderlich sein kann, komplett oder zumindest teilweise durchzuführen, bevor der Wiederstart erfolgt, wenn eine Wiederstartanforderung ergeht, obwohl die Funktion noch nicht abgeschlossen ist. Eine solche Wiederstartanforderung, welche die Motorstoppphase beendet, kann aufgrund unterschiedlicher Ereignisse erfolgen. Dies kann beispielsweise eine Change-of-Mind Situation sein. Weiterhin kann das Kraftfahrzeug verkehrsbedingt weiterfahren, weil beispielsweise eine Ampel auf Grün schaltet, ein Stau sich auflöst oder die Verkehrssituation eine Möglichkeit zum losfahren bietet. In einigen Start/Stopp-Strategien des Kraftfahrzeugs kann die Motorstoppphase auch beendet werden, wenn der Fahrer sich abschnallt und die Fahrertür öffnet. Hierdurch soll der Fahrer darauf aufmerksam gemacht werden, dass das Kraftfahrzeug sich noch in einer Motorstoppphase befindet, damit er das Kraftfahrzeug vor dem Aussteigen in einen sicheren Zustand bringt. Auch ist es möglich, dass das Kraftfahrzeug selbst einen Wiederstart aus Systemgründen anfordert, wenn beispielsweise die Batterieladung gering ist oder wenn die Innenraumtemperatur hoch ist und ein Klimakompressor deshalb wieder anlaufen soll.
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Die mindestens eine Funktion des Kraftfahrzeugs wird vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Abschätzung der Dauer der Motorstoppphase eingeleitet. Dies ermöglicht eine Entscheidung, welche Funktionen in der Motorstoppphase durchgeführt werden können und wie viele Funktionen in der Motorstoppphase durchgeführt werden können. Die Abschätzung der Dauer der Motorstoppphase kann aufgrund verschiedener Informationsquellen erfolgen. Wenn eine Vernetzung des Kraftfahrzeugs mit anderen Kraftfahrzeugen durch Car-to-Car Communication erfolgt, kann eine Abschätzung der Länge der Motorstoppphase aufgrund der Anzahl der vor dem Kraftfahrzeug stehenden weiteren Kraftfahrzeuge erfolgen. Wenn eine Vernetzung des Kraftfahrzeugs mit der Umgebung durch Car-to-Infrastructure Communication verfügbar ist, kann beispielsweise eine Ampel dem Kraftfahrzeug eine Information über den verbleibenden Zeitraum einer Rotphase zusenden. Auch interne Informationen von allen Steuergeräten des Kraftfahrzeugs können berücksichtigt werden. Wenn beispielsweise die Batteriespannung einen Spannungsschwellenwert überschreitet, besteht kein unmittelbarer Bedarf zum Wiederstart des Verbrennungsmotors, um die Batterie aufzuladen. Wenn die Innentemperatur des Kraftfahrzeugs einen Temperaturschwellenwert nicht überschreitet, besteht kein unmittelbarer Bedarf eines Wiederstarts des Verbrennungsmotors, um einen Klimakompressor in Betrieb zu nehmen. Weiterhin können Informationen von Sensoren ausgewertet werden, welche die Fahrzeugumgebung überwachen, wie beispielsweise Radar, Einparkhilfe oder Kamera. Diese ermöglichen die Beobachtung der Umgebung des Fahrzeugs und die Erkennung von Situationen, wie beispielsweise einer roten Ampel oder einem Stau, welche einen fortdauernden Motorstopp erforderlich machen bzw. ermöglichen. Informationen, die über ein Navigationssystem oder eine GPS-Schnittstelle des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden, können genutzt werden, um eine vor dem Kraftfahrzeug befindliche Kreuzung zu erkennen und den dort auftretenden Verkehrsfluss bei der Abschätzung der Dauer der Motorstoppphase zu berücksichtigen. Eine Innenraumkamera kann das Verhalten des Fahrers beobachten, so dass abgeschätzt werden kann, ob dieser das Kraftfahrzeug kurzfristig weiterfahren lassen möchte. Schließlich ist auch eine direkte Abfrage des Fahrers über ein Human Machine Interface (HMI) möglich. Diese Abfrage kann beispielsweise über eine Einblendung in einem Bordcomputerdisplay oder über eine Stimmausgabe erfolgen. Mehrere dieser Informationen können erfindungsgemäß gleichzeitig genutzt werden, um die Qualität der Abschätzung der Dauer der Motorstoppphase zu erhöhen. Nachdem die Dauer der Motorstoppphase abgeschätzt wurde, wird eine Entscheidung über das Durchführen mindestens einer Funktion des Kraftfahrzeugs getroffen. Hierzu kann in einer Ausführungsform eine Entscheidungsmatrix im Steuergerät des Kraftfahrzeugs hinterlegt sein oder es kann in einer anderen Ausführungsform eine Steuerung durch einen Beobachter (Observer) erfolgen.
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Es ist bevorzugt, dass eine Auswahl, welche Funktion des Kraftfahrzeugs eingeleitet wird, in Abhängigkeit von einer Priorisierung mehrerer Funktionen erfolgt. In diese Priorisierung können insbesondere Informationen darüber einfließen, welche Funktionen seit langem nicht durchgeführt worden sind, welcher prozentualer Anteil von bestimmten Lernfunktionen eingelernt wurde oder ob ein Verdacht auf einen Fehler eines bestimmten Stellers besteht, der dringend getestet werden sollte. Es werden insbesondere nur solche Funktionen bei der Priorisierung berücksichtigt, die bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor aber eingeschalteter Zündung oder beim Abstellen und bei einem Start des Verbrennungsmotors durchlaufen werden können.
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Durch GPS-Positionierung und/oder durch Überwachung des Fahrzeugumfelds kann die Durchführung von Funktionen die die Startqualität beeinträchtigen können oder die eine mögliche Startverzögerung verursachen können einfach verboten werden, falls die Lage als sicherheitskritisch bewertet wird. Dies kann beispielsweise in der Nähe einer gefährlichen Kreuzung oder in der Nähe eines Bahnübergangs der Fall sein, wo die Startfähigkeit des Fahrzeugs immer gewährleistet sein soll.
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Die mindestens eine Funktion ist bevorzugt eine Lernfunktion und/oder eine Korrekturfunktion und/oder ein Putzfunktion und/oder eine Diagnosefunktion. Das Einlernen der Lernfunktionen kann erfindungsgemäß beschleunigt werden, indem die Motorstoppphasen aktiv einbezogen werden. Diese Lernfunktionen sind wichtig, um den Verbrennungsmotor in den optimalen Zustand zu versetzen, so dass die Abgaswerte und der Verbrauch immer optimal sind. Wenn das Einlernen durch die Verwendung von Start/Stoppphasen häufiger stattfindet, wird das Kraftfahrzeug sich besser fahren lassen und potenziell weniger Schadstoffe oder Kohlendioxid ausstoßen. In einer Motorstoppphase bleibt die Zündung eingeschaltet, so dass alle Steuergeräte des Kraftfahrzeugs noch unter Strom stehen. Dies bietet eine optimale Möglichkeit, um manche Lernfunktionen durchzuführen. Hierdurch kann beispielsweise ein sicheres Einhalten der Emissionsgrenzen bei dem von der Europäischen Union geforderten „COP in use“ Test sichergestellt werden, der als Abgastest für Kraftfahrzeuge mit einer vorgeschriebenen Laufleistung durchgeführt werden muss. Auch ist es so möglich, manche Lern-, Korrektur- und Putz-Funktionen häufiger durchlaufen zu lassen als dies in einer herkömmlichen Betriebsstrategie eines Kraftfahrzeugs möglich wäre.
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Das Entscheiden, ob die Wiederstartanforderung sofort oder verzögert umgesetzt werden soll erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit davon, ob ein sofortiger Wiederstart des Verbrennungsmotors möglich und sicher ist. Ein sofortiger Wiederstart ist beispielsweise dann nicht möglich, wenn sich die Drosselklappe des Verbrennungsmotors aufgrund einer durchlaufenden Diagnosefunktion in vollständig geöffneter Position befindet.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Entscheiden in Abhängigkeit von einer Priorisierung der mindestens einen Funktion und/oder einem Fertigstellungsstatus der mindestens einen Funktion erfolgt. Hierbei wird insbesondere die Priorität solcher Funktionen als niedrig eingestuft, die problemlos unterbrochen werden können oder die schrittweise durchgeführt werden und nach jedem Schritt problemlos unterbrochen werden können. Die Möglichkeit eine Funktion nach einem bestimmten Schritt zu unterbrechen, die Werte oder Einstellungen zu speichern und bei der nächsten Möglichkeit die Funktion beim nächsten Schritt starten zu lassen, besteht beispielsweise bei einer Putzfunktion des AGR-Ventils. Für einen kompletten Ablauf sind üblicherweise zehn Öffnungs- und Schließzyklen vorgesehen. Wenn die Funktion nach vier Zyklen unterbrochen wird, dann können die sechs nächsten Zyklen später durchgeführt werden. Eine höhere Priorität kann beispielsweise einer Funktion zugewiesen werden, die nicht sicherheitskritisch ist aber bis zum Ende durchlaufen soll, um wirksam zu sein. Dies wäre beispielsweise das Einlernen der min- oder max-Position eines Aktuators oder Stellers. Eine sehr hohe Priorität wird sicherheitskritischen Funktionen zugewiesen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um das Einlernen der Positionen der Drosselklappe oder der Nockenwellen oder um das Verstellen des Kompressionsverhältnisses eines VCR-Motors (variable compression ratio). Hierbei ist es wichtig, dass vor dem Wiederstart des Verbrennungsmotors zunächst ein sicherer Zustand der Funktion erreicht wird.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Entscheiden in Abhängigkeit von einer Verkehrssituation in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs erfolgt. Diese Verkehrssituation kann beispielsweise mittels einer Kamera, GPS, Verkehrsdaten oder Car-to-Car Communication erfasst werden. Wenn das Fahrzeug sich in einem sicheren Umfeld befindet, in dem ein verzögerter Wiederstart keine Beeinträchtigung der Sicherheit des Fahrers sowie des Verkehrsflusses bewirken würde, kann eine Verzögerung des Wiederstarts beispielsweise sogar für eine Funktion durchgeführt werden, die keine zwingende erforderliche Verzögerung benötigt. Dies ermöglicht es die Funktion vollständig durchzuführen.
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Eine Verzögerung der Wiederstartanforderung kann in unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung dem Fahrer entweder sichtbar gemacht oder gezielt vor diesem verborgen werden. In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt bei einer verzögerten Umsetzung der Wiederstartanforderung eine Mitteilung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs. Gegebenenfalls kann auch die Ursache der Wiederstartverzögerung erläutert werden. Ein solches Vorgehen ist insbesondere dann bevorzugt, wenn die Wiederstartanforderung vom Fahrer ausgeht, indem dieser die Kupplung des Kraftfahrzeugs betätigt und/oder dessen Betriebsbremse löst. In diesem Fall wäre eine durch das erfindungsgemäße Verfahren verursachte Verzögerung des Wiederstarts für den Fahrer unmittelbar spürbar. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist hingegen vorgesehen, dass bei einer verzögerten Umsetzung der Wiederstartanforderung zwischen der Wiederstartanforderung und einem Wiederstart des Verbrennungsmotors ein Anlasser des Verbrennungsmotors betrieben wird, ohne dass der Verbrennungsmotor eine Kraftstoffeinspritzfreigabe erhält. Somit hat der Fahrer den Eindruck, dass der Motor startet. Er bemerkt möglicherweise die längere Startdauer, nicht aber die Verzögerung zwischen der Startanforderung und dem Einspuren des Starters. Da abhängig von einer Auslaufposition des Verbrennungsmotors die Startdauer bei Beenden einer Motorstoppphase nicht immer konstant ist, sondern eine gewisse Streuung aufweist, insbesondere dann wenn keine besondere Auslaufpositionsoptimierungsfunktion verwendet wird, kann die verzögerte Umsetzung der Wiederstartanforderung auf diese Weise maskiert werden. Geht eine Wiederstartanforderung nicht vom Fahrer, sondern stattdessen vom Kraftfahrzeug aus, beispielsweise von einem Start/Stopp-Koordinator im Motorsteuergerät, von einer Getriebeanforderung oder aufgrund eines zu niedrigen Ladezustandes der Batterie, so ist die Verzögerung des Wiederstarts für den Fahrer grundsätzlich nicht erkennbar, so dass weder eine Mitteilung an den Fahrer noch ein Betreiben des Anlassers notwendig sind.
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Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gemäß der Erfindung gespeichert. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Wird das erfindungsgemäße Computerprogramm auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät aufgespielt, so wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um ein Kraftfahrzeug mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu betreiben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt schematisch einige Komponenten eines Kraftfahrzeugs, welches mittels eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung betrieben werden kann.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
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Ein Kraftfahrzeug, welches mittels eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung betrieben werden kann, weist einen in 1 dargestellten Verbrennungsmotor 11 mit einem Starter 12 auf. Diese werden von einem elektronischen Steuergerät 13 gesteuert, welches weiterhin mit einem Human Machine Interface (HMI) 14 verbunden ist. Dieses weist unter anderem einen Computermonitor auf.
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Der Verbrennungsmotor 11 wird mit einer Start/Stopp-Strategie betrieben. Nach Einleiten einer Motorstoppphase 21 erfolgt eine Abschätzung 22 der Motorstoppdauer. Hierzu werden Informationen 221 von einem Beobachter, aus der Fahrzeugumgebung, durch eine Fahrerabfrage mittels des HMI 14 und über Zustandsdaten des Kraftfahrzeugs, wie der Batterie und der Klimaanlage berücksichtigt. Wenn beispielsweise durch eine GPS-Position ermittelt wird, dass das Kraftfahrzeug an einer Kreuzung steht, durch Car-to-Infrastructure Communication ermittelt wird, dass die rote Ampel an der Kreuzung erst in 70 Sekunden umschalten wird, und das Steuergerät 13 keinen Bedarf nach einem Wiederstart aufgrund niedriger Batteriespannung oder anderer Parameter meldet, wird eine Stoppdauer von 70 Sekunden abgeschätzt. Anschließend erfolgt eine Entscheidung 23, welche Funktionen in der Motorstoppphase durchgeführt werden sollen. Hierzu werden Informationen über die Priorisierung 231 unterschiedlicher Funktionen sowie weiterer Statusinformationen berücksichtigt. Wenn eine Entscheidungsmatrix beispielsweise einen Bedarf nach dem Einlernen von Positionen der Nockenwellen des Kraftfahrzeugs und von der Aktivierung der Putzfunktion einer AGR-Klappe des Kraftfahrzeugs sieht, weil das Kraftfahrzeug davor nur Kurzstrecken gefahren ist, so werden die im Steuergerät 13 hinterlegten Lerndauern für die jeweiligen Funktionen summiert. Anschließend wird eine Ablaufreihenfolge gebildet und die Funktionen werden durchgeführt 24. Voneinander unabhängige Funktionen können dabei parallelisiert werden, wenn sie sich nicht gegenseitig beeinflussen.
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Bestimmte Lernfunktionen können abhängig von der geschätzten Stoppdauer in verschiedenen Schritten ausgeführt werden, wobei der erste Schritt in der ersten Stoppphase und der zweite Schritt und der Abschluss in der nächsten Stoppphase durchgeführt werden. So kann die Nullposition eines Stellers während einer Stoppphase gelernt und geprüft und die max-Position bei der nächsten Phase gelernt oder geprüft werden. Für einen VCR-Motor kann das System für das Verstellen des Verdichtungsverhältnisses Schritt für Schritt geprüft werden. Wenn der Verbrennungsmotor 11 über indizierte Zünd- oder Glühkerzen verfügt, was eine Messung des Zylinderdrucks ermöglicht, kann der Zylinder, der sich beim Abstellen des Verbrennungsmotors 11 in der Kompressionsphase befindet (Ventile geschlossen), geprüft werden, indem das VCR-System des Verdichtungsverhältnisses vom Zylinder verstellt und mit der Angabe des Indiziersystems vergleicht. Wenn die Länge der Motorstoppphase dies erlaubt, kann das System Schritt für Schritt vom minimalen Zylinderdruck bis zum maximalen Druck verstellt und gegengeprüft werden. Wenn die Motorstoppphase zu kurz ist, dann kann das System nur von der minimalen bis zur mittleren Position geprüft werden. Hierbei wird von einem kontinuierlich verstellbaren VCR-System ausgegangen.
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Für alle Funktionen wird die Zeit, die das System braucht, um in die Ursprungsposition zurückzukehren, mitgerechnet, falls diese Position notwendig ist, um die Qualität des Wiederstarts zu gewährleisten.
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Sobald eine Wiederstartanforderung 251 erfolgt, wird eine Entscheidung 25 getroffen, ob die Wiederstartanforderung sofort 26 oder verzögert 27 umgesetzt werden soll, wenn die durchgeführten Funktionen noch nicht beendet sind. Hierbei werden die Priorisierung 231 der Funktionen, ihr Durchführungsstatus sowie die Verkehrssituation 252 in der Umgebung des Kraftfahrzeugs berücksichtigt. Mit dem Wiederstart 28 des Verbrennungsmotors 11 wird das erfindungsgemäße Verfahren bis zum nächsten Einleiten 21 einer Motorstoppphase des Verbrennungsmotors 11 unterbrochen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009001842 A1 [0007]
