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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Verfahren zum Betreiben von Kraftfahrzeugen, insbesondere Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Ein solches Kraftfahrzeug umfasst eine Verbrennungskraftmaschine sowie ein Bedienelement zum Einstellen einer von der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellenden Last, wobei das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere mittels der von der Verbrennungsmaschine bereitgestellten Last, antreibbar ist. Üblicherweise handelt es sich bei dem Bedienelement um ein Fahrpedal, welches auch als Gaspedal bezeichnet wird und von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Fußes des Fahrers betätigbar und dadurch in unterschiedliche Stellungen bewegbar ist.
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Bei dem Verfahren wird die Verbrennungskraftmaschine während einer ersten Zeitspanne mittels eines ersten Brennverfahrens mit überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis und während einer von der ersten Zeitspanne unterschiedlichen zweiten Zeitspanne mittels eines zweiten Brennverfahrens mit stöchiometrischem oder unterstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betrieben. Üblicherweise wird das Verbrennungsluftverhältnis auch als λ bzw. Lambda bezeichnet. Ist das Verbrennungsluftverhältnis unterstöchiometrisch, so gilt: λ < 1. Ist das Verbrennungsluftverhältnis stöchiometrisch, so gilt: λ = 1. Ist das Verbrennungsluftverhältnis überstöchiometrisch, so gilt: λ > 1. Somit wird die Verbrennungskraftmaschine bei überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis mager und bei unterstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis fett betrieben. Üblicherweise kommen Brennverfahren mit überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis zum Einsatz, um den Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in unteren und/oder mittleren Lastbereichen, gering halten zu können.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2007 032 722 A1 ein Verfahren zur Betriebsoptimierung eines Kraftfahrzeugs durch haptische Interaktion mit einem Fahrer, bei dem in Abhängigkeit von aktuellen Betriebsparametern des Fahrzeugs eine haptische Fahranweisung zur Optimierung wenigstens einer vorbestimmten Betriebsgröße des Fahrzeugs über eine Pedalerie an den Fahrer übermittelt wird. Dabei ist es vorgesehen, dass als Betriebsparameter zumindest ein Beschleunigungswunsch des Fahrers berücksichtigt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter Betrieb des Kraftfahrzeugs realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter und somit beispielsweise kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb des Kraftfahrzeugs, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine, realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einem Umschalten von einem der Brennverfahren auf das andere Brennverfahren, das heißt bei einem Umschalten von dem ersten Brennverfahren auf das zweite Brennverfahren und/oder bei einem Umschalten von dem zweiten Brennverfahren auf das erste Brennverfahren, wenigstens ein von dem Fahrer des beispielsweise als Kraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs wahrnehmbares Hinweissignal, insbesondere im Innenraum des Kraftwagens, bereitgestellt, das heißt ausgegeben wird. Das Hinweissignal kann dabei beispielsweise wenigstens ein von dem Fahrer haptisch und/oder optische und/oder akustisch wahrnehmbares Signal umfassen, wobei das haptisch wahrnehmbare Signal auch als haptische Rückmeldung bezeichnet wird.
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Durch das Hinweissignal kann dem Fahrer ein entsprechendes Umschalten von einem der Brennverfahren auf das andere Brennverfahren signalisiert bzw. mitgeteilt oder kommuniziert werden, wodurch dem Fahrer die Möglichkeit gegeben wird, selbständig die Entscheidung zu treffen, ob der Fahrer beispielsweise ein Bedienelement zum Einstellen einer von der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellenden Last derart bedient, dass die Verbrennungskraftmaschine mittels des ersten Brennverfahrens betrieben wird, oder ob der Fahrer das Bedienelement beispielsweise derart betätig, dass die Verbrennungskraftmaschine mittels des zweiten Brennverfahrens betrieben wird. Dadurch kann der Fahrer beispielsweise selbständig entscheiden, ob beispielsweise das erste Brennverfahren beibehalten werden und somit die Verbrennungskraftmaschine in einem verbrauchsoptimalen mageren Kennfeldbereich verweilen bzw. betrieben werden soll.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Hinweissignal wenigstens eine haptische Rückmeldung umfasst bzw. als haptische Rückmeldung bereitgestellt wird, indem mittels eines Aktors wenigstens eine Kraft auf das Bedienelement ausgeübt wird, um mittels der Kraft eine das Umschalten charakterisierende haptische Rückmeldung zu erzeugen. Somit ist das Bedienelement beispielsweise als haptisches Bedienelement, insbesondere als haptisches Fahrpedal, ausgebildet, mittels welchem dem Fahrer das Umschalten zwischen den Brennverfahren nachvollziehbar kommuniziert werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ein Diagramm zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines eine Verbrennungskraftmaschine aufweisenden und von der Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Kraftfahrzeugs.
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Im Folgenden wird anhand der einzigen Fig. ein Verfahren zum Betreiben eines beispielsweise als Kraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs erläutert. Dabei umfasst das Kraftfahrzeug eine Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. In das in der Fig. gezeigte Diagramm ist das Motorkennfeld der Verbrennungskraftmaschine eingetragen, wobei auf der Abszisse 10 des Diagramms die Drehzahl und auf der Ordinate 12 des Diagramms die Last der Verbrennungskraftmaschine aufgetragen ist. Das Kraftfahrzeug umfasst dabei wenigstens ein beispielsweise als Fahrpedal ausgebildetes und im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnetes Bedienelement, welches von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs, insbesondere über einen Fuß des Fahrers, betätigbar und dadurch in unterschiedliche Stellungen bewegbar ist. Die jeweiligen Stellungen des Fahrpedals korrespondieren mit jeweiligen, von der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellenden Lasten, mittels welchen das Kraftfahrzeug angetrieben werden kann. Somit kann mit Hilfe des Bedienelements die von der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellende Last eingestellt werden. Dabei veranschaulicht ein in das in der Fig. gezeigte Diagramm eingetragener Verlauf 14 die sogenannte Volllastkurve der Verbrennungskraftmaschine.
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Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei wenigsten einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum auf, welchem wenigstens ein Einlasskanal zugeordnet ist. Mittels des Einlasskanals wird den Einlasskanal durchströmende Luft in den Brennraum eingeleitet. Dabei ist in dem Einlasskanal eine sogenannte Tumbleklappe angeordnet, welche zwischen einem betätigten Zustand und einem unbetätigten Zustand umgeschaltet werden kann. In dem betätigten Zustand bewirkt die Tumbleklappe im Vergleich zu dem unbetätigten Zustand eine verstärkte Tumbleströmung der Luft, wodurch die Luft mit einer verstärkten Tumbleströmung und somit zumindest in diesem walzenartig oder walzenförmig in den Brennraum einströmt. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung in dem Brennraum realisiert werden. In dem Motorkennfeld ist dabei ein Bereich mit 16 bezeichnet, wobei die Tumbleklappe in dem Bereich 16 des Motorkennfelds betätigt ist. Beispielsweise befindet sich die Tumbleklappe in von dem Bereich 16 unterschiedlichen Bereichen des Motorkennfelds in dem unbetätigten Zustand. Durch die Möglichkeit, die Tumbleklappe zwischen dem unbetätigten Zustand und dem betätigten Zustand umzuschalten, kann eine variable Ladungsbewegung bzw. ein variables Tumblesystem realisiert werden.
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Ferner wird dem Brennraum ein Kraftstoff, insbesondere ein flüssiger Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine zugeführt. Dabei wird der Kraftstoff beispielsweise mittels eines Injektors in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt in den Brennraum eingespritzt. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Injektor zentral in einem Zylinderkopf der beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Kraftstoff mit einem Einspritzdruck von mehr als 180 bar in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt in den Brennraum eingespritzt wird.
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Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist die Verbrennungskraftmaschine dazu ausgebildet, mittels drei voneinander unterschiedlichen Brennverfahren betrieben zu werden. Im Rahmen des zuvor genannten Verfahrens wird die Verbrennungskraftmaschine während einer ersten Zeitspanne mittels eines ersten Brennverfahrens mit überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis (λ > 1) betrieben. Während einer von der ersten Zeitspanne unterschiedlichen zweiten Zeitspanne wird die Verbrennungskraftmaschine mittels eines zweiten Brennverfahrens mit stöchiometrischem (λ = 1) oder unterstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis (λ < 1) betrieben. Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist es ferner vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine im Rahmen des Verfahrens während einer von der ersten Zeitspanne und von der zweiten Zeitspanne unterschiedlichen dritten Zeitspanne mittels eines von dem ersten Brennverfahren unterschiedlichen zweiten Brennverfahrens mit überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. In einem Bereich 18 des Motorkennfelds wird die Verbrennungskraftmaschine mittels des ersten Brennverfahrens mit überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betrieben. In einem Bereich 20 des Motorkennfelds wird die Verbrennungskraftmaschine mittels des zweiten Brennverfahrens mit unterstöchiometrischem oder stöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betrieben. In einem dritten Bereich 22 des Motorkennfelds wird die Verbrennungskraftmaschine mittels des dritten Brennverfahrens mit überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betrieben.
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Diesem Verfahren liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass sich bei Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere bei Ottomotoren, die Kombination unterschiedlicher Brennverfahren anbietet, um den Kraftstoffverbrauch der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine besonders gering zu halten. Für den unteren Teillastbereich ist beispielsweise ein Schichtladeverfahren vorteilhaft, sodass das erste Brennverfahren beispielsweise als Schichtladeverfahren bzw. als Schichtlade-Brennverfahren ausgebildet ist. Bei demgegenüber höheren Lasten sind beispielsweise Brennverfahren mit homogener Zylinderladung mit magerem oder stöchiometrischem Gemisch oder eine Kombination aus homogenem Brennverfahren und Schichtbrennverfahren, das heißt beispielsweise ein sogenanntes Homogen-Schichtverfahren (HOS) vorteilhaft.
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Gegenüber einem stöchiometrischen Betrieb ergeben sich in den Bereichen der Magerverbrennung Verbrauchsvorteile. Üblicherweise wird dem Fahrer des Kraftfahrzeugs jedoch nicht mitgeteilt, mittels welchem der Brennverfahren die Verbrennungskraftmaschine aktuell betrieben wird, sodass es dem Fahrer nicht bekannt ist, ob der Fahrer die Verbrennungskraftmaschine in einem verbrauchsgünstigen Punkt und beispielsweise mit überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betreibt, oder ob der Fahrer beispielsweise durch eine Lastanforderung infolge einer entsprechenden Betätigung der Fahrpedals bewirkt, dass die Verbrennungskraftmaschine den Bereich 18 und den Bereich 22 hin zu dem Bereich 20 verlässt. Im Bereich 18 ist beispielsweise das oben beschrieben Schichtladeverfahren vorgesehen, wobei im Bereich 22 beispielsweise eine homogene Magerverbrennung vorgesehen ist. Mit anderen Worten erfolgt beispielsweise im Bereich 18 ein Magerbetrieb mit Schichtladung bzw. ein Homogen-Schichtverfahren, sodass das Verbrennungsluftverhältnis λ im Bereich 18 größer als 1 ist. Im Bereich 22 erfolgt beispielsweise ein Homogen-Magerbetrieb, sodass im Bereich 22 das Verbrennungsluftverhältnis λ > 1 ist. Im Bereich 20 erfolgt beispielsweise ein stöchiometrischer oder unterstöchiometrischer Betrieb mit λ < 1.
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Um nun dem Fahrer auf besonders einfache Weise einen besonders effizienten und somit kraftstoffverbrauchsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt zu ermöglichen, ist es im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, dass bei wenigstens einem Umschalten von einem der Brennverfahren auf ein anderes der Brennverfahren wenigstens ein von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs wahrnehmbares Hinweissignal bereitgestellt wird. Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist ein zweistufiges Hinweissignal bzw. ein zweistufiger Hinweis vorgesehen. Wird beispielsweise infolge einer entsprechenden, durch den Fahrer bewegten Betätigung des Bedienelements (Fahrpedal) von dem ersten Brennverfahren auf das dritte Brennverfahren umgeschaltet, da die Verbrennungskraftmaschine bzw. ihr Betriebspunkt von dem Bereich 18 in den Bereich 22 wandert, so wird ein erstes Hinweissignal G1, insbesondere im Innenraum des Kraftfahrzeugs, ausgegeben.
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Wird beispielsweise in Folge einer entsprechenden, durch den Fahrer bewegten Betätigung des Bedienelements von dem dritten Brennverfahren auf das zweite Brennverfahren umgeschaltet, wobei die Verbrennungskraftmaschine bzw. ihr Betriebspunkt den Bereich 22 hin zu dem Bereich 20 verlässt und somit in dem Bereich 20 zum Liegen kommt, so wird ein zweites Hinweissignal G2, insbesondere im Innenraum des Kraftfahrzeugs, ausgegeben. Alternativ dazu ist ein einstufiger Hinweis denkbar, bei welchem ein Hinweissignal ausgegeben wird, wenn beispielsweise von dem ersten Brennverfahren auf das dritte Brennverfahren oder von dem dritten Brennverfahren auf das zweite Brennverfahren oder von dem ersten Brennverfahren auf das zweite Brennverfahren umgeschaltet wird. Beispielsweise ist es denkbar, ein Hinweissignal auszugeben, wenn von dem ersten Brennverfahren auf das zweite Brennverfahren und/oder von dem ersten Brennverfahren auf das dritte Brennverfahren und/oder von dem zweiten Brennverfahren auf das erste Brennverfahren und/oder von dem zweiten Brennverfahren auf das dritte Brennverfahren und/oder von dem dritten Brennverfahren auf das erste Brennverfahren und/oder von dem dritten Brennverfahren auf das zweite Brennverfahren umgeschaltet wird.
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Dabei ist es denkbar, dass das Hinweissignal wenigstens ein von dem Fahrer haptisch und/oder optisch und/oder akustisch wahrnehmbares Signal umfasst. Das haptisch wahrnehmbare Signal wird auch als haptische Rückmeldung bezeichnet. Das optisch wahrnehmbare Signal wird beispielsweise mittels eines Signallichts im Innenraum ausgegeben, wobei im Rahmen der Ausgabe des optisch wahrnehmbaren Signals beispielsweise von wenigstens einer Lichtquelle Licht im Innenraum ausgestrahlt wird. Das optische Signal ist somit eine optische Rückmeldung. Die optische Rückmeldung wird beispielsweise in bzw. an einer im Innenraum angeordneten Instrumententafel ausgegeben, sodass die optische Rückmeldung besonders gut von dem Fahrer optisch wahrgenommen werden kann.
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Die haptische Rückmeldung wird beispielsweise ausgegeben bzw. bereitgestellt, indem mittels eines Aktors wenigstens eine Kraft auf das Bedienelement (Fahrpedal) ausgeübt wird, um mittels der Kraft die das Umschalten charakterisierende haptische Rückmeldung zu erzeugen. Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird durch das Hinweissignal G1 das Verlassen des Bereichs 18 dem Fahrer kommuniziert, wobei mittels des Hinweissignals das Verlassen des Bereichs 22 dem Fahrer kommuniziert bzw. signalisiert wird. Insbesondere Fahrsituationen, die eine geringe Lastanforderung zulassen, können von dem beschriebenen Verfahren profitieren, da dem Fahrer das Verlassen des Bereichs 18 bzw. 22 kommuniziert werden kann. In der Folge kann der Fahrer beispielsweise entscheiden, das Bedienelement derart zu betätigen, dass die Verbrennungskraftmaschine bzw. ihr Betriebspunkt wieder in den Bereich 18 oder 22 kommt, um dadurch den Kraftstoffverbrauch besonders gering halten zu können.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass die Häufigkeit, mit welcher zwischen den als Betriebsarten ausgebildeten Brennverfahren umgeschaltet wird, besonders gering gehalten werden kann. Das jeweilige Umschalten zwischen den Brennverfahren wird auch als Betriebsartenwechsel bezeichnet, wobei derartige Betriebsartenwechsel jeweils zu einem kurzzeitigen Anstieg des Kraftstoffverbrauchs führen. Da die Häufigkeit an Betriebsartenwechseln gering gehalten werden kann, kann auch der Kraftstoffverbrauch gering gehalten werden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die haptische Rückmeldung als von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs haptisch wahrnehmbarer Druckpunkt und/oder als haptisch wahrnehmbare Vibration erzeugt wird.
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Alternativ oder zusätzlich zu dem zuvor genannten Bedienelement kann das Kraftfahrzeug ein weiteres, insbesondere im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnetes, Bedienelement umfassen, welches von dem Fahrer betätigbar bzw. bedienbar ist. Bei dem weiteren Bedienelement handelt es sich beispielsweise um ein Lenkrad, mittels welchem das Kraftfahrzeug von dem Fahrer gelenkt werden kann. Im Rahmen des Bereitstellens der haptischen Rückmeldung ist es denkbar, mittels eines Aktors eine Kraft auf das weitere Bedienelement (Lenkrad) auszuüben, um dadurch die das jeweilige Umschalten zwischen den Brennverfahren charakterisierende haptische Rückmeldung zu erzeugen. Berührt der Fahrer beispielsweise das Lenkrad, und wird die haptische Rückmeldung bereitgestellt, so kann dadurch der Fahrer die haptische Rückmeldung haptisch wahrnehmen, wodurch der Fahrer auf den Betriebsartenwechsel hingewiesen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Abszisse
- 12
- Ordinate
- 14
- Verlauf
- 16
- Bereich
- 18
- Bereich
- 20
- Bereich
- 22
- Bereich
- G1
- Hinweissignal
- G2
- Hinweissignal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007032722 A1 [0004]