DE102016102622A1

DE102016102622A1 - Verfahren zum Reduzieren der von einem Motor eines Kraftfahrzeugs verbrauchten Kraftstoffmenge

Info

Publication number: DE102016102622A1
Application number: DE102016102622.0A
Authority: DE
Inventors: Themi Philemon Petridis; Nick Dashwood Crisp
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2016-08-25
Also published as: RU2016105177A; RU2016105177A3; US10174839B2; GB2535700A; US20160245405A1; CN105905115B; MX2016002065A; GB2535700B; GB201502882D0; RU2704928C2; TR201602112A2; CN105905115A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Reduzieren des von einem Motor 105 eines Kraftfahrzeugs 100 verbrauchten Kraftstoffs bereitgestellt. Das Verfahren begrenzt die Drehzahl, mit der sich der Motor 105 drehen kann, wenn eine vordefinierte Motordrehzahlobergrenze NECOUL für den bestimmten Gang, in dem das Kraftfahrzeug 100 derzeit betrieben wird, erreicht worden ist, oder begrenzt die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100, wenn eine vordefinierte Fahrzeugfahrgeschwindigkeit erreicht worden ist. Die Verwendung von Motordrehzahl- oder Fahrgeschwindigkeitsbegrenzung regt den Fahrer dazu an, hochzuschalten, und optimiert die Kraftstoffökonomie in Kombination mit der Benachrichtigung des Fahrers über eine Anzeige 103U, dass ein Hochschalten erforderlich ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren der von einem Motor eines Kraftfahrzeugs verbrauchten Kraftstoffmenge und insbesondere ein Verfahren, mit dem ein Fahrer dazu angeregt werden soll, in einen höheren Gang zu wechseln, wenn dies von Vorteil ist, um die Kraftstoffökonomie zu verbessern.
Es ist bekannt, einen vom Fahrer wählbaren ECO-Modus bereitzustellen, um einem Fahrer zu ermöglichen, die Leistung-Kraftstoff-Beziehung zugunsten von Kraftstoffökonomie zu beeinflussen.
Ein bekanntes ECO-Modusmerkmal besteht darin, die Höchstgeschwindigkeit, mit der ein Fahrzeug fahren kann, zu begrenzen, aber solch ein Merkmal hat während einer Beschleunigungsphase des Kraftfahrzeugs keine positive Auswirkung auf die Kraftstoffökonomie.
Um dem Erfordernis einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs während der Beschleunigungsphase zu begegnen, ist auch bekannt, für den Fahrer über eine Schaltanzeige (SIL – Shift Indication Light), die manchmal auch als Schaltpunktanzeige (GSI – gear shift indicator) bezeichnet wird, eine Anzeige über die optimale gangbasierende Motordrehzahl für ein Hochschalten bereitzustellen.
Ein Problem bei solchen GSI-Vorrichtungen besteht darin, dass es dem Fahrer des Kraftfahrzeugs überlassen wird, zu entscheiden, ob der durch die GSI bereitgestellten empfohlenen Schaltroutine gefolgt wird. Wenn der Fahrer die GSI regelmäßig ignoriert, dann wird es nur eine sehr geringe Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs geben, und somit besteht die Gefahr, dass Verbraucher mit dem bei Verwendung eines ECO-Betriebsmodus erzielten Kraftstoffökonomievorteil nicht zufrieden sind.
Deshalb ist das Finden des richtigen Gleichgewichts zwischen Leistungsbeeinträchtigung und verbesserter Kraftstoffökonomie entscheidend, wenn ein Fahrer den Vorteil der Wahl eines ECO-Betriebsmodus realisieren soll.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Reduzieren der von einem Motor eines Kraftfahrzeugs verbrauchten Kraftstoffmenge.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Reduzieren der von einem Motor eines Kraftfahrzeugs mit einem Getriebe, das mehrere von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs wählbare Vorwärtsgänge bereitstellt, verbrauchten Kraftstoffmenge bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: wenn die Drehzahl des Motors oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs eine vorbestimmte Drehzahl-/Geschwindigkeitsobergrenze für den aktuell gewählten Gang erreicht, Steuern der Drehzahl des Motors oder der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zum Halten der Drehzahl/Geschwindigkeit auf einer Drehzahl/Geschwindigkeit, die im Wesentlichen gleich der für den aktuell gewählten Gang vordefinierten Drehzahl-/Geschwindigkeitsobergrenze ist, und Bereitstellen einer Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren.
Vorzugsweise ist die Drehzahl die Drehzahl des Motors, die Drehzahlobergrenze ist eine Motordrehzahlobergrenze, und das Verfahren umfasst Folgendes: wenn die Drehzahl des Motors eine vorbestimmte Motordrehzahlobergrenze für den aktuell gewählten Gang erreicht, Steuern der Drehzahl des Motors zum Halten der Drehzahl des Motors auf einer Drehzahl, die im Wesentlichen gleich der für den aktuell gewählten Gang vordefinierten Motordrehzahlobergrenze ist, und Bereitstellen einer Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren.
Ferner kann das Verfahren Gestatten, dass die Drehzahl des Motors die vordefinierte Motordrehzahlobergrenze übersteigt, wenn ein Fahrpedal des Kraftfahrzeugs aus einer Ruhestellung um mehr als ein vordefiniertes Ausmaß niedergetreten ist, umfassen.
Die Stellung des Fahrpedals kann mit einer vordefinierten Fahrpedalstellungsgrenze verglichen werden, um zu bestimmen, ob es um mehr als das vordefinierte Ausmaß niedergetreten worden ist.
Ferner kann das Verfahren nur Begrenzen der Motordrehzahl auf die vordefinierte Motordrehzahlobergrenze, wenn das Kraftfahrzeug in einem ECO-Betriebsmodus betrieben wird, umfassen.
Ferner kann das Verfahren nur Bereitstellen einer Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren, wenn das Kraftfahrzeug in einem ECO-Betriebsmodus betrieben wird, umfassen.
Der ECO-Betriebsmodus kann von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs durch Verwendung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle wählbar sein.
Die Mensch-Maschine-Schnittstelle kann ein manuell betätigbarer Schalter oder ein über eine Touchscreen-Vorrichtung bereitgestellter Pseudoschalter oder ein Cluster-Menü-System oder ein sprachgesteuerter Schalter sein.
Als Alternative dazu ist die Geschwindigkeit die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, die Geschwindigkeitsobergrenze ist eine Fahrgeschwindigkeitsobergrenze, und das Verfahren umfasst Folgendes: wenn die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine vorbestimmte Fahrgeschwindigkeitsobergrenze für den aktuell gewählten Gang erreicht, Steuern der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zum Halten der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf einer Geschwindigkeit, die im Wesentlichen gleich der für den aktuell gewählten Gang vordefinierten Fahrgeschwindigkeitsobergrenze ist, und Bereitstellen einer Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren.
Das Bereitstellen einer Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren, kann Bereitstellen einer akustischen Anzeige, dass ein Hochschalten erforderlich ist, und/oder Bereitstellen einer optischen Anzeige, dass ein Hochschalten erforderlich ist, umfassen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem Motor, der mit einem Getriebe antriebsverbunden ist, welches mehrere von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs wählbare Vorwärtsgänge aufweist, und einem Steuersystem zum Steuern des Betriebs des Motors bereitgestellt, wobei das Steuersystem dahingehend betreibbar ist, wenn die Drehzahl des Motors eine vordefinierte Motordrehzahlobergrenze für den aktuell gewählten Gang erreicht, die Drehzahl des Motors zum Halten der Drehzahl des Motors auf einen Wert, der im Wesentlichen gleich der vordefinierten Motordrehzahlobergrenze für den aktuell gewählten Gang ist, zu steuern und eine Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren, bereitzustellen.
Ferner kann das Kraftfahrzeug ein Fahrpedal zur Bereitstellung einer Fahreranforderungseingabe umfassen, und das Steuersystem ist ferner dahingehend betreibbar, zu gestatten, dass die Drehzahl des Motors die vordefinierte Motordrehzahlobergrenze übersteigt, wenn das Fahrpedal aus einer Ruhestellung um mehr als ein vordefiniertes Ausmaß niedergetreten worden ist.
Das Steuersystem kann dahingehend betreibbar sein, die Stellung des Fahrpedals mit einer vorbestimmten Fahrpedalstellungsgrenze zu vergleichen, um zu bestimmen, ob das Fahrpedal um mehr als das vordefinierte Ausmaß niedergetreten worden ist.
Das Steuersystem kann nur dann die Motordrehzahl auf die vordefinierte Motordrehzahlobergrenze begrenzen, wenn das Kraftfahrzeug in einem ECO-Betriebsmodus betrieben wird.
Das Steuersystem kann nur dann eine Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs bereitstellen, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren, wenn das Kraftfahrzeug in einem ECO-Betriebsmodus betrieben wird.
Ferner kann das Kraftfahrzeug eine Mensch-Maschine-Schnittstelle umfassen, und der ECO-Betriebsmodus kann von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs durch Verwendung der Mensch-Maschine-Schnittstelle wählbar sein.
Die Mensch-Maschine-Schnittstelle kann ein manuell betätigbarer Schalter oder ein über eine Touchscreen-Vorrichtung bereitgestellter Pseudoschalter oder ein Cluster-Menü-System oder ein sprachgesteuerter Schalter sein.
Das Bereitstellen einer Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren, kann Bereitstellen einer akustischen Anzeige, dass ein Hochschalten erforderlich ist, und/oder Bereitstellen einer optischen Anzeige, dass ein Hochschalten erforderlich ist, umfassen.
Das Getriebe kann ein Handschaltgetriebe mit einem von dem Fahrer betätigbaren Schalthebel zum Wählen eines gewünschten Gangs des Getriebes sein.
Der Motor kann durch eine manuell betätigte Kupplung mit dem Getriebe antriebsverbunden sein.
Die Erfindung wird nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben; darin zeigen:
1 ein detailliertes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Reduzieren der von einem Motor eines Kraftfahrzeugs verbrauchten Kraftstoffmenge gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung; und
2 ist ein Schemadiagramm eines Kraftfahrzeugs, das in einem 'Normal-' und einem 'ECO'-Betriebsmodus betrieben werden kann, gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 1 beginnt das Verfahren bei Kasten 10, der einem Key-On-Ereignis entspricht, und geht dann zu Kasten 20 über, wo es überprüft, ob ein ECO-Betriebsmodus von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs gewählt worden ist. Bei einigen Ausführungsformen wird das Kraftfahrzeug kontinuierlich in einem einzigen Betriebsmodus betrieben, wobei es keinen getrennten "ECO-Betriebsmodus" gibt, und in solch einem Fall wäre Kasten 20 nicht vorhanden und das Verfahren würde von Kasten 10 direkt zu Kasten 25 übergehen, und die Erfindung würde immer bei Betrieb des Fahrzeugs verwendet werden. In den meisten Fahrzeugen wird dem Fahrer jedoch die Möglichkeit gegeben, einen ECO-Betriebsmodus zu wählen oder einen Normalbetriebsmodus zu verwenden. Wenn der ECO-Modus gewählt ist, wird das Kraftfahrzeug dahingehend betrieben, Kraftstoffökonomie zu maximieren, und dieser ECO-Modus kann zusätzlich zu der Verwendung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung einen automatisierten Stopp-Start-Betrieb des Motors, Einschränken des Energieverbrauchs einer Klimaanlage für das Kraftfahrzeug oder irgendein anderes Hilfsmittel, das zum Reduzieren der von dem Motor verbrauchten Kraftstoffmenge vorgesehen ist, umfassen.
Wenn von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs kein ECO-Modus gewählt worden ist, dann durchläuft das Verfahren Kasten 20 in einer Schleife, wie durch den "Nein"-Pfeil angezeigt, da das Verfahren zum Reduzieren der von dem Motor verbrauchten Kraftstoffmenge in diesem Beispiel nur dann verwendet wird, wenn der ECO-Betriebsmodus gewählt worden ist.
Erneut auf Kasten 20 Bezug nehmend, geht das Verfahren von Kasten 20 zu Kasten 25 über, wie durch den "Ja"-Pfeil angezeigt, wenn von einem Fahrer der ECO-Betriebsmodus gewählt worden ist. In Kasten 25 wird für den aktuellen Gang eine Motordrehzahlobergrenze (N_ECOUL) als eine vordefinierte Motordrehzahlobergrenze für den Motor bei Betrieb in dem aktuellen Gang eingestellt. Es versteht sich, dass die Motordrehzahlobergrenze (N_ECOUL) nicht für jeden Gang zwangsweise die gleiche ist und ihr Wert von mehreren Faktoren abhängig ist, darunter, aber nicht darauf beschränkt, der jeweiligen Drehmoment-/Drehzahl-Beziehung für den Motor, der Beziehung zwischen dem spezifischen Kraftstoffverbrauch und der Motordrehzahl für den Motor und der Gesamtübersetzung von dem Motor zu den Straßenrädern.
Nach dem Einstellen einer Motordrehzahlobergrenze (N_ECOUL) in Kasten 25, geht das Verfahren zu Kasten 30 über, um zu überprüfen, ob die aktuelle Motordrehzahl (N) unter der Motordrehzahlobergrenze (N_ECOUL) für den Gang, in dem das Kraftfahrzeug derzeit fährt, liegt. Wenn nach Überprüfung in Kasten 30 die aktuelle Motordrehzahl (N) unter der Motordrehzahlobergrenze (N_ECOUL) für den aktuellen Gang liegt, dann kehrt das Verfahren, wie durch den "Ja"-Pfeil angezeigt, zu Kasten 20 zurück, da der Motor innerhalb eines Drehzahlbereichs arbeitet, der als ökonomisch betrachtet wird.
Wenn die aktuelle Motordrehzahl (N) für den aktuellen Gang jedoch größer gleich der ECO-Motordrehzahlobergrenze (N_ECOUL) ist, dann wurde der Test nicht bestanden und das Verfahren geht, wie durch den "Nein"-Pfeil angezeigt, von Kasten 30 zu Kasten 40 über, wo der Fahrer über eine GSI oder andere Vorrichtung, wie zum Beispiel einen Summer, darüber benachrichtigt wird, dass er Hochschalten muss, um die Kraftstoffeffizienz zu maximieren.
Dann geht das Verfahren von Kasten 40 zu Kasten 50 über, um die aktuelle Stellung (AP – Accelerator Position) eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs mit einer vordefinierten Fahrpedalstellungsgrenze (AP_Lim) zu vergleichen.
Kasten 50 umfasst zwei Schritte, wobei der erste das Messen des Niedertretens des Fahrpedals aus einer Ruhestellung ist, um eine aktuelle Fahrpedalstellung (AP) bereitzustellen, und der zweite Überprüfen, ob die aktuelle Fahrpedalstellung (AP) größer als die vordefinierte Fahrpedalstellungsgrenze (AP_Lim) ist.
Wenn die Fahrpedalstellung (AP) größer als die vordefinierte Fahrpedalstellungsgrenze (AP_Lim) ist, dann kehrt das Verfahren zu Kasten 40 zurück, da eine Drehzahlbegrenzung für große Fahrpedalverschiebungen in diesem Beispiel nicht angewandt wird. Wenn die Fahrpedalstellung (AP) jedoch nicht größer als die vordefinierte Fahrpedalstellungsgrenze (AP_Lim) ist, dann geht das Verfahren zu Kasten 60 über, wo die Drehzahl des Motors auf die vordefinierte Motordrehzahlobergrenze (N_ECOUL) begrenzt wird.
Wenn das Fahrpedal zum Beispiel und ohne Einschränkung um weniger als 80% seines Wegs aus einer Ruhe- oder freigegebenen Stellung niedergetreten worden ist, dann ist die Motordrehzahlbegrenzung effektiv, aber wenn es um mehr als 80% niedergetreten worden ist, dann wird keine Motordrehzahlbegrenzung verwendet. Es versteht sich, dass der Wert der Fahrpedalstellung ein analoger Wert, wie zum Beispiel eine Spannung von einem Potentiometer, oder ein digitaler Wert sein könnte und kein Prozentanteil des Wegs zu sein braucht.
Durch Bereitstellen des Tests in Kasten 50 wird einem Fahrer gestattet, an der Motordrehzahl (N), bei der eine Begrenzung normalerweise angewandt werden würde (der Motordrehzahlobergrenze (N_ECOUL)), vorbei zu beschleunigen, um die zusätzliche Beschleunigung bereitzustellen, die zum Beispiel zur Durchführung eines Überholmanövers erforderlich sein kann.
Von Kasten 60 geht das Verfahren zu Kasten 70 über, um zu überprüfen, ob ein Key-Off-Ereignis aufgetreten ist, und wenn dies der Fall ist, endet das Verfahren bei Kasten 99, kehrt aber ansonsten zu Kasten 20 zurück und durchläuft weiter die Schleife um die Kästen 20 bis 70, solange die verschiedenen Erfordernisse für eine Drehzahlbegrenzung immer noch erfüllt werden.
Es versteht sich, dass, wenn der Fahrer hochschaltet, die Motordrehzahl (N) unter die vordefinierte Motordrehzahlobergrenze (N_ECOUL) für den nächsthöheren Gang fällt und somit der Test in Kasten 30 bei der ersten Ausführung dieses Kastens bestanden wird, was zu einer Rückkehr zu Kasten 20 führt.
Obgleich in 1 nicht speziell gezeigt, besteht normalerweise eine geringe Differenz zwischen der Motordrehzahl, bei der die Hochschaltbenachrichtigung durch die GSI bereitgestellt wird, und der Motordrehzahl, bei der die Drehzahlbegrenzung beginnt. Dies ist deshalb so vorgesehen, um dem Fahrer die Möglichkeit zu geben, hochzuschalten, bevor er auch die Auswirkung der Drehzahlbegrenzung spürt. Zum Beispiel und ohne Einschränkung könnte es einen ersten Wert für N_ECOUL (N_ECOUL1) zur Verwendung in Kasten 30 und einen zweiten, höheren Wert für N_ECOUL (N_ECOUL2) zur Verwendung in Kasten 60 geben. In solch einem Fall könnte die Differenz zwischen (N_ECOUL2) und (N_ECOUL1) in einem Bereich von 350 RPM liegen.
Ferner versteht sich, dass das Verfahren endet, wann immer ein Key-Off-Ereignis auftritt.
Deshalb wird der Fahrer bei normaler Beschleunigung des Kraftfahrzeugs durch die Wirkung der Motordrehzahlbegrenzung dazu angeregt, hochzuschalten, wenn die GSI aufleuchtet, wodurch der Kraftstoffverbrauch reduziert wird und die Kraftstoffökonomie verbessert wird.
Ein dieses Verfahren einsetzendes Kraftfahrzeug verwendender Fahrer lernt, dass es für einen gleichmäßigen Fahrtfortgang ratsam ist, in einen höheren Gang hochzuschalten, wenn dies von der GSI empfohlen wird, und bei einigen Ausführungsformen kann, wie oben erwähnt, die GSI eingeschaltet werden, bevor die begrenzte Motordrehzahl erreicht worden ist, um den Fahrer vorweg zu warnen, dass ein Hochschalten unmittelbar erforderlich ist.
Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Kraftfahrzeug 100 mit einem Armaturenbrett 102, einem Motor 105, der ein Getriebe 108 über eine Kupplung 110 antreibt, und einem elektronischen Steuersystem 150 zum Steuern verschiedener Funktionen des Kraftfahrzeugs 100 gezeigt.
Das Armaturenbrett 102 enthält eine 'GSI' in Form einer Hochschaltanzeigeleuchte 103U und eine Herunterschaltanzeigeleuchte 103D, die dazu verwendet werden, die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs des Kraftfahrzeugs 100 zu unterstützen.
Es versteht sich, dass die GSI als Alternative auch eine numerische Anzeige eines empfohlenen Gangs oder ein ein Hochschalten empfehlender Pfeil (zum Beispiel ein nach oben weisender Pfeil) oder ein ein Herunterschalten empfehlender Pfeil (zum Beispiel ein nach unten weisender Pfeil) sein könnte. Der Pfeil könnte beleuchtet sein oder als ein graphisches Symbol auf einem Display bereitgestellt werden.
Die Kupplung 110 wird durch ein Kupplungspedal 130, das über ein Kupplungsgestänge 135 mit der Kupplung 110 verbunden ist, manuell betätigt. Es versteht sich, dass das Kupplungsgestänge 135 beliebiger Art sein kann, wie zum Beispiel ein mechanisches Gestänge, ein hydraulisches Gestänge oder ein elektrisch betriebenes Gestänge (E-Kupplung) oder eine Kombination davon.
Das Getriebe 108 ist in diesem Fall ein handgeschaltetes Getriebe mit mehreren von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 mittels eines Schalthebels wählbaren Gangstufen.
Die Erfindung ist jedoch auch auf andere Getriebearten, bei denen der Fahrer die direkte Kontrolle über die Wahl der verschiedenen Gangstufen durch Bewegung einer Eingabevorrichtung, wie zum Beispiel eines Schaltknüppels, Schalthebels, einer Schaltwippe am Lenkrad oder einer anderen Eingabevorrichtung, hat, anwendbar. Das heißt, das Getriebe könnte ein automatisches Getriebe sein, das die Möglichkeit hat, Fahrerkontrolle über den gewählten Gang zu gestatten, siehe zum Beispiel US-Patent 5 070 740 .
Das elektronische Steuersystem 150 enthält mehrere Steuermodule 150a bis 150d, und in diesem Beispiel ist das Modul 150a eine Kraftstoffeinspritzungssteuereinheit; das Modul 150b ist eine Drosselventilsteuereinheit; das Modul 150c ist eine Zündsteuereinheit; und das Modul 150d ist eine GSI-Steuereinheit. Es versteht sich, dass die Module 150a bis 150d auch als Teil einer einzigen Steuerung ausgebildet sein könnten; es könnten, wie gezeigt, getrennte Einheiten vorgesehen sein, oder es könnten verschiedene Funktionen in einer oder mehreren Steuereinheiten kombiniert sein. Weiterhin versteht sich, dass mehr oder weniger Module als die gezeigten vier vorgesehen sein könnten.
Das elektronische Steuersystem 150 empfängt in diesem Fall eine erste Eingabe von einem Motordrehzahlsensor 112, eine zweite Eingabe von einem ECO-Moduswählschalter 154, eine dritte Eingabe von einem Fahrzeugfahrgeschwindigkeitssensor 155 und eine vierte Eingabe von einem einem Fahrpedal 120 zugeordneten Fahrpedalstellungssensor 125.
Es versteht sich, dass auch verschiedene andere Eingaben in das elektronische Steuersystem vorgesehen sein könnten, wie zum Beispiel Eingaben, die den aktuellen Betriebszustand des Motors 105 betreffen.
Es versteht sich, dass der aktuell gewählte Gang mittels eines oder mehrerer dem Getriebe 108 zugeordneter Sensoren bereitgestellt werden könnte, er aber in diesem Fall von der Beziehung zwischen der Motordrehzahl und der Fahrgeschwindigkeit, wie durch den Motordrehzahlsensor 112 und den Fahrgeschwindigkeitssensor 155 gemessen, abgeleitet wird. Als noch weitere Alternative könnte der aktuell gewählte Gang von einer Getriebesteuerung bereitgestellt werden, wenn es sich bei dem Getriebe um ein Automatikgetriebe handelt.
Der ECO-Moduswählschalter 154 bildet eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI – Human Machine Interface) und kann ein physischer Schalter sein, der von dem Fahrer betätigt werden kann. Der Schalter könnte dazu verwendet werden, andere Funktionen, wie zum Beispiel ein automatisiertes Stopp-Start-System, zu aktivieren. Als Alternative dazu könnte der ECO-Moduswählschalter 154 ein Pseudoschalter sein, wie zum Beispiel ein Symbol, das auf einer Touchscreen-Vorrichtung erscheint, ein unter Verwendung von Knöpfen navigiertes Cluster-Menü-System, ein sprachgesteuerter Schalter oder irgendeine andere geeignete Vorrichtung, das/die dem Fahrer ermöglichen sollen, den Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 100 von einem 'Normalbetriebsmodus' zu einem 'ECO-Betriebsmodus' zu ändern.
Das GSI-Modul 150d ist dahingehend betreibbar, das Einschalten einer Hochschaltanzeigeleuchte 103U und der Herunterschaltanzeigeleuchte 103D zu steuern, um Kraftstoffökonomie zu optimieren und dadurch die von dem Motor 105 verbrauchte Kraftstoffmenge zu reduzieren, und auch ein Steuersignal zum Begrenzen der Drehzahl des Motors 105, wenn Drehzahlbegrenzung für die Anregung zu einem Hochschalten erforderlich ist, bereitzustellen.
Das elektronische Steuersystem 150 ist deshalb über seine verschiedenen Module 150a bis 150d dahingehend betreibbar, das unter Bezugnahme auf 1 gezeigte und beschriebene Verfahren auszuführen.
Die aktuelle Motordrehzahl (N) wird durch den Motordrehzahlsensor 112 gemessen, und es wird ein die Drehzahl anzeigendes Signal für das elektronische Steuersystem 150 bereitgestellt.
Das GSI-Modul 150d erzeugt einen Wert der Motordrehzahl für den Gang, in dem das Fahrzeug 100 derzeit betrieben wird, welcher als Testwert (N_ECOUL), gegen den die aktuelle Motordrehzahl (N) getestet wird, verwendet wird. Das GSI-Modul 150d kann Testwerte (N_ECOUL) für die verschiedenen Gänge des Getriebes 108 speichern und kann immer dann einen Testwert erzeugen, wenn ein bestimmter Gang gewählt ist. Wenn jedes Mal dann, wenn ein Gang gewählt ist, ein Testwert erzeugt wird, dann könnte der Testwert basierend auf dem dynamischen Verhalten des Fahrzeugs 100, wie zum Beispiel einer Beziehung zwischen der Gangstufenbeschleunigungsrate und der Fahrpedalstellung (AP) angepasst werden.
Wenn der ECO-Betriebsmodus durch den den ECO-Moduswählschalter 154 betätigenden Fahrer gewählt worden ist, dann wird die Drehzahl des Motors 105 begrenzt, wenn sie den vordefinierten Testwert (N_ECOUL), der zur Bereitstellung einer guten Kraftstoffökonomie vom Motor 105 eingestellt ist, erreicht oder ihn übersteigt. Das Mittel zum Steuern der Motordrehzahl kann irgendeine geeignete Steuermethodologie sein, wie zum Beispiel, aber ohne Einschränkung, Variieren der während jeder Kraftstoffeinspritzung dem Motor 105 zugeführten Kraftstoffmenge, Kraftstoffeinspritzungssteuerung, Überspringen von Kraftstoffeinspritzungen, Variieren der Motoreinlass- und -auslassventilsteuerung und bei einem Motor mit Fremdzündung Variieren des Zündzeitpunkts oder der Zünddauer. Das heißt, die Motordrehzahl wird durch Techniken gesteuert, die gemeinhin zur Bewirkung von Fahrgeschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Das im US-Patent 8,868,312 offenbarte Verfahren zur Motordrehzahlsteuerung offenbart ein Beispiel dafür, wie Motordrehzahlsteuerung bereitgestellt werden könnte.
Das Ziel der Drehzahlsteuerung besteht darin, die Motordrehzahl auf einer Drehzahl zu halten, die im Wesentlichen dem vordefinierten Testwert entspricht, bis der Fahrer hochschaltet, um den Fahrer dazu anzuregen, hochzuschalten. Die Steuerung der Motordrehzahl begrenzt das durch den Motor 105 erzeugbare Drehmoment nicht, sie begrenzt nur die Drehzahl des Motors 105 und somit die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 in dem bestimmten Gang. Dies ist ein wichtiger Aspekt der Erfindung, denn, wenn der Motor 105 durch Steuern oder Begrenzen der Drehmomentabgabe des Motors 105 gesteuert werden würde, würden Änderungen des Geländes, über das das Fahrzeug fährt (Berge), zu Schwankungen der Motordrehzahl führen, genauso wie Variationen bei dem Gewicht des Kraftfahrzeugs 100 oder Widerstandswirkungen aufgrund von Luftstrom über das Kraftfahrzeug 100. Durch Verwendung der Motordrehzahl als der bestimmende Faktor werden alle diese Wirkungen eliminiert, und der Motor 105 wird unabhängig von den oben angeführten Faktoren mit seiner optimalen Kraftstoffeffizienz betrieben.
Es versteht sich, dass aufgrund dessen, dass für einen bestimmten Gang eine definierte Beziehung zwischen der Motordrehzahl und der Fahrgeschwindigkeit besteht, die Erfindung als Alternative auch durch Vergleichen der Fahrgeschwindigkeit mit einer vordefinierten Fahrgeschwindigkeitsgrenze und Aufrechterhalten einer konstanten Fahrgeschwindigkeit, wenn ein Hochschalten erforderlich ist, angewandt werden könnte. Deshalb sind die Begriffe 'Motordrehzahl' und 'Fahrgeschwindigkeit', insoweit sie diese Erfindung betreffen, austauschbar, und der Begriff 'vordefinierte Motordrehzahlobergrenze' könnte durch den Begriff 'vordefinierte Fahrgeschwindigkeitsobergrenze' ersetzt werden.
Wie zuvor angemerkt, wird bevorzugt, wenn das Auferlegen der Drehzahlbegrenzung ein zweistufiger Prozess ist, durch den die Hochschaltanzeigeleuchte 103U bei einer etwas geringeren Motordrehzahl als der Beginn der Motordrehzahlbegrenzung eingeschaltet wird, um den Fahrer vorzuwarnen, dass er Hochschalten muss, bevor die eingreifende Drehzahlbegrenzung beginnt. Ein Fahrer wird bald lernen, dass es bei Aufleuchten der Hochschaltanzeigeleuchte 103U am besten ist, hochzuschalten, um eine Unterbrechung seines Fahrtfortgangs zu vermeiden.
Sofort nach Beendigung eines Hochschaltens geht die Hochschaltanzeigeleuchte 103U aus und Drehzahlbegrenzung wird beseitigt, da die Motordrehzahl in dem neueren höheren Gang weit unter dem für diese Gangstufe eingestellten vordefinierten Testwert liegt.
Wie zuvor erwähnt, wird bevorzugt, zu gestatten, dass die Drehzahlbegrenzung unter bestimmten Umständen, wie zum Beispiel bei Durchführung eines Überholmanövers, von dem Fahrer überwunden oder 'durchgedrückt' werden kann. Wenn das Fahrpedal 120 weiter als ein vordefiniertes Ausmaß niedergetreten wird, wird deshalb die Drehzahlbegrenzung nicht aktiviert, und der Motor 105 kann bis zu seiner maximal zulässigen Drehzahl beschleunigen.
Ein Fahrer, der ein ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendendes Kraftfahrzeug benutzt, wird, wenn das Kraftfahrzeug beschleunigt, bemerken, dass die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs nachlässt, wenn die GSI anzeigt, dass ein Hochschalten vorgeschlagen wird, um die Kraftstoffökonomie des Kraftfahrzeugs zu optimieren. Der Fahrer wird deshalb dazu angeregt, in einen höheren Gang, zum Beispiel vom 1. in den 2.; vom 2. in den 3; vom 3. in den 4; vom 4. in den 5. usw., zu schalten. Die Verwendung des optimierten Hochschaltens reduziert die von dem Motor verbrauchte Kraftstoffmenge, weil der Motor nicht so oft mit einer Drehzahl läuft, auf der Kraftstoffökonomie vermindert ist.
Kurzgefasst wird deshalb mit für Verbraucher immer wichtiger werdender Kraftstoffökonomie, insbesondere unter realen Fahrbedingungen, die Verwendung von ECO-Modi drastisch zunehmen, und Verbraucher werden Nutzen von ihrer Verwendung erwarten. Die durch diese Erfindung vorgeschlagene Lösung der automatischen Anwendung einer anderen Fahrzeuggeschwindigkeits-/Motordrehzahlgrenze, die für den gewählten Gang geeignet ist, insbesondere, wenn ein ECO-Modus aktiv ist, regt den Fahrer stark dazu an, für die beste Effizienz bei der optimalen Geschwindigkeit hochzuschalten, indem verhindert wird, dass das Fahrzeug über den empfohlenen Hochschaltpunkt hinaus beschleunigt wird, bis der nächste Gang gewählt ist, und ist eine effektive Art und Weise, eine verbesserte Kraftstoffökonomie zu erreichen.
Ein Vorteil der Verwendung von Motordrehzahlbegrenzung im Vergleich zu Motordrehmomentbegrenzung besteht darin, dass für Verbrauchertransparenz eine Wiederholbarkeit aufrechterhalten wird. Dies ist besonders für Fahren auf Steigungen, erhöhten Fahrwiderstand (Insassen, Gegenstände im Kofferraum, Fenster geöffnet, Klimaanlagengebrauch usw.) und Schleppen, was ein erhöhtes Drehmoment zum Aufrechterhalten der gleichen Geschwindigkeit erfordert, von Bedeutung.
Obgleich angestrebt wird, dass dem Fahrer in den meisten Fällen die Gelegenheit gegeben wird, zu wählen, ob er einen ECO-Modus verwenden möchte oder nicht, versteht sich, dass die Erfindung auch mit guter Wirkung auf ein Kraftfahrzeug ohne ECO-Modus angewandt werden kann, so dass eine Drehzahlbegrenzung immer aktiv ist, wenn die vordefinierte Motordrehzahlobergrenze erreicht worden ist.
Obgleich die Erfindung in Bezug auf die Bereitstellung einer akustischen Anzeige, dass ein Hochschalten erforderlich ist, mittels eines Summers oder die Bereitstellung einer optischen Anzeige, dass ein Hochschalten erforderlich ist, mittels einer Hochschaltanzeigeleuchte beschrieben worden ist, versteht sich, dass sie nicht auf solche Mittel zur Benachrichtigung des Fahrers beschränkt ist und dass beliebige geeignete Mittel zu Bereitstellung solch einer Benachrichtigung verwendet werden können.
Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die Erfindung zwar beispielhaft unter Bezugnahme auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben worden ist, sie aber nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist und dass alternative Ausführungsformen konstruiert werden könnten, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5070740 [0052]
US 8868312 [0062]

Claims

Verfahren zum Reduzieren der von einem Motor eines Kraftfahrzeugs mit einem Getriebe, das mehrere von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs wählbare Vorwärtsgänge bereitstellt, verbrauchten Kraftstoffmenge, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: wenn die Drehzahl des Motors oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs eine vorbestimmte Drehzahl-/Geschwindigkeitsobergrenze für den aktuell gewählten Gang erreicht, Steuern der Drehzahl des Motors oder der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zum Halten der Drehzahl/Geschwindigkeit auf einer Drehzahl/Geschwindigkeit, die im Wesentlichen gleich der für den aktuell gewählten Gang vordefinierten Drehzahl-/Geschwindigkeitsobergrenze ist, und Bereitstellen einer Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Drehzahl die Drehzahl des Motors ist, die Drehzahlobergrenze eine Motordrehzahlobergrenze ist und das Verfahren Folgendes umfasst: wenn die Drehzahl des Motors eine vorbestimmte Motordrehzahlobergrenze für den aktuell gewählten Gang erreicht, Steuern der Drehzahl des Motors zum Halten der Drehzahl des Motors auf einer Drehzahl, die im Wesentlichen gleich der für den aktuell gewählten Gang vordefinierten Motordrehzahlobergrenze ist, und Bereitstellen einer Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verfahren ferner Gestatten, dass die Drehzahl des Motors die vordefinierte Motordrehzahlobergrenze übersteigt, wenn ein Fahrpedal des Kraftfahrzeugs aus einer Ruhestellung um mehr als ein vordefiniertes Ausmaß niedergetreten ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Stellung des Fahrpedals mit einer vordefinierten Fahrpedalstellungsgrenze verglichen wird, um zu bestimmen, ob es um mehr als das vordefinierte Ausmaß niedergetreten worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Verfahren ferner nur Begrenzen der Motordrehzahl auf die vordefinierte Motordrehzahlobergrenze, wenn das Kraftfahrzeug in einem ECO-Betriebsmodus betrieben wird, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Verfahren ferner nur Bereitstellen einer Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren, wenn das Kraftfahrzeug in einem ECO-Betriebsmodus betrieben wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der ECO-Betriebsmodus von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs durch Verwendung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle wählbar ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Mensch-Maschine-Schnittstelle ein manuell betätigbarer Schalter oder ein über eine Touchscreen-Vorrichtung bereitgestellter Pseudoschalter oder ein Cluster-Menü-System oder ein sprachgesteuerter Schalter ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Geschwindigkeit die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ist, die Geschwindigkeitsobergrenze eine Fahrgeschwindigkeitsobergrenze ist, und das Verfahren Folgendes umfasst: wenn die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine vorbestimmte Fahrgeschwindigkeitsobergrenze für den aktuell gewählten Gang erreicht, Steuern der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zum Halten der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf einer Geschwindigkeit, die im Wesentlichen gleich der für den aktuell gewählten Gang vordefinierten Fahrgeschwindigkeitsobergrenze ist, und Bereitstellen einer Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Bereitstellen einer Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren, Bereitstellen einer akustischen Anzeige, dass ein Hochschalten erforderlich ist, und/oder Bereitstellen einer optischen Anzeige, dass ein Hochschalten erforderlich ist, umfasst.
Kraftfahrzeug mit einem Motor, der mit einem Getriebe antriebsverbunden ist, welches mehrere von dem Fahrer wählbare Vorwärtsgänge aufweist, und einem Steuersystem zum Steuern des Betriebs des Motors, wobei das Steuersystem dahingehend betreibbar ist, wenn die Drehzahl des Motors eine vordefinierte Motordrehzahlobergrenze für den aktuell gewählten Gang erreicht, die Drehzahl des Motors zum Halten der Drehzahl des Motors auf einem Wert, der im Wesentlichen gleich der vordefinierten Motordrehzahlobergrenze für den aktuell gewählten Gang ist, zu steuern und eine Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren, bereitzustellen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 11, wobei das Kraftfahrzeug ferner ein Fahrpedal zur Bereitstellung einer Fahreranforderungseingabe umfasst, und das Steuersystem ferner dahingehend betreibbar ist, zu gestatten, dass die Drehzahl des Motors die vordefinierte Motordrehzahlobergrenze übersteigt, wenn das Fahrpedal aus einer Ruhestellung um mehr als ein vordefiniertes Ausmaß niedergetreten worden ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, wobei das Steuersystem dahingehend betreibbar ist, die Stellung des Fahrpedals mit einer vorbestimmten Fahrpedalstellungsgrenze zu vergleichen, um zu bestimmen, ob das Fahrpedal um mehr als das vordefinierte Ausmaß niedergetreten worden ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Steuersystem nur dann die Motordrehzahl auf die vordefinierte Motordrehzahlobergrenze begrenzt, wenn das Kraftfahrzeug in einem ECO-Betriebsmodus betrieben wird.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Steuersystem nur dann eine Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs bereitstellt, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren, wenn das Kraftfahrzeug in einem ECO-Betriebsmodus betrieben wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, wobei das Kraftfahrzeug ferner eine Mensch-Maschine-Schnittstelle umfasst und der ECO-Betriebsmodus von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs durch Verwendung der Mensch-Maschine-Schnittstelle wählbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 16, wobei die Mensch-Maschine-Schnittstelle ein manuell betätigbarer Schalter oder ein über eine Touchscreen-Vorrichtung bereitgestellter Pseudoschalter oder ein Cluster-Menü-System oder ein sprachgesteuerter Schalter ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei das Bereitstellen einer Anzeige für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, dass die Wahl einer höheren Gangstufe erforderlich ist, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren, Bereitstellen einer akustischen Anzeige, dass ein Hochschalten erforderlich ist, und/oder Bereitstellen einer optischen Anzeige, dass ein Hochschalten erforderlich ist, umfasst.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei das Getriebe ein Handschaltgetriebe mit einem von dem Fahrer betätigbaren Schalthebel zum Wählen eines gewünschten Gangs des Getriebes ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei der Motor durch eine manuell betätigte Kupplung mit dem Getriebe antriebsverbunden ist.
Verfahren zum Reduzieren der von einem Motor eines Kraftfahrzeugs verbrauchten Kraftstoffmenge, im Wesentlichen wie hierin unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Kraftfahrzeug, im Wesentlichen wie hierin unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.