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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Nachrüstung eines Kraftfahrzeuges zur Auswahl und Steuerung unterschiedlicher Fahrmodi.
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Vor Modifikation/Nachrüstung weisen die Kraftfahrzeuge, insbesondere Sportwagen Standardkomponenten wie Verbrennungsmotor mit einem Kraftstoffzuführungssystem, Auspuffanlage, Gaspedal, Bremspedal, Schalthebel, Kupplung und ein Steuerungsgerät auf.
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Die zu modifizierenden Kraftfahrzeuge zeichnen sich vorteilhafterweise durch ihr Design, und Fahreigenschaften als Sportwagen aus, sind aber nicht mehr auf dem neusten Stand der Technik, insbesondre älter als 10 Jahre seit Erstzulassung, was die Auswahl von Fahrmodi und Fahrassistenzsysteme anbelangt, so dass der Fahrer Abstriche beim Fahrverhalten und der Abstimmung zwischen Sportlichkeit, Sicherheit und Komfort in den jeweiligen Anwendungssituationen und Anwendungsbereichen hinnehmen muss und diese nicht der Fahrsituation anpassen kann.
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Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, als Erweiterung der bestehenden Fahrzeugsteuerung mit der Option den Fahrmodus in Bezug auf Fahrsicherheit, beispielsweise Leistung des Motors und Traktionskontrolle, Sportlichkeit beispielsweise Geräuschentwicklung des Motors und Ansprechverhalten des Motors und Fahrassistenssystemen beispielsweise Traktionskontrolle und Schaltunterstützung beispielsweise durch automatische Drehzahlanpassung beim Schaltvorgang an die Fahrsituation anzupassen.
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Insbesondere weist das System dabei ein Mischpult mit vier Drehreglern auf, mit denen sich der Fahrer die gewünschte Geräuschkulisse und das gewünschte Fahrverhalten individuell und situationsbedingt zusammenstellen kann.
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Erfindungsgemäß weist das System zur Auswahl und Steuerung unterschiedlicher Fahrmodi mindestens eine Drosselklappe in dem Kraftstoffzuführungssystem auf, die elektrisch verstellbar ist. Außerdem weist das System auch mindestens eine Abgasklappe in der Auspuffanlage auf, die elektrisch verstellbar ist. Des Weiteren weist das erfindungsgemäße modifizierte Fahrzeug ein Gaspedalstellungssensor auf, der geeignet ist, die Gaspedalstellung zu erfassen, einen Bremspedalstellungssensor, der geeignet ist, die Bremspedalbetätigung zu erfassen, optional einen Gangwahlsensor, der geeignet ist, die Schalthebelposition beispielsweise Gang 1-4/5/6 und Rückwärtsgang, zu erfassen, einen Kupplungssensor, der geeignet ist, die Kupplungbetätigung zu erfassen, einen Geschwindigkeitssensor, der geeignet ist, die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu erfassen, ein Fahrassistenzsystem mit einer Traktionskontrolle, sowie ein Schaltunterstützungssystem, das eine Angleichung von Motordrehzahl an Getriebedrehzahl durch einen Gasstoss beim Schaltvorgang vornimmt. Ein Gasstoss ist ein kurzzeitiges Öffnen der Drosselklappe.
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Erfindungsgemäß sind der erste Drehregler, das Steuerungsgerät, der Gaspedalstellungssensor und die mindestens eine Drosselklappe derart ausgelegt und aufeinander abgestimmt, dass unterschiedliche Kennlinien mit dem ersten Regler auswählbar sind, die die Stellung der Drosselklappe, und die maximale Öffnung der Drosselklappe, in Abhängigkeit der Gaspedalstellung festlegen.
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Dies bietet den Vorteil, dass das Ansprechverhalten des Motors auf die jeweilige Fahrumgebung beispielsweise Stau, bis Rennstrecke frei angepasst werden kann. Zusätzlich kann die Ausgabeleistung des Motors durch eine Begrenzung der maximalen Drosselklappenöffnung reduziert, also gedrosselt werden. Durch Wahl der Kennlinie am ersten Drehregler wird das Ansprechverhalten und die maximale Motorleistung durch den Fahrer eingestellt.
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Außerdem sind der zweite Drehregler, das Steuerungsgerät, der Gaspedalstellungssensor, die mindestens eine Abgasklappe, und der Geschwindigkeitssensor derart ausgelegt und aufeinander abgestimmt, dass unterschiedliche Kennlinien mit dem zweiten Regler auswählbar sind, die die Stellung der Abgasklappe in Abhängigkeit des Gaspedalsensors und/oder des Geschwindigkeitssensors festlegen.
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Dies bietet den Vorteil, dass Lautstärke und Klangcharakteristik der Auspuffanlage eingestellt werden können. Durch den Drehregler kann die Öffnung der Abgasklappe oder Klappen in Prozent in Abhängigkeit von A: der Gaspedalstellung und/oder B: der Fahrzeuggeschwindigkeit durch Auswahl einer der bis zu 8 vordefinierten Kennlinien variiert werden.
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Erfindungsgemäß ist außerdem der dritte Drehregler und das Fahrassistenzsystem und die Traktionskontrolle derart ausgelegt und aufeinander abgestimmt, dass unterschiedliche Modi der Traktionskontrolle mit dem dritten Regler auswählbar sind.
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Dies bietet den Vorteil einer zusätzlichen Fahrsicherheit in der Bedienung des Kraftfahrzeuges, in dem ein Durchdrehen der Reifen reduziert oder vermieden werden kann.
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Drehregler 3 regelt den erlaubten Schlupf bzw. Abweichung der Raddrehzahl der angetriebenen Räder zueinander, also innerhalb einer Achse und der Achsen zueinander in bis zu 8 Stufen. Eine Regelung erfolgt durch Zündunterbrechung und/oder Spritzzufuhrregulierung der Motorsteuerungselektronik.
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Erfindungsgemäß ist außerdem der vierte Drehregler und das Schaltunterstützungssystem derart ausgelegt und aufeinander abgestimmt, dass die Länge und die Höhe eines Gasstosses zur Angleichung von Motordrehzahl an Getriebedrehzahl beim Schaltvorgang, sowie die zeitliche Verzögerung des Gasstosses auf den Schaltvorgang mittels des vierten Drehreglers einstellbar ist.
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Unter einem Gasstoss ist hierbei die kurzzeitige Öffnung der Drosselklappe zu verstehen. Länge und Höhe des Gasstosses sowie die zeitliche Verzögerung des Gasstosses auf den Schaltvorgang werden durch den vierten Drehregler in vorzugsweise in vier bis acht Stufen eingestellt.
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Dies bietet den Vorteil, eines beschleunigten „emotionalen“ Schaltvorganges, und durch Angleichen der Motor und Getriebedrehzahl eines reduzierten Verschleißes von Kupplung, Getriebe, Reifen und Motor bei gleichzeitig erhöhter Fahrsicherheit durch reduzierte Lastwechsel der Antriebsachse.
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Besonders vorteilhaft ist die Erfindung, wenn mindestens einer der Drehregler eine Rasterung von 4 bis 8 unterschiedlichen Einstellpositionen aufweist.
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Dies bietet den Vorteil, einer Varianz und Vielfalt in jedem der einstellbaren Fahrzeugmerkmale: Drehregler 1 reguliert Leistungsentfaltung und Leistungscharakteristik, Drehregler 2 das Motorengeräusch, Drehregler 3 das Fahrassistenzsystem Traktionskontrolle und Drehregler 4 das Fahrassistenz für den manuellen Gangwechsel.
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Das System aus Drehregler 1-4 ermöglicht eine individuelle und situationsabhängige Einstellung des Fahrerlebnisses.
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Vorteilhafterweise ist das Mischpult mit dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten Drehregler an einem Lenkrad des Fahrzeugs angebracht und/oder Teil des Lenkrades.
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Dies bietet den Vorteil, dass eine direkte Anpassung der Fahrmodi ohne Ablenkungen vom Straßenverkehr oder Ablenkung vom Führen des Kraftfahrzeuges erfolgen kann.
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Vorteilhafterweise ist die mindestens eine Drosselklappe elektrisch stufenlos verstellbar.
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Dies bietet den Vorteil einer variablen Kennlinie bzw. Software bezogenen Festlegung einer Regelgrösse auf eine Eingangsvariable zum Beispiel Gaspedalstellung.
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Vorteilhafterweise ist die mindestens einen Abgasklappe elektrisch stufenlos verstellbar.
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Dies bietet den Vorteil einer variablen Kennlinie bzw. Software bezogenen Festlegung einer Regelgrösse auf eine Eingangsvariable zum Beispiel Gaspedalstellung und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Es kann von Vorteil sein, dass das System zur Auswahl und Steuerung unterschiedlicher Fahrmodi zwei Steuerungsgeräte aufweist, die derart ausgelegt und aufeinander abgestimmt sind, dass sie gemeinsam die Steuerung der Fahrmodi übernehmen.
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Dies bietet den Vorteil, einer Anpassung an bestehende Fahrzeugsteuerungselemente und erhöht den Anwendungsbereich in Bezug auf die Auswahl der zu modifizierenden Fahrzeuge und Motoren.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
- 1: Prinzip-Skizze für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem System zur Auswahl und Steuerung unterschiedlicher Fahrmodi
- 2: zeigt ein Beispiel für 4 Kennlinien, die über Drehregler 11 zu wählen sind
- 3: zeigt ein Beispiel für 4 Kennlinien, die über Drehregler 12 zu wählen sind
- 4: zeigt ein Beispiel für 4 Kennlinien, die über Drehregler 14 zu wählen sind
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1 zeigt eine Prinzip-Skizze, die das System zur Nachrüstung in einem Kraftfahrzeug (1) zur Auswahl und Steuerung unterschiedlicher Fahrmodi schematisch darstellt. Das System zur Nachrüstung in einem Kraftfahrzeug (1) weist einen Verbrennungsmotor (2) mit einem Kraftstoffzuführungssystem (3), eine Auspuffanlage (4), ein Gaspedal (5), ein Bremspedal (6), einen Schalthebel (7), eine Kupplung (8) und ein Steuerungsgerät (9) auf. Das Fahrzeug (1) weist ferner auf ein Geschwindigkeitssensor an Antriebsachse (41) und Lenkachse (43) sowie optional ein ABS Steuergerät (42).
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Ein Mischpult zur Einstellung des gewünschten Fahrmodus, mit einem ersten Drehregler (11), einem zweiten Drehregler (12), einem dritten Drehregler (13) und einem vierten Drehregler (14) ist in diesem Ausführungsbeispiel direkt an einem Lenkrad (13) angebracht. Das Fahrzeug weist ferner eine elektrisch verstellbare Drosselklappe (30) auf. Eine elektrisch verstellbare Abgasklappe (31) ist in der Auspuffanlage (4) angebracht. Ein Gaspedalstellungssensor (32) erfasst die Gaspedalstellung. Ein Bremspedalstellungssensor (33) erfasst die die Bremspedalstellung. Ein Gangwahlsensor (34) erfasst die Schalthebelposition. Ein Kupplungssensor (35), erfasst die Kupplungsposition. Ein Geschwindigkeitssensor (36) erfasst eines Rades des Kraftfahrzeugs. Außerdem weist das Fahrzeug ein Fahrassistenzsystem mit einer Traktionskontrolle (37) auf. Ein Schaltunterstützungssystem (38) mit einem Motordrehzahlmesser (39) und einem Getriebedrehzahlmesser (40) ist in dem Fahrzeug eingebaut.
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Der erste Drehregler (11), das Steuerungsgerät (9), der Gaspedalstellungssensor (32) und die mindestens eine Drosselklappe (30) sind derart ausgelegt und aufeinander abgestimmt sind, dass unterschiedliche Kennlinien mit dem ersten Regler (11) auswählbar sind, und die die Stellung der Drosselklappe (30), und die maximale Öffnung der Drosselklappe (30), in Abhängigkeit des Gaspedalsensors (32) festlegen.
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2 zeigt ein Beispiel für 4 Kennlinien, die über Drehregler 1 zu wählen sind und die Drosselklappenöffnung (%) zu Gaspedalweg (Wegpunkte 0-10) festlegen. Kennlinien 1-4 unterscheiden sich in hinsichtlich Öffnung der Drosselklappe zu Gaspedalstellung (Wegpunkte 0-10) und maximaler Öffnung der Drosselklappe. Diese Veränderungen haben einen direkten Einfluss auf das Ansprechverhalten des Motors und die maximale Leistung des Motors. Wegepunkte (0-10) der Gaspedalstellung sind in Ihrer Anzahl schematisch vereinfacht.
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Der zweite Drehregler (12), das Steuerungsgerät (9), der Gaspedalstellungssensor (32), die mindestens eine Abgasklappe (31), und der Geschwindigkeitssensor (36) sind derart ausgelegt und aufeinander abgestimmt sind, dass unterschiedliche Kennlinien mit dem zweiten Regler (12) auswählbar sind, die die Stellung der Abgasklappe (31) in Abhängigkeit des Gaspedalsensors (32) und/oder des Geschwindigkeitssensors (36) festlegen.
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3 zeigt ein Beispiel für Kennlinien des Drehreglers 2 zur Festlegung der Abgasklappenöffnung in Abhängigkeit der Gaspedalstellung.
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Als zusätzliche Variable kann die Fahrzeugs Geschwindigkeit Verwendung finden, Beispielweise kann festgelegt werden, dass bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner 50km/h keine Öffnung der Abgasklappe über 20% erfolgen kann. Dies hat dann eine Skalierung der Kennlinien zur Folge. Oder es kann zum Beispiel festgelegt werden, dass die Abgasklappe unterhalb von 30km/h immer geschlossen ist. Die Umsetzung ist an den TÜV-Regularien oder den Regularien zuständiger Kraftfahrzeugämter und der emotionalen Geräuschwahrnehmung orientiert.
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Der dritte Drehregler (13), das Fahrassistenzsystem und die Traktionskontrolle (37) sind derart ausgelegt und aufeinander abgestimmt sind, dass unterschiedliche Fahrmodi/ Assistenzmodi der Traktionskontrolle mit dem dritten Regler (13) auswählbar sind.
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Drehregler (13) regelt den erlaubten Schlupf bzw. Abweichung der Raddrehzahl der angetriebenen Räder innerhalb der Antriebsachse und der Achsen zueinander) in bis zu 8 Positionen. In Position 1 des Drehreglers ist zum Beispiel eine Drehzahlabweichung von bis zu 2% Abweichung der Raddrehzahl innerhalb der Antriebsachse und 2% Abweichung zum Referenzraddrehzahlsensor (nicht angetrieben Rad, z.B. Linkes Vorderrad bei Fahrzeug mit Hinterradantrieb) zulässig. Wird die Raddrehzahlabweichung überschritten folgt eine Motorleistungsregulierung durch Zündunterbrechung und/oder Spritzufuhrrestriktion bis zum Widererreichen der zulässigen Raddrehzahl. In Stufe 2 des Drehreglers ist z.B. eine Abweichung von bis zu 4 % möglich. Das Stufensetup erfolgt nach Reifenauswahl, verwendetem Differential der Antriebsachse, Motorleistung und der Anzahl der Stufen zur Regulierung (4-8 Stufen).
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Der vierte Drehregler (14), das Schaltunterstützungssystem (38), das eine Angleichung von Motordrehzahl (39) an Getriebedrehzahl (40) durch einen „Gasstoss“ (kurzzeitige Öffnung der Drosselklappe) beim Schaltvorgang (Kupplungs- und Bremspedalsignal) vornimmt. Länge und Höhe und des Gasstosses sowie die zeitliche Verzögerung des Gasstosses auf den Schaltvorgang werden durch den vierten Drehregler (14) in 4-8 Modi eingestellt.
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4 zeigt 4 Beispiele für einen automatisierten Gasstoss (Kennlinie 1-4) Ein Gasstoss wird nach dem Schaltsignal (definiert als die gleichzeitige Betätigung von Kupplungssignal und Bremssignal und/oder Kupplungssignal und Gangswechselsignal) aktiviert. Die Charakteristik des Gasstoss variiert in Amplitude der Öffnung der Drosselklappe in %, der Länge (in ms) der Öffnung der Drosselklappe und der der Zeit (in ms) nach dem initiierten Schaltsignal. Kennlinie 1-4 zeigen Beispiele für Ausführungen. Die Kennlinien sind in Abhängigkeit der Motorcharakteristik und Schaltcharakteristik zu definieren. Kennlinie 1 zeigt entspricht einem heftigen und frühen Gasstoss nach Schaltsignal, für schnelles Schalten beim sportlichen Fahren. Kennlinie 4 zeigte einen späten und lang halten Gasstoss nach Schaltsignal für langsamere Schaltvorgänge.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System zur Nachrüstung in einem Kraftfahrzeug
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- Kraftstoffzuführungssystem
- 4
- Auspuffanlage
- 5
- Gaspedal
- 6
- Bremspedal
- 7
- Schalthebel
- 8
- Kupplung,
- 9
- Steuerungsgerät
- 10
- Mischpult
- 11
- erster Drehregler
- 12
- zweiter Drehregler
- 13
- dritter Drehregler
- 14
- vierter Drehregler
- 15
- zweites Steuergerät
- 16
- Lenkrad
- 30
- Drosselklappe
- 31
- Abgasklappe
- 32
- Gaspedalstellungssensor
- 33
- Bremspedalstellungssensor
- 34
- Gangwahlsensor
- 35
- Kupplungssensor
- 36
- Geschwindigkeitssensor
- 37
- Fahrassistenzsystem mit einer Traktionskontrolle
- 38
- Schaltunterstützungssystem
- 39
- Motordrehzahlsensor
- 40
- Getriebe
- 41
- Antriebsachse
- 42
- ABS Steuergerät
- 43
- Lenkachse
