DE19546652A1 - Verfahren zur Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit eines mit einem Kollisionsvermeidungssystem ausgerüsteten Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Zur Erhöhung der Sicherheit im Kraftfahrzeugverkehr sind Kollisionsvermeidungssysteme entwickelt worden, die ein Sender-Empfänger-System aufweisen, durch das fortlaufend der vor dem Kraftfahrzeug in Fahrtrichtung befindliche Raum gezielt in bezug auf etwa voraus fahrende Kraftfahr­ zeuge abgetastet wird. Befindet sich ein anderes Fahrzeug innerhalb eines vorgegebenen Abstandsbereiches vor dem Kraftfahrzeug, wird der Abstand zwischen beiden Fahrzeugen erfaßt und in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des nachfolgenden Fahrzeuges ein einzuhaltender Mindest­ abstand ermittelt. Wird der vorgegebene Mindestabstand unterschritten, wird über das Kollisionsvermeidungssystem ein Signal ausgelöst, durch das unabhängig von der Betäti­ gung des Bremspedals durch den Fahrer auf das Bremssystem eingewirkt und eine Bremsung ausgelöst wird. Der Nachteil dieses Systems besteht zum einen darin, daß bei Fehlent­ scheidungen für den Fahrer keine Möglichkeit mehr gegeben ist, korrigierend einzugreifen und somit ein hohes Sicher­ heitsrisiko gegeben ist. Der weitere Nachteil besteht in erheblichen Mehrkosten für das Bremssystem selbst, bei­ spielsweise ein ABS-System, da neben der Ansteuerung auch noch eine fahrerunabhängige Krafteinleitung vorgesehen werden muß.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch das die vorstehend aufgeführten Nach­ teile vermieden werden.

Bei einem Kraftfahrzeug, das ein Kollisionsvermeidungssystem aufweist, durch das der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug laufend erfaßt und bei Unterschreiten eines vorgege­ benen, geschwindigkeitsabhängigen Mindestabstandes eine Einrichtung zum zwangsweisen Abbremsen angesteuert wird, ist zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgesehen, daß der Antrieb durch eine Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine mit variabel steuerbaren Ventiltrieben erfolgt und daß bei Unterschreiten des vorgegebenen Mindestabstandes der Ventiltrieb mindestens eines Zylinders der Kolbenbrennkraft­ maschine auf Kompressorbetrieb umgesteuert wird. Dadurch, daß bei einer Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine mit variabel steuerbaren Ventiltrieben die Ansteuerung der Ventiltriebe auch so ausgelegt wird, daß der Motor auf Kompressorbetrieb umgestellt werden kann, ergibt sich die Möglichkeit, unabhängig vom Bremssystem über den Motor ein Bremsmoment aufzubauen. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, bei Fehlentscheidungen des Systems die Bremsung wieder aufzuheben, was je nach Ausrüstung des Fahrzeuges oder Gestaltung der einzelnen Steuerungssysteme durch einen Fahrereingriff, beispielsweise durch Betätigung des Kupplungs­ pedals, durch Antippen des Bremspedals oder durch Veränderung der Gaspedalstellung erfolgen kann.

Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit vollvariablen Ventiltrieben für die Ven­ tile der Kolbenbrennkraftmaschine, wie sie durch elektro­ magnetische Ventiltriebe verwirklicht werden können. Ein elektromagnetischer Ventiltrieb weist einen mit dem zu betätigenden Ventil verbundenen Magnetanker auf, der zwi­ schen zwei ansteuerbaren Elektromagneten jeweils in die Schließstellung und die Öffnungsstellung hin- und herbeweg­ bar ist. Über eine entsprechende Ansteuerung der Elektro­ magneten ist es damit möglich, nicht nur die Öffnungs- und Schließzeiten eines Ventils entsprechend den durch eine Motorsteuerung vorgegebenen Betriebsanforderungen zu beeinflussen, sondern über die Motorsteuerung auch die Ventile unabhängig vom normalen Arbeitstakt zu betätigen. Damit ist es auch möglich, unter Abschaltung der Kraftstoff­ zufuhr wahlweise beginnend mit nur einem Zylinder und fort­ schreitend bis zur Ansteuerung aller Zylinder die Kolben­ brennkraftmaschine auf Kompressorbetrieb umzuschalten. Das bedeutet, daß die angesaugte Luft zunächst komprimiert wird, dann aber vorzeitig aus dem Brennraum ausströmen kann. Da die Ansteuerung vollvariabel ist, ergibt sich somit bei einem üblichen Viertaktmotor eine Umsteuerung auf einen Zweitakt-Kompressorbetrieb. Je nach der gewünsch­ ten Bremsleistung können nun die Ventile über die Ansteu­ erung der Ventiltriebe früher oder später geöffnet werden. Auch die Auswahl der Schaltzeitpunkte kann noch in Abhängig­ keit von der Drehzahl erfolgen, so daß auch bei kleinen Drehzahlen innerhalb kurzer Kurbelwinkelintervalle die Ventile von einer voll geschlossenen und eine voll geöff­ nete Position gebracht werden können und so der Aus- und Einströmvorgang des Mediums in recht kleinen Kurbelwinkel­ intervallen erfolgt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere in Verbindung mit elektromagnetischen Ventil­ trieben, besteht darin, daß neben einer unterschiedlichen Zahl der auf Kompressorbetrieb im Ansteuerungsfall umge­ schalteten Zylinder auch durch kontinuierliche Verstellung der Steuerzeiten jedes beliebige Bremsmoment bis hin zu einem maximalen Bremsmoment erzeugt werden kann. Dies ist zum einen wichtig für eine richtige "Dosierung" der Abbrem­ sung zur Kollisionsvermeidung, zum anderen hilft dies auch, weiche Übergänge in der Fahrzeugverzögerung zu schaffen, so daß der Fahrer nicht erschreckt oder irritiert wird.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens, insbesondere in Verbindung mit variabel ansteuerbaren Ventil­ trieben an der Kolbenbrennkraftmaschine, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Einstellung der Fahrgeschwin­ digkeit über ein stufenlos verstellbares Getriebe erfolgt und daß bei einer zwangsweisen Abbremsung über das Kolli­ sionsvermeidungssystem das Übersetzungsverhältnis des Getriebes verkürzt wird. Durch eine Variation der Übersetzung, insbesondere hin zu kurzen Übersetzungen, besteht zum einen wiederum die Möglichkeit, den Wert des maximal möglichen Bremsmomentes zu steigern. Zum anderen ist auch hier die Möglichkeit gegeben, die Übersetzung innerhalb eines Zeit­ intervalles zu verkürzen, so daß keine abrupten Einleitungen von Bremsmomenten den Fahrer erschrecken oder irritieren. Dabei wird zweckmäßigerweise das kürzest mögliche Überset­ zungsverhältnis durch die jeweilige vorgegebene Höchstdreh­ zahl für die Kolbenbrennkraftmaschine begrenzt. Damit ist sichergestellt, daß die Höchstdrehzahl des Motors auch bei Anforderung des maximal möglichen Bremsmomentes nicht überschritten werden kann. Diese Ausgestaltung erlaubt ferner das kurzzeitige Aufbringen eines hohen Bremsmomentes durch eine schnelle Verstellung des Getriebes hin zu kurzen Übersetzungen, da dann auch die Kolbenbrennkraftmaschine beschleunigt wird und durch ihr Trägheitsmoment die Abbrem­ sung des Fahrzeuges unterstützt.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, beide Verfahren miteinander zu kombinieren, wobei die Ansteuerung des Ventiltriebes und/oder des stufenlos verstellbaren Getriebes in Abhängigkeit von der Abnahmege­ schwindigkeit des Abstandes zum voraus fahrenden Fahrzeug erfolgt. Damit ist die Möglichkeit gegeben, auch die Zu­ nahme und letztlich die maximale Größe des über das Kolli­ sionsvermeidungssystem einzuleitende Bremsmoment durch eine wahlweise fakultative oder kumulative Betätigung der beiden "Bremssysteme" vorzugeben. Damit wird eine Kombina­ tion beider Verfahrensweisen besonders effektiv.

Sollte dennoch das maximal verfügbare Antriebsstrangbrems­ moment nicht ausreichen, so kann für solche Fälle eine konventionelle Zwangsbremsung durch eine Einwirkung auf das Fahrzeugbremssystem über das Kollisionsvermeidungssystem vorgesehen werden. Dies sollte jedoch aufgrund der eingangs geschilderten Risiken bei Fehlfunktionen nach Möglichkeit vermieden werden.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild,

Fig. 2 ein P/V-Diagramm für einen Zylinder einer Kolbenbrennkraftmaschine.

In dem in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild ist ein Kollisionsvermeidungssystem 1 dargestellt, das mit einem Antriebsstrangmanagementsystem 2 verknüpft ist. Das Antriebs­ strangmanagementsystem 2 steht zum einen mit einer Ventil­ steuerung 3 und zum anderen mit einem Getriebe 4 in Verbin­ dung. Das Getriebe ist vollvariabel, kann aber auch schalt­ bar sein.

Darüber hinaus kann das Antriebsstrangmanagementsystem 2 auch noch mit einem direkt, d. h. unabhängig vom Fahrer ansteuerbaren Bremssystem 5 in Verbindung stehen.

Das Kollisionsvermeidungssystem ist beispielsweise mit einem Sender 6 versehen, dem ein Empfänger 7 zugeordnet ist. Wird ein vom Sender 6 in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgehender Meßstrahl 8 von der Fläche eines voraus fahren­ den Fahrzeugs reflektiert und vom Empfänger 7 erfaßt, dann ist das Kollisionsvermeidungssystem 1 in der Lage, den eigenen Abstand zum voraus fahrenden Fahrzeug zu ermitteln. Wird der Meßstrahl 8 intermittierend in kurzen Intervallen ausgesandt, dann kann darüber hinaus auch die Veränderung des Abstandes in der Zeit erfaßt werden. Wird zusätzlich dem Kollisionsvermeidungssystem 1 auch noch die eigene Fahrgeschwindigkeit aufgeschaltet, dann kann durch das Kollisionsvermeidungssystem 1 nicht nur festgestellt werden, wann die entsprechenden Einrichtungen zur zwangsweisen Abbremsung aktiviert werden müssen, beispielsweise bei Unterschreiten eines vorgebbaren Mindestabstandes, sondern aus dem Wert der Abstandsabnahme in der Zeit auch noch vorgegeben werden, wie groß das zwangsweise einzuleitende Bremsmoment sein muß.

Aus den Vorgaben des Kollisionsvermeidungssystems 1 kann nun durch das Antriebsstrangmanagementsystem 2 entschieden werden, ob die variable Ventilsteuerung 3, oder das stufen­ los verstellbare Getriebe 4 oder beide Systeme angesteuert werden müssen und die entsprechende Ansteuerung eingeleitet werden.

Bei einem Fahrzeug mit von außen ansteuerbarem Bremssystem 5, beispielsweise einem mit Antiblockiersystem ausgerüsteten Bremssystem, besteht dann außerdem noch die Möglichkeit, über das Antriebsstrangmanagementsystem 2 fakultativ oder kumulativ zu einem der anderen beiden Verzögerungssystem im Antriebsstrang das Bremssystem anzusteuern.

Die Ventilsteuerung 3 wird in bevorzugter Weise in Verbin­ dung mit elektromagnetischen Ventiltrieben eingesetzt, die vollvariabel ansteuerbar sind und daher gegenüber ande­ ren variablen Ventilansteuerungen deutliche Vorteile bieten. Das Verfahren kann jedoch auch mit jedem Ventiltrieb, bei dem die Steuerzeiten innerhalb vorgegebener Grenzen frei verschoben werden können, eingesetzt werden, um ein noch ausreichend hohes negatives Motormoment zu erzeugen.

In Fig. 2 ist die Wirkungsweise des Verfahrens unter Verwen­ dung eines variablen Ventiltriebes anhand des P/V-Diagramms für einen Zylinder dargestellt. Die "Laufrichtung" des Diagramms ist durch entsprechende Pfeile an den einzelnen Teilen der Kurve gekennzeichnet. Befindet sich der Kolben des Zylinders im unteren Totpunkt 10, dann ist das größte Brennraumvolumen erreicht. Im Brennraum befindet sich ein im wesentlichen gasförmiges Medium, beispielsweise Luft oder Abgas, das unter Umgebungsdruck steht. Werden nun alle Ventile geschlossen, dann wird bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens die Luft durch Verkleinerung des Volumens ver­ dichtet. Der Druck steigt entsprechend der Kurve 11 an. Sobald der obere Totpunkt 12 erreicht ist, wird mindestens eines der Ventile oder alle Ventile des betreffenden Zylin­ ders geöffnet, so daß die Luft aus dem Brennraum entweichen und der Druck sich sehr schnell abbauen kann, wie dies aus dem Kurvenschnitt 13 zu erkennen ist. Sobald der Umge­ bungsdruck P_um erreicht ist (Punkt 14), wird entweder erneut Medium eingesaugt (Kurvenabschnitt 15) oder es werden alle Ventile geschlossen, um einen "Unterdruck" aufzubauen (Kurven­ abschnitt 16). Beim Aufbau eines Unterdrucks kann in der Nähe des unteren Totpunktes 10 wenigstens eines der Ventile wieder geöffnet werden, um erneut Medium einströmen zu lassen (Kurvenabschnitt 17). Ist die betreffende Kolbenbrenn­ kraftmaschine mit vollvariablen Ventiltrieben ausgerüstet, beispielsweise mit elektromagnetisch betätigbaren Ventil­ trieben, kann der vorstehend beschriebene Ablauf sofort von neuem beginnen, da man durch die volle Variabilität nicht auf ein Viertaktverfahren angewiesen ist, sondern den vorstehend beschriebenen Kompressorbetrieb im Zweitakt­ verfahren durchführen kann.

Man erkennt, daß das Umlaufintegral PdV negativ ist, d. h., die Fläche im P/V-Diagramm entgegen dem Uhrzeigersinn um­ schlossen wird. Je größer diese Fläche ist, umso größer ist die dem Kolben bzw. dem Kurbeltrieb entzogene Arbeit. Je nach gewünschter Bremsleistung können nun die Ventile über eine entsprechende Ansteuerung durch das Kollisionsver­ meidungssystem 1 und das Antriebsstrangmanagementsystem 2 früher oder später geöffnet werden. Auch die Auswahl der Schaltzeitpunkte kann drehzahlabhängig gewählt werden.

So eignet sich beispielsweise eine Ansteuerung, die ein "Abfahren" der Kurvenabschnitte 16 und 17 ermöglicht, insbe­ sondere auch für kleine Drehzahlen, da dann die Ventile innerhalb kurzer Kurbelwinkelintervalle von einer voll geschlossenen in eine voll geöffnete Position gebracht werden können, so daß sich auch der Aus- und Einströmvorgang des Mediums in recht kleinen Kurbelwinkelintervallen ab­ spielt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist es durch kontinuierliche Verstellung der Steuerzeit möglich, jedes beliebige Brems­ moment bis hin zum maximalen Bremsmoment zu erzeugen und zwar sowohl bei Ansteuerung eines Einzelzylinders als auch unter entsprechender Steigerung des Bremsmomentes auch durch ein nacheinander er folgendes Umschalten einzelner und/oder mehrerer Zylinder von Fahrbetrieb auf Kompressor­ betrieb möglich ist.

Claims (6)

1. Verfahren zur Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges, das ein Kollisionsvermeidungssystem auf­ weist, durch das der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahr­ zeug laufend erfaßt und bei Unterschreiten eines vorgegebe­ nen, geschwindigkeitsabhängigen Mindestabstandes eine Ein­ richtung zur zwangsweisen Abbremsung angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Fahrzeugs durch eine Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine mit variabel steuerbaren Ventiltrieben erfolgt und daß bei Unterschreiten des vorgegebenen Mindestabstandes der Ventiltrieb minde­ stens eines Zylinders der Kolbenbrennkraftmaschine auf Kompressorbetrieb umgesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Vier-Takt-Kolbenbrennkraftmaschine die Umsteuerung auf ein Zwei-Takt-Kompressorbetrieb erfolgt.

3. Verfahren zur Reduzierung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs, das ein Kollisionsvermeidungssystem aufweist, durch das der Abstand zu einem voraus fahrenden Fahrzeug laufend erfaßt und bei Unterschreiten eines vorgegebenen, geschwindigkeitsabhängigen Mindestabstandes eine Einrichtung zur zwangsweisen Abbremsung angesteuert wird, insbesondere Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einstellung der Fahrgeschwindigkeit über ein stufenlos verstellbares Getriebe erfolgt und daß bei einer zwangsweisen Abbremsung über das Kollisionsvermeidungs­ system das Übersetzungsverhältnis des Getriebes verkürzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkürzung des Übersetzungsverhält­ nisses durch eine vorgegebene Höchstdrehzahl für die Kolben­ brennkraftmaschine begrenzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Ventiltriebs und/oder des Getriebes in Abhängigkeit von der Abnahme der Geschwindigkeit des Abstandes zum voraus fahrenden Fahrzeug erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung zur zwangsweisen Abbrem­ sung über eine Ansteuerung der Ventiltriebe und/oder des Getriebes durch einen Fahrereingriff abgeschaltet wird.