WO2022008172A1 - Vorrichtung und verfahren zum automatischen abschalten und starten einer antriebsmaschine - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum automatischen abschalten und starten einer antriebsmaschine Download PDF

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for automatically switching off and starting a drive machine, in particular an internal combustion engine, in a motor vehicle.
  • MSA automatic engine start-stop system
  • the engine is also partly controlled or then restarted as soon as the driver takes his foot off the brake (in the case of automatic transmissions) or depresses the clutch and engages a gear by moving the shift lever (in the case of manual transmissions).
  • the object of the invention is now to provide a method in which, on the one hand, fuel is saved by automatically switching off and starting the engine of a vehicle, but at the same time the required drive power is ensured when required.
  • the invention relates to a device and a method for automatically switching off and starting a drive machine in a motor vehicle with a sensor unit for detecting a noise and/or vibration level (e.g. in the form of a volume level) in the area surrounding the motor vehicle and with an electronic control unit for Control of an automatic engine start-stop system.
  • the signals i.e. the current noise and/or vibration level or the physical variables for detecting the current noise and/or vibration level
  • the drive machine is automatically switched off under a predetermined condition, after which the automatically switched off drive machine is automatically restarted at the latest when the signals from the sensor unit or the noise and/or vibration level exceed the at least one threshold value.
  • control unit is designed with a detection and evaluation unit, through which the noises in the environment of the motor vehicle (ego vehicle) and/or the vibrations transmitted via the roadway to the ego vehicle are recorded, by which the at least one defined threshold value is stored and by which the respectively recorded noise and/or vibration level is compared with the defined threshold value.
  • a predefined condition is preferably a vehicle speed of at least almost zero and/or the signals from the sensor unit falling below the at least one threshold value.
  • the invention is based on the following considerations:
  • start-stop systems for internal combustion engines which switch off the engine in certain situations and only when restarting (e.g. when the accelerator pedal is pressed) or if there is another vehicle-related requirement (e.g. if the battery is discharged below a predetermined threshold). ) turn on again.
  • a common situation is a longer vehicle standstill, such as when waiting at a traffic light.
  • By switching off such systems can contribute to an increase in efficiency.
  • a slight loss of comfort is possible due to a time delay in switching on the engine according to the driver's request. This applies, among other things, when starting off quickly after the engine has been switched off.
  • the invention relates to optimizing the switch-off period based on information about the vehicle's surroundings. Acoustic signals and/or vibrations transmitted by the road surface in the vicinity of the stationary vehicle serve as the basis. Based on this measurement data, the current traffic situation is analyzed and the best possible start and end point of the automatic start-stop system is determined.
  • the shutdown period is designed to be as long as necessary and as short as possible. This ensures the best possible compromise between maximum efficiency and maximum comfort. This is to be achieved by deriving the optimum point in time for switching the motor back on from environmental information. Acoustic signals and/or vibrations of the road surface to draw conclusions about the flow of traffic. This leads to a prediction of restart and thus the need for an engine start before a driver request is made. The fact is used here that when a traffic light phase changes from red to green or vice versa, the flow of traffic comes to a complete standstill for a brief moment, since red is displayed overlapping for all directions of travel. During this period, the noise level in the environment and also the vibration level of the road surface is significantly lower. This can be detected in particular by microphones and/or vibration sensors.
  • the idea is therefore that the engine of a vehicle that was stopped by the automatic start-stop system is then restarted as soon as it is recognized from the ambient noise and/or ambient vibrations that cross-traffic has come to a standstill at a traffic light and thus your own green phase in the direction of travel is imminent.
  • the invention also includes, for example, starting the engine again in a traffic jam if the noise and/or vibrations from the vehicles surrounding the host vehicle and driving off again (in the adjacent lanes and/or several vehicles ahead) increase.
  • a motor vehicle (ego vehicle) has a drive machine 1, in particular an internal combustion engine, a sensor unit 4 for detecting a noise level and/or a vibration level L in the surroundings of the motor vehicle and a Electronic control unit 2 for controlling an automatic engine start-stop system MSA.
  • the control unit 2 preferably detects the position of an accelerator pedal 3.
  • the control unit 2 comprises a detection and evaluation unit 5 for detecting a noise and/or vibration level L, for storing at least one defined threshold value S and for comparing the detected noise and/or vibration level L with the defined threshold value S.
  • the threshold value S refers, for example, to a volume level L in [dB]
  • the sensor unit 4 can be a microphone, for example.
  • the drive machine 1 is switched off automatically under a predetermined condition and is then automatically started again according to the invention when the signals from the sensor unit 4 or the noise and/or vibration level L exceed the at least one threshold value S.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum automatischen Abschalten und Starten einer Antriebsmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einer Sensoreinheit zur Erfassung eines Geräusch- und/oder eines Vibrationsniveaus der Umgebung des Kraftfahrzeugs und mit einer elektronischen Steuereinheit zur Steuerung einer Motor-Start-Stopp-Automatik, wobei die Signale der Sensoreinheit erfasst und mit mindestens einem definierten Schwellwert verglichen werden, wobei die Antriebsmaschine bei einer vorgegebenen Bedingung automatisch abgeschaltet wird, und wobei die automatisch abgeschaltete Antriebsmaschine spätestens dann wieder automatisch gestartet wird, wenn die Signale der Sensoreinheit den mindestens einen Schwellwert überschreiten.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum automatischen Abschalten und Starten einer Antriebsmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum automatischen Abschalten und Starten einer Antriebsmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, in einem Kraftfahrzeug.
Brennkraftmaschinen werden meistens mittels eines Zündschlüssels oder mittels eines Start/Stopp-Tasters durch den Fahrer manuell ein- und abgeschaltet. Eine Ausnahme stellt ein als Motor-Start-Stopp-Automatik (MSA) bezeichnetes Verfahren dar, welches beispielsweise in der DE 102012217899 A1 vorgestellt wird.
Um Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen zu reduzieren, werden derzeit Verfahren und Systeme entwickelt und eingesetzt, welche die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bei Fahrzeugstillstand unter bestimmten Voraussetzungen bzw. bei Vorliegen vorgegebener Abschaltbedingungen automatisch abschalten und bei Vorliegen vorgegebener Anschaltbedingungen automatisch wieder anschalten. Derartige Verfahren und Systeme bzw. Start-Stopp-Einrichtungen sind vor allem für den Stadtverkehr zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs geeignet, da im Stadtverkehr das Fahrzeug oft an Ampeln oder aufgrund starken Verkehrs (Stausituationen) zum Stehen kommt und der Betrieb der Brennkraftmaschine nicht erforderlich ist. Hierbei wird die Brennkraftmaschine automatisch abgeschaltet, wenn das Fahrzeug in den Stillstand abgebremst und durch Betätigung des Bremspedals im Stillstand gehalten wird. Ein erneutes Starten erfolgt dann erst, wenn das Gaspedal betätigt wird oder wenn mittels einer Fußraumüberwachungseinheit eine zeitnahe Betätigung des Gaspedals erkannt wird. Der Motor wird teilweise auch dadurch gesteuert bzw. dann neu gestartet, sobald der Fahrer den Fuß von der Bremse nimmt (bei Automatikgetrieben) oder die Kupplung tritt und durch die Bewegung des Schalthebels einen Gang einlegt (bei Handschaltgetrieben).
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem einerseits durch automatisches Abschalten und Zustarten der Antriebsmaschine eines Fahrzeugs Kraftstoff eingespart, gleichzeitig aber auch bei Bedarf die erforderliche Antriebsleistung sichergestellt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum automatischen Abschalten und Starten einer Antriebsmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einer Sensoreinheit zum Erfassen eines Geräusch- und/oder eines Vibrationsniveaus (z.B. in Form eines Lautstärke-Pegels) der Umgebung des Kraftfahrzeugs und mit einer elektronischen Steuereinheit zur Steuerung einer Motor-Start-Stopp-Automatik. Erfindungsgemäß werden die Signale (d.h. das jeweils aktuelle Geräusch- und/oder Vibrationsniveau bzw. die physikalischen Größen zur Erfassung des jeweils aktuellen Geräusch- und/oder Vibrationsniveaus) der Sensoreinheit erfasst und mit mindestens einem definierten Schwellwert verglichen. Die Antriebsmaschine wird bei einer vorgegebenen Bedingung automatisch abgeschaltet, wonach die automatisch abgeschaltete Antriebsmaschine spätestens dann wieder automatisch gestartet wird, wenn die Signale der Sensoreinheit bzw. das Geräusch- und/oder Vibrationsniveau den mindestens einen Schwellwert überschreiten.
Dazu ist die Steuereinheit mit einer Erfassungs- und Auswerteeinheit ausgestaltet, durch die die Geräusche in der Umgebung des Kraftfahrzeugs (Ego-Fahrzeugs) und/oder die über die Fahrbahn zum Ego-Fahrzeug übertragenen Vibrationen erfasst werden, durch die der mindestens eine definierte Schwellwert gespeichert wird und durch die das jeweils erfasste Geräusch- und/oder Vibrationsniveau mit dem definierten Schwellwert verglichen wird.
Vorzugsweise ist eine vorgegebene Bedingung eine Fahrzeug-Geschwindigkeit von zumindest nahezu Null und/oder das Unterschreiten des mindestens einen Schwellwerts durch die Signale der Sensoreinheit.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
Bereits bekannt aus dem Stand der Technik sind Start-Stopp-Systeme für Verbrennungsmotoren, welche den Motor in bestimmten Situationen abschalten und erst beim Wiederanfahren (z.B. bei Betätigung des Fahrpedals) bzw. bei anderweitigem fahrzeugbezogenen Bedarf (z.B. bei Entladung der Batterie unterhalb eine vorgegebene Schwelle) wieder anschalten. Eine übliche Situation ist insbesondere ein längerer Fahrzeugstillstand, wie z.B. beim Warten an einer Ampel. Durch die Abschaltung können derartige Systeme zu einer Steigerung der Effizienz beitragen. Teilweise sind durch ein zeitversetztes Anschalten des Motors nach der Anforderung des Fahrers jedoch leichte Komforteinbußen möglich. Dies trifft unter anderem beim zügigen Anfahren nach vorheriger Abschaltung des Motors zu.
Die Erfindung betrifft eine Optimierung des Abschaltzeitraumes anhand der Umgebungsinformationen des Fahrzeuges. Als Basis dienen vorrangig akustische Signale und/oder durch den Fahrbahnbelag übertragene Vibrationen in der Umgebung des stehenden Fahrzeugs. Anhand dieser Messdaten wird die aktuelle Verkehrssituation analysiert und der bestmögliche Start- und Endpunkt der Start- Stopp-Automatik ermittelt.
Der Abschaltzeitraum wird so lang wie nötig und so kurz wie möglich gestaltet. Dadurch wird der bestmögliche Kompromiss zwischen maximaler Effizienz und maximalen Komfort gewährleistet. Erreicht werden soll dies, indem der optimale Zeitpunkt für das Wiederanschalten des Motors aus Umgebungsinformationen abgeleitet wird. Dabei geben Akustiksignale und/oder Vibrationen des Fahrbahnbelages einen Rückschluss über den Verkehrsfluss. Dies führt zu einer Vorhersage des Wiederanfahrens und damit der Notwendigkeit eines Motorstarts, bevor eine Anforderung durch den Fahrer erfolgt. Dabei wird die Tatsache genutzt, dass in der Regel bei einem Wechsel einer Ampelphase von Rot auf Grün bzw. andersherum der Verkehrsfluss für einen kurzen Moment komplett zum Erliegen kommt, da für alle Fahrtrichtungen überschneidend rot angezeigt wird. In diesem Zeitraum wird das Geräuschniveau der Umgebung bzw. auch das Vibrationsniveau des Fahrbahnbelags deutlich niedriger. Dies kann insbesondere durch Mikrofone und/oder Vibrationssensoren erfasst werden. Die Idee sieht daher vor, dass der Motor eines Fahrzeugs, welcher durch die Start-Stopp-Automatik gestoppt wurde, dann wieder gestartet wird, sobald aus den Umgebungsgeräuschen und/oder Umgebungsvibrationen erkannt wird, dass der Querverkehr an einer Ampel zum Stillstand gekommen ist und somit die eigene Grünphase in Fahrtrichtung unmittelbar bevorsteht. Indem in diesem Moment der Motor gestartet wird kann ein verzögerungsfreies Anfahren gewährleistet werden, ohne den Motor unnötig früh starten zu müssen und unter Beibehaltung der Vorteile einer Start-Stopp-Automatik. Ebenso ist von der Erfindung beispielsweise umfasst, bei einer Stausituation den Motor dann wieder anzustellen, wenn die Geräusche und/oder Vibrationen durch die das eigene Fahrzeug umgebenden und wieder losfahrenden Fahrzeuge (auf den Nebenspuren und/oder mehrere Fahrzeuge voraus) ansteigen.
Vorteile:
- Genauere Start-Stopp-Automatik
- Mehr Komfort beim Anfahren
- Schneller Leistungsabruf beim Anfahren
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt dabei schematisch die wichtigsten Komponenten für die erfindungsgemäße Vorrichtung und das damit zusammenhängende Verfahren.
Ein Kraftfahrzeug (Ego-Fahrzeug) weist eine Antriebsmaschine 1 , insbesondere einen Verbrennungsmotor, eine Sensoreinheit 4 zur Erfassung eines Geräusch- und/oder eines Vibrationsniveaus L der Umgebung des Kraftfahrzeugs und eine elektronische Steuereinheit 2 zur Steuerung einer Motor-Start-Stopp-Automatik MSA auf. Vorzugsweise erfasst die Steuereinheit 2 die Stellung eines Fahrpedals 3.
Die Steuereinheit 2 umfasst eine Erfassungs- und Auswerteeinheit 5 zur Erfassung eines Geräusch- und/oder Vibrationsniveaus L, zum Speichern mindestens eines definierten Schwellwerts S und zum Vergleichen des erfassten Geräusch- und/oder Vibrationsniveaus L mit dem definierten Schwellwert S. Der Schwellwert S bezieht sich beispielsweise auf einen Lautstärke-Pegel L in [dB]
Die Sensoreinheit 4 kann beispielsweise ein Mikrofon sein.
Die Antriebsmaschine 1 wird bei einer vorgegebenen Bedingung automatisch abgeschaltet und wird erfindungsgemäß dann wieder automatisch gestartet, wenn die Signale der Sensoreinheit 4 bzw. der Geräusch- und/oder Vibrationspegel L den mindestens einen Schwellwert S überschreiten.
Eine vorgegebene Bedingung kann eine Fahrzeug-Geschwindigkeit v von zumindest nahezu Null sein (v=0). Weiterhin kann eine vorgegebene Bedingung ein nicht betätigtes Fahrpedal 3 sein. Schließlich kann eine vorgegebene Bedingung zum automatischen Ausschalten der Antriebsmaschine 1 auch das Unterschreiten des mindestens einen Schwellwerts S - oder auch eines anderen zweiten Schwellwertes - durch die Signale der Sensoreinheit 4 bzw. durch den Pegel L sein.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum automatischen Abschalten und Starten einer Antriebsmaschine (1) in einem Kraftfahrzeug mit einer Sensoreinheit (4) zur Erfassung eines Geräusch- und/oder eines Vibrationsniveaus (L) der Umgebung des Kraftfahrzeugs und mit einer elektronischen Steuereinheit (2) zur Steuerung einer Motor-Start-Stopp-Automatik (MSA) dergestalt, dass sie die Signale (L) der Sensoreinheit (4) erfasst und mit mindestens einem definierten Schwellwert (S) vergleicht, dass die Antriebsmaschine (1) bei einer vorgegebenen Bedingung automatisch abschaltbar ist und dass die automatisch abgeschaltete Antriebsmaschine (1) wieder automatisch anschaltbar ist, wenn die Signale (L) der Sensoreinheit (4) den mindestens einen Schwellwert (S) überschreiten.
2. Verfahren zum automatischen Abschalten und Starten einer Antriebsmaschine (1) in einem Kraftfahrzeug mittels einer Sensoreinheit (4) zur Erfassung eines Geräusch- und/oder eines Vibrationsniveaus (L) der Umgebung des Kraftfahrzeugs und mittels einer elektronischen Steuereinheit (2) zur Steuerung einer Motor-Start-Stopp-Automatik (MSA), wobei die Signale (L) der Sensoreinheit (4) erfasst und mit mindestens einem definierten Schwellwert (S) verglichen werden, wobei die Antriebsmaschine (1) bei einer vorgegebenen Bedingung automatisch abgeschaltet wird und wobei die automatisch abgeschaltete Antriebsmaschine (1) wieder automatisch gestartet wird, wenn die Signale (L) der Sensoreinheit (4) den mindestens einen Schwellwert (S) überschreiten.
3. Vorrichtung oder Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegebene Bedingung eine Fahrzeug- Geschwindigkeit (v) von zumindest nahezu Null ist.
4. Vorrichtung oder Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegebene Bedingung das Unterschreiten des mindestens einen Schwellwerts (S) durch die Signale (L) der Sensoreinheit (4) ist.
5. Steuereinheit für eine Vorrichtung und zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer Erfassungs- und Auswerteeinheit (5) zur Erfassung eines Geräusch- und/oder Vibrationsniveaus (L), zum Speichern des definierten Schwellwerts (S) und zum Vergleichen des erfassten Geräusch- und/oder Vibrationsniveaus (L) mit dem definierten Schwellwert (S).
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