Verfahren zur Erkennung eines Längsruckelns eines Kraftfahrzeuges

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Längsruckelns eines Kraftfahrzeuges, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Aus der gattungsbildenden DE 10 2007 054 082 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung eines Längsruckelns eines Kraftfahrzeuges bekannt. Das Kraftfahrzeug weist ein Diagnosesystem auf, wobei mit dem Diagnosesystem unter anderem Fehlzündungen überwacht werden. Wenn nun die Straßenoberfläche derart uneben ist, so dass ein starkes Längsruckeln des

Kraftfahrzeuges auftritt, so kann die Fehlzündungsüberwachung fehlerhafte Signale liefern. Das Diagnosesystem weist nun einen Unebene-Straße-Detektor zum Bestimmen eines

Durchschnittniveaus der Unebenheit der Straßenoberfläche auf. Es werden die

Radgeschwindigkeiten von allen vier Rädern mit Radgeschwindigkeitssensoren gemessen. Auf Basis von Signalen der Radgeschwindigkeitssensoren wird die Unebenheit der

Straßenoberfläche ermittelt. Es werden nun die Radgeschwindigkeitsveränderungen ermittelt, um ein Längsruckeln des Kraftfahrzeuges und damit eine Durchschnittsunebenheit der Straßenoberfläche zu bestimmen. Diese sich ändernde Radgeschwindigkeit wird zunächst einem Hochpassfilter zugeführt, um eine sich langsam ändernde Komponente der

Radgeschwindigkeitssignale zu entfernen, welche nicht die Radgeschwindigkeitsveränderung in Folge von Unebenheiten in der Straßenoberfläche wiedergibt. Der Hochpassfilter kann eine Grenzfrequenz von 2 Hz verwenden. Die ausgegebenen Signalwerte des Hochpassfilters werden danach quadriert und mit einem weiteren Filter über ein bestimmtes Zeitintervall gemittelt, so dass ein Straßenunebenheitsdurchschnittsniveau erzeugt wird. Wenn das Straßenunebenheitsdurchschnittsniveau einen Grenzwert überschreitet, wird die Fehlerausgabe der Fehlzündungsüberwachung abgeschaltet.

Zum Erreichen von Kraftstoffverbrauchszielen in Kraftfahrzeugen kann beispielsweise eine Zylinderabschaltung verwendet werden, welche eine Schwingungsanregung im Antriebsstrang hervorrufen könnte und damit ebenfalls zum Längsruckeln des Kraftfahrzeuges beitragen kann. Aus der DE 10 2012 004 419 A1 ist eine Kraftfahrzeugventiltriebverstellvorrichtung mit zumindest einer Nockenwelle bekannt. Die Nockenwelle weist zumindest zwei axial

verschiebbar angeordnete Nockenelemente auf. Zumindest ein Nockenelement der zumindest zwei Nockenelemente weist eine Nockenspur mit einem Ventilhub und eine Nockenspur mit einem Nullhub für eine Zylinderabschaltung auf. Während der Zylinderabschaltung wird zumindest ein Zylinder der Brennkraftmaschine abgeschaltet, während zumindest ein anderer Zylinder der Brennkraftmaschine weiter befeuert wird. Es ist eine Steuer- oder Regeleinheit vorgesehen, um in zumindest einem Abschaltungs-Betriebszustand das zumindest eine Nockenelement mit dem Nullhub und das zumindest eine andere Nockenelement mit einem der Ventilhübe zu betreiben, dem eine kleinere Leistung zugeordnet ist.

Das gattungsbildende Verfahren ist noch nicht optimal ausgebildet. Das gattungsbildende Verfahren ist zwar dazu geeignet, ein Längsruckeln des Kraftfahrzeuges aufgrund von

Straßenunebenheiten festzustellen, es besteht jedoch die Möglichkeit, dass das Längsruckeln auch aufgrund anderer Einflüsse entsteht. Ferner ist das gattungsbildende Verfahren nicht dazu geeignet, ein Längsruckeln des Kraftfahrzeuges zu vermeiden oder zu vermindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das gattungsbildende Verfahren derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass die Erkennung des Längsruckelns verbessert ist.

Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun durch ein Verfahren zur Erkennung eines Längsruckelns eines Kraftfahrzeuges, mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Es wird eine Veränderung der Radgeschwindigkeit des angetriebenen Rades mit der

Veränderung der Radgeschwindigkeit des nicht angetriebenen Rades verglichen, um ein Längsruckeln aufgrund einer Schwingungsanregung im Antriebstrang zu detektieren. Die Schwingungsanregung kann insbesondere im Teillastbetrieb bei einer Zylinderabschaltung auftreten. Die Veränderung der Radgeschwindigkeit der angetriebenen Räder und der nicht angetriebenen Räder aufgrund von Straßenunebenheiten sind ähnlich, da die Unebenheiten sowohl auf die angetriebenen Räder als auch auf die nicht angetriebenen Räder wirken. Wenn ein Längsruckeln aufgrund einer Zylinderabschaltung im Teillastbetrieb erfolgt, dann ist die Veränderung der Radgeschwindigkeit der angetriebenen Räder größer als die Veränderung der Radgeschwindigkeit der nicht angetriebenen Räder. Die Veränderung der Radgeschwindigkeit der nicht angetriebenen Räder wird im Wesentlichen durch die Beschaffenheit der

Straßenoberfläche bedingt. Die Veränderung der Radgeschwindigkeit der angetriebenen Räder wird zum einen durch die Beschaffenheit der Straßenoberfläche und zusätzlich zum anderen durch Schwingungsanregungen des Antriebsstrangs bedingt, wobei solche Schwingungsanregungen bei einer Zylinderabschaltung im Teillastbetrieb auftreten können. Die Veränderung der Radgeschwindigkeit des angetriebenen Rades kann nun als Maß für die Längsbeschleunigung und damit als Maß für das Längsruckeln verwendet werden.

Die Veränderungen können insbesondere durch je ein Streuungsmaß der beiden zu vergleichenden Radgeschwindigkeiten beschrieben werden. Die beiden Streuungsmaße werden verglichen. Wenn die Differenz der Streuungsmaße einen Grenzwert übersteigt und eine Zylinderabschaltung erfolgt ist, wird ein Längsruckeln aufgrund einer Zylinderabschaltung erkannt. Als Streuungsmaß kann beispielsweise eine Varianz verwendet werden. Hierzu werden die Abweichungen der Radgeschwindigkeiten von einer mittleren Radgeschwindigkeit für zeitlich aufeinanderfolgende Messpunkte bestimmt und quadriert. Die quadrierten

Abweichungen werden über eine bestimmte Anzahl von Messpunkten summiert und durch die Anzahl der Messwerte geteilt. Die Anzahl der Messpunkte hängt von der Länge des

Zeitintervalls ab, in dem die Veränderung betrachtet wird. Alternativ kann als Streuungsmaß eine Standardabweichung, die mittlere absolute Abweichung oder dgl. verwendet werden.

Ferner ist es denkbar, anstatt eines Streuungsmaßes eine Korrelation zwischen der

Radgeschwindigkeit des angetriebenen und der Radgeschwindigkeit des nicht angetriebenen Rades zu bilden, um die Veränderungen der Radgeschwindigkeiten zu vergleichen.

Wenn die aktuelle Motordrehzahl unterhalb einer minimalen Motordrehzahl liegt erfolgt keine Freigabe zur Zylinderabschaltung. Wenn eine Zylinderabschaltung erfolgt ist und ein

Längsruckeln aufgrund der Zylinderabschaltung detektiert worden ist, wird in bevorzugter Ausgestaltung im Motorsteuergerät eine zur Freigabe der Zylinderabschaltung minimale, zulässige Motordrehzahl adaptiert. Die Schwingungsanregungen des Antriebsstrangs nehmen mit abnehmender Motordrehzahl zu. Daher wird vorzugsweise, wenn ein Längsruckeln aufgrund einer Zylinderabschaltung detektiert worden ist, die minimale Motordrehzahl erhöht, um das Längsruckeln aufgrund der Zylinderabschaltung zu vermeiden bzw. zu reduzieren. Daher wird für die Freigabe der Zylinderabschaltung die minimal zulässige Motordrehzahl festgelegt und gegebenenfalls adaptiert. Die minimale, zulässige Motordrehzahl kann entsprechend erhöht werden, wenn ein Längsruckeln durch den Vergleich der Streuungsmaße bzw. Varianzen der Radgeschwindigkeiten der angetriebenen und der nicht angetriebenen Räder erkannt worden ist. Dadurch kann vermieden werden, dass falsche minimale

Motordrehzahlen adaptiert werden. Die minimale Motordrehzahl kann von weiteren Parametern abhängen. Einer der weiteren Parameter kann insbesondere die Temperatur sein. Unterschiedlichen Gangstufen sind vorzugsweise unterschiedliche, zur Freigabe der

Zylinderabschaltung minimale, zulässige Motordrehzahlen zugeordnet. Das Auftreten der Schwingungsanregungen kann von der eingelegten Gangstufe abhängen. Durch die unterschiedlichen minimalen, zulässigen Motordrehzahlen zur Freigabe der

Zylinderabschaltung ist das Längsruckeln aufgrund der Zylinderabschaltung vermeidbar und es sind Verbrauchsvorteile durch die Zylinderabschaltung erzielbar.

Es ist denkbar, dass die Hälfte der Zylinder abgeschaltet wird, um eine gleichmäßige Zündfolge zu gewährleisten. Hierdurch verdoppelt sich der Zündabstand und auf das Fahrzeug wirkt eine andere Schwingungsanregung. Das könnte insbesondere bei quer eingebauten Motoren zu Fahrzeugschwingungen in Längsrichtung, dem sogenannten Längsruckeln führen, wobei das Längsruckeln jedoch durch das vorgestellte Verfahren erkennbar ist und durch Adaptieren der minimalen Motordrehzahl vermieden werden kann. Wird nicht die Hälfte, sondern ein anderer Teil der Zylinder abgeschaltet, ergibt sich eine unregelmäßige Zündfolge, die

schwingungstechnisch schwieriger zu beherrschen sein kann.

Das eingangs genannte Verfahren ist insbesondere in einem Motorsteuergerät implementiert. Das Verfahren ist durch eine Software realisierbar. Hierdurch sind keine neuen oder zusätzlichen Bauteile notwendig und damit keine zusätzlichen Materialkosten verbunden.

Die eingangs genannten Nachteile sind vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 in einem schematischen Diagramm eine quadrierte Abweichung einer

gemessenen Radgeschwindigkeit von einer mittleren Radgeschwindigkeit eines angetriebenen Rades aufgetragen über eine Vielzahl von Messpunkten, einmal beim Fahren über Pflasterstein und einmal beim Fahren über eine ebene Strecke, wobei ein durch eine Zylinderabschaltung hervorgerufenes Längsruckeln auftritt, und Fig. 2 in einem schematischen Diagramm eine quadrierte Abweichung einer gemessenen Radgeschwindigkeit von einer mittleren Radgeschwindigkeit eines angetriebenen Rades aufgetragen über eine Vielzahl von Messpunkten einmal beim Fahren über Pflasterstein und einmal beim Fahren über eine ebene Strecke.

Anhand der Fig. 1 und 2 darf im Folgenden ein Verfahren zur Erkennung eines Längsruckelns eines Kraftfahrzeuges beschrieben werden. Ein Längsruckeln des Kraftfahrzeuges kann aufgrund einer unebenen Straßenoberfläche und/oder aufgrund von im Antriebsstrang auftretenden Schwingungsanregungen auftreten.

Zum Erreichen von Kraftstoffverbrauchszielen kann eine Zylinderabschaltung erfolgen.

Vorzugsweise wird die Hälfte der Zylinder abgeschaltet. In bevorzugter Ausgestaltung des Kraftfahrzeuges kann das Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine mit vier Zylindern aufweisen. Es ist jedoch denkbar, dass die Brennkraftmaschine mehr als vier Zylinder, beispielsweise sechs Zylinder oder acht Zylinder oder weniger als vier Zylinder aufweist. Wenn die Hälfte der Zylinder abgeschaltet wird, wird insbesondere eine gleichmäßige Zündfolge gewährleistet. Es verdoppeln sich dabei die Zündabstände und auf das Kraftfahrzeug, insbesondere auf den Antriebsstrang wirken andere Schwingungsanregungen. Dies kann insbesondere bei quer eingebauten Motoren zur Fahrzeugschwingung in Längsrichtung - dem sogenannten

Längsruckeln - führen. Wird nur ein Teil der Zylinder abgeschaltet, ergibt sich eine

unregelmäßige Zündfolge, die schwingungstechnisch schwierig zu beherrschen sein kann.

Die Anregung und damit das Längsruckeln nimmt insbesondere mit abnehmender

Motordrehzahl zu. Daher existiert vorzugsweise für die Freigabe der Zylinderabschaltung in Abhängigkeit von der eingelegten Gangstufe eine minimal zulässige Motordrehzahl. Durch ein ungünstiges Zusammentreffen der Toleranzen von beteiligten Bauteilen könnte es bei zu niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors zum Längsruckeln einzelner Kraftfahrzeuge kommen.

Es werden zunächst die Radgeschwindigkeiten mindestens eines angetriebenen Rades und mindestens eines nicht angetriebenen Rades des Kraftfahrzeugs erfasst. Das Kraftfahrzeug weist vorzugsweise mehrere Drehzahlsensoren auf, die den entsprechenden angetriebenen oder nicht angetriebenen Rädern zugeordnet sind. Die Signale der Drehzahlsensoren werden beispielsweise auch von einem Antiblockiersystem verwendet und sind geeignet entsprechende Informationen über die Radgeschwindigkeiten zu liefern. Die Radgeschwindigkeiten werden für mehrere zeitlich aufeinander folgende Messpunkte ermittelt. Es ist denkbar, dass die Radgeschwindigkeiten alle 8 Millisekunden aufgezeichnet werden. Es wird nun in einem darauf folgenden Verfahrensabschnitt eine Veränderung der Radgeschwindigkeit, vorzugsweise eine Schwankung der Radgeschwindigkeit um einen Radgeschwindigkeitsmittelwert ermittelt.

Die Messkurven 1 bis 4 stellen die quadrierte Abweichung der erfassten Radgeschwindigkeit von einer mittleren Radgeschwindigkeit über der Zeit dar. In Fig. 1 sind zwei Messkurven 1 , 2 dargestellt, die einem angetriebenen Rad zugeordnet sind. Die Messkurven 3 und 4 in Fig. 2 betreffen dabei Messungen des Drehzahlsensors an einem nicht angetriebenen Rad.

Die Messkurven 1 , 3 sind für mehrere Messpunkte hier für ca. 35.000 Messpunkte bei einer Fahrt mit 37 km/h über Pflasterstein aufgenommen worden, wobei eine dritte Gangstufe eingelegt ist.

Die Messkurven 2, 4 sind bei einer Fahrt mit 46 km/h über eine normale, ebene Strecke aufgenommen worden, wobei eine sechste Gangstufe eingelegt ist und ein Längsruckeln aufgrund einer Zylinderabschaltung aufgetreten ist. Die Straßenoberfläche ist hierbei glatter als bei der Fahrt über die Pflastersteine.

Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass eine Veränderung der Radgeschwindigkeit des angetriebenen Rades mit der Veränderung der Radgeschwindigkeit des nicht angetriebenen Rades verglichen wird, um ein Längsruckeln aufgrund einer

Schwingungsanregung im Antriebsstrang zu detektieren.

Wie aus dem Vergleich der Messkurven 1 und 3 ersichtlich ist, treten vergleichbare

Veränderungen der Radgeschwindigkeit bei einer Fahrt über eine unebene Strecke, beispielsweise eine Strecke mit Pflastersteinen sowohl an den angetriebenen Rädern als auch an den nicht angetriebenen Rädern auf.

Ein Längsruckeln aufgrund einer Zylinderabschaltung lässt sich nun insbesondere dadurch erkennen, dass die Veränderung der Radgeschwindigkeit am angetriebenen Rad größer ist als am nicht angetriebenen Rad. Die Messkurve 2 (vgl. Fig.1 ) weist nun entsprechend größere Werte als die Messkurve 4 (vgl. Fig. 2) auf. Der Vergleich der Messkurven kann durch eine Bildung der Varianz, d.h. kann durch eine Mittelwertbildung der dargestellten quadratischen Abweichungen erfolgen. Die der Messkurve 2 zugeordnete Varianz ist entsprechend größer als die der Messkurve 4 zugeordnete Varianz.

Es hat sich nun herausgestellt, dass die Veränderung der Radgeschwindigkeit um den Radgeschwindigkeitsmittelwert mit der Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeuges zunimmt. Somit kann anhand eines Streuungsmaßes insbesondere der Varianz der Radgeschwindigkeit der angetriebenen und nicht angetriebenen Räder ein Längsruckeln des Kraftfahrzeuges erkannt werden. Um die Veränderung zu beschreiben, wird vorzugsweise ein Streuungsmaß verwendet. Als Streuungsmaß kann dabei eine Varianz berechnet werden. Alternativ kann eine Standardabweichung als Streuungsmaß verwendet werden. Zur Berechnung der Varianz wird insbesondere in einem entsprechenden Zeitintervall jeweils ein Radgeschwindigkeitsmittelwert gebildet, wobei die Varianz, nämlich die Summe der quadrierten Abweichungen der gemessenen Radgeschwindigkeiten von dem Radgeschwindigkeitsmittelwert geteilt durch die Anzahl der Messpunkte, berechnet wird.

Wenn nun mit dem beschriebenen Verfahren ein Längsruckeln erkannt worden ist, wird insbesondere die minimale Motordrehzahl zur Freigabe der Zylinderabschaltung angepasst, insbesondere erhöht. Hierdurch kann die Schwingungsanregung und das Längsruckeln reduziert werden. Somit ist eine Erkennung des Längsruckelns über Radsensoren möglich, wobei diese Informationen genutzt werden, um die minimal zulässige Motordrehzahl für die Zylinderabschaltung zu adaptieren.

Bezugszeichenliste

Messkurve (Pflasterstein, angetriebenes Rad) Messkurve (normale Strecke, angetriebenes Rad) Messkurve (Pflasterstein, nicht angetriebenes Rad) Messkurve (normale Strecke, nicht angetriebenes Rad)