Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Freigeben eines Segelmodus des Kraftfahrzeugs.

Unter„Segelmodus" versteht der Fachmann einen Betrieb des Kraftfahrzeugs, in dem der Antriebsstrang geöffnet ist, d.h. die Rotationsbewegung des Verbrennungsmotors beispielsweise über eine geöffnete Kupplung von der Rotationsbewegung eines oder mehrerer Räder des Kraftfahrzeugs entkoppelt ist. Hierbei kann beispielsweise der Verbrennungsmotor im Leerlauf betrieben werden (sogenanntes„Leerlauf-Segeln"). Es ist aber auch möglich dass zusätzlich der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs abgeschaltet ist (sogenanntes„Motorstopp- Segeln"), beispielsweise, indem kein Kraftstoff eingespritzt wird.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2013 205 227 ist ein Bedienkonzept für das Einleiten bzw. Beenden des Segelmodus eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem das Segeln dadurch eingeleitet wird, dass der Fahrer ein Kupplungsbetäti- gungselement betätigt. Das Segeln wird dadurch beendet, dass der Fahrer die Bremse betätigt.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Freigeben eines Segelmodus eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor vorgeschlagen. Hierbei wird der Segelmodus freigegeben, wenn die Bremse des Kraftfahrzeugs aktuiert wird und eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen vorgebbaren Geschwindigkeitsschwellenwert unterschreitet.

Unter„Freigeben" wird hierbei verstanden, dass erklärt wird, dass der Segelmo- dus nun zulässig ist. Dies kann dem Fahrer mitgeteilt werden, oder es können entsprechende Maßnahmen herbeigeführt werden, beispielsweise, dass der Segelmodus eingeleitet wird oder dass er durch den Fahrer einleitbar wird.

Optional kann auch vorgesehen sein, dass der Begriff„freigeben" so breit zu ver- stehen ist, dass das Kraftfahrzeug dann, wenn es sich bereits im Segelmodus befindet, weiter im Segelmodus betrieben werden kann, d.h. dass der Segelmodus weiterhin zulässig ist.

Die Aktuierung der Bremse kann beispielsweise durch den Fahrer geschehen, beispielsweise durch Betätigen eines Bremshebels oder eines Bremspedals. Sie kann aber auch automatisiert, beispielsweise durch eine die Geschwindigkeit regelnde Assistenzfunktion geschehen.

Der Geschwindigkeitsschwellenwert kann beispielsweise abhängig von einem aktuell eingelegten Gang und/oder einer Temperatur des Verbrennungsmotors

(beispielsweise einer Temperatur des Kühlwassers) gewählt werden, und z.B. 30 km/h betragen.

Das Verfahren gemäß diesem ersten Aspekt hat den Vorteil, dass die Effizienz des Verfahrens erhöht wird. Gegenüber dem aus der DE 10 2013 205 227 bekannten Verfahren wird Segeln nun auch während einer Bremsphase möglich.

Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Segelmodus gesperrt wird, wenn das Kraftfahrzeug im Segelmodus betrieben wird, und die Bremse aktuiert wird, und die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs den vorgebbaren Geschwindigkeitsschwellenwert nicht unterschreitet. Dass der Segelmodus gesperrt wird, bedeutet, dass erklärt wird, dass der Segelmodus nun nicht mehr zulässig ist. Dies kann dem Fahrer mitgeteilt werden, oder es können entsprechende Maßnahmen herbeigeführt werden, beispielsweise, dass der Se- gelmodus verlassen wird oder dass er durch den Fahrer verlassbar wird. Dies bedeutet, dass für Geschwindigkeiten oberhalb des vorgebbaren Geschwindigkeitsschwellenwerts eine Deaktivierung des Segeins ähnlich wie in der DE 10 2013 205 227 vorgeschlagen ermöglicht wird. Hierbei wird auf besonders einfache Weise eine Differenzierung möglich, ob auf die Aktuierung der Bremse eine Kraftfahrzeug-Stoppphase, d.h. ein Stillstand des Kraftfahrzeugs, folgt.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird bei freigegebenem Segelmodus eine Kupplung des Kraftfahrzeugs, die durch Betätigung eines Kupplungsbe- tätigungselements geöffnet wird, mittels eines Ventils geöffnet gehalten, wenn das Kupplungsbetätigungselement nicht mehr betätigt wird. D.h. ist der Segelmodus freigegeben und betätigt der Fahrer das Kupplungsbetätigungselement, so wird der Antriebsstrang geöffnet gehalten, und der Fahrer kann das Kupplungsbetätigungselement entlasten. Hierdurch ist es auf besonders einfache und kostensparende Weise möglich, den Segelmodus für den Fahrer einleitbar zu gestalten.

Gemäß eines weiteren Aspekts wird dann, wenn die Kupplung geöffnet ist, der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs abgeschaltet. Hierdurch wird auf besonders einfache Weise das Motorstopp-Segeln für den Fahrer einleitbar, und der Segelbetrieb wird besonders effizient.

Gemäß einem weiteren Aspekt hält dann, wenn das Kraftfahrzeug im Segelmodus betrieben wird und der Segelmodus gesperrt wird, das Ventil die Kupplung des Kraftfahrzeugs nicht mehr geöffnet. D.h. die Kupplung, die bis zum Sperren des Segelmodus trotz nicht aktuiertem Kupplungsbetätigungselement geöffnet gehalten wurde, schließt nun. Auf diese Weise ist der Segelmodus auf besonders einfache und kostensparende Weise für den Fahrer verlassbar.

Gemäß einer Weiterbildung dieses Aspekts wird dann, wenn die Kupplung des Kraftfahrzeugs geschlossen ist, der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs gestartet. Auf diese Weise kann auf besonders einfache Weise das Motorstopp- Segeln für den Fahrer verlassbar gestaltet werden. Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird dann, wenn der Segelmodus freigegeben wird, eine Kupplung des Kraftfahrzeugs mittels eines Aktuators geöffnet. Auf diese Weise ist es auf besonders einfache Weise möglich, den Segelvorgang automatisiert einzuleiten.

Gemäß einer Weiterbildung dieses Aspekts wird dann, wenn die Kupplung geöffnet ist, der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs abgeschaltet. Auf diese Weise ist es auf besonders einfache Weise möglich, das Motorstopp-Segeln automatisiert einzuleiten.

Gemüß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird dann, wenn das Kraftfahrzeug im Segelmodus betrieben wird und der Segelmodus gesperrt wird die Kupplung des Kraftfahrzeugs geschlossen. Auf diese Weise ist es auf besonders einfache Weise möglich, den Segelmodus automatisiert zu verlassen.

Gemäß einer Weiterbildung dieses Aspekts wird dann, wenn die Kupplung geschlossen ist, der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs gestartet wird. Auf diese Weise ist es auf besonders einfache Weise möglich, das Motorstopp-Segeln automatisiert zu verlassen.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung zeigt eine Ausgabeeinheit des Kraftfahrzeugs an, ob der Segelmodus freigegeben ist, oder nicht, d.h. ob der Segelmodus freigegeben ist oder gesperrt ist. Hierdurch ist es auf besonders einfache Weise möglich, den Fahrer über die Möglichkeit zu informieren, manuell den Segelmodus einzuleiten bzw. ihn zu informieren, manuell den Segelmodus zu verlassen.

In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung ein Computerprogramm dass ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem vorhergenannten Aspekte auszuführen, ein Elektronisches Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein Steuergerät, das das elektronisches Speichermedium aufweist.

Die Figuren zeigen besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigen: Figur 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 eine zweite Ausführungsfrom der Erfindung; Figur 3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung;

Figur 4 einen Vergleich einer Ausführungsform der Erfindung mit einem aus der DE 10 2013 205 227 bekannten Verfahren. Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 beschreibt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Dargestellt ist das Steuergerät 1 in dem Kraftfahrzeug, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren hier abläuft. Das Verfahren wird beispielsweise in diskreten Zeitschritten wieder- holt ausgeführt. Ferner dargestellt sind das Kupplungsbetätigungselement 100 und die Kupplung 200, die durch eine hydraulische Kopplung 250 gekoppelt sind. Diese hydraulische Kopplung 250 ist durch das Ventil 300 unterbrechbar.

Ist das Ventil 300 geöffnet, so wird bei Betätigung des Kupplungsbestätigungs- elements 100 die Kupplung 200 geöffnet, und dann, wenn das Kupplungsbetätigungselement 100 nicht aktuiert ist, schließt die Kupplung 200. Ist die Kupplung 200 hingegen geöffnet und wird bei betätigtem Kupplungsbetätigungselement 100 das Ventil 300 geschlossen, so bleibt die Kupplung 200 geöffnet, auch wenn das Kupplungsbetätigungselement 100 nicht weiter aktuiert wird. Wird dann das Ventil 300 geöffnet, so schließt die Kupplung 200 wieder.

Die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wird in bekannter Weise ermittelt, und als ein Geschwindigkeitssignal v einem ersten Block 10 übermittelt. Dem ersten Block 10 wird ferner ein Bremssignal B übermittelt, das angibt, ob die Bremse des Kraftfahrzeugs aktuiert ist. Das Bremssignal B ist beispielsweise ein binäres

Signal, das einen der beiden Werte„aktuiert" oder„nicht aktuiert" annimmt. Im ersten Block 10 wird abhängig von Bremssignal B und Geschwindigkeitssignal v ermittelt, ob der Segelmodus freigegeben oder gesperrt wird, und ein Segelerlaubnissignal SE wird einem zweiten Block 20 übermittelt. Das Segelerlaubnis- signal SE nimmt im Ausführungsbeispiel einen der drei Werte„freigegeben" oder „gesperrt" oder„neutral" an.

Die Ermittlung des Segelerlaubnissignals SE im ersten Block 10 erfolgt wie folgt: Nimmt das Bremssignal B den Wert„aktuierf' an und ist der Wert des Geschwindigkeitssignals v kleiner als der Geschwindigkeitsschwellenwert v_SSC_brk, so nimmt das Segelerlaubnissignal SE den Wert„freigegeben" an. Wird hingegen das Kraftfahrzeug aktuell im Segelmodus betrieben, und ergibt das Bremssignal B, dass die Bremse aktuiert wird, und ist der Wert des Geschwindigkeitssignals v nicht kleiner als der Geschwindigkeitsschwellenwert v_SSC_brk, so nimmt das Segelerlaubnissignal SE den Wert„gesperrt" an. In allen anderen Fällen nimmt das Segelerlaubnissignal SE den Wert„neutral" an.

Der zweite Block 20 steuert das Ventil 300 abhängig vom Wert des Segelerlaubnissignals SE an. Nimmt das Segelerlaubnissignal SE den Wert„freigegeben" an, so wird das Ventil 300 aktuiert, sobald das Kupplungsbetätigungselement 100 aktuiert wird und die Kupplung 200 geöffnet ist. Beispielsweise übermittelt das Kupplungsbetätigungselement 100 seinen Status dem zweiten Block 20. Sobald die Kupplung 200 geöffnet ist, wird optional der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs abgeschaltet.

Nimmt das Segelerlaubnissignal SE den Wert„gesperrt" an, so wird das Ventil 300 geöffnet, und die Kupplung 200 schließt. Optional wird, sobald die Kupplung 200 schließt ist, der Verbrennungsmotor gestartet, d.h. es wird Kraftstoff eingespritzt und gezündet, sodass der Verbrennungsmotor selbständig läuft.

Nimmt das Segelerlaubnissignal SE den Wert„neutral" an, so wird die Ansteue- rung des Ventils 300 gegenüber dem vorherigen Zeitschritt nicht geändert.

Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Die Ermittlung des Segelerlaubnissignal SE und seine Übermittlung an den zweiten Block 20 sind identisch zur ersten Ausführungsform. Der zweite Block 20 steuert abhängig vom Segelerlaubnissignal SE einen Aktua- tor 400 an, der über eine mechanische Kopplung 450 die Kupplung 200 öffnen oder schließen kann.

Nimmt das Segelerlaubnissignal SE den Wert„freigegeben" an, so wird der Ak- tuator 400 so angesteuert, dass die Kupplung 200 öffnet. Sobald die Kupplung 200 geöffnet ist, wird optional der Verbrennungsmotor abgeschaltet.

Nimm das Segelerlaubnissignal SE den Wert„gesperrt" an, so wird der Aktuator 400 so angesteuert, dass die Kupplung 200 schließt. Optional wird, sobald die Kupplung 200 schließt ist, der Verbrennungsmotor gestartet, d.h. es wird Kraftstoff eingespritzt und gezündet, sodass der Verbrennungsmotor selbständig läuft.

Nimm das Segelerlaubnissignal SE den Wert„neutral" an, behält der Aktuator 400 seine aktuelle Ansteuerung bei, und die Kupplung 200 verbleibt in geöffnetem oder geschlossenem Zustand.

Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Die Ermittlung des Segelerlaubnissignal SE und seine Übermittlung an den zweiten Block 20 sind identisch zur ersten Ausführungsform. Abhängig vom Segelerlaubnissignal SE wird eine Ausgabeeinheit 500 angesteuert. Die Ausgabeeinheit 500 gibt den Wert des Segelerlaubnissignal SE aus.

Figur 4 zeigt einen Vergleich einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren mit dem aus der DE 10 2013 205 227 bekannten Verfahren. Figur 4a) zeigt die Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs über der Zeit t aufgetragen, Figur 4b) parallel hierzu eine Drehzahl n des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs, und Figur 4c) parallel hierzu eine Einspritzmenge rf, die in die Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt wird.

In Figur 4b) und 4c) ist das Verhalten gemäß des aus der DE 10 2013 205 227 bekannten Verfahrens gestrichelt dargestellt, das Verhalten gemäß der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gepunktet. Die Geschwindigkeit v steigt zunächst an. Zu einem Zeitpunkt t_SSC wird der Modus Motorstopp-Segeln aktiviert. Die Kupplung 200 wird geöffnet. Die Einspritzmenge rf wird auf null reduziert. Die Geschwindigkeit v sinkt mit einer für den Luftwiderstand und die Reibungskräfte des Kraftfahrzeugs charakteristischen Zeitkonstante. Die Drehzahl n der Brennkraftmaschine fällt mit einer für die Reibungsverluste des Verbrennungsmotors charakteristischen Zeitkonstante auf null ab. Zu einem Nacheinspritzzeitpunkt t_rf wird eine geringe Einspritzmenge rf eingespritzt, um den Auslauf des Verbrennungsmotors zu kontrollieren. Zu einem Bremszeitpunkt t_brk wird festgestellt, dass der Fahrer die Bremse aktuiert, d.h. das Bremssignal B nimmt den Wert„aktuier an. In dem aus der DE 10 2013 205 227 bekannten Verfahren ist dies das Signal, den Segelmodus zu verlassen. Die Kupplung 200 wird geschlossen, Kraftstoff wird eingespritzt, und die Drehzahl n wird beschleunigt. Die Geschwindigkeit v fällt bis zu einem Zeit- punkt tO auf null ab. D.h. obwohl eine Stoppphase des Kraftfahrzeugs (v=0) folgt, wird in dem aus der DE 10 2013 205 227 bekannten Verfahren noch Kraftstoff eingespritzt, und die Dauer der Segelphase ist auf ein Zeitintervall Tl zwischen Zeitpunkt t_SSC und Bremszeitpunkt t_brk begrenzt. Gemäß der dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Bremszeitpunkt t_brk ermittelt, dass die Geschwindigkeit v niedriger ist als der Geschwindigkeitsschwellenwert v_SSC_brk. Das Segelerlaubnissignal SE nimmt den Wert„freigegeben" an, und die der Segelmodus bleibt aufrecht erhalten, d.h. die Einspritzmenge rf bleibt null und die Kupplung 200 bleibt geöff- net.Die Dauer der Segelphase wird somit auf ein Zeitintervall T2 zwischen Zeitpunkt t_SSC und Zeitpunkt tO verlängert.

In einem typischen Fahrzyklus erreicht eines Ausführungsform des aus der DE 10 2013 205 227 bekannten Verahrens einen zeitlichen Anteil der Segelphasen von 14,7% und eine Kraftstoffersparnis von 14,8%, wohingegen die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens einen zeitlichen Anteil der Segelphasen von 19,1% und eine Kraftstoffersparnis von 15,5% erreicht.

Es versteht sich für den Fachmann, dass das erfindungsgemäße Verfahren in Software implementiert werden kann, oder in Hardware implementiert werden kann, oder teilweise in Software und teilweise in Hardware implementiert werden kann.