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EP2075443A2 - Verfahren sowie Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren sowie Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs Download PDF

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Publication number
EP2075443A2
EP2075443A2 EP08173038A EP08173038A EP2075443A2 EP 2075443 A2 EP2075443 A2 EP 2075443A2 EP 08173038 A EP08173038 A EP 08173038A EP 08173038 A EP08173038 A EP 08173038A EP 2075443 A2 EP2075443 A2 EP 2075443A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
speed
stop
situation
accelerator pedal
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP08173038A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2075443A3 (de
EP2075443B1 (de
Inventor
Matthias Schröder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SCHROEDER, MATTHIAS
Original Assignee
Schroder Motorentechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schroder Motorentechnik GmbH filed Critical Schroder Motorentechnik GmbH
Publication of EP2075443A2 publication Critical patent/EP2075443A2/de
Publication of EP2075443A3 publication Critical patent/EP2075443A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2075443B1 publication Critical patent/EP2075443B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65F—GATHERING OR REMOVAL OF DOMESTIC OR LIKE REFUSE
    • B65F3/00—Vehicles particularly adapted for collecting refuse
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F02D31/007—Electric control of rotation speed controlling fuel supply
    • F02D31/009—Electric control of rotation speed controlling fuel supply for maximum speed control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F02D2250/26—Control of the engine output torque by applying a torque limit

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine of a vehicle, as well as to a control device for carrying out the method.
  • the method or control unit can be used particularly sensibly in vehicles in distribution traffic, which are mainly used in stop-and-go operation.
  • stop-and-go traffic is not understood to be the normal participation in road traffic, in which frequent starts and stops occur as a result of increased traffic density. Rather, it is about operating vehicles with optimum fuel consumption, which, as a result of their intended task, must repeatedly approach destinations only a few meters apart for longer periods of time. Such vehicles are in particular refuse vehicles, postal distribution vehicles in metropolitan areas or newspaper deliveries.
  • a stop-and-go situation is z. B. characterized in that at least 5 times repeated only very short distances of about 5 to 50 m are covered. As a result of the often repetitive starting and braking operations, the driver is understandably inclined to cover the corresponding route with maximum acceleration / deceleration.
  • the accelerator pedal is briefly fully depressed, so that high speeds are achieved with correspondingly high fuel consumption.
  • the next higher gear is not inserted for reasons of convenience because of the short route.
  • the loads are enormous for engine, transmission and brakes, which leads to high wear.
  • DE-A-10 2004 057 511 describes a motor control method which detects a motor vehicle start-up operation and limits the speed during the start-up process to protect the manually shiftable clutch or transmission.
  • the acceleration behavior after engagement is not limited.
  • DE-A 31 35 479 relates to an electromechanical accelerator pedal, which passes the position of the accelerator pedal by means of an electric motor to the carburetor, wherein the movement of the accelerator pedal is slowed down in the direction of full throttle position.
  • a sensor for detecting a stop-and-go situation in the sense of the invention does not necessarily have to be a special component. Rather, it is sufficient that states already detected in the system of the original vehicle are included as well, e.g. Speed or speed or course of the same. Some vehicles, even in the original state, determine certain vehicle states from which a stop-and-go situation can be derived, such as, for example, the "speed-limited mode" of a garbage truck with the footrests unfolded or the accessory running.
  • the method for detecting a stop-and-go situation described here has the advantage that it can be used with minimal adjustments in a large number of vehicles, adapts to different loading situations and is easy to retrofit. Only the speed and the speed are tapped, ie data that is readily available on every vehicle.
  • the existence of a stop-and-go situation can, for. B. by detecting an increase in the idle speed to an increased idle speed while the vehicle is stopped without the accelerator pedal is pressed, are detected.
  • an increase of an idling speed of 25-120%, in particular 35-100%, preferably to an increased idling speed takes place.
  • z. B. can be determined whether the speed is sufficiently constant for a suitable period, z. For example, the speed should fluctuate at least 5 sec. Less than 10%, preferably 5%, especially preferably 2.5%, around the increased idle speed.
  • the existence of a stop-and-go situation can also be detected by the following steps. It is repeated an increase in idle speed to an increased idle speed while the vehicle is stopped without the accelerator pedal is actuated detected and a subsequent reduction to idle speed detected within a certain period.
  • the vehicle can be moved in between. It is therefore recognized when the vehicle is in collective service and travels only very short distances between the collection points.
  • measures for. B. can be determined whether the speed is sufficiently constant for a suitable period, z.
  • the speed should fluctuate at least 1 sec, less than 10%, preferably 5%, most preferably 2.5%, around the idle speed.
  • the vehicle is within the meaning of the invention if the speed is less than 10, preferably 3, in particular preferably 2 km / h.
  • the specified areas for the maximum engine speed were determined by tests on MAN semi-automatic TGA 26.320 or Mercedes 950.60. This resulted in a consumption reduction of up to 27%, without the travel time being significantly increased.
  • Mercedes 950.60 extended a 7-hour tour with 850 stops and a distance of 100 km by only 5 minutes, which corresponds to 0.35 seconds per stop. The fuel consumption dropped from 62 liters to 45 liters.
  • the accelerator pedal is designed as an electronic accelerator pedal, which facilitates the manipulation of the accelerator pedal signal by an additional inventive control device for performing the method.
  • the retooling therefore essentially limited to the breaking of electrical connections.
  • the electronic accelerator pedal is introduced only intermittently in the electronic signal path between the accelerator pedal and the engine's original engine control unit and connected to the sensors for detecting the stop-and-go situation. There are no time-consuming mechanical adjustments or interventions in the original engine control unit necessary. It is particularly advantageous if the vehicle already receives an electronic signal from which a stop-and-go situation can be derived.
  • Another advantage of the method according to the invention is that no permanent speed limitation is made, which causes a significant impairment in regular road traffic, since, for example, the refuse vehicle for threading can not accelerate fast enough.
  • n Max is reached starting from n limit .
  • This time in a measure of the inertia of the vehicle and thus its weight or state of charge. If more time is needed, the car is heavier. Depending on the determined inertia or time, the value U max can be increased.
  • U max can be increased or reduced as a function of the state of charge of the wagon, which is determined by means of acceleration behavior, such that an acceleration behavior which is approximately independent of the state of charge results.
  • the position of the accelerator pedal can also be passed on or modified differently, for. B. based on pulse width modulation, digital signals, etc.
  • Fig. 1 shows an electronic accelerator pedal 1, which is connected via an electronic connection 2 with the original engine control unit 3 of a vehicle.
  • the position of the accelerator pedal results in an electrical signal.
  • the engine control unit 3 controls the speed 4 of the engine.
  • the power of the engine is thus requested by the accelerator pedal and the engine control unit calculates the required injection quantity to increase or decrease the speed. Under Considering the transmission, this results in a vehicle speed 5.
  • Fig. 3 the speed or speed curve of a typical drive cycle over 100 seconds.
  • the driving cycle shown above thus describes a typical driving situation for garbage trucks, from garbage can to garbage bin.
  • the driver is constantly full throttle when he drives to the next garbage can and leaves the engine mostly in 2, gear up to the rated speed. This is an essential factor for the high consumption of an average of 62 liters per 100 km, the loads in this area are enormous for the engine, transmission and brakes.
  • Fig. 4 shows the invention cut off speed peaks. Nevertheless, higher speeds than in Fig. 3 scored, through the speed limit is forced upshifting - whether manual or automatic - as seen at 30 seconds.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, sowie ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren bzw. Steuergerät kann besonders sinnvoll eingesetzt werden bei Fahrzeugen im Vertellerverkehr, die überwiegend im Stop-and-Go-Betrieb genutzt werden. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch das Erkennen einer Stop-and-Go-Situation und eine dabei vorgenommene Beschränkung der maximalen Motordrehzahl eine erheblichen Verbrauchsreduktion und Verschleißminderung erreicht werden kann. In Tests wurde ein um mindestens 20 % reduzierter Treibstoffverbrauch ermittelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, sowie ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren bzw. Steuergerät kann besonders sinnvoll eingesetzt werden bei Fahrzeugen im Verteilerverkehr, die überwiegend im Stop-and-Go-Betrieb genutzt werden.
  • Unter Stop-and-Go-Verkehr im Sinne der Erfindung wird nicht die normale Teilnahme am Straßenverkehr verstanden, bei der es infolge erhöhter Verkehrsdichte zu häufigem Anfahren und Anhalten kommt. Vielmehr geht es darum, Fahrzeuge verbrauchsoptimal zu betreiben, die infolge ihrer bestimmungsgemäßen Aufgabe über längere Zeiträume wiederholt nur wenige Meter voneinander entfernte Ziele anfahren müssen. Derartige Fahrzeuge sind insbesondere Müllfahrzeuge, Postverteilerfahrzeuge in Ballungsgebieten oder Zeitungszusteller. Eine Stop-and-Go-Situation ist z. B. dadurch geprägt, dass mindestens 5 mal wiederholt nur sehr kurze Strecken von ca. 5 bis 50 m zurückgelegt werden. Infolge der sich oft wiederholenden Anfahr- und Bremsvorgänge ist der Fahrer verständlicherweise geneigt, die entsprechende Strecke unter möglichst maximaler Beschleunigung/Verzögerung zurückzulegen. Dazu wird das Gaspedal kurz voll durchgedrückt, sodass hohe Drehzahlen mit entsprechend hohem Kraftstoffverbrauch erreicht werden. Bei Automatikfahrzeugen wird daher erst spät oder gar nicht in den nächst höheren Gang geschaltet. Bei halb-automatischen bzw. manuellen Schaltungen wird aus Bequemlichkeit wegen der kurzen Fahrstrecke der nächst höhere Gang nicht eingelegt. Die Belastungen sind für Motor, Getriebe und Bremsen enorm, was zu hohem Verschleiß führt.
  • Bei einigen im Verteilerdienst eingesetzten Fahrzeugen, z. B, bei Müllfahrzeugen, wird eine Geschwindigkeitsbeschränkung auf 30 km/h aktiviert, wenn die rückwärtigen Fußrasten ausgefahren sind. Diese Sicherheitsmaßnahme zum Schutz des mitfahrenden Arbeiters greift jedoch im Stop-and-Go-Betrieb selten, da auf den wenigen Metern zur nächsten Mülltonne das Geschwindigkeitslimit ohnehin nicht erreicht wird. Diese Maßnahme dient nicht der Kraftstoffeinsparung.
  • DE 39 18 971 betrifft eine ähnliche Drehzahlbegrenzung, bei der während der Belastung der Fußrasten der Weg des Gaspedales begrenzt wird, wobei ein Zeitglied vorgesehen ist, welches eine zügige Anfangsbeschleunigung ohne Drehzahlbegrenzung zulässt.
  • DE-A-10 2004 057 511 beschreibt ein Motorsteuerverfahren, welches einen Kraftfahrzeuganfahrvorgang detektiert und zur Schonung der manuell schaltbaren Kupplung bzw. Getriebe während des Anfahrvorgangs die Drehzahl begrenzt. Das Beschleunigungsverhalten nach dem Einkuppeln wird nicht begrenzt.
  • DE-A 31 35 479 betrifft ein elektromechanisches Gaspedal, welches die Stellung des Gaspedals mittels eines Elektromotors an den Vergaser weiterleitet, wobei die Bewegung des Gaspedals in Richtung Vollgasstellung verlangsamt weitergegeben wird.
  • DE 698 15 775 offenbart eine Fahrgeschwindigkeitsregelung, die im Signalweg zwischen elektrischem Gaspedal und der Motorsteuerung vorgesehen ist.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges bzw. eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen der entsprechenden nebengeordneten Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch das Erkennen einer Stop-and-Go-Situation und eine dabei vorgenommene Beschränkung der maximalen Motordrehzahl eine erheblichen Verbrauchsreduktion und Verschleißminderung erreicht werden kann. In den nachfolgend näher beschriebenen Tests wurde ein um mindestens 20 % reduzierter Treibstoffverbrauch ermittelt.
  • Dem Fachmann werden zahlreiche hier nicht näher beschriebene Verfahren zum Erkennen einer Stop-and-Go-Situation bzw, entsprechende Sensoren zum Erkennen derselben einfallen. Beispielhaft seien folgende aufgezählt: Insbesondere bei Müllfahrzeugen ist als Nebenaggregat die Hydraulik für die Müllpresse und die Mülltonnehebevorrichtung bekannt. Solange dieses Aggregat läuft, befindet man sich im Stop-and-Go-Betrieb. Um zu verhindern, dass die erfindungsgemäß vorgesehene Drehzahlbegrenzung durch wiederholtes kurzfristiges Ausschalten der Nebenaggregate manipuliert wird, kann vorteilhafterweise auch der Zeitraum seit dem Abstellen des Nebenaggregats herangezogen werden. Dadurch endet die Stop-and-Go-Situation beispielsweise erst 15-60 Sekunden, vorzugsweise 25-45 Sekunden nach dem Abschalten des Nebenaggregats. Es lohnt sich daher nicht, für jeden 30-Meter-Sprint das Nebenaggregat abzuschalten.
  • Die oben angegebenen Zeiträume haben sich in dieser Hinsicht als besonders geeignet erwiesen, da einerseits das bestimmungswidrige Beenden einer Stop-and-Go-Situation unterbunden wird und andererseits das Fahrzeug schnell wieder am regulären Verkehr teilnehmen kann.
  • Das Obengesagte gilt sinngemäß auch für vergleichbare Bedienmittel, beispielsweise für die für den Müllarbeiter vorgesehenen Fußrasten zum Mitfahren am Heck. Übertragen auf andere Fahrzeuge im Verteilverkehr werden den Fachmann vergleichbare Sensoren einfallen, die es ermöglichen zu bestimmen, ob gerade Stop-and-Go-Verkehr oder Fahrbetrieb vorliegt. Bei Postzustellfahrzeugen kann dies beispielsweise - auch in Kombination - die Türe zum Frachtraum, die Fahrertür und/oder die Sitzbelegung des Fahrersitzes sein - vorzugsweise mit der oben beschriebenen Zeitverzögerung. Die Zeitverzögerung ist immer so zu bemessen, dass für den jeweiligen Einsatzzweck das Abwarten des Zeitablaufs durch den Bediener unattraktiv erscheint.
  • Ein Sensor zum Erkennen einer Stop-and-Go-Situation im Sinne der Erfindung muss nicht zwingend ein spezielles Bauteil sein. Vielmehr ist es ausreichend, dass auch in dem System des Originalfahrzeug ohnehin erfasste Zustände einbezogen werden, wie z.B. Drehzahl oder Geschwindigkeit bzw. Verlauf derselben. Manche Fahrzeuge ermitteln bereits im Originalzustand gewisse Fahrzeugzustände, aus denen eine Stop-and-Go-Situation abgeleitet werden kann, wie z.B. der "geschwindigkeitsbeschränkte Modus" eines Müllfahrzeugs bei ausgeklappten Fußrasten bzw. laufendem Nebenaggregat.
  • Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform bei einem Müllfahrzeug erläutert. Das hier beschriebene Verfahren zum Erkennen einer Stop-and-Go-Situation hat den Vorteil, dass es mit minimalen Anpassungen bei einer Vielzahl von Fahrzeugen angewandt werden kann, sich an unterschiedliche Ladefälle anpasst und einfach nachzurüsten ist. Dabei wird lediglich die Drehzahl und die Geschwindigkeit abgegriffen, also Daten, die bei jedem Fahrzeug problemlos zur Verfügung stehen.
  • Das Vorliegen einer Stop-and-Go-Situation kann z. B. durch das Erkennen eines Anstiegs der Leerlaufdrehzahl auf eine erhöhte Leerlaufdrehzahl während das Fahrzeug steht ohne dass das Gaspedal betätigt ist, erkannt werden. Vorzugsweise bei einer Müllpresse findet dabei ein Anstieg von einer Leerlaufdrehzahl um 25-120%, insbesondere 35-100%, auf eine erhöhte Leerlaufdrehzahl statt. Zur zuverlässigen Feststellung einer solchen mit der Presse zusammenhängenden erhöhten Leerlaufdrehzahl sind dem Fachmann ausreichend Maßnahmen geläufig, z. B. kann festgestellt werden, ob die Drehzahl für einen geeigneten Zeitraum ausreichend konstant ist, z. B. sollte die Drehzahl mindestens 5 Sek. weniger als 10%, vorzugsweise 5%, insbesondere vorzugsweise 2,5% um die erhöhte Leerlaufdrehzahl schwanken.
  • Das Vorliegen einer Stop-and-Go-Situation kann auch durch folgende Schritte erkannt werden. Es wird wiederholt ein Anstieg der Leerlaufdrehzahl auf eine erhöhte Leerlaufdrehzahl während das Fahrzeug steht ohne dass das Gaspedal betätigt ist erkannt und eine anschließende Absenkung auf die Leerlaufdrehzahl innerhalb eines bestimmten Zeitraumes erkannt. Das Fahrzeug kann dabei zwischendurch bewegt werden. Es wird also erkannt, wenn sich das Fahrzeug im Sammelbetrieb befindet und nur sehr kurze Strecken zwischen den Sammelstellen zurücklegt. Zur zuverlässigen Feststellung des Absenkens auf Leerlaufdrehzahl sind dem Fachmann ausreichend Maßnahmen geläufig, z. B. kann festgestellt werden, ob die Drehzahl für einen geeigneten Zeitraum ausreichend konstant ist, z. B. sollte die Drehzahl mindestens 1 Sek, weniger als 10%, vorzugsweise 5%, insbesondere vorzugsweise 2,5% um die Leerlaufdrehzahl schwanken.
  • Am günstigsten ist es, wenn das Vorliegen einer Stop-and-Go-Situation durch folgende Schritte erkannt wird: Wiederholtes Erkennen eines Anstiegs der Leerlaufdrehzahl auf eine erhöhte Leerlaufdrehzahl während das Fahrzeug steht ohne dass das Gaspedal betätigt ist und Erkennen einer Absenkung auf Leerlaufdrehzahl, wobei jedes Mal zwischen dem wiederholten Erkennen ein bestimmter Zeitraum nicht überschritten wird. Dabei ist es sinnvoll, den Zeitraum zwischen dem Absenken auf Leerlaufdrehzahl und dem Anstieg auf erhöhte Drehzahl im Stand ohne dass das Gaspedal betätigt ist zu messen. Diese hängt mit der Entfernung der angefahrenen Sammelpunkte zusammen. Wenn dieser Zeitraum kleiner als ein zweckmäßiger Wert, z. B. kleiner als 45 Sek, oder 30 Sek, ist, startet ein Zähler mit dem Wert 1, Wenn auf dem Weg zum nächsten Sammelpunkt erneut der Zeitwert unterschritten wird, erhöht sich der Zähler um 1 , anderenfalls wird er auf 0 zurückgesetzt. Wenn der Zähler einen Sollwert, z. B. 5, erreicht, ist eine Stop-and-Go-Situation gegeben. Ein kleiner Sollwert, z. B. l , ermöglicht einen sehr sparsamen Betrieb, wobei die Drehzahlbegrenzung schon bei zwei naheliegenden Sammelpunkten aktiv wird. Bevorzugt ist ein Sollwert von 3-6.
  • Das Fahrzeug steht im Sinn der Erfindung, wenn die Geschwindigkeit kleiner als 10, vorzugsweise 3, insbesondere vorzugsweise 2 km/h ist.
  • Die anspruchsgemäß angegebenen Bereiche für die maximale Verbrennungsmotordrehzahl wurden durch Versuche ermittelt auf MAN-Halbautomatik TGA 26.320 bzw. Mercedes 950.60. Dabei ergab sich eine Verbrauchsreduzierung von bis zu 27 %, ohne dass sich die Fahrzeit nennenswert erhöhte. Bei einem Versuch mit Mercedes 950.60 verlängerte sich eine 7-Stunden-Tour mit 850 Stops und einer Fahrstrecke von 100 km um lediglich 5 Minuten, was 0.35 Sekunden pro Stop entspricht. Der Treibstoffverbrauch sank von 62 Liter auf 45 Liter.
  • Vorteilhafterweise ist das Gaspedal als elektronisches Gaspedal ausgebildet, was das Manipulieren des Gaspedalsignals durch ein zusätzliches erfindungsgemäßes Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens erleichtert. Die Umrüstarbeiten beschränken sich daher im wesentlichen auf das Unterbrechen elektrischer Verbindungen. Das elektronische Gaspedal wird lediglich unterbrechend in den elektronischen Signalweg zwischen Gaspedal und Originalmotorsteuergerät des Fahrzeuges eingebracht sowie mit den Sensoren zum Erkennen der Stop-and-Go-Situation verbunden. Es sind keine aufwändigen mechanischen Anpassungen oder Eingriffe in das originale Motorsteuergerät notwendig. Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei dem Fahrzeug ohnehin ein elektronisches Signal anfällt, aus dem eine Stop-and-Go-Situation abgeleitet werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass keine permanente Drehzahlbeschränkung vorgenommen wird, die eine erhebliche Beeinträchtigung im regulären Straßenverkehr verursacht, da z.B. das Müllfahrzeug zum Einfädeln nicht mehr schnell genug beschleunigen kann.
  • Vorzugsweise wird die Begrenzung der max. Motordrehzahl (nmax) wie folgt durchgeführt: Zunächst wird durch Versuche ermittelt, bei welchem Wert (Umax) des elektronischen Gaspedals, z. B. 2,5 V die begrenzte maximal gewünschte Motordrehzahl, z. B. 1900 U/min im 1, Gang erreicht wird. Beim Anfahren wird nun zunächst die Gaspedalstellung, also die Spannung Uist unverändert an das Motorsteuergerät weitergegeben. Erst wenn
    • beim Anfahren das Gaspedal einen Wert Uist größer als Umax aufweist und
    • ab Erreichen einer durch Versuche ermittelten zweckmäßigen Drehzahl nGrenz, die kleiner als die begrenzte maximal gewünschte Motordrehzahl ist,
    wird Uist verringert an das Motorsteuergerät weitergegeben. Um dabei Schwingungen zu vermeiden wird Uist nicht schlagartig auf Umax zurückgenommen. Vielmehr wird Uist vorzugsweise linear mit zunehmender Motordrehzahl derart zurückgenommen, dass bei Erreichen der begrenzten maximal gewünschten Motordrehzahl der Wert Umax erreicht wird. Die Gaspedalspannung wird also erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der tatsächlichen Drehzahl n um den Betrag U ist - U max n max - n Grenz × n x - n Grenz
    Figure imgb0001
     reduziert.
  • Fig. 5 zeigt im Diagramm die erfindungsgemäß an die Motorsteuerung weitergegebene Gaspedalspannung U, die ab einer Drehzahl von 1.500 U/min bis auf Umax reduziert wird.
  • Dabei stellt sich im Wesentlichen immer die gleiche Zeit ein, bis von nGrenz ausgehend nMax erreicht ist. Diese Zeit in ein Maß für die Trägheit des Fahrzeugs und somit dessen Gewicht oder Ladezustand. Wird mehr Zeit benötigt, so ist der Wagen schwerer. In Abhängigkeit von der ermittelten Trägheit bzw. Zeit lässt sich der Wert Umax heraufsetzen.
  • Umgekehrtes gilt, wenn der Wagen geleert wurde. Das ermöglicht ein gleiches Beschleunigungsverhalten von beladenen und unbeladenen Fahrzeugen. Erfindungsgemäß kann Umax in Abhängigkeit vom Ladezustandes des Wagens, welcher mittels Beschleunigungsverhaltens ermittelt wird, erhöht bzw. reduziert werden, derart, dass sich ein annähernd von Ladezustand unabhängiges Beschleunigungsverhalten ergibt.
  • Anstelle von Spannungen kann die Stellung des Gaspedals auch anders weitergegeben bzw. modfiziert werden, z. B. auf Basis von Pulsweitenmodulation, Digitalen Signalen, etc.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen. Ebenso können die vorstehend genannten und noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsbeispiele sind nicht abschließend zu verstehen und haben beispielhaften Charakter. Dabei zeigen
    • Fig. 1:
    eine konventionelle Drehzahlsteuerung eines Fahrzeugs;
    Fig. 2:
    die erfindungsgemäße Fahrzeugsteuerung mit zusätzlichem Steuergerät;
    Fig. 3:
    einen Fahrzyklus ohne erfindungsgemäßes Steuergerät;
    Fig. 4:
    einen Fahrzyklus mit erfindungsgemäßem Steuergerät, und
    Fig. 5:
    im Diagramm die erfindungsgemäß an die Motorsteuerung weitergegebene Gaspedalspannung U
  • Fig. 1 zeigt ein elektronisches Gaspedal 1, welches über eine elektronische Verbindung 2 mit dem Originalmotorsteuergerät 3 eines Fahrzeugs verbunden ist. Aus der Stellung des Gaspedals ergibt sich ein elektrisches Signal. In Abhängigkeit davon steuert das Motorsteuergerät 3 die Drehzahl 4 des Motors. Die Leistung des Motors wird also durch das Gaspedal angefordert und das Motorsteuergerät errechnet die benötigte Einspritzmenge um die Drehzahl zu erhöhen oder zu verringen. Unter Berücksichtigung des Getriebes ergibt sich daraus eine Fahrzeuggeschwindigkeit 5.
  • Dementsprechend zeigt Fig. 3 den Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlverlauf eines typischen Fahrzyklus über 100 Sekunden. Zwischen den Sekunden 41 bis 56 ist zu erkennen, dass trotz geringer Geschwindigkeit von ca, 10 km/h der Motor mit 2,700 U/Min, sehr hoch dreht und auf hohem Niveau von dem Motorsteuergerät abgeregelt wird. Der oben gezeigte Fahrzyklus beschreibt also eine typische Fahrsituation für Müllfahrzeuge und zwar von Mülltonne zur Mülltonne. Der Fahrer tritt permanent Vollgas, wenn er zur nächsten Mülltonne fährt und lässt den Motor meistens im 2,Gang bis zur Nenndrehzahl hochdrehen. Dies ist ein wesentlicher Faktor für den hohen Verbrauch von durchschnittlich 62 Liter auf 100 km, Die Belastungen in diesem Bereich sind für den Motor, Getriebe und Bremsen enorm.
  • Fig. 2 zeigt, dass zwischen dem konventionellen elektronischen Gaspedal 1 und dem Originalmotorsteuergerät 3 das erfindungsgemäße Steuergerät/EDA 10 in den Signalweg 2a, 2b zwischen Gaspedal 1 und Motorsteuergerät 3 geschaltet ist. Das EDA kontrolliert - hier anhand des Nebenaggregates NAG 6 oder anderen Signalen (Gangposition, Fußrasten, Erkennung von wiederkehrenden Beschleunigungsphasen in einer gewissen Zeit, etc.) ob, das Fahrzeug in dem Stop-and-Go-Zyklus ist und regelt anhand des Gaspedalsignals eine maximal zulässige Drehzahl 4, indem das Gaspedalsignal 2a von dem EDA 10 solange beeinflusst wird 2b, bis die gewünschte maximal zulässige Drehzahl erreicht wird. Ist die Stop-and-Go-Situation beendet, wird automatisch das originale Gaspedalsignal 2a an das Motorsteuergerät geleitet. Der Effekt dieser Vorgehensweise ist, das eine Verbrauchsreduzierung von bis zu 27% erreicht wird. Dies funktioniert nicht nur bei LKW, sondern auch bei vergleichbar eingesetzten PKW.
  • Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäß abgeschnittenen Drehzahlspitzen. Trotzdem werden höhere Geschwindigkeiten als in Fig. 3 erzielt, da durch die Drehzahlbegrenzung eine Hochschalten - sei es manuell oder automatisch - erzwungen wird, wie bei der Sekunde 30 zu erkennen ist.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges, insbesondere Müllfahrzeugs mit folgenden Schritten:
    - Erkennen einer Stop-and-Go-Situation durch Sensoren (6);
    - Drücken des Gaspedals (1) durch den Bediener zum Anfordern von Leistung des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der Stellung des Gaspedals;
    - Begrenzung der maximalen Verbrennungsmotordrehzahl auf einen vorbestimmten Wert, wenn eine Stop-and-Go-Situation vorliegt; und
    - Aufheben der Begrenzung der maximalen Verbrennungsmotordrehzahl, wenn keine Stop-and-Go-Situation vorliegt.
  2. Verfahren zum Leeren von einer Vielzahl von Müllbehältern mittels eines verbrennungsmotorbetriebenen Müllfahrzeugs mit folgenden sich wiederholenden Schritten:
    - Anfahren eines Müllbehälters und Entleeren desselben in das Müllfahrzeug;
    - Drücken des Gaspedals (1) durch den Bediener zum Anfordern von Leistung des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der Stellung des Gaspedals um einen nächsten Müllbehälter anzufahren, wobei die Müllbehälter weniger als 50 m, insbesondere weniger 25 m entfernt sind;
    - Erkennen einer Stop-and-Go-Situation durch Sensoren (6);
    - Begrenzung der maximalen Verbrennungsmotordrehzahl auf einen vorbestimmten Wert, wenn eine Stop-and-Go-Situation vorliegt; und
    - Anfahren des nächsten Müllbehälters und Entleeren desselben in das Müllfahrzeug.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Vorliegen einer Stop-and-Go-Situation in Abhängigkeit von mindestens einer der nachfolgenden Parameter erkannt wird:
    - Betrieb von Nebenaggregaten (6), insbesondere Zeitraum seit letzter Nutzung derselben;
    - Zustand von Türen, Fußrasten, Sitzbelegung, insbesondere Zeitraum seit letzter Nutzung derselben;
    - Drehzahl, insbesondere Drehzahlverlauf;
    - Zeitraum seit letztem Motorstart;
    - Geschwindigkeit, insbesondere Geschwindigkeitsverlauf;
    - Vorliegen eines geschwindigkeitsbeschränkten Modus des Fahrzeugs;
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die maximale Verbrennungsmotordrehzahl auf 40-75%, vorzugsweise 45-65% und insbesondere vorzugsweise 50-60% der Nenndrehzahl beschränkt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Vorliegen einer Stop-and-Go-Situation durch folgende Schritte erkannt wird:
    Erkennen eines Anstiegs der Leerlaufdrehzahl auf eine erhöhte Leerlaufdrehzahl während das Fahrzeug steht
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Vorliegen einer Stop-and-Go-Situatlon durch folgende Schritte erkannt wird:
    Wiederholtes Erkennen eines Anstiegs der Leerlaufdrehzahl auf eine erhöhte Leerlaufdrehzahl während das Fahrzeug steht und
    Erkennen einer Absenkung auf Leerlaufdrehzahl innerhalb eines Zeitraumes.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Vorliegen einer Stop-and-Go-Situation durch folgende Schritte erkannt wird:
    Wiederholtes Erkennen eines Anstiegs der Leerlaufdrehzahl auf eine erhöhte Leerlaufdrehzahl während das Fahrzeug steht und
    Erkennen einer Absenkung auf Leerlaufdrehzahl, wobei jedes Mal zwischen dem wiederholten Erkennen ein bestimmter Zeitraum nicht überschritten wird.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei als Gaspedal ein elektronisches Gaspedal (1) vorgesehen ist und zur Durchführung des Verfahrens ein Steuergerät (10) zwischen Gaspedal (1) und Motorsteuergerät (3) des Fahrzeugs geschaltet ist, weiches beim Nichtvorliegen einer Stop-and-Go-Situation die vom Gaspedal (1) eingehenden Signale (2a) an das Motorsteuergerät (3) weitergibt und beim Vorliegen einer Stop-and-Go-Situation die vom Gaspedal (3) eingehenden Signale (2a) drehzahlbeschrönkend verändert (2b) an das Motorsteuergerät (3) weitergibt.
  9. Steuergerät (10) zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges mit einem elektronischem Gaspedal (1) und einem damit über eine Signalleitung (2) verbundenen Motorsteuergerät (3) zum Betreiben des Motors in Abhängigkeit von der Stellung des Gaspedals,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Fahrzeug Sensoren (6) zum Erkennen einer Stop-and-Go-Situation aufweist, und am Steuergerät (10) vorgesehen ist:
    - ein ersten Eingang (11) zum Verbinden mit der vom Gaspedal kommenden Signalleitung (2a);
    - ein zweiter Eingang (12) zum Verbinden mit Sensoren (6) zum Erkennen einer Stop-and-Go-Situation; und
    - ein Ausgang (13) zum Verbinden mit der zum Motorsteuergerät (3) führenden Signalleitung (2b);
    wobei die Signalleitung (2) durch das Steuergerät unterbrochen ist.
  10. Steuergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerergerät (10) derart ausgebildet ist, dass es eine Begrenzung der maximalen Verbrennungsmotordrehzahl auf einen vorbestimmten Wert vornimmt, wenn eine Stop-and-Go-Situation vorliegt und es die Begrenzung der maximalen
    Verbrennungsmotordrehzahl aufhebt, wenn keine Stop-and-Go-Situation vorliegt.
  11. Steuergerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zum Erkennen einer Stop-and-Go-Situation derart sind, dass mindestens einer der nachfolgenden Parameter erkannt wird:
    - Betrieb von Nebenaggregaten, insbesondere Zeitraum seit letzter Nutzung derselben;
    - Zustand von Türen, Fußrasten, Sitzbelegung, insbesondere Zeitraum seit letzter Nutzung derselben;
    - Drehzahl, insbesondere Drehzahlverlauf;
    - Zeitraum seit letztem Motorstart;
    - Geschwindigkeit, insbesondere Geschwindigkeitsverlauf;
    - Vorliegen eines geschwindigkeitsbeschränkten Modus des Fahrzeugs.
  12. Verwendung des Steuergeräts nach einem der vorherigen Ansprüche zur Durchführung des Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere in einem Müllfahrzeug.
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