專利名稱：用于在汽車中進行消耗優化的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于對汽車用內燃機進行消耗優化的 一種方法和 一種裝置。
背景技術：
在汽車中，駕駛員通過加速踏板的操縱、也就是說通過加速踏板 位置來預先設定汽車的駕駛員期望-扭矩或者說駕駛員期望-發動機功 率，在此要利用所述扭矩來驅動汽車。在裝有內燃機的汽車上，所述 加速踏板位置在此基本上相當于機械節流閥的位置，該節流閥控制輸 送給發動機的空氣供給。不僅可以以機械方式而且可以以電氣方式來 構造在所述加速踏板和節流閥之間的連接。在后一種情況中，通過分 配特性曲線將所述節流閥的提供的調節值的形式的位置分配給所述加 速踏板位置。將加速踏板值分配給所述加速踏板位置，其中最大的加 速踏板值要么相當于絕對最大可能的扭矩，要么相當于當前最大可能 的扭矩。也就是說，駕駛員對小于最大可能的發動機功率的發動機功 率"根據感覺"操縱加速踏板并且為調用最大可能的發動機功率而使 加速踏板產生最大偏移。但是對駕駛員來說，不可能如此操縱所述加速踏板，從而使汽車 在消耗優化的情況下運行，因為消耗優化的最大發動機功率通常小于 最大可能的發動機功率一個無法由駕駛員來確定的差值，并且因此相 應的與加速踏板位置的分配關系無法立即由汽車的駕駛員來確定。發明內容因此，本發明的任務是提供用于汽車的一種方法和一種裝置，駕 駛員利用該方法可以消耗最優地運行汽車。該任務通過按權利要求1所述的方法以及通過按并列權利要求所 述的裝置得到解決。本發明的其它優選的設計方案在從屬權利要求中說明。按照第 一方面，設置 一種方法用于消耗最優地運行汽車的內燃機。 依賴于加速踏板的位置按照調節值來調節內燃機的發動機功率，其中 所迷加速踏板可以在機械上指定的、處于初始位置和特定的加速踏板位置之間的第 一調節范圍內進行調節。通過將所述加速踏板調節到特 定的加速踏板位置上，用關于當前發動機轉速消耗最優的發動機功率 來觸發所述內燃機，其中，消耗最優的發動機功率在當前發動機轉速 下引起最小的燃料消耗。此外，按照分配函數相應地將在所述第一調節范圍內的加速踏板 位置分配給調節值，其中所述相應的調節值用相應的、在當前發動機 轉速下處于最小可能的發動機功率和消耗最優的發動機功率之間的發 動機功率來觸發所述內燃機。在所述第一調節范圍內按照一種連續的分配函數將所述加速踏板 位置分配給調節值。優選借助于所述調節值來調節噴射的燃料量或節流閥的開度。按照 一種實施方式，所述特定的加速踏板位置相當于所述加速踏 板在最大偏轉位置中的止擋。在所述第一調節范圍的特定的加速踏板位置后面設置加速踏板的 第二調節范圍，其中在所述加速踏板從所述第 一調節范圍偏轉到第二 調節范圍中時需要一個相對于在所述第一調節范圍內的偏轉所必需的 偏轉力提高的偏轉力。按照另一種分配函數，相應地將在所述第二調 節范圍內的加速踏板位置分配給其它用于調節發動機功率的調節值。 所述相應的其它的調節值按照另一種分配函數用相應的、在當前發動 機轉速下處于消耗最優的發動機功率和最大可能的發動機功率之間的 發動機功率來觸發所述內燃機。按照 一種實施方式，在 一種與所述消耗最優的運行方式不同的正 常運行方式中在特定的加速踏板位置上用一種關于當前發動機轉速最 大可能的發動機功率來觸發所述內燃機。依賴于手動輸入，可以選擇正常運行方式或降低消耗的運行方式。按照另一方面，設置一種用于用一種可通過調節值來說明的發動機功率來觸發汽車內燃機的裝置。所述裝置包括加速踏板，用于按照所述調節值依賴于該加速踏板的位置來調節所述內燃機的發動機功率，其中所述加速踏板可以在一個機械上指定的、處于一個初始位置 和一個特定的加速踏板位置之間的第一調節范圍內進行調節，并且所述裝置包括一個控制單元，用于通過將加速踏板調節到所述第一調節 范圍的特定的加速踏板位置上這種方式用一種關于當前發動機轉速消耗最優的發動機功率來觸發所述內燃機，其中所述消耗最優的發動機 功率在當前發動機轉速下引起最小的燃料消耗。此外，所述加速踏板設有一個機械上指定的第二調節范圍，該第 二調節范圍緊接在所述第 一調節范圍后面，其中在所述加速踏板從所 述第一調節范圍偏轉到所述第二調節范圍中時需要一個相對于在所述 第 一 調節范圍中的偏轉所需要的偏轉力提高的偏轉力。在此所述控制 單元設置用于按照另一種分配函數將在所述第二調節范圍內的加速踏 板位置相應地分配給其它用于調節發動機功率的調節值，其中所述相 應的其它的調節值用相應的、在當前發動機轉速下處于消耗最優的發 動機功率和最大可能的發動機功率之間的發動機功率來觸發所述內燃機。
下面借助于附圖對本發明優選的實施方式進行詳細解釋。其中圖1是按照本發明的一種實施方式的根據加速踏板位置來觸發內 燃機的裝置的示意圖；并且圖2是根據轉速和功率對內燃機的消耗最優地運行進行說明的曲 線圖表。
具體實施方式
圖1示意示出了用于汽油發動機的加速踏板控制裝置。該加速踏 板控制裝置包括與控制單元2相連接的加速踏板1,所述控制單元2在 內燃機的進氣區段4中按照調節值來控制節流閥3的位置。所述進氣 區段4將空氣導送給內燃機的進氣管(未示出)，空氣-燃料混合物通 過該進氣管導送到燃燒室中。所述加速踏板1不僅可以比如通過連桿 與所述控制單元2機械連接，而且也可以與所述控制單元2電連接。 在此所說明的實施方式涉及后一種情況。在這種情況下，所述加速踏 板1設有一個位置傳感器，比如電位計，用于根據加速踏板位置來提 供一個電阻，該電阻被所述控制單元2所截獲并且由此求出加速踏板 位置。作為替代方案，也可以借助于其它電參數比如作為電容、電感、 電信號的頻率及類似參數向所述控制單元2提供加速踏板位置。在此 比如根據所述加速踏板1在初始位置(加速踏板的未操縱的位置)直 到最大偏轉的位置(第一加速踏板位置)之間的成比例的偏轉將所述 加速踏板位置分配給相應的加速5#板值。這比如通過將所述加速踏板值直接分配給按百分比的偏轉來進行，比如所述加速踏板值可以具有一個處于0到100%之間的數值。所述控制單元2現在從所提供的加速踏板值求出一個調節值，利 用該調節值確定所述節流閥3的位置。迄今為止普遍地基本上按照一 種線性的或者至少連續的函數根據所述調節值也就是說節流閥位置來 描繪所述加速踏板值，從而在所述加速踏板1的最大偏轉的位置上所 述節流閥將所述進氣區段4完全打開，用于調用最大可能的發動機功 率。完全打開所述節流閥，是為了達到最大的發動機功率，也就是最 大的扭矩，但是節流閥的完全打開并不相當于內燃機消耗最佳地運行， 在內燃機消耗最佳地運行時在一個特定的發動機轉速n上存在最小的 燃料消耗率。在圖2中繪出一張圖表，該圖表借助于粗體繪出的上面的特性曲 線來表明在特定的發動機轉速n時最大的發動機功率。此外，可以從 該圖表中得知在特定的發動機轉速n時在發動機功率低于最大發動機 功率時燃料消耗的數值。在該圖表中作為等高線將燃料消耗的數值表 示為每千瓦小時排出的二氧化碳C02的重量。可以看出，在從大約1000 到3000轉/分鐘的轉速范圍內，通過虛線來表示的最佳值大約比最大發 動才幾功率低20°/。。也就是說，在特定的轉速時消4毛最優的運行存在于 相應減小的發動機功率上。駕駛員不可能通過相應的加速踏板位置來 達到消耗最優的運行，因為他沒有得到關于何時達到對消耗最優的區 域來說最佳的加速踏板位置這方面的說明。按照本發明的第一實施方式，在所述控制單元2中實現了一個用 于求出所述調節值的求取單元，在該求取單元中比如實現發動機綜合 特性曲線(通用分配函數)，該發動機綜合特性曲線可以在查找表格 中或者利用相應的換算公式及類似方法來實現，由此從代表著加速踏 板1的加速踏板位置的加速踏板值中依賴于提供的關于當前發動機轉 速n的說明來求出一個代表著所述節流閥的位置的調節值，所述節流 閥的最大打開的位置相當于由虛線表明的消耗降低的最佳值。換句話 說，駕駛員在完全操縱加速踏板1時，也就是說將加速踏板置于最大 偏轉位置中時沒有得到最大可能的發動機扭矩，而是得到與其相比降 低了的扭矩，該扭矩相當于特定的發動機功率，在該發動機功率上產 生最小的燃料消耗率。發動機的一種這樣的降低消耗的運行方式可以比如自動地通過(未示出的)發動機控制裝置通過運行方式信號s來顯示。可以比如 在表明油箱填注程度低于油箱填注閾值時自動地產生所述運行方式信 號s。作為替代方案或者附加方案，可以手動地通過駕駛員比如通過開 關操縱來預先設定所述運行方式信號s。依賴于該運行方式信號s，要么以消耗最優的運行方式按照在所述控制單元2中存在的發動機綜合 特性曲線為進行消耗優化將相應于加速踏板位置的加速踏板值轉換為 相應的用于節流閥位置的調節值。要么將所述加速踏板值象通常一樣 以正常運行方式基本上按照一種線性的或者至少連續的函數轉換為用流閥位置，、使得所述力:速踏i的最大偏轉相;于用^最大可能的發動機功率的節流閥位置。所述運行方式信號s也可以通過可手動操縱的開關的開關位置來預先設定，利用該開關，汽車駕駛員可以選擇消耗 最優的運行或者說具有最大發動機功率的運行。該開關可以布置在儀 表板上。作為替代方案，所述開關可以處于加速踏板的終端位置上(最大 偏轉)，使得駕駛員在加速踏板完全偏轉時可以在消耗最優的運行方 式和正常運行方式之間切換。借助于所述調節值來調節節流閥位置，在此按照在圖2中以圖形 示出的曲線圖表借助于發動機綜合特性曲線來為每種輸送給所述控制 單元2的發動機轉速確定所述調節值。在2200轉/分鐘的發動機轉速上， 在所述發動機綜合特性曲線中，將所述加速踏板值的整個范圍分配給 發動機功率的在消耗最優的運行中可能的、處于O到14kW(直至所述 虛線)之間的范圍，使得所述最大可能的加速踏板偏轉相當于14kW的 發動機功率并且將相應的用于節流閥位置的調節值分配給這個數值。 而后在非消耗最優的運行中，將所述加速踏板值的整個范圍分配給所 述發動機功率的在正常運行中可能的、處于0和18kW (直至粗體繪出 的線條)之間的范圍。按照本發明的第二實施方式，所述加速踏板1在初始位置和最大 可能的偏轉位置之間設有機械阻力，該機械阻力在所述加速踏板1的 第一調節范圍內允許由駕駛員正常操縱加速踏板直至一個特定的、代表著加速踏板-閾值比如80%的加速踏板位置，并且在所述加速踏板-閾值上需要一個提高的力，用于將加速踏板超過所述加速踏板-閾值完 全朝最大偏轉的位置的方向移到第二調節范圍內。這可以通過以下方 法來實施，即在所述加速踏板-閾值上僅僅必須克服一個具有提高的機 械阻力的閾值，其中在克服所述閾值之后，加速踏板1可以以和在所 述特定的加速踏板位置之前的區域中相同的阻力移動。作為替代方案，所述機械阻力可以自相當于加速踏板-閾值的加速 踏板位置起一直提高到所述加速踏板1的最大偏轉位置，以便駕駛員 在使加速踏板1繼續偏轉時由于提高的反壓力注意到，他現在處于汽 車的 一種非消耗最優的運行方式中。用于確定加速踏板的反壓力的機 械阻力也可以在自相當于加速踏板-閾值的加速踏板位置起直至加速踏 板1的最大偏轉位置的范圍內變化。尤其為此所述機械阻力可以隨加 速踏板偏轉的增加而增加。在這種實施方式中，所述控制單元2設置用于按照所述發動機綜 合特性曲線為節流閥的消耗最優的調節在初始位置和加速踏板-閾值之 間分配加速踏板值，從而在特定的相當于加速踏板-閾值的加速踏板位 置上得到一個用于觸發內燃機(節流閥)的調節值，該調節值相當于 在特定的發動機轉速n上最小的燃料消耗率。通過在所述加速踏板-閾 值上的阻力，駕駛員在操縱加速踏板1時感覺到，何時達到最大的、 在纟肖耗最優的運行中可以調用的發動機功率。如果駕駛員想離開消耗最優的運行并且調用更高的發動機功率， 那么他可以通過增強的作用于加速踏板上的壓力來克服在特定的加速 踏板位置上的阻力并且調用更高的發動機功率。但是，通過所述加速 踏板1的更高的阻力駕駛員知道，他現在已離開消耗最優的運行。通 過加速踏板1的回調，駕駛員可以毫無困難地再度返回到消耗最優的 運行中。在第二實施方式中，將初始位置和特定的加速踏板位置的加速踏 板值分配給在消耗最優的運行方式中從0到最大的發動機功率的發動 機功率，也就是說分配給具有最小的燃料消耗率的發動機功率。在所 述特定的加速踏板位置和最大偏轉的加速踏板位置之間的加速踏板位 置相應地分配給處于在最小的燃料消耗率上的發動機功率直至在預先 給定的發動機轉速n上的最大可能的發動機功率之間的范圍。該方法也可以用在柴油發動機上，其中代替節流閥3的調節可以 在柴油發動機上借助于調節值來調節噴射的燃料量。
權利要求
1.用于消耗最優地運行汽車內燃機的方法，其中依賴于加速踏板的位置按照調節值來調節內燃機的發動機功率，其中所述加速踏板(1)可在機械上指定的、處于初始位置和特定的加速踏板位置之間的第一調節范圍內調節，其中通過將所述加速踏板(1)調節到特定的加速踏板位置上用關于當前發動機轉速消耗最優的發動機功率來觸發所述內燃機，其中所述消耗最優的發動機功率在當前發動機轉速(n)下引起最小的燃料消耗。
2. 按權利要求l所述的方法，其中按照分配函數將在所述第一調 節范圍內的加速踏板位置分配給相應的調節值，其中所述相應的調節 值用相應的、在當前發動機轉速下處于最小可能的發動機功率和所述 消耗最優的發動機功率之間的發動機功率來觸發所述內燃機。
3. 按權利要求2所述的方法，其中按照連續的分配函數將在所述 第一調節范圍內的加速踏板位置分配給調節值。
4. 按權利要求1到3中的任一項所述的方法，其中借助于所述調 節值來調節噴射的燃料量或者節流閥(3)的開度。
5. 按權利要求1到4中的任一項所述的方法，其中所述特定的加 速踏板位置對應于該加速踏板在最大偏轉位置中的止擋。
6. 按權利要求1到4中的任一項所述的方法，其中根據所述第一 調節范圍的特定的加速踏板位置來設置所述加速踏板(1)的第二調節 范圍，其中在所述加速踏板(1)從所述第一調節范圍偏轉到所述第二 調節范圍中時需要相對于在所述第一調節范圍中的偏轉必需的偏轉力 提高的偏轉力，其中按照另一種分配函數相應地將在所述第二調節范 圍內的加速踏板位置分配給其它用于調節發動機功率的調節值，其中所述相應的其它調節值按照另一種分配函數用相應的、在當 前發動機轉速下處于消耗最優的發動機功率和最大可能的發動機功率 之間的發動機功率來觸發內燃機。
7. 按權利要求1到6中的任一項所述的方法，其中在與所述消耗 最優的運行方式不同的正常運行方式中在特定的加速踏板位置上用關 于當前發動機轉速最大可能的發動機功率來觸發所述內燃機。
8. 按權利要求1到7中的任一項所述的方法，其中依賴于手動輸 入尤其通過所述加速踏板(1)的最大偏轉來選擇正常運行方式或者降 寸氐消庫毛的運4于方式。
9. 用于用可通過調節值預先設定的發動機功率來觸發汽車內燃機 的裝置，具有加速踏板(1),用于按照所述調節值依賴于該加速踏板的位 置來調節所述內燃機的發動機功率，其中所述加速踏板可以在機械上 指定的、處于初始位置和特定的加速踏板位置之間的第一調節范圍內 進行調節，并且具有控制單元(3),用于通過將加速踏板調節到所述第一調節范 圍的特定的加速踏板位置上用關于當前發動機轉速消耗最優的發動機 功率來觸發所述內燃機，其中所述消耗最優的發動機功率在當前發動 機轉速下引起最小的燃料消耗。
10. 按權利要求9所述的裝置，其中所述加速踏板(1 )設有機械 上指定的第二調節范圍，該第二調節范圍緊接在所述第一調節范圍后 面，其中在所述加速踏板(1)從所述第一調節范圍偏轉到所述第二調 節范圍中時需要相對于在所述第一調節范圍中的偏轉所需要的偏轉力 提高的偏轉力，其中所述控制單元(2)設置用于按照另一種分配函數將在所述第 二調節范圍內的加速踏板位置相應地分配給其它用于調節發動機功率 的調節值，其中所述相應的其它調節值用相應的、在當前發動機轉速下處于 消耗最優的發動機功率和最大可能的發動機功率之間的發動機功率來 觸發內燃才幾。
全文摘要
本發明涉及一種消耗最優地運行汽車內燃機的方法，其中依賴于加速踏板的位置按照調節值來調節內燃機的發動機功率，其中所述加速踏板(1)可以在機械上指定的、處于初始位置和特定的加速踏板位置之間的第一調節范圍內進行調節，其中通過將所述加速踏板(1)調節到特定的加速踏板位置上用關于當前發動機轉速消耗最優的發動機功率來觸發所述內燃機，其中所述消耗最優的發動機功率在當前發動機轉速(n)下引起最小的燃料消耗。
文檔編號F02D33/00GK101255824SQ20081008251
公開日2008年9月3日 申請日期2008年2月27日 優先權日2007年2月28日
發明者E·-J·法克爾曼, T·溫特, U·鮑爾, W·齊格勒 申請人:羅伯特·博世有限公司