CN103419791B - 用于调整内燃机的损耗扭矩的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于调整内燃机（2）的损耗扭矩的方法，所述方法具有以下步骤：‑借助于与所述内燃机（2）耦合的电动机（3、12）牵引所述内燃机（2），其中不向所述内燃机（2）输送燃料；‑在牵引所述内燃机（2）时求得关于所述电动机（3、12）的功率消耗的指标；‑根据所述电动机（3、12）的确定了的功率消耗调整所述损耗扭矩（MVKM）。

Description

用于调整内燃机的损耗扭矩的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种在用于运行机动车的马达系统中的内燃机、尤其涉及一种用于调整内燃机的损耗扭矩或者拖拽力矩的方法。
背景技术
为了运行马达系统需要确定驱动马达的、主要由驱动马达的内摩擦确定的拖拽力矩或者辅助机组的损耗扭矩。这目前借助于合适的、例如形式为特性曲线或者特性场的模型函数实现，其根据运行点或者根据驱动马达的状态参量确定拖拽力矩或者损耗扭矩。
为了补偿特性曲线或者特性场中给出的损耗扭矩在马达系统的使用寿命期间或者在由制造引起的构件变化期间出现的偏差，一般永久地、连续地或者定期地调整所述偏差。
目前，在作为驱动马达的内燃机中在非常受限制的运行条件下进行损耗扭矩调整，所述非常受限制的运行条件例如以空转阶段作为先决条件。在驱动马达、尤其内燃机的空转运行中，在与外部载荷解耦的情况下将转速调整到预先给定的空转转速。空转调节部包括PID调节器，所述PID调节器的积分器求得积分份额。如果所述积分份额在空转运行期间处于稳态（eingeschwungen），那么能够使用所述积分份额的值求得修正参量，所述修正参量用于调整由模型函数求得的损耗扭矩。然而，在新的用内燃机驱动的车辆中尝试通过使用起动/停止策略降低内燃机在空转中运行的运行时间。
在文献DE 10 2008 054 757 A1中，为了补偿损耗扭矩的依赖于温度的波动提出了一种方法，其中根据驱动马达的当前运行点提供修正参量并且根据当前运行点上的参考函数以修正参量加载损耗扭矩。
发明内容
按本发明规定了按权利要求1所述的用于调整驱动马达的损耗扭矩的方法以及按并列的权利要求所述的装置、马达系统、计算机程序以及计算机程序产品。
本发明的其它的有利的设计方案在从属权利要求中进行说明。
根据第一方面，规定一种用于调整内燃机的损耗扭矩的方法，具有以下步骤：
-借助于与内燃机耦合的电动机拖拽内燃机，其中不向内燃机输送燃料；
-在拖拽内燃机时求得关于电动机的功率消耗的指标；
-根据电动机的确定了的功率消耗调整损耗扭矩。
上述方法的思想在于，在其中内燃机借助于电动机、例如借助于起动马达或者在混合式马达系统中能够进行拖拽的系统中，能够求得为了拖拽在不打火的状态下的内燃机所需的拖拽力矩。通过拖拽没有主动运行的内燃机，能够借助于关于为了拖拽内燃机所需的电功率的、耦合的电动机的电流消耗调整或者确定用于损耗扭矩的修正参量。这具有以下优点，即在具有电动机作为起动马达的马达系统中或者在具有解耦的输出系以及耦合的电动机的混合式马达系统中，在起动过程中能够调整损耗扭矩。经常或者能够以足够的频率引起这种运行状态。这即使在目前将空转运行方式用于调整损耗扭矩的马达系统中极少采用，但仍实现了调整内燃机的损耗扭矩的替代方案。
损耗扭矩的确定尤其用于求得全部提供的耦合扭矩以及对于内燃机而言所需的摩擦力矩。
此外能够通过以修正参量加载预先给定的初始损耗扭矩调整损耗扭矩，所述初始损耗扭矩说明了初始状态中内燃机的损耗扭矩，其中根据事先求得的调整了的损耗扭矩与电动机的通过所求得的关于电动机功率消耗的指标而确定的拖拽扭矩之间的偏差匹配修正参量。
根据一种实施方式，仅当所述在数值上的偏差超过了预先给定的阈值时才匹配所述修正参量。
所述修正参量能够根据事先求得的调整了的损耗扭矩与电动机的拖拽扭矩之间的偏差的大小增大或者减少地进行匹配。
根据一种实施方式，在脱耦的状态下能够以确定的第一转速和确定的第一功率消耗运行电动机，并且在与内燃机耦合的状态下能够以确定的第二转速和确定的第二功率消耗运行电动机，其中根据第一和第二转速并且根据第一和第二功率消耗确定关于当前的损耗扭矩的指标，其中根据关于当前的损耗扭矩的指标匹配调整了的损耗扭矩。
尤其能够在第一和第二转速恒定时或者在第一和第二功率消耗恒定时确定关于当前的损耗扭矩的指标。
关于电动机的功率消耗的指标能够相当于关于电动机的电动机电流的指标。
根据另一方面，规定一种装置、尤其计算单元，用于调整内燃机的损耗扭矩，其中构造所述装置用于：
-借助于与内燃机耦合的电动机拖拽内燃机，其中不向内燃机输送燃料；
-在拖拽内燃机时求得关于电动机的功率消耗的指标；
-根据电动机的确定了的功率消耗调整损耗扭矩。
根据另一方面，设置一种马达系统，其包括：
-内燃机；
-电动机，尤其用于发动内燃机的起动马达或者混合式马达系统中的能够与内燃机耦合的驱动马达；以及
-上面所述的装置。
根据另一方面，规定一种具有程序代码段的计算机程序，从而当计算机程序在计算机或者上述装置上运行时实施上述方法的所有步骤。
根据另一方面，规定一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包含储存在计算机可读的数据载体上的程序代码，并且当所述程序代码在数据处理装置上运行时实施上述方法。
附图说明
下面根据附图详细解释本发明的优选的实施方式。在此：
图1示出具有内燃机和起动马达的马达系统；
图2示出用于说明调整图1的马达系统的内燃机的损耗扭矩的方法的流程图；
图3示出具有内燃机和电动机的混合式马达系统；并且
图4示出用于说明调整图3的混合式马达系统中内燃机的损耗扭矩的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了具有内燃机2的马达系统1。所述内燃机2可以相应于汽油机、柴油机或者其它类型的内燃机。
所述内燃机2能够借助于起动马达3得以起动，所述起动马达能够以合适的方式与内燃机2的曲轴4耦合。此外，对起动马达3进行通电并且由此将拖拽力矩施加到内燃机2上。
所述内燃机2借助于马达控制设备5以已知的方式运行，例如通过触发信号AS来调整节气门的位置用于预先规定输送的空气量，用于确定燃料喷入内燃机2的汽缸中的喷入时刻并且确定喷入持续时间以确定有待喷入的燃料量，用于预先规定用于点燃内燃机2的汽缸中的燃料/空气混合物的点火装置的点火时刻以及类似参量。为此，所述马达控制设备5从外部接收关于预先给定的力矩要求M的指标并且以已知的方式将其转换成相应的触发信号AS，以触发内燃机2。
根据运行点在马达控制设备5中求得用于内燃机2的触发信号AS，为此，马达控制设备5从内燃机2接收运行参量BG。所述运行参量例如能够包括传感器参量，例如曲轴4的转速的转速信号、关于在内燃机2的空气输送区段中输送给内燃机的空气质量流的指标、λ值以及其它传感器参量。
内燃机2的输出轴6能够通过离合器7与输出系8耦合，从而提供用于驱动通过马达系统1运行的机动车的输出扭矩或者类似参量。为了运行马达系统1并且尤其为了求得尤其在自动变速器中所需要的有待提供的离合器扭矩，或者为了确定内燃机2中的摩擦力矩，需要获悉内燃机2的当前的损耗扭矩。所述损耗扭矩相当于通过内燃机的摩擦以及其它影响确定的并且反作用于由内燃机2提供的驱动力矩的力矩。实际上的损耗扭矩依赖于许多因素并且能够通过内燃机2的使用寿命并且根据环境条件改变。
因此规定，提供一种用于调整损耗扭矩的方案。调整在本文中是指使一种值、例如修正参量适应于或者匹配于实际的物理条件，从而使得系统行为适应于物理条件。
下面结合图2的流程图基于内燃机2的起动过程详细描述用于调整损耗扭矩的方法。
如果在询问步骤S1中确定，应该起动内燃机2（选择：是），那么用步骤S2继续所述方法。否则（选择：否）跳回到步骤S1。
在步骤S2中，将电压、一般是车载电网电压接入到起动马达3上以拖拽内燃机2。起动马达3的起动一般通过接通电机开关、例如继电器或者接触器从而将电池电压接入到起动马达3上实现。起动马达3在离合器7脱耦时拖拽内燃机2，从而仅仅将反作用于由起动马达提供的拖拽扭矩的力矩确定为有待调整了的损耗扭矩。
在下面的步骤S3中，当前在没有给内燃机2输送燃料并且起动马达3以恒定转速使内燃机2运动的阶段期间，尤其通过测量马达电流确定起动马达3的电流消耗。在步骤S4中能够根据模型函数由起动马达3的所求得的电流消耗计算拖拽力矩。此外能够例如根据实际的车载电网电压、起动马达3的温度以及其它因素考虑起动马达3的依赖于运行点的效率，从而使由起动马达3提供的拖拽力矩精确化。替代地，能够依赖于上述参量根据预先给定的特性场确定所产生的拖拽力矩。
为了调整损耗扭矩一般确定修正参量，所述修正参量是例如在投用内燃机2之前在试验台上确定的、预先给定的初始损耗扭矩与在实际运行中当前的损耗扭矩之间的偏差。在步骤S5中可以规定，所述修正参量以相加、相乘的方式或者以其它合适的方式加载预先给定的初始损耗扭矩，从而获得调整了的损耗扭矩。
在步骤S6中将当前由起动马达3提供的拖拽力矩与当前调整了的损耗扭矩进行比较，并且如果确定所述调整了的损耗扭矩与所述由起动马达3提供的拖拽扭矩之间的数值上的偏差超过了预先给定的阈值（选择：是），那么在步骤S7中实现对修正参量的匹配或者调整并且随后跳回到步骤S5，从而在那里计算新的调整了的损耗扭矩。如果所述调整了的损耗扭矩与所述由起动马达3提供的拖拽扭矩之间的数值上的偏差小于预先给定的阈值（选择：否），那么不匹配修正参量并且结束所述方法，并且对于其它马达函数而言基于最终计算的调整了的损耗扭矩。
在步骤S7中，能够通过根据温度、所使用的润滑剂的粘度以及其它参数重新计算所述修正参量实现对修正参量的调整。此外，能够通过逐步匹配最终有效的修正参量实现对修正参量的调整，也就是说如果所述拖拽扭矩与所述调整了的损耗扭矩之间存在正偏差，提高修正参量；如果所述偏差是负的，那么使修正参量缩小（减小）预先确定的数值。作为替代方案，能够通过直接引入所述拖拽扭矩与所述调整了的损耗扭矩之间的偏差抑制修正参量，从而在偏差很大时限制对修正参量的调整。
此外，能够基于起动马达3的功率消耗进行调整。为此，将在内燃机2的起动过程的确定的阶段中的、在替代的步骤S6中求得的、当前的功率消耗与在当前的运行范围中的、在起动过程的确定的阶段期间的、目前已知的或者预期的功率消耗进行比较。所述在运行范围中预期的功率消耗由预先给定的其它特性场确定，所述其他特性场将以修正参量加载了的初始损耗扭矩分配给起动马达3的相应的功率消耗。
如果确定所求得的当前的功率消耗与起动马达3的预期的功率消耗之间的数值上的偏差超过预先给定的阈值，那么在步骤S7中例如根据运行点参量重新计算修正参量或者如前面所述根据起动马达3的所求得的当前的功率消耗与由所述其它特性场给出的预期的功率消耗之间的偏差逐步匹配、也就是增大或者减少修正参量。
作为替代方案，也能够在步骤S7中直接由功率差、也就是由起动马达3消耗的电功率与起动马达3的从所述其它特性场给出的功率之间的差，确定匹配修正参量的大小，从而在偏差很大时限制修正值的修正步骤，以避免修正值的波动。
在图3中示出了混合式马达系统10，所述混合式马达系统包括布置在共同的输出轴13上的内燃机11和电动机12。在内燃机11和电动机12之间设置了第一离合器装置14，用以断开输出系13，从而使得内燃机11能够与电动机12耦合。
所述马达系统10通过马达控制设备15以已知的方式运行，例如通过触发信号AS来调整节气门的位置用于预先规定输送的空气量，用于确定燃料喷入内燃机11的汽缸中的喷入时刻并且确定喷入持续时间以确定有待喷入的燃料量，用于预先规定用于点燃内燃机11的汽缸中的燃料/空气混合物的点火装置的点火时刻以及类似参量。为此，所述马达控制设备15从外部接收关于预先给定的力矩要求M的指标并且以已知的方式将其转换成相应的触发信号AS，以触发内燃机2。
根据运行点在马达控制设备15中求得用于内燃机11的触发信号AS，为此，马达控制设备15从内燃机11接收运行参量BG。所述运行参量例如能够包括传感器参量，例如曲轴的转速的转速信号、关于在内燃机11的空气输送区段中输送给内燃机的空气质量流的指标、λ值以及其它传感器参量。
在电动机12的输出侧设置了第二离合器装置16，以将电动机12从输出系13解耦，从而不提供用于驱动以马达系统10运行的机动车的扭矩。
所述马达控制设备15除了执行用于运行内燃机11的函数之外还执行驱动策略，通过所述驱动策略调整有待由内燃机11和电动机12提供的部分驱动力矩的份额。如此，用于驱动机动车的全部扭矩不仅能够仅仅通过电动机12（在第一离合器装置14打开并且第二离合器装置16闭合时）而且也能够仅仅通过内燃机11（在离合器装置14、16闭合并且电动机12没有被触发、也就是没有通电流时）并且还能够共同地由内燃机11以及电动机12（在离合器装置14、16闭合并且电动机12被触发时）运行。
即使在上面所描述的混合式马达系统10中，也需要获悉内燃机11的当前的损耗扭矩。结合根据图4的、用于示出调整损耗扭矩的方法过程的流程图详细描述对内燃机11的损耗扭矩的调整。
为此，如果在步骤S11中确定应该对所述损耗扭矩进行调整时（选择：是），那么用步骤S12继续所述方法。否则（选择：否）跳回到步骤S11。
在步骤S12中，在离合器装置14、16打开时以预先给定的转速n1运行电动机12，从而无负载地旋转所述电动机。在确定的预先给定的转速n1下的功率消耗或者通过测量（例如在已知接入电压时通过电流测量或者通过电流和电压测量）或者能够通过预先给定的电动机特性场或者通过合适的马达函数确定电动机12的功率消耗。由此，根据电动机12的预先给定的转速n1，在电动机12的几乎不加载的运行中已知相应于电动机12的损耗功率的功率消耗。
如果电动机12达到了预先给定的转速n1，那么在步骤S13中闭合第一离合器装置14并且由此拖拽内燃机11。在此，内燃机11不点火，从而使所述内燃机被动地仅仅通过电动机12驱动地随同运转。
在步骤S14中计算当前的损耗扭矩。
根据第一替代方案，所述电动机12的功率消耗能够在第一离合器装置14接合时保持恒定，由此在离合器装置14接合时得到接合之前电动机12的转速n1与接合之后电动机12的转速n2之间的转速差。通过所述转速差能够计算内燃机11的损耗扭矩。
适用于以下等式：
P 1=M E * n1
P 2=(M VKM +M E ) * n2。
其中ME相应于电动机的拖拽力矩，MVKM相应于内燃机的损耗力矩，P1相应于第一离合器装置14接合之前电动机的功率消耗并且P2相应于第一离合器装置14接合之后电动机的功率消耗。
当P1= P2=const.时，以下等式：
适用于转速为n2时的损耗扭矩。
根据第二替代方案，能够将电动机12的转速调节成恒定的，从而在离合器装置14接合之后能够由接合之前的功率消耗P1与离合器装置14接合之后的功率消耗P2的差计算出损耗扭矩。
在n1= n2=n时，适用于以下等式：
。
如此求得的损耗扭矩MVKM在步骤S15中与事先求得的损耗扭矩进行比较。如果在步骤S16中确定了所述偏差在数值上大于预先给定的阈值（选择：是），那么能够在步骤S17中相应地以修正值修正之前所求得的损耗扭矩，例如通过朝着最终确定的损耗扭矩的方向逐步匹配事先确定的损耗扭矩，如上所述。作为替代方案，能够采用在步骤S14中求得的损耗扭矩作为运行马达函数所需的损耗扭矩。
为了考虑电动机12的时效以及其特性，可以规定，一旦在用于调整预先确定的转速的、预先给定的电触发中得到所述电流消耗与通过特性场预先给定的电流消耗之间的偏差，所述偏差超过预先给定的阈值时，就能够借助于其它修正值修正电动机12的转速/电流消耗比。如果是这种情况，那么能够调整其它用于调整电动机12的转速的修正值。

Claims (9)

1.一种用于调整内燃机（2）的损耗扭矩的方法，所述方法具有以下步骤：
-借助于与所述内燃机（2）耦合的电动机（3、12）牵引所述内燃机（2），其中不向所述内燃机（2）输送燃料；
-在牵引所述内燃机（2）时求得关于所述电动机（3、12）的功率消耗的指标；
-根据所述电动机（3、12）的确定了的功率消耗调整所述损耗扭矩（MVKM），
其中在脱耦的状态下以确定的第一转速和确定的第一功率消耗运行所述电动机（3、12），并且在与所述内燃机（2）耦合的状态下以确定的第二转速和确定的第二功率消耗运行所述电动机（3、12），其中根据所述第一和第二转速（n1、n2）并且根据第一和第二功率消耗（P1、P2）确定关于当前的损耗扭矩的指标，其中根据所述关于当前的损耗扭矩（MVKM）的指标匹配调整了的损耗扭矩，其中在所述第一和第二转速恒定时或者在所述第一和第二功率消耗恒定时确定所述关于当前的损耗扭矩的指标。
2.按权利要求1所述的方法，其中通过以修正参量加载预先给定的初始损耗扭矩调整所述损耗扭矩（MVKM），其中根据事先求得的调整了的损耗扭矩（MVKM）与所述电动机（3、12）的通过所述求得的关于电动机（3、12）功率消耗的指标确定的牵引扭矩之间的偏差匹配所述修正参量。
3.按权利要求2所述的方法，其中仅当在数值上的所述偏差超过预先给定的阈值时才匹配所述修正参量。
4.按权利要求2或3所述的方法，其中根据所述事先求得的调整了的损耗扭矩（MVKM）与所述电动机（3、12）的牵引扭矩之间的偏差的大小增大或减少地匹配所述修正参量。
5.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述关于电动机（3、12）的功率消耗的指标相当于关于所述电动机（3、12）的电动机电流的指标。
6.一种装置，所述装置用于调整内燃机（2）的损耗扭矩，其中构造所述装置用于：
-借助于与所述内燃机（2）耦合的电动机（3、12）牵引所述内燃机，其中不向所述内燃机（2）输送燃料；
-在牵引所述内燃机（2）时求得关于所述电动机（3、12）功率消耗的指标；
-根据所述电动机（3、12）的确定了的功率消耗调整损耗扭矩，
其中在脱耦的状态下以确定的第一转速和确定的第一功率消耗运行所述电动机（3、12），并且在与所述内燃机（2）耦合的状态下以确定的第二转速和确定的第二功率消耗运行所述电动机（3、12），其中根据所述第一和第二转速（n1、n2）并且根据第一和第二功率消耗（P1、P2）确定关于当前的损耗扭矩的指标，其中根据所述关于当前的损耗扭矩（MVKM）的指标匹配调整了的损耗扭矩，其中在所述第一和第二转速恒定时或者在所述第一和第二功率消耗恒定时确定所述关于当前的损耗扭矩的指标。
7.一种按权利要求6所述的装置，其中所述装置构造为计算单元。
8.一种马达系统（1），所述马达系统包括：
-内燃机（2）；
-电动机（3、12）；以及
-按权利要求6或7所述的装置。
9.一种按权利要求8所述的马达系统（1），其中所述电动机构造为用于发动所述内燃机（2）的起动马达（3）或者是混合式马达系统（10）中的、能够与所述内燃机（2）耦合的驱动马达（12）。
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