CN107042819B - 用于使内燃机运行的方法和控制装置以及机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使驱动装置的内燃机(3)运行的方法(14)。该方法包括根据已切断的内燃机(3)的起动要求借助于驱动装置的驱动组件(4,5,6)将内燃机的内燃机转速(nVKM)直接调节(15,16,18)到目标转速上，其中，目标转速随时间变化。尤其地，同时禁用怠速调节器。

Description

用于使内燃机运行的方法和控制装置以及机动车
技术领域
本发明涉及一种用于使驱动装置、例如混合动力驱动部的内燃机运行的方法和控制装置。此外，本发明涉及一种机动车，其带有具有内燃机的驱动装置和用于使内燃机运行的控制装置。
背景技术
带有具有内燃机和可与内燃机相联结的电动机的混合动力驱动部的车辆是广泛流行的。为了起动内燃机，通过外部力矩、例如电动机的力矩且如有可能通过来自车辆离合器的拉力矩并且如有可能通过内部力矩、例如内燃机的内部力矩拖曳内燃机并且将其带到预定的转速上，在该转速下起动内燃机。
文件DE 10 2007 055 824 A1说明了，可根据车辆的当前行驶情况以不同的方式拖曳内燃机。如果车辆停止，则使内燃机与电动机相连接并且通过电动机的运行匹配内燃机的转速。如果车辆已经运动，则首先提高电动机的转速并且紧接着使电动机与内燃机相连接，以匹配内燃机的转速。
在带有起停功能的机动车的内燃机再起动的情况中，在拖曳内燃机的情况中常常取消燃料喷射，如文件DE 197 05 865 C2和DE 10 2006 040 339 A1所说明的那样。相应地，内燃机不提供力矩，因此可导致起动动力的受损。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于使内燃机运行的方法和控制装置以及带有这种控制装置的机动车，其实现了更高的起动舒适性，起动质量的更好的可复制性和在起动要求与车辆离合器的关闭之间更短的起动阶段。
该目的通过根据本发明的用于使内燃机运行的方法、根据本发明的用于使内燃机运行的控制装置以及根据本发明的机动车实现。
根据第一方面，本发明涉及一种用于使驱动装置的内燃机运行的方法，其包括：根据用于起动已切断的内燃机的起动要求借助于驱动装置的驱动组件将内燃机转速直接调节到目标转速上，其中，目标转速随时间变化。
根据第二方面，本发明涉及一种用于驱动装置的控制装置，驱动装置带有内燃机和用于拖曳内燃机的驱动组件，其中，控制装置构造用于按照根据第一方面的用于使驱动装置的内燃机运行的方法使驱动装置运行。
根据第三方面，本发明涉及一种机动车，其带有驱动装置和根据第二方面的控制装置，驱动装置具有内燃机和用于拖曳内燃机的驱动组件。
由以下对本发明的优选实施例的说明得出本发明的其它有利的设计方案。
本发明涉及一种用于使驱动装置的内燃机运行的方法，尤其地用于使驱动装置的内燃机再起动的方法。再起动可以是从驱动装置的一种状态中起动内燃机，在该状态中驱动装置是主动的，尤其地驱动装置的点火系统是主动的，并且内燃机已被切断。
驱动装置包含内燃机和驱动组件，例如电驱动组件，例如电机(驱动电机)，起动机发电机，尤其地带件起动机发电机和/或电起动装置。
驱动组件可持续地或可分离地、例如经由分离离合器与内燃机相联结。此外，超速离合机构可布置在内燃机与驱动组件之间。例如，驱动装置持续地与驱动组件相联结并且在内燃机和驱动组件之间未布置超速离合机构。
驱动装置可利用起动元件、通常利用可自动或手动操纵的起动离合器或者利用例如可具有分接离合器的液力变矩器、并且如有必要可利用分级的变速器连结到从动装置处。从动装置可包括车辆的差速器、驱动轴和/或车轮。
驱动装置例如可为混合动力驱动部，例如微混合动力驱动部、弱混合动力驱动部或强混合动力驱动部。电驱动组件的电动功率在微混合动力驱动部的情况中可小于在弱混合动力驱动部中，并且在强混合动力驱动部的情况中可大于在弱混合动力驱动部的情况中。例如，在弱混合动力驱动部的情况中，电驱动组件的电动功率在5kW/t至15kW/t的范围中。
按照根据本发明的方法，根据已切断的内燃机的起动要求、尤其地再起动要求尤其地在主动的驱动装置的情况中借助于驱动装置的驱动组件将内燃机的内燃机转速直接调节到目标转速上，其中，目标转速随时间变化。
通过将内燃机转速直接调节到目标转速上，可实现目标转速的快速且均称的调整，这对于快速且舒适的起动、尤其地对于快速且舒适的再起动非常重要。
内燃机的内燃机转速可以是与内燃机相连接并且被内燃机驱动的曲轴的回转频率。
起动要求例如可包括操纵起动元件或变矩器和/或操纵加速踏板或加速杆。可通过在其中驱动装置是主动的并且内燃机被切断的状态中操纵起动元件或变矩器和/或操纵加速踏板或加速杆来引起再起动要求。
根据起动要求，开始拖曳过程。可以是起动过程、尤其地再起动过程的一阶段的拖曳过程表示这样的过程，即在该过程中，借助于驱动组件使处于已切断的状态中的内燃机运动，以实现内燃机的起动。在内燃机已切断的状态中，内燃机优选地停止，尤其地内燃机的气缸活塞不在内燃机的气缸中运动。此外，在已切断的状态中，可中断内燃机的燃料喷射和/或内燃机不能提供扭矩。在一些情况中，例如当车辆滑行时，也可使内燃机与从动装置分离。
目标转速可根据驱动装置的运行模式、例如车辆的行驶模式随时间变化。运行模式例如可与驱动装置的总力矩的多大份额是通过内燃机提供的相关。例如，目标转速可证实如下曲线，即其具有突变和/或带有具有较大斜度值的区域。在目标转速的曲线中的突变例如可由在再起动期间的档位变化引起。带有大斜度的区域例如可通过另一驱动力矩源的作用引起。
为了将内燃机转速调节到目标转速上，可设置再起动控制部。再起动控制部可设计用于控制内燃机的转速曲线和/或转速梯度曲线。例如，再起动控制部可将内燃机的力矩和电驱动组件的力矩调整成，使得内燃机转速被直接调整到目标转速上并且/或者预定的内燃机转速梯度被直接调整到目标转速梯度上。
再起动控制部可设计成再起动调节器。再起动调节器的调节量可以是内燃机转速和/或内燃机转速梯度。再起动调节器的参考变量例如可以是变速器输入转速和/或与在内燃机转速和变速器输入转速之间的转速差的曲线相关的转速梯度。调整参数例如可以是内燃机的力矩与驱动组件的力矩的和力矩。
在一些实施例中，目标转速可与怠速转速不同，尤其地大于怠速转速。怠速转速可在600U/min(转/分钟)至1000U/min的范围中，例如约为800U/min。怠速转速优选地是不可变的或者仅可缓慢变化的且非突变的可变参数。
在一些实施例中，目标转速可以是变速器的同步转速(变速器输入转速)，驱动装置可经由变速器与从动装置相联结。同步转速优选地为这样的转速，即变速器输入部利用该转速旋转并且驱动装置、例如内燃机有利地必须利用该转速旋转，以便可小心地进行内燃机到从动装置处的联结。同步转速可随着时间例如根据行驶速度和/或所选择的档位变化。
在一些实施例中，在驱动装置主动的状态中实行起动要求，在该状态中内燃机被切断。在驱动装置主动的状态中，可激活、尤其地接通驱动装置的至少一个点火系统。根据起动要求，从驱动装置的主动状态中开始拖曳过程，在该状态中，内燃机被切断，其中，拖曳过程可表示再起动的一个阶段。与再起动相反地，可从这样的状态中进行首次起动，即在该状态中禁用驱动装置，尤其地禁用驱动装置的点火系统。在首次起动的情况中，优选地将内燃机转速调节到怠速转速上。
优选地在机动车的这样的驱动装置中可出现在其中内燃机被切断的驱动装置的主动状态，即该驱动装置具有起停功能性和/或超速离合发动机切断功能性。带有起停功能性的机动车实现，当在低速或车辆停止的情况中不需要牵引力时，自动地切断内燃机。带有超速离合发动机切断功能性的机动车实现，当在车辆高速的情况中不需要牵引力时或者例如取消通过踩下加速踏板或按下加速杆引起的加速(滑行)时，自动地切断内燃机。不仅在起停状态中而且在超速离合发动机切断状态中都保持点火系统激活，并且保持接通安全消耗器、例如照明器件和舒适性消耗器、例如娱乐器件。
如果驱动装置是混合动力驱动部、尤其地强混合动力驱动部，则其优选地可具有弱混合动力模式，在该模式中，驱动组件、尤其地驱动电机和内燃机在电池充满电的情况中断开联结并且在出现起动要求的情况中使两者联结。
此外，该方法可包括识别导致起动要求的起动条件。如果识别出，没有要求起动，可重复起动条件的识别。如果识别出要求了起动，则将内燃机转速直接调节到目标转速上。
该方法此外可包括在识别起动条件之后并且优选地在开始拖曳过程之后起动内燃机。
例如，当内燃机达到了预定的转速时，起动内燃机(喷射开始)。
在一些实施例中，用于使内燃机运行的方法此外可包括将内燃机联结到从动装置处。优选地，一旦内燃机转速超过了怠速转速或者相应于目标转速，则将内燃机联结到从动装置处。
当内燃机转速有目的地被调整到目标转速上、尤其地同步转速上时，出现内燃机的理想的再起动。内燃机转速的这种调整例如在图1A中示出，在其中，内燃机转速以nVKM表示，同步转速以nSYN表示并且优选地恒定的怠速转速以nLL表示。从要求起动已切断的内燃机的时刻t0开始，内燃机转速nVKM以限定的程度增加，直至在驱动装置与从动装置相联结的时刻t1时达到同步转速nSYN，同步转速nSYN在t0与t1之间稍微下降。紧接着，使驱动装置联结到从动装置处，以驱动从动装置。相应地，内燃机转速nVKM以及同步转速nSYN共同增加。
通过以合适的方式调整内燃机的力矩与驱动组件的力矩的和力矩，可实现内燃机转速的调整。为了获得在图1A中显示的内燃机转速nVKM的曲线，可调整在图1B中显示的且利用MS表示的和力矩。该和力矩在时刻t0时突变地增加到恒定的值上，保持在该恒定值上并且紧接着恒定地下降，从而其在时刻t1时达到值0。优选地通过再起动控制部或再起动调节器形成力矩MS直至时刻t1的曲线形状，再起动控制部或再起动调节器构造成，使得实现快速且最为舒适地达到同步转速和/或同步转速梯度。紧接着，和力矩又增加到恒定的值。从时刻t1开始，车辆离合器的力矩也增加，其同样在图1B中示出并且利用MFK表示。通过和力矩与从时刻t1开始的车辆离合器力矩，可实现内燃机转速和同步转速的提高。
然而，多种驱动装置尤其地带有内燃机的驱动部不仅具有再起动控制部或再起动调节器而且具有用于调节内燃机转速的怠速控制部、尤其地怠速调节器。一旦内燃机运转，即内燃机未切断，则怠速控制部就是主动的。
怠速控制部可设计成用于控制内燃机的转速曲线。例如，怠速控制部可将调整内燃机的力矩和电驱动组件的力矩调整成，使得内燃机转速被调整到怠速转速nLL上。
怠速控制部可设计成怠速调节器。怠速调节器的调节量可以是内燃机转速，参考变量可以是基本上恒定的或缓慢变化的怠速转速，并且调整参数可以是内燃机的力矩与驱动组件的力矩的和力矩。如果内燃机转速下降到怠速转速之下，则怠速调节器更多地调节内燃机的力矩与驱动组件的力矩的和力矩，例如更多地调节内燃机的力矩。如果内燃机转速增加超过怠速转速，则减小内燃机的力矩与驱动组件的力矩的和力矩，例如减小内燃机的力矩。内燃机的力矩与驱动组件的力矩的和力矩通常与来自驾驶踏板的驾驶员期望力矩与可能存在的外部作用一起计算。那么所述三个组份一起确定最终调整的发动机力矩。
在再起动的情况中，怠速控制部可力求调整由内燃机的力矩与驱动组件的力矩组成的怠速控制力矩，其例如在图1C中示出并且利用MLLR表示。怠速控制力矩MLLR突变式地增加并且紧接着围绕恒定的值波动。一旦内燃机转速达到怠速转速，怠速控制力矩MLLR又下降。
同时，再起动控制部可力求调整由内燃机的力矩与驱动组件的力矩组成的再起动控制力矩，例如在图1D中示出并且利用MWSR表示。再起动控制力矩MWSR的曲线相应于在图1B中在t0与t1之间的和力矩MS。
由于怠速控制部与再起动控制部通过相同的参数、即内燃机转速和/或其时间导数相关联，并且因为在再起动的情况中通常不仅怠速起动控制部而且再起动控制部都是主动的，希望调整内燃机的目标转速和/或转速梯度的主动的再起动控制部可与怠速控制部相互作用。从这种相互作用中得到的示例性的和力矩在图1D中示出并且利用Mt表示。典型地，出现例如通过上升的I份额引起的振荡，并且此外，在再起动的情况中，由于怠速控制部和再起动控制部不同的控制目标、例如怠速调节器和再起动调节器的不同调节目标使得联结变得困难。
因此，在一些实施例中，根据已切断的内燃机的起动要求，可暂时地绕开、尤其地切断或禁用用于将内燃机的内燃机转速调节到怠速转速上的怠速控制部。
例如，根据已切断的内燃机的起动要求，可例如中断、尤其地完全中断怠速控制部。例如，在调节内燃机转速的情况中不考虑怠速控制部的信号。备选地，可使怠速控制部加权成，使得优先地调整再起动调节器的控制目标。
在此优点是，在再起动期间仅仅再起动控制部是主动的。由此，不会出现与控制技术相关的问题，例如振荡。
例如，通过经由合适地定义的界面数据、例如字符“禁用LLR”指示怠速控制部的禁用，当再起动控制部和怠速控制部分离地构造时，可绕开怠速控制部。备选于关闭怠速控制部，可将怠速控制部和再起动控制部实现成多参数控制部、尤其地多参数调节器，其控制目标或调节目标被合适地定义。例如，在再起动期间优选地处理再起动控制部的控制目标。
在一些实施例中，可绕开、尤其地禁用怠速控制部，直至内燃机联结到从动装置处和/或直至禁用再起动调节。尤其地，可绕开、尤其地禁用怠速控制部，直至内燃机的转速超过怠速转速。由此防止不同的控制目标重叠且在控制的情况中导致非期望的效果。
在一些实施例中，在将内燃机转速直接调节到目标转速上的情况中，此外可将内燃机转速梯度直接调节到目标转速梯度上。
此外，本发明涉及一种用于驱动装置的控制装置，驱动装置具有内燃机和用于拖曳内燃机的驱动组件。控制装置构造成用于使驱动装置运行，其中，根据已切断的内燃机的起动要求、尤其地再起动要求尤其地在主动的驱动装置的情况中借助于驱动装置的驱动组件将内燃机转速直接调节到目标转速上，其中，目标转速随时间变化。控制装置尤其地构造成用于如以上那样参考用于使驱动装置的内燃机运行的方法所说明的那样使驱动装置运行。
控制装置可具有处理器、例如微处理器，其构造成用于实施所说明的用于使驱动装置运行的方法。控制装置可具有再起动控制部、尤其地再起动调节器和怠速控制部、尤其地怠速调节器，并且设计成用于如参考以上说明的方法的那样控制再起动控制部和怠速控制部。再起动控制器和怠速控制器可实现成独立的控制部，例如独立的调节器，或者实现成共同的控制部，例如多参数调节器。
控制装置可被集成到发动机控制部中和/或变速器控制部中和/或驱动装置的独立的控制器中。例如，控制装置可被分割成变速器控制部和发动机控制部，其中，变速器控制部包括再起动调节器而发动机控制部包括怠速调节器。
此外，控制装置可具有数据储存器，在数据储存器中优选地储存有含有用于处理器的指示的程序，以便于相应于以上描述的方法控制处理器。
此外，本发明涉及一种驱动装置，其具有内燃机和用于拖曳内燃机的驱动组件。驱动装置可与如以上说明的控制装置相连接并且可相应于以上说明的方法运行。
从动装置优选地为混合动力驱动部，例如微混合动力驱动部、弱混合动力驱动部或强混合动力驱动部。
本发明此外涉及一种机动车，其带有具有内燃机和用于拖曳内燃机的驱动组件的驱动装置和以上已经说明的控制装置。驱动装置可如以上说明的那样构造。
在一些实施例中，用于拖曳内燃机的驱动组件可具有电机、起动机发电机和/或电起动装置。
附图说明
现在，示例性地且参考附图说明本发明的实施例。其中：
图1A,1B显示了在驱动装置的内燃机再起动的情况中理想的转速和力矩曲线；
图1C,1D显示了怠速调节器的(MLLR)和再起动调节器(MWSR)的理想调节力矩和两个(同时主动的)调节器的和力矩(Mt)的示例性曲线；
图2显示了带有混合动力驱动部的车辆的示意图；以及
图3显示了用于使图2中的车辆的混合动力驱动部的内燃机运行的方法的流程图。
附图标记清单
1混合动力车辆
2驱动部
3内燃机
4电机
5带件
6带件张紧器
7变速器
8车辆离合器
9驱动轮
10变速器控制部
11再起动调节器
12发动机控制部
13怠速调节器
14用于内燃机的再起动的方法
15识别起动条件
16利用再起动调节器和关闭的怠速调节器提高发动机转速
17识别是否达到释放条件
18释放喷射；利用再起动调节器和关闭的怠速调节器继续提高转速
19识别发动机转速是否相应于同步转速
20将内燃机联结到从动部上
n转速
nVKM内燃机转速/发动机转速
nLL怠速转速
nSYN同步转速
M力矩
MS和力矩
MFK车辆离合器的力矩
MLLR怠速控制力矩
MWSR再起动控制力矩
Mt实际力矩。
具体实施方式
在图2中示出了带有传动系的混合动力车辆1的实施例。在该实施例中，其为带有弱混合动力驱动部2的机动车，在其中，内燃机3与电机4相连接。在此，电机4构造成带件-起动机-发电机；其借助于带件5和带件张紧器6与内燃机3相联结。内燃机3经由变速器7利用车辆离合器8联结到两个驱动轮9上，从而由内燃机3和电机4产生的驱动力矩被传递到驱动轮9上。
此外，混合动力车辆1包括变速器控制部10，其与变速器7和发动机控制部12相连接。变速器控制部10具有再起动调节器11以用于将发动机转速调节到变速器7的同步转速上。再起动调节器11设计成，用于将内燃机3的力矩和电机4的力矩组成的和力矩调整到再起动调节力矩上。
此外，混合动力车辆1具有发动机控制部12，其与驱动部2和变速器控制部10相连接。发动机控制部12具有用于将发动机转速调节到800U/min的怠速转速上的怠速转速调节器13。怠速调节器13设计成用于将内燃机3的力矩与电机4的力矩组成的和力矩调整到怠速调节力矩上。
在带有手动变速器的车辆中，例如通过操纵离合器8要求再起动。在带有自动变速器的车辆中，例如通过松开制动踏板和/或加速踏板传感器(Gaspedalgabe)激活再起动。相应的再起动要求形成变速器控制部10和发动机控制部12的输入参数。在再起动的情况中，发动机控制部12能够暂时禁用怠速调节器13，在再起动的情况中，怠速调节器13通常希望调整在图1C中显示的怠速控制力矩MLLR。变速器控制部10用于，再起动调节器11将内燃机3的力矩与电机4的力矩组成的和力矩调整到再起动控制力矩MWSR上。由此可行的是，调整对于再起动情况基本上理想的和力矩MS，如在图1B中显示的那样，并且将发动机转速nVKM直接调节到同步转速nSYN上，如在图1A中显示的那样。
图3显示了用于内燃机从以下状态中再起动的方法14的流程图，在该状态中，激活混合动力车1的点火系统并且切断内燃机3。变速器控制部10和发动机控制部12共同作用，以用于根据以下说明的方法使传动系运行。
在15中识别，是否通过例如松开制动、加速踏板传感器或通过车辆离合器9的踩踏来要求已切断的内燃机3的再起动或拖曳过程的开始。如果识别出没有要求再起动，则在15中重新识别是否要求再起动已切断的内燃机3。
如果识别出要求了再起动，在16中通过电机4直接将发动机转速nVKM提高到同步转速nSYN上。电机4的力矩通过再起动调节器11确定。同时，禁用内燃机3的怠速调节器12。
在17中确定，是否满足发动机起动或喷射条件(释放条件)。如果不满足该释放条件，在16中继续提高发动机转速nVKM。
如果满足了发动机起动或喷射条件，在18中起动内燃机3。为此，起动燃料喷射并且内燃机3提供力矩。此外，在18中继续提高发动机转速nVKM。电机4与内燃机3的和力矩通过再起动调节器11确定。同时，保持禁用内燃机3的怠速调节器12。
在19中确定，发动机转速nVKM是否相应于同步转速nSYN。如果发动机转速nVKM不相应于同步转速nSYN，在18中继续提高发动机转速nVKM。
如果发动机转速nVKM相应于同步转速nSYN，在20中使内燃机3联结到传动系的从动部处。为此，使车辆离合器8关闭。
利用内燃机3到从动部处的联结，结束再起动过程并且例如根据驾驶员期望控制内燃机3。

Claims (10)

1.一种用于使驱动装置的内燃机(3)运行的方法(14)，其包括：根据用于起动已切断的内燃机(3)的起动要求借助于驱动装置的驱动组件(4,5,6)直接将内燃机转速(nVKM)调节(15,16,17)到目标转速上，其中，所述目标转速随时间变化，并且其中，根据所述用于起动已切断的内燃机的起动要求，暂时地绕开用于将所述内燃机(3)的内燃机转速(nVKM)调节到怠速转速(nLL)上的怠速控制部。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标转速与怠速转速(nLL)不同。
3.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述目标转速为变速器(7)的同步转速(nSYN)，所述驱动装置能经由所述变速器与从动装置(9)相联结。
4.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，在所述驱动装置主动的状态中实现所述起动要求，在所述状态中所述内燃机(3)被切断。
5.根据权利要求3所述的方法，其此外包括：一旦所述内燃机转速(nVKM)相应于所述目标转速，将所述内燃机(3)联结(20)到所述从动装置(9)处。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，绕开所述怠速控制部，直至所述内燃机(3)联结到所述从动装置(9)处。
7.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，在将所述内燃机转速(nVKM)直接调节到所述目标转速上的情况中，此外将内燃机转速梯度直接调节到目标转速梯度上。
8.一种用于驱动装置的控制装置(10,12)，所述驱动装置带有内燃机(3)和用于拖曳所述内燃机(3)的驱动组件(4,5,6)，其中，所述控制装置(10,12)构造用于按照根据前述权利要求中任一项所述的用于使驱动装置的内燃机(3)运行的方法(14)使所述驱动装置的内燃机(3)运行。
9.一种机动车(1)，其带有驱动装置和根据权利要求8所述的控制装置(10,12)，所述驱动装置具有内燃机(3)和用于拖曳所述内燃机(3)的驱动组件(4,5,6)。
10.根据权利要求9所述的机动车(1)，其特征在于，所述驱动组件(4,5,6)为电机(4)、起动机发电机和/或电起动装置。
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