CN108603452B - 用于运行驱动装置的方法和设备以及驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车(1)的驱动装置(2)的方法，该驱动装置具有内燃机(3)和至少一个可切换的机构，其中该机构可被切换以用于改变对燃料消耗有影响的运行状态，以及引起燃料额外消耗以用于切换。根据本发明提出，根据当前的运行状况预估内燃机(3)的转矩和转速，根据转矩和转速预估机构在切换状态中的滞留时间，以及根据滞留时间来驱控所述机构以用于改变运行状态。

Description

用于运行驱动装置的方法和设备以及驱动装置
技术领域
本发明涉及一种用于运行机动车驱动装置的方法，该驱动装置具有内燃机和至少一个可切换的机构，其中该机构可被切换以用于改变对燃料消耗有影响的运行状态以及引起燃料额外消耗以用于切换。
此外本发明还涉及一种用于运行驱动装置的设备以及该驱动装置本身。
背景技术
现有技术已经公开了开头所述类型的方法、设备和驱动装置。用于节省燃料或减小内燃机燃料消耗的各种技术已经被公开且通常通过能够在离散的运行状态之间切换的执行器实现。因此例如公开了在部分负荷运行中有针对性地关闭内燃机的气缸来节省燃料。这类方法例如由公开文本DE 10 2010 033 606 A1已知，其中根据行车道的梯度补充接入气缸。由公开文本DE 10 2011 122 528 A1还已知一种方法，其中内燃机在全发动机运行模式中以全部气缸运行以及在部分发动机运行模式中以气缸中的一些运行。已经由公开文本DE 10 2013 001 043 B3公开了一种方法，其中根据预期的运行参数确定内燃机中的压缩比。还由专利文本DE 10 2005 009 362 B4公开了一种方法，其中根据变速器的切换状态或预期的切换改变驱控内燃机。
已知的技术通常在造成附加的燃料消耗或燃料额外消耗的转换/转变时要求能量消耗。造成该过多的消耗的原因是在通过执行器调节时要提供的例如以电流形式的功。
发明内容
根据本发明的具有权利要求1特征的方法具有的优点是，只在通过机构的切换能够实际减小燃料消耗或节省燃料时才进行机构切换，而不是在通过转换造成的燃料额外消耗抵消了通过转换所期望的燃料消耗减少时进行机构的切换。为此根据本发明提出，根据当前的运行状况预估、也就是预测内燃机的转矩和转速，从而根据转矩和转速来预估机构在尤其是当前的或接下来的切换状态中的滞留时间/停留时间，以及根据滞留时间来驱控或切换执行器装置以用于切换或转换所述机构。在此提出，尤其从当前运行状况中确定预测的转矩和预测的转速。根据转矩和转速确定或估计所述机构在该运行状态中的滞留时间。机构在此尤其是具有多个变速级的可切换的变速器。在此情况下优选确定或估计变速器在当前设定的变速级中或在接下来的变速级中的滞留时间。为此可以例如将转速和转矩与如下阈值比较，在该阈值时根据转矩和转速切换机构或变速级是合理的。由此得到使变速器的切换状态或变速级得到保持的滞留时间。换句话说也就是确定进行转换的时刻。根据该滞留时间尤其确定：考虑到转换所用的燃料额外消耗，在燃料消耗方面是否值得改变切换状态。该预估时长或预测时长在此适宜比用于过度补偿燃料额外消耗所须的最小时间更长。
根据本发明的一种有利改进方案提出，如上所述地，具有多个变速级的变速器作为所述可切换的机构被驱控。在此得出上面所述的优点。
替代或补充地优选设置气门升程调节机构作为可切换的机构被驱控。气门升程调节机构原则上已经被公开。其用于改变内燃机气门传动件的气门打开时间和/或气门升程，以便利用内燃机改变气缸的充气。因此可以例如为了减小内燃机功率而设定较小的气门升程以及为了提高功率而设定较大的气门升程。此外还可以借助于这类气门升程调节机构关闭气缸，也就是这样关闭气门，使得尽管有活塞冲程也在对应气缸中不进行气体交换。气门升程调节机构的切换同样导致燃料额外消耗，这被根据本发明的方法考虑到。
特别优选提出，在切换时这样改变内燃机的点火角和/或燃料输入，使得驱动装置的驱动转矩、尤其是车轮转矩在切换时保持不变或几乎保持不变。由于改变点火角或燃料输入，在切换时确保了具有该驱动装置的机动车的乘员不会察觉到切换。由此提高驾驶舒适性以及这类机动车的乘员或买主更容易接受自动切换。
根据本发明的一种优选改进方案提出，根据与滞留时间有关的燃料消耗来驱控机构。如已经提到地，根据燃料消耗且尤其是还根据燃料额外消耗来驱控变速级和/或气门升程的转换或改变。
此外优选提出，预估可能的燃料消耗且与为了切换所需要的燃料额外消耗相比较，以便决定是否转换。燃料额外消耗可以通过提前测试或计算确定。可能的燃料消耗由运行状况和预估的转矩以及预估的转速中得出，如之前所述。通过在考虑到所确定的滞留时间的情况下的直接比较，能够简单地做出关于在能量方面是否适宜进行转换的估计。
根据本发明优选改进方案提出，根据所识别的驾驶员类型确定滞留时间。对此适宜在起动时或运行时识别机动车的当前驾驶员的驾驶员类型，该驾驶员类型表明特定的驾驶行为。不同的驾驶员类型之间的区别例如在于，一种驾驶员类型是以能耗优化的方式运行机动车，而另一种则是以功率优化的方式运行机动车。由此得出不同的滞留时长，其中例如有能耗意识的驾驶员会比激烈驾驶型的驾驶员更提早地向更高挡位切换变速级。优选根据加速踏板致动和/或制动踏板致动、当前的方向盘转角和/或目标速度与实际速度比进行驶员类型识别。通过该驾驶员类型识别能够预估驾驶员在不久的将来的行为。
根据本发明的一种优选改进方案还提出，根据交通状况确定滞留时间。交通信息、尤其是当前的交通密度可以表明对车辆速度且由此对内燃机所需求的和由内燃机所提供的驱动转矩的重要影响。当前的交通状况尤其是根据机动车的传感器数据、尤其是根据包括超声波传感器、距离传感器或类似传感器的行驶安全系统来确定。另选地或附加地优选提出，当前的交通数据通过无线电确定且被考虑用于确定交通密度。
此外优选提出，滞留时间根据机动车的导航系统的数据来确定。借助于导航系统的数据尤其提前确定机动车的行驶路径。在此尤其要区分到达目的地模式和自由行驶模式，在到达目的地模式中机动车的驾驶员给定了行驶目的地，而在自由行驶模式中不使用主动导航。在第一种情况中行驶路径对于导航系统完全是已知的，从而能够非常可靠地、尤其是根据所识别出的驾驶员类型预估驾驶员的驾驶行为。根据导航数据可以尤其识别出位于行驶路径中的上坡或下坡以及弯道和十字路口或红绿灯，且在确定滞留时间时加以考虑。在第二种情况下，即在自由行驶模式中，优选至少根据当前的道路类型和道路参数确定机动车在不久的将来的最可能的行驶路径且根据该行驶路径确定滞留时间。
此外优选提出，根据内燃机的当前运行状态确定可能的燃料消耗。尤其是根据当前的转速和当前的转矩确定当前的燃料消耗以及根据该当前的燃料消耗确定在不久的将来的可能的燃料消耗。
根据本发明的具有权利要求9特征的设备的突出之处在于，具有专门布置的控制器，该控制器在按照规定使用时实施根据本发明的方法。由此得出已经提到的优点。其他特征和优点尤其是由之前的说明中以及由权利要求中得出。
根据本发明的具有权利要求10特征的驱动装置的突出之处在于，具有根据本发明的设备。由此得出已经提到的优点。
附图说明
下面根据附图详述本发明。附图示出：
下面根据附图详述本发明。附图示出：
图1示出机动车的简化俯视图，
图2示出机动车的运行的流程图，
图3示出用于车轮功率预测的曲线图，
图4示出转矩-转速-曲线图，和
图5示出切换图表。
具体实施方式
图1以简化俯视图示出了具有驱动装置2的机动车1，驱动装置具有内燃机3，该内燃机通过可操纵的离合器4与自动变速器5连接，该自动变速器具有多个不同的变速级，其中该变速器5在输出侧与机动车1的驱动车轮6作用连接。离合器4配设有执行器装置7，该执行器装置能够被驱控以便打开或关闭离合器4。为实施该驱控设有控制器8，该控制器驱动内燃机3和执行器装置7。此外控制器8与为内燃机3的输出轴配设的转速传感器9连接以及与导航系统10、交通信息系统11和驾驶员类型识别装置12连接。内燃机3有利地具有可变的气门传动件，该气门传动件具有可驱控的气门升程调节机构13，利用该气门升程调节机构能够改变气门升程和/或气门打开及关闭时间。
图2以流程图示出了用于运行机动车1或驱动装置2的运行策略，借助图2说明驱动装置2的运行，该运行要以优化内燃机3的燃料消耗的方式进行。通过该有利的方法预估气门升程调节机构13和/或变速器5的滞留时间，所述气门升程调节机构和变速器在此构成了可被切换以用于改变对燃料消耗有影响的运行状态且为了切换而引起燃料额外消耗的机构。变速器5的滞留时间在此是指保持变速器5的设定的变速级的时长，或直到变速器5的变速级被改变所经过的时长。变速器是被控制器8驱控来设定所期望的变速级的自动变速器。气门升程调节机构13的滞留时间相应地是指被设定的气门行程和被设定的气门打开时间和气门关闭时间固定不变或得到保持的时长。如之前所述，变速器5的切换以及气门升程调节机构13的切换都导致燃料额外消耗。
该运行策略基于如下考量，以消耗优化的方式实施变速级5的改变以及气门升程的改变。对于确定变速器5的目标状态最重要的参数是内燃机3的转矩和转速。为了在这类驱动装置2的某一状态中计算变速器的滞留时间，这两个参数都被预估或预测为关于不远将来的时间的准连续函数。由此结合变速器5关于转速和负载的转换阈值可以计算滞留时间。
为此规定，首先在步骤S1中预估驱动车轮6的车轮驱动转矩。图3为此绘出了驱动车轮转矩MR关于时间t的曲线或替代地绘出机动车1的或驱动装置2的车轮功率关于时间t的曲线。车轮功率直至时刻t0是已知的且基于过去所测得的数值。从时刻t0起，也就是在未来，驱动车轮转矩未知且因此在图3中以虚线示出。为了能够预估车轮转矩的变化，使用导航系统10、交通信息系统11以及驾驶员类型识别装置12的数据。
为此在步骤S1a中首先借助于驾驶员类型识别装置12实施驾驶员类型识别。通过该驾驶员类型识别装置12从机动车1的当前驾驶员的直至预测时刻(t0)时的行为中推导出驾驶员在未来最可能的行为。尤其是在此区分激烈驾驶型驾驶员、有能耗意识的驾驶员和一般驾驶员。驾驶员类型识别是为了表征机动车1的当前驾驶员而基于加速踏板位置、制动踏板位置、方向盘转角、目标速度与实际速度比或类似参数的信息而实施的自身的子功能，从而能够优化地对驾驶员在未来的行为进行预估。还可以想到的是，借助于驾驶员识别特征来确定驾驶员类型。作为驾驶员识别特征，在此可以例如借助于光学人脸识别确定驾驶员的脸部，或者通过驾驶员使用的点火开关钥匙确定驾驶员。
在步骤S1b中还借助于导航系统10确定与机动车1的当前行驶路径有关的数据。借助于导航数据可以以相当高的可靠性预估机动车在不远的将来的行驶路径。在此尤其要区分到达目的地模式和自由行驶模式。在到达目的地模式中驾驶员给出一个行驶目的地，从而该导航系统计算出抵达该行驶目的地的行驶路径。在该状态中可以认定驾驶员遵循预先计算的行驶路径，从而预估的行驶路径与实际的行驶路径有非常高的可能性是相符的。在自由行驶模式中，驾驶员在不使用主动导航的情况下、也即是在不给出行驶目的地的情况下驾驶机动车1。根据当前的道路类型和当前的道路参数，导航系统的数据给出关于最可能的行驶路径的提示，该最可能的行驶路径于是在此被作为进一步计算的基础。在对行驶路径的了解中可以尤其确定出上坡、下坡、停止处或限速区，并在预估驱动车轮转矩时加以考虑。
此外在步骤S1c中由控制器8评估交通信息系统11的数据，以便确定当前的交通密度和/或预估在行驶路径上的交通密度，这是因为通常而言决定车辆速度且因此决定驱动车轮转矩的并不仅是行驶路径、而是还有交通密度或当前交通状况。交通密度识别在此是基于目标速度与实际速度比、速度曲线和车辆传感器对当前交通密度做出论断的自身的子功能，所述车辆传感器例如是距离传感器、超声波传感器、事故传感器和事故预判传感器(Vor-Unfallsensor)。此外优选还使用交通信息服务的数据，该交通信息服务例如通过无线电传输当前的交通数据。因此可以例如使用无线电台的交通数据——导航系统当前也已经考虑了该无线电台的交通数据——来确定交通密度且尤其是预估交通密度。
在步骤S1中，如之前所述地，由所收集的数据中预估驱动装置2在不远的将来的车轮转矩或车轮功率。
在接下来的步骤S2中，由预估的驱动车轮转矩中预估内燃机3在不远的将来的转速和转矩。预估的转速和预估的转矩由驱动车轮转矩中得出且可以通过计算被计算为未来实现预估的驱动车轮转矩所需的或有利的转速或转矩。
为了确定或预估转速和转矩，此外还在步骤S3中实施挡位预测。
图4绘出预估的转矩Md关于预估的转速n的曲线，其尤其是从预估的行驶路径和/或预估的交通密度和识别出的驾驶员类型中得出。转矩-转速变化曲线可以被理解为由转速和转矩限定的平面(转速-负载-特性曲线)中的轨迹。该轨迹根据时间t参数化。为实现挡位预测，在步骤S3中在图4的曲线中记录一个或多个转换阈值U。转换/换挡是转矩-转速-特征曲线与绘示的转换阈值U的交点。转换阈值在此以已知方式被提前确定且存储在特征曲线中。然后从轨迹的时间t的参数数值中得出转换的时刻，即变速器5将要改变变速级的时刻。由此已知了或在步骤S3中预估了变速器5在当前设定的变速级中的滞留时间，因为至交点的时长或至转换的时长相当于所求得的滞留时间。
由已知的数据中可以导出图5中示出的挡位预测。图5为此示例性示出了变速器G5的不同的变速级G1、G2和G3关于时间t的记录。与在图3中一样，在过去存在的变速级之间的转换是已知的，因此该特征曲线以实线示出。从当前的时刻t0时起预估转换，因此该特征曲线在进一步的走向中以虚线示出。因此如从图5中可以看出，还可以预估变速级在不久的将来的多个挡位变换或改变。所检测的滞留时间优选与最小滞留时间相比较。最小滞留时间在此在步骤S4中根据当前燃料消耗以及根据基于预估的数据而预先确定的或可能的燃料消耗并根据用于转换变速级所需的燃料额外消耗而确定。最小滞留时间在此被这样确定，使得在到达该最小滞留时间时变速器5的变速级接下来的转换不会导致燃料额外消耗，或者说，在驱动装置2的某种状态中的滞留时间的时间长度使得在两种转换状态之间的燃料节省过度抵消了用于转换变速级的燃料额外消耗。如果因此所确定的滞留时间大于最小的滞留时间，则在步骤S5中转换变速级，否则就使变速器5维持所设定的变速级。
如结合变速器5所述那样，替代或补充地，还可以考虑气门升程调节机构13和其滞留时间。该切换在此被这样实施，使得转矩中性地进行切换。因此如果变速器5或气门升程调节机构13被切换，则采取使得驱动装置2的驱动转矩在驾驶员愿望不变时保持不变或保持相同的措施。为此例如改变燃料输入和/或内燃机的点火角度。尤其是由此产生按上述方式在确定滞留时间时或确定用于切换的时刻时被考虑的燃料额外消耗。
通过所述方法因此实现了，只有在有望使在转换后的状态中的滞留时间足以节省燃料的情况下，才进行变速器5的或气门升程调节机构13的转换。通过该有利方法还实现了，转换过程对于机动车1的驾驶员或其他乘员极少出现且由此增加了驾驶舒适性。
所述的方法也可以同样用于切换状态对驱动装置的燃料消耗有影响的其他机构中。其他这类机构可以例如是用于点火角度调节的机构或用于影响流动路径或流动几何特性的执行器。

Claims (7)

1.一种用于运行机动车(1)的驱动装置(2)的方法，该驱动装置具有内燃机(3)和至少一个可切换的机构，所述可切换的机构包括具有多个变速级的可切换的变速器和/或内燃机的可变气门传动件的气门升程调节机构，
该可切换的机构能被切换以用于改变对燃料消耗有影响的运行状态，以及所述可切换的机构引起燃料额外消耗以用于切换，
其特征在于，
根据当前的运行状况预估内燃机(3)的转矩和转速，根据转矩和转速预估所述可切换的机构在切换状态中的滞留时间，
当前的运行状况包括：
根据加速踏板致动、制动踏板致动、方向盘转角来识别的驾驶员类型；
基于导航系统的当前行驶路径，基于该当前行驶路径确定出上坡、下坡、停止处或限速区；和
来自交通信息系统的、沿当前行驶路径的交通信息；
根据可能的燃料消耗确定最小滞留时间，该可能的燃料消耗基于当前的运行状况得出，如果所预估的滞留时间大于最小滞留时间，则驱控所述可切换的机构以用于改变运行状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在切换时内燃机(3)的点火角度和/或燃料输入被这样改变，使得驱动装置(2)的驱动转矩在切换期间保持不变或几乎保持不变。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据与滞留时间有关的燃料消耗来驱控所述可切换的机构。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据内燃机的运行范围确定可能的燃料消耗。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所确定的转速和所确定的转矩确定可能的燃料消耗。
6.一种用于运行机动车(1)的驱动装置(2)的设备，其中所述驱动装置(2)具有内燃机(3)和至少一个可切换的机构，其中所述可切换的机构能够被切换以用于改变对燃料消耗有影响的运行状态，以及所述可切换的机构引起燃料额外消耗以用于切换，其特征在于，具有专门布置的控制器(8)，该控制器在按照规定使用时实施根据权利要求1至5之一所述的方法。
7.一种用于机动车(1)的驱动装置(2)，该驱动装置具有内燃机(3)和至少一个可切换的机构，其中该可切换的机构能够被切换以用于改变对燃料消耗有影响的运行状态，以及所述可切换的机构引起燃料额外消耗以用于切换，其特征在于，设有根据权利要求6所述的设备。
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