CN111942365A - 用于运行由内燃机和电机构成的装置的方法 - Google Patents

Abstract

用于运行由内燃机和电机构成的装置的方法。本发明涉及一种用于运行由具有曲轴的内燃机和与所述曲轴以传递转矩的方式耦合的电机构成的装置的方法，所述电机与储能器电连接，其中设置供给装置用于将燃料—空气混合物引入到内燃机的燃烧室中，其中监视评估参量（

），所述评估参量说明通过供给装置当前要引入到燃烧室中的燃料—空气混合物的量，以及其中当识别出评估参量（

）朝向引入更多燃料—空气混合物的改变时，电机被操控为使得通过电机与曲轴之间的转矩传递来提高转速。

Description

用于运行由内燃机和电机构成的装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行由具有曲轴的内燃机和与该曲轴以传递转矩的方式耦合的电机构成的装置的方法，所述电机与储能器电连接，以及本发明涉及用于执行所述方法的一种计算单元和一种计算机程序。

背景技术

在内燃机中，通过在工作冲程中产生的动能提高转速，而通过后续的喷射冲程、吸入冲程和压缩冲程再次减小转速。因此，在内燃机的气缸的工作循环内也得出一定的转速波动。

内燃机的气缸的数量越高（在这些气缸的情况下于是工作冲程相互之间也有偏移），则这种转速波动就可以越早地至少部分地被补偿。

恰好在尤其是在摩托车中使用的具有少量气缸的内燃机的情况下，对这些速度波动的补偿因此可能性较小。

发明内容

根据本发明提出具有独立权利要求的特征的用于运行由内燃机和电机构成的装置的方法以及用于执行该方法的计算单元和计算机程序。有利的构型是从属权利要求以及后续说明书的主题。

根据本发明的方法用于运行由具有曲轴的内燃机和与所述曲轴以传递转矩的方式耦合的电机构成的装置，所述电机与储能器、例如电池组电连接。此外设置供给装置用于将燃料—空气混合物引入到内燃机的燃烧室或气缸中。所述供给装置在此可以尤其是内燃机和/或燃料供应系统的部分。作为内燃机在此考虑尤其是具有最高两个气缸、优选恰好一个气缸的内燃机，如其通常在摩托车中使用的那样。

尤其是在这种具有最高两个气缸的内燃机的情况下、而且一般在内燃机的情况下，这种供给装置适宜地具有节流阀，所述节流阀通常布置在进气管中。通过节流阀的位置在此可以影响供给给燃烧室的空气，部分地也直接影响所供给的燃料—空气混合物，并且因此也就是影响或控制当前引入到燃烧室中的燃料—空气混合物的量。

尽管所提出的方法在后续尤其是参考具有（恰好）一个气缸的内燃机来描述，该方法也可以转用到具有两个也或者更多个气缸的内燃机上或者可以在具有两个也或者更多个气缸的内燃机处应用。

现在可能的是，通过调节供给到内燃机或到气缸中的空气量和/或通过调节内燃机的点火时间点而控制到尽可能恒定的转速上。这尤其是涉及空转运行。但是在此情况下，每个气缸和工作循环只能以转速调节的方式被干预一次，这不能实现特别快速或良好地调节转速，尤其是在具有少量气缸的内燃机的情况下不能实现。

尤其是在此也要考虑到，尤其是在仅仅一个气缸的情况下，在工作冲程中所产生的能量必须足以能够完整地执行或完成后续的压缩冲程。否则，内燃机将会停住或熄火。相应地不允许将空转转速选择得过低。

但是，通过适当地操控电机从现在起可能的是，降低空转转速，尤其是相对于不特别地考虑或操控电机的运行。为此，电机可以被操控为，使得在内燃机的工作循环的第一范围中，通过电机施加比在工作循环的第二范围中更强地作用到曲轴上的制动转矩，其中在所述第一范围中通过内燃机将加速转矩施加到曲轴上，在所述第二范围中通过内燃机不将加速转矩、而是尤其是将制动转矩施加到曲轴上。

作为第一范围在此尤其是考虑工作冲程——或者所述工作冲程的至少一部分，作为第二范围考虑喷射冲程和/或吸入冲程和/或压缩冲程。在这里也可以分别仅涉及它们的一部分。因此，转速波动被抵消并且此外可以降低空转转速，因为尤其是在即将到来的压缩冲程的情况下通过电机（如果必要的话）可以产生附加的转矩。

然而现在已经发现，在尤其是从空转运行开始的起动过程中，为能够完整地实施压缩冲程所需的能量有时可以明显提高。这样的原因在于，为了提高内燃机在起动时的转速，将更高量的燃料—空气混合物引入到燃烧室中，以便能够在工作冲程中于是相应地产生更多转矩。然而，首先必须还压缩该提高了量的燃料—空气混合物。

因此提出：监视评估参量，所述评估参量说明通过供给装置当前要引入到燃烧室中的燃料—空气混合物的量，而且尤其是在内燃机的空转运行期间。这样的评估参量可以在（必要时电气或电子致动的）节流阀作为输送装置的部分的情况下尤其是节流阀的张开角。

可替换地，所述评估参量可以是驾驶踏板或油门踏板或者驾驶手柄或油门手柄（在摩托车的情况下）的角度位置（Winkelstellung）。尤其是，当所述装置或所述内燃机具有电子致动的节流阀时，发动机控制设备通常根据期望值操控节流阀。因此在这种系统中，通过油门手柄/踏板的角度位置比通过节流阀的张开角可得到更早的评估参量。

当识别出评估参量朝向引入更多燃料—空气混合物的改变时（也就是尤其是节流阀的张开角的提高），则电机被操控为，使得通过电机与曲轴之间的转矩传递来提高转速。这优选通过如下方式进行，即提高要从电机传递到内燃机的转矩，电机因此尤其是也以发动机式的运行来运行。

但是一般地，电机可以以发动机方式或者以发电机方式来运行，也就是说可以从储能器提取电能并且将所述电能作为机械能作为加速转矩输出到曲轴上或可以从曲轴提取作为制动转矩的机械能并且作为电能供给给储能器。

总而言之，在此可以在全发动机功率与全发电机功率之间变化。因此，如果足够的话，也可以简单地减少当前在发电机式运行中由电机产生或输出的电功率，由此从内燃机提取较小的转矩。相对而言，这于是也相当于对内燃机的转矩提高作用。

通过这种方式，因此可以监视是否或何时需要起动过程，并且然后借助于电机进行支持性地干预，以便能够在压缩冲程中施加在起动过程的范围中所需的提高的能量。但是，空转转速在此仍然可以保持得低。

在此也可以根据待压缩的燃料—空气混合物的所提高的量来确定然后从电机传递到内燃机的转矩的大小，尤其是也可以精确地或者至少大致地传递相对于常规的空转运行附加地需要的能量或对应的转矩。为此例如可以考虑根据具有内燃机的几何数据的模型来计算填充变化并且从中计算必要的压缩能量。这样的模型可以在此存储在实施的计算单元上。但也可以考虑使用合适的特性曲线族、表格等等。

优选地，当识别出评估参量朝向引入更多燃料—空气混合物的改变时，电机只有在评估参量的改变（也就是之前/之后的差异）和/或评估参量和/或评估参量的梯度超出预先给定的阈值时才被操控为，使得通过电机与曲轴之间的转矩传递提高转速。这样的阈值可以在此根据由内燃机和电机构成的装置的需求或具体构型来选择。无论如何因此实现了，仅在例如快速起动过程时才相应地操控或必须操控电机。

总体上，在所提出的方法的范围内，因此可以放宽用于确定空转转速的必要标准，使得与常规运行相比可以安全地并且有时明显地降低空转转速。

在具有电子或电气致动的节气阀的系统或内燃机中，可以在起动时限制节气阀的调整速率（Stellrate）或调节速度（Verstellgeschwindigkeit），也就是可以预先给定一个上限，以避免对于用于压缩的系统中现有旋转能量的过快填充升高。通过借助于电机提供所需压缩能量的可能性，针对这样的系统除了放宽针对空转转速的标准外，也可以实现调整速率的上限提高并且因此加速起动过程。

根据本发明的计算单元、例如机动车的控制设备尤其在程序技术上被设置为执行根据本发明的方法。

以具有用于执行所有方法步骤的程序代码的计算机程序或计算机程序产品的形式来实现根据本发明的方法也是有利的，因为这引起特别小的成本，尤其是在实施的控制设备仍用于其他任务并且因此无论如何都存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁性的、光学的和电学的存储器，例如硬盘、闪速存储器、EEPROM、DVD以及其他等等。通过计算机网络（互联网、内联网等）来下载程序也是可能的。

本发明的其他优点和构型从说明书和所附附图中得出。

根据附图中的实施例示意性地示出并且在后面参考附图描述本发明。

附图说明

图1示意性示出由内燃机和电机构成的装置，利用该装置可执行根据本发明的方法。

图2在一个优选实施方式中示意性示出用于阐述根据本发明的方法的内燃机转速变化曲线。

图3在另一优选实施方式中示意性示出根据本发明的方法的流程。

具体实施方式

在图1中示意性地示出具有内燃机110和电机120的装置100，利用该装置可执行根据本发明的方法。内燃机110示例性地构造为具有气缸或燃烧室111并且具有曲轴115的内燃机。

电机120与曲轴115——并且因此也与内燃机110——以传递转矩的方式耦合。此外，电机120与储能器130电连接，所述储能器130例如可以是电池组，也就是说电能可以从电机120流至储能器130或者相反地从储能器130流至电机120。此外，具有大量耗电器的机载电网（Bordnetz）可以电连接到储能器130。借助构造为控制设备的计算单元140，可以相应地操控电机120，也就是说可以实行接收转矩的或发电机式的运行，在该运行中电能从电机120流至储能器130。只要有必要，同样可以实行产生转矩的或发动机式的运行，在该运行中电能从储能器130流至电机120。

此外，设置供给装置114用于将燃料—空气混合物引入到内燃机110的燃烧室或气缸111中。供给装置114为此尤其是具有进气管112，所述进气管112具有布置在其中的节流阀113。借助于传感器117可以确定或检测节流阀的张开角

。

在图2中示意性地示出内燃机、尤其是在图1中示出的内燃机的转速变化曲线。为此绘出随时间t变化的转速n。在此示出的转速变化曲线对应于空转运行中的转速变化曲线。由于内燃机的仅仅一个气缸而存在相对大的转速波动。

在此总共可看到三个工作循环A，分别具有工作冲程、喷射冲程、吸入冲程和压缩冲程。示例性地画出点火上止点ZOT和气体交换上止点GOT。在一个工作循环内，因此大致在ZOT出现最小转速并且在大致90°至180°曲轴角之后出现最大转速。在GOT时，转速处于中间值。

除了一个工作循环内的转速波动以外，还可以看到，一个工作循环内的最大（以及最小）转速在工作循环之间发生变化。相对于其他两个工作循环在第三个所示出的工作循环中在压缩冲程中减小到较低值的转速可以例如由以下得出，即较大量的燃料—空气混合物被引入到了燃烧室或气缸中，然后必须对该燃料—空气混合物进行压缩。通过为此所需的、从旋转能中提取出的能量引起转速的降低。

一般可以通过适当地操控电机并且因此在燃烧室或气缸的填充保持不变的情况下调节电机与内燃机之间的转矩传递来补偿一个工作循环内的转速波动，以便实现转速的尽可能恒定的变化曲线以及因此在空转运行中的转速降低。

在下文中，现在将讨论如何可以有针对性地操控电机，尤其是在起动并且因此在相对于空转运行燃料—空气混合物的量被提高时。

在图3中在一个优选实施方式中示意性地示出根据本发明的方法的流程。为此在上面的图中绘出节流阀的张开角

随时间t变化的变化曲线，在下面的图中绘出从电机传递到内燃机的转矩M随时间t变化的变化曲线。

在此情况下可以看出，在常规的空转运行中，张开角

保持在恒定的值

。电机在此情况下被操控为，使得如在图2中可以看到的可能的转速波动被（至少在一定范围内）补偿。在此，在内燃机的工作冲程期间比在一个工作循环的后续冲程期间从内燃机提取更多的转矩。电机在此因此连续地在发电机式运行中运行，但是以波动的输出电功率来运行。

可以理解，在需要时，电机的发动机式运行在此有时也是可能的，尤其是在内燃机的压缩冲程中。

在起动过程的范围内，通过输送装置引入到燃烧室或气缸中的燃料—空气混合物的量被提高，这通过节流阀的张开角

的增加而是明显的。在时刻

，张开角

在此超过阈值

。

因为然后需要更多的能量以便能够完整地执行压缩冲程，所以相应地从电机输出给内燃机的转矩提高，尤其是在通过发动机式运行所示的示例中（该曲线的值然后上升到正范围中）。

因此，虽然在节流阀的张开角提高之前或在空转运行中将转速保持得如此低，使得分别恰好仍能够完整地执行压缩冲程，也有可能即使在燃烧室或气缸中的较大量的燃料—空气混合物的情况下也完整地执行压缩冲程。

Claims (11)

1.用于运行由具有曲轴（115）的内燃机（110）和与所述曲轴以传递转矩的方式耦合的电机（120）构成的装置（100）的方法，所述电机与储能器（130）电连接，其中设置供给装置（114）用于将燃料—空气混合物引入到内燃机的燃烧室中，

其中监视评估参量（

），所述评估参量说明通过供给装置当前要引入到燃烧室中的燃料—空气混合物的量，以及

其中当识别出评估参量（

）朝向引入更多燃料—空气混合物的改变时，电机（120）被操控为，使得通过电机（120）与曲轴（115）之间的转矩传递来提高转速（n）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中当识别出评估参量（

）朝向引入更多燃料—空气混合物的改变时，电机（120）被操控为，使得要从电机（120）传递到内燃机（110）的转矩（M）被提高或者由电机（120）从内燃机（110）接收的转矩（M）被减小。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中供给装置（114）具有节流阀（113），并且其中评估参量（

）包括节流阀的张开角。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中评估参量（

）包括驾驶踏板或者驾驶手柄的角度位置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中监视在内燃机（110）的空转运行期间的评估参量（

）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当识别出评估参量（

）朝向引入更多燃料—空气混合物的改变时，电机（120）只有在评估参量的改变和/或评估参量（

）和/或评估参量的梯度超出预先给定的阈值（

）时才被操控为，使得通过电机（120）与曲轴之间的转矩传递来提高转速（n）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中作为内燃机（110）使用具有最高两个气缸（111）、优选恰好一个气缸的内燃机。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当识别出评估参量（

）朝向引入更多燃料—空气混合物的改变时，电机（120）被操控为，使得在内燃机（110）的工作循环的第一范围中，通过电机（120）施加比在工作循环的第二范围中更强地作用到曲轴（115）上的制动转矩，其中在所述第一范围中通过内燃机（110）将加速转矩施加到曲轴（115）上，在所述第二范围中通过内燃机（110）不将加速转矩、而是尤其是将制动转矩施加到曲轴（115）上。

9.计算单元（140），所述计算单元被设置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的所有方法步骤。

10.计算机程序，所述计算机程序在其在计算单元（140）上实施时促使计算单元（140）执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的所有方法步骤。

11.机器可读的存储器介质，具有存储在其上的根据权利要求10所述的计算机程序。

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