DE102005001047A1 - Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs sowie Hybridfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Bei dem Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs mit einem mit einer Elektromaschine gekoppelten Mehrzylinderverbrennungsmotor, mit zumindest einem abschaltbaren Zylinder, wobei von einem dem Fahrzeug zur Verfügung gestellten Gesamtmoment ein erstes Teilmoment von dem Verbrennungsmotor und ein zweites Teilmoment von der Elektromaschine zur Verfügung gestellt wird, wird bei einer Abschaltung eines oder gegebenenfalls mehrerer Zylinder das zweite Teilmoment gezielt zur Dämpfung einer Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors eingesetzt. Ferner sind bei einem Hybridfahrzeug Steuerungsmittel vorgesehen, mittels der bei einer Abschaltung eines oder gegebenenfalls mehrerer Zylinder das zweite Teilmoment gezielt zur Dämpfung einer Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors einsetzbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs sowie ein Hybridfahrzeug gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der unabhängigen Patenansprüche
  • Bei Hybridfahrzeugen werden zwei oder mehr Antriebseinheiten miteinander kombiniert, die auf unterschiedliche Weise, die für den Fahrzeugantrieb erforderliche Leistung bereitstellen. Da sich die Eigenschaften eines Verbrennungsmotors und einer Elektromaschine besonders gut ergänzen, weisen die heute gängigen Hybridfahrzeuge überwiegend eine Kombination eines Verbrennungsmotors mit einer Elektromaschine auf. Der Betrieb des Fahrzeugs erfolgt mit der Elektromaschine vorzugsweise in Bereichen mit nur geringen Lastanforderungen, da Verbrennungsmotoren bei Teillastbetrieb erheblich geringere Wirkungsgrade als bei Volllastbetrieb aufweisen. Bei höheren Lastanforderungen erfolgt der Betrieb vorzugsweise mit dem Verbrennungsmotor, der dann mit relativ gutem Wirkungsgrad durch einen zusätzlichen generatorischen Betrieb der Elektromaschine die elektrischen Energiespeicher, aus denen die Elektromaschine im motorischen Betrieb gespeist wird, wieder laden kann. Um das dem Fahrzeug maximal zur Verfügung stehende Drehmoment zu steigern, kann darüber hinaus die Momentenabgabe von Verbrennungsmotor und Elektromaschine auch parallel erfolgen.
  • Bei Mehrzylinderbrennkraftmaschinen kann ein höherer Gesamtwirkungsgrad durch Abschaltung von Zylindern erreicht werden, da die verbleibenden Zylinder mit einem höheren Wirkungsgrad betrieben werden können. Aus der DE 100 06 743 A1 ist beispielsweise ein Hybridantrieb mit einer Wärmekraftmaschine bekannt, welche zur Vermeidung eines Teillastbetriebes die Möglichkeit einer Zylinderabschaltung aufweist.
  • Bei abgeschalteten Zylindern läuft ein Verbrennungsmotor im Allgemeinen mit einer höheren Drehungleichförmigkeit als bei einem Betrieb mit sämtlichen Zylindern, da die Zündfolgeabstände vergrößert sind. Eine Erhöhung der Drehungleichförmigkeiten kann Einbußen am Komfort und einen erhöhten Verschleiß von Motor und Antriebskomponenten zur Folge haben.
  • Eine Zylinderabschaltung wird vorzugsweise bei hochzylindrigen Motoren, beispielsweise 8- oder 12-Zylindermotoren mit einer Abschaltung von N/2-Zylindern eingesetzt. Bei hochzylindrigen Motoren ist dabei auch bei Abschaltung der Hälfte der Zylinder immer noch eine ausreichend hohe Zylinderanzahl mit einem gleichmäßigen Zündabstand befeuerbar, so dass eine komfortmäßig akzeptable Laufruhe des Motors erreicht wird. Dagegen ist bei niedrigzylindrigen Motoren bei Abschaltung von Zylindern mit einem Verlust an Komfort zu rechnen.
  • Neben Konzepten bei denen lediglich die Kraftstoffzufuhr zu den abgeschalteten Zylindern unterbunden oder die Frischluft oder Gemischzufuhr über Drosselklappen unterbrochen wird, ist es bekannt, die Abschaltung über eine Steuerung der Ein- und Auslassventile vorzunehmen. Aus der DE 102 04 129 ist beispielsweise ein Hybridfahrzeug bekannt, bei dem zum vibrationsarmen Abschalten des Verbrennungsmotors zusätzlich zur Reduktion der Kraftstoffzufuhr eine Entlastung von Verdichtungsmitteln, insbesondere eines Kolbens, eingeleitet wird. Die Entlastung der Verdichtungsmittel kann durch eine Öffnung einer Drosselklappe, eine Verkürzung einer Kompressionsphase, eine Verkürzung der Zeit in der Einlass- und Auslassventile gleichzeitig geschlossen sind, eine dauerhafte Öffnung der Einlass- und Auslassventile oder dergleichen erreicht werden. Zusätzlich kann einer oder mehrere der Zylinder des Verbrennungsmotors mechanisch abgeschaltet werden. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die Zylindersteuerung das Einlass- und Auslassventil entweder direkt oder über ein Stellglied für die Nockenwelle derart ansteuert, dass Auslass- und Einlassventil des Brennraums dauerhaft während des Abschaltens des Verbrennungsmotors geöffnet oder dauerhaft geschlossen sind.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs mit dem bei Abschaltung von einem oder mehreren Zylinder eine Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors vermindert werden kann. Eine weitere Aufgabe ist es, ein entsprechendes Hybridfahrzeug mit einer verringerten Drehungleichförmigkeit bei Abschaltung von einem oder mehreren Zylinder zu schaffen.
  • Erfindungsgemäß werden die Aufgaben durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Verfahren, bei dem von einem dem Fahrzeug zur Verfügung gestellten Gesamtmoment ein erstes Teilmoment von dem Verbrennungsmotor und ein zweites Teilmoment von der Elektromaschine zur Verfügung gestellt wird, vorgesehen, dass das zweite Teilmoment bei einer Abschaltung eines oder gegebenenfalls mehrerer Zylinder gezielt zur Dämpfung oder Verringerung einer Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors eingesetzt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die an sich bei einer Abschaltung von Zylindern auftretende Erhöhung der Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors vollständig oder teilweise vermieden werden, so dass gegenüber dem Stand der Technik eine Verbesserung an Komfort und eine Reduzierung von Verschleißeffekten am Motor und Antriebssystem erreicht wird.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens, wird ein Maß der Drehungleichförmigkeit ermittelt und in Abhängigkeit von diesem Maß zur besagten Dämpfung oder Verringerung der Drehungleichförmigkeit die Elektromaschine, vorzugsweise wechselnd motorisch und generatorisch, zur Aufbringung eines dämpfenden Gegenmoments auf den Verbrennungsmotor betrieben, womit eine bedarfsabhängige Reduzierung der Drehungleichförmigkeit erreicht wird.
  • In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung wird bei gegebener Anzahl von abgeschalteten Zylindern zur Dämpfung oder Verringerung der Drehungleichförmigkeit das von dem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellte Teilmoment in Abhängigkeit von dem Schleppmoment des Verbrennungsmotors gewählt. Vorzugsweise liegt das von dem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellte Teilmoment in einem Bereich von mehr als 80% und/oder weniger als 300% des Schleppmoments. Das zum Vortrieb erforderliche restliche Moment wird von der Elektromaschine zur Verfügung gestellt. Bei dieser Betriebsweise treten nur relativ geringe Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors auf, so dass ein geringeres oder gar kein dämpfendes Gegenmoment der Elektromaschine auf den Verbrennungsmotor aufgeprägt werden muss.
  • Vorzugsweise weist der Verbrennungsmotor eine gradzahlige Anzahl von abschaltbaren Zylindern auf, wobei jeweils N/2 Zylinder gemeinsam an- beziehungsweise abgeschaltet werden, um eine möglichst niedrige Drehungleichförmigkeit bei der Abschaltung zu gewährleisten.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor zumindest zwei abschaltbare Zylinder aufweist, und eine wechselnde Ab- und Zuschaltung von besagen Zylindern, gemäß vorgegebenen Zeit- und Zyklusmustern erfolgt, um eine einseitige Beanspruchung bestimmter Zylinder des Verbrennungsmotors zu vermeiden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Größe und/oder Phase der Dämpfung in Abhängigkeit von Betriebsparametern, vorzugsweise von einem Kraftstoffverbrauch und einem Fahrkomfort-Parameter des Fahrzeugs gewählt, womit berücksichtigt wird, dass die Dämpfung der Drehungleichförmigkeit mit einem Energieaufwand verbunden ist.
  • Elektromaschine und Mehrzylinderverbrennungsmotor sind in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung fest miteinander gekoppelt, wodurch der bei einer variablen Kopplung notwendige Aufwand für ein Getriebe und/oder eine Kupplung zwischen Elektromaschine und Mehrzylinderverbrennungsmotor entfällt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft bei einem direkteinspritzenden Otto- oder Dieselmotor einzusetzen. Vorteilhaft ist es, wenn eine besonders genaue Zumessung der Kraftstoffmasse auf die einzelnen Zylinder möglich ist, womit eine genauere Einstellung der von den einzelnen Zylindern abgegebenen Momente ermöglich wird, was wiederum bei einer geringeren Anzahl von befeuerten Zylindern für einen höheren Fahrkomfort von Bedeutung ist.
  • Zweckmäßigerweise erfolgt die Abschaltung des oder der besagten Zylinder durch die Aktivierung von Gasaustauschventilen und/oder einer Hubumschaltung von Nocken der Nockenwelle obwohl auch andere Möglichkeiten der Zylinderabschaltung von der Erfindung umfasst werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Hybridfahrzeug sind Steuerungsmittel vorgesehen, die es erlauben, dass das zweite Teilmoment bei einer Abschaltung eines oder gegebenenfalls mehrerer Zylinder zur Dämpfung der Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors eingesetzt wird.
  • Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung sind unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Zeichnungen angegeben.
    •
  • Dabei zeigen:
  • 1 einen Hybridantrieb für ein erfindungsgemäßes Hybridfahrzeug
  • 2 einen zeitlichen Verlauf von Motormomenten für einen konventionellen und für einen erfindungsgemäßen Betrieb eines Hybridfahrzeugs.
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Hybridantrieb 1 für ein ansonsten nicht dargestelltes Hybridfahrzeug. Ein Elektromotor bzw. eine Elektromaschine 10 und ein Mehrzylinderverbrennungsmotor 20 sind mit einem Getriebe 30 gekoppelt, das mit zumindest einem – in der 1 nicht dargestellten – Fahrzeugrad fest oder variabel gekoppelt ist. Für die Anbindung der Elektromaschine an die Motorkurbelwelle sind verschiedene Konzepte möglich. Bevorzugte Konzepte sind dabei eine Anbindung über eine Kupplung, eine direkte Anbindung an die Motorkurbelwelle oder eine Anbindung über einen Riementrieb oder ein Getriebe. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Elektromaschine 10 und Mehrzylinderverbrennungsmotor 20 mechanisch fest gekoppelt. Bevorzugt ist eine Anordnung des Elektromotors 10 zwischen einem Kurbelwellenausgang des Verbrennungsmotors 20 und einem Getriebeeingang. Der Elektromotor 10 ist mit einer elektrischen Energiespeichereinrichtung, beispielsweise einer aufladbaren Batterie oder dergleichen, elektrisch gekoppelt. Dem Verbrennungsmotor 20 ist eine Abgasanlage 50 mit einem motornahen Vorkatalysator 60 und einem stromab angeordneten Hauptkatalysator 70 zugeordnet. Ein Motorsteuergerät 90 empfängt von Steuersensoren 80, beispielsweise dem Fahrpedalmodul oder einem Antiblockiersystem, Steuersignale sowie von Sensoren 100 Werte von Betriebsparametern des Hybridfahrzeugs, insbesondere des Elektromotors 10, des Verbrennungsmotors 20, der Abgasanlage 50 sowie weiterer Fahrzeugkomponenten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Verbrennungsmotor 20 ein direkt einspritzender Otto-Motor. Besonders bevorzugt ist ein magerlauffähiger direkt einspritzender Otto-Motor, da damit in unteren Last-Drehzahlbereichen beträchtliche Einsparungen am Kraftstoffverbrauch gegenüber einem konventionellen Otto-Motor zu erreichen sind. Insbesondere bei diesen Ausbildungsformen der Erfindung ist es zweckmäßig, das Katalysatorsystem derart auszubilden, dass der Vorkatalysator 60 ein 3-Wegekatalysator und der Hauptkatalysator 70 ein NOx-Speicherkatalysator ist. Der Vorkatalysator 60 dient vorzugsweise zur Reinigung eines stöchiometrischen Abgases, zur Konvertierung von Kohlenwasserstoffen (HC) bei magerem Abgas und zur Verbesserung der Abgasreinigung bei einem Kaltstart. Der NOx-Speicherkatalysator 70 ist vorzugsweise zur Speicherung von Stickoxiden (NOx) bei magerem Abgas ausgelegt. In Abhängigkeit von der Beladung mit NOx und unter Umständen noch weiteren Randbedingungen ist eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators mit einem stöchiometrischen bis fetten Abgas erforderlich.
  • Das Steuergerät 90 beinhaltet in einer bevorzugten Ausführungsform einen oder mehrere Mikroprozessoren, Datenspeicher und Schnittstellen sowie Steuerungsmittel 90a mittels der in Abhängigkeit von den Signalen der Sensoren 80 das Gesamtdrehmoment und/oder Teilmomente bestimmt werden, welche vom Elektromotor 10 und dem Verbrennungsmotor 20 geliefert und zumindest teilweise dem Getriebe 30 zur Verfügung gestellt werden. Die Kopplung zwischen dem Elektromotor 10 und dem Verbrennungsmotor 20 ermöglicht sowohl eine negative als auch eine positive Drehmomentübertragung zwischen diesen beiden Komponenten.
  • Die im Einzelnen in 1 nicht genauer dargestellten Sensoren 100 umfassen Sensoren zur Messung oder Ermittlung von Betriebsparametern, vorzugsweise der Speichereinrichtung 40, des Elektromotors 10, des Verbrennungsmotors 20 und der Abgasanlage 50. Insbesondere können Lambda-Sonden in der Abgasanlage 50 stromaufwärts des Vorkatalysators 60, stromabwärts des Vorkatalysators 60, stromaufwärts des Hauptkatalysators 70 oder stromabwärts des Hauptkatalysators 70 angeordnet sein. Ferner können an verschiedenen Stellen der Abgasanlagen NOx, SOx oder Kohlenwasserstoffsensoren angeordnet sein. Zur Messung der Temperatur des Abgases oder des Katalysatorsystems können an verschiedenen Einbauorten Temperatursensoren vorgesehen sein.
  • Der Verbrennungsmotor 20 erlaubt eine Zylinderabschaltung. Gemäß der Erfindung wird von einem dem Fahrzeug zur Verfügung gestellten Gesamtmoment ein erstes Teilmoment von dem Verbrennungsmotor und ein zweites Teilmoment von der Elektromaschine zur Verfügung gestellt und bei einer Abschaltung eines oder gegebenenfalls mehrerer Zylinder das zweite Teilmoment gezielt zur Dämpfung einer Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors eingesetzt.
  • Die Möglichkeit der Zylinderdeaktivierung wird erfindungsgemäß eingesetzt, um durch einen kombinierten verbrennungsmotorisch- elektromotorischen Betrieb des Fahrzeugs den Wirkungsgrad zu steigern. Die insbesondere bei nicht-hochzylindrigen Motoren resultierenden geringere Laufruhe des Motors, die zu einer Komforteinbuße führen kann, wird erfindungsgemäß durch Einsatz eines von der Elektromaschine zur Verfügung gestellten Teilmoments zur Dämpfung der Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors kompensiert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft bei einem direkteinspritzenden Ottomotor oder Dieselmotor einsetzbar. Bei diesen ist eine besonders genaue Zumessung der Kraftstoffmasse auf die einzelnen Zylinder und damit eine genaue Momentenabgabe möglich. Bei einem direkteinspritzenden Ottomotor bildet sich praktisch kein Saugrohrwandfilm aus, wie er bei saugrohreinspritzenden Motoren auftritt. Bei letzteren führt ein wechselnder befeuerter/unbefeuerter Zylinderbetrieb zu einem erhöhten Ausstoß von verbrannter Kohlenwasserstoffanteile in das Abgassystem, die eine verminderte Abgasqualität und Dauerhaltbarkeit des Katalysatorsystems zur Konsequenz haben könnte.
  • Bevorzugt weist der Verbrennungsmotor 20 eine variable Ventilbetätigung auf, die teil- oder vollvariabel, als mechanisches oder elektrisches System ausgebildet sein kann. Bevorzugst ist eine Zylinderabschaltung, bei der einzelne Einlassventile oder vorzugsweise Einlass- und Auslassventile einzelner Zylinder durch eine Hubumschaltung der Nocken der Motornockenwelle auf Null Hub deaktiviert werden können. Bei einer derartigen Zylinderabschaltung wird auch die Einspritzeinrichtung für den besagten Zylinder deaktiviert. Bei einem fremdgezündeten Motor wird vorzugsweise auch die Zündeinrichtung des besagten Zylinders deaktiviert. Bei einer ganzzahligen Anzahl N von Zylindern wird vorzugsweise eine Abschaltung von N/2 Zylindern vorgenommen.
  • In 2 ist zur Veranschaulichung des Verfahrens ein zeitlicher Verlauf von Motormomenten bei einem konventionellen Betrieb und bei zwei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Für den Vortrieb des Fahrzeugs sei ein vorgebenes Moment MV erforderlich. Das von dem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellte Moment ist mit VM, das von der Elektromaschine zur Verfügung gestellte Moment mit EM bezeichnet. In einem konventionellen Betrieb ohne Elektromaschine und ohne abgeschaltete Zylinder treten Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors auf, die bei relativ hoher Zylinderanzahl und kurzen Zündfolgeabstände eine kleine Amplitude und relativ hohe Frequenz haben. Bei einer Abschaltung eines oder mehrerer Zylinder werden im Allgemeinen die Zündabstände größer und daraus resultierend die Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors. Das Moment VM hat daher dynamisch einen merklich vom vorgegebenen Moment MV abweichenden Wert.
  • Für die Variante 1 ist es erforderlich, dass der Verbrennungsmotor und die Elektromaschine während der Dämpfung mechanisch gekoppelt sind. Bei der mit Variante 1 bezeichneten Ausführungsform wird die Elektromaschine wechselnd motorisch und generatorisch betrieben und dabei gezielt ein dämpfendes Gegenmoment auf den Verbrennungsmotor ausgeübt. Das Gegenmoment hat im Allgemeinen eine etwas geringere momentane Amplitude als die Drehungleichförmigkeit.
  • Für eine optimierte Dämpfungswirkung ist es auch denkbar, dass Gegenmoment der Elektromaschine mit einer Phasenversetzung gegenüber der Drehungleichförmigkeit aufzuprägen.
  • Bei der Durchführung des Verfahrens wird vorzugsweise ein Maß der Drehungleichförmigkeit ermittelt und in Abhängigkeit von diesem Maß mittels der Elektromaschine das dämpfende Gegenmoment auf den Verbrennungsmotor aufgeprägt. Beispielsweise wird ein zeitlicher Verlauf der Drehungleichförmigkeit bestimmt. Die Elektromaschine wird in Abhängigkeit von diesem Verlauf betrieben. Üblicherweise wird die Elektromaschine zur Aufprägung des Gegenmoments wechselnd motorisch und generatorisch betrieben.
  • Vorzugsweise erfolgt zur Ermittlung der Drehungleichförmigkeit eine Erfassung des Drehmoments des Verbrennungsmotors durch einen oder gegebenenfalls mehrere Drehmomentsensoren.
  • In einer in 2 mit Variante 2 bezeichneten Ausführungsform des Verfahrens wird zu Dämpfung der Drehungleichförmigkeit das von dem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellte Teilmoment in Abhängigkeit von dem Schleppmoment des Verbrennungsmotors bei einer gegebenen Anzahl von abgeschalteten Zylindern gewählt. Das von dem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellte Teilmoment liegt vorzugsweise in einem Bereich von mehr als 80% und/oder weniger als 100%, 200% oder 300% des Schleppmoments des Verbrennungsmotors. Die Differenz zu dem für den Vortrieb erforderlichen Moment MV wird von der Elektromaschine zur Verfügung gestellt. Das von dem Verbrennungsmotor abgegebene Moment VM dient im Wesentlichen oder weitgehend zur Kompensation des eigenen Schleppmoments. Bei dieser Betriebsweise treten Drehungleichförmigkeiten mit kleinerer Amplitude auf, so dass auch ohne eine mechanische Kopplung mit der Elektromaschine ein komfortabler Fahrbetrieb ermöglicht wird. Es versteht sich, dass auch bei einer mechanischen Kopplung des Verbrennungsmotors mit der Elektromaschine diese Ausführungsform des Verfahrens einsetzbar ist.
  • Bei einer weiteren, in der 2 nicht dargestellten Ausführungsform des Verfahrens, sind die Varianten 1 und 2 miteinander kombiniert. Bei dieser Kombination wird das für den Vortrieb des Fahrzeugs erforderliche Drehmoment von der Elektromaschine zur Verfügung gestellt und zusätzlich auf den Verbrennungsmotor ein Gegenmoment zur Dämpfung aufgeprägt.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine wechselnde Ab- und Zuschaltung von Zylindern gemäß vorgegebenen Zeit- oder Zyklusmustern erfolgt. Dabei wechselt der befeuerte und der unbefeuerte Betrieb zwischen den einzelnen Zylindern in vorgegebenen zeitlichen Abständen beziehungsweise nach einer vorgegebenen Anzahl von Verbrennungszyklen. Bei gerader Zylinderzahl ist es dabei vorteilhaft, wenn ein gleichmäßiger Zündfolgeabstand eingehalten wird.
  • In Abhängigkeit von dem Typ der Brennkraftmaschine und den zur Verfügung stehenden Betriebsarten kann die Zuschaltung eines abgeschalteten Zylinders in unterschiedlichen Betriebsarten erfolgen. Der Zeitpunkt der Aktivierung der Kraftstoffeinspritzung sowie der Einspritzung in den besagten Zylinder wird in Abhängigkeit von der Betriebsart bei der Zuschaltung des Zylinders unterschiedlich gewählt. Eine Kraftstoffeinspritzung in den besagten Zylinder wird vorzugsweise bei Zuschaltung in einer Homogen- Betriebsart bis zum Ende der Ansaugphase beendet. In einer Homogen-Split-Betriebsweise wird nur der erste Teil der Einspritzung bis zum Ende der Ansaugphase beendet. Mit dieser Wahl des Einspritzzeitpunkts kann ausreichend Zeit für die Gemischhomogenisierung zur Verfügung gestellt werden. Falls der zuvor abgeschaltete Zylinder bei Zuschaltung in einer Schichtladungsbetriebsart betrieben wird, wird eine Kraftstoffeinspritzung bevorzugt während der Verdichtungsphase vorgenommen, um eine gewünschte Ladungsschichtung in dem Brennraum des Zylinders zu gewährleisten. Gegebenenfalls erfolgt die Aktivierung der Zündeinrichtung zu einem geeigneten Zeitpunkt während der Ansaug- und/oder Verdichtungsphase.
  • Zur Momentenanpassung bei der Zuschaltung eines abgeschalteten Zylinders erfolgt ferner eine gezielte Wahl einer Betriebsart und/oder einer Zündwinkelstellung für einen oder mehrere Verbrennungszyklen zumindest eines Zylinders.
  • Ein direkteinspritzender Ottomotor wird beispielsweise bei nur geringen Drehzahl- und Lastanforderungen in einem Schicht- oder Homogen-Mager-Betrieb laufen. Bei abgeschalteten Zylindern können bei hoher Entdrosselung des Verbrennungsmotors der Abgasmassenstrom verringert und die Abgastemperatur erhöht werden, und daher in einem Schwachlastbetrieb höhere Katalysatortemperaturen und erhöhte Konvertierungsraten des Katalysators erreicht werden. Insbesondere bei Verwendung eines NOx-Speicherkatalysators kann in einem unteren Teillastbetrieb die einspeicherbare NOx-Masse bei gleicher Konvertierungsrate erhöht werden. Damit sind eine längere Magerbetriebsdauer zwischen Regenerationsvorgängen und eine weitere Absenkung des Kraftstoffverbrauchs möglich.
    • 1
    Hybridantrieb mit Steuersystem
    10
    Elektromotor
    20
    Verbrennungsmotor
    30
    Getriebe
    40
    Batterie
    50
    Abgasanlage
    60
    Vorkatalysator
    70
    Hauptkatalysator
    80
    Sensoren
    90
    Motorsteuergerät
    90a
    Einrichtung zur Steuerung der Drehmomentabgabe
    100
    Sensoren

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs mit einem mit einer Elektromaschine gekoppelten Mehrzylinderverbrennungsmotor, mit zumindest einem abschaltbaren Zylinder, wobei von einem dem Fahrzeug zur Verfügung gestellten Gesamtmoment ein erstes Teilmoment von dem Verbrennungsmotor und ein zweites Teilmoment von der Elektromaschine zur Verfügung gestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abschaltung eines oder gegebenenfalls mehrerer Zylinder das zweite Teilmoment gezielt zur Dämpfung einer Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors eingesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur besagten Dämpfung der Drehungleichförmigkeit ein Maß der Drehungleichförmigkeit ermittelt und in Abhängigkeit von diesem Maß mittels der Elektromaschine, weiche vorzugsweise, wechselnd motorisch und generatorisch betrieben wird, ein dämpfendes Gegenmoment auf den Verbrennungsmotor aufgeprägt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur besagten Dämpfung der Drehungleichförmigkeit das von dem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellte Teilmoment in Abhängigkeit von dem Schleppmoment des Verbrennungsmotors gewählt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur besagten Dämpfung der Drehungleichförmigkeit das von dem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellte Teilmoment in einem Bereich von mehr als 80% und/oder weniger als 300% des Schleppmoments des Verbrennungsmotors gewählt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine gradzahlige Anzahl n von abschaltbaren Zylindern vorgesehen ist und jeweils n/2 Zylinder gemeinsam ab- bzw. zugeschaltet werden.
  6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei abschaltbare Zylinder vorgesehen sind und eine wechselnde Ab- und Zuschaltung von besagten Zylindern gemäß vorgegebenen Zeit- oder Zyklusmustern erfolgt.
  7. Verfahren nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Größe und/oder Phase der Dämpfung in Abhängigkeit von Betriebsparametern, vorzugsweise von einem Kraftstoffverbrauch und einem Fahrkomfortparameter des Fahrzeugs gewählt wird.
  8. Verfahren nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbrennungsmotor ein direkteinspritzender Otto- oder ein Dieselmotor verwendet wird.
  9. Verfahren nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltung des oder der besagten Zylinder durch Deaktivierung von Gasaustauschventilen und/oder Hubumschaltung von Nocken der Nockenwelle erfolgt.
  10. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Elektromaschine und Mehrzylinderverbrennungsmotor mechanisch fest mit einander gekoppelt werden.
  11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Elektromaschine und Mehrzylinderverbrennungsmotor mechanisch variabel mit einander gekoppelt werden.
  12. Hybridfahrzeug mit einem mit einer Elektromaschine gekoppelten Mehrzylinderverbrennungsmotor, vorzugsweise ein direkteinspritzender Otto- oder ein Dieselmotor, mit zumindest einem abschaltbaren Zylinder, wobei von einem dem Fahrzeug zur Verfügung gestellten Gesamtmoment ein erstes Teilmoment von dem Verbrennungsmotor und ein zweites Teilmoment von der Elektromaschine zur Verfügung stellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerungsmittel vorgesehen sind, mittels der bei einer Abschaltung eines oder gegebenenfalls mehrerer Zylinder das zweite Teilmoment gezielt zur Dämpfung einer Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors einsetzbar ist.
  13. Hybridfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Elektromaschine und Mehrzylinderverbrennungsmotor mechanisch fest mit einander gekoppelt sind.
  14. Hybridfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Elektromaschine und Mehrzylinderverbrennungsmotor mechanisch variabel mit einander gekoppelt sind.
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