DE102008041450A1 - Method for reducing a speed of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors eines Hybridantriebs, das den Verbrennungsmotor und einen mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten Elektromotor umfasst, mit Erfassen (101) eines Betriebszustands des Hybridantriebs, Erfassen (103) einer Änderung einer Drehzahl des Verbrennungsmotors, und Erzeugen (105) eines Gegendrehmomentes mittels des Elektromotors in Abhängigkeit von dem erfassten Betriebszustand des Hybridantriebs und der erfassten Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors zum Verringern der Drehzahl des Verbrennungsmotors.The invention relates to a method for reducing a rotational speed of an internal combustion engine of a hybrid drive, which comprises the internal combustion engine and an electric motor coupled to the internal combustion engine, with detecting (101) an operating state of the hybrid drive, detecting (103) a change in a rotational speed of the internal combustion engine, and generating ( 105) of a counter torque by means of the electric motor in dependence on the detected operating state of the hybrid drive and the detected change in the rotational speed of the internal combustion engine for reducing the rotational speed of the internal combustion engine.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft die Drehzahlregelung von Verbrennungsmotoren in Hybridfahrzeugen.The The present invention relates to the speed control of internal combustion engines in hybrid vehicles.
Stand der TechnikState of the art
In modernen Hybridfahrzeugen werden Hybridantriebe eingesetzt, welche neben einem Verbrennungsmotor auch einen Elektromotor umfassen. Der Elektromotor wird sowohl für Antriebszwecke als auch zum mechanischen Antreiben, so genannten Anschleppen, des Verbrennungsmotors in einer Startphase aus dem Stillstand heraus eingesetzt.In modern hybrid vehicles are used hybrid drives, which in addition to an internal combustion engine also include an electric motor. The electric motor is used both for drive purposes as well for mechanical driving, so-called towing, of the internal combustion engine used in a starting phase from a standstill.
Während
eines Zündvorgangs eines Verbrennungsmotors kommt es jedoch
zu einem Drehzahlüberschwinger, bei dem die Motordrehzahl
weit über die Leerlaufsolldrehzahl überschießt.
Die Ursachen für den Drehzahlüberschwinger bzw. für den Startdrehzahlüberschwinger sind unterschiedlich. Zum einen ist bei einem Startvorgang des Verbrennungsmotors die Zylinderfüllung hoch, so dass die ersten Zündungen ein hohes Drehmoment erzeugen, was die Drehzahl schnell ansteigen lässt. Zum anderen lässt sich der Verbrennungsmotor während der ersten Zündungen noch nicht genau genug regeln und benötigt stets eine gewisse Zeit, bis die Verbrennungsvorgänge eingeschwungen sind. Aus diesem Grund lässt sich der steile Drehzahlanstieg des Drehzahlüberschwingers nicht mittels eines Leerlaufreglers des Verbrennungsmotors ausregeln.The Causes of the speed overshoot or for the starting speed overshoot are different. To the one is at a starting operation of the internal combustion engine, the cylinder filling high so that the first ignitions produce a high torque, which makes the speed increase quickly. On the other leaves the internal combustion engine during the first ignitions still do not regulate exactly enough and always needs a certain amount of time, until the combustion processes have settled. For this The reason is the steep speed increase of the speed overshoot do not use an idle controller of the internal combustion engine.
Startdrehzahlüberschwinger sorgen für eine deutliche Verschlechterung der Abgaswerte insbesondere bezüglich des Kohlenwasserstoffs, weil der Verbrennungsmotor unterhalb der Sollbetriebstemperatur den Kraftstoff noch nicht effizient verbrennt und somit einen hohen Anteil des unvollständig verbrannten Kraftstoffs ausstößt. Aufgrund der hohen Drehzahl des Startdrehzahlüberschwingers ist während dessen Zeitdauer daher eine Vielzahl von unvollständigen Verbrennungen und daher schlechten Abgaswerten zu erwarten.Starting speed overshoot ensure a significant deterioration of exhaust emissions especially with respect to the hydrocarbon, because of the internal combustion engine below the target operating temperature, the fuel is still not efficient burns and thus a high proportion of incomplete Burned fuel ejects. Due to the high speed of the starting speed overshoot is during Its duration therefore a variety of incomplete Burns and therefore poor exhaust emissions expected.
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass im Falle eines Hybridantriebs mit einem Verbrennungsmotor und einem mit diesem gekoppelten Elektromotor die Verringerung der Drehzahl des Verbrennungsmotors insbesondere in der Startphase durch ein gezieltes Erzeugen eines Gegendrehmoments durch den Elektromotor effizient realisiert werden kann. So kann der Elektromotor beispielsweise nach einem ersten Anlassen des Verbrennungsmotors diesen mechanisch zusätzlich antreiben, wobei bei Einsetzen des Drehzahlüberschwingers der Elektromotor zeitig ein Gegendrehmoment aufbauen kann, welches den Drehzahlüberschwinger bereits in seiner Anstiegsphase bedampft.The Invention is based on the finding that in the case of a hybrid drive with an internal combustion engine and an electric motor coupled thereto the reduction of the speed of the internal combustion engine in particular in the starting phase by a targeted generation of a counter-torque can be realized efficiently by the electric motor. So can the electric motor, for example, after a first start of the engine drive this mechanically in addition, with insertion the speed overshoot the electric motor on time Counter torque can build, which is the speed overshoot already steamed in its rise phase.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors eines Hybridantriebs, das den Verbrennungsmotor und einen mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten Elektromotor umfasst, mit Erfassen eines Betriebszustands des Hybridantriebs, Erfassen einer Änderung einer Drehzahl des Verbrennungsmotors, sowie Erzeugen eines Gegendrehmomentes mittels des Elektromotors in Abhängigkeit von dem erfassten Betriebszustand des Hybridantriebs und der erfassten Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors zum Verringern der Drehzahl des Verbrennungsmotors.The The invention relates to a method for reducing a rotational speed of a Combustion engine of a hybrid drive, the internal combustion engine and comprising an electric motor coupled to the internal combustion engine, with detecting an operating state of the hybrid drive, detecting a change in a speed of the internal combustion engine, as well Generating a counter torque by means of the electric motor in dependence from the detected operating state of the hybrid drive and the detected change the rotational speed of the internal combustion engine for reducing the rotational speed of the internal combustion engine.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Gegendrehmoment des Elektromotors nur in einem Betriebszustand des Hybridantriebs erzeugt wird, in dem der Verbrennungsmotor durch den Elektromotor mechanisch, beispielsweise in einer Startphase, angetrieben wird. Somit kann der Elektromotor auch bei Anschleppen des Verbrennungsmotors zur Verringerung bzw. zur Kompensation des Überschwingers eingesetzt werden.According to one Embodiment, the counter torque of the electric motor is generated only in an operating state of the hybrid drive, in the the internal combustion engine by the electric motor mechanically, for example in a starting phase, is driven. Thus, the electric motor even when towing the internal combustion engine to reduce or be used to compensate for the overshoot.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird zur Verringerung der Drehzahl des Verbrennungsmotors ein maximal verfügbares Gegendrehmoment des Elektromotors erzeugt. Dadurch kann eine ungewollte Drehzahlerhöhung schnell und wirksam reduziert werden.According to one Embodiment is to reduce the speed of the internal combustion engine a maximum available counter torque generated by the electric motor. This can cause an unwanted speed increase be reduced quickly and effectively.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Gegendrehmoment erzeugt, falls die erfasste Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors einen betriebszustandabhängigen Schwellwert, beispielsweise 1% oder 5% oder 10% einer Solldrehzahl, überschreitet. Durch die betriebszustandabhängige Erzeugung des Gegendrehmomentes kann dieses gezielt nur dann eingesetzt werden, falls eine Erhöhung der Drehzahl des Verbrennungsmotors in dem jeweiligen Betriebszustand des Hybridmotors entweder ungewollt und/oder untypisch ist.According to one exemplary embodiment, the counter torque is generated if the detected change in the rotational speed of the internal combustion engine has an operating state-dependent threshold value, for example 1% or 5% or 10% of a target rotational speed, exceeds. Due to the operating state-dependent generation of the counter-torque, this can be selectively used only if an increase in the rotational speed of the internal combustion engine in the respective operating state of the hybrid engine is either unwanted and / or atypical.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor insbesondere durch ein Abbremsen des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor nur dann verringert, falls der erfasste Betriebszustand des Hybridantriebs ein Startzustand ist, in dem der Verbrennungsmotor durch den Elektromotor mechanisch angetrieben wird, und falls die erfasste Änderung der Drehzahl auf einen Startdrehzahlüberschwinger hinweist. Somit wird das Gegendrehmoment wirksam nur während der Startphase des Verbrennungsmotors reduziert, so dass ausgeschlossen werden kann, dass eine ungewollte Drehzahlreduktion bei gewolltem Beschleunigen durchgeführt wird.According to one Embodiment, the speed of the internal combustion engine by the electric motor, in particular by braking the internal combustion engine reduced by the electric motor only if the detected operating condition of Hybrid drive is a starting state in which the internal combustion engine is mechanically driven by the electric motor, and if the detected change in speed to a starting speed overshoot points. Thus, the counter torque becomes effective only during reduces the starting phase of the internal combustion engine, so that excluded can that an unintentional speed reduction at intentional acceleration is carried out.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Gegendrehmoment des Elektromotors mittels einer Regelschleife eingestellt, was durch einen oder mehrere Regelschleifenparameter realisiert werden kann.According to one Embodiment, the counter torque of the electric motor adjusted by means of a control loop, resulting in one or more Control loop parameters can be realized.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Elektromotor mittels einer Regelschleife gesteuert wird, wobei das Gegendrehmoment durch eine Erhöhung einer Regelschleifenverstärkung eingestellt wird. Daher ist eine einfache und effiziente Steuerung des Gegendrehmomentes möglich.According to one Embodiment, the electric motor by means of a Control loop is controlled, wherein the counter torque by a Increasing a control loop gain is set. Therefore, a simple and efficient control of the counter torque possible.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors auf eine Sollleerlaufdrehzahl verringert. Dadurch wird eine unnötige Abbremsung des Verbrennungsmotors verhindert.According to one Embodiment, the speed of the internal combustion engine reduced to a desired idle speed. This will be an unnecessary deceleration of the internal combustion engine prevented.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors nur innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach einem Anlassen des Verbrennungsmotors verringert. Das Zeitintervall kann beispielsweise zwei oder drei Sekunden betragen, wobei die einfache Steuerung auf der Zeitbasis eine gezielte Reduktion einer ungewollten Drehzahlerhöhung ermöglicht.According to one Embodiment, the speed of the internal combustion engine only within a predetermined time interval after a start of the internal combustion engine is reduced. The time interval can be, for example two or three seconds, with the simple control on the time base a targeted reduction of unwanted speed increase allows.
Die Erfindung betrifft ferner eine programmtechnisch eingerichtete Vorrichtung, welche ausgebildet ist, ein Computerprogramm zum Ausführen des Verfahrens zum Verringern einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors eines Hybridantriebs ablaufen zu lassen.The The invention further relates to a program-equipped device, which is designed to be a computer program for executing the Method for reducing a rotational speed of an internal combustion engine to run a hybrid drive.
Zeichnungendrawings
Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Further Embodiments of the invention will be described with reference to FIG the accompanying drawings explained. Show it:
Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments
Hierzu
wird im Schritt
Im
Schritt
Dadurch ist es beispielsweise möglich, den Drehzahlüberschwinger bzw. den Startdrehzahlüberschwinger effizient zu reduzieren bzw. zu eliminieren, was zu einem verbesserten Abgasverhalten des Verbrennungsmotors in der Startphase sowie zu einer verbesserten Akustik führt, weil der Verbrennungsmotor nicht mehr ”aufheult”. Insbesondere kann durch das gezielte Erzeugen des Gegendrehmoments der Drehzahlüberschwinger beispielsweise in der Nachstartphase mit dem Elektromotor abgebremst werden, weil der Elektromotor im Gegensatz zum Verbrennungsmotor sofort vollständig regelbar ist. Die Nachstartphase findet nach einem Anlassen des Verbrennungsmotors bis zu einer stabilen Leerlaufsolldrehzahl des Verbrennungsmotors statt.As a result, it is possible, for example, to efficiently reduce or eliminate the speed overshoot or the starting speed overshoot, which leads to an improved exhaust gas behavior of the internal combustion engine in the starting phase and to improved acoustics because the internal combustion engine no longer "howls". In particular, can be braked by the targeted generation of the counter torque of the speed overshoot, for example, in the Nachstartphase with the electric motor, because the electric motor in contrast to the internal combustion engine is fully regulated immediately. The Nachstartphase takes place after a start of the internal combustion engine up to a stable idling speed of the internal combustion engine.
Die erfindungsgemäße Verringerung der Drehzahl kann insbesondere in einer Startphase des Verbrennungsmotors durchgeführt werden, in der dieser mittels des Elektromotors in Analogie zu einem herkömmlichen Anlasser auf eine Start- bzw. Anlasserdrehzahl geschleppt wird. Nach erfolgtem Start, bei dem die Einspritzung und die Zündung arbeiten, wird erfindungsgemäß nicht sofort auf die herkömmliche Leerlaufregelung des Verbrennungsmotors umgeschaltet. Stattdessen wird der Elektromotor über das reine Anschleppen hinaus dazu verwendet, die Drehzahl des Verbrennungsmotors niedrig zu halten. Erst wenn der Verbrennungsmotor innerhalb eines beispielsweise vorbestimmten Zeitintervalls, beispielsweise 2 s oder 3 s, sich in einem Verbrennungszustand befindet und einen Zustand erreicht hat, in dem eine Regelung durchgeführt werden kann, kann beispielsweise auf die an sich bekannte Leerlaufregelung mit einem Zündwinkeleingriff am Verbrennungsmotor umgeschaltet werden. Damit wird der Verbrennungsmotor in der Nachstartphase auf einem konstanten Moment gehalten, während die Regelung nur auf den Elektromotor einwirkt. Dadurch können insbesondere bei einer Verwendung einer Regelschleife zur Regelung des Verhaltens des Elektromotors zur Drehzahlregelung deutlich höhere Verstärkungsfaktoren verwendet werden, welche beispielsweise den Drehzahlüberschwinger effektiv bekämpfen. Bei alleiniger Regelung der Drehzahl des Verbrennungsmotors über den Elektromotor kann aufgrund der verbesserten Regelkreisdynamik im Allgemeinen eine höhere Reglerverstärkung gewählt werden als diejenige, welche bei einer kombinierten Regelung des Verbrennungsmotors und des Elektromotors gewählt werden kann. Die höhere Reglerverstärkung kann die Reglerverstärkung bei kombinierter Regelung beispielsweise um einen Faktor zwischen 10 und 100 übersteigen.The inventive reduction of the speed can especially performed in a startup phase of the internal combustion engine in which this by means of the electric motor in analogy to a conventional starter to a starting or starter speed is being towed. After the start, in which the injection and the ignition work does not become according to the invention Immediately to the conventional idling control of the internal combustion engine switched. Instead, the electric motor is over pure towing in addition to the speed of the engine used keep low. Only when the internal combustion engine within a for example, predetermined time interval, for example 2 s or 3 s, is in a combustion state and a state has reached, in which a regulation will be carried out can, for example, to the known idle control switched with a Zündwinkeleingriff the internal combustion engine become. Thus, the internal combustion engine in the Nachstartphase on held a constant moment, while the scheme only acting on the electric motor. This allows in particular when using a control loop to control the behavior the electric motor for speed control significantly higher Gain factors are used, which, for example effectively combat the speed overshoot. With sole control of the speed of the engine via The electric motor can due to the improved control loop dynamics In general, a higher controller gain is selected are considered to be the ones involved in a combined scheme of Combustion engine and the electric motor can be selected can. The higher controller gain can be the controller gain For example, with combined control by a factor of 10 and 100 over.
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