DE102010063377B3

DE102010063377B3 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Unterstützung durch eine elektrische Maschine und Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010063377B3
Application number: DE201010063377
Authority: DE
Inventors: Frank Weiss
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2030-12-18

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Unterstützung durch eine elektrische Maschine beschrieben. Ferner wird eine entsprechende Brennkraftmaschine erläutert. Bei dem Verfahren wird ein Testimpuls an einem Injektor erzeugt, und die elektrische Maschine generiert einen Drehmomentimpuls zur Kompensation der durch den Testimpuls hervorgerufenen Drehzahlabweichung der Brennkraftmaschine. Der von der elektrischen Maschine erzeugte Drehmomentimpuls wird mit einem von der Steuereinheit der Brennkraftmaschine geschätzten Drehmomentimpuls verglichen, und in Abhängigkeit von der ermittelten Differenz wird die Charakteristik der Injektoren der Brennkraftmaschine angepasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mit mindestens einem Injektor versehenen Brennkraftmaschine mit Unterstützung durch eine elektrische Maschine. Des Weiteren ist die Erfindung auf eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Injektor, einer Steuereinheit und einer die Brennkraftmaschine unterstützenden elektrischen Maschine gerichtet. Speziell betrifft die Erfindung Dieselmotoren oder magerlaufende Benzinmotoren.
Die Injektoren von Brennkraftmaschinen besitzen Toleranzen, die zu unerwarteten Ungenauigkeiten in Bezug auf die eingespritzte Kraftstoffmenge führen können und somit eine Verschlechterung der Qualität der Emissionen der Brennkraftmaschine bewirken können. Dies kann durch eine Anpassung der Injektorcharakteristik während der Betriebsdauer der Brennkraftmaschine verhindert werden. So können durch eine exakte Anpassung der gesamten Injektorcharakteristik sogar Injektoren mit einer hohen Toleranzdrift über ihre Lebensdauer dazu verwendet werden, sogar strengeren zukünftigen Emissionsanforderungen gerecht zu werden.
Ein derartiges Anpassungsverfahren ist beispielsweise aus der DE 102 57 686 A1 bekannt. Darin wird ein Verfahren offenbart zum Anpassen einer ein Referenz-Einspritzverhalten wiedergebenden Einspritzventilcharakteristik eines angesteuerten Kraftstoff-Einspritzventils einer Brennkraftmaschine an alterungsbedingte Änderungen eines Ist-Einspritzverhaltens, wobei während eines keine Kraftstoffeinspritzung erfordernden Betriebszustandes der Brennkraftmaschine das Einspritzventil intermittierend gemäß einer Ansteuerdauer angesteuert wird, während ansonsten keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt, so dass mindestens ein Arbeitsspiel mit Ansteuerung einem Arbeitsspiel ohne Ansteuerung des Einspritzventils folgt oder vorangeht, jeweils ein Drehzahl-Wert der Brennkraftmaschine für das Arbeitsspiel mit Ansteuerung und für mindestens eines der Arbeitsspiele ohne Ansteuerung detektiert wird, eine Differenz der detektierten Werte gebildet und damit eine Korrektur der Einspritzcharakteristik vorgenommen wird. Hiermit ist es jedoch nur möglich, die Injektorcharakteristik bei sehr geringen Einspritzmengen anzupassen.
Weiterhin ist aus der DE 10 2008 047 476 A1 eine Steuerungsvorrichtung zum Ausgleich von Wechselmomenten einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Steuerungsvorrichtung umfasst eine Elektromaschine, welche mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirkverbunden ist, und eine Steuerungseinheit zur Ansteuerung der Elektromaschine, die ausgebildet ist, Drehzahlschwankungen der Kurbelwelle mittels Beschleunigen und/oder Abbremsen der Elektromaschine auszugleichen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, das eine Anpassung der Injektorcharakteristik auf besonders genaue Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 6 gelöst. Das Verfahren zum Betreiben einer mit mindestens einem Injektor versehenen Brennkraftmaschine mit Unterstützung durch eine elektrische Maschine weist folgende Schritte auf:
Berechnen einer Solldrehzahl der Brennkraftmaschine für den momentanen Betriebszustand;
Erzeugen eines Testimpulses am Injektor;
Schätzen des durch diesen Testimpuls erzeugten Drehmomentimpulses;
Messen der Abweichung zwischen der berechneten Solldrehzahl und der IST-Drehzahl der Brennkraftmaschine durch die elektrische Maschine;
Erzeugen eines Drehmomentimpulses durch die elektrische Maschine zur Kompensation der gemessenen Abweichung;
Vergleichen der durch die elektrische Maschine erzeugten Drehmomentimpulsinformation mit der geschätzten Drehmomentimpulsinformation und Ermitteln der Differenz; und
Anpassen der Injektorcharakteristik unter Verwendung der ermittelten Differenz.
Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren wird ein Testimpuls am Injektor erzeugt. Dieser Testimpuls fuhrt zu einer Abweichung der Drehzahl der Brennkraftmaschine gegenüber der berechneten Solldrehzahl. Da die elektrische Maschine in der Lage ist, diese Abweichung zwischen der IST-Drehzahl und Solldrehzahl zu messen und insbesondere sehr rasch auf diese Abweichung reagieren kann, da beispielsweise pro Umdrehung 40 Messungen durchgefuhrt werden, kann die elektrische Maschine als Reaktion auf diese Abweichung einen Drehmomentimpuls erzeugen, der zu einer Kompensation dieser durch den Testimpuls des Injektors verursachten Abweichung der Drehzahl der Brennkraftmaschine führt. Der exakte Wert dieses Drehmomentimpulses kann von der elektrischen Maschine mit einer sehr guten Genauigkeit (Toleranz weit unter 1%) berechnet werden. Auf diese Weise erfolgt somit eine Kompensation der Drehzahlabweichung.
Ferner wird der von der elektrischen Maschine zu Kompensationszwecken erzeugte Drehmomentimpuls mit einem Schätzwert des durch den Testimpuls erzeugten Drehmomentimpulses, der von der Steuereinheit der Brennkraftmaschine ermittelt wird, verglichen, und es wird die Differenz zwischen den beiden Werten ermittelt. Diese Differenz zwischen den beiden Werten entspricht exakt der Ungenauigkeit der Injektorcharakteristik. Unter Verwendung der ermittelten Differenz erfolgt dann eine entsprechende Anpassung der Injektorcharakteristik.
Erfindungsgemaß wird somit die elektrische Maschine im Modus einer geschlossenen Regelschleife eingesetzt. Die Steuereinheit der Brennkraftmaschine berechnet eine Solldrehzahl der Brennkraftmaschine für den momentanen Betriebszustand, wobei diese Solldrehzahl von der Brennkraftmaschine, aber auch parallel dazu von der elektrischen Maschine, angefordert wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit in der vorstehend beschriebenen Weise eine Anpassung der Injektorcharakteristik und damit eine Anpassung der eingespritzten Kraftstoffmenge. Wenn die Brennkraftmaschine mehrere Injektoren besitzt, wird das erfindungsgemaße Verfahren vorzugsweise fur sämtliche Injektoren uber den gesamten Einspritzbereich durchgefuhrt. Hierdurch konnen die Toleranzen der Injektoren auf die Messtoleranzen reduziert werden.
Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass die komplette Charakteristik samtlicher Injektoren auf sehr robuste Weise mit guter Genauigkeit angepasst werden kann. Drehzahlschwingungen der Brennkraftmaschine werden auf effiziente Weise von der elektrischen Maschine kompensiert.
In Weiterbildung der Erfindung wird der von der elektrischen Maschine erzeugte Drehmomentimpuls zur Kompensation von Drehmomentabweichungen der Brennkraftmaschine verwendet. Auf diese Weise wird eine Drehmomentanpassung der Brennkraftmaschine durchgeführt. Wenn das Drehmomentmodell der Brennkraftmaschine exakt ist, verhält sich die elektrische Maschine passiv. Bei Ungenauigkeiten des Drehmomentmodells der Brennkraftmaschine liefert die elektrische Maschine einen entsprechenden Drehmomentimpuls, um die Differenz zu kompensieren. Die entsprechende Information uber das erforderliche zusätzliche Drehmoment kann dazu eingesetzt werden, um das Drehmomentmodell der Brennkraftmaschine anzupassen. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 1, insbesondere die Anpassung der Einspritzmenge des Injektors, nach Beendigung der Anpassung des Drehmomentmodells durchgeführt.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Injektor, einer Steuereinheit und einer die Brennkraftmaschine unterstützenden elektrischen Maschine. Die Brennkraftmaschine ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit und die elektrische Maschine zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte ausgebildet sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erlautert. Es zeigen:
1 eine Prinzipskizze, die ein mit einer Brennkraftmaschine und einer zur Unterstützung dienenden elektrischen Maschine versehenes Kraftfahrzeug zeigt; und
2 ein Ablaufdiagramm der Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt schematisch in der Draufsicht ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine 1, einer diese unterstützenden elektrischen Maschine 3, bei der es sich um einen entsprechenden Elektromotor handeln kann, einem Getriebe 4 und einem Antriebszug 5. Die Brennkraftmaschine 1 weist einen geeigneten Kraftstofftank 2 auf. Eine Steuereinheit (ECU) 7 steuert den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 und steht mit einer Steuereinrichtung 6 der elektrischen Maschine 3 in Verbindung.
Die Brennkraftmaschine 1, deren Steuereinheit (ECU) 7 und die elektrische Maschine 3 mit deren Steuereinrichtung 6 sind so ausgebildet, dass sie das nachfolgend beschriebene Verfahren durchführen konnen.
Die einzelnen Schritte dieses Verfahren sind im Ablaufdiagramm der 2 dargestellt. Nach dem Start wird bei 11 festgestellt, ob ein Bedarf zur Anpassung des momentanen Lastpunktes besteht. Ist dies nicht der Fall, rückt das Verfahren zum Ende vor. Wenn ein Anpassungsbedarf besteht, erfolgt in Schritt 12 eine Drehmomentanpassung der Brennkraftmaschine in der vorstehend beschriebenen Weise. Danach wird in Schritt 13 die Solldrehzahl der Brennkraftmaschine berechnet. In Schritt 14 wird die Solldrehzahl der Brennkraftmaschine von der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine angefordert. In Schritt 15 erzeugt die Brennkraftmaschine einen Einspritzimpuls. In Schritt 16 kompensiert die elektrische Maschine die Drehzahlschwingung der Brennkraftmaschine, misst den erforderlichen Drehmomentwert und gibt diesen an die Steuereinheit (ECU) weiter. Die Steuereinheit (ECU) der Brennkraftmaschine vergleicht in Schritt 17 den gemessenen Drehmomentwert von der elektrischen Maschine mit dem eingegebenen Schatzwert des Testimpulsdrehmomentes und ermittelt die entsprechende Differenz. In Schritt 18 erfolgt dann die Anpassung der Injektorcharakteristik unter Verwendung der sich aus dem Vergleich von Schritt 17 ergebenden Differenz.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann für jeden Injektor der Brennkraftmaschine wiederholt werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer mit mindestens einem Injektor versehenen Brennkraftmaschine mit Unterstützung durch eine elektrische Maschine mit den folgenden Schritten: Berechnen einer Solldrehzahl der Brennkraftmaschine für den momentanen Betriebszustand; Erzeugen eines Testimpulses am Injektor; Schätzen des durch diesen Testimpuls erzeugten Drehmomentimpulses; Messen der Abweichung zwischen der berechneten Solldrehzahl und der IST-Drehzahl der Brennkraftmaschine durch die elektrische Maschine; Erzeugen eines Drehmomentimpulses durch die elektrische Maschine zur Kompensation der gemessenen Abweichung; Vergleichen der durch die elektrische Maschine erzeugten Drehmomentimpulsinformation mit der geschätzten Drehmomentimpulsinformation und Ermitteln der Differenz; und Anpassen der Injektorcharakteristik unter Verwendung der ermittelten Differenz.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von der elektrischen Maschine erzeugte Drehmomentimpuls zur Kompensation von Drehmomentabweichungen der Brennkraftmaschine verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Information über das erforderliche zusätzliche Drehmoment von der elektrischen Maschine zur Anpassung des Drehmomentmodells der Brennkraftmaschine verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Einspritzmenge des Injektors nach Beendigung der Anpassung des Drehmomentmodells durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Injektoren, dadurch gekennzeichnet, dass es für sämtliche Injektoren über den gesamten Einspritzbereich durchgeführt wird.
Brennkraftmaschine mit mindestens einem Injektor, einer Steuereinheit und einer die Brennkraftmaschine unterstützenden elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) und die elektrische Maschine (3) zur Durchführung der Verfahrensschritte nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet sind.