DE102011108226A1

DE102011108226A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems sowie Antriebssystem

Info

Publication number: DE102011108226A1
Application number: DE102011108226A
Authority: DE
Inventors: Guido Ehlers
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2013-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems (1), wobei das Antriebssystem (1) eine Brennkraftmaschine (2), eine elektrische Maschine (5), die mit der Brennkraftmaschine (2) zumindest zeitweise wirkverbunden ist, und eine Aussetzererkennungseinrichtung (13) zur Überwachung der Brennkraftmaschine (2) auf Verbrennungsaussetzer aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die Aussetzererkennungseinrichtung (13) wenigstens eine elektrische Größe des durch die elektrische Maschine (5) fließenden Stroms überwacht und anhand der elektrischen Größe, insbesondere bei Abweichung der elektrischen Größe von einer Vorgabegröße, auf einen Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine (2) erkennt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Antriebssystem (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems, wobei das Antriebssystem eine Brennkraftmaschine, eine elektrische Maschine, die mit der Brennkraftmaschine zumindest zeitweise wirkverbunden ist, und eine Aussetzererkennungseinrichtung zur Überwachung der Brennkraftmaschine auf Verbrennungsaussetzer aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Antriebssystem.
Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die elektrische Maschine wird beispielsweise in Form einer permanenterregten Synchronmaschine oder einer Drehstrom-Asynchronmaschine als Starter beziehungsweise Starter-Generator für die Brennkraftmaschine verwendet. Ein solcher Starter ist üblicherweise zwischen der Brennkraftmaschine und einem Getriebe des Antriebssystems vorgesehen. Alternativ kann das Antriebssystem auch als Hybrid-Antriebssystem vorliegen. Bei diesem sind die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine dazu vorgesehen, zumindest zeitweilig ein Antriebsmoment des Antriebssystems gemeinsam bereitzustellen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch die elektrische Maschine können demnach jeweils einen Teil des Antriebsmoments des Antriebssystems oder auch das gesamte Antriebsmoment bereitstellen. Selbstverständlich kann es dabei auch vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine zur Erzeugung von elektrischem Strom verwendet wird. Zu diesem Zweck ist sie mit der Brennkraftmaschine mechanisch wirkverbunden und wird von dieser über die Wirkverbindung angetrieben. Zur Herstellung der Wirkverbindung ist eine Abtriebswelle, insbesondere die Kurbelwelle, der Brennkraftmaschine mit einer Abtriebswelle der elektrischen Maschine gekoppelt. Zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine liegt insoweit eine mechanische Wirkverbindung vor. Die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine kann mittels einer Kupplung unterbrechbar sein, sodass die Brennkraftmaschine lediglich zeitweise mit der elektrischen Maschine wirkverbunden ist. Alternativ kann selbstverständlich auch eine permanente Verbindung, also ohne Kupplung, vorliegen.
Zusätzlich weist das Antriebssystem die Aussetzererkennungseinrichtung auf, welche zur Überwachung der Brennkraftmaschine auf Verbrennungsaussetzer dient. Diese Verbrennungsaussetzer können beispielsweise durch Betreiben des Antriebssystems bei ungünstigen Umgebungsbedingungen, durch Betriebsfehler der Brennkraftmaschine (beispielsweise fehlende Zündung oder fehlende Einspritzung) und/oder durch Verschmutzungen innerhalb der Brennkraftmaschine hervorgerufen werden. Solche Verbrennungsaussetzer führen zu einem Anstieg der von der Brennkraftmaschine emittierten Schadstoffe. Zudem ist eine Schädigung eines eventuell vorhandenen Katalysators der Brennkraftmaschine möglich. Aus diesem Grund ist es erforderlich, die Verbrennungsaussetzer sicher und zuverlässig zu erkennen und bei deren Auftreten entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten.
Zu diesem Zweck sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren bekannt. Beispielsweise kann die Drehzahl der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine überwacht werden. Wird eine (unerwartete) Reduzierung der Drehzahl festgestellt, welche sich infolge des durch den Verbrennungsaussetzer fehlenden Energieumsatzes einstellt, so kann auf den Verbrennungsaussetzer erkannt werden. Dabei wird beispielsweise die Drehzahl der Abtriebswelle, insbesondere der Kurbelwelle, beziehungsweise ihre Segmentzeit mit einer Vorgabegröße verglichen.
Alternativ oder zusätzlich kann auch wenigstens eine Temperatur, insbesondere eine Brennraumtemperatur oder eine Abgastemperatur, ausgewertet werden. Bei einer ordnungsgemäßen Verbrennung ohne Verbrennungsaussetzer steigt die Brennraumtemperatur um eine bestimmte Temperaturdifferenz an. Ist dies nicht der Fall, kann auf den Verbrennungsaussetzer erkannt werden. Die Abgastemperatur wird strömungstechnisch nach der Brennkraftmaschine, insbesondere vor und nach dem Katalysator, bestimmt. Liegt ein Verbrennungsaussetzer vor, so gelangt unverbrannter Kraftstoff aus der Brennkraftmaschine in den Katalysator. Dort reagiert er mit in dem Abgas noch enthaltenem Sauerstoff, wodurch Energie freigesetzt und die Temperatur des Abgases erhöht wird. Dadurch steigt auch die nach dem Katalysator vorliegende Abgastemperatur. Folglich kann die Erkennung auf Verbrennungsaussetzer erfolgen, indem die Abgastemperatur zumindest nach dem Katalysator bestimmt wird. Vorteilhafterweise wird auch die Temperatur vor dem Katalysator bestimmt und aus den beiden Temperaturen eine Temperaturdifferenz bestimmt. Liegt die nach dem Katalysator bestimmte Abgastemperatur oder die Temperaturdifferenz über einem Schwellenwert, so kann auf den Verbrennungsaussetzer erkannt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird wenigstens ein Drucksensor in wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine angeordnet. Bei einer ordnungsgemäßen Verbrennung ohne Verbrennungsaussetzer steigt der Druck in dem Brennraum um eine bestimmte Druckdifferenz an. Liegt diese Druckdifferenz nicht vor beziehungsweise ist sie kleiner als ein bestimmter Schwellenwert, so kann auf das Vorliegen des Verbrennungsaussetzers erkannt werden.
Schließlich ist es möglich, ein Lichtsignal aus dem Brennraum auszuwerten. Dieses Lichtsignal wird insbesondere per Lichtleiter aus dem Brennraum herausgeführt. Das Lichtsignal wird beispielsweise mittels eines Lichtsensors beziehungsweise Photosensors erfasst. Bei ordnungsgemäßer Verbrennung ohne Verbrennungsaussetzer weist das Lichtsignal einen bestimmten Verlauf auf beziehungsweise erreicht eine bestimmte Intensität. Weicht der vorliegende Verlauf von dem bestimmten Verlauf ab oder wird die bestimmte Intensität nicht erreicht, so wird auf das Vorliegen des Verbrennungsaussetzers erkannt.
Die vorstehend beschriebenen Verfahren beruhen auf zusätzlichen Drucksensoren, Temperatursensoren oder Lichtsensoren, welche dem Antriebssystem allein aus dem Grund der Aussetzererkennung zugeordnet werden müssen. Der Sensor zur Auswertung der Drehzahl der Brennkraftmaschine beziehungsweise der elektrischen Maschine ist zwar ohnehin vorhanden, seine Genauigkeit reicht jedoch häufig zur zuverlässigen Aussetzererkennung nicht aus. Dies gilt insbesondere, wenn die Brennkraftmaschine einen kleinen Zündabstand aufweist. Ähnlich verhält es sich bei einer Brennkraftmaschine, an deren Abtriebswelle eine Schwungmasse angebracht ist. Die Massenträgheit der Schwungmasse kompensiert den durch den Verbrennungsaussetzer fehlenden Energiebetrag zumindest teilweise, insbesondere sogar vollständig. Als Folge dessen funktioniert die Erkennung der Verbrennungsaussetzer auf Basis der Drehzahl der Brennkraftmaschine beziehungsweise der elektrischen Maschine nicht mehr oder zumindest nicht mehr zuverlässig.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die DE 102 27 528 A1 bekannt, welche ein Antriebssystem mit einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine beschreibt. Dabei ist die elektrische Maschine als Starter-Generator betreibbar, ein Rotor der elektrischen Maschine mit einer Triebwelle der Brennkraftmaschine koppelbar und der elektrischen Maschine ein Lageermittler zugeordnet. Der Lageermittler der elektrischen Maschine soll nun zum Feststellen von Laufunruhen der Triebwelle und/oder Zündaussetzern der Brennkraftmaschine einsetzbar sein. Wie vorstehend bereits für die Drehzahl der Brennkraftmaschine erläutert, reicht jedoch die Genauigkeit eines derartigen Lageermittlers unter Umständen nicht aus.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems bereitzustellen, welches die eingangs genannten Nachteile nicht aufweist, sondern insbesondere eine zuverlässige Erkennung auf Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine ermöglicht, auch bei Brennkraftmaschinen mit geringem Zündabstand. Vorteilhafterweise müssen dabei keine zusätzlichen Sensoren, wie beispielsweise Drucksensoren, Temperatursensoren oder Photosensoren, vorgesehen werden.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Aussetzererkennungseinrichtung wenigstens eine elektrische Größe des durch die elektrische Maschine fließenden Stroms überwacht und anhand der elektrischen Größe, insbesondere bei Abweichung der elektrischen Größe von einer Vorgabegröße, auf einen Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine erkennt. Der durch die elektrische Maschine fließende Strom kann entweder der von der elektrischen Maschine erzeugte Strom sein, wenn diese als Generator arbeitet, oder aber der von der elektrischen Maschine verbrauchte Strom, wenn sie als Motor dient. Bei der Überwachung der elektrischen Größe wird insbesondere deren zeitlicher Verlauf bestimmt. Anhand der elektrischen Größe beziehungsweise deren Verlauf kann auf den Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine erkannt werden. Dies ist insbesondere bei Abweichung der elektrischen Größe von der Vorgabegröße beziehungsweise bei Abweichung des Verlaufs der elektrischen Größe von einem Vorgabeverlauf der Fall.
Die Vorgabegröße wird beispielsweise anhand mindestens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine und/oder der elektrischen Maschine bestimmt. Sie ist insbesondere eine Funktion des an der Brennkraftmaschine eingestellten Soll-Drehmoments. Zusätzlich kann auch eine Erregungsspannung und/oder ein Erregungsstrom der elektrischen Maschine berücksichtigt werden. Die Vorgabegröße gibt insoweit den Wert wieder, welchen die elektrische Größe bei einem ordnungsgemäßen Betrieb des Antriebssystems ohne Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine annehmen würde. Weicht die elektrische Größe nun von der Vorgabegröße ab beziehungsweise übersteigt die Differenz zwischen der elektrischen Größe und der Vorgabegröße einen bestimmten Grenzwert, so kann angenommen werden, dass ein Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine vorliegt und auf diesen erkannt werden. Der vorstehend erwähnte Vorgabeverlauf entspricht einem zeitlichen Verlauf der Vorgabegröße.
Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn es zumindest während eines Aufwärmbetriebs der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Während des Aufwärmbetriebs ist somit die elektrische Maschine permanent mit der Brennkraftmaschine wirkverbunden, sodass die elektrische Größe des durch die elektrische Maschine fließenden Stroms einen zuverlässigen Anhaltswert für das Vorliegen des Verbrennungsaussetzers liefert. Selbstredend kann das Verfahren permanent durchgeführt werden und nicht nur während des Aufwärmbetriebs.
Insbesondere wenn das Antriebssystem die Brennkraftmaschine als Range Extender aufweist, kann es vorgesehen sein, die Drehzahl der Brennkraftmaschine mittels der elektrischen Maschine zu steuern und/oder zu regeln. In diesem Fall werden durch Aussetzer verursachte Laufunruhen beziehungsweise Drehzahlschwankungen durch die Drehzahlregelung und/oder -steuerung zumindest größtenteils ausgeglichen. Bei einer solchen Konfiguration sind demnach die Aussetzer mittels aus dem Stand der Technik bekannten Methoden, welche auf einer Überwachung der Drehzahl basieren, kaum oder überhaupt nicht nachweisbar. Weil zur Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl die wenigstens eine elektrische Größe der elektrischen Maschine, also insbesondere die Stromstärke und/oder die Spannung, angepasst wird, liegt sie unmittelbar vor und kann problemlos überwacht und zur Erkennung des Verbrennungsaussetzers herangezogen werden. Die Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine mittels der elektrischen Maschine kann jedoch auch bei einer beliebigen Ausgestaltung des Antriebssystems vorliegen, also auch wenn die Brennkraftmaschine nicht als Range Extender vorliegt, insbesondere in wenigstens einem Betriebsmodus des Antriebssystems.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als elektrische Größe die an der elektrischen Maschine anliegende Spannung oder die Stromstärke des durch die elektrische Maschine fließenden Stroms verwendet wird. Unter dem durch die elektrische Maschine fließenden Stroms ist dabei der durch die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine durch letztere erzeugte Strom beziehungsweise der verbrauchte, auf den Antrieb der elektrischen Maschine gerichtete Strom zu verstehen. Es Ist also insbesondere nicht die Spannung oder die Stromstärke gemeint, welche der Erregung der elektrischen Maschine dient, falls eine solche vorgesehen ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aussetzererkennungseinrichtung zur Überwachung die elektrische Größe erfasst, insbesondere misst, oder aus wenigstens einer weiteren Größe zumindest näherungsweise bestimmt. Zur Überwachung der elektrischen Größe muss diese zunächst bekannt sein. Zu diesem Zweck kann sie entweder erfasst beziehungsweise gemessen werden oder alternativ näherungsweise bestimmt werden. Das Erfassen kann dabei beispielsweise derart erfolgen, dass die eklektrische Größe der Aussetzererkennungseinrichtung durch ein Steuergerät der elektrischen Maschine bereitgestellt wird. Die Aussetzererkennungseinrichtung kann jedoch auch eine Sensoreinrichtung aufweisen, mittels welcher die elektrische Größe gemessen wird. Bei dem Bestimmen der elektrischen Größe aus der wenigstens einen weiteren Größe ist unter Letzterer insbesondere eine Zustandsgröße beziehungsweise Betriebsgröße der elektrischen Maschine beziehungsweise der Brennkraftmaschine zu verstehen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Größe mit einer Zeitauflösung erfasst wird, welche größer oder gleich einer Mindestzeitauflösung ist, wobei die Mindestzeitauflösung konstant ist oder in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt wird. Alternativ zu dem Begriff Zeitauflösung kann auch der Begriff Abtastrate verwendet werden. Die Zeitauflösung gibt damit an, mit welcher zeitlichen Genauigkeit die elektrische Größe erfasst wird. Je höher die Zeitauflösung ist, umso geringer werden die Zeitabstände zwischen den Zeitpunkten, an welchen die elektrische Größe erfasst wird. Somit steigt auch mit größer werdender Zeitauflösung die Genauigkeit der Erkennung der Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine. Um eine ausreichende Genauigkeit und damit eine zuverlässige Erkennung der Verbrennungsaussetzer zu gewährleisten, soll die Zeitauflösung größer oder gleich der Mindestzeitaufläsung sein. Diese ist beispielsweise konstant festgelegt und liegt beispielsweise in dem Bereich von 0,01 μs bis 1000 μs. Insbesondere beträgt die Mindestzeitauflösung 0,1 μs, 1 μs, 5 μs, 10 μs, 25 μs, 50 μs, 100 μs, 150 μs, 200 μs, 250 μs oder 500 μs. Mit einer derartigen Mindestzeitauflösung kann üblicherweise eine ausreichend genaue Erkennung der Verbrennungsaussetzer gewährleistet werden. Alternativ kann die Mindestzeitauflösung jedoch auch variabel sein und dabei in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine und/oder der elektrischen Maschine bestimmt werden. Ein solcher Betriebsparameter ist insbesondere die Drehzahl der Brennkraftmaschine. Wird die Mindestzeitauflösung in Abhängigkeit von dieser bestimmt, so wird sie vorzugsweise derart festgelegt, dass die elektrische Größe jeweils nach einer Drehwinkeldifferenz der Abtriebswelle beziehungsweise Kurbelwelle der Brennkraftmaschine von 0,1° bis 5°, vorzugsweise 0,25°, 0,5°, 1°, 2°, 3° oder 4°, erfasst wird. Die Mindestzeitauflösung ergibt sich dabei aus der gewählten Drehwinkeldifferenz und der Drehzahl der Brennkraftmaschine, wobei die Drehwinkeldifferenz durch 360° sowie die Drehzahl dividiert wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine mittels einer Drehzahlerfassungseinrichtung gemessen wird. Die Drehzahlerfassungseinrichtung kann neben der Drehzahl auch eine Drehlage beziehungsweise einen Drehwinkel der Brennkraftmaschine bestimmen, Die Drehzahlerfassungseinrichtung kann dazu beispielsweise einen induktiven Geber umfassen, welcher mit Hilfe einer an der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine angeordneten Scheibe, die an ihrem Umfang mehrere, in Drehrichtung hintereinander liegende Segmente aufweist, die Drehzahl und/oder die Drehlage der Abtriebswelle erfasst. Jedes Segment der Scheibe besteht dabei vorzugsweise aus je einem Zahn und einer anschließenden Zahnlücke. Zur Erfassung der Drehlage der Abtriebswelle kann es dabei vorgesehen sein, wenigstens ein Segment abweichend von den weiteren Segmenten auszubilden, beispielsweise indem der Zahn beziehungsweise die Zahnlücke in Umfangsrichtung andere Abmessungen aufweist, insbesondere breiter ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn mittels der Drehzahlerfassungseinrichtung nicht nur die Drehzahl und/oder die Drehlage der Brennkraftmaschine, sondern auch die der elektrischen Maschine bestimmt werden kann. Die Drehzahlerfassungseinrichtung kann insoweit als gemeinsame Drehzahlerfassungseinrichtung für die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine ausgebildet sein. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die elektrische Maschine in Form der permanenterregten Synchronmaschine oder der Drehstrom-Asynchronmaschine vorliegt. Zu deren Betreiben muss für eine definierte Momentenerzeugung die Drehlage beziehungsweise Winkelposition eines Rotors gegenüber einem Statur der elektrischen Maschine bekannt sein. Während die elektrische Maschine mit der Brennkraftmaschine wirkverbunden ist, kann nun die gemeinsame Drehzahlerfassungseinrichtung zur Bestimmung der Drehzahl beziehungsweise der Winkelposition verwendet werden. Alternativ kann selbstverständlich der elektrischen Maschine eine eigene Drehzahlerfassungseinrichtung zugeordnet sein. Ebenso kann die Winkelposition sensorlos aus in der elektrischen Maschine auftretenden Strömen und/oder aus Strangspannungen der elektrischen Maschine ermittelt werden. Die letztgenannte Vorgehensweise hat bei geringen Drehzahlen der elektrischen Maschine jedoch den Nachteil, dass das Drehmoment der elektrischen Maschine reduziert wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Maschine mit der Brennkraftmaschine als Generator zur Erzeugung von Strom oder als Motor zur Erzeugung eines Drehmoments wirkverbunden wird. Dabei ist vorzugsweise ein bestimmtes Drehzahlverhältnis zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine vorgesehen, insbesondere ein konstantes. Wie bereits vorstehend ausgeführt, kann die elektrische Maschine entweder als Generator oder als Motor betrieben werden. Als Generator dient sie der Erzeugung von Strom und wird dabei von der Brennkraftmaschine über die Wirkverbindung angetrieben. Alternativ kann mittels der elektrischen Maschine auch ein Drehmoment erzeugt werden, wenn sie als Motor betrieben wird. Die elektrische Maschine gibt insoweit ein Drehmoment ab, welches zumindest einen Teil des Abtriebsmoments des Antriebssystems darstellt. Die elektrische Maschine und die Brennkraftmaschine erzeugen das Abtriebsmoment insofern zumindest zeitweilig gemeinsam. Das Antriebssystem ist in diesem Fall beispielsweise als Hybrid-Antriebssystem ausgebildet, Die Erfindung betrifft weiterhin ein Antriebssystem, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, mit einer Brennkraftmaschine, einer elektrischen Maschine, die mit der Brennkraftmaschine zumindest zeitweise wirkverbunden ist, und einer Aussetzererkennungseinrichtung zur Überwachung der Brennkraftmaschine auf Verbrennungsaussetzer. Dabei ist vorgesehen, dass die Aussetzererkennungseinrichtung dazu ausgebildet ist, wenigstens eine elektrische Größe des durch die elektrische Maschine fließenden Stroms zu überwachen und anhand der elektrischen Größe, insbesondere bei Abweichung der elektrischen Größe von einer Vorgabegröße, auf einen Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine zu erkennen. Das Antriebssystem kann grundsätzlich gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Brennkraftmaschine eine Hubkolbenmaschine oder eine Kreiskolbenmaschine ist. Grundsätzlich kann die Brennkraftmaschine beliebig ausgestaltet sein. Sie liegt jedoch bevorzugt als Kolbenmaschine vor und kann insofern als Hubkolbenmaschine oder als Kreiskolbenmaschine ausgebildet sein. Die Hubkolbenmaschine verfügt über einen sich linear bewegenden Kolben, welcher über eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist. Letztere setzt die lineare Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung um. Der Hubkolbenmotor kann beispielsweise ein Reihenmotor, ein V-Motor, ein Boxermotor oder ein W-Motor sein. Unter der Kreiskolbenmaschine ist insbesondere eine Wankel-Brennkraftmaschine zu verstehen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine eine Schwungmasse vorgesehen ist. Die Schwungmasse dient zur Speicherung von kinetischer Energie beziehungsweise von Rotationsenergie der Brennkraftmaschine. Mit der Schwungmasse können die bei Brennkraftmaschinen häufig auftretenden Drehungleichförmigkeiten beziehungsweise Schwankungen der Drehzahl vermindert werden, indem sie durch ihre Massenträgheit bei größer werdender Drehzahl Energie aufnimmt und bei kleiner werdender Drehzahl wieder abgibt. Dies macht es jedoch notwendig, dass die Genauigkeit der Erkennung der Verbrennungsaussetzer verbessert wird. Insbesondere ist bei Brennkraftmaschinen, welche eine solche Schwungmasse aufweist, das Erkennen der Verbrennungsaussetzer mittels der Drehzahlerfassungseinrichtung nicht beziehungsweise lediglich eingeschränkt möglich.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aussetzererkennungseinrichtung Teil eines Motorsteuergeräts der Brennkraftmaschine ist. Die Brennkraftmaschine verfügt üblicherweise über das Motorsteuergerät. Zur Realisierung eines Antriebssystems mit geringem Platzbedarf kann daher die Aussetzererkennungseinrichtung in das Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine integriert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Antriebssystems.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebssystems 1, die beispielsweise einem Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) zugeordnet ist. Das Antriebssystem 1 weist eine Brennkraftmaschine 2 auf, welche über eine als Drehimpulsgeber vorliegende Drehzahlerfassungseinrichtung 3 verfügt. Der Drehimpulsgeber liegt hier als Geberrad vor. Die Drehzahlerfassungseinrichtung 3 ist derart an die Brennkraftmaschine 2 gekoppelt, dass bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 2 eine Drehbewegung einer Abtriebswelle 4 beziehungsweise einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 erfasst werden kann. Das Antriebssystem 1 verfügt weiterhin über eine mit der Brennkraftmaschine 2 zusammenwirkende elektrische Maschine 5. Diese dient beispielsweise als Starter-Generator und kann insoweit sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden. Die elektrische Maschine 5 ist mit der Brennkraftmaschine 2 wirkverbunden beziehungsweise an die Abtriebswelle 4 der Brennkraftmaschine 2 angeschlossen. Über eine Welle 6 ist die elektrische Maschine 5 und damit auch die Brennkraftmaschine 2 mit einem Getriebe 7 wirkverbunden, welches zusätzlich beispielsweise eine Anfahrkupplung umfassen kann. Auf der der elektrischen Maschine 5 abgewandten Seite des Getriebes 7 ist ein Antriebsstrang 8 des Kraftfahrzeugs an dieses angeschlossen. Der Antriebsstrang 8 verfügt beispielsweise über ein Differential 9, über welches Achsen 10 beziehungsweise Räder 11 des Kraftfahrzeugs antreibbar sind.
Das Antriebssystem 1 weist zusätzlich ein Steuergerät 12 auf. Dieses dient sowohl der Ansteuerung der Brennkraftmaschine 2 als auch der elektrischen Maschine 5. Das Steuergerät 12 ist mit der Drehzahlerfassungseinrichtung 3 verbunden, sodass von dieser abgegebene Signale an das Steuergerät 12 weitergeleitet werden. Üblicherweise gibt die Drehzahlerfassungseinrichtung 3 ein Signal ab, wenn eine Drehung der Abtriebswelle 4 beziehungsweise der Kurbelwelle um eine bestimmte Drehwinkeldifferenz festgestellt wird. Mittels der Drehzahlerfassungseinrichtung 3 ist also sowohl die Drehzahl als auch die Drehlage der Abtriebswelle 4 bestimmbar.
Bei der hier dargestellten permanenten Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 5 kann, bedingt durch die Kopplung von Drehzahlerfassungseinrichtung 3, Brennkraftmaschine 2 und elektrischer Maschine 5 über die Abtriebswelle 4, auch die Drehlage der elektrischen Maschine 5 erfasst werden. Weil es notwendig ist, die Winkelstellung eines Rotors der elektrischen Maschine 5 zu deren Stator zu kennen, um diese betreiben zu können, wird die Drehzahlerfassungseinrichtung 3 dazu verwendet, diese zu bestimmen. Auf diese Weise muss die elektrische Maschine 5 keine eigene Drehzahlerfassungseinrichtung aufweisen. Vielmehr liegt die Drehzahlerfassungseinrichtung 3 als gemeinsame Drehzahlerfassungseinrichtung sowohl für die Brennkraftmaschine 2 als auch die elektrische Maschine 5 vor.
Dem Steuergerät 12 ist weiterhin eine Aussetzererkennungseinrichtung 13 zugeordnet. Diese ist dazu ausgebildet, wenigstens eine elektrische Größe des durch die elektrische Maschine 5 fließenden Stroms zu überwachen und anhand der elektrischen Größe auf einen Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine 2 zu erkennen. Als elektrische Größe wird dabei vorzugsweise die an der elektrischen Maschine 5 anliegende Spannung oder die Stromstärke des durch diese fließenden Stroms verwendet. Zum Erfassen beziehungsweise Messen der elektrischen Größe während der Überwachung durch die Aussetzererkennungseinrichtung 13 kann eine hier nicht dargestellte Messeinrichtung vorgesehen sein. Mittels dieser kann die elektrische Größe, insbesondere also die Spannung beziehungsweise die Stromstärke, gemessen werden. Das Erfassen der elektrischen Größe erfolgt dabei mit einer Zeitauflösung, welche größer oder gleich einer Mindestzeitauflösung ist. Die Mindestzeitauflösung kann dabei konstant sein oder in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt werden.
Die hier dargestellte Brennkraftmaschine 2 liegt als Hubkolbenmaschine vor. Alternativ kann die Brennkraftmaschine 2 jedoch auch als Kreiskolbenmaschine, insbesondere als Wankel-Brennkraftmaschine, ausgebildet sein. Weiterhin kann an der Abtriebswelle 4 der Brennkraftmaschine 2 eine hier nicht dargestellte Schwungmasse vorliegen. Mit dem hier dargestellten Antriebssystem 1 ist eine äußerst genaue und zuverlässige Erkennung auf Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine 2 möglich. Insbesondere wird dabei lediglich auf die elektrische Größe zurückgegriffen, während das Signal der Drehzahlerfassungseinrichtung 3 nicht oder zumindest lediglich unterstützend ausgewertet wird.
Bezugszeichenliste

1: Antriebssystem
2: Brennkraftmaschine
3: Drehzahlerfassungseinrichtung
4: Abtriebswelle
5: elektrische Maschine
6: Welle
7: Getriebe
8: Antriebsstrang
9: Differential
10: Achse
11: Rad
12: Steuergerät
13: Aussetzererkennungseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10227528 A1 [0009]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems (1), wobei das Antriebssystem (1) eine Brennkraftmaschine (2), eine elektrische Maschine (5), die mit der Brennkraftmaschine (2) zumindest zeitweise wirkverbunden ist, und eine Aussetzererkennungseinrichtung (13) zur Überwachung der Brennkraftmaschine (2) auf Verbrennungsaussetzer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussetzererkennungseinrichtung (13) wenigstens eine elektrische Größe des durch die elektrische Maschine (5) fließenden Stroms überwacht und anhand der elektrischen Größe, insbesondere bei Abweichung der elektrischen Größe von einer Vorgabegröße, auf einen Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine (2) erkennt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Größe die an der elektrischen Maschine (5) anliegende Spannung oder die Stromstärke des durch die elektrische Maschine (5) fließenden Stroms verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussetzererkennungseinrichtung (13) zur Überwachung die elektrische Größe erfasst, insbesondere misst, oder aus wenigstens einer weiteren Größe zumindest näherungsweise bestimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Größe mit einer Zeitauflösung erfasst wird, welche größer oder gleich einer Mindestzeitauflösung ist, wobei die Mindestzeitauflösung konstant ist oder in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) mittels einer Drehzahlerfassungseinrichtung (3) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (5) mit der Brennkraftmaschine (2) als Generator zur Erzeugung von Strom oder als Motor zur Erzeugung eines Drehmoments wirkverbunden wird.
Antriebssystem (1), insbesondere Zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Brennkraftmaschine (2), einer elektrischen Maschine (5), die mit der Brennkraftmaschine (2) zumindest zeitweise wirkverbunden ist, und einer Aussetzererkennungseinrichtung (13) zur Überwachung der Brennkraftmaschine (2) auf Verbrennungsaussetzer, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussetzererkennungseinrichtung (13) dazu ausgebildet ist, wenigstens eine elektrische Größe des durch die elektrische Maschine (5) fließenden Stroms zu überwachen und anhand der elektrischen Größe, insbesondere bei Abweichung der elektrischen Größe von einer Vorgabegröße, auf einen Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine (2) zu erkennen.
Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (2) eine Hubkolbenmaschine oder eine Kreiskolbenmaschine ist.
Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Abtriebswelle (4) der Brennkraftmaschine (2) eine Schwungmasse vorgesehen ist.
Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussetzererkennungseinrichtung (13) Teil eines Motorsteuergeräts (12) der Brennkraftmaschine (2) ist.