DE102015100293A1

DE102015100293A1 - Motordrehmomentungleichgewichts-Kompensation in Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102015100293A1
Application number: DE102015100293.0A
Authority: DE
Inventors: Wei Liang; XiaoYong Wang; Rajit Johri; Mark Steven Yamazaki; Ryan Abraham McGee; Ming Lang Kuang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2015-07-23
Also published as: US9242646B2; US20150203105A1; CN104787032B; CN104787032A

Abstract

Ein System und Verfahren zum Steuern eines Fahrmotors in einem Hybridfahrzeug umfasst eine Reaktion auf eine Zylinderfehlzündung ein Fahrmotordrehmoment zu variieren. Das Fahrmotordrehmoment wird variiert, um ein durch die Verbrennungsmotorzylinderfehlzündung bedingtes Drehmomentdefizit auszugleichen, wodurch ein durch die Fehlzündung verursachtes Drehmomentungleichgewicht reduziert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft Hybridfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor und einem Fahrmotor, und ein vom Fahrmotor während Verbrennungsaussetzern bereitgestelltes Drehmoment.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Hybridelektrokraftfahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor und einen Fahrmotor, jeweils mit einem Drehmomentübertragungsweg zu Antriebsrädern. Der Verbrennungsmotor umfasst mehrere Zylinder, in denen eine Verbrennung stattfindet, um ein Drehmoment an einer Kurbelwelle zu erzeugen. Unter manchen Umständen kann ein Zylinder fehlzünden, oder ein reduziertes oder kein Drehmoment erzeugen. Falls ein Zylinder kontinuierlich fehlzündet, entsteht zwischen den Zylindern ein Drehmomentungleichgewicht, was zu Variationen im der Kurbelwelle bereitgestellten Drehmoment führt.
DARSTELLUNG
Ein System und Verfahren zum Steuern eines Fahrmotors in einem Hybridfahrzeug umfasst das Variieren eines Fahrmotordrehmoments, um ein durch eine Verbrennungsmotorzylinderfehlzündung bedingtes Drehmomentdefizit zu kompensieren.
Bei einer Ausführungsform umfasst ein Variieren eines Fahrmotordrehmoments zum Kompensieren eines Drehmomentdefizits, das Verbrennungsmotordrehmoment als Reaktion auf die Differenz zwischen einem Nenn-Verbrennungsmotorausgangsdrehmoment-Profil und einem tatsächlichen Verbrennungsmotorausgangsdrehmoment-Profil zu erhöhen oder zu reduzieren. Bei einer anderen Ausführungsform umfasst ein Variieren eines Fahrmotordrehmoments zum Kompensieren eines Drehmomentdefizits, einem Fahrmotor zu befehlen, einen ersten Drehmomentimpuls mit einer ersten Größe und einen zweiten Drehmomentimpuls mit einer zweiten Größe bereitzustellen, wobei die zweite Größe als Reaktion auf eine Verbrennungsmotordrehzahlvariation gegenüber der ersten Größe variiert wird. Bei noch einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner einen Fahrmotordrehmomentimpuls mit einer Verbrennungsmotorkurbelwellenposition zu synchronisieren, die einem fehlzündenden Zylinder entspricht. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner, einen die Verbrennungsmotorzylinderfehlzündung anzeigenden Alarm an den Fahrer auszugeben.
Ein Hybridelektrokraftfahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, einen Fahrmotor und ein Steuergerät. Das Steuergerät ist ausgestaltet, dem Fahrmotor zu befehlen, als Reaktion auf ein durch eine Zylinderfehlzündung bedingtes Verbrennungsmotordrehmomentdefizit ein Ausgleichsdrehmoment bereitzustellen.
Bei einer Ausführungsform ist das Ausgleichsdrehmoment ein Drehmomentimpuls mit einer gleichen Größe und gleichen Phase wie ein Nenn-Verbrennungsmotorzylinderzündimpuls. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Steuergerät ferner ausgestaltet, eine Phase und eine Größe des Ausgleichsdrehmoments als Reaktion auf eine Verbrennungsmotordrehzahlvariation zu variieren. Bei noch einer anderen Ausführungsform ist das Steuergerät ferner ausgestaltet, einen die Verbrennungsmotorzylinderfehlzündung anzeigenden Alarm an den Fahrer auszugeben.
Bei einer Ausführungsform umfasst das detektierte Drehmomentungleichgewicht einen detektierten nichtzündenden Zylinder. Bei einer solchen Ausführungsform umfasst ein zyklisches Variieren eines Fahrmotors, dem Fahrmotor zu befehlen, einen Drehmomentimpuls mit einer Größe gleich einem Nenn-Zylinderzündungsdrehmoment und eine mit der Kurbelwellenposition, die dem detektierten nichtzündenden Zylinder entspricht, synchronisierte Phase bereitzustellen. Bei einer anderen Ausführungsform umfasst das detektierte Drehmomentungleichgewicht einen detektierten Zylinder mit schlechter Leistung. Bei einer solchen Ausführungsform umfasst ein zyklisches Variieren eines Fahrmotordrehmoments, dem Fahrmotor zu befehlen, einen ersten Drehmomentimpuls mit einer ersten Größe und einen nachfolgenden zweiten Drehmomentimpuls mit einer zweiten Größe bereitzustellen. Die zweite Größe wird als Reaktion auf eine Verbrennungsmotordrehzahlvariation gegenüber der ersten Größe variiert.
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen eine Anzahl von Vorteilen bereit. Zum Beispiel stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Verwendung eines Fahrmotors zur Bereitstellung eines Ausgleichsdrehmoments als Reaktion auf einen fehlzündenden Zylinder bereit, um Geräusche, Vibrationen und Rauhigkeit zu vermeiden, die die Zufriedenheit des Fahrers mindern.
Der obige Vorteil und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridelektrokraftfahrzeugs mit modularer Antriebsstrangkonfiguration.
2a ist eine Darstellung der Drehmomentabgabe von Verbrennungsmotorzylindern während des normalen Verbrennungsmotorbetriebs.
2b ist eine Darstellung der Drehmomentabgabe von Verbrennungsmotorzylindern während einer Zylinderfehlzündung.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors in einem Hybridfahrzeug zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und dass andere Ausführungsformen diverse und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sind somit nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um dem Fachmann verschiedene Einsatzmöglichkeiten der Ausführungsformen zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann liegt auf der Hand, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf irgendeine der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit anderen, in einer oder mehreren der anderen Figuren dargestellten, Merkmalen kombiniert werden können, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen dargestellter Merkmale stellen Ausführungsbeispiele für typische Anwendungen bereit. Für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen könnten jedoch diverse Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, erwünscht sein.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hybridelektrokraftfahrzeugs (Hybridfahrzeug) 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In 1 sind repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten dargestellt. Die räumliche Platzierung und Orientierung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs kann variieren. Das Hybridfahrzeug 10 umfasst einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 umfasst einen Verbrennungsmotor 14, der ein Getriebe 16 antreibt, das als modulares Hybridgetriebe bezeichnet werden kann. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, umfasst das Getriebe 16 eine Elektromaschine, wie etwa einen elektrischen Motor/Generator (M/G) 18, eine zugeordnete Traktionsbatterie 20, einen Drehmomentwandler 22 und ein mehrstufiges Automatikgetriebe oder Getriebe 24.
Der Verbrennungsmotor 14 und der M/G 18 sind beides Antriebsquellen für das Hybridfahrzeug 10. Der Verbrennungsmotor 14 stellt allgemein eine Leistungsquelle dar, die eine Kraftmaschine mit Innenverbrennung wie einen benzin- oder dieselbetriebenen Verbrennungsmotor umfassen kann und mehrere Verbrennungsmotorzylinder umfasst. Der Verbrennungsmotor 14 erzeugt eine Verbrennungsmotorleistung und ein entsprechendes Verbrennungsmotordrehmoment, das dem M/G 18 zugeführt wird, wenn eine Trennkupplung 26 zwischen dem Verbrennungsmotor 14 und dem M/G 18 zumindest teilweise eingerückt ist. Der M/G 18 kann durch eine beliebige von mehreren Typen von Elektromaschinen implementiert sein. Zum Beispiel kann ein M/G 18 ein permanenterregter Synchronmotor sein. Durch eine Leistungselektronik 56 wird ein von der Batterie 20 bereitgestellter Gleichstrom für die Erfordernisse des M/G 18 aufbereitet, wie nachfolgend beschrieben wird. Zum Beispiel kann die Leistungselektronik dem M/G 18 einen Dreiphasenwechselstrom bereitstellen.
Wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist, wird ein Leistungsfluss vom Verbrennungsmotor 14 zum M/G 18 oder vom M/G 18 zum Verbrennungsmotor 14 möglich. Zum Beispiel kann die Trennkupplung 26 eingerückt werden und der M/G 18 kann als Generator wirken, um von einer Kurbelwelle 28 und einer M/G-Welle 30 bereitgestellte Rotationsenergie in in der Batterie 20 zu speichernde elektrische Energie umzuwandeln. Die Trennkupplung 26 kann auch ausgerückt werden, um den Verbrennungsmotor 14 vom übrigen Antriebsstrang 12 abzutrennen, so dass der M/G 18 als einzige Antriebsquelle für das Hybridfahrzeug 10 dienen kann. Die Welle 30 erstreckt sich durch den M/G 18. Der M/G 18 steht in kontinuierlicher Antriebsverbindung mit der Welle 30, wohingegen der Verbrennungsmotor 14 nur dann in Antriebsverbindung mit der Welle 30 steht, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist.
Der M/G 18 ist über die Welle 30 mit dem Drehmomentwandler 22 verbunden. Der Drehmomentwandler 22 ist daher mit dem Verbrennungsmotor 14 verbunden, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist. Der Drehmomentwandler 22 umfasst ein an der M/G-Welle 30 befestigtes Pumpenrad und eine an einer Getriebeeingangswelle 32 befestigten Turbine. Der Drehmomentwandler 22 stellt somit eine hydraulische Kupplung zwischen der Welle 30 und der Getriebeeingangswelle 32 bereit. Der Drehmomentwandler 22 überträgt Leistung vom Pumpenrad zur Turbine, wenn sich das Pumpenrad schneller dreht als die Turbine. Die Größe des Turbinendrehmoments und des Pumpenraddrehmoments hängen allgemein von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis von Pumpenraddrehzahl zu Turbinendrehzahl ausreichend hoch ist, ist das Turbinendrehmoment ein Vielfaches des Pumpenraddrehmoments. Eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 kann ebenfalls bereitgestellt werden, die im eingerückten Zustand das Pumpenrad reibschlüssig oder mechanisch mit dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers 22 kuppelt, was eine wirksamere Leistungsübertragung gestattet. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 kann als Anfahrkupplung betrieben werden, um ein weiches Anfahren des Fahrzeugs bereitzustellen. Alternativ oder in Kombination damit kann eine Anfahrkupplung ähnlich der Trennkupplung 26 zwischen dem M/G 18 und dem Getriebe 24 für Anwendungen bereitgestellt werden, die keinen Drehmomentwandler 22 oder keine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 umfassen. Bei einigen Anwendungen wird die Trennkupplung 26 allgemein als vorgeschaltete Kupplung bezeichnet und die Anfahrkupplung 34 (bei der es sich um eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung handeln kann) wird allgemein als nachgeschaltete Kupplung bezeichnet.
Das Getriebe 24 kann Zahnradsätze (nicht gezeigt) umfassen, die durch selektiven Eingriff von Reibelementen wie Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt) wahlweise in verschiedene Gangübersetzungen gebracht werden, um die gewünschten mehreren diskreten oder stufigen Übersetzungen zu bewirken. Die Reibelemente sind durch ein Schaltprogramm steuerbar, das bestimmte Elemente der Zahnradsätze verbindet und trennt, um die Übersetzung zwischen einer Getriebeausgangswelle 36 und der Getriebeeingangswelle 32 zu steuern. Das Getriebe 24 wird von einem zugeordneten Steuergerät, wie etwa einer Antriebsstrangsteuereinheit 50, basierend auf verschiedenen Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen automatisch von einer Übersetzung in eine andere geschaltet. Das Getriebe 24 stellt dann Antriebsstrang-Ausgangsdrehmoment an die Ausgangswelle 36 bereit.
Es versteht sich, dass das mit einem Drehmomentwandler 22 verwendete hydraulisch gesteuerte Getriebe 24 nur ein Beispiel für ein Getriebe oder eine Getriebeanordnung ist; jedes mehrgängige Getriebe, das ein Eingangsdrehmoment bzw. -drehmomente von einem Verbrennungsmotor und/oder einem Fahrmotor aufnimmt und dann ein Drehmoment an die Ausgangswelle mit den verschiedenen Übersetzungen bereitstellt, ist zur Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung akzeptabel. Zum Beispiel kann das Getriebe 24 durch ein automatisiertes mechanisches (oder Hand-)Schaltgetriebe (ASG) implementiert werden, das einen oder mehrere Servomotoren umfasst, um Schaltgabeln entlang einer Schaltstange zu verschieben/drehen, um eine gewünschte Gangübersetzung zu wählen. Wie dem Durchschnittsfachmann allgemein bekannt ist, kann ein ASG zum Beispiel bei Anwendungen mit höheren Drehmomentanforderungen verwendet werden.
Wie in der repräsentativen Ausführungsform von 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 36 mit einem Differenzial 40 verbunden. Das Differenzial 40 treibt über jeweilige, mit dem Differenzial 40 verbundene Achsen 44 ein Paar von Rädern 42 an. Das Differenzial überträgt ein ungefähr gleiches Drehmoment an jedes Rad 42 und erlaubt dabei geringfügige Drehzahlunterschiede, wie etwa wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt. Verschiedene Typen von Differenzialen oder ähnlichen Vorrichtungen können dazu verwendet werden, Drehmoment vom Antriebsstrang an ein oder mehrere Räder zu verteilen. Bei einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung zum Beispiel je nach der jeweiligen Betriebsart oder dem -zustand variieren.
Der Antriebsstrang 12 umfasst ferner eine zugeordnete Antriebsstrangsteuereinheit 50. Die Antriebsstrangsteuereinheit 50 ist zwar als ein einzelnes Steuergerät dargestellt, sie kann aber Teil eines größeren Steuersystems sein und von verschiedenen anderen Steuergeräten im Fahrzeug 10, wie etwa der Fahrzeugsystemsteuerung gesteuert werden. Es versteht sich daher, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 50 und ein oder mehrere andere Steuergeräte kollektiv als „Steuergerät“ bezeichnet werden können, das verschiedene Aktuatoren als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen, wie etwa ein Starten/Stoppen des Verbrennungsmotors 14, ein Betreiben des M/G 18 zur Bereitstellung eines Drehmoments am Rad, oder ein Laden der Batterie 20, eine Wahl oder Programmierung von Getriebeschaltungen usw. zu steuern. Das Steuergerät 50 kann einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (central processing unit, CPU) in Kommunikation mit verschiedenen Typen von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien umfassen. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können zum Beispiel eine flüchtige und nicht-flüchtige Speicherung in einem Festwertspeicher (read-only memory, ROM), Direktzugriffsspeicher (random access memory, RAM) und batteriebetriebenen Diagnosespeicher (keep-alive memory, KAM) umfassen. KAM ist ein dauerhafter oder nicht-flüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern während die CPU heruntergefahren wird. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen implementiert werden, wie programmierbaren Festwertspeichern (programmable read-only memory, PROM), lösch- und programmierbaren ROMs, (electrically programmable read-only Memory, EPROMs), elektrisch löschbaren PROMs (electrically erasable PROM, EEPROM), Flash-Speichern, oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder Kombinations-Speichervorrichtungen, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle repräsentieren, die vom Steuergerät bei der Steuerung des Verbrennungsmotors oder Fahrzeugs verwendet werden.
Das Steuergerät kommuniziert mit verschiedenen Verbrennungsmotor-/Fahrzeugsensoren und Aktuatoren über eine Eingabe/Ausgabe(E/A)-Schnittstelle, die als einzelne integrierte Schnittstelle implementiert werden kann, die diverse Rohdaten- oder Signalaufbereitung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und Ähnliches bereitstellt. Alternativ dazu können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale aufzubereiten und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Wie in der repräsentativen Ausführungsform von 1 allgemein dargestellt ist, kann die Antriebsstrangsteuereinheit 50 Signale an den Verbrennungsmotor 14, die Trennkupplung 26, den M/G 18, die Anfahrkupplung 34, das Getriebe 24 und die Leistungselektronik 56, bzw. von denselben kommunizieren. Auch wenn diese nicht explizit dargestellt sind, wird der Durchschnittsfachmann diverse Funktionen oder Komponenten erkennen, die jeweils innerhalb der oben bezeichneten Untersysteme von der Antriebsstrangsteuerung 50 gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die direkt oder indirekt mittels vom Steuergerät ausgeführter Steuerlogik gesteuert werden können, umfassen Steuerung von Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt, -menge und -dauer, Drosselklappenposition, Zündkerzen-Zündzeitpunkt (für Ottomotoren), Einlass-/Auslassventilzeitpunkt und -öffnungszeit, Frontpartie-Nebenaggregatantriebskomponenten wie Lichtmaschine, Klimakompressor, Batterieladung, Nutzbremsung, M/G-Betrieb, Kupplungsdrücke für die Trennkupplung 26, Anfahrkupplung 34 und Getriebe 24 und Ähnliches. Sensoren, die Eingangsgrößen über die E/A-Schnittstelle kommunizieren, können dazu verwendet werden, zum Beispiel den Turbolader-Ladedruck, die Kurbelwellenposition, die Motordrehzahl (U/min), Raddrehzahlen, Fahrgeschwindigkeit, Kühlmitteltemperatur, Einlasskrümmerdruck, Gaspedalstellung, Zündschlossstellung, Drosselklappenstellung, Lufttemperatur, Abgas-Sauerstoffgehalt oder Konzentrationen bzw. Vorhandensein anderer Abgasbestandteile, Einlassluftstrom, Getriebegang, -übersetzung oder -modus, Getriebeöltemperatur, Getriebeturbinendrehzahl, Zustand der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34, Abbremsungs- oder Schaltmodus anzuzeigen.
Die von der Antriebsstrangsteuereinheit 50 ausgeführte Steuerlogik oder -funktionen können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufschemen oder ähnliche Darstellungen gezeigt sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerungsstrategien und/oder -logik dar, die unter Verwendung einer oder mehrerer Abarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und Ähnliches, implementiert werden können. Von daher können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel erfolgen, oder in einigen Fällen entfallen. Der Durchschnittsfachmann wird, auch wenn dies nicht immer explizit dargestellt ist, erkennen, dass einer oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen je nach der jeweils eingesetzten Abarbeitungsstrategie wiederholt ausgeführt werden können. Analog dazu ist die Reihenfolge der Abarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern dient der Vereinfachung der Darstellung und Beschreibung. Die Steuerlogik kann primär in Software implementiert sein, die von einer Fahrzeug-, Verbrennungsmotor- und/oder Antriebsstrangsteuerung auf Mikroprozessorbasis, wie etwa der Antriebsstrangsteuereinheit 50, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung, in Software, Hardware oder einer Kombination von Software und Hardware, in einem oder in mehreren Steuergeräten implementiert werden. Wenn die Steuerlogik in Software implementiert ist, kann sie in einer oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt werden, die gespeicherte Daten aufweisen, die zum Steuern des Fahrzeugs oder seines Untersystems einen von einem Computer ausgeführten Code oder Befehle darstellen. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere von einer Anzahl bekannter physischer Vorrichtungen umfassen, die elektrische, magnetische und/oder optische Speicher verwenden, um ausführbare Befehle und damit verbundene Kalibrierinformationen, Betriebsvariablen und Ähnliches zu speichern.
Ein Gaspedal 52 wird vom Fahrzeugführer dazu verwendet, ein angefordertes Drehmoment, eine angeforderte Leistung oder einen Fahrbefehl bereitzustellen, um das Fahrzeug vorwärtszubewegen. Generell wird durch Niederdrücken und Loslassen des Pedals 52 ein Gaspedalpositionssignal erzeugt, das vom Steuergerät 50 jeweils als Anforderung von mehr Leistung bzw. weniger Leistung interpretiert werden kann. Basierend auf zumindest der Eingangsgröße vom Pedal fordert das Steuergerät 50 ein Drehmoment vom Verbrennungsmotor 14 und/oder dem M/G 18 an. Das Steuergerät 50 steuert auch die Zeiteinstellung der Gangschaltvorgänge innerhalb des Getriebes 24, sowie das Einrücken oder Ausrücken der Trennkupplung 26 und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34. Wie die Trennkupplung 26 kann auch die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 in einem Bereich zwischen der ein- und ausgerückten Position moduliert werden. Dies erzeugt zusätzlich zu dem durch die hydrodynamische Kupplung zwischen dem Laufrad und der Turbine erzeugten variablen Schlupf einen variablen Schlupf im Drehmomentwandler 22. Alternativ dazu kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 je nach der jeweiligen Anwendung gesperrt oder geöffnet betrieben werden, ohne einen modulierten Betriebsmodus zu verwenden.
Um das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor 14 zu fahren, wird die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt, um zumindest einen Teil des Verbrennungsmotordrehmoments τ_e durch die Trennkupplung 26 an den M/G 18 und dann vom M/G 18 durch den Drehmomentwandler 22 und das Getriebe 24 zu übertragen. Der M/G 18 kann den Verbrennungsmotor 14 unterstützen, indem er zusätzliches Motordrehmoment τ_m bereitstellt, um die Welle 30 zu drehen. Das der Welle 30 bereitgestellte kombinierte Drehmoment kann aus der Gleichung τ_shaft = τ_e + τ_m erhalten werden. Diese Betriebsart kann als "Hybridmodus" oder als "Elektrohilfsmodus" bezeichnet werden.
Um das Fahrzeug mit dem M/G 18 als alleinige Energiequelle zu fahren, bleibt der Leistungsfluss derselbe, außer dass die Trennkupplung 26 den Verbrennungsmotor 14 vom übrigen Antriebsstrang 12 abtrennt. Die Verbrennung im Verbrennungsmotor 14 kann während dieser Zeit deaktiviert oder anderweitig AUS sein, um Kraftstoff einzusparen. Die Traktionsbatterie 20 überträgt gespeicherte elektrische Energie über Leitungen 54 an Leistungselektronik 56, die zum Beispiel einen Wechselrichter umfassen kann. Die Leistungselektronik 56 wandelt Gleichspannung von der Batterie 20 in Wechselspannung zur Nutzung durch den M/G 18 um. Die Antriebsstrangsteuereinheit 50 befiehlt der Leistungselektronik 56, Spannung von der Batterie 20 in eine Wechselspannung zu wandeln, die dem M/G 18 bereitgestellt wird, um der Welle 30 ein positives oder negatives Drehmoment bereitzustellen. Dieser Betriebsmodus kann als "rein elektrischer" Betriebsmodus bezeichnet werden.
In jedem Betriebsmodus kann der M/G 18 als Fahrmotor wirken und eine treibende Kraft für den Antriebsstrang 12 bereitstellen. Alternativ dazu kann der M/G 18 als Generator wirken und kinetische Energie vom Antriebsstrang 12 in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie 20 umwandeln. Zum Beispiel kann der M/G 18 als Generator wirken, während der Verbrennungsmotor 14 Antriebsleistung für das Fahrzeug 10 bereitstellt. Außerdem kann der M/G 18 als Generator wirken während Zeiten einer Nutzbremsung, bei der Rotationsenergie von sich drehenden Rädern 42 zurück ins Getriebe 24 übertragen wird und in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie 20 umgewandelt wird.
Es versteht sich, dass die in 1 gezeigte schematische Darstellung lediglich beispielhaft und nicht als einschränkend gedacht ist. Es kommen andere Ausgestaltungen in Betracht, die einen selektiven Einsatz sowohl eines Verbrennungsmotors als auch eines Fahrmotors zur Übertragung durch das Getriebe verwenden. Zum Beispiel kann der M/G 18 von der Kurbelwelle 28 versetzt sein, es kann ein zusätzlicher Fahrmotor bereitgestellt sein, um den Verbrennungsmotor 14 zu starten, und/oder der M/G 18 kann zwischen dem Drehmomentwandler 22 und dem Getriebe 24 bereitgestellt sein. Andere Ausgestaltungen kommen in Betracht ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
2a zeigt eine grafische Darstellung des Verbrennungsmotorzylinderdrehmoments und Kurbelwellenleistungsdrehmoments im normalen Betrieb eines Verbrennungsmotors. Bei dieser Ausführungsform umfasst der Verbrennungsmotor 14 vier Zylinder. Wenn sich die Kurbelwelle 28 um 720 Grad dreht, erzeugt jeder Zylinder aufgrund der Verbrennung im zugeordneten Zylinder einen Drehmomentimpuls 60. Die zyklischen Drehmomentimpulse jedes Zylinders wirken auf die Kurbelwelle 28, so dass ein kombiniertes Kurbelwellendrehmoment 58 erzeugt wird. Das Kurbelwellendrehmoment 58 umfasst eine kleine Drehmomentvariation, wie dargestellt, aufgrund der zyklischen Drehmomentimpulse. Analog dazu umfasst eine Kurbelwellendrehzahl einen kleinen Variationsbetrag aufgrund der zyklischen Drehmomentimpulse.
Unter manchen Umständen kann ein Zylinder in der Kraftmaschine mit Innenverbrennung fehlzünden oder eine unvollständige oder keine Verbrennung bereitstellen. Wenn ein Zylinder wiederholt fehlzündet variiert die Verbrennungsmotordrehzahl aufgrund der unter den Zylindern unausgeglichenen Drehmomentabgabe. Dies kann das Fahrverhalten des Fahrzeugs aufgrund von durch das Drehmomentungleichgewicht eingeführten Geräuschen, Vibrationen und Rauhigkeit beeinträchtigen. Verschiedene bekannte Verfahren und Vorrichtungen ermöglichen die Detektion oder Identifizierung fehlzündender Verbrennungsmotorzylinder. Zum Beispiel kann ein Ionensensor verwendet werden, um ein Signal zu erzeugen, das die Verbrennungsqualität und den Verbrennungszeitpunkt anzeigt.
2b zeigt eine grafische Darstellung des Verbrennungsmotorzylinderdrehmoments und Kurbelwellenleistungsdrehmoments im normalen Betrieb während einer Zylinderfehlzündung. Wenn sich die Kurbelwelle 28 um 720 Grad dreht, stellen die Zylinder 1, 2 und 4 jeweils einen Drehmomentimpuls 60' bereit. Aufgrund der Fehlzündung erzeugt der Zylinder 3 kein Drehmoment oder reduziertes Drehmoment, wie durch 62 dargestellt. Dementsprechend erfährt ein kombiniertes Kurbelwellendrehmoment 64 ein Drehmomentdefizit wenn der fehlzündende Zylinder bei normalem Verbrennungsmotorbetrieb ein Drehmoment erzeugen würde. Falls der Zylinder wiederholt fehlzündet, kann dieses zyklische Defizit Geräusche, Vibrationen und Rauhigkeit verursachen, wie oben ausgeführt.
Wie oben ausgeführt, ist im Hybridfahrmodus das auf die Welle 30 gegebene Drehmoment eine Summe aus Verbrennungsmotordrehmoment und Fahrmotordrehmoment. Dem M/G 18 kann somit befohlen werden, einen Fahrmotordrehmomentimpuls 66 bereitzustellen, um das zyklische Drehmomentdefizit zu kompensieren. Dies kann deshalb erreicht werden, da der M/G 18 eine relativ hohe Bandbreite hat, so dass das Fahrmotordrehmoment variiert werden kann, um den durch eine Zylinderverbrennung bereitgestellten Drehmomentimpuls zu emulieren. Infolgedessen kann das auf die Welle 30 gegebene Verbrennungsmotordrehmoment um den Fahrmotordrehmomentimpuls 66 ergänzt werden, um ein kombiniertes Drehmoment 68 zu schaffen. Der Drehmomentimpuls 66 sollte allgemein eine gleiche Größe und Phase aufweisen wie ein Nenn-Zylinderverbrennungsdrehmomentimpuls bei normalem Verbrennungsmotorbetrieb. Das kombinierte Drehmoment 68 kann somit einem Nenn-Verbrennungsmotorkurbelwellendrehmoment sehr nahe kommen, wie vom Kurbelwellendrehmoment 58 in 2a dargestellt.
Der Drehmomentimpuls kann als Varianz von einem Verbrennungsmotor-Grunddrehmoment implementiert werden. Mit anderen Worten kann im stationären Hybridfahrmodus der M/G 18 ein Fahrmotordrehmoment τ_m,1 an die Welle 30 bereitstellen. Als Reaktion auf eine Fehlzündung kann das Fahrmotordrehmoment τ_m gemäß der Größe und Phase des Nominal-Zylinderverbrennungsdrehimpulses zyklisch von τ_m,1 erhöht und wieder auf τ_m,1 verringert werden, um den Fahrmotordrehmomentimpuls 66 bereitzustellen.
Damit die Größe und Phase des Fahrmotordrehmomentimpulses 66 einem Nominal-Zylinderverbrennungsdrehmomentimpuls möglichst nahe kommt, ist es hilfreich, eine Winkelposition des M/G 18 mit einer Winkelposition der Kurbelwelle 28 zu synchronisieren. Wie oben ausgeführt, verbindet im Hybridfahrmodus eine Kupplung 26 die Kurbelwelle 28 und den M/G 18 starr miteinander. Aufgrund eines an der Kurbelwelle 28 befestigten Schwingungsdämpfers kann jedoch im Hybridfahrmodus ein gewisser Winkelverschiebungsbetrag zwischen der Kurbelwelle 28 und dem M/G 18 auftreten. Ein Verfahren zur Synchronisierung der Winkelposition des M/G besteht darin, eine Winkelverschiebung gemäß θ = (α_t – α₀) – (β_t – β₀) zu berechnen, wobei α₀ und β₀ jeweils die anfängliche Position der Kurbelwelle 28 und des M/G 18 sind wenn die Kupplung 26 eingerückt ist, und α_t und β_t jeweils die momentane Winkelposition der Kurbelwelle 28 und des M/G 18. Der berechnete Winkel stellt eine gegenseitige Position der Kurbelwelle 28 und des M/G 18 bereit. Natürlich können auch andere Synchronisationsverfahren verwendet werden.
Bei dem in 2b gezeigten Beispiel zündet der Zylinder 3 nicht und produziert kein Drehmoment, wie bei 62 dargestellt. Dies kann zum Beispiel vorkommen wenn eine Zündkerze nicht zündet. Andere Typen von Fehlzündung umfassen eine nicht-optimale Verbrennung, die zu einem reduzierten Zylinderverbrennungsdrehmomentimpuls führt. Dies kann zum Beispiel vorkommen, falls ein Kraftstoffeinspritzventil eine falsche Kraftstoffmenge bereitstellt. Unter solchen Umständen kann ein Befehl an den M/G 18, einen Fahrmotordrehmomentimpuls 66 bereitzustellen, der in der Größe einem Nenn-Zylinderverbrennungsdrehmomentimpuls entspricht, überkompensieren und zu einem unausgeglichenen kombinierten Drehmomentimpulsprofil führen. Es kann daher wünschenswert sein, ein Rückmeldungssystem bereitzustellen, dass die Größe des Fahrmotordrehmomentimpulses 66 variiert. Solch ein System kann zum Beispiel die Größe des Fahrmotordrehmomentimpulses als Reaktion auf eine detektierte Kurbelwellendrehzahlvariation variieren. Solch ein System könnte auch ausgestaltet sein, die Größe des Fahrmotordrehmomentimpulses als Reaktion auf andere gemessene Werte, die ein Drehmomentungleichgewicht anzeigen, zu variieren.
In 3 ist nun ein Flussdiagramm gezeigt, das eine Logik zum Steuern eines Motors in einem Hybridfahrzeug darstellt. Es wird ein Verbrennungsaussetzer erkannt und der fehlzündende Zylinder wird identifiziert, wie bei Block 70 dargestellt. Wie oben ausgeführt, kann dies mittels unterschiedlicher Verfahren ausgeführt werden. Die Winkelpositionen des Fahrmotors und der Kurbelwelle werden dann synchronisiert, wie bei Block 72 dargestellt. Dann wird einem Fahrmotor befohlen, einen Fahrmotordrehmomentimpuls mit gleicher Größe und Phase wie ein Nenn-Zylinderverbrennungsimpuls bereitzustellen, wie bei Block 74 dargestellt. Die Phase und/oder Größe nachfolgender Impulse kann als Reaktion auf ein gemessenes Drehmomentungleichgewicht variiert werden, wie bei Block 76 gezeigt. Dies kann zum Beispiel ein Rückmeldesystem umfassen, das die Impulsgröße als Reaktion auf eine Wellendrehzahlvariation variiert. Dem Fahrzeugführer wird dann eine Warnung signalisiert, wie bei Block 78 dargestellt. Die Warnung kann anzeigen, dass ein Verbrennungsaussetzer aufgetreten ist, oder den Fahrzeugführer auf andere Weise auffordern, das Fahrzeug warten (service) zu lassen.
Variationen der obigen Logik sind natürlich möglich. Zum Beispiel kann der Befehl für den ersten Fahrmotordrehmomentimpuls mit einer anderen Größe als einem Nenn-Zylinderverbrennungsimpuls erfolgen. Die Größe des ersten Fahrmotordrehmomentimpulses kann zum Beispiel anhand des detektierten Typs von Fehlzündung erfolgen.
Wie aus den verschiedenen Ausführungsformen ersichtlich ist, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Variieren eines Fahrmotordrehmoments zum Kompensieren eines durch eine Zylinderfehlzündung bedingten Drehmomentdefizits bereit, wodurch Geräusche, Vibrationen und Rauhigkeit reduziert werden, die die Zufriedenheit des Fahrers mindern würden.
Der Fachmann wird, obwohl ausführlich der beste Weg zur Ausführung beschrieben wurde, verschiedene alternative, vom Schutzbereich der folgenden Patentansprüche umfasste Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen. Für den Fachmann ist zu erkennen, dass, obwohl verschiedene Ausführungsformen derart beschrieben wurden, dass sie gegenüber anderen Ausführungsformen hinsichtlich eines oder mehrerer gewünschter Merkmale Vorteile bieten oder bevorzugt sind, bei einem oder mehreren Merkmalen Kompromisse geschlossen werden können, um gewünschte, von der speziellen Anwendung und Implementierung abhängige Systemattribute zu erreichen. Diese Attribute umfassen Kosten, Festigkeitseigenschaften, Haltbarkeit, Lebensdauerkosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Gebrauchswert, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw., sind aber nicht darauf beschränkt. Die hier erörterten Ausführungsformen, die bezüglich eines oder mehrerer Merkmale als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben sind, fallen nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Es wird ferner beschrieben:

A. Verfahren zum Steuern eines Fahrmotors in einem Hybridfahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: ein Fahrmotordrehmoment zu variieren, um ein durch eine Verbrennungsmotorzylinderfehlzündung bedingtes Verbrennungsmotordrehmomentdefizit zu kompensieren.
B. Verfahren nach A, wobei ein Variieren eines Fahrmotordrehmoments zum Kompensieren eines Drehmomentdefizits umfasst, das Fahrmotordrehmoment als Reaktion auf eine Differenz zwischen einem Nenn-Verbrennungsmotorausgangsdrehmomentprofil und einem tatsächlichen Verbrennungsmotorausgangsdrehmomentprofil zu erhöhen oder zu reduzieren.
C. Verfahren nach A, wobei ein Variieren eines Fahrmotordrehmoments zum Kompensieren eines Drehmomentdefizits umfasst, einem Fahrmotor zu befehlen, einen ersten Drehmomentimpuls mit einer ersten Größe und einen zweiten Drehmomentimpuls mit einer zweiten Größe bereitzustellen, wobei die zweite Größe als Reaktion auf eine Motordrehzahlvariation gegenüber der ersten Größe variiert wird.
D. Verfahren nach A, das ferner umfasst, einen Fahrmotordrehmomentimpuls mit einer Verbrennungsmotorkurbelwellenposition zu synchronisieren, die einem fehlzündenden Zylinder entspricht.
E. Verfahren nach A, das ferner umfasst, einem Fahrzeugführer eine, die Verbrennungsmotorzylinderfehlzündung anzeigende Warnung zu geben.
F. Hybridelektrokraftfahrzeug, das umfasst: einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern; einen Fahrmotor; und ein Steuergerät, das ausgestaltet ist, dem Fahrmotor zu befehlen, als Reaktion auf ein durch eine Verbrennungsmotorzylinderfehlzündung bedingtes Verbrennungsmotordrehmomentdefizit ein Ausgleichsdrehmoment bereitzustellen.
G. Hybridelektrokraftfahrzeug nach F, wobei das Ausgleichsdrehmoment ein Drehmomentimpuls mit gleicher Größe und gleicher Phase wie ein Nenn-Verbrennungsmotorzylinderzündimpuls ist.
H. Hybridelektrokraftfahrzeug nach F, wobei das Steuergerät ferner ausgestaltet ist, eine Phase und eine Größe des Ausgleichsdrehmoments als Reaktion auf eine Verbrennungsmotordrehzahlvariation zu variieren.
I. Hybridelektrokraftfahrzeug nach F, wobei das Steuergerät ferner ausgestaltet ist, an einen Fahrzeugführer eine Warnung bereitzustellen, die die Verbrennungsmotorzylinderfehlzündung anzeigt.
J. Verfahren zum Steuern eines Fahrmotors in einem Hybridelektrokraftfahrzeug, das umfasst: als Reaktion auf ein detektiertes Drehmomentungleichgewicht zwischen mehreren Verbrennungsmotorzylindern, ein Fahrmotordrehmoment zyklisch zu variieren, um ein Ausgleichsdrehmoment bereitzustellen.
K. Verfahren nach J, wobei das detektierte Drehmomentungleichgewicht einen detektierten nichtzündenden Zylinder umfasst.
L. Verfahren nach K, wobei ein zyklisches Variieren eines Fahrmotordrehmoments umfasst, dem Fahrmotor zu befehlen, einen Drehmomentimpuls mit einer Größe gleich einem Nenn-Zylinderzünddrehmoment und eine mit der Kurbelwellenposition, die dem detektierten nichtzündenden Zylinder entspricht, synchronisierte Phase bereitzustellen.
M. Verfahren nach J, wobei das detektierte Drehmomentungleichgewicht einen detektierten Zylinder mit schlechter Leistung umfasst.
N. Verfahren nach M, wobei ein zyklisches Variieren eines Fahrmotordrehmoments umfasst, dem Fahrmotor zu befehlen, einen ersten Drehmomentimpuls mit einer ersten Größe und einen nachfolgenden zweiten Drehmomentimpuls mit einer zweiten Größe bereitzustellen, wobei die zweite Größe als Reaktion auf eine Motordrehzahlvariation gegenüber der ersten Größe variiert wird.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Fahrmotors in einem Hybridfahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: ein Fahrmotordrehmoment zu variieren, um ein durch eine Verbrennungsmotorzylinderfehlzündung bedingtes Verbrennungsmotordrehmomentdefizit zu kompensieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Variieren eines Fahrmotordrehmoments zum Kompensieren eines Drehmomentdefizits umfasst, das Fahrmotordrehmoment als Reaktion auf eine Differenz zwischen einem Nenn-Verbrennungsmotorausgangsdrehmomentprofil und einem tatsächlichen Verbrennungsmotorausgangsdrehmomentprofil zu erhöhen oder zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Variieren eines Fahrmotordrehmoments zum Kompensieren eines Drehmomentdefizits umfasst, einem Fahrmotor zu befehlen, einen ersten Drehmomentimpuls mit einer ersten Größe und einen zweiten Drehmomentimpuls mit einer zweiten Größe bereitzustellen, wobei die zweite Größe als Reaktion auf eine Motordrehzahlvariation gegenüber der ersten Größe variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, einen Fahrmotordrehmomentimpuls mit einer Verbrennungsmotorkurbelwellenposition zu synchronisieren, die einem fehlzündenden Zylinder entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, einem Fahrzeugführer eine, die Verbrennungsmotorzylinderfehlzündung anzeigende Warnung zu geben.