DE102016203798A1 - Verfahren zur Überwachung oder Adaptierung von Sensoren oder Aktuatoren im Ein- oder Auslasstrakt eines Verbrennungsmotors - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung oder Adaptierung von Sensoren oder Aktuatoren im Ein- oder Auslasstrakt eines Verbrennungsmotors während einer Zeitspanne, in der der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffstoffzufuhr von Frischluft durchströmt wird. Gemäß der Erfindung wird die Zeitspanne, in der der Verbrennungsmotor bei abgeschalteter Kraftstoffstoffzufuhr von Frischluft durchströmt wird und die Überwachung oder Adaptierung durchgeführt wird, durch Übertragung von elektromotorisch erzeugtem Drehmoment auf den Verbrennungsmotor verlängert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung oder Adaptierung von Sensoren oder Aktuatoren im Ein- oder Auslasstrakt eines Verbrennungsmotors während einer Zeitspanne, in der der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffstoffzufuhr von Frischluft durchströmt wird, sowie ein zur Durchführung des Verfahren eingerichtetes Kraftfahrzeug gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
  • Manche Sensoren im Ein- oder Auslasstrakt eines Verbrennungsmotors müssen von Zeit zu Zeit überwacht oder adaptiert werden, und zwar unter der Bedingung, dass der Ein- und/oder Auslasstrakt mit Frischluft geflutet ist und somit eine definierte Menge Sauerstoff enthält. Auch manche Aktuatoren im Ein- oder Auslasstrakt, z. B. Injektoren für die Einspritzung von kleinen Flüssigkeitsmengen in den Ein- oder Auslasstrakt, erfordern eine Überwachung und eine Adaptierung im Sinne von Kompensation unter derartigen definierten Bedingungen.
  • Definierte Bedingungen, unter denen Sensoren oder Aktuatoren im Ein- oder Auslasstrakt überwacht oder adaptiert werden können, werden insbesondere dann erreicht, wenn der Antriebsstrang durch Trennen der Kupplung geöffnet wird, wobei eine Schubabschaltung durch Unterbrechung der Kraftstoffstoffzufuhr erfolgt, so dass der Verbrennungsmotor von Frischluft durchströmt wird, während seine Drehzahl unter dem Einfluss von Reibung und Trägheit frei abfällt.
  • Die Länge der für die Überwachung oder Adaptierung nutzbaren Zeitspanne mit freiem Drehzahlabfall ist allerdings relativ kurz und reicht möglicherweise nicht aus, um den Ein- und/oder Auslasstrakt vollständig mit Frischluft zu fluten und danach noch die Überwachung- oder Adaptierungsaufgaben durchzuführen. Außerdem hängt die Länge der nutzbaren Zeitspanne von der Motordrehzahl im Zeitpunkt des Öffnens des Antriebsstrangs ab, und die Geschwindigkeit des Drehzahlabfalls hängt von der Motorträgheit und Motorreibung ab.
  • Längere nutzbare Zeitspannen für Überwachungs- und Adaptierungsaufgaben erhält man, wenn man die Überwachung oder Adaptierung in einem Schubbetrieb bei geschlossenem Antriebsstrang durchführt, doch sind die nutzbare Länge derartiger Zeitspannen bzw. die Geschwindigkeit des Drehzahlabfalls von den aktuellen Fahrbedingungen und auch davon abhängig, dass der Antriebsstrang lange genug geschlossen gehalten wird, so dass man auch hier keine gut definierten Bedingungen für Überwachungs- und Adaptierungsaufgaben erhält.
  • Man könnte die für Überwachungs- und Adaptierungsaufgaben zur Verfügung stehende Zeitspanne auf die nötige Dauer verlängern, indem man freies Rollen mit geöffneter Kupplung eine Zeit lang verbietet, doch würde dies den Fahrer irritieren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Überwachung oder Adaptierung von Sensoren oder Aktuatoren im Ein- oder Auslasstrakt eines Verbrennungsmotors anzugeben, das dafür eine definierte und genügend lange Zeitspanne zur Verfügung stellt, ohne den Fahrer zu irritieren.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst, nämlich dadurch, dass die Zeitspanne, in der der Verbrennungsmotor bei abgeschalteter Kraftstoffstoffzufuhr von Frischluft durchströmt wird und die Überwachung oder Adaptierung durchgeführt wird, durch Übertragung von elektromotorisch erzeugtem Drehmoment auf den Verbrennungsmotor verlängert wird.
  • Die DE 10 2007 026 354 A1 und die EP 1 807 278 B1 offenbaren Hybridelektrofahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor, der bei abgeschalteter Kraftstoffstoffzufuhr mittels elektromotorisch erzeugtem Drehmoment auf einer bestimmten Drehzahl gehalten werden kann, wenn er mit frei abfallender Drehzahl oder im Schubbetrieb bei abgeschalteter Kraftstoffstoffzufuhr läuft. Auf diese Weise kann ein Wiedereinsetzen der Kraftstoffzufuhr bei Unterschreiten einer Mindestdrehzahl verhindert werden, um Kraftstoff einzusparen, also zu einem ganz anderen Zweck als bei der vorliegenden Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für Durchführung in einem Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb mittels eines Verbrennungsmotors und mindestens eines Elektromotors, nämlich eines Elektromotors, der das Fahrzeug vorantreiben oder zumindest den Verbrennungsmotor beim Fahrzeugvortrieb unterstützen kann. Ein derartiger Elektromotor ist auch in der Lage, den Verbrennungsmotor mit den zur Durchführung des Verfahrens nötigen Drehzahlen anzutreiben.
  • Möglicherweise könnte das Verfahren aber auch in einem Mikrohybridfahrzeug durchgeführt werden, falls dieses z. B. über einen auch als Generator nutzbaren Kurbelwellen-Startermotor verfügt, der auch bei höheren Drehzahlen als sie für das Starten des Verbrennungsmotors notwendig sind positives Drehmoment erzeugen kann.
  • Während der Überwachung oder Adaptierung übt der mindestens eine Elektromotor ein positives (d. h. antreibendes) Drehmoment auf den Verbrennungsmotor aus, das kleiner ist als das auf innerer Reibung des Verbrennungsmotors beruhende negative (d. h. bremsende) Drehmoment.
  • Vorzugsweise ist der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs während der Überwachung oder Adaptierung geöffnet, doch könnte das Verfahren auch dazu verwendet werden, einen Schubbetrieb bei geschlossenem Antriebsstrang zu verlängern, wenn gerade eine Überwachung oder Adaptierung stattfindet und die Motordrehzahl unter den aktuellen Fahrbedingungen zu schnell abfällt.
  • Vorzugsweise ist das elektromotorisch erzeugte positive Drehmoment, das während der Überwachung oder Adaptierung auf den Verbrennungsmotor ausgeübt wird, im Wesentlichen konstant. Dies vereinfacht die Ansteuerung des Elektromotors, und man erhält besonders gut definierte Bedingungen für die Überwachung oder Adaptierung.
  • Vorzugsweise wird die Ausübung des positiven Drehmoments beendet, sobald die Überwachung oder Adaptierung abgeschlossen ist.
  • Die Erfindung kann nicht nur dazu verwendet werden, Sensoren oder Aktuatoren zu überwachen oder zu adaptieren, sondern auch dazu, Positionen von Komponenten des Verbrennungsmotors zu überwachen oder zu adaptieren, wie z. B. zur Adaption von Zahnwinkel und oberem Totpunkt.
  • Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Deren einzige Figur zeigt verschiedene zeitliche Verläufe der Drehzahl eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, nachdem der Fahrer das Fahrpedal gelöst hat.
  • Die Kurve 1 zeigt einen typischen zeitlichen Verlauf der Drehzahl eines Verbrennungsmotors in einem konventionellen Kraftfahrzeug oder in einem sog. Mikrohybridfahrzeug, einem Kraftfahrzeug mit Start/Stopp-Automatik unter Verwendung eines eher konventionell dimensionierten elektrischen Kurbelwellen-Startermotors und mit Bremsenergierückgewinnung zum Laden eines eher kleinen Starterakkus.
  • Wenn der Fahrer in einem Zeitpunkt t0 den Fuß vom Fahrpedal nimmt, ohne die Kupplung niederzutreten, d. h. bei geschlossenem Antriebsstrang, wird die Kraftstoffzufuhr automatisch abgeschaltet, und das Fahrzeug ist in einem Schubbetrieb, in dem die Drehzahl verhältnismäßig langsam abnimmt, bis der Fahrer z. B. in einem Zeitpunkt t3 die Kupplung niedertritt und damit den Antriebsstrang öffnet. Die Drehzahl sinkt dann schneller bis auf Leerlaufdrehzahl ab, auf der sie bei einer Start/Stopp-Automatik nach kurzer Zeit auf null absinkt, wie für die Kurve 1 eingezeichnet, oder auf der sie bei einem konventionellen Kraftfahrzeug bleibt, nämlich auf dem Kurvenast 1'.
  • In einem Zeitpunkt t1 nach dem Zeitpunkt t0 ist der Ein- und/oder Auslasstrakt mit Frischluft geflutet und enthält somit eine definierte Menge Sauerstoff, was eine Überwachung und Adaptierung von Sensoren oder Aktuatoren im Ein- oder Auslasstrakt ermöglicht, weil das dafür zur Verfügung stehende, von t1 bis t3 reichende Zeitfenster 4 in diesem Beispiel lang genug ist.
  • Die Kurve 2 zeigt einen typischen zeitlichen Verlauf der Drehzahl eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb mittels eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors.
  • Wenn der Fahrer im Zeitpunkt t0 den Fuß vom Fahrpedal nimmt, wird bei einem Hybridfahrzeug typischerweise automatisch der Antriebsstrang geöffnet, und die Drehzahl des Verbrennungsmotors fällt schnell frei ab, bis sie im Zeitpunkt t2 auf null ist. Ein für Überwachung und Adaptierung von Sensoren oder Aktuatoren zur Verfügung stehendes, von t1 bis t2 reichendes Zeitfenster 5 ist dann häufig zu kurz.
  • Die Kurve 3 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Drehzahl eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb, wobei die Zeitspanne, in der der Verbrennungsmotor bei abgeschalteter Kraftstoffstoffzufuhr von Frischluft durchströmt wird und die Überwachung oder Adaptierung durchgeführt wird, durch Übertragung von elektromotorisch erzeugtem Drehmoment auf den Verbrennungsmotor verlängert wird.
  • Dabei übt der Elektromotor des Hybridfahrzeugs innerhalb einer von t0 bis t3 reichenden Zeitspanne ein konstantes antreibendes Drehmoment auf den Verbrennungsmotor aus, das etwas kleiner ist als das auf innerer Reibung des Verbrennungsmotor beruhende bremsende Drehmoment. Dadurch fällt die Motordrehzahl so langsam ab, dass das längere Zeitfenster 4 für Überwachung und Adaptierung von Sensoren oder Aktuatoren zur Verfügung steht.
  • Das antreibende Drehmoment ist in der Figur als ein Rechtecksignal 6 zur Ansteuerung des Elektromotors eingezeichnet. Am Ende des Zeitfensters 4 wird das antreibende Drehmoment wieder abgeschaltet, und die Drehzahl des Verbrennungsmotors fällt wieder schneller und bis auf null ab.
  • Der zwischen den Zeitpunkten t0 und t3 liegende Abschnitt der Kurve 3 fällt in diesem Ausführungsbeispiel schräg ab, weil das antreibende Drehmoment kleiner ist als das Reibungsdrehmoment des Verbrennungsmotors.
  • Alternativ könnte man das antreibende Drehmoment ebenso groß wie das Reibungsdrehmoment machen und erst ab dem Zeitpunkt wirken lassen, in dem die Motordrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl abgefallen ist. In einem derartigen Fall würde die Motordrehzahl zunächst der Kurve 2 folgen, bis sie die Leerlaufdrehzahl erreicht, und würde dann elektromotorisch mindestens bis zum Zeitpunkt t3 auf der Leerlaufdrehzahl gehalten werden, so dass die Motordrehzahl dem in der Figur eingezeichneten Kurvenast 7 folgt. In diesem Fall wäre die für Überwachungs- und Adaptierungsaufgaben zur Verfügung stehende Zeitspanne aber etwas kürzer als das Zeitfenster 4 im vorhergehenden Ausführungsbeispiel.
  • In anderen Ausführungsbeispielen könnte man das den Verbrennungsmotor antreibende Drehmoment zwischen den Zeitpunkten t0 und t3 anders als entlang einer Gerade verlaufen lassen, so dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors zwischen den Zeitpunkten t0 und t3 entlang irgendeiner Kurve abfällt, die zwischen den entsprechenden Abschnitten der Kurven 3 und 2 verläuft. Auch damit könnte die für Überwachungs- und Adaptierungsaufgaben zur Verfügung stehende Zeitspanne verlängert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007026354 A1 [0009]
    • EP 1807278 B1 [0009]

Claims (8)

  1. Verfahren zur Überwachung oder Adaptierung von Sensoren oder Aktuatoren im Ein- oder Auslasstrakt eines Verbrennungsmotors während einer Zeitspanne, in der der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffstoffzufuhr von Frischluft durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne, in der der Verbrennungsmotor bei abgeschalteter Kraftstoffstoffzufuhr von Frischluft durchströmt wird und die Überwachung oder Adaptierung durchgeführt wird, durch Übertragung von elektromotorisch erzeugtem Drehmoment auf den Verbrennungsmotor verlängert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb mittels eines Verbrennungsmotors und mindestens eines Elektromotors durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Elektromotor während der Überwachung oder Adaptierung ein positives Drehmoment auf den Verbrennungsmotor ausübt, das kleiner ist als das auf innerer Reibung des Verbrennungsmotors beruhende negative Drehmoment.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs während der Überwachung oder Adaptierung geöffnet ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das während der Überwachung oder Adaptierung auf den Verbrennungsmotor ausgeübte positive Drehmoment im Wesentlichen konstant ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausübung des positiven Drehmoments beendet wird, sobald die Überwachung oder Adaptierung abgeschlossen ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auch zur Überwachung und Adaptierung von Positionen von Komponenten des Verbrennungsmotors verwendet wird.
  8. Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug dafür eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
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