DE102017119614A1 - Automotive engine assembly - Google Patents

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Gary Avery
Thorben Walder
Heiko Gross
Adam Kobielski
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Abstract

Kraftfahrzeug-Motoranordnung (10), mit einem Verbrennungsmotor (12) für den Antrieb des Kraftfahrzeugs,
mindestens einem Elektromotor (16) zum Antrieb eines Fahrzeugteils,
mindestens einem ersten Schwingungsdämpfer (14), welcher in Antriebsrichtung gesehen hinter dem Verbrennungsmotor (12) angeordnet ist, und
einem Drehmomentsensor (20), mit dem das vom Verbrennungsmotor (12) ausgehende Drehmoment erfasst wird, wobei
ein zweiter Schwingungsdämpfer (18) vorgesehen ist, welcher in Antriebsrichtung gesehen hinter dem ersten Schwingungsdämpfer (14) angeordnet ist, wobei der zweite Schwingungsdämpfer (18) durch den Elektromotor (16) ausgebildet ist, welcher basierend auf den Drehmomentsignalen des Drehmomentsensors (20) ansteuerbar ist,
wobei der Drehmomentsensor (20) in Antriebsrichtung gesehen vor dem ersten Schwingungsdämpfer (14) angeordneten oder in diesem integriert ist.

Figure DE102017119614A1_0000
Motor vehicle engine arrangement (10), having an internal combustion engine (12) for driving the motor vehicle,
at least one electric motor (16) for driving a vehicle part,
at least one first vibration damper (14), which is arranged behind the internal combustion engine (12) seen in the drive direction, and
a torque sensor (20), with which from the internal combustion engine (12) output torque is detected, wherein
a second vibration damper (18) is provided, which is arranged behind the first vibration damper (14) seen in the drive direction, wherein the second vibration damper (18) by the electric motor (16) is formed, which based on the torque signals of the torque sensor (20) controllable is
wherein the torque sensor (20) arranged in the drive direction before the first vibration damper (14) arranged or integrated in this.
Figure DE102017119614A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Motoranordnung, mit einem Verbrennungsmotor für den Antrieb des Kraftfahrzeugs, mindestens einem Elektromotor zum Antrieb eines Fahrzeugteils, mindestens einem ersten Schwingungsdämpfer, welcher in Antriebsrichtung gesehen hinter dem Verbrennungsmotor angeordnet ist, und einem Drehmomentsensor, mit dem das vom Verbrennungsmotor ausgehende Drehmoment erfasst wird.The invention relates to a motor vehicle engine assembly, comprising an internal combustion engine for driving the motor vehicle, at least one electric motor for driving a vehicle part, at least one first vibration damper, which is arranged behind the internal combustion engine seen in the drive direction, and a torque sensor with which the engine emanating from the engine Torque is detected.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Dämpfen der beim Betreiben des Verbrennungsmotors entstehenden Drehschwingungen.In addition, the invention relates to a method for damping the resulting during operation of the internal combustion engine torsional vibrations.

Im Betrieb eines Verbrennungsmotors entstehen unter anderem durch die Verbrennung und die ungleichförmige Bewegung der Massen Drehungleichförmigkeiten, die in den nachgeschalteten Antriebsstrang-Komponenten eingeleitet werden und zu Anregungen von Drehschwingungen in den Antriebsstrang-Komponenten führen. Diese Drehschwingungen sind die Ursache für Ruckbewegungen oder zumindest von unerwünschten Geräuschen.During operation of an internal combustion engine, among other things due to the combustion and the non-uniform movement of the masses rotational irregularities, which are introduced into the downstream drive train components and lead to suggestions of torsional vibrations in the drive train components. These torsional vibrations are the cause of jerking or at least of unwanted noise.

Derartige Drehschwingungen werden üblicherweise durch mechanische Drehschwingungsdämpfer gedämpft. Ein mechanischer Drehschwingungsdämpfer wird beispielsweise in der DE 195 15 350 B4 offenbart. Alternativ werden derartige Drehschwingungen aktiv durch einen Elektromotor gedämpft, wobei durch eine Sensoranordnung die Drehzahl und/oder das Drehmoment einer Antriebsstrang-Komponente erfasst wird und basierend darauf ein Drehmoment durch den Elektromotor in die Antriebsstrang-Komponente eingeleitet wird. Eine derartige Ausgestaltung beschreibt beispielsweise die DE 197 21 298 C2 .Such torsional vibrations are usually damped by mechanical torsional vibration damper. A mechanical torsional vibration damper, for example, in the DE 195 15 350 B4 disclosed. Alternatively, such torsional vibrations are actively damped by an electric motor, wherein the speed and / or the torque of a drive train component is detected by a sensor arrangement and based on a torque is introduced by the electric motor in the drive train component. Such a configuration describes, for example, the DE 197 21 298 C2 ,

Nachteilig an einer derartigen Ausgestaltung der Kraftfahrzeug-Motoranordnung mit einem zur aktiven Dämpfung der Drehschwingungen vorgesehenen Elektromotor ist, dass eine besonders leistungsfähige und kostenintensive Elektronik zum Verarbeiten der Sensorsignale der Sensoranordnung und zum Ansteuern des Elektromotors eingesetzt werden muss.A disadvantage of such an embodiment of the motor vehicle engine assembly with an intended for active damping of torsional vibrations electric motor is that a particularly powerful and costly electronics for processing the sensor signals of the sensor assembly and for driving the electric motor must be used.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kostengünstige Kraftfahrzeug-Motoranordnung bereitzustellen, die den obengenannten Nachteil vermeidet.The object of the invention is therefore to provide a cost motor vehicle engine assembly which avoids the above drawback.

Diese Aufgabe wird durch eine Kraftfahrzeug-Motoranordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem korrespondierenden Anspruch 5 gelöst.This object is achieved by a motor vehicle engine assembly having the features of independent claim 1 and a method according to the corresponding claim 5.

Hierbei ist ein zweiter Schwingungsdämpfer vorgesehen, welcher in Antriebsrichtung gesehen hinter dem ersten Schwingungsdämpfer angeordnet ist, wobei der zweite Schwingungsdämpfer durch den Elektromotor ausgebildet ist, welcher basierend auf den Drehmomentsignalen des Drehmomentsensors ansteuerbar ist, wobei der Drehmomentsensor in Antriebsrichtung gesehen vor dem ersten Schwingungsdämpfer angeordneten oder in diesem integriert ist. Durch die Anordnung des Drehmomentsensors in Antriebsrichtung gesehen vor dem ersten Schwingungsdämpfer oder durch dessen Integration in diesen und die Anordnung des Elektromotors in Antriebsrichtung gesehen hinter dem ersten Schwingungsdämpfer, werden die von dem Verbrennungsmotor direkt ausgehenden ungedämpften Drehschwingungen durch den Drehmomentsensor erfasst, die Drehschwingungen durch den ersten Schwingungsdämpfer verzögert und durch den Elektromotor ein Drehmoment zum Dämpfen der Drehschwingungen eingeleitet. Dadurch, dass die Drehschwingungen durch den ersten Schwingungsdämpfer verzögert werden, wird die Zeit erhöht, um die durch den Drehmomentsensor erfassten Drehschwingungen zu verarbeiten und den Elektromotor basierend auf den erfassten Drehschwingungen anzusteuern. Auf diese Weise kann auf eine besonders leistungsfähig Elektronik verzichtet werden und es kann eine kostengünstige Elektronik zum Verarbeiten der durch den Drehmomentsensor erfassten Drehschwingungen und zum Ansteuern des Elektromotors eingesetzt werden. Here, a second vibration damper is provided, which is arranged in the drive direction behind the first vibration damper, wherein the second vibration damper is formed by the electric motor, which is controlled based on the torque signals of the torque sensor, wherein the torque sensor arranged in the drive direction before the first vibration damper or is integrated in this. Seen through the arrangement of the torque sensor in the drive direction before the first vibration damper or by its integration in this and the arrangement of the electric motor in the drive direction behind the first vibration damper, which are directly from the engine outgoing undamped torsional vibrations detected by the torque sensor, the torsional vibrations through the first Vibration damper delayed and initiated by the electric motor, a torque for damping the torsional vibrations. By delaying the torsional vibrations by the first vibration damper, the time is increased to process the torsional vibrations detected by the torque sensor and to drive the electric motor based on the detected torsional vibrations. In this way, can be dispensed with a particularly powerful electronics and it can be used inexpensive electronics for processing the detected by the torque sensor torsional vibrations and for driving the electric motor.

Außerdem werden durch eine derartige Kraftfahrzeug-Motoranordnung die Drehschwingungen im Antriebsstrang durch einen ersten, beispielsweise mechanischen Schwingungsdämpfer, und durch einen zweiten Schwingungsdämpfer gedämpft, so dass die Drehschwingungen nahezu vollständig reduziert werden.In addition, by such a motor vehicle engine arrangement, the torsional vibrations in the drive train are damped by a first, for example mechanical vibration damper, and by a second vibration damper, so that the torsional vibrations are almost completely reduced.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Elektromotor ein elektrischer Antriebsmotor zum Antreiben eines Hybridfahrzeugs. Bei einem Hybridfahrzeug, welches mindestens einen Elektromotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs aufweist, kann der bereits vorhandene Elektromotor zur Schwingungsdämpfung eingesetzt werden, so dass zur Schwingungsdämpfung kein zusätzlicher Elektromotor vorgesehen werden muss.In a preferred embodiment, the electric motor is an electric drive motor for driving a hybrid vehicle. In a hybrid vehicle, which has at least one electric motor for driving the motor vehicle, the already existing electric motor can be used for vibration damping, so that no additional electric motor has to be provided for vibration damping.

Vorzugsweise ist der Drehmomentsensor ein magnetostriktiver Sensor. Der magnetostriktive Sensor erfasst die Magnetfeldänderungen eines magnetisch kodierten Bereichs eines Bauteils. Im vorliegenden Fall weist ein Abtriebselement, beispielsweise die Kurbelwelle, einen magnetische kodierten Bereich auf, welcher mit dem magnetostriktiven Sensor zusammenwirkt. Durch die Torsion des Abtriebselements verändert sich das Magnetfeld des magnetisch kodierten Bereichs, wobei die Magnetfeldänderungen durch den magnetostriktiven Sensor erfasst werden. Basierend auf den Magnetfeldänderungen wird das in dem Abtriebselement wirkende Drehmoment ermittelt.Preferably, the torque sensor is a magnetostrictive sensor. The magnetostrictive sensor detects the magnetic field changes of a magnetically coded region of a component. In the present case, an output element, for example, the crankshaft, a magnetic coded region which cooperates with the magnetostrictive sensor. Due to the torsion of the output element, the magnetic field of the magnetically encoded region, wherein the magnetic field changes are detected by the magnetostrictive sensor. Based on the magnetic field changes, the torque acting in the output element is determined.

Vorzugsweise ist der magnetostriktive Sensor in eine Lagereinheit eines Abtriebselements des Verbrennungsmotors, beispielsweise der Kurbelwelle, integriert. Alternativ ist der der magnetostriktive Sensor in dem ersten Schwingungsdämpfer integriert, wobei der magnetisch codierte Bereich an einer drehfest mit dem Abtriebselement verbundenen Komponente des ersten Schwingungsdämpfers ausgebildet ist und dadurch der Drehmomentsensor die vom Verbrennungsmotor ausgehenden ungedämpften Drehschwingungen erfasst.The magnetostrictive sensor is preferably integrated in a bearing unit of an output element of the internal combustion engine, for example the crankshaft. Alternatively, the magnetostrictive sensor is integrated in the first vibration damper, the magnetically coded region being formed on a component of the first vibration damper that is non-rotatably connected to the output element, and thereby the torque sensor detects the undamped torsional vibrations emanating from the internal combustion engine.

Außerdem ist die Aufgabe der Erfindung ein kostengünstiges Verfahren zum Dämpfen der beim Betreiben des Verbrennungsmotors entstehenden Drehschwingungen bereitzustellen.In addition, the object of the invention is to provide a cost-effective method for damping the torsional vibrations arising during operation of the internal combustion engine.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Dämpfen der beim Betreiben des Verbrennungsmotors entstehenden Drehschwingungen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 5 gelöst.The object is achieved by a method for damping the resulting during operation of the internal combustion engine torsional vibrations having the features of independent claim 5.

Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:

  1. a) Erfassen der von einem Verbrennungsmotor ausgehenden ungedämpften Drehschwingungen durch einen Drehmomentsensor,
  2. b) Erzeugen eines Dämpfungs-Ansteuersignals zum Dämpfen der bereits durch einen ersten Schwingungsdämpfer gedämpften Drehschwingungen durch einen Elektromotor, wobei das Dämpfungs-Ansteuersignal auf den durch den Drehmomentsensor erfassten ungedämpften Drehschwingungen basiert und das Dämpfungs-Ansteuersignal prädiziert wird, und
  3. c) Ansteuern des Elektromotors durch das Dämpfungs-Ansteuersignal
The method comprises the following method steps:
  1. a) detecting the undamped torsional vibrations emanating from an internal combustion engine by means of a torque sensor,
  2. b) generating an attenuation drive signal for attenuating the torsional vibrations already damped by a first vibration damper by an electric motor, wherein the attenuation drive signal is based on the undamped torsional vibrations detected by the torque sensor and the damping drive signal is predicted, and
  3. c) driving the electric motor by the damping drive signal

Dadurch, dass die Drehschwingungen durch den ersten Schwingungsdämpfer verzögert werden und die zum Ansteuern des Elektromotor dienenden Drehschwingungen vor dem ersten Schwingungsdämpfer erfasst werden, wird die Zeitdauer erhöht, um die durch den Drehmomentsensor erfassen Drehschwingungen zu Dämpfungs-Ansteuersignale zu verarbeiten und den Elektromotor durch die Dämpfungs-Ansteuersignale anzusteuern. Dadurch kann die zum Verarbeiten der Drehschwingungen und zum Ansteuern des Elektromotors eingesetzte Elektronik einfach und kostengünstig ausgestaltet werden.By delaying the torsional vibrations by the first vibration damper and detecting the torsional vibrations before the first vibration damper for driving the electric motor, the time period is increased to process the torsional vibrations detected by the torque sensor into damping drive signals and the electric motor through the damping To control -Ansteuersignale. As a result, the electronics used for processing the torsional vibrations and for driving the electric motor can be designed simply and inexpensively.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

Hierbei zeigt die 1 schematisch eine Kraftfahrzeug-Motoranordnung.This shows the 1 schematically a motor vehicle engine assembly.

Die Figur zeigt eine Fahrzeug-Motoranordnung 10 eines Hybrid-Fahrzeugs. Die Fahrzeug-Motoranordnung 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 und einen mit einer Batterie 22 elektrisch verbundenen Elektromotor 16 auf, wobei der Verbrennungsmotor 12 und der Elektromotor 16 zum Antreiben des Kraftfahrzeugs dienen. Außerdem weist die Fahrzeug-Motoranordnung 10 ein Getriebe 24 auf, welches mit den Hinterrädern 40, 42 des Fahrzeugs mechanisch gekoppelt ist und die vom Verbrennungsmotor 12 sowie vom Elektromotor 16 ausgehende Antriebsleistung an die Hinterräder 40, 42 bedarfsgerecht überträgt.The figure shows a vehicle engine assembly 10 a hybrid vehicle. The vehicle engine assembly 10 has an internal combustion engine 12 and one with a battery 22 electrically connected electric motor 16 on, with the internal combustion engine 12 and the electric motor 16 serve to drive the motor vehicle. In addition, the vehicle engine assembly 10 a gearbox 24 on which with the rear wheels 40 . 42 the vehicle is mechanically coupled and that of the internal combustion engine 12 as well as the electric motor 16 outgoing drive power to the rear wheels 40 . 42 transfers according to requirements.

Der Verbrennungsmotor 12 verursacht aufgrund der Verbrennungen des Treibstoff-Gemisches innerhalb der einzelnen Zylinder und die ungleichförmige Bewegung der Massen Drehungleichförmigkeiten, welche in die Antriebsstrang-Komponenten, wie beispielsweise die Kurbelwelle oder das Getriebe, eingeleitet werden und Drehschwingungen in den Antriebsstrang-Komponenten verursachen.The internal combustion engine 12 due to the combustion of the fuel mixture within the individual cylinders and the non-uniform movement of the masses causes rotational nonuniformities, which are introduced into the driveline components, such as the crankshaft or the transmission, and cause torsional vibrations in the driveline components.

Zur Dämpfung der Drehschwingungen weist die Fahrzeug-Motoranordnung 10 einen ersten Schwingungsdämpfer 14 auf, welcher als mechanischer Schwingungsdämpfer ausgeführt ist, beispielsweise als Zweimassenschwungrad. Der erste Schwingungsdämpfer 14 ist über ein Abtriebselement 28 des Verbrennungsmotors 12, beispielsweise einer Kurbelwelle, mit dem Verbrennungsmotor 12 gekoppelt. Zusätzlich weist die Fahrzeug-Motoranordnung einen zweiten Schwingungsdämpfer 18 auf, wobei der zweite Schwingungsdämpfer 18 durch den Elektromotor 16 ausgebildet ist.For damping the torsional vibrations, the vehicle engine assembly 10 a first vibration damper 14 on, which is designed as a mechanical vibration damper, for example as a dual mass flywheel. The first vibration damper 14 is via an output element 28 of the internal combustion engine 12 , For example, a crankshaft, with the internal combustion engine 12 coupled. In addition, the vehicle engine assembly has a second vibration damper 18 on, with the second vibration damper 18 through the electric motor 16 is trained.

Im Betrieb werden das von dem Verbrennungsmotor 12 ausgehende Drehmoment bzw. die von dem Verbrennungsmotor 12 ausgehenden ungedämpften Drehschwingungen von einem Drehmomentsensor 20 erfasst und an eine Steuereinheit 26 weitergeleitet. In der Steuereinheit 26 werden die ungedämpften Drehschwingungen verarbeitet und ein Dämpfungs-Ansteuersignal erzeugt, wobei basierend auf den erfassten ungedämpften Drehschwingungen das Dämpfungs-Ansteuersignal prädiziert wird. Mit dem Dämpfungs-Ansteuersignal wird der Elektromotor 16 angesteuert, wobei der Elektromotor 16 mit der Steuereinheit 26 gekoppelt ist.In operation, that of the internal combustion engine 12 outgoing torque or that of the internal combustion engine 12 outgoing undamped torsional vibrations from a torque sensor 20 captured and sent to a control unit 26 forwarded. In the control unit 26 the undamped torsional vibrations are processed and a damping drive signal is generated, wherein based on the detected undamped torsional vibrations, the damping drive signal is predicted. With the damping drive signal, the electric motor 16 controlled, the electric motor 16 with the control unit 26 is coupled.

Es sind auch andere konstruktive Ausführungsformen als die beschriebenen Ausführungsformen möglich, die in den Schutzbereich des Hauptanspruchs fallen.There are also other constructive embodiments than the described embodiments possible, which fall within the scope of the main claim.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19515350 B4 [0004]DE 19515350 B4 [0004]
  • DE 19721298 C2 [0004]DE 19721298 C2 [0004]

Claims (6)

Kraftfahrzeug-Motoranordnung (10), mit einem Verbrennungsmotor (12) für den Antrieb des Kraftfahrzeugs, mindestens einem Elektromotor (16) zum Antrieb eines Fahrzeugteils, mindestens einem ersten Schwingungsdämpfer (14), welcher in Antriebsrichtung gesehen hinter dem Verbrennungsmotor (12) angeordnet ist, und einem Drehmomentsensor (20), mit dem das vom Verbrennungsmotor (12) ausgehende Drehmoment erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Schwingungsdämpfer (18) vorgesehen ist, welcher in Antriebsrichtung gesehen hinter dem ersten Schwingungsdämpfer (14) angeordnet ist, wobei der zweite Schwingungsdämpfer (18) durch den Elektromotor (16) ausgebildet ist, welcher basierend auf den Drehmomentsignalen des Drehmomentsensors (20) ansteuerbar ist, wobei der Drehmomentsensor (20) in Antriebsrichtung gesehen vor dem ersten Schwingungsdämpfer (14) angeordnet oder in diesem integriert ist.Motor vehicle engine assembly (10), with an internal combustion engine (12) for driving the motor vehicle, at least one electric motor (16) for driving a vehicle part, at least one first vibration damper (14), which is arranged in the drive direction behind the internal combustion engine (12) , and a torque sensor (20) with which the torque from the internal combustion engine (12) is detected, characterized in that a second vibration damper (18) is provided, which is arranged behind the first vibration damper (14) seen in the drive direction, wherein the second vibration damper (18) is formed by the electric motor (16) which is controllable based on the torque signals of the torque sensor (20), wherein the torque sensor (20) arranged in the drive direction before the first vibration damper (14) is arranged or integrated therein. Kraftfahrzeug-Motoranordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (16) ein elektrischer Antriebsmotor zum Antreiben eines Hybridfahrzeugs ist.Motor vehicle engine assembly (10) according to Claim 1 characterized in that the electric motor (16) is an electric drive motor for driving a hybrid vehicle. Kraftfahrzeug-Motoranordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsensor (20) ein magnetorestriktiver Sensor ist.Motor vehicle engine assembly (10) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the torque sensor (20) is a magnetorestrictive sensor. Kraftfahrzeug-Motoranordnung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetorestriktive Sensor (20) in eine Lagereinheit eines Abtriebselements des Verbrennungsmotors (12) integriert ist.Motor vehicle engine assembly (10) according to Claim 3 , characterized in that the magnetorestrictive sensor (20) is integrated in a bearing unit of an output element of the internal combustion engine (12). Kraftfahrzeug-Motoranordnung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetorestriktive Sensor (20) in dem ersten Schwingungsdämpfer (14) integriert ist.Motor vehicle engine assembly (10) according to Claim 3 , characterized in that the magnetorestrictive sensor (20) in the first vibration damper (14) is integrated. Verfahren zum Dämpfen der beim Betreiben des Verbrennungsmotors (12) entstehenden Drehschwingungen, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: d) Erfassen der von einem Verbrennungsmotor (12) ausgehenden ungedämpften Drehschwingungen durch einen Drehmomentsensor (20), e) Erzeugen eines Dämpfungs-Ansteuersignals zum Dämpfen der bereits durch einen ersten Schwingungsdämpfer (14) gedämpften Drehschwingungen durch einen Elektromotor (16), wobei das Dämpfungs-Ansteuersignal auf den durch den Drehmomentsensor (20) erfassten ungedämpften Drehschwingungen basiert und das Dämpfungs-Ansteuersignal prädiziert wird, und f) Ansteuern des Elektromotors (16) durch das Dämpfungs-AnsteuersignalMethod for damping the torsional vibrations arising during operation of the internal combustion engine (12), characterized by the method steps: d) detecting the undamped torsional vibrations emanating from an internal combustion engine (12) by a torque sensor (20), e) generating a damping control signal for damping the already by a first vibration damper (14) damped torsional vibrations by an electric motor (16), wherein the damping drive signal based on the detected by the torque sensor (20) undamped torsional vibrations and the damping drive signal is predicted, and f) driving the electric motor (16) by the attenuation drive signal
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