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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Begrenzen eines Störgeräuschs einer Verbrennungskraftmaschine. Zu der Erfindung gehört auch eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Begrenzen eines Störgeräuschs einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Es kommt im Betrieb des Kraftfahrzeugs immer wieder zu Situationen, in denen sich Störgeräusche im Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs entwickeln, welche Fahrzeuginsassen des Kraftfahrzeugs akustisch belasten. Eine solche Situation kann beispielsweise vorliegen, wenn Nebenaggregate, wie beispielsweise eine Klimaanlage, in Betrieb sind. Gerade in Situationen, in denen von den Nebenaggregaten eine hohe Leistung abgefragt wird, beispielsweise bei hohen Umgebungstemperaturen im Sommer, tragen diese Nebenaggregate zu einem hohen Geräuschpegel im Kraftfahrzeug bei. Häufig ist es dann erforderlich, wenn sich die Fahrzeuginsassen durch den Geräuschpegel beziehungsweise die Störgeräusche gestört fühlen, zum Beispiel eine Gebläsestärke der Klimaanlage zu reduzieren. Das kann zu einer erheblichen Ablenkung des Fahrers des Kraftfahrzeugs im Straßenverkehr führen und damit eine Sicherheit im Straßenverkehr gefährden.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, die Lautstärke elektrischer Maschinen sowohl im Bereich der Kraftwerkstechnik als auch im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik anzupassen.
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So beschreibt beispielsweise die
US 2013/0174567 A1 ein Verfahren zur Reduzierung einer Lärmemission eines Triebwerks einer Gasturbine bei niedrigen Lasten. Zur Regelung des Triebwerks wird dabei eine Drehzahlregelung vorgenommen, um eine Mindestlast einzustellen.
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Im Kraftfahrzeugbereich ist es ebenfalls bekannt, Geräuschentwicklungen zu begrenzen. Dazu beschreibt die
CN 202 851 163 U beispielsweise ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Ottomotors. Bei dem Verfahren wird eine Geräuschentwicklung des Motors assoziiert mit einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine. Um die Geräuschentwicklung gering zu halten, wird ein Zusammenhang hergestellt zwischen der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und einer elektrischen Last. Die
KR 2003 000 6059 A beschreibt hingegen ein alternatives Verfahren zur Reduzierung der Geräuschentwicklung im Kraftfahrzeug. Bei dem Verfahren überwacht eine Motorsteuerung die Lastanforderungen an einen Motor des Kraftfahrzeugs. Zur Geräuschreduzierung wird im Betrieb des Kraftfahrzeugs weniger Kraftstoff als normal eingespritzt.
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In der
DE 100 62 349 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Last eines Fahrzeugs beschrieben. Bei dem Verfahren wird mittels einer Aufnahmeeinheit die momentane Last des Fahrzeugs anhand mindestens einer Betriebsgröße des Fahrzeugs ermittelt, wobei mittels einer Steuer- oder Regeleinheit die Betriebsgröße in Abhängigkeit von einem aus der momentanen Last des Fahrzeugs resultierenden Geräuschpegel gesteuert und/oder geregelt wird.
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Aus der
DE 10 2011 108 243 A1 geht ein Motorsteuersystem zur Steuerung eines Modus mit verbesserter Kraftstoffwirtschaftlichkeit hervor. Das Motorsteuersystem umfasst ein Modul für einen Soll-Krümmerabsolutdruck, ein MAP-Drehmomentmodul, ein Schwellenwertermittlungsmodul und ein Modul für einen Kraftstoffwirtschaftlichkeitsmodus. Das Modul für einen Kraftstoffwirtschaftlichkeitsmodus ermittelt ein maximales Geräusch-, Vibrations- und Rauheits-Drehmoment für den Betrieb in dem Kraftstoffwirtschaftlichkeitsmodus. Dieses maximale Drehmoment entspricht einem maximalen Motorausgangsdrehmoment während des Betriebs in dem Kraftstoffwirtschaftlichkeitsmodus, oberhalb dessen mehr als ein vorbestimmtes Geräusch-, Vibrations- und Rauheits-Niveau in einem Fahrgastraum des Fahrzeugs wahrgenommen werden kann.
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Nachteile derartiger Verfahren zur Reduzierung der Geräuschentwicklung sind, dass diese entweder erst einsetzen, wenn eine Überschreitung einer Geräuschemissionsschwelle auftritt oder von vornherein, rein provisorisch, eine Last reduziert wird, auch wenn eine solche Lastreduzierung gar nicht erforderlich ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Begrenzen eines Störgeräuschs sowie eine Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass einer Geräuschentwicklung im Kraftfahrzeug besonders effektiv vorgebeugt wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibungen sowie die Figuren offenbart.
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Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Begrenzen eines Störgeräuschs einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Dabei ist das Störgeräusch der Verbrennungskraftmaschine mit einem inneren Gesamtdrehmoment der Verbrennungskraftmaschine korreliert. Das Störgeräusch kann also von dem inneren Gesamtdrehmoment der Verbrennungskraftmaschine abgehen oder ausgehen oder abhängig sein. Bei dem inneren Gesamtdrehmoment handelt es sich bevorzugt um ein Kurbelwellenmoment beziehungsweise um einen Moment an der Kurbelwelle. Unter einem „Störgeräusch” sind Geräusche oder ist ein Geräusch mit negativer Geräuschqualität zu verstehen. Ein Störgeräusch führt insbesondere zu einem Hörereignis, beispielsweise eines Fahrzeuginsassen, das als unangenehm oder lästig oder störend oder negative Assoziationen auslösend empfunden wird.
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Zur Reduzierung des Störgeräuschs der Verbrennungskraftmaschine wird bei dem Verfahren zunächst ein maximaler Geräuschpegel des Störgeräuschs festgelegt. Mit „Geräuschpegel” ist bevorzugt ein Schalldruckpegel oder Schallpegel als Maß zur Beschreibung der Stärke eines Schallereignisses oder Geräusch gemeint. In Abhängigkeit von oder aus dem maximalen Geräuschpegel des Störgeräuschs wird ein Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments abgeleitet. Mit anderen Worten kann auf Basis des festgelegten maximalen Geräuschpegels des Störgeräuschs ein Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments hergeleitet oder berechnet werden. Mit „Maximalwert” ist bevorzugt ein Grenzwert oder Schwellwert des inneren Gesamtdrehmoments gemeint. In vorteilhafter Weise liegt der Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments der Verbrennungskraftmaschine bei einem Wert zwischen 100 Nm und 200 Nm, besonders bevorzugt mit einer Regelgröße von 145 Nm. Der Geräuschpegel des Störgeräuschs verhält sich dabei bevorzugt proportional zum inneren Gesamtdrehmoment. Dabei nimmt der Geräuschpegel des Störgeräuschs insbesondere mit einer Zunahme oder eines Anstiegs des inneren Gesamtdrehmoments zu. Das heißt, je größer der Wert des inneren Gesamtdrehmoments ist, desto höher ist der Geräuschpegel oder desto lauter ist das Störgeräusch.
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In einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens zum Begrenzen des Störgeräuschs der Verbrennungskraftmaschine wird ein Anforderungswert einer Lastanforderung zumindest eines Aggregats des Kraftfahrzeugs mittels einer Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs bestimmt. Beispielsweise kann eine Erfassungseinrichtung des Kraftfahrzeugs, insbesondere einen Sensor oder ein Messgerät des Kraftfahrzeugs, dazu eingerichtet sein, einen Wert der zumindest einen Lastanforderung des zumindest einen Aggregats des Kraftfahrzeugs zu messen und diesen als Anforderungswert an die Steuereinrichtung auszugeben. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Erfassungseinrichtung Teil oder Bestandteil der Steuereinrichtung ist und die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Anforderungswert der zumindest einen Lastanforderung des zumindest einen Aggregats des Kraftfahrzeugs zu messen oder zu erfassen. Mit „Lastanforderung” ist hier bevorzugt die anliegende Last des zumindest einen Aggregats gemeint.
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Zum Aufbringen des zumindest einen Anforderungswerts ist ein aufzubringender Teilsollwert eines Teildrehmoments des inneren Gesamtdrehmoments zugeteilt, wobei der Teilsollwert Teil eines Sollwertes des inneren Gesamtdrehmoments ist. Dabei kann sich das innere Gesamtdrehmoment aus einer Summe mehrerer Teildrehmomente bilden. Ferner erhöht sich der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments in Abhängigkeit von dem aufzubringenden Teilsollwert. Mit anderen Worten kann der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments in Abhängigkeit von dem aufzubringenden Teilsollwert variieren oder sich verändern. Wenn sich also der Teilsollwert ändert, ändert sich insbesondere auch der Sollwert des Gesamtdrehmoments. Mit anderen Worten kann der Sollwert des Gesamtdrehmoments von dem Teilsollwert direkt abhängig sein.
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Dabei ist das zumindest eine Aggregat bevorzugt mittels des inneren Gesamtdrehmoments antreibbar. Mit anderen Worten dient das innere Gesamtdrehmoment unter anderem zum Antreiben von dem zumindest einen Aggregat. Bei dem Aggregat kann es sich bevorzugt um ein Nebenaggregate, wie beispielsweise ein Klimaaggregat oder eine Klimaanlage, insbesondere einen Klimakompressor, oder eine Pumpe oder eine Luftfederung oder einen Generator des Kraftfahrzeugs handeln. Als Lastanforderung kann bevorzugt eine elektrische Leistung des zumindest einen Aggregats erfasst werden. Mit anderen Worten kann eine Leistung, welche zum Betreiben des zumindest einen Aggregats erforderlich ist, erfasst werden. Die zumindest eine Lastanforderung oder das innere Gesamtdrehmoment kann ferner dadurch erfasst werden, dass Werte aus einem Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine ausgelesen werden.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments mit dem in der Steuereinrichtung hinterlegten Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments, insbesondere durch die Steuereinrichtung, verglichen. Falls der Sollwert den Maximalwert übersteigt, wird der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments auf den Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments zum Einhalten des festgelegten maximalen Geräuschpegels begrenzt. Mit anderen Worten kann der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments zum Begrenzen des Störgeräuschs in Abhängigkeit von dem Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments mittels der Steuereinrichtung eingestellt werden. Dabei wird insbesondere, wenn in Abhängigkeit von der zumindest einen Lastanforderung der Sollwert größer ist als der Maximalwert, der Sollwert derart angepasst, dass sich der Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments einstellen. Mit anderen Worten wird der Wert des inneren Gesamtdrehmoments, bei einer Überschreitung des Maximalwerts auf den Maximalwert eingeregelt. Mit anderen Worten kann der Sollwert zum Begrenzen des Störgeräuschs derart angepasst oder eingestellt werden, dass der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments unterhalb des festgelegten Maximalwerts bleibt oder dem Maximalwert entspricht. Erfindungsgemäß wird der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments reduziert oder begrenzt, indem der zumindest eine Anforderungswert des zumindest einen Aggregats reduziert oder begrenzt wird. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, ein Steuersignal an das zumindest eine Aggregat auszugeben, woraufhin der zumindest eine Anforderungswert des zumindest einen Aggregats eingestellt wird. Mit anderen Worten kann durch die Steuereinrichtung der Anforderungswert in Abhängigkeit von dem Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments durch die Steuereinrichtung vorgegeben werden.
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Sollte das Kraftfahrzeug in einem akustisch sensitiven Bereich sein, so wird in Abhängigkeit von dem inneren Gesamtdrehmoment der maximal zulässige Wert des inneren Gesamtdrehmoments angewendet, sodass eine Überschreitung der akustischen Verträglichkeitsgrenze, insbesondere eine Verbrennungs-Verträglichkeitsgrenze, wegen hohen Lasten vermieden werden kann. Dadurch kann auf besonders einfache und zuverlässige Art und Weise einer Geräuschentwicklung im Kraftfahrzeug vorgebeugt werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass wenn der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments unterhalb des Maximalwerts liegt, wird ein Differenzwert aus dem Sollwert und dem Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments mittels der Steuereinrichtung bestimmt oder ermittelt und durch die Steuereinrichtung der Differenzwert freigegeben, sodass der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments auf den Maximalwert anhebbar ist. Mit anderen Worten kann bei einer geringen Lastanforderung des zumindest einen Aggregats eine Differenzlast, also ein zusätzliches Teildrehmoment des inneren Gesamtdrehmoments, freigegeben werden. Damit kann beispielsweise der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments auf den Maximalwert angehoben werden, sodass ein Ladezustand einer Batterie des Kraftfahrzeugs angehoben werden kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass bei niedrigen Lastanforderungen des zumindest einen Aggregats der verfügbare Differenzwert dazu genutzt werden kann, weitere Komponenten des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise die Batterie des Kraftfahrzeugs für Phasen mit hohen Aggregatlasten vorzubereiten. Der Differenzwert kann genutzt werden, um eine Leistung des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs zu decken und/oder den Ladezustand der Batterie anzuheben, sodass ein Energievorhalt vorhanden ist, für Phasen mit hohen mechanischen Lasten, was zu kleinen elektrischen Grenzlasten führt.
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In vorteilhafter Weise wird als Lastanforderung eine elektrische Leistung des zumindest einen Aggregats erfasst. Mit anderen Worten kann als Lastanforderung eine elektrische Last des Aggregats oder eine elektrische Aggregatslast erfasst werden. In Abhängigkeit von der erfassten oder bestimmten Leistung des zumindest einen Aggregats kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, dass zum Antrieb des zumindest einen Aggregats notwendige Teildrehmoment zu bestimmen oder zu ermitteln. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann es vorgesehen sein, dass zumindest eine weitere Lastanforderung wenigstens eines weiteren Aggregats des Kraftfahrzeugs erfasst wird. Dabei kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, zumindest einen weiteren Anforderungswert einer weiteren Lastanforderung des zumindest einen weiteren Aggregats des Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Zum Aufbringen des zumindest einen weiteren Anforderungswerts ist ein weiterer aufzubringender Teilsollwert eines weiteren Teildrehmoments des inneren Gesamtdrehmoments zugeteilt, wobei der weitere Teilsollwert, wie auch der Teilsollwert, Teil eines Sollwertes des inneren Gesamtdrehmoments ist, wobei sich der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments in Abhängigkeit von dem aufzubringenden weiteren Teilsollwert und/oder dem aufzubringenden Teilsollwert erhöht oder variiert. Mit anderen Worten kann zum Betreiben jedes Aggregats des Kraftfahrzeugs ein aufzubringender jeweiliger Teilsollwert, als Teil des Sollwertes des inneren Gesamtdrehmoments, erforderlich sein. Das Aggregat kann wenigstens ein Aggregat der Verbrennungskraftmaschine oder ein Aggregat des Kraftfahrzeugs sein. Ferner kann das Kraftfahrzeug mehrere Agreggate umfassen. Dabei ist klar, dass auch meherer Aggregate beispielsweise eines der Verbrennungskraftmaschine und eines des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. Die Aggregate können einen Generator und/oder eine Lenkhilfepumpe und/oder eine Wasserpumpe und/oder einen Klimakompressor umfassen.
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Mittels der Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs kann dann überprüft werden, inwieweit ein jeweiliger Teilsollwert der Lastanforderung des Aggregats und des weiteren Aggregats des Kraftfahrzeugs zusammen den Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments beeinflussen. Übersteigt der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments durch den Betrieb beziehungsweise die Lastanforderung des zumindest einen Aggregats und des zumindest einen weiteren Aggregats den Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments, so wird der Sollwert auf den Maximalwert begrenzt. Dazu können die Aggregate derart geregelt werden, dass sich der Sollwert auf den Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments einpendeln. Beispielsweise kann eine elektrische Leistung der beiden Aggregate, insbesondere in einem gleichen Maß, reduziert werden. Mit anderen Worten kann eine elektrische Last, welche durch die beiden Aggregate hervorgerufen wird, reduziert werden. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung, beim Überschreiten des Maximalwerts zum Einhalten des Maximalwerts eines der beiden Aggregate deaktiviert. Dazu kann der Steuereinrichtung beispielsweise eine Prioritätenliste, welche eine Priorität der Aggregate vorschreibt, hinterlegt sein. Die Prioritätenliste legt insbesondere fest, welche Aggregate im Fall einer Überschreitung des Maximalwerts des inneren Gesamtdrehmoments aktiviert bleiben können und welche nicht beziehungsweise welche zu deaktivieren sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird bei dem Verfahren, insbesondere beim Ableiten des Maximalwerts des inneren Gesamtdrehmoments der Verbrennungskraftmaschine, ferner zumindest ein Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs berücksichtigt, wobei als der zumindest eine Betriebsparameter eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs und/oder ein Fahrerwunschmoment und/oder ein Ladezustand einer Batterie des Kraftfahrzeugs, welcher auch als SOC (Abkürzung State of Charge) bezeichnet wird, berücksichtigt wird. Beispielsweise kann eine Erfassungseinrichtung des Kraftfahrzeugs dazu eingerichtet sein, im Betrieb des Kraftfahrzeugs den zumindest einen Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs kontinuierlich zu erfassen und an die Steuereinrichtung zu übertragen. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und/oder einem Ladezustand der Batterie des Kraftfahrzeugs den Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments zum Begrenzen des Störgeräuschs festzulegen oder zu ermitteln.
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Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs zu überprüfen, wobei bei einem Überschreiten des Maximalwerts des inneren Gesamtdrehmoments der Sollwert nur reduziert wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand befindet. Besonders bevorzugt wird bei einem Überschreiten des Maximalwerts des inneren Gesamtdrehmoments der Sollwert nur reduziert, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem Leerlauf als vorbestimmten Betriebszustand befindet. Damit wird beispielsweise die Leistung des zumindest einen Aggregats nur gedrosselt, falls der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments den Maximalwert übersteigt und wenn sich die Verbrennungskraftmaschine im Leerlauf befindet. Befindet sich die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise nicht in einem Leerlauf und übersteigt der Sollwert den Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments, so wird der zumindest eine Anforderungswert des zumindest einen Aggregats nicht reduziert oder begrenzt. In welchem Betriebszustand sich das Kraftfahrzeug oder die Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs befindet, kann die Steuereinrichtung beispielsweise anhand der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder anhand eines Fahrerwunschmoments, also einer Gaspedalstellung erfassen.
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Zu der Erfindung gehört auch eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum begrenzen eines Störgeräuschs einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs, wobei das Störgeräusch der Verbrennungskraftmaschine mit einem inneren Gesamtdrehmoments der Verbrennungskraftmaschine korreliert ist. Die Vorrichtung umfasst eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist einen maximalen Geräuschpegel des Störgeräuschs festzulegen und in Abhängigkeit von oder aus dem maximalen Geräuschpegel des Störgeräuschs einen Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments abzuleiten. Mit anderen Worten kann die Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel des Störgeräuschs mit einem Maximalwert als Grenzwert des inneren Gesamtdrehmoments betrieben werden. Die Steuereinrichtung ist ferner dazu eingerichtet, zumindest ein Anforderungswert einer Lastanforderung zumindest eines Aggregats des Kraftfahrzeugs zu bestimmen, wobei zum Aufbringen des zumindest einen Anforderungswert ein aufzubringender Teilsollwert eines Teildrehmoments des inneren Gesamtdrehmoments zugeteilt ist, wobei der Teilsollwertteil eines Sollwertes des inneren Gesamtdrehmoments ist, wobei sich der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments Abhängigkeit von dem aufzubringenden Teil Sollwert erhöht. Zudem ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments mit dem in der Steuereinrichtung hinterlegten Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments zu vergleichen, wobei falls der Sollwert den Maximalwert übersteigt, die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments auf dem Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments zum Einhalten des festgelegten maximalen Geräuschpegels zu begrenzen. Bevorzugt kann es sich bei dem zumindest einen Aggregat beispielsweise um einen Klimakompressor des Kraftfahrzeugs handeln. Bevorzugt kann die Vorrichtung auch mehrere Aggregate umfassen. Beispielsweise kann die Vorrichtung als Aggregate ein Klimagerät des Kraftfahrzeugs und/oder eine Pumpe und/oder einen Generator aufweisen. Zum Begrenzen des inneren Gesamtdrehmoments ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den zumindest einen Anforderungswert des zumindest einen Aggregats zu reduzieren.
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Die Vorrichtung kann in der beschriebenen Weise in einem Kraftfahrzeug realisiert sein. Entsprechend sieht die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorrichtung zum Begrenzen eines Störgeräuschs einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In der Fig. ist ein Kraftfahrzeug 10 mit einer Vorrichtung 12 zum Begrenzen eines Störgeräuschs einer Verbrennungskraftmaschine 14 des Kraftfahrzeugs 10 gezeigt. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst die Verbrennungskraftmaschine 14, eine elektrische Maschine 16, welche insbesondere als Generator des Kraftfahrzeugs 10 ausgebildet ist, eine Kupplung 18 und eine Steuereinrichtung 20. Die Vorrichtung 12 zum Begrenzen eines Störgeräuschs kann die Steuereinrichtung 20 und/oder die Verbrennungskraftmaschine 14 und/oder die elektrische Maschine 16 und/oder die Kupplung 18 und/oder zumindest ein Aggregat umfassen. Die Verbrennungskraftmaschine 14 ist eine Wärmekraftmaschine, die durch innere Verbrennung von Treibstoff mechanische Arbeit verrichtet. Bei der Verbrennungskraftmaschine 10 handelt es sich um einen Motor des Kraftfahrzeugs 10.
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Wie in der Fig. gezeigt, ist die Verbrennungskraftmaschine 14 mit der Kupplung gekoppelt. Die Kupplung 18 kann beispielsweise als Trilok-Wandler ausgebildet sein. Über die Kupplung 18 ist ein Getriebe (in der Fig. nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs 10 mit der Verbrennungskraftmaschine 14 antreibbar.
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Der Generator 16, welcher insbesondere als elektrischer Generator ausgebildet ist, wird von der Verbrennungskraftmaschine 10 angetrieben. Der Generator 16 hat die Aufgabe, ein Fahrzeugbordnetz, also die gesamten elektronischen Komponenten des Kraftfahrzeugs 10, mit elektrischer Energie zu versorgen. Der Generator 16 wird durch die Verbrennungskraftmaschine 10 mittels der Kurbelwelle angetrieben. Nicht nur der Generator 16 als Aggregat des Kraftfahrzeugs 10 wird durch die Verbrennungskraftmaschine 14, sondern auch weitere Aggregate, wie zum Beispiel eine Hydraulikpumpe der Servolenkung und/oder ein Klimaanlagenkompressor und/oder ein Lüfter und/oder eine Wasserpumpe werden als weitere Aggregate des Kraftfahrzeugs 10 mittels der Verbrennungskraftmaschine 14 angetrieben oder betrieben. Im Folgenden wird auf zumindest ein Aggregat, den Generator 16, verwiesen, welcher durch die Verbrennungskraftmaschine 14 angetrieben wird. Dabei ist klar, dass zumindest ein Aggregat und/oder weitere Aggregate des Kraftfahrzeugs 10, wie sie zuvor erläutert wurden, durch die Verbrennungskraftmaschine 14 angetrieben werden können.
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Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 14 weist die Verbrennungskraftmaschine 14, insbesondere die Kurbelwelle, ein inneres Gesamtdrehmoment auf. Zum Antreiben des zumindest einen Aggregats wird durch die Verbrennungskraftmaschine 14 das innere Gesamtdrehmoment auf das zumindest eine Aggregat auf Kurbelwellenbasis übertragen. In Abhängigkeit von einer Lastanforderung des zumindest einen Aggregats des Kraftfahrzeugs 10 wird das innere Gesamtdrehmoment beziehungsweise ein Wert des inneren Gesamtdrehmoments variiert oder angepasst. Jedem Aggregat ist also ein Teildrehmoment des inneren Gesamtdrehmoments zugeordnet.
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In Abhängigkeit von dem Wert des innere Gesamtdrehmoments wird von der Verbrennungskraftmaschine 14 ein Störgeräusch emittiert. Der Geräuschpegel steigt mit zunehmendem Wert des inneren Gesamtdrehmoments der Verbrennungskraftmaschine 14 an. Um die Störgeräusche zu begrenzen, wird ein Geräuschpegel festgelegt. In Abhängigkeit von dem vorbestimmten oder festgelegten Geräuschpegel wird ein Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments abgeleitet. Dieser Maximalwert des inneren Drehmoments wird in der Steuereinrichtung 20 hinterlegt. Als Maximalwert kann beispielsweise ein Wert des inneren Gesamtdrehmoments zwischen 100 Nm und 200 Nm der Steuereinrichtung 20 hinterlegt sein.
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Die Steuereinrichtung 20 ist dazu eingerichtet, im Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 einen Wert zumindest einer Lastanforderung des zumindest einen Aggregats des Kraftfahrzeugs 10 zu erfassen oder zu bestimmen. Dazu kann das zumindest eine Aggregat einen Anforderungswert A an die Steuereinrichtung übermitteln oder übertragen. Alternativ kann auch eine Erfassungseinrichtung den Anforderungswert des zumindest einen Aggregats erfassen oder messen und an die Steuereinrichtung 20 übermitteln. Zum Aufbringen des zumindest einen Anforderungswerts ist ein Teilsollwert eines Teildrehmoments des inneren Gesamtdrehmoments erforderlich. Der Teilsollwert ist dabei Teil eines Sollwertes des inneren Gesamtdrehmoments. Mit Hilfe des Anforderungswerts A kann die Steuereinrichtung 20 den Teilsollwert des inneren Gesamtdrehmoments bestimmen. Der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments erhöht sich oder variiert in Abhängigkeit von dem aufzubringenden Teilsollwert oder dem Anforderungswert A zum Antreiben des zumindest einen Aggregats. Der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments ergibt sich aus der Summe der Teilsollwerte anzutreibenden Aggregate. Der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments kann durch eine Erfassungseinrichtung, wie beispielsweise einen Sensor, erfasst werden.
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Die Steuereinrichtung 20 ist ferner dazu eingerichtet, den Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments mit dem in der Steuereinrichtung 20 hinterlegten Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments zu vergleichen. Falls der Sollwert den Maximalwert übersteigt, beispielsweise weil die Lastanforderung des zumindest einen Aggregats dies erfordert, so ist die Steuereinrichtung 20 dazu eingerichtet, den Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments auf dem Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments zum Einhalten des festgelegten maximalen Geräuschpegels zu begrenzen. Mit „Lastanforderung” ist hier insbesondere eine Leistung gemeint, mit welcher das zumindest eine Aggregat, insbesondere in einem vorbestimmten Betriebszustand, zu betreiben ist. Damit der Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments eingehalten wird, wird der aktuelle Wert oder der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments reduziert. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem die Leistung zumindest einen Aggregats reduziert wird. Mit anderen Worten wird das zumindest eine Aggregat in seiner Leistung gedrosselt. In Abhängigkeit von dem festgelegten Maximalwert wird also der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments eingestellt. Der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoment kann eingestellt werden, indem ein Anforderungswert einer Lastanforderung des zumindest einen Aggregats eingestellt, also beispielsweise reduziert wird.
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Für den Fall, dass das aktuelle innere Gesamtdrehmoment, also der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments, unterhalb des Maximalwerts des inneren Gesamtdrehmoments liegt, ist die Steuereinrichtung 20 dazu eingerichtet, einen Differenzwert aus dem Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments und dem Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments zu ermitteln oder zu bestimmen. Ferner ist die Steuereinrichtung 20 daraufhin dazu eingerichtet, den Differenzwert freizugeben, sodass der Sollwert des inneren Gesamtrehmoments auf den Maximalwert anhebbar ist.
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Ferner ist die Steuereinrichtung 20 dazu eingerichtet, weitere Betriebsparameter N1, N2, N3, N4, N5 des Kraftfahrzeugs 10 zu berücksichtigen. Beispielsweise kann der Steuereinrichtung durch den in der Fig. gezeigten Betriebsparameter N3 übermittelt werden, ob eine Fahrstufe vorhanden ist, also ob ein Gang eingelegt ist, oder ob die Kupplung offen ist, also kein Gang eingelegt ist. Als weiterer Betriebsparameter kann die Steuereinrichtung 20 beispielsweise eine Gaspedalstellung, also ein Fahrerwunschmoment, übermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinrichtung 20 eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 und/oder einen Ladezustand einer Batterie des Kraftfahrzeugs 10 erfassen.
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Beispielsweise kann eine weitere Erfassungseinrichtung des Kraftfahrzeugs 10 dazu eingerichtet sein, im Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 den zumindest einen Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs kontinuierlich zu erfassen und an die Steuereinrichtung 20 zu übertragen. Die Steuereinrichtung 20 kann dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 und/oder der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 14 und/oder einem Ladezustand der Batterie des Kraftfahrzeugs 10 den Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments zum Begrenzen des Störgeräuschs festzulegen oder zu ermitteln.
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Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 20 dazu eingerichtet ist, einen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 10 zu überprüfen, wobei bei einem Überschreiten des Maximalwerts des inneren Gesamtdrehmoments der Sollwert nur reduziert wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 14 in einem vorbestimmten Betriebszustand befindet. Besonders bevorzugt wird bei einem Überschreiten des Maximalwerts des inneren Gesamtdrehmoments der Sollwert nur reduziert, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 14 in einem Leerlauf als vorbestimmten Betriebszustand befindet. Damit wird beispielsweise die Leistung des zumindest einen Aggregats nur gedrosselt, falls der Sollwert des inneren Gesamtdrehmoments den Maximalwert übersteigt und wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 14 im Leerlauf befindet. Befindet sich die Verbrennungskraftmaschine 14 beispielsweise nicht in einem Leerlauf und übersteigt der Sollwert den Maximalwert des inneren Gesamtdrehmoments, so wird der zumindest eine Anforderungswert des zumindest einen Aggregats nicht reduziert oder begrenzt. In welchem Betriebszustand sich das Kraftfahrzeug 10 oder die Verbrennungskraftmaschine 14 des Kraftfahrzeugs befindet, kann die Steuereinrichtung 20 beispielsweise anhand der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 und/oder anhand eines Fahrerwunschmoments, also einer Gaspedalstellung erfassen.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Anwendung einer akustischen Ergänzungslast umgesetzt wird.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform erkennt die Vorrichtung, insbesondere die Steuereinrichtung der Vorrichtung, den Kraftschluss, die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, das Fahrerwunschmoment, sowie das innere Moment der Verbrennungskraftmaschine. Sollte das Kraftfahrzeug in einem akustisch sensitiven Bereich sein (Geschwindigkeit, Fahrpedal und/oder Drehzahl), wird in Abhängigkeit von der Drehzahl, dem inneren Moment der Verbrennungskraftmaschine und dem Ladezustand (SOC) der Batterie eine maximal zulässige elektrische Grenzlast, die das Generatormoment beschränkt, angewendet, sodass eine Überschreitung der akustischen Verbrennung-Verträglichkeitsgrenze wegen hohen Lasten vermieden werden kann.
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Gleichzeitig kann bei geringen Nebenaggregatlasten die maximale Differenzlast als strategisches Generatormoment freigegeben werden, sodass hohe elektrische Leistungen zur Deckung von Bordnetz und/oder Anhebung des Ladezustands der Batterie in Phasen mit niedrigen anderweitigen Aggregatslasten zu einem elektrischen Energievorhalt des Systems für Phasen mit hohen mechanischen Lasten und kleinen elektrischen Grenzlasten führen.
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Es wird damit eine Vorrichtung geschaffen, die die Antriebsstrangakustik, das heißt Schallereignis jeglicher Art, über die Bildung einer elektrischen Grenzlast, als Differenz von bestehendem inneren Moment, also dem inneren Gesamtdrehmoment, zu maximal akustisch verträglichen inneren Moment und aktuellen Betriebspunkt (Moment und/oder Drehzahl) der elektrischen Maschine, berücksichtigt und dabei den Zustand des elektrischen Bordnetzes sowie der Fahrzeugakustik optimiert. Diese Grenze wird ab einem festgelegten oder vorbestimmten Fahrerwunschmoment deaktiviert.
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In einem Antriebssteuergerät, also der Steuereinrichtung der Vorrichtung des Kraftfahrzeugs, wird das innere Moment erfasst und mit akustisch bei der Drehzahl maximal akustisch verträglichen inneren Momenten abgeglichen: das innere Moment, das Moment des Generators auf Kurbelwellenbasis, keine Fahrstufe oder kein Kraftschluss, Fahrerwunschmoment und/oder Verbrennungskraftmaschine in keiner Startsituation.
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Ist das aktuelle innere Moment der Verbrennungskraftmaschine kleiner als das Grenzmoment oder der Maximalwert, wird die strategische mechanische Generatorgrenzlast, vom aktuellen Generatormoment ausgehend vergrößert, sodass bei hohem elektrischen Bedarf wegen Bordnetz oder Ladezustand der Batterie, das Generatorsollmoment der strategisch mechanischen Generatorgrenzlast folgt, um den Bedarf zu decken. Diese Lastfreigabe unterliegt einer Regelung, die die Antwortzeiten des Systems und die akustische Wahrnehmung des Menschen beziehungsweise Fahrzeuginsassen berücksichtigt und die Momentengradienten auf das notwendige Maß beschränkt. Ist das Fahrerwunschmoment größer einer Schwelle, kann eine akustische Grenzlast ebenfalls ausgeweitet werden, da der Fahrer in diesem Fall eine Antwort des Fahrzeugs auf seine eigene Anforderung erwartet. Ist der Kraftschluss getrennt, ist die Übertragungscharakteristik des Antriebsstrangs eine andere, da die Anregungen des Fahrzeugs aus dem Getriebe reduziert sind.
