DE102018122543A1 - Method for starting an internal combustion engine in a hybrid vehicle by means of selective cylinder deactivation - Google Patents
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Abstract
Das vorgestellte Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine in einem Hybridfahrzeug vermindert die Schwingungsanregung des Fahrzeugantriebsstranges beim Wechsel von elektrischem Fahrbetrieb in den hybriden Fahrbetrieb und beugt somit Geräuschemissionen und Vibrationen vor, welche beim Fahrer als unangenehm empfunden werden. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, wie die Makroschlupfregelung einer Fahrkupplung oder die Regelung der elektrischen Maschine wird durch das gezielte Aussetzen der Befeuerung einzelner Zylinder im Kupplungsvorgang weder zusätzliche Energie benötigt, noch Verlustleistung in Form von Reibungswärme generiert. Weiterhin wird somit, anders als bei den konventionellen Methoden, der Ursache der Schwingungsanregung entgegengewirkt, anstatt die entstandene Schwingung zu dämpfen. Für das vorgestellte Verfahren ist keine zusätzliche Peripherie erforderlich, es kann sogar Bauraum gespart werden, da die Trennkupplung weniger robust ausgelegt werden kann, als bei reiner Makroschlupfregelung. Zusätzlich ist das vorgestellte Verfahren mit den bereits bekannten Methoden frei kombinierbar, wodurch sich die Möglichkeiten zur Schwingungsdämpfung beim Start einer Brennkraftmaschine in einem Hybridfahrzeug vervielfältigen.The method presented for starting an internal combustion engine in a hybrid vehicle reduces the vibration excitation of the vehicle drive train when changing from electric driving mode to hybrid driving mode and thus prevents noise emissions and vibrations which the driver perceives as unpleasant. In contrast to known methods, such as the macro slip control of a drive clutch or the control of the electric machine, the targeted suspension of the firing of individual cylinders in the clutch process neither requires additional energy nor generates power loss in the form of frictional heat. Furthermore, unlike the conventional methods, the cause of the vibration excitation is counteracted instead of damping the resulting vibration. No additional peripherals are required for the method presented, and space can even be saved, since the separating clutch can be designed to be less robust than with pure macro slip control. In addition, the method presented can be freely combined with the already known methods, as a result of which the possibilities for damping vibrations when starting an internal combustion engine in a hybrid vehicle are multiplied.
Description
Technisches GebietTechnical field
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten der Brennkraftmaschine eines Hybridfahrzeuges, welches sich insbesondere durch die Anwendung einer selektiven Zylinderabschaltung der Verbrennungskraftmaschine zur Schwingungsdämpfung auszeichnet, gemäß dem Patentanspruch 1.The present invention relates to a method for starting the internal combustion engine of a hybrid vehicle, which is characterized in particular by the use of a selective cylinder deactivation of the internal combustion engine for vibration damping, according to
Stand der TechnikState of the art
Verschiedene Ausführungsformen des Antriebsstranges von Hybridfahrzeugen sind durch den Stand der Technik hinreichend bekannt. Insbesondere bei parallelen oder leistungsverzweigten Hybridfahrzeugen entsteht ein Vorteil daraus, dass eine Brennkraftmaschine und mindestens eine elektrische Maschine entweder zusammen oder getrennt voneinander die Räder einer Fahrzeugachse antreiben. Mit anderen Worten kann solch ein Hybridfahrzeug in rein elektrischem Betrieb (EV, „electric vehicle“) oder in der Kombination aus Brennkraftmaschine und elektrischer Maschine als Hybridantrieb (HEV, „hybrid electrical vehicle“) betrieben werden. Für die Anwendung der beschriebenen Funktionsweisen ist eine entsprechende Anordnung, bestehend aus mindestens einer Brennkraftmaschine, im Folgenden als Verbrennungskraftmaschine (VKM) bezeichnet, mindestens einer elektrischen Maschine (EM) sowie diversen Kupplungen und Getrieben erforderlich.Various embodiments of the drive train of hybrid vehicles are sufficiently known from the prior art. In the case of parallel or power-split hybrid vehicles in particular, there is an advantage in that an internal combustion engine and at least one electrical machine drive the wheels of a vehicle axle either together or separately from one another. In other words, such a hybrid vehicle can be operated in purely electrical operation (EV, “electric vehicle”) or in the combination of internal combustion engine and electrical machine as a hybrid drive (HEV, “hybrid electrical vehicle”). A corresponding arrangement, consisting of at least one internal combustion engine, hereinafter referred to as an internal combustion engine (VKM), at least one electrical machine (EM) and various clutches and gearboxes is required for the use of the functions described.
Durch unterschiedliche Anordnungen einer oder mehrerer EM innerhalb des Fahrzeugantriebsstranges entstehen verschiedene Stufen der Hybridisierung des Fahrzeuges. In der rudimentärsten Elektrifizierung eines Fahrzeugantriebsstranges weist die VKM einen Riemenstartergenerator auf. In dieser Stufe der Hybridisierung, auch als P0-Hybrid bezeichnet, wobei die EM in den Riementrieb der VKM integriert ist und als Starter oder Generator verwendet werden kann, sind Hybridfunktionen wie Boost, Rekuperation oder verbrennungsmotorisches Segeln möglich. Bei einem P1-Hybrid ist die EM kurbelwellenfest zwischen VKM und Fahrkupplung angeordnet. Die EM kann, ebenfalls wie beim P0-Hybrid, als Starter, Booster und Generator betrieben werden. Mit dem P1-Hybrid sind die gleichen Hybridfunktionalitäten wie mit dem P0-Hybrid darstellbar, jedoch ist bei beiden Stufen noch kein reiner EV-Betrieb möglich. EV-Betrieb ist erst mit der Hybridisierungsstufe
In der Entwicklung moderner Hybridfahrzeuge ergeben sich die primären Anforderungen zu Packaging, wie Bauraum und Komplexität, Performance, wie Beschleunigungsverhalten und Leistungsausbeute, sowie Komfort, wie Schwingungsverhalten und Kraftstoffeffizienz. Für diese Eigenschaften ist besonders die Umschaltung zwischen den Betriebsarten EV und HEV von Bedeutung. Ein Umschaltvorgang von EV zu HEV ist im Wesentlichen abhängig von entweder dem Ladezustand einer Batterie (SOC, „state of charge“) oder einer Drehmomentanforderung, bspw. durch das Fahrpedal aufgrund des Beschleunigungswunsches durch den Fahrer. Unterschreitet der SOC einer Batterie einen Grenzwert, so wird der Betrieb des HEV aktiviert, um die Batterie im Generatorbetrieb zu laden. Da jedoch je nach Last die Drehmomentanforderung an die VKM nicht permanent so hoch ist, dass diese in ihrem Nennpunkt betrieben werden kann, um eine optimale Kraftstoffeffizienz zu erreichen, läuft die VKM im Fahrzyklus anteilig oft im Bereich niedriger Drehzahlen, was zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch führt. Unabhängig von einer Batterie und deren SOC erfolgt eine Umschaltung auf HEV-Betrieb durch eine Beschleunigungsanforderung, sodass die VKM durch ihr Ausgangsdrehmoment die EM in der Drehmomenterzeugung unterstützt. Sind die genannten Anforderungen an einen erhöhten Energiebedarf überwunden, kann eine Umschaltung vom HEV-Betrieb zurück in den EV-Betrieb erfolgen. Im Hinblick auf Performance und Komfort sollte die Anzahl der Umschaltvorgänge zwischen den Betriebsmodi minimal sein. Diese Anforderung wird besonders durch die Komforteinbußen, welche beim Startvorgang der VKM entstehen, verdeutlicht. Die VKM muss zum einen entweder elektrisch gestartet oder angeschleppt werden und zum anderen im Anschluss daran mit dem restlichen Antriebsstrang, entweder über eine Klauen- oder eine Reibungskupplung, gekoppelt werden. Dieser Vorgang entspricht zwar lediglich einer Zeitdauer von weniger als einer Sekunde, ist jedoch mit einer für den Fahrer unerwarteten Geräuschentwicklung und Vibrationen im Fahrzeug verbunden. Die Anzahl und der zeitliche Moment der Startvorgänge der VKM sind vom Fahrer nur indirekt beeinflussbar und werden daher als störend empfunden.The development of modern hybrid vehicles results in the primary requirements for packaging, such as installation space and complexity, performance, such as acceleration behavior and power output, as well as comfort, such as vibration behavior and fuel efficiency. Switching between the operating modes EV and HEV is particularly important for these properties. A changeover process from EV to HEV is essentially dependent on either the state of charge of a battery (SOC) or a torque request, for example by the accelerator pedal due to the driver's request for acceleration. If the SOC of a battery falls below a limit value, the operation of the HEV is activated in order to charge the battery in generator mode. However, since, depending on the load, the torque requirement on the ICE is not always so high that it can be operated at its nominal point in order to achieve optimal fuel efficiency, the ICE runs in the driving cycle proportionately often in the range of low engine speeds, which leads to increased fuel consumption. Regardless of a battery and its SOC, there is a switchover to HEV operation by means of an acceleration request, so that the ICE supports the EM in the torque generation with its output torque. If the above requirements for an increased energy requirement are overcome, a switchover from HEV operation back to EV operation can take place. In terms of performance and comfort, the number of Switching operations between modes of operation may be minimal. This requirement is particularly illustrated by the loss of comfort that arises when the VKM is started. The VKM must either be started electrically or towed on the one hand and then connected to the rest of the drive train, either via a claw or a friction clutch. Although this process only corresponds to a time period of less than one second, it is associated with an unexpected noise and vibrations in the vehicle for the driver. The number and timing of the VKM's start processes can only be influenced indirectly by the driver and are therefore perceived as disturbing.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, existieren im Stand der Technik unterschiedliche Ansätze. Eine Variante zur Kraftstoffeinsparung und Reduzierung der Umschaltvorgänge besteht aus der Drehmomentanpassung der VKM im Niedriglastbereich. In der Offenlegungsschrift
In der Patentschrift
In der Patentschrift
Je nach Fahrprofil und Fahrtbedingungen ist eine Umschaltung zwischen EV- und HEV-Betrieb dennoch wiederkehrend erforderlich. Während des Startvorgangs der VKM kann diese über einen separaten Starter angelassen werden oder über eine mit der Kurbelwelle verbundene EM angeschleppt werden (
Um weiterhin den Fahrtkomfort und die Fahrdynamik im Hybridfahrzeug zu erhalten, existieren im Stand der Technik bereits Verfahren, welche den Startvorgang der VKM während des EV-Betriebes in Bezug auf Schwingungsverhalten optimieren. Eine Möglichkeit bietet die Anwendung einer Makroschlupfregelung. In der Patentschrift
Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Eigenanregung des Hybridfahrzeuges bei Start der VKM durch eine gezielte Regelung der EM zu dämpfen. In der Patentschrift
Die offenbarten Methoden zur Verbesserung des Fahrkomforts und des Dynamikverhaltens von Hybridfahrzeugen bezüglich des Startvorgangs der VKM weisen einige Nachteile auf. Über Zylinderabschaltung im Fahrbetrieb wird der Drehmomentverlauf und Kraftstoffverbrauch der VKM aktiv beeinflusst, um die Anzahl der Startvorgänge der VKM zu reduzieren. Die Häufigkeit der Umschaltvorgänge zwischen EV- und HEV-Betrieb bei Hybridfahrzeugen kann jedoch nur indirekt beeinflusst werden und eine verminderte Schwingungsanregung wird durch diese Technologie bisher nicht verfolgt. Durch die Anwendung einer Makroschlupfregelung, welche insbesondere bei einer Hybridisierungsstufe von P3 oder höher Anwendung findet, wird die Notwendigkeit einer im Hinblick auf Dynamikanforderungen stetig höheren erforderlichen Energie der VKM zwar weitgehend durch Reibleistung einer Trennkupplung substituiert, dadurch steigen jedoch auch die Verlustleistung sowie der Wärmeeintrag in den Antriebsstrang und weiterhin muss die Trennkupplung robuster ausgelegt werden. Eine EM-Regelung schafft dahingehend den Vorteil, dass eine Schwingungsanregung im Antriebsstrang aktiv gedämpft werden kann, erhöht jedoch ebenfalls den Energiebedarf, da zusätzlich zum Antreiben des Fahrzeuges auch weiteres Drehmoment zum Entgegenwirken der Schwingungen der Kurbelwelle der VKM bereitgestellt werden muss.The disclosed methods for improving the driving comfort and the dynamic behavior of hybrid vehicles with regard to the starting process of the ICE have some disadvantages. VKM torque and fuel consumption are actively influenced by cylinder deactivation while driving in order to reduce the number of VKM starts. However, the frequency of switching between EV and HEV operation in hybrid vehicles can only be influenced indirectly and a reduced vibration excitation has so far not been pursued by this technology. Through the use of a macro slip control, which is used in particular with a hybridization level of P3 or higher, the necessity of a constantly higher energy required by the VKM with regard to dynamic requirements is largely substituted by the friction of a clutch, but this also increases the power loss and the heat input the drive train and furthermore the separating clutch must be made more robust. EM control creates the advantage that vibration excitation in the drive train can be actively damped, but also increases the energy requirement, since in addition to driving the vehicle, additional torque must be provided to counteract the vibrations of the crankshaft of the ICE.
Um die Vorteile der im Stand der Technik etablierten Methoden bezüglich der Schwingungsreduzierung beim Start einer VKM in einem Hybridfahrzeug zu nutzen, ohne dabei durch die genannten Nachteile beeinflusst zu werden, wird die folgende Erfindung vorgeschlagen.In order to use the advantages of the methods established in the prior art with regard to the vibration reduction when starting an ICE in a hybrid vehicle without being influenced by the disadvantages mentioned, the following invention is proposed.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Starten einer Brennkraftmaschine in einem Hybridfahrzeug, wobei eine durch den Startvorgang der Brennkraftmaschine entstehende Schwingungsanregung mittels selektiver Zylinderabschaltung reduziert wird.The object of the invention is to provide a method for starting an internal combustion engine in a hybrid vehicle, wherein a vibration excitation resulting from the starting process of the internal combustion engine is reduced by means of selective cylinder deactivation.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine in einem Hybridfahrzeug nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst, weitere Ausführungen ergeben sich durch die Unteransprüche.The object is achieved by a method for starting an internal combustion engine in a hybrid vehicle according to the features of
Darstellung der Vorteile und Beschreibung der ErfindungPresentation of the advantages and description of the invention
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Starten einer VKM eines Hybridfahrzeuges bereit, wobei das Hybridfahrzeug mindestens eine EM, zumindest eine VKM, wenigstens eine Trennkupplung, sowie mindestens eine Einrichtung zum Erfassen des Bewegungszustandes der Kurbelwelle und eine weitere Einrichtung zum Erfassen des Bewegungszustandes von einem Element des Fahrzeugantriebsstranges aufweist. Die VKM weist wenigstens einen Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern auf. Weiterhin kann die VKM die EM für einen Generatorbetrieb antreiben, wodurch eine Fahrzeugbatterie geladen werden kann. Die Trennkupplung befindet sich innerhalb des Fahrzeugantriebsstranges zwischen der VKM und der EM. Die Trennkupplung ist vorzugsweise als eine Reibungskupplung ausgeführt. Die Einrichtungen zum Erfassen des Bewegungszustandes ermitteln diesen für die Kurbelwelle der VKM und für ein Element des Fahrzeugantriebsstranges. Der Bewegungszustand der Kurbelwelle und des Elements des Fahrzeugantriebsstranges kann eine Drehzahl oder ein Schwingungszustand sein. In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens sind die Einrichtungen zum Erfassen des Bewegungszustandes Sensoren, z.B. Drehzahlsensoren. In einer alternativen Ausgestaltung können die Bewegungszustände aus anderen Messgrößen abgeleitet sowie teilweise oder vollständig modelliert sein. Das Element des Fahrzeugantriebsstranges befindet sich unmittelbar an einer Seite der Trennkupplung, wobei die andere Seite der Trennkupplung mit der VKM verbunden ist. Das Element des Fahrzeugantriebsstranges kann, abhängig von der Position der EM, u.a. die Rotorwelle der EM oder eine Eingangswelle eines Fahrgetriebes oder eine Eingangswelle eines Differentialgetriebes sein. Im Falle einer P2-Hybridantriebsstruktur ist die EM unmittelbar im Anschluss an die Trennkupplung positioniert und das Element des Fahrzeugantriebsstranges ist die Getriebeeingangswelle der EM. Bei einer P3-Hybridstruktur kann sich die EM zwischen Fahrgetriebe und Differentialgetriebe befinden, wobei das Element des Fahrzeugantriebsstranges, welches mit der Trennkupplung verbunden ist, die Fahrgetriebeeingangswelle ist. Bei höheren Hybridstufen kann die Trennkupplung auch direkt mit dem Differentialgetriebe verbunden sein.The invention provides a method for starting a VKM of a hybrid vehicle, the hybrid vehicle having at least one EM, at least one VKM, at least one clutch, and at least one device for detecting the state of motion of the crankshaft and a further device for detecting the state of motion of an element of the Has vehicle drive train. The VKM has at least one cylinder head with at least two cylinders. The VKM can also drive the EM for generator operation, which means that a vehicle battery can be charged. The disconnect clutch is located within the vehicle drive train between the VKM and the EM. The separating clutch is preferably designed as a friction clutch. The Devices for detecting the state of motion determine this for the crankshaft of the VKM and for an element of the vehicle drive train. The state of motion of the crankshaft and the element of the vehicle drive train can be a rotational speed or an oscillation state. In an advantageous embodiment of the method, the devices for detecting the state of motion are sensors, for example speed sensors. In an alternative embodiment, the movement states can be derived from other measured variables and partially or completely modeled. The element of the vehicle drive train is located directly on one side of the disconnect clutch, the other side of the disconnect clutch being connected to the ICE. Depending on the position of the EM, the element of the vehicle drive train can be, inter alia, the rotor shaft of the EM or an input shaft of a travel gear or an input shaft of a differential gear. In the case of a P2 hybrid drive structure, the EM is positioned immediately after the disconnect clutch and the element of the vehicle drive train is the transmission input shaft of the EM. In the case of a P3 hybrid structure, the EM can be located between the drive gear and the differential gear, the element of the vehicle drive train which is connected to the disconnect clutch being the drive gear input shaft. At higher hybrid levels, the clutch can also be connected directly to the differential gear.
Das Fahrzeug kann rein elektrisch in einem rein elektrischen Betrieb angetrieben werden, wobei die Trennkupplung geöffnet ist und der Fahrzeugantriebsstrang vollständig von der VKM entkoppelt ist. Dabei wird das Hybridfahrzeug ausschließlich vom Ausgangsdrehmoment der EM angetrieben. Weiterhin kann das Fahrzeug in einem Hybridbetrieb angetrieben werden, wobei die Trennkupplung geschlossen ist und der Fahrzeugantriebsstrang mit VKM und EM gekoppelt ist. Dabei wird das Hybridfahrzeug aus der gemeinsamen Drehmomentbilanz von VKM und EM angetrieben. Eine Umschaltung zwischen elektrischem Betrieb und Hybridbetrieb ist sowohl während des Fahrens, als auch bei P2-Hybriden oder einer niedrigeren Hybridisierungsstufe im Stillstand des Hybridfahrzeuges möglich und geht aus einer Anforderung hervor. Besonders der Wechsel von elektrischem Betrieb auf Hybridbetrieb kann u.a. durch einen niedrigen Ladezustand der Fahrzeugbatterie oder einer Drehmomentanforderung hervorgehen. Dazu wird die VKM gestartet.The vehicle can be driven purely electrically in a purely electrical operation, the disconnect clutch being open and the vehicle drive train being completely decoupled from the VKM. The hybrid vehicle is driven exclusively by the output torque of the EM. Furthermore, the vehicle can be driven in a hybrid mode, the disconnect clutch being closed and the vehicle drive train being coupled to VKM and EM. The hybrid vehicle is driven from the common torque balance between VKM and EM. Switching between electrical operation and hybrid operation is possible both while driving, as well as with P2 hybrids or a lower hybridization level when the hybrid vehicle is at a standstill and is based on a request. In particular, the switch from electrical to hybrid operation can include result from a low state of charge of the vehicle battery or a torque request. The VKM is started for this.
Das erfindungsgemäße Verfahren beschreibt den Startvorgang der VKM eines Hybridfahrzeuges, wobei nach der Startanforderung zunächst der Schlupf in der Trennkupplung zwischen der Kurbelwelle der VKM und dem Fahrzeugantriebsstrang verringert und somit das übertragbare Drehmoment vom Fahrzeugantriebstrang auf die Kurbelwelle erhöht wird. Gleichzeitig wird das Ausgangsdrehmoment der EM erhöht, wodurch die Kurbelwelle der VKM angeschleppt wird. Das an den Fahrzeugantriebsstrang abgegebene Drehmoment soll dabei unbeeinflusst bleiben, um einen verlustfreien Vortrieb des Hybridfahrzeuges zu gewährleisten, wobei die EM das Kupplungsmoment kompensiert. Durch das Anschleppen der VKM wird deren Drehzahl solange erhöht, bis ein Startschwellwert der Drehzahl erreicht ist. Dieser stellt die Mindestdrehzahl dar, bei welcher die VKM gestartet werden kann. Mit Erreichen dieser Mindestdrehzahl erfolgt die erste Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder. Die Zündreihenfolge wird dabei durch den aktuellen Kurbelwinkel zu diesem Zeitpunkt definiert. Anschließend startet die VKM, wobei in allen Zylindern Zündbedingungen zum Übergang in den befeuerten Betrieb hergestellt werden. Dies erfolgt durch eine entsprechende Einspritzung von Kraftstoff. Die VKM wird dann im befeuerten Betrieb aufgrund ihrer eigenen Energiewandlung unter Abgabe von Drehmoment sowie in einem Hochlastbereich betrieben und steigert die Drehzahl der Kurbelwelle weiter, solange, bis die Drehzahl auf beiden Seiten der Trennkupplung synchronisiert ist. Während des Schließvorgangs der Trennkupplung oder unmittelbar nach dem Punkt der Drehzahlgleichheit zwischen VKM und Fahrzeugantriebsstrang erfolgt die Auswahl und Aktivierung einer selektiven Zylinderabschaltung. Die Auswahl und der Zeitpunkt der Aktivierung werden aufgrund des über die Drehzahlsensoren erfassten Bewegungszustandes von Kurbelwelle und Fahrzeugantriebsstrang, des Betriebszustandes des Hybridfahrzeuges und / oder Einflussgrößen des Fahrzyklus festgelegt. Der Bewegungszustand von Kurbelwelle und Fahrzeugantriebsstrang ist dabei vorzugsweise durch die Drehzahl und / oder den Schwingungszustand charakterisiert. Der Betriebszustand des Hybridfahrzeuges ist hierbei u.a. die aktuelle Zündreihenfolge der VKM, die Ausgangsstellung der Kurbelwelle der gestoppten VKM, die aktuelle Drehzahl der Kurbelwelle der VKM und / oder des Fahrzeugantriebsstranges.The method according to the invention describes the starting process of the VKM of a hybrid vehicle, with the slip in the separating clutch between the crankshaft of the VKM and the vehicle drive train first being reduced after the start request and thus the transmissible torque from the vehicle drive train to the crankshaft being increased. At the same time, the output torque of the EM is increased, causing the crankshaft of the VKM to be towed. The torque delivered to the vehicle drive train should remain unaffected in order to ensure loss-free propulsion of the hybrid vehicle, the EM compensating the clutch torque. By towing the VKM, its speed is increased until a start threshold speed is reached. This represents the minimum speed at which the ICE can be started. When this minimum speed is reached, the first fuel is injected into a cylinder. The firing order is defined by the current crank angle at this point in time. The VKM then starts, with ignition conditions being established in all cylinders for the transition to fired operation. This is done by an appropriate injection of fuel. The VKM is then operated in fired mode due to its own energy conversion, releasing torque and in a high-load range and continues to increase the speed of the crankshaft until the speed on both sides of the clutch is synchronized. During the closing process of the disconnect clutch or immediately after the point of speed equality between the ICE and the vehicle drive train, a selective cylinder deactivation is selected and activated. The selection and the time of activation are determined on the basis of the state of motion of the crankshaft and vehicle drive train detected by the speed sensors, the operating state of the hybrid vehicle and / or influencing variables of the driving cycle. The state of motion of the crankshaft and vehicle drive train is preferably characterized by the speed and / or the state of vibration. The operating state of the hybrid vehicle is among others the current firing order of the VKM, the starting position of the crankshaft of the stopped VKM, the current speed of the crankshaft of the VKM and / or the vehicle drive train.
Für die selektive Zylinderabschaltung bleibt mindestens ein Zylinder pro Arbeitsspiel unbefeuert, sodass einer Schwingungsanregung durch den Kupplungsvorgang entgegengewirkt wird. Es werden bei aktivierter selektiver Zylinderabschaltung für den oder die ausgewählten Zylinder derartige Zündbedingungen geschaffen, dass dieser nicht befeuert betrieben werden kann. Dies kann durch das geschlossen halten eines Kraftstoffeinspritzventils, durch geschlossen gehaltene Ein- und Auslassventile oder durch aktive Zündungsaussetzung des entsprechenden Zylinders erfolgen. Die selektive Zylinderabschaltung wird in einem Moment während des Schließvorgangs der Trennkupplung oder direkt danach aktiviert. Dieser Moment ist vorzugsweise der Zeitpunkt unmittelbar vor oder nach dem vollständigen Schließen der Trennkupplung bzw. bei Erreichen der Drehzahlgleichheit zwischen der Kurbelwelle der VKM und dem Fahrzeugantriebsstrang, da in diesem Moment die Schwingungsanregung des Fahrzeugantriebsstranges erfolgt. Die selektive Zylinderabschaltung kann dabei unmittelbar vor dem Schließen der Trennkupplung beginnen und während der Drehzahlangleichung zwischen der Kurbelwelle der VKM und dem Fahrzeugantriebsstrang fortgeführt werden. Die selektive Zylinderabschaltung wird nach dem Schließvorgang der Trennkupplung bzw. unmittelbar danach wieder beendet, wobei im zeitlichen Ablauf danach das abgegebene Drehmoment der VKM solange weiter erhöht und durch die Trennkupplung übertragen wird, bis die VKM ein für den Antrieb des Hybridfahrzeugs anforderungsgerechtes Drehmoment auf den Fahrzeugantriebsstrang überträgt.For the selective cylinder deactivation, at least one cylinder remains fired per work cycle, so that vibration excitation by the clutch process is counteracted. When selective cylinder deactivation is activated, ignition conditions are created for the selected cylinder or cylinders such that the latter cannot be operated with a fire. This can be done by keeping a fuel injector closed, by keeping inlet and exhaust valves closed, or by actively igniting the corresponding cylinder. The selective cylinder deactivation is activated in a moment during the closing process of the separating clutch or immediately afterwards. This moment is preferably the point in time immediately before or after the clutch is fully closed or at Achieving the same speed between the crankshaft of the VKM and the vehicle drive train, because at this moment the vehicle drive train is excited to vibrate. The selective cylinder deactivation can begin immediately before the disconnect clutch is closed and can be continued during the speed adjustment between the crankshaft of the ICE and the vehicle drive train. The selective cylinder deactivation is ended after the closing process of the separating clutch or immediately thereafter, the torque output of the VKM being increased further in the course of time thereafter and being transmitted through the separating clutch until the VKM applies a torque to the vehicle drive train that is required for driving the hybrid vehicle transmits.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Bewegungszustand der Kurbelwelle der VKM und des Fahrzeugantriebsstranges bereits vor dem Erreichen der Drehzahlgleichheit von Kurbelwelle und Fahrzeugantriebsstrang erfasst und eine entsprechende selektive Zylinderabschaltung setzt bereits vor dem vollständigen Schließen der Trennkupplung ein, sodass einer folgenden Schwingungsanregung bereits präventiv vorgebeugt wird.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the state of motion of the crankshaft of the VKM and the vehicle drive train is detected before the speed of rotation of the crankshaft and the vehicle drive train is the same, and a corresponding selective cylinder deactivation starts even before the separating clutch is fully closed, so that subsequent vibration excitation is already prevented becomes.
Die Auswahl der bei selektiver Zylinderabschaltung nicht befeuert betriebenen Zylinder wird entsprechend deren Zündreihenfolge und der Bewegungszustände von Kurbelwelle und Fahrzeugantriebsstrang getroffen. Die Muster der Abschaltung können in einer Ausführungsform der Erfindung dabei simulativ oder an einem Prüfstand ermittelt werden und als vorgegebene Abschaltmuster abgelegt und entsprechend der auftretenden Bewegungszustände ausgewählt und aktiviert werden. Erfolgt beispielsweise im Moment des Schließens der Trennkupplung ein Überschwingen der Drehzahl der VKM, so wird der nächstfolgende Zylinder, der gemäß der Zündreihenfolge einen Drehmomentbeitrag liefern würde, unbefeuert betrieben. Dies kann für weitere Arbeitsspiele erfolgen. Weiterhin ist es möglich, ein über die Zylinder rotierendes Abschaltschema vorzusehen. Das Abschaltmuster wird so ausgewählt, dass eine durch das Einkuppeln und Starten der Brennkraftmaschine hervorgerufene Schwingung möglichst effektiv gedämpft wird.The selection of the cylinders that are not fired with selective cylinder deactivation is made according to their firing order and the movement states of the crankshaft and vehicle drive train. In one embodiment of the invention, the switch-off patterns can be determined simulatively or on a test bench and stored as predetermined switch-off patterns and selected and activated in accordance with the movement states that occur. If, for example, the speed of the VKM overshoots at the moment the separating clutch is closed, the next cylinder, which would make a torque contribution according to the firing order, is operated without fire. This can be done for other work cycles. It is also possible to provide a switch-off scheme rotating over the cylinders. The switch-off pattern is selected in such a way that a vibration caused by the coupling and starting of the internal combustion engine is damped as effectively as possible.
Die selektive Zylinderabschaltung stellt dabei eine besonders einfach auszuführende und programmtechnisch umsetzbare Maßnahme dar, die Schwingung beim Übergang vom rein elektrischen zum Hybridbetrieb zu dämpfen. Es wird dabei keine zusätzliche Sensorik benötigt. Weiterhin kann im Übergang ein einfaches Abschalten, z. B. der Kraftstoffeinspritzung erfolgen. The selective cylinder deactivation represents a particularly simple and programmable measure to dampen the vibration during the transition from purely electrical to hybrid operation. No additional sensors are required. Furthermore, a simple switch-off, e.g. B. the fuel injection.
Bei Verwendung abgelegter Abschaltmuster ist weiterhin nahezu keine erweiterte Rechenleistung notwendig. Weitere, die Schwingung dämpfende Regelalgorithmen, z. B. der Elektromaschine können ggf. entfallen. Der Steuereingriff auf die Kraftstoffeinspritzung und/oder Zündung ist nahezu in Echtzeit möglich. Die elektrische Steuerung der Zündung und der Kraftstoffeinspritzung ist zylinder- und arbeitsspielselektiv möglich und unterliegt nahezu keinen Laufzeiten, wodurch ein schnellerer Stelleingriff erfolgen kann.When using stored shutdown patterns, almost no additional computing power is required. Further vibration damping control algorithms, e.g. B. the electric machine can be omitted if necessary. The control intervention on the fuel injection and / or ignition is possible almost in real time. The electrical control of the ignition and fuel injection is possible with cylinder and cycle play selectivity and is subject to almost no runtimes, which means that a quicker intervention can take place.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die selektive Zylinderabschaltung in Verbindung mit einer Makroschlupfregelung der Trennkupplung und / oder einer Regelung der EM angewendet. Die Kombination der selektiven Zylinderabschaltung mit den beiden bekannten Verfahren zur Schwingungsdämpfung beim Start der VKM in einem Hybridfahrzeug erhöht die Flexibilität und die Möglichkeiten zur Verbesserung der Eigenanregung des Fahrzeugantriebsstranges.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the selective cylinder deactivation is used in conjunction with a macro slip control of the clutch and / or a control of the EM. The combination of the selective cylinder deactivation with the two known methods for vibration damping when starting the ICE in a hybrid vehicle increases the flexibility and the possibilities for improving the self-excitation of the vehicle drive train.
AusführungsbeispielEmbodiment
In
Im Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Starten einer Brennkraftmaschine in einem Hybridfahrzeug mittels Zylinderabschaltung wird die VKM (
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- HybridfahrzeugantriebsstrangHybrid vehicle powertrain
- 22nd
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 33rd
- ZweimassenschwungradDual mass flywheel
- 44th
- TrennkupplungSeparating clutch
- 55
- Elektrische MaschineElectrical machine
- 66
- FahrkupplungDriving clutch
- 77
- Getriebetransmission
- 88th
- FahrzeugradVehicle wheel
- 99
- Antriebswelledrive shaft
- 1010th
- DifferentialgetriebeDifferential gear
- S1S1
- Erhöhung Drehmoment elektrische Maschine und TrennkupplungIncrease torque electric machine and clutch
- S2S2
- Initialzündung eines ersten ZylindersInitial ignition of a first cylinder
- S3S3
- Drehzahlerhöhung VerbrennungsmotorIncrease in engine speed
- S4S4
- Drehzahlgleichheit Kurbelwelle und elektrische MaschineEqual speed crankshaft and electrical machine
- S5S5
- Drehmomentreduzierung elektrische Maschine und TrennkupplungTorque reduction electric machine and clutch
- S6S6
- SchwingungsanregungVibration excitation
- S7S7
- selektive Zylinderabschaltungselective cylinder deactivation
- S8S8
- Ausbreitung gedämpfter SchwingungPropagation of damped vibration
- S9S9
- Erhöhung KupplungsmomentIncrease clutch torque
- AA
- Beschleunigungacceleration
- A1A1
- BasisbeschleunigungBasic acceleration
- A2A2
- schwingungsgedämpfte Beschleunigungvibration-damped acceleration
- NN
- Drehzahlrotational speed
- N1N1
- KurbelwellendrehzahlCrankshaft speed
- N2N2
- Drehzahl elektrische MaschineSpeed electric machine
- PP
- ZylinderinnendruckCylinder pressure
- P1P1
-
Innendruck Zylinder
1 Internal pressure cylinder 1 - P2P2
-
Innendruck Zylinder
2 Internal pressure cylinder2nd - P3P3
-
Innendruck Zylinder
3 Internal pressure cylinder3rd - P4P4
-
Innendruck Zylinder
4 Internal pressure cylinder4th - TT
- Zeittime
- T0T0
- DrehmomentTorque
- T1T1
- KupplungsdrehmomentClutch torque
- T2T2
- Drehmoment elektrische MaschineTorque electric machine
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- CN 103386878 B [0010]CN 103386878 B [0010]
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