DE102019202238A1 - Method for controlling a vehicle with an internal combustion engine and method and device for controlling an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs (10) mit einer Brennkraftmaschine (1), vorgeschlagen, wobei ein Heizbetrieb der Brennkraftmaschine (1) durch eine Wirkungsgradverschlechterung der Verbrennung in der Brennkraftmaschine (1) realisiert wird. Die Wirkungsgradverschlechterung wird durch eine Frühverstellung der Zündwinkel der Verbrennungen realisiert. Weiterhin wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen.A method for controlling a vehicle (10) with an internal combustion engine (1) is proposed, with heating operation of the internal combustion engine (1) being implemented by a deterioration in the efficiency of the combustion in the internal combustion engine (1). The deterioration in efficiency is achieved by advancing the ignition angle of the combustion. Furthermore, a method and a device for controlling an internal combustion engine are proposed.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.The invention is based on a method for controlling a vehicle with an internal combustion engine and a method and a device for controlling an internal combustion engine according to the preamble of the independent claims.
Aus der
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Durch die erfindungsgemäßen Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine Wirkungsgradverschlechterung der Brennkraftmaschine durch eine Frühverstellung des Zündwinkels realisiert. Durch eine derartige Frühverstellung des Zündwinkels wird ein Heizbetrieb realisiert, bei dem verstärkt ein Aufheizen des Brennraums der Brennkraftmaschine erfolgt. Durch diese Maßnahme wird insbesondere eine bessere Verdampfung des eingespritzten Kraftstoffes erreicht, wodurch die Bildung von Partikeln in der Phase des Heizens der Brennkraftmaschine verringert wird. Es kann so für einen Aufheizbetrieb der Brennkraftmaschine die Anzahl der entstehenden Partikel deutlich verringert werden. Da gerade in dieser ersten Betriebsphase der Brennkraftmaschine eine überproportionale Anzahl an Partikeln erzeugt werden, kann so insbesondere das Abgas der Brennkraftmaschine auch bei der Betrachtung eines längeren Zeitraums deutlich verbessert werden.The method according to the invention and the device according to the invention result in a deterioration in the efficiency of the internal combustion engine through an advance adjustment of the ignition angle. Such an advance adjustment of the ignition angle realizes a heating operation in which the combustion chamber of the internal combustion engine is heated up more intensely. This measure achieves, in particular, better evaporation of the injected fuel, as a result of which the formation of particles in the heating phase of the internal combustion engine is reduced. In this way, the number of particles produced can be significantly reduced for heating up the internal combustion engine. Since a disproportionate number of particles are generated precisely in this first operating phase of the internal combustion engine, the exhaust gas from the internal combustion engine in particular can be significantly improved even when considering a longer period of time.
Weitere Vorteile und Verbesserungen ergeben sich durch die Maßnahmen der abhängigen Patentansprüche. Um zu erreichen, dass das Fahrzeug trotz Wirkungsgradverschlechterung ein Zielmoment erreicht, kann die Wirkungsgradverschlechterung der Verbrennung in der Brennkraftmaschine durch eine elektrische Maschine des Fahrzeugs kompensiert werden. Dabei kann insbesondere vorgesehen werden, dass die Brennkraftmaschine mit einer vorgegebenen beispielsweise einer konstanten Momentenabgabe betrieben wird, um so einen Betriebspunkt zu wählen, der für einen Heizbetrieb der Brennkraftmaschine optimal ist und bei dem besonders wenig Partikel entstehen. Der variable Anteil der Momentenabgabe wird dann vollständig von der elektrischen Maschine erzeugt.Further advantages and improvements result from the measures of the dependent claims. In order to ensure that the vehicle reaches a target torque despite the deterioration in efficiency, the deterioration in the efficiency of the combustion in the internal combustion engine can be compensated for by an electrical machine in the vehicle. In particular, it can be provided that the internal combustion engine is operated with a predetermined, for example, a constant torque output in order to select an operating point which is optimal for a heating operation of the internal combustion engine and at which particularly few particles arise. The variable portion of the torque output is then completely generated by the electric machine.
Weiterhin kann dabei auch noch der Ladungszustand einer Batterie des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Insbesondere kann ein 1. Betriebszustand vorgesehen sein bei dem die Momentenabgabe nur durch die elektrische Maschine erfolgt. Erst in einem 2. Betriebszustand, bei dem der Ladungszustand der Batterie gering ist, erfolgt dann eine Momentenabgabe durch die Brennkraftmaschine. Der erfindungsgemäße Heizbetrieb wird dann in einem Übergangsbetriebszustand von dem 1. zum 2. Betriebszustand vorgesehen.Furthermore, the state of charge of a battery in the vehicle can also be taken into account. In particular, a first operating state can be provided in which the torque is only output by the electrical machine. Only in a second operating state, in which the state of charge of the battery is low, is a torque output by the internal combustion engine. The heating operation according to the invention is then provided in a transitional operating state from the 1st to the 2nd operating state.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass für den Heizbetrieb eine Momentenabgabe durch die Brennkraftmaschine mit einem Moment vorgesehen ist, welches über einem Mindestmoment liegt. Die Realisierung des Mindestmomentes kann dann durch ein negatives Moment der elektrischen Maschine erfolgen. Durch diese Vorgehensweise werden zusätzliche Freiheiten beim Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht, welche eine weitere Optimierung des Aufheizens der Brennkraftmaschine ermöglichen. Die Auswahl der für die Frühverstellung verwendeten Zündwinkel sollen eine Klopfneigung oder Laufruhe der Brennkraftmaschine berücksichtigen. Dies kann ebenfalls in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine beispielsweise Last oder Drehzahl erfolgen. Weitere mögliche Betriebsparameter sind ein Restgas im Brennraum, ein Lambdawert oder eine Aufteilung der Einspritzung in den Brennraum. Es wird so ein Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht, welches für einen Benutzer des Fahrzeugs oder der Brennkraftmaschine mit keinerlei Komforteinbußen verbunden ist.Alternatively, provision can also be made for a torque output by the internal combustion engine with a torque which is above a minimum torque to be provided for heating operation. The minimum torque can then be implemented by a negative torque of the electrical machine. This procedure enables additional freedom when operating the internal combustion engine, which enables further optimization of the heating of the internal combustion engine. The selection of the ignition angles used for the advance adjustment should take into account a knocking tendency or smooth running of the internal combustion engine. This can also take place as a function of the operating parameters of the internal combustion engine, for example load or speed. Further possible operating parameters are a residual gas in the combustion chamber, a lambda value or a division of the injection into the combustion chamber. This enables the internal combustion engine to be operated which is not associated with any loss of comfort for a user of the vehicle or the internal combustion engine.
Zeichnungendrawings
Ausführungsbeispiele der Erfindungen werden in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the inventions are shown in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigen:
-
1 ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine, -
2 einen idealisierten Verlauf des erzeugten Moments der Brennkraftmaschine aufgetragen gegen den Zündwinkel, -
3 verschiedene Momente die von einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine erzeugt werden, und -
4 verschiedene Momente die von einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine erzeugt werden und einen Ladungszustand einer Fahrzeugbatterie.
-
1 a vehicle with an internal combustion engine and an electric machine, -
2 an idealized curve of the torque generated by the internal combustion engine plotted against the ignition angle, -
3 different torques generated by an internal combustion engine and an electrical machine, and -
4th different torques generated by an internal combustion engine and an electric machine and a state of charge of a vehicle battery.
Beschreibungdescription
in der
In der
Zündwinkel links vom optimalen Zündwinkel ZWOPT sind frühere Zündwinkel und rechts vom optimalen Zündwinkel sind spätere Zündwinkel. Wenn eine Zündung in der Brennkraftmaschine bei früheren Zündwinkel erfolgt, so erfolgt die Verbrennung in der Brennkraftmaschine deutlich früher, das heißt vor dem oberen Totpunkt. Bei einer Verbrennung deutlich nach dem optimalen Zündwinkel erfolgt die Verbrennung später, das heißt deutlich nach dem oberen Totpunkt. In der
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, auch frühere Zündwinkel zu verwenden, um das bei der Verbrennung erzeugte Moment zu verringern und somit den Wirkungsgrad zu verringern. Dieser Sachverhalt wird in der
Die Auswahl des Zündwinkels in Richtung einer früheren oder späteren Verbrennung beeinflusst jedoch bei welchem Teil der Brennkraftmaschine diese Wärmemenge verstärkt zu einem Aufheizen führt. Bei einem späteren Zündwinkel erfolgt überwiegend ein Aufheizen der Abgasanlage, da der Brennraum selbst nur kurz einen Kontakt mit dem heißen Gas hat. Bei einem früheren Zündwinkel erfolgt überwiegend ein Aufheizen des Brennraumes, da der Brennraum über einen längeren Zeitraum einen Kontakt mit dem heißen Gas hat. Bei einem kalten Brennraum einer Brennkraftmaschine erfolgt eine inhomogene Verteilung des Kraftstoffs der in den Brennraum eingebracht wird und begünstigt so die Erzeugung von Partikeln. Durch die Verwendung eines früheren Zündwinkels, deutlich vor dem optimalen Zündwinkel, kann so die Brennkraftmaschine deutlich schneller aufgeheizt werden und die Anzahl der in der frühen Betriebsphase auftretenden Partikel deutlich verringert werden.The selection of the ignition angle in the direction of earlier or later combustion influences, however, in which part of the internal combustion engine this amount of heat increasingly leads to heating. At a later ignition angle, the exhaust system is mainly heated up, since the combustion chamber itself only has brief contact with the hot gas. At an earlier ignition angle, the combustion chamber is predominantly heated, since the combustion chamber is in contact with the hot gas over a longer period of time. In the case of a cold combustion chamber of an internal combustion engine, there is an inhomogeneous distribution of the fuel that is introduced into the combustion chamber and thus promotes the generation of particles. By using an earlier ignition angle, well before the optimal ignition angle, the internal combustion engine can thus be heated up significantly faster and the number of particles occurring in the early operating phase can be significantly reduced.
Wesentlich ist dabei, dass die früh verstellten Zündwinkel deutlich vor dem optimalen Zündwinkel ZWOPT liegen können. Bei einem realen Betrieb der Brennkraftmaschine können Zündwinkel von -40° Kurbelwellenwinkel vor dem optimalen Zündwinkel ZWOPT verwendet werden. Abhängig von Last und Drehzahl sind jedoch der Frühverschiebung des Zündwinkels Grenzen gesetzt. Insbesondere können bei zu frühen Zündwinkel Klopfereignisse in dem Brennraum erzeugt werden. Diese sollten aber für einen sicheren Betrieb der Brennkraftmaschine vermieden werden. Weiterhin können zu frühe Zündwinkel auch zu einer signifikanten Erhöhung der Laufunruhe einer Brennkraftmaschine führen. Auch diese Grenze muss daher bei der Auswahl der geeigneten Zündwinkel in Richtung einer früheren Zündung berücksichtigt werden. Die Auswahl dieser beiden Betriebsgrenzen, der Klopfgrenze und der Laufruhe-Grenze, erfolgt bei der Anpassung der Steuergeräte
Bei einem Hybridfahrzeug ist neben der Brennkraftmaschine
In der
Zum Zeitpunkt t0 wird das Fahrzeug
Das gesamte Moment
Der in der
In der
Zum Zeitpunkt t4 wird dazu die Brennkraftmaschine
Durch diese Maßnahme kann das Aufheizen der Brennkraftmaschine
Weiterhin ist noch anzumerken, dass auch bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem verschlechterten Wirkungsgrad die Momenten Abgabe der Brennkraftmaschine durch die Füllung, d.h. durch die Menge an Kraftstoff und Luft die in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht wird, beeinflusst werden kann. Bei den Beispielen wie sie in der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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