CN104442805A - 用于停止内燃机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于停止车辆中的内燃机的方法，所述车辆具有内燃机和电机，其中如此调整由电机提供的电扭矩（M₃₀），使得总扭矩（M₂₅）在每个时间单位内的变化处于能够预先给定的区间内，其中所述总扭矩（M₂₅）至少由内燃机（20）的扭矩（M₂₀）和电扭矩（M₃₀）组成。

Description

用于停止内燃机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于停止内燃机的方法。

背景技术

在车辆里，电机例如用作内燃机的起动机或者例如用作用于发电的发电机。在现代车辆中，电机也用作起动机和发电机的组合、所谓的起动发电机（SG）。起动发电机是那些在车辆内能够根据需要作为电动机或者作为发电机运行的电机。作为发电机，起动发电机必须能够承担所有传统上归发电机的任务、也就是为车载电网供电并且为车辆电池充电。作为电动机，起动发电机在起动内燃机时必须将该内燃机的曲轴在短时间内带到需要的起动转速。

在停止车辆内的内燃机时，可能发生不希望发生的转速波动。这种转速波动传递给车辆的车身，这让车辆乘员感觉不舒服。尤其例如在起停运行时出现这种转速波动，其中车辆的内燃机在停车时被自动停止。

由DE 101 23 037 A1或者DE 60 2004 012 838 T2例如公开了用于受控地停止内燃机的装置或者方法。在这里使得内燃机的转速变化曲线适应预先给定的转速变化曲线，其方式为：由电机为曲轴施加扭矩，由此根据情况来提升或者降低内燃机的转速。

然而在这种方法中，为了实时地调整转速，需要迅速实现需要加载的扭矩。由于需要通讯，在车辆中很难能够这样迅速地实现。

另一种方案可能是为电机准确地设置转速，然而这在实时实现时很复杂。

因此值得期望的是，提供一种方案，以简单的方式防止或者至少减少在停止内燃机时对于车辆乘员来说能感觉到的振动。

发明内容

根据本发明提出了一种具有独立权利要求1所述特征的方法。有利的构造方案是从属权利要求以及下述说明的主题。

根据本发明的用于停止车辆内的内燃机的方法实现了受控地且舒适地停止内燃机，所述车辆具有内燃机和至少一个尤其构造形式为齿形电极的电机，其中如此调整电扭矩，使得至少由内燃机的扭矩和电扭矩组成的总扭矩在每个时间单位内的变化（也就是总扭矩斜率）处于至少一个可预先给定的区间内。有利的时间单位尤其能够在一位数的或者小的两位数的毫秒范围内，例如是10ms。优选的是，对电扭矩的调整在停止内燃机期间的一段时间内实现。这种调整能够随着停止过程的开始并且/或者在低于转速上限时开始并且能够在低于转速下限或者在停下来时和/或经过一定的时间以后停止。通过根据本发明的措施避免了或者至少减少了在车辆中能感受到的振动。能够通过上限和下限或者通过可预先给定的、围绕着目标值的某个区间宽度来定义这个可预先给定的区间。为了使总转速斜率最小化，所述上限和下限以有利的方式几乎在零左右，或者说目标值以有利的方式等于零。有利的是，为了实际上能够实现，围绕目标值的区间宽度在满足需要的前提下选择得尽可能小。

经由马达支承***作用到车身上的反应力矩等于惯性力矩和曲轴的转角加速度的乘积。为了避免在车身内形成振动和噪声，首先足够的是最小化反应力矩、也就是最小化曲轴的转角加速度。但是这与使内燃机迅速地从空转转速进入停止状态的想法冲突。因此，现在不将反应力矩或者说转角加速度最小化，而是将反应力矩或者转角加速度随着时间的变化或者说斜率最小化。

在此，优选根据内燃机的扭矩来控制或者调节电扭矩。由此能够更加准确地影响总扭矩。

有利的是，首先由内燃机的当前扭矩计算出电机的额定扭矩，然后电机实现该额定扭矩。这实现了准确地影响总扭矩。

此外有利的是，由曲轴的角度和内燃机的至少一个气缸填充量计算出内燃机的当前扭矩。这些值通常对于内燃机来说本来就存在并且因此也能够简单地计算出需要的额定扭矩。

特别有利的是，电机的额定扭矩相当于内燃机的扭矩的负值连同补偿值。这使得能够将电扭矩和内燃机的扭矩之和成为恒定值或者至少仅允许小的变化。

优选的是，在这里内燃机的扭矩的负值额外地以一因子按比例缩小并且/或者以另一种方式、例如通过替换或者删去特定的值来调整随着时间的变化曲线。当能够通过电机加载的最大电扭矩不足以完全平衡内燃机的扭矩时，这样做是有益的。

有利的是，当内燃机和电机分别具有一个用于操控的计算单元、尤其控制器时，就采用根据本发明的方法。然后能够在内燃机的（下面的第一）计算单元（所谓的马达控制器）上计算额定扭矩并且将所述额定扭矩传输给电机的（下面的第二）计算单元（例如所谓的换流器）。因为这两个计算单元通常在车辆中本来就存在，所以不需要附加的计算单元。

此外有利的是，只有那些为了计算额定扭矩所需要的信息从第一计算单元传输给第二计算单元。当例如这样能更好地确保充分利用计算单元时，这是有益的。

优选的是，在计算额定扭矩时考虑为了将数据从第一计算单元传输到第二计算单元所需要的持续时间。这使得能够在将该方法步骤分到两个计算单元上时准确地调整电扭矩并且因此能够准确地调整这些计算单元的必要的通讯。

根据本发明的计算单元、例如车辆的控制器尤其在编程技术上设计用于执行根据本发明的方法。

以软件的形式实施所述方法也是有利的，因为这带来的成本特别少，尤其当要实现的控制器还用于其他的任务并因此本来就存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁盘、硬盘、闪存、EEPROM、CD-ROM、DVD等等。也能够通过计算机网络（因特网、内联网等等）下载程序。

本发明的其他优点和构造方案由说明书和附图中得出。

不言而喻的是，前述的和下面将要阐述的特征不仅能够按照相应提供的组合方案使用，而且还能够按照其他的组合方案或者单独地使用，而不离开本发明的保护范围。

借助附图中的实施例示意性地示出本发明并且在下面参照附图对本发明进行详尽的描述。

附图说明

图1示意性地示出了一种优选的构造方案中车辆的一部分，包括内燃机、电机、作用连接部以及计算单元；

图2a示意性地示出了一种优选的构造方案中的内燃机的扭矩以及电扭矩和总扭矩的变化曲线；

图2b示意性地示出了一种优选的构造方案中的内燃机的扭矩的变化曲线以及电扭矩的经过调整的变化曲线和最大的电扭矩。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了一种优选的构造方案中的车辆的一部分10，所述部分包括内燃机20和电机30，所述电机例如能够是构造形式为齿形电极的起动发电机或者加速辅助-能量回收器（Boost-Rekuperations-Maschine,BRM）。该内燃机20和电机30经由作用连接部相连接，这种作用连接部在这里构造成与内燃机的曲轴25连接的皮带传动装置26。

此外还示出了两个计算单元70和80，它们在这里构造成用于内燃机的第一控制器70和用于电机的第二控制器80。第一控制器70和第二控制器80经由通讯连接部75进行通讯，所述通讯连接部例如能够是CAN总线。也有可能的是，为根据本发明的方法使用其他的计算单元或者也能够仅使用一个计算单元。

在控制内燃机20的第一控制器70中，存在曲轴25的角度的值和内燃机20的至少一个气缸填充量的值。这些值例如通过合适的传感器或者测量探测器测得。第一控制器70由这些值计算出内燃机20随着时间变化的扭矩M₂₀（见图2）。

在此，第一控制器70例如能够在所述气缸填充量几乎保持恒定时采用与曲轴26的角度有关的特征曲线，然而或者也能够例如采用与曲轴25的角度和气缸填充量有关的特性曲线族。

为了防止或者至少减少因为内燃机20的不规律运转、即不断变化的总扭矩而产生并传递到车辆上的振动，如此调整作用于曲轴25的总扭矩M₂₅，使得该总扭矩随着时间推移发生的变化尽可能小。

内燃机20的扭矩M₂₀和电扭矩M₃₀都对总扭矩M₂₅做出贡献。在此，电扭矩M₃₀是由电机30作用到曲轴25上的扭矩，在这里已经考虑了皮带传动装置26的中间连接部。

此外，尤其还有摩擦力矩和例如双惯量飞轮力矩对总扭矩M₂₅做出贡献。在像活塞式发动机这样的内燃机中经常使用回转质量体、例如飞轮，用于平衡旋转不均匀性，因为并不是在每个冲程内都有扭矩从气缸传递到曲轴上。在现代车辆中，回转质量体分为两个部分：在扭转振动阻尼器的马达侧的主要质量体以及在扭转振动阻尼器的传动侧的次要质量体。借此进一步减少空转转速以上的振动，然而这可能导致空转转速以下的振动增强，这在停下内燃机时特别具有干扰性。

因为摩擦力矩仅不显著地根据曲轴25的旋转速度发生变化，因此下面不必为了使总扭矩M₂₅的斜率最小化而继续考虑摩擦力矩。

双惯量飞轮40的作用于曲轴25的双惯量飞轮力矩与主要质量体和次要质量体之间的转角差及其随着时间发生的变化有关。主要质量体刚性地连接到曲轴25上。在停止内燃机、也就是内燃机停转时，离合器断开并且次要质量体的扭矩因此仅与作用到曲轴上的双惯量飞轮力矩和自身的惯性有关。于是，曲轴的转角加速度的变化量的减小会导致双惯量飞轮力矩的减小。因此，也不需要继续考虑双惯量飞轮力矩。于是总扭矩M₂₅的变化最小化，其中M₂₅=M₂₀+M₃₀。

在图2a中用曲线图示意性地示出了一种优选的构造方案中的内燃机20的扭矩M₂₀的变化曲线和电扭矩M₃₀的变化曲线以及由此得出的总扭矩M₂₅。其中从左向右表示时间的变化，垂直方向表示扭矩。在这里，正值表示朝曲轴的旋转方向的扭矩，负值表示与曲轴的旋转方向相反的方向的扭矩。

在一种优选的构造方案中，M₃₀=-M₂₀+补偿量适用于总扭矩。由此通过电扭矩M₃₀平衡了内燃机20的扭矩M₂₀，其中还考虑了补偿量，借此使得最后得到的总扭矩的绝对值不会太小，从而确保能够迅速地停止内燃机。此外借此能够确保例如仅利用电机的起制动作用的扭矩，然而也能够考虑电机的起驱动作用的扭矩。

在第一控制器70中计算电扭矩M₃₀的额定扭矩。在计算时考虑将额定扭矩从第一控制器70经由通讯媒介75传输给第二控制器80所需要的运行时间T。所述运行时间能够在一位数的或者小的二位数的毫秒范围内并且因此相当于斜率测定的一个或者多个时间单位。也就是说，在第一控制器70中必须在时刻t1计算额定扭矩，该额定扭矩在之后的时刻t2=t1+T是必需的。这在很大程度上是可能的，因为气缸填充量不在压缩和膨胀冲程之间变化并且因为假设曲轴25的旋转速度在运行时间T期间几乎不变。于是能够计算曲轴25在时刻t2的角度，其方式为在时刻t1的角度上加上曲轴25的旋转速度和运行时间T的乘积。T还能够包含为电机预先给定额定扭矩的时刻和实际扭矩达到额定扭矩的时刻之间的延迟时间。在传统的BRS中，传输功能中的这种延迟时间通常达到大约5ms。

所述由第一控制器70计算的额定扭矩经由通讯媒介75传输给第二控制器80。第二控制器80促使电机能够根据额定扭矩为曲轴25加载电扭矩M₃₀。

如果电机是一种优选的带有电励磁结构的齿形电极发电机，那么流经动子绕组的电流用作调节电扭矩的调节参量并且由配属的场调节器预先给定。场调节器如今通常是所谓的发电机调节器（这里例如是第二控制器80）的一部分，其除了调节电压还执行其他的调节功能。

还能够考虑的是，将关于曲轴25的角度和内燃机20的气缸填充量的信息从第一控制器70传输到第二控制器80。然后在第二控制器80中计算额定扭矩。相应地，这里也必须在计算时考虑运行时间T。

此外还能够考虑的是，代替第一控制器70和第二控制器80，仅将一个共同的控制器用于根据本发明的方法，该共同的控制器具有关于曲轴25的角度和内燃机20的气缸填充量的必要信息并且能够促使电机根据额定扭矩为曲轴25加载电扭矩。然后就不必考虑用于传输的运行时间。

在图2b中用图表示意地示出了根据本发明的一种优选的构造方案的内燃机20的扭矩M₂₀的变化曲线和电扭矩M₃₀的变化曲线以及最大的电扭矩M_30,max。这里从左到右表示时间的变化，垂直方向表示扭矩。其中正值表示朝曲轴旋转方向的扭矩，负值表示与曲轴旋转方向相反方向的扭矩。

在另一种优选的构造方案中，如此调整电扭矩M₃₀，使得在算上补偿值之前，先将内燃机20的扭矩的负值-M₂₀以一因子按比例缩小并且/或者以其他的方式进行调整。当电机30能够对曲轴25最大加载的最大电扭矩M_30,max的绝对值比内燃机20的扭矩M₂₀的振幅小时，这样做是有益的。借此不可能完全平衡内燃机20的扭矩。

在图2b中所示的电扭矩M₃₀的变化曲线中，如此对该电扭矩进行调整，使得内燃机20的扭矩的负值-M₂₀以一因子按比例缩小并且额外地朝负方向根据最大电扭矩M_30,max删掉峰值。

还能够考虑的是，仅采用两种调整方案中的其中一个。也有可能的是，删掉朝另一方向的峰值，也就是说，通过零线删掉这些峰值，其中相应地考虑补偿值的选择。

此外还能够考虑的是，也利用电机的起驱动作用的扭矩而不仅仅是起制动作用的扭矩。于是电扭矩M₃₀的变化曲线也能够朝曲线图的上面的、正的半边延伸。由此能够实现更多的调整方案。

Claims (16)

1. 用于停止车辆中的内燃机（20）的方法，所述车辆具有内燃机（20）和电机（30），

其中如此调整由所述电机（30）提供的电扭矩（M₃₀），使得总扭矩（M₂₅）在每个时间单位内的变化处于能够预先给定的区间内，其中所述总扭矩（M₂₅）至少由所述内燃机（20）的扭矩（M₂₀）和所述电扭矩（M₃₀）组成。

2. 按照权利要求1所述的方法，其中由曲轴（25）的角度和所述内燃机（20）的气缸填充量计算出所述内燃机（20）的扭矩（M₂₀）。

3. 按照权利要求1或者2所述的方法，其中根据所述内燃机（20）的扭矩（M₂₀）预先给定所述电扭矩（M₃₀）。

4. 按照上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述能够预先给定的区间包含零在内。

5. 按照上述权利要求中任一项所述的方法，其中计算出所述电机的额定扭矩并且促使所述电机（30）根据所述额定扭矩设置所述电扭矩（M₃₀）。

6. 按照权利要求5所述的方法，其中所述电机的额定扭矩相当于所述内燃机（20）的扭矩（M₂₀）的负值连同补偿值。

7. 按照权利要求6所述的方法，其中所述内燃机（20）的扭矩（M₂₀）的负值额外地以一因子按比例缩小，并且/或者所述随着时间的变化曲线通过替换和/或删除特定的值得以调整。

8. 按照权利要求5至7中任一项所述的方法，其中在计算所述电机的额定扭矩时考虑所述电机的传输功能的持续时间。

9. 按照权利要求5至8中任一项所述的方法，其中在第一计算单元（70）中计算所述电机的额定扭矩，并且将所述额定扭矩传输给第二计算单元（80），所述第二计算单元促使所述电机（30）根据所述额定扭矩设置所述电扭矩（M₃₀）。

10. 按照权利要求5至8中任一项所述的方法，其中在第二计算单元（80）中计算所述电机的额定扭矩，所述第二计算单元促使所述电机（30）根据所述额定扭矩设置所述电扭矩（M₃₀），其中事先由第一计算单元（70）将为了计算所述额定扭矩所需要的信息传输到所述第二计算单元（80）上。

11. 按照权利要求9或者10所述的方法，其中在计算所述电机的额定扭矩时考虑为了将数据从第一计算单元（70）传输到第二计算单元（80）所需要的持续时间。

12. 计算单元（70；80），其设置用于执行按照权利要求1至7中任一项所述的方法。

13. 计算单元（70；80），其设置用于执行按照权利要求8至11中任一项所述的方法的、所有或者由第一计算单元（70）或者由第二计算单元（80）执行的步骤。

14. 计算机程序，当其在尤其按照权利要求12所述的计算单元（70；80）上执行时，促使所述计算单元（70；80）执行按照权利要求1至7中任一项所述的方法。

15. 计算机程序，当其在尤其按照权利要求13所述的计算单元（70；80）上执行时，促使所述计算单元（70；80）连同另一计算单元（80；70）一起执行按照权利要求8至11中任一项所述的方法。

16. 机器可读的存储媒介，其具有存储在其上的、按照权利要求14或者15所述的计算机程序。