WO2019105501A1 - Verfahren und steuereinheit zur durchführung eines motorstopps eines verbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren und steuereinheit zur durchführung eines motorstopps eines verbrennungsmotors Download PDF

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WO2019105501A1
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internal combustion
shaft
combustion engine
electric machine
control unit
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Thomas Christ
Dominik Schwarzbach
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • F02N99/002—Starting combustion engines by ignition means

Definitions

  • the invention relates to a method and a corresponding control unit for carrying out an engine stop of an internal combustion engine.
  • At least one piston of the internal combustion engine is positioned in a specific parking position.
  • the Ab setting position can be defined such that the Abstellposition of the piston in connection with the air in the corresponding cylinder in the combustion process of a subsequent engine start a possible high, in particular a maximum, torque allows. This allows a reliable engine start even without a starter.
  • a stop operation of an internal combustion engine it may
  • independent claim dependent claim without the features of the independent claim or only in combination with a subset of the features of the independent claim may form an independent and independent of the combination of all features of the independent claim invention, the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application can be made. This applies equally to technical teachings described in the specification, which may form an independent invention of the features of the independent claims.
  • a control unit for a vehicle in particular for a vehicle with hybrid drive, is described.
  • the vehicle comprises an internal combustion engine with a shaft (in particular a crankshaft), which can be coupled to an electric machine or decoupled from the electric machine.
  • the shaft of the internal combustion engine can be coupled to an electric machine or decoupled from the electric machine.
  • the drive strtul of the vehicle may have a separating clutch via which the shaft of the internal combustion engine coupled to the (shaft of the) electric machine or by the (wave of) electrical machine can be decoupled.
  • the electric machine may be further coupled via a transmission with one or more wheels of the vehicle.
  • the control unit is set up as part of a motor stop of the
  • Combustion engine to couple the electric machine with the internal combustion engine, so that the electric machine, the shaft of the internal combustion engine leads to reaching a speed threshold.
  • Control unit be set up, the electric machine with the
  • control unit may
  • Disconnect clutch to couple the shaft of the electric machine with the shaft of the engine.
  • the control unit may be configured to cause the electric machine to rotate the shaft of the
  • the shaft of the internal combustion engine may be guided from an output speed (e.g., idle speed) to a (lower) speed threshold.
  • the speed threshold is above zero, e.g. at 50rpm, 100rpm, 200rpm or more.
  • the internal combustion engine then typically pumps fuel-free air as part of the engine stop.
  • air may be drawn via an intake valve into a cylinder of the internal combustion engine.
  • the shaft of the internal combustion engine at the beginning of the engine stop at an output speed which is higher than the speed threshold.
  • Output speed can be the idle speed of the engine correspond. Between the output speed and the speed threshold, a vibration-relevant speed range of the internal combustion engine can be located (which includes, for example, at least one resonance frequency of the internal combustion engine).
  • the shaft of the internal combustion engine can thus be controlled by the electric machine in a controlled manner from the output speed to the speed threshold, in particular braked be.
  • control unit may be configured to cause the electric machine to guide the shaft of the internal combustion engine in dependence on a desired speed profile, in dependence on a desired torque profile and / or in dependence on a desired shaft position profile.
  • the desired speed profile may indicate a desired time profile of the speed of the shaft or be such a desired course.
  • the desired torque profile may indicate a desired time course of a torque caused by the electric machine on the shaft or be such a desired course.
  • the desired shaft position profile can be a desired time course of a position
  • a rotation angle or an angular position of the shaft of the engine show or be such a desired course.
  • the shaft of the internal combustion engine in a guided phase of the engine stop in a defined manner ie corresponding to a certain desired profile
  • vibrations of the internal combustion engine can be reduced or avoided in an engine stop.
  • it can be effected so that the shaft of the internal combustion engine when reaching the speed threshold (ie at the end of the guiding phase) has a defined state.
  • the kinetic energy and / or the position (ie the angle of rotation or the angular position) of the shaft of the internal combustion engine can be adjusted in a precise manner at the end of the guiding phase.
  • a precise stopping the shaft of the engine in a certain parking position ie with a certain angle of rotation or at a certain angular position
  • the control unit is further configured to decouple the electric machine on reaching the speed threshold value of the internal combustion engine, so that the shaft of the internal combustion engine comes to a standstill or
  • control unit may be configured to determine that the rotational speed of the guided shaft of the internal combustion engine is equal to or less than the rotational speed threshold value.
  • the electric machine may be of the type
  • Combustion engine be decoupled, so that the shaft of the
  • Internal combustion engine is no longer guided by the electric machine.
  • the shaft of the internal combustion engine is then typically exclusively by the o.g. Pumping slowed down, and so, without being led by the electric machine, to a standstill.
  • Brake engine is slowed down and brought to a standstill without the action of the electric machine (solely by the pumping operation of the internal combustion engine). Due to the preceding guidance phase, which extends to a defined speed threshold, it can be effected that the shaft of the internal combustion engine comes to a standstill even without being guided by the electric machine in a defined parking position.
  • the control unit thus enables by the combination of a guide phase and a subsequent freewheeling phase a low-vibration stopping the shaft of an internal combustion engine at a defined parking position. It can be used during the leadership phase, a cost-efficient electric machine be because the leadership phase is terminated when reaching a speed threshold greater than zero (eg between 100 rev / min to 400 rev / min), and thus, for example, no electrical machine with stepper motor functionality is required.
  • the control unit may be configured to cause the electric machine to set, in particular to regulate, an actual rotational speed of the shaft and / or an actual position of the shaft as a function of the desired rotational speed profile and / or the desired shaft position profile. The actual speed and / or the actual position can be detected directly or indirectly via one or more sensors of the vehicle.
  • control unit can be set up, the torque produced by the electric machine on the shaft as a function of the actual rotational speed and / or the actual position of the shaft
  • the speed and / or the position of the shaft can further reduce vibrations at a motor stop and / or the accuracy of setting a defined parking position can be further increased.
  • the desired speed profile, the desired torque profile and / or the desired shaft position profile preferably depend on the desired stop position of the shaft when the shaft is at a standstill.
  • the desired speed profile, the desired torque profile and / or the desired shaft position profile can be defined such that the shaft of the internal combustion engine has a defined state (in particular with respect to kinetic energy and / or position) at the end of the guidance phase is that the wave in the subsequent
  • Free running phase comes to a standstill in the defined parking position. It has to be-
  • the speed profile, the desired torque profile and / or the desired shaft position profile can be determined experimentally during tests for a specific internal combustion engine.
  • Shaft position profiles may depend on the temperature of the internal combustion engine, the air pressure in the environment of the internal combustion engine and / or the operating age of the internal combustion engine. For example, different profiles may be provided for different temperature, air pressure and / or age values (e.g., as maps and / or look-up tables).
  • the control unit may then determine the actual temperature value, air pressure value and / or age value for a specific engine stop, and based thereon select a desired speed profile, a desired torque profile and / or a desired shaft position profile for the engine stop guidance phase.
  • vibrations at a motor stop can be further reduced and / or the accuracy of setting a defined parking position can be further increased.
  • the internal combustion engine and / or the vehicle can have a vibration-relevant speed range.
  • vibration-relevant speed range between the output speed (at the beginning of engine stop) and the speed threshold.
  • the rotating at a speed from the vibration-relevant speed range shaft can cause a resonance of the engine and / or the vehicle (which can be perceived by a user of the vehicle as unpleasant).
  • the internal combustion engine may be designed such that the shaft of the motor
  • the desired speed profile, the desired torque profile and / or the desired shaft position profile can be set such that the vibration-relevant speed range in a shorter time, in particular in a time by a factor of 2, 3, 5, 10 or more shorter time than the reference time is passed through.
  • the control unit may be arranged to determine position information with respect to an actual position of the shaft of the internal combustion engine (for example by means of a suitable sensor on the shaft).
  • the electric machine can then be controlled in dependence on the position information. In particular, it can be determined on the basis of the position information that the shaft has a predefined desired position.
  • the electric machine may then be caused to guide the shaft of the internal combustion engine.
  • the guide phase of the shaft of the internal combustion engine can thus be started at a predefined desired position of the shaft of the internal combustion engine.
  • it can be made with increased accuracy that the shaft has a certain position when the speed threshold value is reached. This in turn has a positive effect on the accuracy of the parking position of the shaft.
  • the control unit can be set up (in particular in the case of a last one)
  • At least one valve (in particular an inlet valve)) of at least one cylinder of the
  • a gas spring can be adjusted within the cylinder.
  • the gas spring can then cause the piston of the cylinder and thus the shaft of the recording medium are rotated back to a specific parking position.
  • the accuracy of setting the parking position of the shaft of the engine can be further increased.
  • a method for performing engine stoppage of an internal combustion engine of a vehicle comprises a shaft which can be coupled to an electric machine or decoupled from the electric machine.
  • the method includes coupling the electric machine to the internal combustion engine
  • the method comprises guiding the shaft of the internal combustion engine by means of the electric machine.
  • the shaft of the internal combustion engine is typically guided such that the rotational speed of the shaft of the internal combustion engine is steadily and / or continuously reduced.
  • the method further comprises determining
  • the method includes decoupling the electric machine from the internal combustion engine so that the internal combustion engine is no longer guided by the electric machine (and thus comes to a standstill without guidance by the electric machine).
  • a road vehicle particularly a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle
  • the control unit described in this document includes the control unit described in this document.
  • SW software program
  • the SW program can be set up to run on a processor (eg a control unit of a vehicle) and thereby carry out the method described in this document.
  • a processor eg a control unit of a vehicle
  • the storage medium may include a SW program that is set up to run on a processor and thereby perform the method described in this document.
  • Figure 1 exemplary components of a vehicle with hybrid drive
  • FIG. 2 shows an exemplary piston of an internal combustion engine
  • FIG. 3 shows an exemplary time profile of the rotational speed of a
  • FIG. 4 shows a flowchart of an exemplary method for carrying out an engine stop of an internal combustion engine.
  • the present document is concerned with the reliable and comfortable adjustment of the parking position of a piston of an internal combustion engine of a vehicle during an engine stop.
  • the fuel supply to the internal combustion engine is typically prevented. Then then the
  • FIG. 1 shows exemplary components of a (drive train of) a vehicle 100.
  • FIG. 1 shows the internal combustion engine (VM) 102 of a vehicle 102, which is coupled to a transmission 106 via a drive shaft 103, to apply torque to at least one axle or on at least one wheel of the vehicle 100 (not shown) to effect.
  • VM internal combustion engine
  • Vehicle 100 at least one electric machine (EM) 105, which can be coupled via a coupling 104 with the VM 102 or decoupled from the VM 102.
  • the vehicle 100 may include a P2 hybrid drive with a VM 102 and an EM 105.
  • the VM 102, the EM 105, the clutch 104 and / or the transmission 106 may be controlled and / or regulated by a control unit 101 of the vehicle 100.
  • a VM 102 typically includes a plurality of cylinders (e.g., 4, 6, or 8 cylinders).
  • 2 shows an example of a cylinder 201 of a VM 102.
  • a piston 202 is movably arranged, wherein the crankshaft 203 of the VM 102 is driven by the movement of the piston 202 (which in turn drives the drive axle 103 or the drive axle 103, respectively) corresponds).
  • the piston 202 reciprocates through different positions 210 (in particular, angles) between a top dead center 211 and a bottom dead center 212.
  • the different positions 210 may be defined as angles between 0 ° and 360 °. In this case, the top dead center at 0 ° or 360 ° and the bottom dead center 212 at 180 ° love.
  • the injection of fuel into the cylinders 201 of the VM 102 is typically terminated, and the VM 102 may subsequently coast.
  • a defined amount of air can be sucked in the intake stroke (via the inlet valve 204).
  • the amount of air sucked in depends typically on boundary conditions such as the desired stop position of the piston 202, the current speed of the VM 102 and / or the temperature of the VM 102 from.
  • the air volume can be adjusted by the VVT (Variable Valve Timing) stroke.
  • the opening degree and / or opening timing of the intake valve 204 by adjusting the opening degree and / or opening timing of the intake valve 204, the amount of air that is drawn into a cylinder 201 of the VM 102 in the last intake stroke can be adjusted.
  • the air is compressed and a gas spring 206 forms in the cylinder 201.
  • the crankshaft 203 By trapping a certain amount of air in the cylinder 201, i.
  • the gas spring 206 By adjusting the gas spring 206, the crankshaft 203 may be caused to turn back before reaching the top dead center 211 due to the expanding gas spring 206.
  • the crankshaft 203 or the piston 202 can be brought to a standstill at a defined parking position 215. So a subsequent engine start can be favored.
  • the disadvantage is that the VM 102 when the crankshaft 203 runs out below the idling speed is typically a vibration-relevant one Runs through the speed range in which within the VM 102 and / or within the vehicle 100 vibrations are excited, which can be perceived by a user of the vehicle 100 as unpleasant.
  • An alternative way of performing a motor stop is
  • the VM 102 and the EM 105 can be coupled to each other via the separating clutch (K0) 104.
  • the EM 105 can be specified for a target speed profile (or a desired torque profile), according to which the VM 102 is to be braked by the EM 105. Since the VM 102 and the EM 105 are coupled to each other via the disconnect clutch 104, the VM 102 follows the target speed profile specified by the EM 105.
  • the desired speed profile may be such that the speed range in which the one or more vibration resonances of the VM 102 and / or the vehicle 100 are as fast as possible (especially faster than in the non-guided leakage of the crankshaft 203) is traversed.
  • the comfort can be increased in the context of a motor stop, since a stimulation of vibrations can be avoided.
  • the use of an EM 105 to decelerate the crankshaft 203 of the VM 102 typically does not allow for the adjustment of an accurate stop position 215 of a piston 202 of the VM 102.
  • the EM 105 must not interfere with the on or off particularly when relatively low RPMs of the VM 102 are reached coupled to multiple wheels of the vehicle 100 (eg via the transmission 106), otherwise the EM 105 would be driven by the one or more wheels of the vehicle 100 and thus could not cause the crankshaft 203 of the VM 102 to stop.
  • a precise adjustment of the Ab positioning position 215 of the VM 102, for example, by the use of an electric stepper motor, such as an additional Stepping motor or a stepper motor for the EM 105 can be achieved. However, this is associated with additional costs.
  • FIG. 3 shows an exemplary time profile 310 of the rotational speed of the engine
  • crankshaft 203 of the VM 102 during an engine stop.
  • the crankshaft 203 of the VM 102 is guided in a guide region 301 through the EM 105.
  • the course 311 of the rotational speed in the guide region 301 can be predetermined by the EM 105.
  • the EM 105 may be decoupled from the VM 102 by the clutch 104.
  • the non-guided profile 312 of the rotational speed in the regions 302, 303 depends on the mechanical resistances within the VM 102.
  • the crankshaft 203 can thus be guided in a first step by an EM 105 according to a predetermined desired speed profile until reaching a speed threshold 304 (eg at about 300 ETmformatungen / min).
  • a speed threshold 304 eg at about 300 ETmformatungen / min.
  • the speed threshold 304 is preferably below the vibration-relevant speed range.
  • the VM 102 can run out uncontrolled. In this case, if necessary, a precise adjustment of the parking position 215 by adjusting the gas spring 206 at least one cylinder 201 done.
  • the VM 102 may be routed up to a speed threshold 304 with the EM 105. Furthermore, the VM 102 can be rotated via the gas spring 206 into a desired parking position 215. As a result, a high level of comfort when depositing the VM 102 can be achieved as well as a precise setting of a parking position 215 can be achieved. Furthermore, a cost-efficient EM 105 can be used (without step function).
  • the EM 105 may be at least temporarily coupled to the wheels of the vehicle 100. By specifying a specific target speed profile until reaching the
  • Speed threshold 304 may cause the VM 102 to have a defined kinetic energy at the beginning of the coasting phase 302.
  • the VM 102 thus has a defined energetic state at the beginning of the coasting or freewheeling phase 302.
  • this defined kinetic energy is reduced in a defined manner, and thus leads to a defined parking position 210 of the VM 102.
  • the Ab positioning position 215 of the VM 102 can thus be influenced.
  • Guiding phase 301 of the engine stop thus makes it possible to increase the accuracy of setting a defined parking position 215.
  • the target speed profile at a defined angle or at a defined position 210 of the crankshaft 203 are triggered. It can thereby be achieved that the crankshaft 203 comes to a stop in a defined parking position 215 in a reproducible manner.
  • the target speed profile can be superimposed when driving the VM 102 with the EM 105, ie in the guide phase 301, the target speed profile with a controller.
  • a controller for this purpose can by means of a speed sensor (not shown), the actual speed of the VM 102 are detected.
  • the EM 105 can then be controlled in dependence on the difference between the measured actual speed and the predetermined target speed (from the target speed profile) to control the actual speed of the VM 102 according to the predetermined target speed profile.
  • crankshaft position 210 can be set (in particular regulated). In case of a deviation of
  • a controller can be adjusted by adjusting the EM
  • Torque the VM 102 slow down or accelerate, so that during the guide phase 301, a predetermined speed crankshaft angle profile is set, which then leads in the subsequent freewheeling phase 302 to a desired parking position 215.
  • FIG. 4 shows a flow chart of an exemplary method 400 for
  • the method 400 may be e.g. by a control unit 101 or a
  • the internal combustion engine 102 comprises a shaft 103, 203, in particular a
  • crankshaft 203 and / or a mechanically coupled to the crankshaft 203 drive shaft 103 which can be coupled to an electric machine 105 or decoupled from the electric machine 105 (for example by means of a coupling 104).
  • the vehicle 100 may have a drive constructed as a P2 hybrid.
  • the method 400 includes coupling 401 of the electric machine 105 to the internal combustion engine 102. Furthermore, the method 400 includes guiding 402 the shaft 103, 203 of the internal combustion engine 102 by means of the electric machine 105. In this case, the electric machine 105 can set a target rotational speed profile or a desired time course of the speed specified become. In other words, after completion of the injection and / or the fuel supply to the internal combustion engine 102, the shaft 103, 203 of the internal combustion engine 102 can be braked by means of the electric machine 105. In this case, the electric machine 105, the shaft 103, 203 relatively quickly by a vibration relevant speed range of
  • the shaft 103, 203 has a certain output speed (e.g., idle speed), e.g. can range from 800 rpm to 1500 rpm.
  • Speed threshold is below the output speed and above zero (e.g., between 400 RPM and 100 RPM, at about 300 RPM).
  • the method 400 includes determining 403 that the speed of the guided shaft 103, 303 is equal to or less than a speed threshold 304. In other words, it may be determined that the rotational speed of the guided shaft 103, 303 of the internal combustion engine 102 has assumed the speed threshold 304 or possibly has already fallen below (typically slightly).
  • the method 400 further includes, in response to the determining 403, decoupling 402 of the electric machine 105 from the engine 102 upon reaching the speed threshold 304, so that the engine 102 comes to a standstill without being guided by the electric machine 105 , In other words, from the speed threshold, a free

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Abstract

Es wird eine Steuereinheit für ein Fahrzeug beschrieben. Das Fahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor mit einer Welle, die mit einer elektrischen Maschine koppelbar oder von der elektrischen Maschine entkoppelbar. Die Steuereinheit ist eingerichtet, im Rahmen eines Motorstopps des Verbrennungsmotors, die elektrische Maschine mit dem Verbrennungsmotor zu koppeln. Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet, die elektrische Maschine zu veranlassen, die Welle des Verbrennungsmotors zu führen. Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, zu bestimmen, dass eine Drehzahl der geführten Welle gleich wie oder kleiner als ein Drehzahl-Schwellenwert ist, und in Reaktion darauf, die elektrische Maschine von dem Verbrennungsmotor zu entkoppeln, so dass der Verbrennungsmotor zum Stillstand kommt, ohne von der elektrischen Maschine geführt zu werden.

Description

Verfahren und Steuereinheit zur Durchführung eines Motorstopps eines Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinheit zur Durchführung eines Motorstopps eines Verbrennungsmotors.
Um einen Motorstart eines (z.B. direkteingespritzten) Verbrennungsmotors ohne Anlasser zu ermöglichen, wird typischerweise zumindest ein Kolben des Verbrennungsmotors in einer bestimmten Abstellposition positioniert. Die Ab Stellposition kann dabei derart definiert sein, dass die Abstellposition des Kolbens in Zusammenhang mit der in dem entsprechenden Zylinder befindlichen Luft beim Verbrennungsprozess eines anschließenden Motorstarts ein möglichst hohes, insbesondere ein maximales, Drehmoment ermöglicht. So kann auch ohne Anlasser ein zuverlässiger Motorstart ermöglicht werden. Im Rahmen eines Stoppvorgangs eines Verbrennungsmotors kann es zu
Schwingungen des Verbrennungsmotors kommen, die für einen Nutzer eines Fahrzeugs als unangenehm empfunden werden können. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, in effizienter und komfortabler Weise eine präzise Einstellung der Ab Stellposition einer Welle bzw. eines Kolbens eines Verbrennungsmotors zu ermöglichen, insbesondere bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb. Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem
unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb, beschrieben. Das Fahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor mit einer Welle (insbesondere einer Kurbelwelle), die mit einer elektrischen Maschine gekoppelt oder von der elektrischen Maschine entkoppelt werden kann. Mit anderen Worten, die Welle des Verbrennungsmotors ist mit einer elektrischen Maschine koppelbar oder von der elektrischen Maschine entkoppelbar. Beispielsweise kann der Antriebs sträng des Fahrzeugs eine Trennkupplung aufweisen, über die die Welle des Verbrennungsmotors mit der (Welle der) elektrischen Maschine gekoppelt oder von der (Welle der) elektrischen Maschine entkoppelt werden kann. Die elektrische Maschine kann weiter über ein Getriebe mit ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs gekoppelt sein. Die Steuereinheit ist eingerichtet, im Rahmen eines Motorstopps des
Verbrennungsmotors, die elektrische Maschine mit dem Verbrennungsmotor zu koppeln, so dass die elektrische Maschine die Welle des Verbrennungsmotors bis Erreichen eines Drehzahl-Schwellenwerts führt. Insbesondere kann die
Steuereinheit eingerichtet sein, die elektrische Maschine mit dem
Verbrennungsmotor zu koppeln. Beispielsweise kann die Steuereinheit die
Trennkupplung veranlassen, die Welle der elektrischen Maschine mit der Welle des Verbrennungsmotors zu koppeln. Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die elektrische Maschine zu veranlassen, die Welle des
Verbrennungsmotors zu führen. Dabei kann die Welle des Verbrennungsmotors ausgehend von einer Ausgangsdrehzahl (z.B. der Leerlaufdrehzahl) bis zu einem (niedrigeren) Drehzahl-Schwellenwert geführt werden. Der Drehzahl- Schwellenwert liegt dabei über Null, z.B. bei 50U/min, lOOU/min, 200U/min oder mehr. Zu Beginn des Motorstopps kann die Zufuhr (insbesondere die Einspritzung) von Kraftstoff in die ein oder mehreren Zylinder des Verbrennungsmotors
unterbunden werden. Der Verbrennungsmotor pumpt dann im Rahmen des Motorstopps typischerweise im Wesentliche Kraftstoff-freie Luft. Insbesondere kann in einem Ansaugtakt Luft über ein Einlassventil in einen Zylinder des Verbrennungsmotors gesogen werden. Des Weiteren kann in einem
Verdichtungstakt Luft über ein Auslassventil aus einem Zylinder des
Verbrennungsmotors gepumpt werden.
Dabei weist die Welle des Verbrennungsmotors zu Beginn des Motorstopps eine Ausgangsdrehzahl auf, die höher als der Drehzahl-Schwellenwert ist. Die
Ausgangsdrehzahl kann der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors entsprechen. Zwischen der Ausgangsdrehzahl und dem Drehzahl-Schwellenwert kann sich ein schwingungsrelevanter Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors befinden (der z.B. zumindest eine Resonanzfrequenz des Verbrennungsmotors umfasst). Die Welle des Verbrennungsmotors kann somit durch die elektrische Maschine in kontrollierter Weise von der Ausgangsdrehzahl bis zu dem Drehzahl- Schwellenwert geführt, insbesondere abgebremst, werden.
Dabei kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die elektrische Maschine zu veranlassen, die Welle des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einem Soll- Drehzahlprofil, in Abhängigkeit von einem Soll-Drehmomentprofil und/oder in Abhängigkeit von einem Soll-Wellenpositionsprofil zu führen. Das Soll- Drehzahlprofil kann einen zeitlichen Soll-Verlauf der Drehzahl der Welle anzeigen bzw. ein derartiger Soll-Verlauf sein. Das Soll-Drehmomentprofil kann einen zeitlichen Soll-Verlauf eines von der elektrischen Maschine auf die Welle bewirkten Drehmoments anzeigen bzw. ein derartiger Soll-Verlauf sein. Das Soll- Wellenpositionsprofil kann einen zeitlichen Soll-Verlauf einer Position
(insbesondere eines Rotationswinkels bzw. einer Winkelposition) der Welle des Verbrennungsmotors anzeigen bzw. ein derartiger Soll-Verlauf sein. Somit kann die Welle des Verbrennungsmotors in einer Führungsphase des Motorstopps in definierter Weise (d.h. entsprechend eines bestimmten Soll- Profils) bis zu einem bestimmten Drehzahl-Schwellenwert geführt werden. So können Schwingungen des Verbrennungsmotors bei einem Motorstopp reduziert bzw. vermieden werden. Des Weiteren kann so bewirkt werden, dass die Welle des Verbrennungsmotors bei Erreichen des Drehzahl-Schwellenwerts (d.h. am Ende der Führungsphase) einen definierten Zustand aufweist. Insbesondere können dabei in präziser Weise die kinetische Energie und/oder die Position (d.h. der Rotationswinkel bzw. die Winkelposition) der Welle des Verbrennungsmotors am Ende der Führungsphase eingestellt werden. So kann ein präzises Abstellen der Welle des Verbrennungsmotors in einer bestimmten Abstellposition (d.h. mit einem bestimmten Rotationswinkel bzw. bei einer bestimmten Winkelposition) unterstützt werden.
Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet, die elektrische Maschine bei Erreichen des Drehzahl-Schwellenwerts von dem Verbrennungsmotor zu entkoppeln, so dass die Welle des Verbrennungsmotors zum Stillstand kommt bzw. zum
Stillstand kommen kann, ohne von der elektrischen Maschine geführt zu werden. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu bestimmen, dass die Drehzahl der geführten Welle des Verbrennungsmotors gleich wie oder kleiner als der Drehzahl -Schwellenwert ist. In Reaktion darauf (d.h. wenn bestimmt wurde, dass die geführten Welle des Verbrennungsmotors gleich wie oder kleiner als der Drehzahl-Schwellenwert ist), kann die elektrische Maschine von dem
Verbrennungsmotor entkoppelt werden, so dass die Welle des
Verbrennungsmotors nicht mehr von der elektrischen Maschine geführt wird. Die Welle des Verbrennungsmotors wird dann typischerweise ausschließlich durch den o.g. Pumpbetrieb abgebremst, und kommt so, ohne von der elektrischen Maschine geführt zu werden, zum Stillstand.
Mit Erreichen des Drehzahl-Schwellenwerts kann somit die Führungsphase beendet und eine Freilaufphase begonnen werden, bei der die Welle des
Verbrennungsmotors ohne Einwirken der elektrischen Maschine (allein durch den Pumpbetrieb des Verbrennungsmotors) abgebremst und zum Stillstand gebracht wird. Aufgrund der vorausgehenden Führungsphase, die sich bis zu einem definierten Drehzahl-Schwellenwert erstreckt, kann bewirkt werden, dass die Welle des Verbrennungsmotors auch ohne Führen durch die elektrische Maschine in einer definierten Abstellposition zum Stillstand kommt.
Die Steuereinheit ermöglicht somit durch die Kombination einer Führungsphase und einer anschließenden Freilaufphase ein schwingungsarmes Abstellen der Welle eines Verbrennungsmotors an einer definierten Abstellposition. Dabei kann während der Führungsphase eine kosten effiziente elektrische Maschine eingesetzt werden, da die Führungsphase bei Erreichen eines Drehzahl-Schwellenwerts größer null (z.B. zwischen 100 U/min bis 400 U/min) beendet wird, und somit z.B. keine elektrische Maschine mit Schrittmotor-Funktionalität erforderlich ist. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die elektrische Maschine zu veranlassen, eine Ist-Drehzahl der Welle und/oder eine Ist-Position der Welle in Abhängigkeit von dem Soll-Drehzahlprofil und/oder dem Soll-Wellenpositionsprofil einzustellen, insbesondere zu regeln. Die Ist-Drehzahl und/oder die Ist-Position können direkt bzw. indirekt über ein oder mehrere Sensoren des Fahrzeugs erfasst werden.
Es kann somit in der Führungsphase eine Regelung der Drehzahl und/oder der Position der Welle erfolgen. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit eingerichtet sein, das von der elektrischen Maschine auf die Welle bewirkte Drehmoment in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl und/oder der Ist-Position der Welle
(insbesondere in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen Ist-Drehzahl und Soll-Drehzahl (aus dem Soll-Drehzahlprofil) und/oder in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen Ist-Position und Soll-Position (aus dem Soll-Positionsprofil) anzupassen. Durch die Regelung der Drehzahl und/oder der Position der Welle können Schwingungen bei einem Motorstopp weiter reduziert und/oder die Genauigkeit der Einstellung einer definierten Abstellposition weiter erhöht werden.
Das Soll-Drehzahlprofil, das Soll-Drehmomentprofil und/oder das Soll- Wellenpositionsprofil hängen bevorzugt von der Soll-Abstellposition der Welle bei Stillstand der Welle ab. Insbesondere können das Soll-Drehzahlprofil, das Soll-Drehmomentprofil und/oder das Soll-Wellenpositionsprofil derart definiert sein, dass die Welle des Verbrennungsmotors am Ende der Führungsphase einen definierten Zustand (insbesondere in Bezug auf kinetische Energie und/oder Position) aufweist, der derart ist, dass die Welle in der anschließenden
Freilaufphase in der definierten Abstellposition zum Stillstand kommt. Das Soll- Drehzahlprofil, das Soll-Drehmomentprofil und/oder das Soll- Wellenpositionsprofil können im Rahmen von Versuchen für einen bestimmten Verbrennungsmotor experimentell bestimmt werden. Das Soll-Drehzahlprofil, das Soll-Drehmomentprofil und/oder das Soll-
Wellenpositionsprofil können von der Temperatur des Verbrennungsmotors, von dem Luftdruck in der Umgebung des Verbrennungsmotors und/oder von dem Betriebsalter des Verbrennungsmotors abhängen. Beispielsweise können für unterschiedliche Temperaturwerte, Luftdruckwerte und/oder Alterswerte unterschiedliche Profile bereitgestellt werden (z.B. als Kennfelder und/oder Look- Up Tabellen). Die Steuereinheit kann dann für einen konkreten Motorstopp den aktuellen Temperaturwert, Luftdruckwert und/oder Alterswert bestimmen und basierend darauf ein Soll-Drehzahlprofil, ein Soll-Drehmomentprofil und/oder ein Soll-Wellenpositionsprofil für die Führungsphase des Motorstopps auswählen. So können Schwingungen bei einem Motorstopp weiter reduziert und/oder die Genauigkeit der Einstellung einer definierten Abstellposition weiter erhöht werden.
Wie bereits oben dargelegt, können der Verbrennungsmotor und/oder das Fahrzeug einen schwingungsrelevanten Drehzahlbereich aufweisen. Der
Drehzahl-Schwellenwert ist dabei bevorzugt derart, dass der
schwingungsrelevante Drehzahlbereich zwischen der Ausgangsdrehzahl (zu Beginn des Motorstopps) und dem Drehzahl-Schwellenwert liegt. Die sich mit einer Drehzahl aus dem schwingungsrelevanten Drehzahlbereich drehende Welle kann dabei eine Resonanz des Verbrennungsmotors und/oder des Fahrzeugs bewirken (was von einem Nutzer des Fahrzeugs als unangenehm empfunden werden kann).
Der Verbrennungsmotor kann derart ausgelegt sein, dass die Welle des
Verbrennungsmotors den schwingungsrelevanten Drehzahlbereich ohne
Einwirken der elektrischen Maschine in einer Referenzzeit durchlaufen würde. Mit anderen Worten, eine freilaufende Welle könnte den schwingungsrelevanten Drehzahlbereich in der Referenzzeit durchlaufen. Andererseits können das Soll- Drehzahlprofil, das Soll-Drehmomentprofil und/oder das Soll- Wellenpositionsprofil derart festgelegt sein, dass der schwingungsrelevante Drehzahlbereich in einer kürzeren Zeit, insbesondere in einer um den Faktor 2, 3, 5, 10 oder mehr kürzeren Zeit, als die Referenzzeit durchlaufen wird. Durch das Führen der Welle des Verbrennungsmotors kann somit bewirkt werden, dass der schwingungsrelevante Drehzahlbereich beschleunigt durchlaufen wird. So können Schwingungen bei einem Motorstopp in besonders zuverlässiger Weise unterbunden werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, Position-Information in Bezug auf eine Ist-Position der Welle des Verbrennungsmotors zu ermitteln (z.B. mittels eines geeigneten Sensors an der Welle). Die elektrische Maschine kann dann in Abhängigkeit von der Position-Information angesteuert werden. Insbesondere kann auf Basis der Position-Information bestimmt werden, dass die Welle eine vordefinierte Soll-Position aufweist. Es kann dann in Reaktion darauf die elektrische Maschine veranlasst werden, die Welle des Verbrennungsmotors zu führen. Die Führungsphase der Welle des Verbrennungsmotors kann somit bei einer vordefinierten Soll-Position der Welle des Verbrennungsmotors begonnen werden. So kann mit erhöhter Genauigkeit bewirkt werden, dass die Welle bei Erreichen des Drehzahl -Schwellenwerts eine bestimmte Position aufweist. Dies wirkt sich wiederum positiv auf die Genauigkeit der Abstellposition der Welle aus.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein (insbesondere bei einem letzten
Ansaugtakt des Verbrennungsmotors vor Stillstand), zumindest ein Ventil (insbesondere ein Einlassventil)) zumindest eines Zylinders des
Verbrennungsmotors anzusteuem, um die Abstellposition des
Verbrennungsmotors einzustellen. Insbesondere kann durch Ansteuerung des Ventils eine Gasfeder innerhalb des Zylinders eingestellt werden. Die Gasfeder kann dann bewirken, dass der Kolben des Zylinders und damit die Welle des Aufzeichnungsträgers zu einer bestimmten Abstellposition zurückgedreht werden. So kann die Genauigkeit der Einstellung der Abstellposition der Welle des Verbrennungsmotors weiter erhöht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Durchführung eines Motorstopps eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs beschrieben. Der Verbrennungsmotor umfasst eine Welle, die mit einer elektrischen Maschine koppelbar oder von der elektrischen Maschine entkoppelbar ist. Das Verfahren umfasst das Koppeln der elektrischen Maschine mit dem Verbrennungsmotor
(z.B. über eine Trennkupplung). Des Weiteren umfasst das Verfahren das Führen der Welle des Verbrennungsmotors mittels der elektrischen Maschine. Dabei wird die Welle des Verbrennungsmotors typischerweise derart geführt, dass die Drehzahl der Welle des Verbrennungsmotors stetig und/oder kontinuierlich reduziert wird. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen bzw. das
Detektieren, dass die Drehzahl der geführten Welle des Verbrennungsmotors gleich wie oder kleiner als ein Drehzahl-Schwellenwert ist, und/oder dass die Drehzahl der geführten Welle des Verbrennungsmotors einen Drehzahl- Schwellenwert erreicht hat bzw. annimmt. Außerdem umfasst das Verfahren, in Reaktion auf das Bestimmen, das Entkoppeln der elektrischen Maschine von dem Verbrennungsmotor, so dass der Verbrennungsmotor nicht mehr von der elektrischen Maschine geführt wird (und somit ohne Führung durch die elektrische Maschine zum Stillstand kommt). Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Straßenkraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Figur 1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs mit Hybridantrieb;
Figur 2 einen beispielhaften Kolben eines Verbrennungsmotors;
Figur 3 einen beispielhaften zeitlichen Verlauf der Drehzahl eines
Verbrennungsmotors im Rahmen eines Motorstopps; und
Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Durchführung eines Motorstopps eines Verbrennungsmotors.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der zuverlässigen und komfortablen Einstellung der Abstellposition eines Kolbens eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs im Rahmen eines Motorstopps. Zu Beginn des Motorstopps wird dabei typischerweise die Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor unterbunden. Anschließend kann dann der
Verbrennungsmotor auslaufen und/oder abgebremst werden, bis die Welle des Verbrennungsmotors an einer bestimmten Abstellposition zum Stillstand kommt. Mit Erreichen der Abstellposition ist der Motorstopp des Verbrennungsmotors beendet. Fig. 1 zeigt beispielhafte Komponenten eines (Antriebsstrangs eines) Fahrzeugs 100. Insbesondere zeigt Fig. 1 den Verbrennungsmotor (VM) 102 eines Fahrzeugs 102, der über eine Antriebswelle 103 mit einem Getriebe 106 gekoppelt ist, um ein Drehmoment auf zumindest eine Achse bzw. auf zumindest ein Rad des Fahrzeugs 100 (nicht dargestellt) zu bewirken. Des Weiteren umfasst das
Fahrzeug 100 zumindest eine elektrische Maschine (EM) 105, die über eine Kupplung 104 mit dem VM 102 gekoppelt oder von dem VM 102 entkoppelt werden kann. Beispielsweise kann das Fahrzeug 100 einen P2-Hybridantrieb mit einem VM 102 und einer EM 105 umfassen. Der VM 102, die EM 105, die Kupplung 104 und/oder das Getriebe 106 können durch eine Steuereinheit 101 des Fahrzeugs 100 gesteuert und/oder geregelt werden.
Ein VM 102 umfasst typischerweise eine Mehrzahl von Zylindern (z.B. 4, 6 oder 8 Zylinder). Fig. 2 zeigt beispielhafte einen Zylinder 201 eines VM 102. Innerhalb eines Zylinders 201 ist ein Kolben 202 beweglich angeordnet, wobei durch die Bewegung des Kolbens 202 die Kurbelwelle 203 des VM 102 angetrieben wird (die wiederum die Antriebsachse 103 antreibt bzw. der Antriebsachse 103 entspricht). Der Kolben 202 bewegt sich durch unterschiedliche Positionen 210 (insbesondere Winkel) zwischen einem oberen Totpunkt 211 und einem unteren Totpunkt 212 hin und her. Die unterschiedlichen Positionen 210 können als Winkel zwischen 0° und 360° definiert sein. Dabei kann der obere Totpunkt bei 0° bzw. 360° und der untere Totpunkt 212 bei 180° lieben.
Auf dem Weg vom oberen Totpunkt 211 zum unteren Totpunkt 212 wird über ein Einlassventil 204 Luft und/oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Zylinder 201 gesogen (Ansaugtakt). Andererseits wird die im Zylinder 201 befindliche Luft und/oder im Zylinder 201 befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch komprimiert, wenn sich der Kolben 201 vom unteren Totpunkt 212 zum oberen Totpunkt 211 bewegt (Verdichtungstakt). Dabei kann über das Auslassventil 205 Luft und/oder ein (verbranntes) Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Zylinder 201 gefördert werden.
Zu Beginn eines Motorstopps wird typischerweise die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder 201 des VM 102 beendet, und der VM 102 kann anschließend auslaufen. Bei Erreichen des letzten Ansaugtakts (d.h. bei Erreichen der letztmaligen Bewegung eines Kolbens 202 des VM 102 von dem oberen Totpunkt 211 zu dem unteren Totpunkt 212), bevor der VM 102 zum Stillstand kommt, kann im Ansaugtakt eine definierte Menge an Luft angesaugt werden (über das Einlassventil 204). Die Menge an angesaugter Luft hängt dabei typischerweise von Randbedingungen wie der gewünschten Abstellposition des Kolbens 202, der aktuellen Drehzahl des VM 102 und/oder der Temperatur des VM 102 ab. Dabei kann die Luftmenge durch den VVT (Variable Valve Timing)-Hub eingestellt werden. Insbesondere kann durch Anpassen des Öffnungsgrads und/oder der Öffnungszeit des Einlassventils 204 die Menge an Luft eingestellt werden, die in dem letzten Ansaugtakt in einen Zylinder 201 des VM 102 gesogen wird. Im folgenden Verdichtungstakt wird die Luft komprimiert und es bildet sich eine Gasfeder 206 im Zylinder 201. Durch Einschließen einer bestimmten Menge an Luft in dem Zylinder 201, d.h. durch Einstellen der Gasfeder 206, kann bewirkt werden, dass sich die Kurbelwelle 203 vor Erreichen des oberen Totpunktes 211 aufgrund der sich expandierenden Gasfeder 206 wieder zurückdreht. Des
Weiteren kann durch das Einschließen einer bestimmten Menge an Luft in dem Zylinder 201 bewirkt werden, dass die Kurbelwelle 203 bzw. der Kolben 202 an einer definierten Abstellposition 215 zum Stillstand kommt. So kann ein anschließender Motorstart begünstigt werden. Nachteilig ist, dass der VM 102 beim Auslaufen der Kurbelwelle 203 unterhalb der Leerlaufdrehzahl typischerweise einen schwingungsrelevanten Drehzahlbereich durchläuft, in dem innerhalb des VM 102 und/oder innerhalb des Fahrzeugs 100 Schwingungen angeregt werden, die von einem Nutzer des Fahrzeugs 100 als unangenehm empfunden werden können. Eine alternative Möglichkeit zur Durchführung eines Motorstopps ist
insbesondere bei einem Fahrzeug 100 mit Hybridantrieb die Verwendung der EM 105, um die Kurbelwelle 203 des VM 102 in den Stillstand zu führen. Zu diesem Zweck können der VM 102 und die EM 105 über die Trennkupplung (K0) 104 miteinander gekoppelt werden. Der EM 105 kann dafür ein Soll-Drehzahlprofil (oder ein Soll-Drehmomentprofil) vorgegeben werden, gemäß dem der VM 102 von der EM 105 abgebremst werden soll. Da der VM 102 und die EM 105 über die Trennkupplung 104 miteinander gekoppelt sind, folgt der VM 102 dem durch die EM 105 vorgegebenen Soll-Drehzahlprofil. Das Soll-Drehzahlprofil kann derart sein, dass der Drehzahlbereich, in dem die ein oder mehreren Schwingungsresonanzen des VM 102 und/oder des Fahrzeugs 100 liegen, möglichst schnell (insbesondere schneller als bei dem nicht-geführten Auslaufen der Kurbelwelle 203) durchfahren wird. So kann der Komfort im Rahmen eines Motorstopps erhöht werden, da ein Anregen von Schwingungen vermieden werden kann. Andererseits ermöglicht die Verwendung einer EM 105 zum Abbremsen der Kurbelwelle 203 des VM 102 typischerweise nicht die Einstellung einer genauen Abstellposition 215 eines Kolbens 202 des VM 102. Des Weiteren darf die EM 105 insbesondere bei Erreichen relativ niedriger Drehzahlen des VM 102 nicht mit den ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs 100 gekoppelt sein (z.B. über das Getriebe 106), da sonst die EM 105 durch die ein oder mehreren Räder des Fahrzeugs 100 angetrieben würde, und somit die Kurbelwelle 203 des VM 102 nicht in den Stillstand führen könnte.
Eine genaue Einstellung der Ab Stellposition 215 des VM 102 kann beispielsweise durch die Verwendung eines elektrischen Schrittmotors, z.B. eines zusätzlichen Schrittmotors oder eines Schrittmotors für die EM 105 erreicht werden. Dies ist jedoch mit zusätzlichen Kosten verbunden.
Fig. 3 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Verlauf 310 der Drehzahl der
Kurbelwelle 203 des VM 102 im Rahmen eines Motorstopps. Dabei wird die Kurbelwelle 203 des VM 102 in einem Führungsbereich 301 durch die EM 105 geführt. Der Verlauf 311 der Drehzahl in dem Führungsbereich 301 kann durch die EM 105 vorgegeben werden. Bei Erreichen eines Drehzahl-Schwellenwertes 304 kann die EM 105 durch die Kupplung 104 von dem VM 102 entkoppelt werden. Für Drehzahlen unterhalb des Drehzahl-Schwellenwertes 304, d.h. in den Bereichen 302, 303, ergibt sich somit ein nicht-geführter Verlauf 312 der Drehzahl. Der nicht-geführte Verlauf 312 der Drehzahl in den Bereichen 302, 303 hängt dabei von den mechanischen Widerständen innerhalb des VM 102 ab. Bei Erreichen des letzten Ansaugtaktes des VM 102 kann in Bereich 303 (wie oben dargelegt) eine präzise Einstellung der Ab Stellposition 215 durch eine Gasfeder 206 erfolgen.
Die Kurbelwelle 203 kann somit in einem ersten Schritt durch eine EM 105 gemäß einem vorgegebenen Soll-Drehzahlprofil bis Erreichen eines Drehzahl- Schwellenwertes 304 (z.B. bei ca. 300 ETmdrehungen/min) geführt werden. Durch Einstellen eines relativ großen zeitlichen Gradienten 305 des Soll-Drehzahlprofils kann erreicht werden, dass der schwingungsrelevante Drehzahlbereich des VM 102 bzw. des Fahrzeugs 100 möglichst schnell durchlaufen wird. Der Drehzahl - Schwellenwert 304 liegt dabei bevorzugt unterhalb des schwingungsrelevanten Drehzahlbereichs. In einem zweiten Schritt, d.h. für Drehzahlen unterhalb des Drehzahl-Schwellenwerts 304, kann dann der VM 102 nicht-geführt auslaufen. Dabei kann ggf. auch eine präzise Einstellung der Abstellposition 215 durch Einstellen der Gasfeder 206 zumindest eines Zylinders 201 erfolgen. Mit anderen Worten, der VM 102 kann bis zu einem Drehzahl-Schwellenwert 304 mit der EM 105 geführt werden. Des Weiteren kann der VM 102 über die Gasfeder 206 in eine gewünschte Abstellposition 215 gedreht werden. Dadurch lässt sich sowohl ein hoher Komfort beim Ablegen des VM 102 erzielen als auch eine präzise Einstellung einer Abstellposition 215 erreichen. Des Weiteren kann eine kosteneffiziente EM 105 verwendet werden (ohne Schrittfunktion).
Außerdem kann die EM 105 zumindest zeitweise mit den Rädern des Fahrzeugs 100 gekoppelt sein. Durch die Vorgabe eines bestimmten Soll -Drehzahlprofils bis Erreichen des
Drehzahl-Schwellenwerts 304 kann bewirkt werden, dass der VM 102 zu Beginn der Auslauf- bzw. Freilaufphase 302 eine definierte kinetische Energie aufweist. Der VM 102 weist somit zu Beginn der Auslauf- bzw. Freilaufphase 302 einen definierten energetischen Zustand auf. In der Auslauf- bzw. Freilaufphase 302 wird diese definierte kinetische Energie in definierter Weise abgebaut, und führt somit zu einer definierten Abstellposition 210 des VM 102. Durch Einstellen des Soll-Drehzahlprofils kann somit die Ab Stellposition 215 des VM 102 beeinflusst werden. Die Verwendung eines definierten Soll-Drehzahlprofils in einer
Führungsphase 301 des Motorstopps ermöglicht es somit, die Genauigkeit der Einstellung einer definierten Abstellposition 215 zu erhöhen.
Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit der Abstellposition 215 kann beim Führen des VM 102 mit der EM 105, d.h. in der Führungsphase 301, das Soll- Drehzahlprofil bei einem definierten Winkel bzw. bei einer definierten Position 210 der Kurbelwelle 203 ausgelöst werden. Dadurch kann erreicht werden, dass die Kurbelwelle 203 reproduzierbar in einer definierten Abstellposition 215 zum Stillstand kommt.
Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit der Abstellposition 215 kann beim Führen des VM 102 mit der EM 105, d.h. in der Führungsphase 301, das Soll- Drehzahlprofil mit einem Regler überlagert werden. Zu diesem Zweck kann mittels eines Drehzahl sensors (nicht dargestellt) die Ist-Drehzahl des VM 102 erfasst werden. Die EM 105 kann dann in Abhängigkeit von der Differenz aus der gemessenen Ist-Drehzahl und der vorgegebenen Soll-Drehzahl (aus dem Soll- Drehzahlprofil) angesteuert werden, um die Ist-Drehzahl des VM 102 gemäß dem vorgegebenen Soll-Drehzahlprofil zu regeln.
Alternativ oder ergänzend kann eine bestimmte Kurbelwellenposition 210 eingestellt (insbesondere eingeregelt) werden. Bei einer Abweichung der
Kurbelwellenposition von einer Sollposition (aus einem Soll-Positionsprofil) bei einer bestimmten Motordrehzahl kann ein Regler durch Anpassen des EM-
Drehmoments den VM 102 verlangsamen bzw. beschleunigen, sodass während der Führungsphase 301 ein vorgegebenes Drehzahl -Kurbelwellenwinkel -Profil eingestellt wird, das dann in der anschließenden Freilaufphase 302 zu einer gewünschten Abstellposition 215 führt.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur
Durchführung eines Motorstopps eines Verbrennungsmotors 102 eines Fahrzeugs 100. Das Verfahren 400 kann z.B. durch eine Steuereinheit 101 bzw. ein
Steuergerät, etwa ein Motorsteuergerät, des Fahrzeugs 100 ausgeführt werden. Der Verbrennungsmotor 102 umfasst eine Welle 103, 203, insbesondere eine
Kurbelwelle 203 und/oder eine mit der Kurbelwelle 203 mechanisch gekoppelten Antriebswelle 103, die mit einer elektrischen Maschine 105 gekoppelt oder von der elektrischen Maschine 105 entkoppelt werden kann (z.B. mittels einer Kupplung 104). Insbesondere kann das Fahrzeug 100 einen als P2-Hybrid aufgebauten Antrieb aufweisen.
Das Verfahren 400 umfasst das Koppeln 401 der elektrischen Maschine 105 mit dem Verbrennungsmotor 102. Des Weiteren umfasst das Verfahren 400 das Führen 402 der Welle 103, 203 des Verbrennungsmotors 102 mittels der elektrischen Maschine 105. Dabei kann durch die elektrische Maschine 105 ein Soll-Drehzahlprofil bzw. ein zeitlicher Soll-Verlauf der Drehzahl vorgegeben werden. Mit anderen Worten, nach Beenden der Einspritzung und/oder der Kraftstoff-Zufuhr zum Verbrennungsmotor 102 kann die Welle 103, 203 des Verbrennungsmotors 102 mittels der elektrischen Maschine 105 abgebremst werden. Dabei kann die elektrische Maschine 105 die Welle 103, 203 relativ schnell durch einen schwingungsrelevanten Drehzahlbereich des
Verbrennungsmotors 102 führen, so dass Resonanzen des Verbrennungsmotors 102 im Rahmen des Motorstopps vermieden werden können. Typischerweise weist die Welle 103, 203 zu Beginn des Motorstopps (d.h. bei Unterbrechung der Kraftstoff-Zufuhr) eine bestimmte Ausgangsdrehzahl (z.B. die Leerlaufdrehzahl) auf, die z.B. im Bereich von 800 U/min bis 1500 U/min liegen kann. Der
Drehzahl-Schwellenwert liegt unter der Ausgangsdrehzahl und oberhalb von Null (z.B. zwischen 400 U/min und 100 U/min, etwa bei 300 U/min).
Außerdem umfasst das Verfahren 400 das Bestimmen 403, dass die Drehzahl der geführten Welle 103, 303 gleich wie oder kleiner als ein Drehzahl-Schwellenwert 304 ist. Mit anderen Worten, es kann bestimmt werden, dass die Drehzahl der geführten Welle 103, 303 des Verbrennungsmotors 102 den Drehzahl- Schwellenwert 304 angenommen hat oder ggf. bereits (typischerweise leicht) unterschritten hat.
Das Verfahren 400 umfasst ferner, in Reaktion auf das Bestimmen 403, das Entkoppeln 402 der elektrischen Maschine 105 von dem Verbrennungsmotor 102 bei Erreichen des Drehzahl-Schwellenwerts 304, so dass der Verbrennungsmotor 102 zum Stillstand kommt, ohne von der elektrischen Maschine 105 geführt zu werden. Mit anderen Worten, ab dem Drehzahl-Schwellenwert kann ein freies
Auslaufen der Welle 103, 203 des Verbrennungsmotors 102 erfolgen. So wird ein präzises Abstellen der Welle 103, 203 in einer bestimmten Ab Stellposition 215 ermöglicht (z.B. durch Verwenden einer Gasfeder 206 beim letzten Ansaugtakt des Verbrennungsmotors 102). Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen wird es ermöglicht, die Welle 103, 203 eines Verbrennungsmotors 102 mithilfe einer elektrischen Maschine 105 schwingungsarm und in präziser Weise an einer bestimmten Abstellposition 215 zum Stillstand zu bringen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Ansprüche
1) Steuereinheit (101) für ein Fahrzeug (100); wobei das Fahrzeug (100) einen Verbrennungsmotor (102) mit einer Welle (103, 203) umfasst, die mit einer elektrischen Maschine (105) koppelbar oder von der elektrischen Maschine
(105) entkoppelbar ist; wobei die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, im Rahmen eines Motorstopps des Verbrennungsmotors (102),
- die elektrische Maschine (105) mit dem Verbrennungsmotor (102) zu koppeln;
- die elektrische Maschine (105) zu veranlassen, die Welle (103, 203) des Verbrennungsmotors (102) zu führen;
- zu bestimmen, dass eine Drehzahl der geführten Welle (103, 203) gleich wie oder kleiner als ein Drehzahl-Schwellenwert (304) ist; und
- in Reaktion darauf, die elektrische Maschine (105) von dem
Verbrennungsmotor (102) zu entkoppeln, so dass die Welle (103, 203) des Verbrennungsmotors (102) zum Stillstand kommt, ohne von der elektrischen Maschine (105) geführt zu werden.
2) Steuereinheit (101) gemäß Anspruch 1, wobei
- die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, die elektrische Maschine (105) zu veranlassen, die Welle (103, 203) des Verbrennungsmotors (102) in Abhängigkeit von einem Soll-Drehzahlprofil, in Abhängigkeit von einem Soll-Drehmomentprofil und/oder in Abhängigkeit von einem Soll-Wellenpositionsprofil zu führen; und
- das Soll-Drehzahlprofil einen zeitlichen Soll-Verlauf der Drehzahl der
Welle (103, 203) anzeigt; und/oder
- das Soll-Drehmomentprofil einen zeitlichen Soll-Verlauf eines von der elektrischen Maschine (105) auf die Welle (103, 203) bewirkten Drehmoments anzeigt; und/oder
- das Soll-Wellenpositionsprofil einen zeitlichen Soll-Verlauf einer
Position (210) der Welle (103, 203) des Verbrennungsmotors (102) anzeigt.
3) Steuereinheit (101) gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinheit (101)
eingerichtet ist, die elektrische Maschine (105) zu veranlassen, eine Ist- Drehzahl der Welle (103, 203) und/oder eine Ist-Position (210) der Welle
(103, 203) in Abhängigkeit von dem Soll -Drehzahlprofil und/oder dem Soll- Wellenpositionsprofil einzustellen, insbesondere zu regeln.
4) Steuereinheit (101) gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (101)
eingerichtet ist, ein von der elektrischen Maschine (105) auf die Welle (103,
203) bewirktes Drehmoment in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl und/oder der Ist-Position (210) der Welle (103, 203) anzupassen.
5) Steuereinheit (101) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Soll- Drehzahlprofil, das Soll-Drehmomentprofil und/oder das Soll-
Wellenpositionsprofil von einer Soll-Abstellposition (215) der Welle (103, 203) bei Stillstand der Welle (103, 203) abhängen.
6) Steuereinheit (101) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei
- der Verbrennungsmotor (102) und/oder das Fahrzeug (100) einen
schwingungsrelevanten Drehzahlbereich aufweisen;
- die sich mit einer Drehzahl aus dem schwingungsrelevanten
Drehzahlbereich drehende Welle (103, 203) eine Resonanz des Verbrennungsmotors (102) und/oder des Fahrzeugs (100) bewirkt; - der Verbrennungsmotor (102) den schwingungsrelevanten
Drehzahlbereich ohne Einwirken der elektrischen Maschine (105) in einer Referenzzeit durchläuft; und
- das Soll-Drehzahlprofil, das Soll-Drehmomentprofil und/oder das Soll- Wellenpositionsprofil derart sind, dass der schwingungsrelevante Drehzahlbereich in einer kürzeren Zeit, insbesondere in einer um den
Faktor 2, 3, 5, 10 oder mehr kürzeren Zeit, als die Referenzzeit durchlaufen wird.
7) Steuereinheit (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (101) eingerichtet ist,
- eine Position-Information in Bezug auf eine Ist-Position (210) der Welle (103, 203) des Verbrennungsmotors (102) zu ermitteln; und
- die elektrische Maschine (105) in Abhängigkeit von der Position- Information anzusteuern.
8) Steuereinheit (101) gemäß Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (101)
eingerichtet ist,
- auf Basis der Position-Information zu bestimmen, dass die Welle (103, 203) eine vordefinierte Soll-Position aufweist; und
- in Reaktion darauf die elektrische Maschine (105) zu veranlassen, die Welle (103, 203) des Verbrennungsmotors (102) zu führen.
9) Steuereinheit (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, zumindest ein Ventil (204) zumindest eines Zylinders (201) des Verbrennungsmotors (102) anzusteuern, um eine Abstellposition (215) des Verbrennungsmotors (102) einzustellen.
10) Verfahren (400) zur Durchführung eines Motorstopps eines
Verbrennungsmotors (102) eines Fahrzeugs (100); wobei der
Verbrennungsmotor (102) eine Welle (103, 203) umfasst, die mit einer elektrischen Maschine (105) koppelbar oder von der elektrischen Maschine (105) entkoppelbar ist; wobei das Verfahren (400) umfasst,
- Koppeln (401) der elektrischen Maschine (105) mit dem
Verbrennungsmotor (102);
- Führen (402) der Welle (103, 203) des Verbrennungsmotors (102) mittels der elektrischen Maschine (105); - Bestimmen (403), dass eine Drehzahl der geführten Welle (103, 303) gleich wie oder kleiner als ein Drehzahl-Schwellenwert (304) ist; und
- in Reaktion darauf, Entkoppeln (404) der elektrischen Maschine (105) von dem Verbrennungsmotor (102), so dass der Verbrennungsmotor (102) zum Stillstand kommt, ohne von der elektrischen Maschine
(105) geführt zu werden.
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