Beschreibung

Titel Kalibrierung eines Verbrennungsmotors

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Drehmoments einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine einer Kraftfahrzeug-Hybridantriebsvorrichtung, mit Hilfe mindestens einer an die Verbrennungskraftmaschine gekoppelten Sekundärmaschine, insbesondere einer Elektromaschine.

Bei Kraftfahrzeugen mit einer elektronischen Motorsteuerung ist die Bestimmung des momentanen Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine von besonderer Bedeutung, da dieser Wert eine Regelungsgröße der Verbrennungskraftmaschine ist und damit einen starken Einfluss auf das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs hat.

Stand der Technik

Es ist Stand der Technik, dass während der Entwicklung eines Kraftfahrzeugs die Drehmoment-Kennfelder einer kleinen Anzahl von Verbrennungskraftmaschinen vermessen werden. Ausgehend von diesen Daten wird auf das Kennfeld aller Verbrennungskraftmaschinen einer gesamten Serie geschlossen. Allerdings kommt es häufig durch Fertigungstoleranzen während der Produktion der Verbrennungskraftmaschinen zu Abweichungen zwischen dem tatsächlichen momentan anliegenden Drehmoment sowie dem von dem Regelungskreislauf der Verbrennungskraftmaschine vorgegebenen Drehmoment. Diese Abweichungen wirken sich negativ auf das Fahrverhalten des

Kraftfahrzeugs aus. Ist in dem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs neben der Verbrennungskraftmaschine eine weitere an die Verbrennungskraftmaschine gekoppelte Sekundärmaschine, insbesondere eine Elektromaschine in einer Kraftfahrzeug-Hybridantriebsvorrichtung, vorgesehen, so werden die Drehmomentkennfelder für die Verbrennungskraftmaschine und die

Sekundärmaschine getrennt voneinander aufgenommen, womit sich eventuell vorhandene Fehler im Drehmomentkennfeld, insbesondere des Drehmomentkennfelds der Verbrennungskraftmaschine, aufsummieren. Grundsätzlich kann allerdings das momentane Drehmoment einer Elektromaschine aus vorliegenden Kenngrößen, insbesondere Drehzahl und fließendem Strom, deutlich genauer bestimmt werden als für eine Verbrennungskraftmaschine.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung des Drehmoments einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine einer Kraftfahrzeug-Hybridantriebsvorrichtung, bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik eine deutlich genauere Bestimmung des momentanen Drehmoments erlaubt.

Offenbarung der Erfindung

Hierzu wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Verbrennungskraftmaschine an mindestens eine Sekundärmaschine, insbesondere eine Elektromaschine oder pneumatische Maschine, gekoppelt ist und das momentane Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine in mindestens einem Betriebspunkt durch Vergleich mit dem bekannten Drehmoment der Sekundärmaschine bestimmt wird. Dabei wird unterstellt, dass das Drehmoment der Sekundärmaschine bekannt ist. Dies ist insbesondere für eine Elektromaschine gerechtfertigt, da für diese das momentane Drehmoment aus einfach abzugreifenden Kenngrößen wie fließendem Strom und Drehzahl bestimmt werden kann. Da somit beschreibungsgemäß das momentane Drehmoment der Sekundärmaschine, insbesondere Elektromaschine, bekannt ist, bringt ein Abgleich zwischen Verbrennungskraftmaschine und Sekundärmaschine eine deutliche Verbesserung in der Bestimmung des momentanen Drehmoments. Neben der erhöhten Genauigkeit in der Bestimmung des absoluten momentanen Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine wird durch die beschriebene Vorgehensweise auch die relative Abweichung in der Drehmomentbestimmung zwischen Verbrennungskraftmaschine und Sekundärmaschine verkleinert.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine über eine Trennkupplung, insbesondere elektrische Schaltkupplung, mit der Sekundärmaschine gekoppelt ist. Dies erlaubt die Fortbewegung des Kraftfahrzeugs auch bei niedrigen Drehzahlen der Antriebsvorrichtung, bei denen die Sekundärmaschine üblicherweise ein höheres Drehmoment aufweist als eine Verbrennungskraftmaschine. Bei höheren Drehzahlen, insbesondere in höheren Lastbereichen, wird die Trennkupplung zwischen Verbrennungskraftmaschine und Sekundärmaschine geschlossen, sodass ein kombinierter Betrieb ermöglicht wird. Die Trennkupplung muss sich auch im geschlossenen Zustand befinden, um die Drehmomentbestimmung gemäß den vorhergehenden Ausführungen vorzunehmen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Verbrennungskraftmaschine und die Sekundärmaschine während der Drehmomentbestimmung von einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs entkoppelt. Diese Entkoppelung erlaubt es, die Drehmomentbestimmung der Verbrennungskraftmaschine unter Ausschluss äußerer Einflüsse, insbesondere Belastungen durch Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, auszuschließen. Wird die Antriebsvorrichtung mit Verbrennungskraftmaschine und Sekundärmaschine nicht von dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs entkoppelt, so muss während der

Bestimmung des Drehmoments die zum Betrieb, insbesondere Fahrbetrieb, notwendige, nach außen abgeführte Leistung bestimmt werden. Dies kann nicht immer mit ausreichender Genauigkeit ausgeführt werden, woraus sich wiederum Fehler in der Drehmomentbestimmung der Verbrennungskraftmaschine ergeben.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Sekundärmaschine ein Drehmoment erzeugt, welches dem der Verbrennungskraftmaschine entgegengerichtet ist. In den meisten Fällen wird hier die Verbrennungskraftmaschine als Antriebsmaschine verwendet, ein bestimmter Betriebspunkt, insbesondere eine bestimmte Drehzahl, eingestellt und die Sekundärmaschine als Bremsmaschine verwendet. Aus an der Sekundärmaschine abgreifbaren Daten, im Fall einer Elektromaschine Drehzahl und fließendem Strom, kann nun aus dem Kennfeld der Sekundärmaschine auf einfache Weise das momentan anliegende Drehmoment bestimmt werden. Aus der direkten Kopplung zwischen Verbrennungskraftmaschine und

Sekundärmaschine ist somit auch das momentan von der Verbrennungskraftmaschine erzeugte Drehmoment bekannt.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Drehmomentbestimmung innerhalb eines Drehzahlbereichs erfolgt. Dabei werden verschiedene Betriebspunkte, insbesondere Drehzahlen, eingestellt und eine Bestimmung des momentanen Drehmoments der

Verbrennungskraftmaschine gemäß den vorherigen Ausführungen durchgeführt. Erfolgt die Drehmomentbestimmung mit ausreichender Anzahl an Messpunkten innerhalb eines ausreichend großen Drehzahlbereichs, so ergibt sich ein Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Drehzahlbereich automatisch mit Hilfe einer regelungstechnischen Vorrichtung durchfahren wird. Durch die Automatisierung des Drehmoment-Messverfahrens können in kürzerer Zeit, als dies manuell möglich ist, eine große Anzahl Betriebspunkte angefahren werden. Insbesondere kann die Erstellung eines vollständigen Verbrennungskraftmaschinen-Kennfelds ohne Eingriffe von außen in kurzer Zeit durchgeführt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die die Drehmomentbestimmung betreffenden Daten in einem Speicher hinterlegt. Demnach kann die Erstellung eines kompletten Verbrennungskraftmaschinen- Kennfelds sequentiell erfolgen, was bedeutet, dass verschiedene Betriebspunkte zu verschiedenen Zeitpunkten, insbesondere sich über einen weiteren Zeitraum erstreckende Zeitpunkte, angefahren werden. Mit fortschreitender Zeit wird folglich das Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine schrittweise ergänzt. Weiterhin können die bereits im Speicher befindlichen Daten zum Vergleich, insbesondere zur Plausibilitätsprüfung, des aktuell bestimmten Drehmoments herangezogen werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Daten zur Aktualisierung von in einem Motorsteuerungsgerät hinterlegten Grundmotordaten verwendet werden. Die Grundmotordaten können beispielsweise nach dem Stand der Technik, also durch Messung an einer kleinen Anzahl von

Verbrennungskraftmaschinen, erfolgen und im Motorsteuerungsgerät hinterlegt werden. Durch die erfindungsgemäße Aktualisierung der in dem Motorsteuerungsgerät befindlichen Grundmotordaten aus aktuellen Drehmomentmessungen, beispielsweise durch die Drehmomentsbestimmung innerhalb eines Drehzahlbereiches oder dem sequentiellen Einstellen einzelner Verbrennungskraftmaschinenbetriebspunkte gemäß den vorhergehenden Ausführungen, werden die zur Motorsteuerung notwendigen Motordaten von den im Auslieferungszustand vorhandenen Grundmotordaten auf die tatsächlich vorhandene Verbrennungskraftmaschine eingestellt. Durch das Anpassen der hinterlegten Motordaten auf die tatsächlich vorhandene

Verbrennungskraftmaschine kann sich folglich das Motorsteuerungsgerät besser auf die vorliegende Fahrsituation einstellen, womit das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Beeinflussung der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere durch Störungen, durch die Bestimmung des Drehmoments detektiert wird. Diese Detektion von Beeinflussungen erfolgt durch Vergleich des aktuell gemessenen Drehmoments mit den in dem Speicher beziehungsweise in dem Motorsteuerungsgerät hinterlegten Daten, insbesondere bereits aufgrund früherer Messungen aktualisierten Daten. Liegen die aktuell bestimmten Drehmomentdaten nicht innerhalb eines gewissen Toleranzbereichs zu den hinterlegten Daten, so kann davon ausgegangen werden, dass eine Beeinflussung, insbesondere eine Störung, der Verbrennungskraftmaschine vorliegt. Auf diese Weise können insbesondere auch Schäden an der Verbrennungskraftmaschine frühzeitig erkannt werden, sodass rechtzeitig Maßnahmen ergriffen werden können, bevor weitere Schäden auftreten.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bestimmung des Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine im stationären Zustand, insbesondere auf einem Prüfstand, und/oder im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, durchgeführt wird. Bei Bestimmung des Drehmoments im stationären Zustand, beispielsweise als Kalibrierungsschritt der Verbrennungskraftmaschine vor Einbau in ein Kraftfahrzeug, vor Auslieferung des Kraftfahrzeugs oder im Rahmen einer Wartung des Kraftfahrzeugs, wird vorteilhafterweise das

Drehmoment innerhalb eines Drehzahlbereiches, insbesondere mit Hilfe einer regelungstechnischen Vorrichtung gemäß den vorhergegangenen Ausführungen, bestimmt. Auf diese Weise können die Motordaten auf das tatsächliche Verhalten der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden. Es ist auch vorgesehen, dass die Bestimmung des Drehmoments im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann. Um den eigentlichen Fahrbetrieb unterbrechungsfrei zu gestalten, ist es möglich, Standzeiten des Kraftfahrzeugs zum Einstellen einzelner Betriebspunkte zu nutzen und eine Drehmomentsmessung durchzuführen.

Ferner betrifft die Erfindung eine Hybridantriebsvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, die zumindest zwei unterschiedliche Antriebsaggregate, insbesondere eine elektrische Maschine und eine Verbrennungskraftmaschine, aufweist, mit einer Vorrichtung zur Bestimmung des Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine, nach dem Verfahren gemäß vorstehender Ausführungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Ausführungsform(en) der Erfindung

In der Figur ist eine Hybridantriebsvorrichtung 1 für ein nicht abgebildetes Kraftfahrzeug dargestellt. Die Hybridantriebsvorrichtung 1 weist eine Verbrennungskraftmaschine 2 und eine Elektromaschine 3 auf, die über eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 4 sowie eine Trennkupplung 5 miteinander gekoppelt sind. Die weiteren Systeme des Kraftfahrzeugs, insbesondere das Antriebssystem, ist über eine weitere Drehmomentübertragungsvorrichtung 6, eine weitere Trennkupplung 7 sowie einem Getriebe 8 an die Elektromaschine 3 angeschlossen. Bedingt durch diesen Aufbau ist eine vollständige Trennung der Hybridantriebsvorrichtung 1 von den weiteren Systemen des Kraftfahrzeugs und damit eine, bei offener Trennkupplung 7, unbeeinflusste Bestimmung des Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine 2 mit Hilfe der Elektromaschine 3

möglich. Ebenso ist bei geöffneter Trennkupplung 5 und geschlossener Trennkupplung 7 ein Fahrbetrieb ausschließlich von der Elektromaschine angetrieben möglich; sind beide Trennkupplungen 5 und 7 geschlossen, so wird das Kraftfahrzeug sowohl von der Verbrennungskraftmaschine 2 als auch von der Elektromaschine 3 angetrieben.

Die Messung des aktuellen Drehmoments wird wie nachstehend beschrieben durchgeführt. Zunächst wird die Trennkupplung 7 geöffnet, sodass die Hybridantriebsvorrichtung vollständig von den weiteren Systemen des Kraftfahrzeugs entkoppelt ist. Weiterhin wird eine Verbindung zwischen Verbrennungskraftmaschine 2 und Sekundärmaschine 3 über die Drehmomentübertragungsvorrichtung 4 durch Schließen der Trennkupplung 5 hergestellt. Im Folgenden wird durch ein nicht dargestelltes Motorsteuerungsgerät die Verbrennungskraftmaschine 2 auf einen Betriebspunkt, insbesondere eine Drehzahl, eingestellt. Gleichzeitig wird die Sekundärmaschine 3 als Bremsmaschine verwendet und die Betriebsparameter der Sekundärmaschine 2, im Falle einer Elektromaschine beispielsweise Drehzahl und fließender Strom, ausgelesen. Aus diesen Daten kann in Folge das aktuelle Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 2 bestimmt werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel werden durch ein nicht dargestelltes

Motorsteuerungsgerät mehrere Betriebspunkte zeitlich nacheinander angefahren, das jeweils anliegende Drehmoment bestimmt und in dem Motorsteuerungsgerät oder einem ebenfalls nicht dargestellten Speicher hinterlegt.