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Title:
METHOD AND CONTROL UNIT FOR CARRYING OUT AN ENGINE STOP OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/105501
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a control unit for a vehicle. The vehicle comprises an internal combustion engine having a shaft, which can be coupled to an electric machine or decoupled from the electric machine. The control unit is designed to couple the electric machine to the internal combustion engine during an engine stop of the internal combustion engine. The control unit is furthermore designed to cause the electric machine to guide the shaft of the internal combustion engine. In addition, the control unit is designed to determine that a speed of the guided shaft is equal to or less than a speed threshold value and, in response thereto, to decouple the electric machine from the internal combustion engine, such that the internal combustion engine stops without being guided by the electric machine.

Inventors:
CHRIST, Thomas (Alte Allee 58a, Obermenzing München, 81245, DE)
SCHWARZBACH, Dominik (Paula-Breitenbach-Weg 8, München, 80995, DE)
Application Number:
DE2018/100899
Publication Date:
June 06, 2019
Filing Date:
November 06, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT (Petuelring 130, München, 80809, DE)
International Classes:
F02N19/00; F02N11/08; F02N11/04; F02N15/02; F02N99/00
Domestic Patent References:
WO2009109822A12009-09-11
Foreign References:
DE102006028334A12007-01-11
US20150051817A12015-02-19
DE602004012838T22009-05-14
DE19936885A12001-02-22
DE19724921A11998-12-17
Other References:
None
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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.

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.