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WO2020173617A1 - Verfahren zum betreiben eines antriebsstrangs eines kraftfahrzeugs, insbesondere eines kraftwagens, sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines antriebsstrangs eines kraftfahrzeugs, insbesondere eines kraftwagens, sowie kraftfahrzeug Download PDF

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Publication number
WO2020173617A1
WO2020173617A1 PCT/EP2020/051320 EP2020051320W WO2020173617A1 WO 2020173617 A1 WO2020173617 A1 WO 2020173617A1 EP 2020051320 W EP2020051320 W EP 2020051320W WO 2020173617 A1 WO2020173617 A1 WO 2020173617A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cylinder
during
torque
motor vehicle
electrical machine
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/051320
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uemit Cansever
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft filed Critical Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority to CN202080008226.XA priority Critical patent/CN113272541A/zh
Priority to US17/423,515 priority patent/US12311917B2/en
Publication of WO2020173617A1 publication Critical patent/WO2020173617A1/de

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    • F02D17/00—Controlling engines by cutting out individual cylinders; Rendering engines inoperative or idling
    • F02D17/02—Cutting-out
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W20/40—Controlling the engagement or disengagement of prime movers, e.g. for transition between prime movers
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60W2710/083—Torque
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a drive train of a
  • Motor vehicle in particular a motor vehicle, according to the preamble of
  • Claim 1 The invention also relates to a motor vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the internal combustion engine embodied as a reciprocating piston engine for example, comprises at least one first cylinder and at least one second cylinder.
  • the first cylinder and the second cylinder are activated simultaneously, so that during the first operating phase the motor vehicle is driven by means of the first cylinder and by means of the second cylinder.
  • the first cylinder is switched off, while the second cylinder remains activated.
  • the cylinder is switched off, and at the same time the second cylinder is activated, so that during the second
  • the motor vehicle is driven at least by means of the second cylinder, but not by means of the first cylinder.
  • DE 10 2015 224 342 A1 discloses a method for operating a hybrid drive of a vehicle.
  • At least one internal combustion engine which has at least two cylinders, and at least one rotating electrical machine of the hybrid drive are used together in at least one transitional mode of the hybrid drive to drive the vehicle.
  • at least one cylinder of the internal combustion engine is switched off at least temporarily at least as a function of a respective requested torque of the internal combustion engine and / or of a respective actuation speed of the accelerator pedal.
  • a vehicle drive system can be found in EP 1 128 044 A2 as known.
  • the vehicle drive system comprises an internal combustion engine with a plurality of cylinders, a device for switching off some of the cylinders at partial load and an electrical machine for active damping of rotational irregularities of the internal combustion engine.
  • the object of the present invention is to create a method and a motor vehicle so that particularly comfortable and efficient operation of the motor vehicle can be implemented.
  • a first aspect of the invention relates to a method for operating a device comprising at least one electrical machine and an internal combustion engine
  • the internal combustion engine which is preferably designed as a reciprocating piston engine and is also referred to as a motor or internal combustion engine, comprises at least one first cylinder and at least one second cylinder. Is in the respective cylinder
  • a respective piston received in a translationally movable manner.
  • Internal combustion engine has, for example, an output shaft designed in particular as a crankshaft, which can be rotated on a, for example, as
  • crankcase designed housing of the internal combustion engine is mounted.
  • the pistons are articulated to the crankshaft, in particular via respective connecting rods, so that translational movements of the pistons in the cylinders are converted into a rotational movement of the crankshaft.
  • Output shaft is driven and thereby rotated relative to the housing.
  • the internal combustion engine can provide a total drive torque for driving the motor vehicle via the output shaft.
  • the total drive torque results for example from the respective torque which is generated by means of the respective cylinder and subsequently acts on the output shaft.
  • the first cylinder and the second cylinder are activated simultaneously, so that during the first operating phase the motor vehicle is driven by means of the first cylinder and by means of the second cylinder.
  • the feature that the respective cylinder is activated is to be understood as meaning that combustion processes take place in the respective activated cylinder, whereby the respective piston and thus the crankshaft are driven.
  • Operating phase for example, the fired operation of the internal combustion engine, so that, for example, both the first cylinder and the second cylinder are in the fired mode during the first operating phase.
  • a respective torque is generated or provided both by means of the first cylinder and by means of the second cylinder, which torque acts on the output shaft and thereby drives the output shaft.
  • At least the first cylinder is switched off, while at least the second cylinder remains activated. This means that the second cylinder is activated during the transition phase, so that in the second cylinder during the transition phase
  • Transitional phase of the second cylinder in its fired operation the fired operation of the first cylinder being terminated during the transition phase or in the transition phase.
  • the introduction, in particular injection, of fuel into the first cylinder is terminated and / or an ignition in the first cylinder is switched off, so that no combustion processes take place in the first cylinder while the first cylinder is switched off.
  • the switched off first cylinder is then in its unfired operation, so that then, for example, it is not the piston arranged in the first cylinder that drives the output shaft, but rather the output shaft drives the piston arranged in the first cylinder. If the first cylinder is thus switched off or deactivated, then no torque for driving the output shaft can be provided or generated by means of the first cylinder.
  • the piston arranged in the first cylinder is separated from the output shaft and from the piston arranged in the second cylinder Piston dragged along.
  • the transition phase preferably follows immediately or directly after the first operating phase, so that between the first operating phase and the
  • the first cylinder is switched off or deactivated, and the second cylinder is activated at the same time.
  • the motor vehicle is driven at least by means of the second cylinder during the second operating phase.
  • the motor vehicle is not driven by the first cylinder during the second operating phase.
  • the second operating phase preferably follows immediately or directly after the transition phase, so that activation and subsequent deactivation of the first cylinder and the second cylinder are omitted between the transition phase and the second operating phase.
  • the feature that during the first operating phase the motor vehicle is driven at least by means of the first cylinder and by means of the second cylinder can be understood to mean that the internal combustion engine has additional cylinders provided in addition to the first cylinder and in addition to the second cylinder.
  • the other cylinders are also activated during the first operating phase.
  • at least one of the further cylinders is switched off during the transition phase, while at least one other of the further cylinders remains activated during the transition phase.
  • the at least one further cylinder is deactivated during the second operating phase, while the at least one other further cylinder is activated during the second operating phase, for example, remains activated. This, for example, the motor vehicle during the second
  • Output shaft is exercised. If the torque that is omitted due to the switching off of the first cylinder is provided by means of the second cylinder and is thereby exerted in particular on the output shaft and thus compensated, then the motor operation of the electrical machine is ended.
  • the second cylinder then provides, for example, the torque that is omitted due to the switching off of the first cylinder, as well as an additional torque which is or was already provided during the first operating phase, for example by means of the second cylinder.
  • the torque that is omitted due to the switching off of the first cylinder is to be understood in particular as follows: As described above, for example, initially and in particular during the first operating phase, a first torque is generated by means of the first cylinder and a second by means of the second cylinder
  • Torque is provided or generated, in particular during the first operating phase, both the first torque and the second torque acting on the output shaft and thus driving the output shaft.
  • An at least temporary or brief operating phase is, for example, a partial load operation or partial load range of the
  • the sum of the first torque and the second torque is also referred to, for example, as the sum torque.
  • the total torque acts on the output shaft during the first operating phase. If the first cylinder is now switched off, the first cylinder can no longer provide or generate the first torque. The first torque is therefore eliminated. To avoid unwanted effects resulting from switching off the first cylinder, such as a jolt and / or a sudden To avoid a decrease in the speed of the motor vehicle, it is advantageous to compensate and thus compensate for the first torque that is lost,
  • the first torque is generated or provided by means of a device different from the first cylinder and provided in addition to the first cylinder, and in particular is exerted on the output shaft.
  • This takes place during the second operating phase by means of the activated second cylinder, so that the second cylinder is used as the aforementioned device during the second operating phase.
  • the second cylinder is used as the aforementioned device during the second operating phase.
  • the second cylinder ready both the second torque and the omitted first torque.
  • the internal combustion engine can be operated in a particularly advantageous operating or load range, so that by switching off the first cylinder, a particularly efficient and thus fuel-efficient operation of the internal combustion engine can be ensured.
  • the second cylinder can generate or provide both the second torque and the omitted first torque, for example, especially during the transition phase
  • a filling of the second cylinder is increased, especially compared to the first operating phase.
  • This increase in the filling cannot take place infinitely quickly, but requires a certain amount of time, also known as the build-up time or increase time.
  • the first cylinder is already deactivated or switched off during the setup period. In order to get out of the
  • the missing first torque is provided by the electric machine during the transition period or during the build-up period and, for example, on the output shaft and / or exercised on another, additional shaft provided in addition to the output shaft, in particular until the filling of the second cylinder has been sufficiently increased so that the second cylinder,
  • the first operating phase is, for example, what is known as a full-engine operation, which, for example, includes all cylinders of the
  • half of the cylinders will be the during the transition phase
  • the second operating phase is, for example, a so-called half-engine operating phase or a so-called half-engine operation of the internal combustion engine, since during the second operating phase a first half of the cylinders is in the fired mode and the second half of the cylinders in the
  • unfired operation is operated.
  • the first half of the cylinders is activated during half-engine operation, while the second half of the cylinders is switched off or deactivated.
  • the half-engine operation described above makes it possible to operate the internal combustion engine particularly efficiently, particularly when the internal combustion engine is under partial load, and at a load point that is favorable in terms of efficiency. This has proven to be particularly advantageous when the internal combustion engine is designed as an Otto engine.
  • the activated cylinders take over those that are no longer required when the other cylinders are switched off
  • Torques which, for example, are provided during full-engine operation by the first half of the cylinders which are still activated during full-engine operation and are thus exerted on the output shaft, for example.
  • the transition phase represents a transition from full-engine operation to half-engine operation, for example, and should not be perceptible to the driver of the motor vehicle, for example.
  • the charge in particular the air charge
  • the respective ignition angle of the respective cylinder is compared at the same time is set to late for the first operating phase.
  • the cylinders that are initially still activated provide overall the same torque, in particular total torque, as before the increase in the charge and before the retarded ignition angle.
  • the first half of the cylinders can be switched off, with the ignition angle of the second half of the cylinders then being adjusted early again, for example, in particular at the same time.
  • the cylinders that are still activated i.e. the activated second half of the cylinders, provide the total torque ready, which was previously provided by all cylinders when all cylinders were still activated.
  • the first half of the cylinders is carried out with a simultaneous adjustment of the ignition angle towards an early stage. This ends the transition phase, and the second operating phase, in particular half-engine operation, follows the transition phase.
  • the ignition angle is usually adjusted to retard during the transition phase. This leads to
  • the electric machine takes over the torque that is lost due to the switching off of the first cylinder until, for example, the filling of the second cylinder is set, in particular increased, or is such that, in particular in conjunction with an advantageous ignition angle of the second cylinder, the second cylinder Cylinder can and provides the lost torque.
  • a particularly advantageous ignition angle can be set or be set in particular during the transition phase and preferably also during the first operating phase and during the second operating phase, so that, for example, the transition from the first operating phase to the second operating phase, in particular from full-engine operation to half-engine operation, is particularly convenient and can be carried out with low fuel consumption and emissions.
  • the electrical machine has, for example, a stator and a rotor that can be driven by the stator and thus rotatable about an axis of rotation relative to the stator, which rotor is driven by the stator in motor operation and thereby about the axis of rotation relative to the stator is rotated.
  • the electric machine can use the rotor to provide, that is to say output, the torque that is lost due to the deactivation of the first cylinder.
  • one embodiment of the invention provides that the electric machine does not operate at least during a part of the second operating phase immediately following the transition phase, in particular immediately.
  • the feature that the part immediately follows the transition phase is to be understood in particular that between the termination of the motor operation of the electrical machine and the second operating phase or in the second part, activation and subsequent termination of the motor operation of the electrical machine are omitted, so that the engine operation does not take place or remains ended after the engine operation has ended and at least during part of the second operating phase.
  • boost mode also referred to as acceleration mode
  • acceleration mode can be implemented, in which, for example, a particularly powerful acceleration of the motor vehicle is brought about by means of the electrical machine which drives the motor vehicle in addition to the second cylinder.
  • the electrical machine has an electrical voltage, in particular a nominal electrical voltage or an electrical operating voltage, of at most 50 volts, in particular of at most 48 volts. This allows the weight of the drive train to be kept particularly low so that particularly efficient operation can be achieved. It is also conceivable that the electrical machine can be operated or is operated in one or by means of a 48-volt on-board network of the motor vehicle, the 48-volt on-board network having an electrical voltage, in particular an operating voltage or a nominal electrical voltage, of 48 volts or provides, wherein the electrical machine can be or is operated by means of the electrical voltage provided by the 48-volt vehicle board. It is also conceivable that the electrical machine is a high-voltage component that generates an electrical voltage,
  • an electrical operating or nominal voltage which is greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and is, for example, over 100 volts or several hundred volts. It is also possible for the electrical machine to have an electrical voltage, in particular an electrical operating or nominal voltage, which is at most 12 volts or 12 volts.
  • the electrical machine can thus be designed as a 12-volt starter generator, for example.
  • the electrical machine is preferably a motor-operated, in particular motor-controllable, electrical machine which, for example, is connected or can be connected to the internal combustion engine, also known as an internal combustion engine, either directly via a traction device such as a belt or via a coupling, in particular such that torques from the electrical machine can be transmitted to the internal combustion engine, in particular to the output shaft, in particular via the traction device or via the clutch.
  • the internal combustion engine also known as an internal combustion engine
  • a traction device such as a belt or via a coupling
  • torques from the electrical machine can be transmitted to the internal combustion engine, in particular to the output shaft, in particular via the traction device or via the clutch.
  • a further embodiment of the invention provides that an, in particular integrated, starter generator is used as the electrical machine, the torque provided by the electrical machine being provided by the rotor of the
  • the electrical machine is transmitted via a traction means, in particular via a belt, to a shaft, in particular to the output shaft, of the drive train.
  • the electrical machine is thus designed, for example, as an integrated belt starter generator.
  • a starter generator in particular an integrated starter generator, is used as the electrical machine, the rotor of which is arranged coaxially with the shaft of the drive train.
  • the rotor is preferably arranged on the shaft.
  • the shaft too, transmits the torque that is provided by the electrical machine, in particular its rotor, from the rotor of the electrical machine.
  • the space requirement can be kept particularly low. Furthermore, this can
  • Weight can be kept particularly low, whereby a particularly efficient operation can be realized.
  • the ignition angle of the second cylinder is not adjusted late during the transition phase compared to the first operating phase. In this way, the fuel consumption and the emissions of the internal combustion engine can be kept particularly low.
  • a second aspect of the invention relates to a motor vehicle designed, for example, as a motor vehicle, in particular as a passenger car, which is designed to carry out a method according to the invention according to the first aspect of the invention.
  • Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.
  • the method is carried out, for example, by means of an electronic computing device of the drive train, also referred to as a control device, in particular of the motor vehicle, so that the electronic computing device of the motor vehicle for performing the method according to the invention according to the first aspect of
  • Invention is formed.
  • this shows a schematic representation of a drive train which is designed to carry out a method according to the invention.
  • the single FIGURE shows, in a schematic representation, a drive train 1 of a motor vehicle, for example designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, which can be driven by means of the drive train 1 or is driven in particular during the process.
  • the drive train 1 has at least one axle 2 with wheels 3 which are mutually transverse to each other are spaced. The transverse direction of the vehicle is illustrated in the figure by a double arrow 4.
  • the wheels 3 are ground contact elements by means of which the motor vehicle is supported on the roadway when driving along a roadway. While driving, the wheels 3 roll on the roadway.
  • the drive train 1 comprises at least or precisely one also referred to as an engine or internal combustion engine
  • the internal combustion engine 5 has at least one first cylinder 6 and at least one second cylinder 7, which, for example, by an in particular as
  • Housing 8 of the internal combustion engine 5 embodied in the form of a cylinder housing are formed or limited.
  • respective pistons are arranged to be translationally movable, the pistons being translationally movable relative to the housing part 8.
  • the internal combustion engine 5 has an output shaft 9, designed for example as a crankshaft, via which the
  • Internal combustion engine 5 can provide drive torques for driving the wheels 3.
  • the output shaft 9 is rotatable about an axis of rotation relative to the housing part 8.
  • the pistons are articulated to the output shaft 9 via respective connecting rods, so that translational movements of the pistons in the cylinders 6 and 7 can be converted into a rotational movement of the output shaft 9
  • the drive train 1 also includes at least one transmission 10, also referred to as a main transmission, via which the wheels 3 can be driven by the internal combustion engine 5.
  • the axle 2 comprises an axle drive 11, for example designed as a differential gear, with the wheels 3 being able to be driven by the internal combustion engine 5 via the axle drive 11 and via the gearbox 10.
  • the transmission 10 is designed as a friction clutch, for example
  • an input shaft 13 of the transmission 10 can be driven by the output shaft 9 via the starting element 12.
  • the drive train 1 also has at least one electrical machine 14, which comprises a stator 15 and a rotor 16.
  • the rotor 16 can be driven by the stator 15 and can thereby be rotated about a machine axis of rotation of the electrical machine 14 relative to the stator 15.
  • the electrical machine 14 can for example be operated in a motor mode and thus as an electric motor.
  • the motor mode the rotor 16 is driven by the stator 15 and thereby about the machine axis of rotation relative to the stator 15 rotated.
  • the electric machine 14 provides a torque, also referred to as machine torque, via the rotor 16, by means of which, for example, the wheels 3, in particular via the starting element 12, via the transmission 10 and via the axle drive 11 can be driven.
  • the electrical machine 14 can be operated in a generator mode and thus as a generator.
  • the generator mode for example, the rotor 16 is driven by the wheels 3 of the moving motor vehicle and is thereby rotated about the machine axis of rotation relative to the stator 15.
  • kinetic or mechanical energy of the rotor 16 and thus of the motor vehicle is converted into electrical energy, which can be provided by the electrical machine 14.
  • the rotor 16 is arranged coaxially to the output shaft 9 and is arranged on the output shaft 9 so that the respective machine torque is transferred from the rotor 16, in particular directly, to the
  • Output shaft 9 can be transmitted. As a result, the output shaft 9 can be driven. Since the rotor 16 is arranged coaxially to the output shaft 9, the falls
  • the drive train 1 and thus the motor vehicle as a whole can be realized.
  • the drive train 1 is operated in such a way that the first cylinder 6 and the second cylinder 7 are activated simultaneously during a first operating phase, so that the cylinders 6 and 7 are operated in their respective fired operation during the first operating phase.
  • combustion processes take place in the respective cylinder 6 or 7, in the course of which a respective fuel-air mixture is burned.
  • the respective piston is driven in the respective cylinder 6 or 7, whereby the piston a respective, also as
  • the first cylinder 6 is switched off, for example, while the second cylinder 7 remains activated.
  • the first cylinder 6 is transferred from its fired operation to its unfired operation. Combustion processes taking place in the cylinder 6 do not take place during unfired operation. It is during a second operating phase, which is preferably immediately or directly following the transition phase
  • Cylinder 7 is generated or provided and exerted on the output shaft 9, corresponds, for example, to the total torque that is provided during the first operating phase by means of both cylinders 6 and 7 and is thus generated and exerted on the output shaft 9.
  • the individual torque which is provided during the first operating phase by means of the cylinder 6 is omitted, the cylinder 7 taking over the omitted individual torque.
  • the cylinder 7 provides both the individual torque that is omitted due to the deactivation of the cylinder 6 and the also additionally provides the individual torque which the cylinder 7 also provides or has provided during the first operating phase.
  • the second cylinder 7 provides that during the second operating phase
  • Part-load range or in a part-load operation of the internal combustion engine 5 a particularly efficient and thus low-emission and fuel-consumption operation can be guaranteed.
  • the motor vehicle is provided by the electrical machine 14 by means of the motor operation of the electrical machine 14 and the motor vehicle is thereby driven by the torque provided by the electrical machine 14 via its rotor 16 until the torque that is lost due to the shutdown is provided by the activated second cylinder 7 , whereupon the motor operation of the electrical machine 14 is ended in the transition phase.
  • the lost torque is compensated by the electric machine 14 and in particular only so long until the cylinder 7 can and does provide the total torque. If the cylinder 7 provides the total torque and thus the torque that is no longer available, the motor operation of the electrical machine 14 is ended.
  • the output shaft 9 is at least temporarily generated in relation to the cylinders 6 and 7 and in relation to the electrical machine 14 exclusively by means of the cylinder 7 or by means of the means of the cylinder 7
  • Torque is provided by means of the electric machine 14 and thus compensated, undesirable and uncomfortable effects resulting from the deactivation of the cylinder 6, such as a jolt of the motor vehicle perceptible by occupants in the interior of the motor vehicle, can be safely avoided. As a result, the motor vehicle can be operated particularly comfortably. Overall, it can be seen that the electrical machine 14 the
  • Internal combustion engine 5 is supported at least briefly in or during the transition phase until filling of the second cylinder 7 has been built up in comparison to the first operating phase, i.e. increased until the cylinder 7 and thus the internal combustion engine 5 alone, i.e. without the support of the electric machine 14 can provide the total torque.
  • the motor operation of the electrical machine 14 is ended.

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines wenigstens eine elektrische Maschine (14) und eine Verbrennungskraftmaschine (5) umfassenden Antriebsstrangs (1) eines Kraftfahrzeugs, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine (5) zumindest einen ersten Zylinder (6) und zumindest einen zweiten Zylinder (7) umfasst; während einer ersten Betriebsphase der erste Zylinder (6) und der zweite Zylinder (7) gleichzeitig aktiviert sind, sodass während der ersten Betriebsphase das Kraftfahrzeug mittels des ersten Zylinders (6) und mittels des zweiten Zylinders (7) angetrieben wird; während einer sich an die erste Betriebsphase anschließenden Übergangsphase zumindest der erste Zylinder (6) abgeschaltet wird, während zumindest der zweite Zylinder (7) aktiviert bleibt; und während einer sich an die Übergangsphase anschließenden zweiten Betriebsphase der erste Zylinder (6) abgeschaltet und gleichzeitig der zweite Zylinder (7) aktiviert ist, sodass während der zweiten Betriebsphase das Kraftfahrzeug zumindest mittels des zweiten Zylinders (7) angetrieben wird.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines
Kraftwagens, sowie Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines
Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von
Patentanspruch 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen.
Derartige Verfahren zum Betreiben von Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, insbesondere von beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem
Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Bei dem Verfahren umfasst die beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine zumindest einen ersten Zylinder und zumindest einen zweiten Zylinder. Während einer ersten Betriebsphase sind der erste Zylinder und der zweite Zylinder gleichzeitig aktiviert, sodass während der ersten Betriebsphase das Kraftfahrzeug mittels des ersten Zylinders und mittels des zweiten Zylinders angetrieben wird. Während einer sich an die erste Betriebsphase anschließenden Übergangsphase wird zumindest der erste Zylinder abgeschaltet, während der zweite Zylinder aktiviert bleibt. Während einer sich an die Übergangsphase anschließenden zweiten Betriebsphase ist der Zylinder abgeschaltet, und gleichzeitig ist der zweite Zylinder aktiviert, sodass während der zweiten
Betriebsphase das Kraftfahrzeug zumindest mittels des zweiten Zylinders, nicht jedoch mittels des ersten Zylinders angetrieben wird.
Des Weiteren offenbart die DE 10 2015 224 342 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs eines Fahrzeugs. Dabei werden wenigstens ein Verbrennungsmotor, der wenigstens zwei Zylinder aufweist, und wenigstens eine rotierende elektrische Maschine des Hybridantriebs in zumindest einem Übergangsbetrieb des Hybridantriebs gemeinsam zum Antreiben des Fahrzeugs eingesetzt. Während des Übergangsbetriebs wird wenigstens ein Zylinder des Verbrennungsmotors zumindest in Abhängigkeit von einem jeweiligen angeforderten Drehmoment des Verbrennungsmotors und/oder von einer jeweiligen Betätigungsgeschwindigkeit des Gaspedals zumindest zeitweilig abgeschaltet. Darüber hinaus ist der EP 1 128 044 A2 ein Fahrzeug-Antriebssystem als bekannt zu entnehmen. Das Fahrzeug-Antriebssystem umfasst einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, eine Einrichtung zur Abschaltung eines Teils der Zylinder bei Teillast und eine elektrische Maschine zur aktiven Dämpfung von Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass ein besonders komfortabler und effizienter Betrieb des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines wenigstens eine elektrische Maschine und eine Verbrennungskraftmaschine umfassenden
Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welches beispielsweise als Kraftwagen,
insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet sein kann. Bei dem Verfahren umfasst die vorzugsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildete und auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine zumindest einen ersten Zylinder und zumindest einen zweiten Zylinder. In dem jeweiligen Zylinder ist
beispielsweise ein jeweiliger Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Die
Verbrennungskraftmaschine weist beispielsweise eine insbesondere als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, welche drehbar an einem beispielsweise als
Kurbelgehäuse ausgebildeten Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine gelagert ist. Dabei sind die Kolben, insbesondere über jeweilige Pleuel, gelenkig mit der Kurbelwelle gekoppelt, sodass translatorische Bewegungen der Kolben in den Zylindern in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umgewandelt werden.
Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine laufen in den Zylindern Verbrennungsvorgänge ab, durch welche der jeweilige Kolben angetrieben wird. Dadurch wird in dem jeweiligen Zylinder beziehungsweise mittels des jeweiligen Zylinders ein auf die Abtriebswelle wirkendes Drehmoment erzeugt, durch welches die
Abtriebswelle angetrieben und dadurch relativ zu dem Gehäuse gedreht wird. Über die Abtriebswelle kann die Verbrennungskraftmaschine ein Gesamtantriebsdrehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Das Gesamtantriebsdrehmoment resultiert beispielsweise aus dem jeweiligen Drehmoment, welches mittels des jeweiligen Zylinders erzeugt wird und in der Folge auf die Abtriebswelle wirkt.
Während einer ersten Betriebsphase des Verfahrens sind der erste Zylinder und der zweite Zylinder gleichzeitig aktiviert, sodass während der ersten Betriebsphase das Kraftfahrzeug mittels des ersten Zylinders und mittels des zweiten Zylinders angetrieben wird. Unter dem Merkmal, dass der jeweilige Zylinder aktiviert ist, ist zu verstehen, dass in dem jeweiligen aktivierten Zylinder Verbrennungsvorgänge ablaufen, wodurch der jeweilige Kolben und somit die Kurbelwelle angetrieben wird. Somit ist die erste
Betriebsphase beispielsweise der befeuerte Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, sodass sich beispielsweise während der ersten Betriebsphase sowohl der erste Zylinder als auch der zweite Zylinder in dem befeuerten Betrieb befinden. Dadurch wird beispielsweise während der ersten Betriebsphase sowohl mittels des ersten Zylinders als auch mittels des zweiten Zylinders ein jeweiligen Drehmoment erzeugt beziehungsweise bereitgestellt, welches auf die Abtriebswelle wirkt und dadurch die Abtriebswelle antreibt.
Während einer sich an die erste Betriebsphase anschließenden Übergangsphase wird zumindest der erste Zylinder abgeschaltet, während zumindest der zweite Zylinder aktiviert bleibt. Dies bedeutet, dass während der Übergangsphase der zweite Zylinder aktiviert ist, sodass während der Übergangsphase in dem zweiten Zylinder
Verbrennungsvorgänge ablaufen. Mit anderen Worten befindet sich während der
Übergangsphase der zweite Zylinder in seinem befeuerten Betrieb, wobei während der Übergangsphase beziehungsweise in der Übergangsphase der befeuerte Betrieb des ersten Zylinders beendet wird. Zum Abschalten des ersten Zylinders wird beispielsweise ein Einbringen, insbesondere Einspritzen, von Kraftstoff in den ersten Zylinder beendet und/oder eine Zündung im ersten Zylinder wird abgeschaltet, sodass dann, während der erste Zylinder abgeschaltet ist, keine Verbrennungsvorgänge in dem ersten Zylinder ablaufen. Der abgeschaltete erste Zylinder befindet sich dann in seinem unbefeuerten Betrieb, sodass dann beispielsweise nicht etwa der im ersten Zylinder angeordnete Kolben die Abtriebswelle antreibt, sondern die Abtriebswelle treibt den im ersten Zylinder angeordneten Kolben an. Ist somit der erste Zylinder abgeschaltet beziehungsweise deaktiviert, so kann mittels des ersten Zylinders kein Drehmoment zum Antreiben der Abtriebswelle bereitgestellt beziehungsweise erzeugt werden. Ist somit beispielsweise der erste Zylinder deaktiviert beziehungsweise abgeschaltet, während der zweite Zylinder noch aktiviert ist, sodass sich der zweite Zylinder noch in seinem befeuerten Zustand befindet, so wird beispielsweise der im ersten Zylinder angeordnete Kolben von der Abtriebswelle und von dem in dem zweiten Zylinder angeordneten Kolben mitgeschleppt. Die Übergangsphase schließt sich vorzugsweise unmittelbar beziehungsweise direkt an die erste Betriebsphase an, sodass zwischen der ersten Betriebsphase und der
Übergangsphase ein Deaktivieren und ein daran anschließendes Aktivieren des ersten Zylinders und des zweiten Zylinders unterbleiben.
Während einer sich an die Übergangsphase anschließenden zweiten Betriebsphase ist der erste Zylinder abgeschaltet beziehungsweise deaktiviert, und der zweite Zylinder ist gleichzeitig aktiviert. Dadurch wird während der zweiten Betriebsphase das Kraftfahrzeug zumindest mittels des zweiten Zylinders angetrieben. Ein durch den ersten Zylinder bewirktes Antreiben des Kraftfahrzeugs unterbleibt während der zweiten Betriebsphase. Vorzugsweise schließt sich die zweite Betriebsphase unmittelbar beziehungsweise direkt an die Übergangsphase an, sodass zwischen der Übergangsphase und der zweiten Betriebsphase ein Aktivieren und ein daran anschließendes Deaktivieren des ersten Zylinders und des zweiten Zylinders unterbleiben.
Beispielsweise kann unter dem Merkmal, dass während der ersten Betriebsphase das Kraftfahrzeug zumindest mittels des ersten Zylinders und mittels des zweiten Zylinders angetrieben wird, verstanden werden, dass die Verbrennungskraftmaschine zusätzlich zu dem ersten Zylinder und zusätzlich zu dem zweiten Zylinder vorgesehene weitere Zylinder aufweist. Beispielsweise sind die weiteren Zylinder während der ersten Betriebsphase ebenfalls aktiviert. Ferner kann vorgesehen sein, dass zumindest einer der weiteren Zylinder während der Übergangsphase abgeschaltet wird, während zumindest ein anderer der weiteren Zylinder während der Übergangsphase aktiviert bleibt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass während der zweiten Betriebsphase der zumindest eine weitere Zylinder deaktiviert ist, während der zumindest eine andere weitere Zylinder während der zweiten Betriebsphase aktiviert ist beispielsweise aktiviert bleibt. Dadurch wird beispielsweise das Kraftfahrzeug während der zweiten
Betriebsphase mittels des zweiten Zylinders und mittels des zumindest einen anderen der weiteren Zylinder angetrieben. Da während der zweiten Betriebsphase zumindest der erste Zylinder deaktiviert beziehungsweise abgeschaltet ist, wird das Kraftfahrzeug während der zweiten Betriebsphase nicht mittels des ersten Zylinders angetrieben. Der ersten Zylinder befindet sich während der zweiten Betriebsphase in seinem unbefeuerten Betrieb.
Um nun einen besonders komfortablen und gleichzeitig effizienten Betrieb der
Verbrennungskraftmaschine und somit des Antriebsstrangs und des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass während der Übergangsphase ein durch das Abschalten des ersten Zylinders wegfallendes und beispielsweise während der ersten Betriebsphase mittels des ersten Zylinders
bereitgestelltes Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs beziehungsweise zum Antreiben der Abtriebswelle von der elektrischen Maschine mittels eines Motorbetriebs der elektrischen Maschine solange bereitgestellt und dadurch das Kraftfahrzeug mittels des von der elektrischen Maschine bereitgestellten Drehmoments so lange angetrieben wird, bis das durch das Abschalten wegfallende Drehmoment mittels des aktivierten zweiten Zylinders bereitgestellt und somit beispielsweise auf die Abtriebswelle ausgeübt wird, woraufhin in der Übergangsphase der Motorbetrieb der elektrischen Maschine beendet wird. Mit anderen Worten wird mittels der elektrischen Maschine durch deren Motorbetrieb das wegfallende Drehmoment solange kompensiert, bis mittels des zweiten Zylinders das wegfallende Drehmoment bereitgestellt und insbesondere auf die
Abtriebswelle ausgeübt wird. Wird das durch das Abschalten des ersten Zylinders wegfallende Drehmoment mittels des zweiten Zylinders bereitgestellt und dadurch insbesondere auf die Abtriebswelle ausgeübt und dadurch kompensiert, so wird dann der Motorbetrieb der elektrischen Maschine beendet. Der zweite Zylinder stellt dann beispielsweise das durch das Abschalten des ersten Zylinders wegfallende Drehmoment sowie ein zusätzliches Drehmoment bereit, welches beispielsweise mittels des zweiten Zylinders bereits während der ersten Betriebsphase bereitgestellt wird beziehungsweise wurde.
Unter dem durch das Abschalten des ersten Zylinders wegfallenden Drehmoment ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Wie zuvor beschrieben wird beispielsweise zunächst und insbesondere während der ersten Betriebsphase mittels des ersten Zylinders ein erstes Drehmoment und mittels des zweiten Zylinders ein zweites
Drehmoment bereitgestellt beziehungsweise erzeugt, wobei insbesondere während der ersten Betriebsphase, sowohl das erste Drehmoment als auch das zweite Drehmoment auf die Abtriebswelle wirkt und somit die Abtriebswelle antreiben. Bei einer zumindest vorübergehenden beziehungsweise kurz auftretenden Betriebsphase handelt es sich beispielsweise um einen Teillastbetrieb oder Teillastbereich der
Verbrennungskraftmaschine. Die Summe aus dem ersten Drehmoment und dem zweiten Drehmoment wird beispielsweise auch als Summendrehmoment bezeichnet. Dabei wirkt beispielsweise das Summendrehmoment während der ersten Betriebsphase auf die Abtriebswelle. Wird nun der erste Zylinder abgeschaltet, so kann der erste Zylinder das erste Drehmoment nicht mehr bereitstellen beziehungsweise erzeugen. Das erste Drehmoment fällt somit weg. Um aus dem Abschalten des ersten Zylinders resultierende, unerwünschte Effekte wie beispielsweise einen Ruck und/oder eine plötzliche Geschwindigkeitsabnahme des Kraftfahrzeugs zu vermeiden, ist es von Vorteil, das wegfallende erste Drehmoment zu kompensieren und somit auszugleichen,
beispielsweise derart, dass das erste Drehmoment mittels einer von dem ersten Zylinder unterschiedlichen, zusätzlich zu dem ersten Zylinder vorgesehenen Einrichtung erzeugt beziehungsweise bereitgestellt und insbesondere auf die Abtriebswelle ausgeübt wird. Dies erfolgt während der zweiten Betriebsphase mittels des aktivierten zweiten Zylinders, sodass während der zweiten Betriebsphase der zweite Zylinder als die zuvor genannte Einrichtung verwendet wird. Somit stellt beispielsweise während der zweiten
Betriebsphase der zweite Zylinder sowohl das zweite Drehmoment als auch das wegfallende erste Drehmoment bereit. Hierdurch kann die Verbrennungskraftmaschine in einem besonders vorteilhaften Betriebs- beziehungsweise Lastbereich betrieben werden, sodass durch das Abschalten des ersten Zylinders ein besonders effizienter und somit kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet werden kann.
Damit der zweite Zylinder jedoch sowohl das zweite Drehmoment als auch das wegfallende erste Drehmoment erzeugen beziehungsweise bereitstellen kann, wird beispielsweise, insbesondere während der Übergangsphase, eine Füllung des zweiten Zylinders erhöht, insbesondere gegenüber der ersten Betriebsphase. Diese Erhöhung der Füllung kann nicht unendlich schnell erfolgen, sondern benötigt eine gewisse, auch als Aufbauzeit oder Erhöhungszeit bezeichnete Zeit. Während der Aufbauzeit ist jedoch der erste Zylinder bereits deaktiviert beziehungsweise abgeschaltet. Um nun beispielsweise während der insbesondere in der Übergangsphase liegenden Aufbauzeit aus dem
Abschalten des ersten Zylinders und somit aus dem Wegfallen des ersten Drehmoments resultierende, unerwünschte Effekte zu vermeiden oder zumindest besonders gering halten zu können, wird das wegfallende erste Drehmoment während der Übergangszeit beziehungsweise während der Aufbauzeit von der elektrischen Maschine bereitgestellt und beispielsweise auf die Abtriebswelle und/oder auf eine andere, weitere und zusätzlich zur Abtriebswelle vorgesehene Welle ausgeübt, insbesondere so lange, bis die Füllung des zweiten Zylinders hinreichend erhöht wurde, sodass der zweite Zylinder,
insbesondere zusätzlich zu dem zweiten Drehmoment, das erste, wegfallende
Drehmoment bereitstellen kann beziehungsweise bereitstellt. Dadurch können aus dem Abschalten des ersten Zylinders resultierende, unerwünschte Effekte wie beispielsweise ein von Insassen beziehungsweise Passagieren des Kraftfahrzeugs wahrnehmbarer Ruck vermieden werden, sodass sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein besonders komfortabler Betrieb des Kraftfahrzeugs realisieren lässt. Die erste Betriebsphase ist beispielsweise ein so genannter Ganzmotorbetrieb, der beispielsweise während der ersten Betriebsphase alle Zylinder der
Verbrennungskraftmaschine in ihrem jeweiligen befeuerten Betrieb betrieben werden.
Wird beispielsweise während der Übergangsphase die Hälfte der Zylinder der
Verbrennungskraftmaschine deaktiviert, so ist die zweite Betriebsphase beispielsweise eine so genannte Halbmotorbetriebsphase oder ein so genannter Halbmotorbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, da während der zweiten Betriebsphase eine erste Hälfte der Zylinder in dem befeuerten Betrieb und die zweite Hälfte der Zylinder in dem
unbefeuerten Betrieb betrieben wird. Mit anderen Worten ist die erste Hälfte der Zylinder während der Halbmotorbetriebs aktiviert, während die zweite Hälfte der Zylinder abgeschaltet beziehungsweise deaktiviert ist.
Das auch als Zylinderabschaltung bezeichnete Abschalten von Zylindern und
insbesondere der zuvor beschriebene Halbmotorbetrieb ermöglicht es, insbesondere bei Teillast der Verbrennungskraftmaschine die Verbrennungskraftmaschine besonders effizient und dabei in einem wirkungsgradgünstigen Lastpunkt zu betreiben. Dies hat sich insbesondere dann als vorteilhaft erwiesen, wenn die Verbrennungskraftmaschine als ein Ottomotor ausgebildet ist. Bei dem Halbmotorbetrieb übernehmen die aktivierten Zylinder die durch das Abschalten der entsprechend anderen Zylinder wegfallenden
Drehmomente, die beispielsweise während des Ganzmotorbetriebs durch die während des Ganzmotorbetriebs noch aktivierte erste Hälfte der Zylinder bereitgestellt und somit beispielsweise auf die Abtriebswelle ausgeübt werden. Die Übergangsphase stellt dabei einen Übergang beispielsweise von dem Ganzmotorbetrieb zu einem Halbmotorbetrieb dar und sollte beispielsweise für den Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht spürbar sein. Hierzu ist es üblicherweise vorgesehen, dass während der Übergangsphase die Füllung, insbesondere die Luftfüllung, bei allen Zylindern der Verbrennungskraftmaschine und somit beispielsweise sowohl bei dem ersten Zylinder als auch bei dem zweiten Zylinder erhöht wird, während herkömmlicherweise gleichzeitig der jeweilige Zündwinkel des jeweiligen Zylinders im Vergleich zur ersten Betriebsphase auf spät verstellt wird.
Hierdurch stellen die zunächst noch aktivierten Zylinder insgesamt trotz der erhöhten Füllung insgesamt das gleiche Drehmoment, insbesondere Summendrehmoment, wie vor der Erhöhung der Füllung und vor dem Verstellen des Zündwinkels nach spät bereit.
Nach der Erhöhung der Füllung nach dem Verstellen des Zündwinkels nach spät kann die erste Hälfte der Zylinder abgeschaltet werden, wobei dann beispielsweise, insbesondere gleichzeitig, der Zündwinkel der zweiten Hälfte der Zylinder wieder nach früh verstellt wird. In Kombination mit der erhöhten Füllung der Zylinder stellen die noch aktivierten Zylinder, das heißt stellt die aktivierte zweite Hälfte der Zylinder das Summendrehmoment bereit, welches zuvor, als noch alle Zylinder aktiviert waren, von allen Zylinder bereitgestellt wurde.
Ist somit die gewünschte Füllung in Folge der Erhöhung der Füllung bei allen Zylindern erreicht, wird die erste Hälfte der Zylinder bei gleichzeitiger Verstellung des Zündwinkels nach früh durchgeführt. Dadurch ist die Übergangsphase beendet, und die zweite Betriebsphase, insbesondere der Halbmotorbetrieb, schließt sich an die Übergangsphase an. Ein Nachteil dieses herkömmlichen Vorgehens liegt darin, dass der Zündwinkel üblicherweise während der Übergangsphase auf spät verstellt wird. Dies führt zu
Kraftstoffverbrauchs- und Emissionsnachteilen, was nun durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden kann.
Da es erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das durch das Abschalten des ersten Zylinders wegfallende Drehmoment von der elektrischen Maschine bereitgestellt und somit durch die elektrische Maschine kompensiert wird, kann auf eine Verstellung des Zündwinkels nach spät verzichtet werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren übernimmt die elektrische Maschine das durch das Abschalten des ersten Zylinders wegfallende Drehmoment solange, bis beispielsweise die Füllung des zweiten Zylinders derart eingestellt, insbesondere erhöht, wird, beziehungsweise ist, dass insbesondere im Zusammenspiel mit einem vorteilhaften Zündwinkel des zweiten Zylinders der zweite Zylinder das wegfallende Drehmoment bereitstellen kann und bereitstellt. Dann kann der Motorbetrieb der elektrischen Maschine beendet werden, da dann beispielsweise das wegfallende Drehmoment bezogen auf den zweiten Zylinder und bezogen auf die elektrische Maschine ausschließlich durch den zweiten Zylinder, nicht jedoch durch die elektrische Maschine bereitgestellt wird. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter Zündwinkel insbesondere während der Übergangsphase sowie vorzugsweise auch während der ersten Betriebsphase und während der zweiten Betriebsphase eingestellt werden beziehungsweise sein, sodass beispielsweise der Übergang von der ersten Betriebsphase zu der zweiten Betriebsphase, insbesondere von dem Ganzmotorbetrieb zu dem Halbmotorbetrieb, besonders komfortabel sowie kraftstoffverbrauchs- und emissionsarm durchgeführt werden kann.
Unter dem Motorbetrieb der elektrischen Maschine ist zu verstehen, dass die elektrische Maschine in ihrem Motorbetrieb als ein Elektromotor betrieben wird. Die elektrische Maschine weist dabei beispielsweise einen Stator und einem von dem Stator antreibbaren und dadurch um eine Drehachse relativ zu dem Stator drehbaren Rotor auf, welcher in dem Motorbetrieb von dem Stator angetrieben und dadurch um die Drehachse relativ zu dem Stator gedreht wird. Über den Rotor kann die elektrische Maschine das durch das Abschalten des ersten Zylinders wegfallende Drehmoment bereitstellen, das heißt abgeben.
Um einen besonders komfortablen Übergang von der ersten Betriebsphase zu der zweiten Betriebsphase zu realisieren, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zumindest während eines sich an die Übergangsphase, insbesondere unmittelbar, anschließenden Teils der zweiten Betriebsphase der Motorbetrieb der elektrischen Maschine unterbleibt. Unter dem Merkmal, dass sich der Teil unmittelbar an die Übergangsphase anschließt, ist insbesondere zu verstehen, dass zwischen dem Beenden des Motorbetriebs der elektrischen Maschine und der zweiten Betriebsphase beziehungsweise im zweiten Teil ein Aktivieren und daran anschließendes Beenden des Motorbetriebs der elektrischen Maschine unterbleiben, sodass der Motorbetrieb nach dem Beenden des Motorbetriebs und zumindest während des Teils der zweiten Betriebsphase unterbleibt beziehungsweise beendet bleibt. Dadurch können beispielsweise aus dem Übergang von der ersten Betriebsphase zu der zweiten Betriebsphase resultierende, unerwünschte Geschwindigkeitsänderungen des Kraftfahrzeugs sicher vermieden werden, sodass ein besonders komfortabler Betrieb gewährleistet werden kann. An den Teil der zweiten Betriebsphase kann sich beispielsweise ein zweiter Teil der
Betriebsphase, insbesondere unmittelbar, anschließen, wobei beispielsweise der Motorbetrieb während des zweiten Teils aktiviert wird oder ist. Hierdurch wird
beispielsweise während des zweiten Teils des Kraftfahrzeugs gleichzeitig sowohl mittels des zweiten Zylinders als auch mittels der elektrischen Maschine angetrieben. Hierdurch kann ein so genannter, auch als Beschleunigungsbetrieb bezeichneter Boost-Betrieb realisiert werden, in welchem beispielsweise eine besonders kräftige Beschleunigung des Kraftfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine, welche zusätzlich zum zweiten Zylinder das Kraftfahrzeug antreibt, bewirkt werden.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn während der
Übergangsphase die Füllung des zweiten Zylinders erhöht wird, wodurch das durch das Abschalten wegfallende Drehmoment mittels des aktivierten zweiten Zylinders
bereitgestellt wird. Hierdurch kann ein besonders komfortabler Betrieb realisiert werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Maschine eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Nennspannung oder eine elektrische Betriebsspannung, von höchstens 50 Volt, insbesondere von höchstens 48 Volt, aufweist. Dadurch kann das Gewicht des Antriebsstrangs besonders gering gehalten werden, sodass sich ein besonders effizienter Betrieb realisieren lässt. Ferner ist es denkbar, dass die elektrische Maschine in einem oder mittels eines 48-Volt-Bordnetzes des Kraftfahrzeugs betreibbar ist oder betrieben wird, wobei das 48-Volt-Bordnetz eine elektrische Spannung, insbesondere eine Betriebsspannung oder eine elektrische Nennspannung, von 48 Volt aufweist beziehungsweise bereitstellt, wobei die elektrische Maschine mittels der von dem 48-Volt- Bordnet bereitgestellten elektrischen Spannung betreibbar ist beziehungsweise betrieben wird. Ferner ist es denkbar, dass die elektrische Maschine eine Hochvolt-Komponente ist, welche eine elektrische Spannung,
insbesondere eine elektrische Betriebs- oder Nennspannung, aufweist, welcher größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und beispielsweise über 100 Volt liegt oder mehrere hundert Volt beträgt. Außerdem ist es möglich, dass die elektrische Maschine eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebs- oder Nennspannung, aufweist, welche höchstens 12 Volt ist beziehungsweise 12 Volt beträgt. Somit kann die elektrische Maschine beispielsweise als ein 12-Volt-Startergenerator ausgebildet sein.
Die elektrische Maschine ist vorzugsweise eine motorisch betreibbare, insbesondere motorisch regelbare, elektrische Maschine, die beispielsweise entweder direkt über ein Zugmittel wie beispielsweise einen Riemen oder über eine Kupplung mit der auch als Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine verbunden oder verbindbar ist, insbesondere derart, dass Drehmomente von der elektrischen Maschine auf die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere auf die Abtriebswelle, insbesondere über das Zugmittel beziehungsweise über die Kupplung, übertragen werden können. Dadurch kann die elektrische Maschine dem Motor assistieren.
Um einen besonders effizienten und komfortablen Betrieb zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass als die elektrische Maschine ein, insbesondere integrierter, Starter-Generator verwendet wird, wobei das Drehmoment, welches von der elektrischen Maschine bereitgestellt wird, von dem Rotor der
elektrischen Maschine über ein Zugmittel, insbesondere über einen Riemen, auf eine Welle, insbesondere auf die Abtriebswelle, des Antriebsstrangs übertragen wird. Die elektrische Maschine ist somit beispielsweise als integrierter Riemen-Starter-Generator ausgebildet.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass als die elektrische Maschine ein Starter-Generator, insbesondere ein integrierter Starter-Generator, verwendet wird, dessen Rotor koaxial zu der Welle des Antriebsstrangs angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Rotor auf der Welle angeordnet. Dabei wird auch die Welle das Drehmoment, welches von der elektrischen Maschine, insbesondere von deren Rotor bereitgestellt wird, von dem Rotor der elektrischen Maschine übertragen. Hierdurch kann der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden. Ferner kann dadurch das
Gewicht besonders gering gehalten werden, wodurch sich ein besonders effizienter Betrieb realisieren lässt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass während der Übergangsphase im Vergleich zu der ersten Betriebsphase eine Verstellung des Zündwinkels des zweiten Zylinders nach spät unterbleibt. Hierdurch können der Kraftstoffverbrauch und die Emissionen der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Das Verfahren wird beispielsweise mittels einer auch als Steuergerät bezeichneten elektronischen Recheneinrichtung des Antriebsstrangs, insbesondere des Kraftfahrzeugs, durchgeführt, sodass die elektronische Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der
Erfindung ausgebildet ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung.
Diese zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, welcher zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung einen Antriebsstrang 1 eines beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs, welches mittels des Antriebsstrangs 1 antreibbar ist beziehungsweise insbesondere während des Verfahrens angetrieben wird. Der Antriebsstrang 1 weist wenigstens eine Achse 2 mit Rädern 3 auf, welche in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet sind. Die Fahrzeugquerrichtung ist in der Fig. durch einen Doppelpfeil 4 veranschaulicht. Die Räder 3 sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug bei einer Fahrt entlang einer Fahrbahn an der Fahrbahn abgestützt ist. Während der Fahrt rollen die Räder 3 an der Fahrbahn ab. Der Antriebsstrang 1 umfasst wenigstens oder genau eine auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichnete
Verbrennungskraftmaschine 5, mittels welcher die Räder 3 und somit das Kraftfahrzeug antreibbar sind beziehungsweise während des Verfahrens angetrieben werden. Die Verbrennungskraftmaschine 5 weist wenigstens einen ersten Zylinder 6 und wenigstens einen zweiten Zylinder 7 auf, welche beispielsweise durch eine insbesondere als
Zylindergehäuse ausgebildetes Gehäuse 8 der Verbrennungskraftmaschine 5 gebildet beziehungsweise begrenzt sind. In den Zylindern 6 und 7 sind beispielsweise jeweiligen Kolben translatorisch bewegbar angeordnet, wobei die Kolben relativ zu dem Gehäuseteil 8 translatorisch bewegbar sind. Die Verbrennungskraftmaschine 5 weist dabei eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle 9 auf, über welche die
Verbrennungskraftmaschine 5 Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Räder 3 bereitstellen kann. Die Abtriebswelle 9 ist um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuseteil 8 drehbar. Dabei sind die Kolben über jeweilige Pleuel gelenkig mit der Abtriebswelle 9 gekoppelt, sodass translatorische Bewegungen der Kolben in den Zylindern 6 und 7 in eine rotatorische Bewegung der Abtriebswelle 9 umgewandelt werden können
beziehungsweise während des Verfahrens umgewandelt werden.
Der Antriebsstrang 1 umfasst darüber hinaus wenigstens ein auch als Hauptgetriebe bezeichnetes Getriebe 10, über welches die Räder 3 von der Verbrennungskraftmaschine 5 antreibbar sind. Die Achse 2 umfasst dabei ein beispielsweise als Differentialgetriebe ausgebildetes Achsgetriebe 11 , wobei die Räder 3 über das Achsgetriebe 11 und über das Getriebe 10 von der Verbrennungskraftmaschine 5 angetrieben werden können. Das Getriebe 10 ist dabei über ein beispielsweise als Reibkupplung ausgebildetes
Anfahrelement 12 von der Verbrennungskraftmaschine 5, insbesondere von der
Abtriebswelle 9, antreibbar. Dabei ist beispielsweise eine Eingangswelle 13 des Getriebes 10 über das Anfahrelement 12 von der Abtriebswelle 9 antreibbar.
Der Antriebsstrang 1 weist darüber hinaus wenigstens eine elektrische Maschine 14 auf, welche einen Stator 15 und einen Rotor 16 umfasst. Der Rotor 16 ist von dem Stator 15 antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse der elektrischen Maschine 14 relativ zu dem Stator 15 drehbar. Die elektrische Maschine 14 ist beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar. In dem Motorbetrieb wird der Rotor 16 von dem Stator 15 angetrieben und dadurch um die Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 15 gedreht. In dem Motorbetrieb stellt die elektrische Maschine 14 über den Rotor 16 ein auch als Maschinendrehmoment bezeichnetes Drehmoment bereit, mittels welchem beispielsweise die Räder 3, insbesondere über das Anfahrelement 12, über das Getriebe 10 und über das Achsgetriebe 11 angetrieben werden können.
Ferner ist es denkbar, dass die elektrische Maschine 14 in einem Generatorbetrieb und somit als Generator betreibbar ist. In dem Generatorbetrieb wird beispielsweise der Rotor 16 von den Rädern 3 des sich bewegenden Kraftfahrzeugs angetrieben und dadurch um die Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 15 gedreht. Dabei wird mittels des Generators kinetische beziehungsweise mechanische Energie des Rotors 16 und somit des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt, welche von der elektrischen Maschine 14 bereitgestellt werden kann.
Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 16 koaxial zu der Abtriebswelle 9 angeordnet und dabei auf der Abtriebswelle 9 angeordnet, sodass das jeweilige Maschinendrehmoment von dem Rotor 16, insbesondere direkt, auf die
Abtriebswelle 9 übertragen werden kann. Hierdurch kann die Abtriebswelle 9 angetrieben werden. Da der Rotor 16 koaxial zur Abtriebswelle 9 angeordnet ist, fällt die
Maschinendrehachse mit der Drehachse der Abtriebswelle 9 zusammen.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangs 1 erläutert, wobei mittels des Verfahrens ein besonders effizienter und komfortabler Betrieb des
Antriebsstrangs 1 und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt realisiert werden kann. Bei dem Verfahren wird der Antriebsstrang 1 derart betrieben, dass während einer ersten Betriebsphase der ersten Zylinder 6 und der zweiten Zylinder 7 gleichzeitig aktiviert sind, sodass während der ersten Betriebsphase die Zylinder 6 und 7 in ihrem jeweiligen befeuerten Betrieb betrieben werden. In dem jeweiligen befeuerten Betrieb des jeweiligen Zylinders 6 beziehungsweise 7 laufen in dem jeweiligen Zylinder 6 beziehungsweise 7 Verbrennungsvorgänge ab, in deren Rahmen ein jeweiliges Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird. Hierdurch wird der jeweilige Kolben in dem jeweiligen Zylinder 6 beziehungsweise 7 angetrieben, wodurch der Kolben ein jeweiliges, auch als
Einzeldrehmoment bezeichnetes Drehmoment auf die Abtriebswelle 9 ausübt. Somit wird in dem befeuerten Betrieb des jeweiligen Zylinders 6 beziehungsweise 7 und somit während der ersten Betriebsphase mittels des jeweiligen Zylinders 6 beziehungsweise 7 das jeweilige Einzeldrehmoment bereitgestellt beziehungsweise erzeugt, welches auf die Abtriebswelle 9 ausgeübt wird und somit die Abtriebswelle 9 antreibt. Somit werden während der ersten Betriebsphase die Räder 3 und somit das Kraftfahrzeug sowohl mittels des ersten Zylinders 6 als auch mittels des zweiten Zylinders 7 angetrieben. Die Einzeldrehmoment ergeben in Summe beispielsweise ein Summendrehmoment, welches auf die Abtriebswelle 9 wirkt und somit die Abtriebswelle 9 antreibt, wobei beispielsweise die Abtriebswelle 9 das Summendrehmoment bereitstellen kann, insbesondere um die Räder 3 anzutreiben.
Während einer sich vorzugsweise unmittelbar und somit direkt an die erste Betriebsphase anschließenden Übergangsphase wird beispielsweise der erste Zylinder 6 abgeschaltet, während der zweite Zylinder 7 aktiviert bleibt. Durch das Abschalten des ersten Zylinders 6 wird der erste Zylinder 6 von seinem befeuerten Betrieb in seinen unbefeuerten Betrieb überführt. Während des unbefeuerten Betriebs unterbleiben in dem Zylinder 6 ablaufende Verbrennungsvorgänge. Während einer sich vorzugsweise unmittelbar beziehungsweise direkt an die Übergangsphase anschließenden zweiten Betriebsphase ist
beziehungsweise bleibt der erste Zylinder 6 abgeschaltet und somit deaktiviert, und der zweite Zylinder ist beziehungsweise bleibt gleichzeitig aktiviert und somit in seinem befeuerten Betrieb. Dadurch wird während der zweiten Betriebsphase die Abtriebswelle 9 bezogen auf die Zylinder 6 und 7 ausschließlich mittels des Zylinders 7 und nicht mittels des Zylinders 6 angetrieben. Mit anderen Worten wird während der zweiten
Betriebsphase bezogen auf die Zylinder 6 und 7 ausschließlich mittels des Zylinders 7 wenigstens ein Drehmoment beziehungsweise Einzelmoment erzeugt und bereitgestellt, welches auf die Abtriebswelle 9 ausgeübt wird und somit die Abtriebswelle 9 antreibt. Da während der zweiten Betriebsphase der Zylinder 6 abgeschaltet und somit deaktiviert ist, wird mittels des Zylinders 6 während der zweiten Betriebsphase kein Drehmoment erzeugt beziehungsweise bereitgestellt, welches die Abtriebswelle 9 antreibt. Vielmehr wird der im Zylinder 6 angeordnete Kolben von dem im Zylinder 7 angeordneten Kolben und von der Abtriebswelle 9 angetrieben und somit mitgeschleppt. Das Abschalten des Zylinders 6 wird auch als Zylinderabschaltung bezeichnet.
Das Einzeldrehmoment, welches während der zweiten Betriebsphase mittels des
Zylinders 7 erzeugt beziehungsweise bereitgestellt und auf die Abtriebswelle 9 ausgeübt wird, entspricht beispielsweise dem Summendrehmoment, welches während der erste Betriebsphase mittels beider Zylinder 6 und 7 bereitgestellt und somit erzeugt und auf die Abtriebswelle 9 ausgeübt wird. Durch Abschalten des Zylinders 6 fällt beispielsweise das Einzeldrehmoment, welches während der ersten Betriebsphase mittels des Zylinders 6 bereitgestellt wird, weg, wobei der Zylinder 7 das wegfallende Einzeldrehmoment übernimmt. Somit stellt beispielsweise während der zweiten Betriebsphase der Zylinder 7 sowohl das durch das Abschalten des Zylinders 6 wegfallende Einzeldrehmoment als auch zusätzlich das Einzeldrehmoment bereit, welches der Zylinder 7 auch während der ersten Betriebsphase bereitstellt beziehungsweise bereitgestellt hat. Somit stellt beispielsweise während der zweiten Betriebsphase der zweite Zylinder 7 das
Summendrehmoment bereit, welches während der ersten Betriebsphase mittels beider Zylinder 6 und 7 bereitgestellt wurde. Hierdurch kann insbesondere in einem
Teillastbereich beziehungsweise in einem Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 5 ein besonders effizienter und somit emissions- und kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb gewährleistet werden.
Um nun einen besonders effizienten und komfortablen Betrieb der Antriebsstrangs 1 zu realisieren, wird während der Übergangsphase das durch das Abschalten des Zylinders 6 wegfallende Drehmoment zum Antreiben der Abtriebswelle 9 und somit des
Kraftfahrzeugs von der elektrischen Maschine 14 mittels des Motorbetriebs des elektrischen Maschine 14 solange bereitgestellt und dadurch das Kraftfahrzeug mittels des von der elektrischen Maschine 14 über deren Rotor 16 bereitgestellten Drehmoments solange angetrieben, bis das durch das Abschalten wegfallende Drehmoment mittels des aktivierten zweiten Zylinders 7 bereitgestellt wird, woraufhin in der Übergangsphase der Motorbetrieb der elektrischen Maschine 14 beendet wird. Auf diese Weise wird das wegfallende Drehmoment durch die elektrische Maschine 14 solange und insbesondere nur so lange kompensiert, bis der Zylinder 7 das Summendrehmoment bereitstellen kann und bereitstellt. Stellt der Zylinder 7 das Summendrehmoment und somit das wegfallende Drehmoment bereit, so wird der Motorbetrieb der elektrischen Maschine 14 beendet.
Dann wird beispielsweise zumindest vorübergehend die Abtriebswelle 9 bezogen auf die Zylinder 6 und 7 und bezogen auf die elektrische Maschine 14 ausschließlich mittels des Zylinders 7 beziehungsweise mittels des mittels des Zylinders 7 erzeugten
beziehungsweise bereitgestellten Summendrehmoments angetrieben.
Hierdurch kann im Vergleich zur ersten Betriebsphase ein Verstellen des Zündwinkels des Zylinders 7 nach spät während der Übergangsphase vermieden werden, sodass sich ein besonders effizienter und somit wirkungsgradgünstiger Betrieb der
Verbrennungskraftmaschine 5 realisieren lässt. Da außerdem das wegfallende
Drehmoment mittels der elektrischen Maschine 14 bereitgestellt und somit kompensiert wird, können unerwünschte und unkomfortable, aus dem Abschalten des Zylinders 6 resultierende Effekte wie beispielsweise ein von sich im Innenraum des Kraftfahrzeugs aufhaltenden Insassen wahrnehmbarer Ruck des Kraftfahrzeugs sicher vermieden werden. In der Folge kann das Kraftfahrzeug besonders komfortabel betrieben werden. Insgesamt ist erkennbar, dass die elektrische Maschine 14 die
Verbrennungskraftmaschine 5 in beziehungsweise während der Übergangsphase zumindest kurzfristig unterstützt, bis eine Füllung des zweiten Zylinders 7 im Vergleich zur ersten Betriebsphase soweit aufgebaut, das heißt soweit erhöht ist, bis der Zylinder 7 und somit die Verbrennungskraftmaschine 5 alleine, das heißt ohne Unterstützung der elektrischen Maschine 14 das Summendrehmoment bereitstellen kann. Um unerwünschte Beschleunigung und somit Rucke zu vermeiden, wird dann, wenn der Zylinder 7 das Summendrehmoment bereitstellt, der Motorbetrieb der elektrischen Maschine 14 beendet.
Bezugszeichenliste
Antriebsstrang
Achse
Rad
Doppelpfeil
Verbrennungskraftmaschine erster Zylinder
zweiter Zylinder
Gehäuseteil
Abtriebswelle
Getriebe
Achsgetriebe
Anfahrelement
Eingangswelle
elektrische Maschine
Stator
Rotor

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines wenigstens eine elektrische Maschine (14) und eine Verbrennungskraftmaschine (5) umfassenden Antriebsstrangs (1) eines
Kraftfahrzeugs, bei welchem:
- die Verbrennungskraftmaschine (5) zumindest einen ersten Zylinder (6) und zumindest einen zweiten Zylinder (7) umfasst;
- während einer ersten Betriebsphase der erste Zylinder (6) und der zweite
Zylinder (7) gleichzeitig aktiviert sind, sodass während der ersten Betriebsphase das Kraftfahrzeug mittels des ersten Zylinders (6) und mittels des zweiten Zylinders (7) angetrieben wird;
- während einer sich an die erste Betriebsphase anschließenden Übergangsphase zumindest der erste Zylinder (6) abgeschaltet wird, während zumindest der zweite Zylinder (7) aktiviert bleibt; und
- während einer sich an die Übergangsphase anschließenden zweiten
Betriebsphase der erste Zylinder (6) abgeschaltet und gleichzeitig der zweite Zylinder (7) aktiviert ist, sodass während der zweiten Betriebsphase das
Kraftfahrzeug zumindest mittels des zweiten Zylinders (7) angetrieben wird; dadurch gekennzeichnet, dass
während der Übergangsphase ein durch das Abschalten des ersten Zylinders (6) wegfallendes Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs von der elektrischen Maschine (14) mittels eines Motorbetriebs der elektrischen Maschine (14) solange bereitgestellt und dadurch das Kraftfahrzeug mittels des von der elektrischen Maschine (14) bereitgestellten Drehmoments so lange angetrieben wird, bis das durch das Abschalten wegfallende Drehmoment mittels des aktivierten zweiten Zylinders (7) bereitgestellt wird, woraufhin in der Übergangsphase der Motorbetrieb der elektrischen Maschine (14) beendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest während eines sich an die Übergangsphase anschließenden Teils der zweiten Betriebsphase der Motorbetrieb der elektrischen Maschine (14) unterbleibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
während der Übergangsphase eine Füllung des zweiten Zylinders (7) erhöht wird, wodurch das durch das Abschalten wegfallende Drehmoment mittels des aktivierten zweiten Zylinders (7) bereitgestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als die elektrische Maschine (14) ein Starter-Generator verwendet wird, wobei das Drehmoment, welches von der elektrischen Maschine (14) bereitgestellt wird, von einem Rotor (16) der elektrischen Maschine (14) über ein Zugmittel, insbesondere über einen Riemen, auf eine Welle (9, 13) des Antriebsstrangs (1) übertragen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
als die elektrische Maschine (14) ein Starter-Generator verwendet wird, dessen Rotor (16) koaxial zu einer Welle (9, 13) des Antriebsstrangs (1) angeordnet ist, wobei auf die Welle (9, 13) das Drehmoment, welches von der elektrischen Maschine (14) bereitgestellt wird, von dem Rotor (16) der elektrischen Maschine (14) übertragen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
während der Übergangsphase im Vergleich zu der ersten Betriebsphase eine Verstellung des Zündwinkels des zweiten Zylinders (7) nach spät unterbleibt.
7. Kraftfahrzeug, welches zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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