背景技术
上述类型的方法和控制器原则上是已知的并且应用于具有混合驱动的机动车。具有混合驱动的机动车附加于传统的内燃机还具有电机,它在一定的工作状态下替代或者补充于内燃机来驱动机动车。
现代的内燃机具有燃料的存储喷射系统。该蓄能式喷射系统用于提供具有对喷射到内燃机的燃烧室中的符合要求的足够的喷射压力的燃料。符合要求的喷射按照内燃机的负荷及转速要求不同的喷射压力,以保证内燃机考虑燃油消耗、平稳运转、废气排放和噪音排放最优的工作。对于现代的内燃机,喷射压力被调整到一般随着增加的内燃机负荷和转速呈趋势上升的理论值。在此在燃料高压泵的低压侧和/或高压侧的压力控制元件作为控制元件来控制。燃料高压泵在此一般机械地通过内燃机驱动,这样在停止的内燃机的情况下不能为燃料高压泵提供驱动功率。
在内燃机的扭矩贡献在机动车行驶时增加和/或减小的混合驱动的情况下,出现这个问题,即比较经常出现在具有较低的负荷和转速的内燃机工作点和具有较高的负荷和转速的工作点之间的快速变换。相应地经常出现具有陡峭的、大的幅值的喷射系统中的压力理论值的改变,它对高压蓄能式喷射系统的参与的部件是强烈的压力变换负荷。
在特别出现的方式下,对混合动力车辆出现此负荷,即内燃机有时完全从动力系脱开,这样它在行驶的机动车的情况下停机。然后对燃料高压泵也不提供驱动功率。其结果是,在高压蓄能式喷射系统中的压力的实际值下降。当内燃机重新接合到动力系中时,在高压蓄能式喷射系统内部的实际压力突然匹配到对当前的工作点预先规定的理论压力。这个突然的压力波动产生变换压力峰值,它非常强烈地加重在这个行驶状态下的高压蓄能式喷射系统的部件的负担,并且由此限制了这些部件的寿命预期和功能性。这个强烈的负荷特别是在利用纯电动的工作的工作阶段和对此替代地或者补充地进行的机动车的通过内燃机的驱动之间变换时,结合内燃机的起动和/或停机出现。
发明内容
在这个背景下,本发明的任务在于提供一种方法和控制器,利用它们将减小上述高压蓄能式喷射系统的部件的负荷。
该任务分别利用独立权利要求的特征解决。通过在蓄能式喷射系统内部的压力的实际值匹配到理论值,即实际值在匹配期间的变动不超出预定的极限值,将有效防止有风险的高的压力变换幅值。这适用于两个压力变化方向,即不仅用于燃料压力的变大,而且用于燃料压力的变小。产生减小的蓄能式喷射系统的负荷以及由此在内燃机的寿命期间减小的蓄能式喷射系统的故障率,作为希望的和有利的结果。此外防止有风险的大的变换压力峰值,在行驶状态决定的损失上产生正面的效果。那么例如在行驶状态从一个到另一变换时比保持不变的行驶状态时更大的燃料消耗被降低。同时减小了排放。最终通过避免压力峰值波动极大地降低了发动机噪音。
一种有利的设计方案规定,求出实际值与理论值的偏差,并且根据该偏差预先规定匹配持续时间的最小值。由此例如可以保证,较大的压力变换幅值配属较大的匹配持续时间的最小值,这样可以将压力变换幅值的斜度限制在无风险的值上。这导致稳定的并且平均较低的压力变换负荷,这比在其斜度上经常变换的负荷增加和负荷下降(此时也出现非常陡峭的压力变换幅值)在蓄能式喷射系统的零件的寿命上产生较小的负面效果。
另一种设计方案规定,根据蓄能式喷射系统的变换负荷强度和/或根据在燃烧过程中为了优化内燃机的废气排放和/或噪音排放和/或燃料消耗所必须满足的要求,来确定所述匹配持续时间的最小值。由此可以在一些其它的功能具有更高的优先级的情况下允许提高的压力变换幅值。
另一种设计方案规定,所述匹配通过受控制地闭合离合器来实现,此时离合过程的持续时间被预先规定。不过也可以考虑,通过离合器的闭合实现的匹配这样进行,即将离合过程划分为多个离合过程,其中分别实施确定的负荷提高。
还优选所述匹配通过受控地改变电机和内燃机的扭矩分配来预先规定。在此接合到动力系中的内燃机不是突然承担到那时由电机提供的扭矩,即必须提供,而是在受控制的步骤中或者无级地产生更多的扭矩是特别有利的。这个受控制地进行的在内燃机以及电机上的扭矩分配的变动,也在布置在动力系上的构件的寿命上产生正面的效果,即不仅在蓄能式喷射系统上。
其它的优点由从属权利要求、它们的说明和附图给出。
不言而喻,上面所述的和下面还要说明的特征不仅可以在分别给出的组合中,而且可以在其它的组合中或者独自地应用,而不离开本发明的框架。
具体实施方式
图1在细节中示出了具有作为第一驱动马达的内燃机12和第二驱动马达14的机动车的动力系10。该动力系10此外具有带驱动轮18、20的驱动轴16以及一个或者多个变速器22、24和离合器26、28。第一离合器26布置在变速器22和第二驱动马达14之间。第二离合器28布置在两个驱动马达12和14之间。
内燃机12具有蓄能式喷射系统30。该蓄能式喷射系统30具有高压燃料蓄能器32,它通过高压管34与喷射器36液压连接。高压泵37在高压燃料蓄能器32中产生对于燃料通过喷射器36的喷射必需的的燃料压力。高压泵37在它的高压侧通过高压管38与高压燃料蓄能器32液压连接。高压泵37在它的低压侧通过计量阀40与备用油箱42液压连接。备用油箱42通过卸压管44和卸压阀46与高压燃料蓄能器32液压连接。在高压燃料蓄能器34中的燃料压力p通过压力传感器48获取。
第二驱动马达14在一种设计方案中是液压马达。不过在一种优选的设计方案中,第二驱动马达14是电机,它不仅作为电动机应用,而且作为发电机应用。在作为电动机工作时,电机14由蓄能器50供应电能。相反电机14在作为发电机工作时将电能输入蓄能器50中。蓄能器50在一种优选的设计方案中是高压蓄电池。
为了控制蓄能器50和电机14之间的电能量流设有功率电子元件52。
动力系10由控制装置54控制。控制装置54可以作为单个的控制器或者作为联合的控制器实现,它们通过总线系统互相通讯。控制装置54用于控制动力系10的主要输入变量是体现机动车驾驶员的扭矩要求并且通过驾驶员意愿传感器56获取的驾驶员意愿FW、由转速传感器58获取的内燃机12的转速n以及由压力传感器48获取的在高压燃料蓄能器32中的燃料压力p。不言而喻,这个列表不是最终所指的并且该控制装置54也可以替代地或者补充地处理其它的传感器的信号用于动力系10的控制。控制装置54这样设置,特别是这样编程,即控制这里介绍的方法的流程或者它的设计方案并且由此实施该方法。
在图1的设计方案中,控制装置54特别是控制所述计量阀40和/或卸压阀46,以控制在高压燃料蓄能器32中的燃料压力p或者在封闭的回路中对其进行闭环控制。因此不仅计量阀40,而且卸压阀46都是蓄能式喷射系统30的压力控制元件的方案。此外控制装置54控制内燃机12和第二驱动马达14的扭矩贡献。内燃机12的扭矩贡献在一种设计方案中通过控制喷射器36实现控制。替代地或者附加地进行的其它的功率控制元件如节流阀、点火角调整装置等等的控制,同样是可以的并且对专业人员是常用的。
作为第二驱动马达14的电机的扭矩贡献由控制装置54通过控制功率电子元件52来调整。在一种优选的设计方案中,两个离合器26、28同样由控制装置54打开和闭合。两个离合器26、28中的至少一个不是由控制装置54控制,而是由驾驶员操作的设计方案,同样是可以的。一般离合器26可以作为传统的起动离合器并且用于在变速器22中切换时脱开两个驱动马达。离合器28用于内燃机的接合或者脱开。在纯电动驱动时,离合器26闭合并且离合器28打开。
在机动车运行时,控制装置54这样控制内燃机12和电机14,即它们的可变的扭矩贡献加入到动力系10中并且由此叠加。
图2示出了燃料压力p相对于在动力系10中作用的扭矩M和内燃机12的转速n的等压线。压力p的值从左下朝右上增加,并且对于柴油机在2000bar的数量级中达到峰值。对于在图1中示出的动力系10,扭矩M的值作为两个驱动马达12、14的扭矩的和得出。
在蓄能器50足够地充电的前提下,较小扭矩的来自第一区域58的扭矩需求通过电机14单独产生。到第一时间点动力系10应该处于内燃机12停机的扭矩-转速-工作点。在图2中它例如是工作点3。根据内燃机12停机多久,在高压燃料蓄能器32中的燃料压力p下降到较低的值。对于利用在2000bar的数量级的最大喷射压力下工作的柴油机,这个较低的值例如在300bar的范围内。压力p的实际值特别是明显低于用于内燃机12要产生功率的工作点的理论值。
现在考虑这种状况,即内燃机12的扭矩贡献从它的在工作点3中的值零出发要提高到对工作点1配属的值。在工作点3和1之间的过渡可以以不同的方式进行,其中在图2中利用从3到1的直接的过渡60以及从3经过4到1的间接的过渡62、64示例示出了两个路径。间接的过渡3、4、1这样进行,即内燃机12首先通过起动机在第二离合器28打开的情况下起动,并且在零负荷的情况下加速到在工作点4中的转速。接着离合器28在没有转速差的情况下闭合,并且内燃机12的扭矩贡献在同时补偿进行的电机14的扭矩贡献减小的情况下增加。
在从3到1直接过渡的情况下,离合器28闭合并且内燃机通过电机14起动(所谓的脉冲起动)。在这种情况下电机14的扭矩贡献也平行地随着内燃机12的扭矩贡献的增加而减小。
接着工作点2没有电机14的扭矩贡献地起动。根据内燃机12的工作点变换进行得多快,在高压燃料蓄能器32中出现或多或少的陡峭的压力变换幅值或者压力变动率dp/dt。
图3示出了可能的匹配时间间隔dt在可能的压力变动dp上的性质不同的区域66、68。在此虚线70将无风险的dp/dt值的区域66从有风险的dp/dt值的区域68分开。对于有风险的区域68中的dp/dt值出现高的压力变换负荷。这些dp/dt值的特征在于,在小的时间dt中降低的比较大的压力差dp。
图4示出了作为根据本发明的方法的实施例的流程图。在步骤72中在工作点变换时,首先形成差值dp=p_soll_Ziel-p_Ist。在此p_Soll_Ziel是在目标工作点时在高压燃料蓄能器32中的燃料压力p的理论值。那么在所述的从工作点3到工作点1的变换时,p_Soll_Ziel即是在工作点3时的p的理论值。此外p_Ist_aktuell是当前的实际值。在所述例子中,它是在工作点3时的p的实际值。接着在步骤74中预先规定实际值从p匹配到理论值上的持续时间的最小值dt_min。它在一种设计方案中这样实现,即由dt_min和dp组成的值对在图3的示意图中位于虚线上或者在它的左侧。在此最小值dt_min在一种优选的设计方案中,根据蓄能式喷射系统32的变换负荷强度和/或根据在燃烧过程中为了优化内燃机12的废气排放和/或噪音排放和/或燃料消耗所必须满足的要求,来确定所述最小值dt_min。这就是说,在图3中的虚线将满足这些要求的无风险的区域从不能满足这些要求的有风险的dp/dt值的区域分开。
接着在步骤76中进行p的实际值的匹配。不过优选一种设计方案,在该方案中,所述匹配通过受控地改变电机14和内燃机12的扭矩分配来预先规定。换句话说,内燃机12的扭矩在工作点变换时只这么慢地增加或者减小,即在工作点变换时出现的压力变动率dp/dt保持小于或者等于事先确定的门限值dp/dt_min。作为这种延迟的匹配的不希望的结果,原则上可能产生扭矩在新的工作点的延迟的调整。这在一种优选的设计方案中,由此防止,即电机12的扭矩补偿地这样减小或者增加,即在蓄能式喷射系统32中的压力p的延迟匹配不造成在动力系10中作用的扭矩的延迟的变动。该变动优选通过控制蓄能式喷射系统32的至少一个压力控制元件进行,即通过受控地控制卸压阀和/或计量阀。